Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология продуктов органического синтеза

Диссертационная работа:

Струнин Борис Павлович. Биологически активные функционализированные аминокислоты: синтез, строение, технология : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.17.04 : Казань, 2005 342 c. РГБ ОД, 71:05-5/503

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1 Литературный обзор стр.

Словарь сокращений 7

Введение 8

1.1 Состояние научных исследований в области синтеза алкилфосфоновых кислот и их производных 14

1.1.1 Прямые методы получения аминоалкилфосфоновых кислот ...14

1.1.2 Синтез аминометилфосфоновых кислот на основе монохлоруксусной кислоты и ее производных 18

1.1.3 Окисление фосфонометиламинов 20

1.1.4 Прочие способы получения N-фосфонометилглицина 22

1.1.5 Пестицидная активность алкилфосфоновых кислот и их производных 26

1.2 Методы получения аминоуксусной кислоты (глицина) 34

1.3 Синтез метионина. 36

1.3.1 Синтез метионина на основе малонового эфира 36

1.3.2 Получение метионина на основе аминомалонового эфира 37

1.3.3 Использование циануксусного эфира в качестве сырья для производства метионина 39

1.3.4 Способы получения метионина из ацетоуксусного эфира 39

1.3.5 Синтезы метионина по Штреккеру 40

1.3.6 Гидантоиновый метод получения метионина 43

1.3.7 Получение метионина из а-амино-у-бутиролактона 48

1.3.8 Азлактонный метод синтеза метионина по Эрленмейеру 49

1.3.9 Другие методы получения метионина 51

1.4 . Азотистые аналоги сульфонов 54

1.4.1 Методы получения сульфоксиимидов. 55

1.4.2 Реакции сульфоксиимидов 56

1.5 Кормовые добавки для животных и птиц 59

2 Обсуяедение результатов 83

2.1 Синтез N-фосфонометилглицина (ФМГ) 83

2.2 Синтез N-фосфонометилглицина из 2,5-дикетопиперазина 90

2.3 Получение N-фосфонометилглицина на основе №,№-диметил-№гид- разинуксусной кислоты 91

2.4 Z-E-изомеризация №нитрозо-№фосфонометилглицина... 93

2.5 Исследование кислотной диссоциации №-нитрозо-М-фосфонометил-глицина методом ЯМ спектроскопии 95

2.6 Изучение кислотной диссоциации некоторых аминофосфонатов 100

2.7 Электрохимическое поведение ^№бис-(фосфонометил)-глицина в слабых растворах кислот 104

2.8 Синтез внутренней соли ^№бис-(фосфонометил)-глицина 107

2.9 Гидролиз тетраметилового эфира ^№бис-(фосфонометил)-глицина... 108

2.10 Разработка технологии производства N-фосфонометилглицина. Предпосылки превращения N-бис -(фосфонометил)-глицина в N-фосфоно-метилглицин 114

2.10.1 Исследование взаимодействия бис-(метиленфосфоновых)-кислот с некоторыми окислителями 120

2.10.2 Исследование превращения^,№бис-(фосфонометил)-глицина под воздействием хлора в водной среде 125

2.10.3 Интенсификация процесса дефосфорилирования Щ^-бис-(фосфоно-метил)-глицина 132

2.10.4 Исследование некоторых аминофосфонатов методом ЯМР высокого разрешения в твердом теле 138

2.10.5 Рентгеноструктурное исследование кристаллической и молекуляной структуры полугидрохлорида N-фосфонометилглицина 144

2.10.6 Рентгеноструктурное, ЯМР- и ИК-спектроскопическое исследование дигидрата ^№бис-(фосфонометил)-глицина .' 150

2.10.7Анализ формы связи N-фосфонометилглицина с различными растворителями с помощью кинетических кривых сушки 162

2.10.8. Влияние воды на этирификацию N-фосфонометилглицина 167

2.10.9. Очистка сточных вод, содержащих фосфорилированный глицин 169

2.10.10. Технологическая схема производства глицина 173

2.10.11.Технологическая схема производства№фосфонометилглицина 177

3 Аминофомфанаты 181

3.1 Аминофосфонаты: синтез, строение 181

3.1:1 Гетероциклические аминофосфонаты. 181

3.1.2 Линейные аминофосфонаты 186

3.1.3 Исследование взаимодействия некоторых метилфосфоновых кислот с разбавленной азотной кислотой. 188

3.1.4 Электрохимическое поведение фосфорилированных производных ами- ноуксуснойи аминомасляныхкислот ...196

3.2 Технологическая схема получения аминофосфонатов 201

4 Разработка технологии производства препарата «Полизон» 204

4.1 Синтез препарата "Полизон" 204

4.2 Кислотный гидролиз 2-амино-4-(метилсульфонимидоил)-бутановой кислоты 208

4.3 Термическая стабильность 2-амино-(метилтио)-бутановой кислоты и некоторых ее производных 213

