m О
реклама
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ На правах рукописи ОВЕЧКИН АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА С ХЕМОСОРБЦИОННОЙ КОНВЕРСИЕЙ В АСКАРИДОЛ Специальность 02.00.02 – АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Л.А. Карцова Санкт-Петербург 2015 СОДЕРЖАНИЕ стр. Список сокращений ................................................................................ 6 ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................. 7 I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ............................................ 12 I.1. Синглетный кислород .................................................................... 12 I.1.1. Структура и физические свойства синглетного кислорода ............................................................................... 12 I.1.2. Методы генерации синглетного кислорода ....................... 15 I.1.2.1. Фотохимические методы получения синглетного кислорода ................................................................... 15 I.1.2.2. Химические методы получения синглетного кислорода ................................................................... 23 I.1.2.3. Физические методы получения синглетного кислорода ................................................................... 25 I.1.3. Химические свойства синглетного кислорода ................... 26 I.1.4. Методы детектирования синглетного кислорода ............ 31 I.1.5. Применение синглетного кислорода.................................... 45 I.1.6. Негативные свойства синглетного кислорода .................. 50 II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ............................................... 54 II.1. Аппаратура ................................................................................... 54 II.2. Вспомогательные устройства .................................................... 55 II.3. Реагенты и материалы................................................................. 56 II.4. Условия хроматографического анализа .................................... 57 II.4.1. Газохроматографическое определение аскаридола ..... 57 2 II.4.2. Хромато-масс-спектрометрическое определение аскаридола и фурфурилового спирта ............................. 58 II.4.3. ВЭЖХ определение эндопероксида 9,10-дифенилантрацена ................................................... 59 II.4.4. ВЭЖХ определение фурфурилового спирта ................. 59 II.5. Хромато-масс-спектрометрическое определение примесных компонентов в исходных реактивах ......................................... 60 II.6. Определение параметров удерживания аскаридола ................ 60 II.7. Оптимизация температур испарителя, детектора (ПИД) и при условий кондиционирования газохроматографическом определении колонки продукта взаимодействия α-терпинена и синглетного кислорода (аскаридола)................................................................................. 61 II.8. Газохроматографическое определение аскаридола ................. 62 II.9. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода α-терпинен – ХАД-2 ................................................. 63 II.10. Приготовление сорбционных трубок для пробоотбора воздуха, содержащего синглетный кислород .......................... 64 II.11. Улавливание синглетного кислорода в газовых потоках от генератора синглетного кислорода (ГС-024-1) ................... 64 II.12. Экстракция аскаридола из сорбента ХАД-2 и определение степени его извлечения .............................................................. 65 II.13. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода α-терпинен – ПТФЭ ................................................. 66 II.14. Улавливание синглетного кислорода в газовых потоках от генератора синглетного кислорода (ГС-024-01) с использованием охлаждающей камеры ................................. 66 3 II.15. Синтез эндопероксида 9,10-дифенилантрацена ..................... 67 II.16. ВЭЖХ определение эндопероксида 9,10-дифенилантрацена .............................................................. 68 II.17. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ ............................. 70 II.18. Экстракция эндопероксида 9,10-дифенилантрацена из политетрафторэтилена и определение его степени извлечения ................................................................................... 70 II.19. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода 9,10-дифенилантрцен – ХАД-2 ............................... 71 II.20. Экстракция эндопероксида 9,10-дифенилантрацена из сорбента ХАД-2 и определение его степени извлечения .. 71 II.21. Синтез продуктов взаимодействия фурфурилового спирта и синглетного кислорода ............................................................... 72 II.22. Получение спектра комбинационного рассеяния аскаридола ................................................................................... 73 II.23. Определение аскаридола методами комбинационного рассеяния и поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии ............................................................................. 73 II.24. Исследование эффективности образования синглетного кислорода в зависимости от скорости потока воздуха через камеру генерации СК.................................................................. 74 III. ВЫЯВЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА С В ПРИМЕНЕНИЕМ КАЧЕСТВЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ВОЗДУХЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА НОСИТЕЛЯ ХЕМОСОРБЦИОННЫХ АГЕНТОВ ......................................................................................... 76 4 IV. ВЫЯВЛЕНИЕ СИНГЛЕТНОГО ВОЗМОЖНОСТЕЙ КИСЛОРОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ВОЗДУХЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИСТИРОЛЬНОГО СОРБЕНТА ХАД-2 В КАЧЕСТВЕ НОСИТЕЛЯ ХЕМОСОРБЦИОННЫХ АГЕНТОВ ........................................ 88 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................... 124 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................... 