Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск
Том 14, № 5 (2019)
Скачать выпуск PDF | PDF (English)

ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ

7-20 66
Аннотация

Цели. Последние несколько лет исследования в области медицинской химии уделяют большое внимание созданию молекул, направленно воздействующих на конкретные системы организма человека, органы и ткани, что помогает снизить общее токсическое воздействие препаратов на их основе, уменьшить степень проявления побочных эффектов, а самое главное – многократно усилить их терапевтический эффект. Это может быть достигнуто при помощи специфического взаимодействия подобных веществ с активными центрами клеточных рецепторов. Например, класс гликопротеиновых рецепторов, располагающихся на поверхности клеток нервной ткани и паренхимы печени, селективно связывает различные гликопротеины и гликозиды, способствуя их проникновению внутрь клеток. В обзоре рассмотрено влияние таких особенностей структуры лигандов, как природа и длина связующего звена (спейсера) между углеводной и неуглеводной частями молекулы, количество углеводных остатков в составе одной молекулы, а также ряда других, на эффективность проникновения синтетических гликоконъюгатов в клетки печени.

Методы. В обзоре проанализировано 75 публикаций и обобщены результаты исследований, в которых с помощью in vitro и in vivo экспериментов устанавливается, какая структура искусственно синтезированных производных углеводов окажется наиболее оптимальной для направленной доставки лекарственных средств в клетки печени.

Результаты. На поверхности гепатоцитов (клеток печени) в большом количестве представлен асиалогликопротеиновый рецептор (ASGP-R), который почти не встречается на других типах клеток, что делает его идеальным рецептором-мишенью для направленного лечения заболеваний печени, в том числе таких трудно излечимых социально значимых заболеваний, как гепатоцеллюлярная карцинома и гепатит С. Разработан ряд разнообразных лигандов и систем направленной доставки к ASGP-R. Такие молекулы обязательно имеют в составе производные монои дисахаридов, чаще всего применяются D-глюкоза, D-галактоза, D-лактоза и N-ацетилглюкозамины. В обзоре приводятся примеры химических структур углеводсодержащих лигандов.

Заключение. Гликолипиды на основе D-углеводов в составе липосом обеспечивают их проникновение в клетки печени по механизму рецептор-опосредованного клатрин-зависимого эндоцитоза, который активируется при контакте углеводсодержащей части лиганда с активным центром ASGP-R. Показано, что для этого можно использовать как моновалентные производные углеводов, так и поливалентные гликоконъюгаты. Варьируя структуру лиганда и количество добавляемых к липосоме модификаций, можно достичь наибольшего терапевтического эффекта. Большое влияние на аффинность и клеточный ответ оказывают расстояние от поверхности липосомы до углеводного остатка (длина спейсера) и гидрофильно-липофильный баланс молекулы лиганда.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

21-30 53
Аннотация

Цели. Интенсификация современных многотоннажных отечественных технологий требует глубокой проработки теоретических основ этих процессов и поиска путей, которые позволили бы существенно сократить сроки и затраты на их освоение и обеспечить выход на мировой рынок продукции высокого качества. Цель работы заключалась в исследовании вариантов технологических изменений процесса получения циклогексанона на стадиях омыления оксидата (продукта окисления циклогексана пос ле отгонки основной части непрореагировавшего циклогексана) и ректификации целевого продукта, обеспечивающих его высокое качество, не требующих значительных энергетических и инвестиционных затрат.

Методы. Исследования гетерофазного щелочного гидролиза водными растворами NaOH проводили в интервале температур 30–80 ºС в присутствии и без катализатора межфазного переноса (КМФП) (режим омыления в промышленности 70 ºС); гомофазный процесс изучали в присутствии KOH при температуре 120 ºС (промышленный режим ректификации циклогексанона-сырца 90–130 ºС) на искусственных смесях, составленных на основе промышленных образцов оксидата с добавлением модельных веществ (кислородсодержащих примесей с содержанием основного вещества не менее 95%). Анализ исходных и полученных продуктов проводили с использованием газо-жидкостной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии.