4.4 Реакции 2-амино-4-(метилтио)-бутановой кислоты и ее производных с фенилизотиоцианатом 217

4.5 Технологическая схема производства препарата «Полизон» 222

5 Биологические свойства полученных соединений 227

5.1 Новый гербицидный состав на основе изопропиламинной соли N-фосфонометилглицина 227

5.2 Гербицидные свойства новых циклогексиламинных солей N-фосфоно- метилглицина (ФМГ).. 228

5.3 Изучение гербицидной активности гетероциклических аминофосфона- тов 230

5.4 Изучение фунгицидной активности фосфорилированных аминокислот...235

5.5 Исследование альгицидной активности аминокислот и некоторых их производных 238

5.6 Биологические свойства побочных продуктов производства глицина 242

5.7 Свойства и практическое использование кубового остатка производства N-фосфонометилглицина 244

5.8. Биологическая активность препарата «Полизон» 249

5.9 Изучение возможного отдаленного нейротоксического действия препарата «Полизон» 255

5.10 Изучение тератогенных, эмбриотоксических и мутагенных свойств «Полизона» 263

6 Эскпериментальная часть 278

6.1. Исходные соединения и материалы, используемые для проведения экспериментальных работ ..278

6.2. Методика снятия спектров ЯМР в твердом теле 280

6.3. Рентгеноструктурное исследование кристаллической и молекулярной структуры полугидрохлорида N-фосфонометилглицина. 281

6.4. Рентгеноструктурное, ЯМР и ИК-спектроскопическое исследование дигидрата N, К-бис-(фосфонометил)-глицина 282

6.5. Изучение гербицидной активности . 283

6.6. Определение фунгицидной активности фосфонатов 284

6.7 Изучение альгицидной активности аминокислот и некоторых их производных 285

6.8 Свойства побочного продукта производства ФМГ в качестве состава для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий 285

6.9 Термографические исследования. 286

6.10 Методика электрохимического окисления фосфонатов 287

6.11. Синтез соединений 288

Выводы 292

Литература ...294

Приложение 334 

Введение к работе:

Программа социального прогресса и повышения народного благосостояния имеет в своей основе задачу ускоренного развития агропромышленного комплекса Российской Федерации [ 1 ].

Решение этой задачи должно обеспечить значительное увеличение продукции сельского хозяйства. Программой предусмотрено надежное обеспечение страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем.

Неотложной задачей является всемерная интенсификация сельскохозяйственного производства.

Интенсивное земледелие, основанное на широком использовании химии-ческих средств защиты растений (ХСЗР) от сорняков и вредителей, применение минеральных удобрений, прочно вошло в практику сельскохозяйственного производства.

К основным продуктам питания принадлежит продукция животноводства и птицеводства. Удовлетворение населения в животных белках и жирах должно базироваться на полноценных рационах кормления и современных, экологически безвредных средствах интенсивного откорма - стимуляторах роста. В свою очередь кормовая база животноводства и птицеводства неразрывно связана с растениеводством. Известно, что от болезней, вредителей и сорняков потери мирового урожая оцениваются приблизительно в одну треть.

После распада СССР и переходу к рыночным отношениям обеспечение сельского хозяйства Российской Федерации современными ХСЗР сократилось за период с 1991 по 1998 почти в 16 раз. Потери урожая зерновых в 1986 -1990 годах составляли 25% в 1991-1995 уже 31,5% картофеля 34,6% и 46,2% соответственно [2]. Из-за недостатка в оборотных средствах остановились многие химические предприятия, производившие ХСЗР, продукция многих из них морально устарела. На очень низком уровне остается обеспечение фактической потребности сельского хозяйства пестицидами.

В последние годы на постоянной основе ХСЗР и препараты ветеринарного назначения, а также кормовые добавки для животноводства приобретаются за рубежом . Таким образом, аграрный спектр экономики превратился в отрасль, практически, полностью зависимую от импорта.

В период с 1992 по 1999г. в «Список пестицидов, разрешенный к применению в Российской Федерации» большинство препаратов было внесено инофирмами, выступившими в качестве регистрантов.

Метод селекции устойчивых к заболеваниям и сорнякам растений является экономичным. Однако этот метод не может решать все проблемы, так как не существует абсолютной устойчивости к вредным организмам. Приобретенным селекционным путем устойчивость со временем будет преодолена вредителями, возбудителями болезней. Поэтому химический метод защиты растений является одним из главных условий в формировании объемов производства сельскохозяйственной продукции. При этом основными требованиями, предъявляемыми к пестицидам, должны быть безопасность для окружающей среды, возможность получения с их помощью высококачественных кормов для сельскохозяйственных животных.