125 5 Список сокращений ВЭЖХ – высокоэффективная жидкостная хроматография ДФА – 9,10-дифенилантрацен КР – комбинационное рассеяние ПИД – пламенно-ионизационный детектор ПТФЭ – политетрафторэтилен СК – синглетный кислород ФДТ – фотодинамическая терапия ЭПР – электронный парамагнитный резонанс bpy – 2,2’-бипиридин phen – 1,10-фенантролин bpz – 2,2’-бипиразин dip – 4,7-дифенил-1,10-фенантролин dpds – дифенил-1,10-фенантролин-4,7-дисульфонат 6 ВВЕДЕНИЕ Кислород составляет 21% (объемн.) атмосферного воздуха. Наиболее распространенная и важная его форма – стабильный молекулярный триплетный кислород 3O2, без которого невозможен метаболизм аэробных клеток. Ещё один “лик” кислорода – это различные реакционноспособные формы, одной из которых является синглетный кислород 1O2. Синглетный кислород (СК) имеет широкий спектр применения. Его используют в химическом синтезе, в медицине при фотодинамической терапии рака, для стерилизации донорской крови и для стимуляции биопроцессов в организме; в йод-кислородных химических лазерах, при очистке сточных вод от фенолов, серо- и фосфорсодержащих веществ; возможно его применение и в качестве инсектицида и гербицида. Одновременно с этим синглетный кислород является одним из основных компонентов фотохимического смога, способствует химической деструкции полимерных материалов. Именно наличие негативных свойств синглетного кислорода делает необходимым контроль его содержания в атмосфере. Существуют различные методы определения содержания синглетного кислорода, но все они обладают теми или иными ограничениями. Так, метод изотермического калориметра – малоселективен, спектральные методы селективны, имеют простое аппаратное оформление, однако требуют наличия стандартных образцов СК. Метод, основанный на использовании «химических ловушек», селективен. В качестве стандартов используется не синглетный кислород, а продукты его взаимодействия с выбранным для этой цели химическим соединением. Такой подход позволяет успешно использовать его при определении СК в жидких и газовых средах. Однако при этом остается практически неизученным вопрос о нивелировании различных процессов дезактивации синглетного кислорода при его физическом взаимодействии 7 со стенками посуды, поверхностью сорбционного материала, молекулами растворителя. Новым подходом к определению синглетного кислорода в воздухе в последние годы рассматривается улавливание его 1,3-диеновыми системами. В данной работе выявляются возможности определения синглетного кислорода с улавливанием последнего различными 1,3-диеновыми системами (9,10-дифенилантрацен (ДФА), фурфуриловый спирт и α-терпинен), нанесёнными на политетрафторэтилен (ПТФЭ) или полистирольный сорбент ХАД-2, с установлением и возможным исключением причин, способных вызвать физическую дезактивацию СК. Цель Разработка синглетного общей кислорода концентрированием 9,10-дифенилантрацен, схемы с газохроматографического его предварительным 1,3-диенами α-терпинен), хемосорбционным (фурфуриловый нанесенными определения на спирт, полистирольный сорбент ХАД-2 и политетрафторэтилен. В связи с поставленной целью решались задачи: 1. Выявление возможности хемосорбционного выделения синглетного кислорода из воздуха 1,3-диенами: 9,10-дифенилантраценом, фурфуриловым спиртом и α-терпиненом – в условиях их удерживания на гидрофобных носителях ПТФЭ и ХАД-2. 2. Фотохимический синтез продуктов взаимодействия дифенилантрацена и фурфурилового спирта с синглетным кислородом для идентификации и определения последнего в воздухе методом ВЭЖХ с диодно-матричным детектированием. 8 3. Проверка стабильности синглетного аскаридола кислорода с – продукта α-терпиненом – взаимодействия в условиях газохроматографического анализа и хромато-масс-спектрометрическое определение возможных продуктов его разложения. 4. Выявление возможности количественного определения аскаридола методом спектроскопии комбинационного рассеяния. 5. Экспериментальная проверка влияния поверхности носителей на дезактивацию синглетного кислорода в процессе его хемосорбционного выделения. 6. Разработка схемы определения массовой концентрации синглетного кислорода в потоке воздуха, создаваемым генератором СК и ее апробация. Научная новизна Предложена методика определения синглетного кислорода в воздухе с хемосорбционной конверсией в аскаридол с газохроматографическим определением последнего. Установлено, что в ряду политетрафотрэтилен, кварц, стекло, полистирол наименьшее влияние на дезактивацию синглетного кислорода оказывает политетрафторэтилен. Предложены пути нивелирования дезактивации синглетного кислорода за счет покрытия доступной ему поверхности сорбента хемосорбционным реагентом. Сравнение хемосорбционных систем (9,10-дифенилантрацен – ХАД-2, 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ; α-терпинен – ПТФЭ; α-терпинен – ХАД-2) показало, что количественная конверсия при определении СК достигается при использовании системы α-терпинен – ХАД-2. 9 Практическая значимость работы Предложена общая схема определения синглетного кислорода в воздухе с пределом обнаружения 20 нг/м3, включающая обоснование выбора материалов линии пробоотбора и блока хемосорбционной конверсии синглетного кислорода в аскаридол. Обоснована возможность фотосенсебилизированного генерирования воздуха с заданным содержанием синглетного кислорода. Обоснован выбор хемосорбционной системы – α-терпинен, сорбированный на полистирольный сорбент ХАД-2 – для количественной конверсии синглетного кислорода в аскаридол. На защиту выносятся следующие положения: 1. Обоснование выбора хемосорбционной системы 1,3-диен (фурфуриловый спирт, 9,10-дифенилантрацен, α-терпинен) – сорбент (ПТФЭ, полистирольный сорбент ХАД-2) для улавливания синглетного кислорода в образцах анализируемого воздуха. 2. Хромато-масс-спектрометрический анализ продуктов взаимодействия α-терпинена и синглетного кислорода для выбора способа детектирования. 3. Подавление процесса изомеризации аскаридола путем оптимизации режима ГХ определения синглетного кислорода (температура испарителя, детектора, кондиционирование колонки растворами аскаридола различной концентрации). 