Результаты. Совокупность полученных данных дает теоретическое обоснование реальному факту: при гетерофазном щелочном омылении в промышленных условиях сложные эфиры и неомыляемые примеси могут быть удалены на 50–70%. Доочистка сырого циклогексанона при ректификации в присутствии KOH в 3–5 раз уменьшает эфирное число, однако в кубе резко возрастает количество продуктов конденсации циклогексанона, которое в зависимости от соблюдения режимов колеблется от 10 до 20 кг/т циклогексанона. В присутствии КМФП конверсия эфиров на стадии омыления составляет 95–100%, альдегидов 100%, непредельных кетонов 80%.

Заключение. В случае внедрения предложенной технологии омыления оксидата в присутствии КМФП отпадает необходимость использования щелочи в процессе ректификации сырого циклогексанона, что делает процесс более стабильным, сокращаются потери циклогексанона, уменьшается количество смол и достигаются нормированные показатели качества циклогексанона.

31-38 35
Аннотация

Цели. Исследование влияние температурного режима в реакторе на величину рецикла, обеспечивающего заданную конверсию в рециркуляционной системе «реактор – блок разделения».

Методы. Математическое моделирование на основе уравнений материального баланса и химической кинетики. Предполагается, что блок разделения может создавать рецикл и выходной поток любого заданного состава.

Результаты. В вычислительном эксперименте определены величины рециклов, обеспечивающие 100%-ную конверсию в системе в зависимости от типа реактора и температурного режима в нем. Было установлено, что для эндотермических реакций зависимость величины рецикла от температуры имеет монотонно убывающий характер. Наибольший интерес представляет случай экзотермических реакций, для которых зависимость рецикла от температуры имеет вид кривой с минимумом. Показано, что для случая реактора идеального вытеснения оптимальный рециркулирующий поток меньше, чем для случая реактора идеального смешения. Для случая адиабатического реактора исследована зависимость рецикла, обеспечивающего 100%-ную конверсию в системе от температуры на входе в реактор. Установлено, что оптимальной является некоторая минимальная температура, ниже которой 100%-ная конверсия не может быть достигнута.

Заключение. Изотермический режим в реакторе идеального вытеснения является наилучшим с точки зрения величины рецикла, обеспечивающей заданную конверсию в системе «реактор – блок разделения».

39-50 57
Аннотация

Цели. Разработка микрофлюидных систем является одним из перспективных направлений развития науки и техники. В большинстве процедур, проводимых с помощью микрофлюидных систем, важное значение имеет эффективное перемешивание в микрофлюидных каналах микрореакторов (чипов), которое влияет на чувствительность и быстроту аналитических процедур. Целью работы являлись описание и оценка основных параметров течения и смешивания в микрофлюидном микросмесителе пассивного смешивания и разработка информационно-измерительной системы контроля динамики протекания (перемешивания) жидкостей в нем.

Методы. Данная статья содержит обзор концепции микрофлюидных чипов смешивания (микросмесителей), их классификацию, обсуждены разновидности точек смешивания и микрофлюидных каналов смешивания. Приведены описание и расчеты критериев гидродинамического подобия (числа Рейнольдса, Пекле и Дина), являющихся критическими параметрами для разработки и оптимизации микросмесителей (на примере прямого и изогнутого каналов в диапазоне скоростей потоков от 100 до 1000 мкл/мин). Разработана информационно-измерительная система контроля динамики протекания (перемешивания) жидкостей в микрофлюидном канале, состоящая из микроскопа с цифровым окуляром («ЛОМО» МИБ, Россия), шприцевого насоса Atlas (Syrris Ltd., Великобритания) и исследуемого микрофлюидного чипа пассивного смешивания, изготовленного из прозрачного стекла. Данная система предназначена для того, чтобы оперативно проиллюстрировать принципы перемешивания в микрофлюидных каналах разной конфигурации.

