Abstract: Циклодекстрины (CD) – макромолекулы, способные образовывать соединения включения с разнообразными молекулами-гостями. Поскольку CD практически всегда представляют собой гидрат, процесс образования комплексов включения является процессом полного или частичного замещения молекул воды гостевыми молекулами. Поэтому количественные термодинамические характеристики процессов дегидратации, которые на данный момент практически отсутствуют в литературе, очень актуальны. Цель данной работы – восполнить эти пробелы для гидратов β–CD. Синтезированы β–CD·nH2O с различным содержанием воды (n = 0.9–11.9). С помощью РФА-исследования показано, что для образцов с n = 6.1–11.9 общий вид порошкограмм совпадает между собой и с литературными данными [1] по известной моноклинной структуре. Это свидетельствует о постоянстве структуры, т.е. изменение состава происходит за счёт удаления внутриполостной воды. Дальнейшая потеря воды приводит вначале к частичной аморфизации гидрата, а затем к образованию новой кристаллической фазы с орторомбической структурой, соответствующей, по всей вероятности безводному –CD. Для гидратов β–CD·nH2O (n = 10.9; 9.6; 7.0) определена зависимость давления насыщенных паров воды от температуры в интервале 293–383 K статическим методом с мембранным нуль-манометром в условиях квази-постоянного состава твердой фазы. Погрешность измерения давления составляла ± 0.4 Торр, температур измерялась с точностью ± 0.5 K. При приведении к единому составу β–CD 1H2O (pn = p/n) экспериментальные данные совпадают, как это наблюдалось в нашем исследовании гидратов α–CD [2]. Такое совпадение возможно только в том случае, если связь вода–β-CD энергетически одинакова для разных составов. Полученные тензиметрические данные позволили рассчитать термодинамические характеристики (энтальпию, энтропию) процесса дегидратации. Приведенная термодинамическая информация была использована для количественной оценки энергии связи молекул воды с β–CD: ΔG°338.65 = -12.2 ± 0.3 кДж/моль. В случае с α-CD·H2O [2] ΔG°338.65 = -10.3 ± 0.5 кДж/моль. Литература 1. Steiner T., Koellner G. J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 5112. 2. Zelenina L. N., Chusova T. P., Isakov A. V., Rodionova T. V., Villevald G. V., Manakov A. Yu. J. Chem. Therm. 2021, 158: 106424. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект 24-23-00237.

Cite: Сартакова А.В. , Зеленина Л.Н. , Родионова Т.В. , Чусова Т.П. , Манаков А.Ю. , Крутских С.С.
Физико-химическое исследование процессов дегидратации β-циклодекстринов
XIII Всероссийская конференция с международным участием «Химия твёрдого тела и функциональные материалы – 2024» 16-20 сент. 2024