4. Обоснование возможности использования генератора СК для получения поверочных газовых смесей с заданным содержанием синглетного кислорода. 10 5. Факторы, оказывающие мешающее влияние при количественной конверсии синглетного кислорода в аскаридол, и пути их устранения. 6. Общая схема газохроматографического определения синглетного кислорода в воздушных средах, основанная на его улавливании α-терпиненом, нанесенным на полистирольный сорбент ХАД-2, обеспечивающая предел обнаружения СК 20 нг/м3. 11 I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ I.1. Синглетный кислород I.1.1. Структура и физические свойства синглетного кислорода Основным энергетическим состоянием кислорода является триплетное состояние 3Σg-. Молекула кислорода может поглощать энергию и переходить в одно из двух возбуждённых синглетных состояний: 1Δg и 1Σg+, имеющих энергию, превышающую энергию основного состояния на 95 (22.5 ккал/моль) и 158 кДж/моль (31.5 ккал/моль), соответственно (рис. 1) [1]. Рис. 1. Кривые потенциальной энергии для трёх низколежащих состояний молекулярного кислорода [1] Электронная конфигурация этих состояний отличается лишь структурой π-разрыхляющих орбиталей (рис. 2). В основном состоянии ( 3Σg-) на каждой из двух орбиталей находится по одному электрону, спины которых параллельны. В первом возбуждённом состоянии (1Δg) электроны спарены. Конфигурация второго возбуждённого состояния (1Σg+) совпадает 12 с конфигурацией основного состояния за исключением того, что электроны имеют антипараллельные спины. Рис. 2. Изображение электронных конфигураций трёх низколежащих состояний молекулярного кислорода [1] Для свободного молекулярного кислорода в верхних слоях атмосферы можно наблюдать электронные переходы, в которых кислород из основного состояния переходит в одно из возбуждённых, и наоборот. Эти переходы называются одинарными. У поверхности Земли, где давление кислорода выше, а столкновения кислород-кислород более вероятны, а также в жидком кислороде можно наблюдать дополнительные абсорбционные линии [2]. Энергетически эти линии отвечают различным комбинациям пар переходов отдельных молекул. Таким образом, они могут быть определены как синхронные переходы, в которых один фотон отвечает за возбуждение двух молекул (табл. 1) [3]. 13 Таблица 1. Одинарные и синхронные переходы молекулярного кислорода [3] Одинарные переходы Энергия, см-1 Длина волны, нм 7.882 1269 13.120 762 15.765 634 21.003 476 26.242 381 Синхронные переходы Интенсивности линий синхронных переходов зависят от квадрата давления кислорода; лучше всего линии наблюдаются в спектре жидкого кислорода [3]. Одинарные переходы также усиливаются при высоком давлении кислорода и в жидком кислороде. Переход из первого возбуждённого состояния в основное запрещён по спину, поэтому молекулы O2(1Δg) – относительно долгоживущие. С другой стороны, переход второго возбуждённого состояния в первое – спинразрешённый, поэтому молекулы O2(1Σg+) – короткоживущие. Различия в стабильности этих форм подтверждается излучательными временами жизни возбуждённых состояний. В газовой фазе времена жизни первого и второго возбуждённых состояний составляют 45 мин и 7 – 12 с, соответственно [4]. На практике времена жизни обычно оказываются значительно меньше, что связано со столкновениями молекул кислорода с другими частицами и последующей их гибелью безызлучательно. В конденсированной фазе излучательные времена жизни очень малы и составляют 10 -6 – 10-3 с для O2(1Δg) и 10-11 – 10-9 с для O2(1Σg+) [5]. 14 I.1.2. Методы генерации синглетного кислорода Методы получения синглетного кислорода (СК) можно разделить на химические, фотохимические и физические. К фотохимическим относятся фотолитические методы, использование фотосенсибилизаторов и непосредственное возбуждение светом молекул кислорода. Химические методы основаны соединений, на например, разложении пероксида различных водорода, кислородсодержащих трифенилфосфитозонида, пероксиацетилнитрата. Физические методы включают генерацию с помощью газоразрядных трубок и вольфрамовых ламп накаливания. I.1.2.1. Фотохимические методы получения синглетного кислорода Фотосенсибилизационная генерация СК – это простой метод, требующий наличия кислорода, света с подходящей длиной волны и фотосенсибилизатора (P), способного поглощать энергию и использовать её на возбуждение сенсибилизатора кислорода достигается в синглетное путём состояние. однофотонного Возбуждение перехода между основным состоянием S0 и синглетным возбуждённым Sn. Релаксация состояния Sn приводит к низшему возбуждённому состоянию S1. В результате интеркомбинационной конверсии образуется триплетное состояние сенсибилизатора T1. Время жизни состояния T1 больше, чем у состояния S1, что позволяет молекуле в этом возбуждённом состоянии реагировать по одному из двух механизмов. Первый – включает перенос атома водорода или электрона между возбуждённым сенсибилизатором и субстратом, что приводит к образованию свободных радикалов (1). Эти радикалы могут реагировать с кислородом 15 с образованием супероксидного анион-радикала или гидрокси-радикала (2) [6]. (1) (2) Во втором механизме СК образуется путем передачи энергии во время столкновения молекул возбуждённого сенсибилизатора и триплетного кислорода (3) [6]. (3) Существует несколько групп соединений, поглощающих свет в ультрафиолетовой и видимой областях спектра и проявляющих способность к генерации СК. К ним относятся: органические красители и ароматические соединения; порфирины, фталоцианины и родственные макроциклы; комплексы переходных металлов; полупроводники. К какому бы классу ни принадлежал фотосенсибилизатор, для него должно быть характерно: высокое значение коэффициента светопоглощения в спектральной области возбуждающего света; триплетное состояние с подходящей энергией (≥95 кДж/моль) для эффективной передачи энергии кислороду в основном состоянии; высокий квантовый выход образования триплетного состояния сенсибилизатора (ФТ > 0.4) и продолжительное время жизни этого состояния (τТ > 1 мкс), поскольку эффективность фотосенсибилизатора 16 зависит от фотофизических свойств его низшего возбуждённого триплетного состояния; высокая фотостабильность. Такие красители, как бенгальский розовый, эозин и метиленовый голубой (рис. 3) – очень эффективные фотосенсибилизаторы, так как обладают подходящими энергиями триплетного состояния для синтеза СК. Метиленовый голубой – это фенотиазиновый краситель с высоким коэффициентом светопоглощения в области 550 – 700 нм и значительным квантовым выходом образования СК (Ф∆) [7]. Ксантановые красители, бенгальский розовый и эозин, имеют максимум светопоглощения в области 480 – 550 нм и генерируют СК с высоким выходом (табл. 2) [7]. Метиленовый голубой Флуоресцеин Бенгальский розовый Эозин Рис. 3. Типичные фотосенсибилизаторы для получения синглетного кислорода 17 Таблица 2. Некоторые органические фотосенсибилизаторы и их фотофизические свойства Энергия триплетного состояния, кДж/моль Краситель Квантовый выход Ф∆ в различных средах H2O CH3CH2OH CH3OH Метиленовый голубой 134.0 – – 0.50 Флуоресцеин 197.6 0.03 0.03 0.10 Эозин 190.5 0.52 0.37 – Бенгальский розовый 175.8 0.75 0.68 0.76 Увеличение числа и атомной массы галогеновых заместителей в ксантановом скелете приводит к батохромному сдвигу. Кроме того, наличие тяжёлых атомов интеркомбинационной галогенов конверсии, приводит что к является увеличению важным доли критерием для фотосенсибилизатора [7]. Порфирины (рис. 4) и их аналоги присутствуют в природных системах, являясь естественными источниками генерации СК. Кроме того, эти сенсибилизаторы в отсутствии света не проявляют цитотоксичность. Порфирины и их производные способны поглощать несколько длин волн в УФ- и видимой области, среди которых основными являются полоса Сорета (300-400 нм) в синей области и Q-полоса (700-800 нм) в красной области. Долгоживущие триплетные состояния большого числа порфиринов способствуют высоким квантовым выходам. Заместители в макроцикле, ионы металлов, координированные в центре его молекулы, лиганды, находящиеся в аксиальном положении относительно иона металла позволяют менять свойства порфиринов. Некоторые порфирины подвержены быстрому распаду в присутствии СК (фотоотбеливание) [6]. 18 Рис. 4. Структура порфирина Фталоцианины (рис. 5) можно рассматривать как производные порфирина. Пиррольные кольца в их молекулах связаны через атомы азота. Увеличение сопряжения за счёт периферийных бензольных колец усиливает поглощение в длинноволновой области. Сильное поглощение в Q-полосе частично перекрывается с максимумом пропускания живых тканей, что делает их идеальными кандидатами для генерации СК в фотодинамической терапии [8]. Рис. 5. Структура фталоцианина Нафталоцианины (рис. 6) – макроциклы, в молекулах которых добавлено ещё по одному бензольному кольцу на периферии кольца фталоцианина. В результате возрастания степени сопряжения максимум поглощения смещается в длинноволновую область по сравнению с фталоцианинами, 770 нм и 680 нм, соответственно [9]. 19 Рис. 6. Структура нафталоцианина Хлорины (рис. 7а) и бактериохлорины (рис. 7б) также являются соединениями семейства порфирина. Их ядра основаны на скелете порфирина с одной или двумя σ-связями, соответственно. Хлорины абсорбируют в 10 раз больше света в терапевтическом окне (диапазоне длин волн, полезных и доступных при биологическом применении), чем соответствующие порфирины, что делает их важными источниками СК для медицинских целей [10]. Бактериохлорины являются ещё более сильными абсорбентами, однако при этом они менее стабильны [10]. а) б) Рис. 7. Структуры хлорина (а) и бактериохлорина (б) Комплексы переходного металла рутения (II) обладают относительно сильным поглощением в УФ-видимой области спектра. Многие из сенсибилизаторов, основанных на рутении, являются более эффективными 20 генераторами СК, чем метиленовый голубой, и сравнимыми с бенгальским розовым. В [11] исследована фотосенсибилизационная способность ряда комплексов [RuL3]2+ в дейтерированных воде и метаноле, где L – 2,2’-бипиридин (bpy), 1,10-фенантролин (phen), 2,2’-бипиразин (bpz), 4,7-дифенил-1,10-фенантролин (dip), дифенил-1,10-фенантролин-4,7- дисульфонат (dpds). Эти комплексы обладают широким диапазоном квантовых выходов СК от 0.22 для [Ru(bpy)3]2+ в D2O до 1 для [Ru(dpds)3]2+ в CD3OD (табл. 3). Таблица 3. Квантовые выходы синглетного кислорода для некоторых комплексов Ru(II) [11] Комплекс Ru(II) Ф∆ в D2O Ф∆ в CD3OD [Ru(bpy)3]2+ 0.22 0.73 [Ru(phen)3]2+ 0.24 0.54 [Ru(bpz)3]2+ 0.19 0.28 [Ru(dip)3]2+ 0.42 0.97 [Ru(dpds)3]2+ 0.43 1.00 Не только комплексы рутения выступают в качестве фотосенсибилизаторов. Для [Cr(bpy)3]3+ квантовый выход СК составляет 0.86 [12]. Способность генерировать синглетный кислород проявляют и комплексы Pt(II) и Pd(II). Сравнение моноядерных и биядерных комплексов этих металлов показало, что способность к фотосенсибилизации биядерных комплексов приблизительно в четыре раза выше, чем у соответствующих моноядерных комплексов [13]. При этом комплексы Pt(II) лучшие сенсибилизаторы, чем соответствующие комплексы Pd(II). В качестве фотосенсибилизаторов могут выступать также полупроводниковые материалы. 21 Так, в [14] показана возможность окисления метилолеата и 2,2,6,6-тетраметилпиперид-4-она при действии УФ-света на TiO2 и ZnO. Анализ продуктов реакции показал, что в окислительном процессе задействован именно синглетный кислород. Причем ZnO проявляет большую эффективность при его генерации. Обнаружено, что СК в значительных количествах образуется в водных суспензиях TiO2 [15], а также в воздухе, содержащем частицы TiO2 [16]. Фотолиз озона является другим способом получения СК (4) [17]. (4) При фотолизе озона при 253.7 нм могут образовываться обе формы СК, а также атом кислорода в возбуждённом 1D состоянии. Однако на практике оказалось, что образуется синглетный кислород только в 1Δg состоянии [18]. Кислород в состоянии 1Σg+, присутствующий в данной системе, образуется в результате вторичной реакции между возбуждённым атомом кислорода и молекулой кислорода в основном состоянии (5) [19]. (5) В незначительной