Результаты. С помощью разработанной системы проведен цветометрический анализ режимов и динамики перемешивания двух жидкостей (5% водного раствора красителя азорубина и воды) в Т-образной точке смешивания, на прямом и изогнутых (в форме змеевика) участках микрофлюидного канала микросмесителя пассивного типа при варьировании скорости потоков от 100 до 400 мкл/мин.

Заключение. Согласно полученным расчетам, доля адвективных процессов смешивания (образование вихревых потоков и увеличение площади контакта смешиваемых веществ) в протекающих жидкостях существенно выше в изогнутых микроканалах микрочипов. Разработанная информационно-измерительная система контроля динамики протекания (перемешивания) жидкостей в микрофлюидном канале является удобным инструментом для работ по оптимизации режимов смешивания в каналах микросмесителей и для проектирования новых конфигураций каналов в микрочипах, что позволяет интенсифицировать процессы и увеличить производительность микрофлюидных систем.

51-60 42
Аннотация

Цели. Целью работы является сравнительный анализ технологических схем разделения промышленной смеси метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид, основанных на использовании специальных методов разделения: экстрактивная ректификация и варьирование давления. Полученные результаты иллюстрируют вариативность структуры технологической схемы разделения.

Методы. В качестве метода исследования выбрано математическое моделирование в программном комплексе Aspen Plus V. 10.0. Моделирование основывалось на уравнении локального состава NRTL и уравнении состояния Хейдена–О'Коннелла. Относительные ошибки описания фазового равновесия не превышают 3%.

Результаты. С помощью термодинамико-топологического анализа изучена диаграмма парожидкостного равновесия четырехкомпонентной системы метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид. Показано, что система содержит один бинарный азеотроп и характеризуется одной областью дистилляции. Несмотря на то, что структура не является сложной, существует возможность использования нескольких методов разделения смеси: ректификация с варьированием давления, экстрактивная ректификация с различными разделяющими агентами. Предложено 12 технологических схем различной структуры и проведен сравнительный анализ 29 вариантов разделения.

Заключение. Показано, что наиболее эффективным для разделения смеси метилацетат – метанол – уксусная кислота – уксусный ангидрид является сочетание промежуточного режима разделения смеси и экстрактивной ректификации.

СИНТЕЗ И ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ

61-70 37
Аннотация

Цели. Биологически активные полимерные ПАВ являются новым многообещающим классом макромолекул, которые могут найти применение в медицине, косметологии, сельском хозяйстве. В данном исследовании был получен ряд новых амфифильных полимеров на основе разветвленных силатран-содержащих полиэфиров и исследованы их поверхностно-активные свойства.

Методы. Разветвленные полимеры были представлены простыми и сложными полиэфирами, которые получали соответственно способом анионной полимеризации 1,2-эпоксипропанола либо комбинацией равновесной поликонденсации и полимеризации с раскрытием цикла. Для получения амфифильных соединений, содержащих силатрановые группы, связанные с полимерным каркасом уретановой связью, полимеры были модифицированы 3-изоцианопропилсилатраном и триметилэтоксисиланом. Структура синтезированных полимерных силатранов была подтверждена методами ЯМР-спектроскопии и гель-проникающей хроматографии. Поверхностно-активные свойства всех полученных сополимеров были исследованы в связи с их очевидной амфифильностью, в частности, таким свойством является образование мицелл в водных растворах. Методом гашения флуоресценции полимеров были определены величины критических концентраций мицеллообразования (ККМ).