Практика мирового земледелия свидетельствует о том, что до 25-30% урожая обеспечивают средства защиты растений [1].

Одним из наиболее важных классов современных ХСЗР являются гербициды - препараты, предназначенные для борьбы с сорной растительностью.

В последние годы большое развитие получили фосфорорганические гербициды, инсектициды и регуляторы роста растений: N- фосфонометилглицин (глифосат), трибутилтиофосфат (бутифос), карбамоилэтилфосфонат (кренаит), 2 - хлорэтилфосфоновая кислота (этрел) [3].

Фосфорорганические гербициды и регуляторы роста растений характеризуются быстротой действия и высокой эффективностью, а также низкой персис-тентностью и отсутствием остатков в продуктах урожая [4].

Успехи, достигнутые в последние годы в области синтеза фосфороргани-ческих пестицидов, предопределили возросший интерес к разработке методов получения аминофосфоновых кислот и их производных.

Поэтому разработка технологичных экологически приемлемых методов промышленного производства фосфорилированных аминов и аминокислот является актуальной задачей.

Уровень потребления населением России мясных и молочных продуктов питания продолжает сокращаться и составляет около 55% рекомендуемых норм потребления. Это свидетельствует об ухудшении структуры питания, поскольку основным источником белка являются мясные и молочные продукты. Поэтому требуется улучшить степень экономической доступности продовольствия для потребителей с низким доходом.

С другой стороны спрос со стороны животноводства является основным стимулом роста производства зерна. Однако из-за несбалансированности рационов по белку более половины фуражного зерна используется в животноводстве неэффективно. Это негативно сказывается на продуктивности животных.

В целях повышения продуктивности животноводства и птицеводства необходимо не только использовать корма, сбалансированные по микроэлементам, минеральным веществам, витаминам и аминокислотам, но и применять современные экологически чистые препараты, действие которых направлено на усиление белкового обмена. Это даст возможность более полно реализовать генетический потенциал животных, усилить энергию их роста не только без ущерба для качества продуктов питания, но и позволит во многом улучшить их функциональные характеристики.

Целью работы являемся разработка удобных технологических и экономически эффективных методов получения N-фосфонометилглицина и гербицидов на его основе, синтез ациклических и гетероциклических фосфорилированных аминов, аминокислот и выявление среди них биологически активных соединений.

Практическая значимость проведенного исследования состоит в: - создании опытных установок производства глицина и N-фосфонометилглицина и выпуске опытной партии технического продукта в количестве двух тонн;

- использовании отходов производства N-фосфонометилглицина в качестве средства борьбы с сульфатовосстанавливающими бактериями в процессах нефтедобычи;

- использовании побочного продукта производства глицина как консерванта высоковлажных кормов при их силосовании;

- выявлении среди фосфорорганических гетероциклических соединений ве ществ, обладающих высокой гербицидной активностью;

- разработке технологии современного, экологически чистого стимулятора продуктивности животных и птиц «Полизон», разрешенного к использо ванию на всей территории Российской Федерации;

проведении государственных производственных испытаний «Полизона», подтвердивших его высокую экономическую эффективность, отсутствие мутагенных, тератогенных и эмбриотоксических свойств;

- создании производства «Полизон» мощностью 60 т/год;

- выпуске опытной партии «Полизона» в количестве 2 тонны.

В результате систематических исследований, полученных экспериментальных результатов, созданных на их основе производственных процессах в диссертационной работе обобщены и изложены научно-обоснованные технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны, в частности, ее агропромышленного комплекса. Это заключается в разработке:

а) технологичных экологически приемлемых методов промышленного производства гербицидов, характеризующихся быстротой действия, высокой эффективностью, низкой персистентностью и отсутствием остатков в продуктах урожая и

б) создании технологии производства современного стимулятора повышения продуктивности животных и птиц, разрешенного к применению на всей территории Российской Федерации.

Таким образом, решена крупная научная проблема, имеющая важное хозяйственное значение.

Научная новизна:

- разработан новый метод синтеза N-фосфонометилглицина;

- синтезированы новые гетероциклические соединения на основе N-фосфонометилглицина, впервые изучена их биологическая активность, выявлены препараты с высокой гербицидной активностью и предложены технологичные методы их получения;

- впервые экспериментально разработан экологически чистый электрохимии-ческий способ получения монофосфорилированной у-аминомасляной кислоты с потенциально высокой биологической активностью;

- реализовано в промышленном масштабе производство фосфонометилглици-на и «Полизона» с использованием стандартного технологического оборудования, футерованного специальными коррозионно устойчивыми материалами.

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследований, выборе объектов и физико-химических методов исследований, непосредственном участии в проведении основных экспериментов, проектировании технологических схем, подборе материалов для осуществления производства, систематизации полученных результатов, формулировании научных положений и выводов, участии в обсуждении и интерпретации всех экспериментальных результатов, включая данные биологических исследований. Вклад автора является решающим во всех разделах работы.

Публикации и апробация работы. Основное содержание работы изложено в 62 публикациях, в том числе 13 статей, 32 тезисов докладов, 17 патентов и авторских свидетельств. Материалы работы докладывались на II Всесоюзной конференции по химии фосфорорганических соединений (Ленинград, 1982г.), на I Всесоюзном совещании по химическим реактивам (Уфа, 1985г.), на научно-техническом совещании по химическим реактивам (Уфа, 1986 г.), на Башкирской республиканской научной конференции, посвященной 275-летию со дня рождения Д. И. Менделеева (Уфа, 1986 г.), на научно-технической конференции «Пути повышения эффективности разработок химических средств защиты растений (ВНИТИГ, Уфа, 1986 г.), на Всесоюзном симпозиуме

«Гетерогенный катализ в химии гетероциклических соединений (Рига, 1987г.) на конференции «Пути ускорения научных разработок химических средств защиты растений» (Башкирское республиканское ВХО им. Д. И. Менделеева, Уфа, 1987г.) на VII Всесоюзной конференции по электрохимии (Черновцы, 1988г.), на III Всесоюзном совещании по химии и применению комплексонов и комплексонатов металлов (Челябинск, 1988г.), на научно-технической конференции Химия и технология ацеталей. Органические реактивы на их основе (Уфа, 1988г.), на научно-практической конференции, посвященной 55-летию ГУ Краснодарской НИВС (Краснодар, 2001г.).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 333 страницах машинописного текста, включает 62 таблицы, 54 рисунков, библиографию из 365 ссылок.

Основная часть экспериментальной работы выполнена автором или под его руководством сотрудниками ООО «Подивит» (г.Уфа).

Автор выражает глубокую признательность всем организациям, предприятиями их сотрудникам, которые принимали участие в исследованиях и разработках, положенных в основу данной работы: Казанскому государственному технологическому университету; Краснодарскому научно-исследовательскому ветеринарному институту; Государственному научно-исследовательскому институту контроля, стандартизации и сертификации ветпрепаратов; ООО «Подивит», г. Уфа; Институту биологии Уфимского Научно-исследовательского центра Российской Академии Наук; Научно-исследовательскому институту гербицидов и регуляторов роста растений, г.Уфа; Научно-исследовательскому институту «Нефтеотдача» г.Уфа; Башкирскому государственному медицинскому институту; Башкирскому государственному аграрному университету; Всерос-сйскому научно-исследовательскому институту мясного скотоводства; Федеральному государственному унитарному предприятию «Авангард», г. Стерли-тамак; Волгоградскому ОАО «Химпром»; Институту реактивов и особо чистых веществ (ИРЕА), г. Москва; Башкирскому научно-исследовательскому институту сельского хозяйства.

Подобные работы
Костенко Виталий Михайлович
Синтез, строение и свойства сополимеров 3,4-дихлор-1,3-бутадиен-2-фосфонатов с виниловыми мономерами
Москвин Андрей Вадимович
Синтез, строение и сольволитические реакции арилиденовых производных малоновои кислоты, их фосфорсодерхащих аналогов и циклических уреидов. Приложение
Гапоник Павел Николаевич
N-замещенные тетразолы : Синтез, свойства, строение и применение
Кулабушева Ирина Викторовна
Разработка метода проектирования параметров строения и технологии изготовления тканей
Дядькин Сергей Николаевич
Обоснование, технология навесной сборки и мониторинг вантовых пролетных строений мостов с учетом климатических факторов (На примере моста через реку Обь у г. Сургута)
Коробов Николай Анатольевич
Развитие теории и практики построения методов измерения характеристик строения текстильных материалов с использованием современных информационных технологий
Карева Татьяна Юрьевна
Разработка способа, технологии изготовления тканей новых структур и исследование их строения
Макаров Авинир Геннадьевич
Разработка компьютерных технологий моделирования физико-механических свойств текстильных материалов сложного строения
Макаров Авинир Геннадьевич
Разработка компьютерных технологий моделирования физико-механических свойств текстильных материалов сложного строения
Саттарова Лейсан Фатиховна
Синтез, строение, биологическая активность и технология производства 1,4-дигидро-7-(морфолинил-4)-4-оксо-6-фторо-1-этил-хинолинкарбоновой-3 кислоты : препарата ПОЛИТРИЛ

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net