степени 1Δg и 1Σg+ могут образовываться в реакциях (6) и (7) [18]. (6) (7) 22 1 Σg+ образуется и при фотолизе кислорода при λ=147 нм. На первой стадии генерируется атомарный кислород в основном и возбуждённом состояниях (8), вторая стадия совпадает с (5) [20]. (8) Переход молекулярного кислорода из основного триплетного состояния в возбуждённое синглетное является запрещённым по спину. Однако использование лазеров высокого давления позволяет перевести кислород в возбуждённое состояние при непосредственном облучении. Облучение высококонцентрированных растворов кислорода при давлении вплоть до 130 атм Nd YAG-лазером позволяет непосредственно генерировать кислород в состоянии 1Δg [21]. При использовании He-Ne лазера в результате синхронного перехода из двух молекул кислорода в основном состоянии образуются две молекулы в возбуждённом состоянии 1Δg [22]. I.1.2.2. Химические методы получения синглетного кислорода При разложении пероксида водорода можно наблюдать слабую хемилюминесценцию (1270 нм) [23]. Впоследствии было установлено, что источником излучения является СК, выделяющийся в ходе реакции (9) [24]. (9) При сравнении линий хемилюминесценции с эмиссионными линиями, которые появляются при пропускании электрического разряда через газообразный кислород, было установлено, что при разложении пероксида в заметных количествах образуется синглетный кислород [24]. 23 Этот факт явился основанием для поиска других химических систем, которые могли бы быть источником возбужденного кислорода. Обнаружено, что продукт присоединения озона к арилфосфитам, полученный при -75°C, при температуре выше -35°С разлагается с образованием кислорода по реакции (10) [25]. (10) Предположение, что выделяющийся кислород является синглетным, было основано на том, что озонид способен окислять акцепторы кислорода и давать такие же продукты, как и в реакциях этих акцепторов с синглетным кислородом. Впоследствии с помощью ЭПР-спектроскопии было однозначно показано, что в результате разложения фосфит-озонового аддукта образуется СК 1Δg [26]. Пероксиацетилнитрат является важным компонентом фотохимического смога. Он очень реакционноспособен и разлагается в присутствии оснований по реакции: (11) Спектроскопические исследования эмиссионных линий показали, что в результате реакции (11) образуется СК [27]. Считается, что высокая реакционная способность пероксиацетилнитрата в химических и биологических системах связана с его способностью генерировать СК [27]. 24 I.1.2.3. Физические методы получения синглетного кислорода Высокочастотные газоразрядные трубки являются одним из наиболее удобных источников синглетного кислорода для спектроскопических целей, так как этим методом можно возбудить примерно 10% кислорода в потоке разряда в состояние 1Δg [28]. При этом образуется некоторое количество кислорода в состоянии 1Σg+, который быстро переходит в состояние 1Δg или в основное. Таким образом, его постоянная концентрация в потоке очень мала, если в качестве источника рассматривать только разряд [29]. Из-за значительной концентрации кислорода 1 Δg большая часть кислорода 1Σg+ образуется в результате процесса перераспределения энергии (12) [29]. (12) Озон, образующийся в разряде, взаимодействует с кислородом 1Σg+ по реакции (13) [30]. (13) Атомарный кислород, в свою очередь, реагирует с озоном (14). (14) В отсутствии озона и других примесных газов исчезновение обеих синглетных форм кислорода вызвано, в основном, столкновениями со стенками проточной системы [31]. 25 I.1.3. Химические свойства синглетного кислорода Ранние работы по изучению свойств синглетного кислорода показали, что он может окислять вещества, которые не взаимодействуют с кислородом в основном энергетическом состоянии. Кислород в синглетном состоянии обладает примерно на порядок большей окислительной способностью и является более сильным электрофилом, чем триплетный. Возбуждённый кислород быстро реагирует с ненасыщенными углерод-углеродными связями, нуклеофилами (сульфиды и амины), а также с анионами. При этом реакционноспособным является СК в состоянии 1Δg, а не 1Σg+. Это связано с явлением «физического тушения»: кислород 1Σg+ быстро деактивируется путём соударений с другими частицами, а кислород 1Δg, напротив, к подобным соударениям относительно устойчив [32]. Известны три типа реакций СК с системами, содержащими ненасыщенные связи углерод-углерод: 1,4-присоединение ([4+2]-циклоприсоединение) к цис-диенам или ароматическим углеводородам с образованием циклических пероксидов (эндопероксидов) (рис. 8): Рис. 8. Схема взаимодействия синглетного кислорода с цис-1,3-диеновыми системами присоединение к олефинам с образованием аллильных гидропероксидов (рис. 9): 26 Рис. 9. Схема образования аллильных гидропероксидов при взаимодействии синглетного кислорода с олефинами 1,2-присоединение ([2+2]-циклоприсоединение) к некоторым олефинам с образованием нестабильных продуктов – диоксетанов, разлагающихся с образованием карбонильных фрагментов (рис. 10). Рис. 10. Схема образования карбонильных соединений при взаимодействии синглетного кислорода с олефинами Реакция СК с цис-диенами и ароматическими углеводородами имеет много общего с реакцией Дильса-Альдера, причём синглетный кислород в этой реакции выступает в качестве диенофила. Общая закономерность такова: молекулы, которые более реакционноспособны в реакции ДильсаАльдера, являются и более активными по отношению к синглетному кислороду. Так, антрацен легко реагирует как с синглетным кислородом, так и с другими известными диенофилами, а нафталин, наоборот, проявляет 27 инертность по отношению к синглетному кислороду и к самым активным диенофилам [33]. Согласованный характер реакции был показан при изучении процесса присоединения синглетного кислорода к цис-конформации 1,1’-дициклогексенила. В результате этой реакции образуется только цис-пероксид (рис. 11) [34]. Рис. 11. Схема взаимодействия синглетного кислорода присоединения синглетного с 1,1’-дициклогексенилом [34] Исследована зависимость скорости кислорода к различным акцепторам, содержащим сопряженный диеновый