Результаты. Показано, что величины ККМ и определенные в соответствие с уравнением Гриффина величины гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) для полимеров коррелируют, при этом была установлена линейная зависимость между указанными величинами. Полимеры на основе простых полиэфиров в целом показывали более высокие значения ККМ, чем полимеры на основе сложных полиэфиров, хотя величины ГЛБ для полимеров разных серий, но с близкими степенями замещения были близки. Было обнаружено, что использование всех синтезированных полимеров в качестве стабилизаторов прямых и обратных эмульсий приводит к увеличению агрегативной устойчивости эмульсий обоих типов. Устойчивость эмульсий зависела как от степени замещения периферийных гидроксильных групп полимеров силатранами, так и от молекулярной массы и строения разветвленного блока полимеров. Для всех полимеров устойчивость прямых эмульсий возрастала, а обратных эмульсий – снижалась с увеличением степени замещения гидроксильных групп силатранами. С увеличением молекулярной массы разветвленного блока размеры капель как прямых, так и обратных эмульсий увеличивались. Наименьший размер капель прямой и обратной эмульсии был получен при использовании в качестве ПАВ полимеров с низкомолекулярными разветвленными блоками на основе сложных эфиров.

Заключение. Полученные результаты показывают возможность создания полимерных ПАВ, содержащих силатрановые группы. Варьируя строение полимера, его молекулярную массу и степень замещения периферийных функциональных групп, возможно получение ПАВ с заданными поверхностными свойствами.

71-78 47
Аннотация

Цели. Основой современных атравматичных раневых повязок является полиэтилентерефталат (или лавсан), которому придают вид нитей. Целью работы являлось определение причин увеличения жесткости и травматичности лавсановых тканых сеток при хранении и поиск путей устранения этого эффекта.

Методы. Для определения фазового состояния, температуры стеклования и плавления лавсановых волокон, в том числе после обработки смесями полиэтиленгликолей, использовали дифференциальную сканирующую калориметрию, которую проводили на приборе NETZSCH DSС 204 F1 Phoenix в динамическом режиме в диапазоне температур от 20 до 300 ºС в токе аргона. Для определения динамической вязкости и оценки характера смешения полиэтиленгликолей разной молекулярной массы применяли метод реовискозиметрии, которую осуществляли на ротационном вискозиметре Brookfield DV2TLV с термостатируемым рабочим узлом SC4-16 при температурах: 25, 36.6, 40, 45, 50 и 55 ºС в диапазоне скоростей сдвига от 120 до 200 с –1 .

Результаты. Установлено, что длительно выдержанные в лабораторных условиях (до 2, 3 и 16 лет) образцы лавсановых тканых сеток находятся в кристаллическом состоянии с высокой степенью кристалличности. Прогрев этих сеток до 300 ºС позволяет снизить степень кристалличности на 19–32%, но не устраняет ее полностью. Полиэтиленгликоли и их смеси, которые используют в качестве мазевой основы, проявляющие неньютоновское поведение при течении, оказывают заметное влияние на степень кристалличности лавсана. Установлено оптимальное соотношение полиэтиленгликолей для модификации лавсановых сеток: ПЭГ-400:ПЭГ-1500 = 80:20 мас. ч. После выдерживания лавсановой тканой сетки в этой смеси при комнатной температуре степень кристалличности лавсана сильно снижается, а после прогрева такой системы кристалличность практически исчезает.

Заключение. Оценено влияние на фазовую организацию лавсана смесей полиэтиленгликолей различной молекулярной массы, являющихся основой лечебных мазей. В результате проведенной работы предложен новый подход для уменьшения травматичности синтетических (лавсановых) основ атравматичных раневых повязок.

ЮБИЛЕЙНЫЕ ДАТЫ

79-81 32
Аннотация

Статья посвящена 90-летию со дня рождения выдающегося ученого, доктора технических наук, профессора МИТХТ им. М.В. Ломоносова Леонида Антоновича Серафимова, внесшего неоценимый вклад в развитие теоретических основ химической технологии. Кратко описаны исследования, проводимые научной школой «Теоретические основы и технологические принципы массообменных и совмещенных процессов органического синтеза», основанной и возглавляемой им; обращено внимание на мировоззренческую составляющую в его научно-педагогической деятельности; отмечены его активная гражданская позиция, энциклопедические знания и замечательные личностные качества.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)