фрагмент. Установлено, что значения энергий активации относительно малы и составляют от 0 кДж/моль для наиболее реакционноспособных диенов до 6 кДж/моль для относительно инертных [35]. Реакция присоединения синглетного кислорода к ароматическим соединениям является характеристичной и может быть использована для его обнаружения. При гидропероксиды. обработке Реакционная олефинов способность СК образуются олефинов, с аллильные алкильными заместителями, уменьшается в ряду тетразамещенные > тризамещенные > дизамещенные [36]. В тризамещенных олефинах преимущественно 28 отрывается атом водорода, расположенный на более замещенной стороне двойной связи (рис. 12) [37]. Рис. 12. Схема взаимодействия синглетного кислорода синглетного кислорода с триметилэтиленом [37] Единого механизма взаимодействия с олефинами нет. Однако существует ряд экспериментальных данных, позволяющих сделать конкретные предположения о возможном механизме реакции: кислород всегда присоединяется с той стороны, с которой отрывается атом водорода, при этом происходит сдвиг кратной связи [35]; протекание реакции не подавляется введением «ловушек» на радикалы [38]; объёмные заместители при двойной связи затрудняют атаку кислорода [39]; окисление оптически активных олефинов не приводит к потере оптической активности [38]; реакционная способность олефинов возрастает с увеличением числа алкильных заместителей [40]; растворитель незначительно влияет на скорость реакции и распределение продуктов [33]; существует соответствие между скоростями реакций олефинов с перкислотами и СК [40]. 29 Механизм согласованного присоединения СК к олефинам, является аналогом механизма, предлагаемого для “ен”-реакции (рис. 13) [41]. Рис. 13. Схема согласованного присоединения синглетного кислорода к олефинам [41] Данный механизм хорошо согласуется со стереохимией реакции, отсутствием эффекта растворителя, а также с повышением реакционной способности олефина при увеличении числа алкильных заместителей. Однако он не объясняет корреляции между скоростями реакций олефинов с перкислотами и синглетным кислородом. Другой предлагаемый механизм включает первоначальное присоединение синглетного кислорода по двойной связи с образованием пероксирана и последующий внутримолекулярный перенос протона (рис. 14) [42]. Рис. 14. Схема присоединения синглетного кислорода к олефинам через стадию образования пероксирана [42] 30 Такой механизм объясняет связь между скоростями реакций олефинов с перкислотами и кислородом, отвечает требуемой стереохимии процесса. Однако пероксирановый интермедиат является полярным, а значит, должен проявляться эффект растворителя. Обсуждаются и механизмы с образованием бирадикалов и диполярных интермедиатов [43]. Олефины с повышенной нуклеофильностью вступают в реакцию [2+2]-циклоприсоединения при взаимодействии с синглетным кислородом с образованием нестабильных интермедиатов – диоксетанов, разложение которых до карбонильных соединений сопровождается хемилюминесценцией. Некоторые диоксетаны при этом могут быть выделены. I.1.4. Методы детектирования синглетного кислорода Для обнаружения и определения СК в жидких и газовых средах существуют различные методы. Прямым и селективным для этой цели является метод эмиссионной спектроскопии [44]. Полосы с длиной волны 1269, 762 и 634 нм при значительных концентрациях СК могут легко фиксироваться в газовой фазе. Достоинства спектрального метода заключаются в том, что на фоне других молекул можно обнаруживать отдельные возбужденные формы кислорода в широком интервале давлений. Ограничением метода является низкая чувствительность, что объясняется малыми вероятностями излучательных переходов. В конденсированных средах спектроскопическое определение осложняется коротким временем жизни СК: излучательные времена жизни составляют 10-6 – 10-3 с для O2(1Δg) и 10-11 – 10-9 с для O2(1Σg+) [5]. Эмиссионная спектроскопия часто используется при исследовании генерации СК в растворах [45-47]. Его абсолютные концентрации этим методом практически не определялись: сложность определения вероятностей переходов, необходимых для абсолютных 31 измерений, не позволяет проводить эти измерения с удовлетворительной точностью. При изучении излучения СК (1270 нм) исследованы его времена жизни в воде, в фосфатидилхолине (рис. 15) – одном из самых распространенных компонентов клеточных фосфатидилхолина и мембран, раковых а клеток также толстой водных кишки суспензиях человека. В результате для соответствующих систем получены времена 3.5, 14, 9 и 10 мкс [48]. Рис. 15. Структура фосфатидилхолина В [49] излучение синглетного кислорода c λ=1270 нм использовали для установления его времени жизни в нервных клетках и клетках HeLa. Чувствительности метода оказалось недостаточно для детектирования СК в обычных клетках, поэтому вода была в них заменена на дейтерированную. С помощью полученных данных рассчитано время жизни синглетного кислорода в клетке, содержащей обычную воду; оно составило ~3 мкс. Этот же метод был использован и при определении квантовых выходов синглетного кислорода, генерированного с помощью ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина, триптофана), бычьего сывороточного альбумина, куриного овальбумина, а также человеческого, бычьего и овечьего иммуноглобулина. На основании полученных квантовых выходов сделан вывод, что СК генерируется только на поверхности белков и иммуноглобулинов [50]. 32 Применение нового инфракрасного чувствительного InGaAs детектора позволило получить изображения распределения СК в клетках фибробласта [51]. Чувствительности детектора достаточно для получения сигнала от одной клетки с водой, замещенной на дейтерированную (рис. 16). Основным ограничением метода является то, что только 1-3% молекул синглетного кислорода может быть зарегистрировано. Рис. 16. Клетки фибробласта (слева) и распределение синглетного кислорода в них (справа) [51] Состояние O2(1Δg) парамагнитно и может регистрироваться в спектре ЭПР в газовой фазе [52]. Спектр представляет собой почти симметричный квартет в области 9244 МГц. С помощью ЭПР-спектроскопии можно определить и абсолютную концентрацию синглетного кислорода в газовой фазе, используя в качестве образца сравнения кислород в основном состоянии [53]. Ограничениями использования синглетного обсуждаемого пониженного кислорода метода давления только в и являются необходимость возможность определения непосредственной близости из-за немобильности оборудования. В [54] методом ЭПР определены концентрация (3 мкмоль/дм3) и время жизни (7 с) СК, фотосинтезированного в газовой фазе с помощью октафторнафталина, при давлении 0.3 и 0.6 мм рт. ст. 33 С использованием метода ЭПР-спектроскопии исследовано образование синглетного кислорода в газовой фазе при давлении кислорода 0.175-0.625 мм рт. ст. [55]. СК получали с помощью таких фотосенсибилизаторов, как нафталин, дейтерированный нафталин и перфторированный нафталин. Наибольший сигнал и наибольшее время жизни (0.4 с) зафиксировано при давлении 0.4 мм рт. ст. Кроме того, установлено, что в синглетную форму может быть переведено до 30% молекулярного кислорода, а значит, синглетный кислород нельзя игнорировать при анализе загрязнителей атмосферного воздуха. В [56] провели серию специальных исследований образования реакционных форм кислорода (гидроксильных радикалов, синглетного кислорода, супероксидного аниона) в природных водах под действием солнечного излучения. С помощью метода ЭПР-спектроскопии показано, что синглетный кислород образуется в водах в присутствии гуминовых кислот. Также установлено, что супероксидный анион образуется при облучении оксалатных комплексов железа (III), а гидроксильные радикалы – при облучении оксалатных комплексов железа (III), нитрат аниона и гуминовых кислот. Методами ЭПР-спектроскопии и эмиссионной спектроскопии выявлено влияние ресвератрола (рис. 17) на дезактивацию СК [57]. Определена общая константа скорости «тушения» синглетного кислорода (2.55·107 М-1·с-1). При этом установлено, что дезактивация проходит преимущественно в результате физического взаимодействия, а константа скорости химической реакции составляет 1.15·106 М-1·с-1. 34 Рис. 17. Структура ресвератрола Для обнаружения синглетного кислорода используют и метод спиновых меток. Так, реакция СК с 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидоном (рис. 18) может быть применена для мониторинга заболеваний, сопровождающихся повышенным пероксидным окислением липидов или накоплением тяжелых металлов в биологических жидкостях [58]. Рис. 18. Схема взаимодействия синглетного кислорода с 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидоном [58] 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидон также применяли в качестве спиновой метки синглетного кислорода при исследовании фотокаталитической активность микро- и нано- структур оксида цинка [59]. Было установлено, что количество генерируемого СК, а также других реакционных форм кислорода, 35 зависит от морфологии оксида цинка. Эта же реакция использована при определении СК, выделяющегося при перекисном окислении бопиндолола [60]. Потенциал ионизации молекул O2(1Δg) и O2(1Σg+) на 1.0 и 1.6 эВ, соответственно, ниже потенциала ионизации основного состояния синглетного кислорода (12.5 эВ), поэтому оба состояния ионизируются фотонами меньшей энергии, чем основное. Фотоионизационная установка состоит из источника света с длиной волны, необходимой для ионизации того или иного возбужденного состояния, ионного детектора и фотометра, которым контролируется интенсивность излучения светового источника (рис. 19). Как правило, для ионизации используют излучение благородных газов: излучение криптона при 116.5 нм ионизирует только O2(1Σg+), а излучение аргона при 106.7 нм и 104.8 нм ионизирует O2(1Σg+) и O2(1Δg) [61]. Хотя метод очень чувствительный, он непригоден для систем, содержащих органические молекулы, оксиды азота и другие газы, имеющие потенциал ионизации ниже 11 эВ [62]. Рис. 19. Схема фотоионизационной установки 1 – лампа, 2 – фотометр, 3 – детекторные электроды Для определения синглетного кислорода в газовой фазе можно использовать метод изотермического микрокалориметра [63], суть которого в следующем: нагретая проволока помещается в газовый поток, возбужденные 36 молекулы СК дезактивируются на ней, выделяя тепло, по количеству которого может быть рассчитано его содержание. При использовании проволоки, покрытой кобальтом, регистрируется более 95% молекул синглетного кислорода [63]. селективность: Главный недостаток регистрируются такого любые подхода частицы, – невысокая находящиеся в возбужденном состоянии. При определении СК в жидкой фазе наиболее распространенным является так называемый метод химических «ловушек». Он может быть применен и к газовой фазе, если последнюю пропустить через поглощающий раствор. В качестве акцепторов применяют 9,10-замещенные антрацены, рубрен, тетраметилэтилен и др. [64] (рис. 20). Основными ограничениями метода химических «ловушек» являются невозможность оценить концентрацию синглетного кислорода в реальном времени и необходимость учета его физической дезактивации при взаимодействии с молекулами растворителя и «ловушки», на поверхности посуды. R1 R1 а) 1 + OO O2 R2 R2 б) + O O O2 OOH в) Рис. 1 + 20. Схема 1 O2 взаимодействия синглетного кислорода с 9,10-замещенными антраценами (а), рубреном (б) и тетраметилэтиленом (в) [64] 37 Простой способ определения растворенного кислорода в органических растворителях – по убыли улавливающего СК химического соединения предложен в [65]. Для этого готовились милимолярные растворы рубрена, который является как фотосенсибилизатором синглетного кислорода [66], так и его акцептором [67]. Полученные растворы облучали светом с λ=546 нм, что приводило к генерации СК и последующему образованию эндопероксида рубрена в результате [4+2]-циклоприсоединения синглетного кислорода (рис. 20б). Для определения квантовых выходов СК замещенных фталоцианинов использован метод химических «ловушек» [68]. В водной среде использовали йодидный метод, основанный на детектировании трийодида при 351 нм, образованного в результате каскада реакций, вызванных наличием СК (рис. 21). В диметилформамиде использовали в качестве «ловушек» такие соединения как 9,10-диметилантрацен (рис. 22) и 1,3-дифенилизобензофуран (рис. 23). Рис. 21. Схема взаимодействия синглетного кислорода с йодид-анионом в водной среде [68] 38 Рис. 22. Схема взаимодействия синглетного кислорода взаимодействия синглетного кислорода с 9,10-диметилантраценом [68] Рис. 23. Схема с 1,3-дифенилбензофураном [68] В [69] синтезирован замещенный антрацен – диэтил-3,3’-(9,10антрацендиил)-бисакрилат. При взаимодействии с синглетным кислородом он образует эндопероксид (рис. 24). При этом наблюдается изменение максимума поглощения: исчезает полоса 405 нм, характерная для антрацена, и появляется полоса 205 нм. Кроме того, пропадает характерная флуоресценция при 525 нм. Таким образом, диэтил-3,3’-(9,10-антрацендиил)-бисакрилат может использоваться как в качестве спектрофотометрической, так и флуоресцентной пробы на СК. Эндопероксид детектируется также и в условиях ВЭЖХ-МС-МС, что может быть использовано в биологических исследованиях. 39 Рис. 24. Схема взаимодействия диэтил-3,3’-(9,10-антрацендиил)- бисакрилата с синглетным кислородом [69] При изучении влияния фотоотбеливания сенсибилизаторов на определение квантовых выходов синглетного кислорода использовали его взаимодействие с мочевой кислотой. При этом может образоваться несколько соединений, а именно: триурет, аллантоксаидин, оксанат ион и углекислый газ (рис. 25). Поэтому количество синглетного кислорода определяли по уменьшению поглощения мочевой кислоты при 213 нм [70]. Рис. 25. Схема взаимодействия мочевой кислоты с синглетным кислородом [70] 1,3-дифенилизобензофуран (рис. 23) и рубрен (рис. 20б) использовались для в выявления возможности органических растворителях образования под синглетного действием лазерного кислорода облучения 40 с λ = 1270 нм [71]. С их помощью были определены сечения поглощения σ1270 в ацетоне, дейтерированном ацетоне, толуоле и этаноле: они составили 11.5, 12.6, 34.8 и 17.7 10-24 см2, соответственно. 1,3-дифенилизобензофуран также был применен при определении СК, образующегося в воде под действием облучения с λ = 1270 нм [72]. Поскольку 1,3-дифенилизобензофуран плохо растворим в воде, его помещали в липидные нанокапсулы. Сечение поглощения σ1270 для воды составило 7,4·10-24 см2. Один из наиболее чувствительных методов обнаружения синглетного кислорода основан на хемилюминесценции, возникающей при реакции [2+2]-циклоприсоединения синглетного кислорода к олефинам, содержащим электронодонорные заместители при двойной связи [73]. При использовании N-метил-N’-метокси-9,9’-биакридилидена (рис. 26) можно регистрировать концентрацию синглетного кислорода в потоке в режиме реального времени, при этом предел определения составляет 5·108 молекул/см3 [73]. Основным недостатком такого подхода является необходимость калибровки с помощью метода химических «ловушек». Рис. 36. Структура N-метил-N’-метокси-9,9’-биакридилидена 41 В [75] для определения синглетного кислорода, образующегося в результате взаимодействия супероксидного аниона и пероксида водорода, использовали селективную хемилюминесцентную пробу 3-(2-адамантилиденметоксиметил)-феноксидиметил-2-метилпроп-2-илсилан. В результате [2+2]-циклоприсоединения образуется диоксетан (рис. 37), добавление к которому фторида тетрабут-1-иламина вызывает хемилюминесценцию. Рис. 37. Схема взаимодействия синглетного кислорода с 3-(2адамантилиденметоксиметил)-феноксидиметил-2-метилпроп-2-илсиланом [74] В качестве селективной люминесцентной пробы может также выступать хелатный комплекс европия (III). В результате [4+2]-циклоприсоединения СК образуется эндопероксид (рис. 38), обладающий сильной фосфоресценцией (λвозб = 335 нм, λисп = 615 нм). Данный метод может быть использован и для количественного определения СК в водных растворах, с пределом обнаружения СК 2.8 нМ [75]. 42 Рис. 38. Схема взаимодействия синглетного кислорода с хелатным комплексом европия (III) [75] При определении синглетного кислорода в слюне (200 мм3), образующегося при добавлении пероксида водорода (1 мМ), в качестве люминесцентной пробы использовали 4,4'(5')-бис-[(2-(9-антрилокси)-ет-1ил)тио]тетратиафульвален (рис. 39); зарегистрировано 0.13 нмоль СК. Основным преимуществом использованной люминесцентной пробы является ее высокая селективность по отношению к синглетному кислороду [76]. Рис. 39. Структура 4,4'(5')-бис-[(2-(9-антрилокси)-ет-1-ил)тио] тетратиафульвалена При облучении террилендиимида (λ=532 нм) наблюдается слабая люминесценция при λ = 670 нм (рис. 40). [4+2]-Циклоприсоединение СК к террилендиимиду и последующая изомеризация эндопероксида до диэпоксида приводят к гипсохромному сдвигу ~70 нм и резкому 43 увеличению интенсивности люминесценции. Использование сенсора на основе данной реакции позволяет регистрировать единичные молекулы синглетного кислорода [77]. Рис. 40. Структура террилендиимида Для этих целей может быть использован также метод полупроводниковых сенсоров, основанный на изменении электропроводности полупроводниковых пленок при адсорбции активных частиц (электронновозбужденных молекул, атомов, радикалов). Наиболее чувствительны к СК пленки на основе частично восстановленного оксида цинка: предел обнаружения составляет 106-107 молекул/см3 [78]. Ограничением метода для определения СК является необходимость калибровки сенсоров с помощью методов «ловушек» или микрокалориметра [79]. Кроме того, указанный подход недостаточно селективен, поскольку регистрируются все активные частицы. Использование комплекса европия (III) и антраценового производного 1,4,7,10,-тетраазациклододекан-1,4,7,10-тетрауксусной кислоты позволяет применять метод магнитно-резонансной томографии при детектировании синглетного кислорода [80]. В результате [4+2]-циклоприсоединения синглетного кислорода образуется эндопероксид (рис. 41), при этом наблюдается смещение пика при 50 м.д. до 53 м.д. Данный подход может быть использован для определения локализации синглетного кислорода в фотодинамической терапии. 44 Рис. 41. Схема взаимодействия комплекса европия (III) с синглетным кислородом [80] I.1.5. Применение синглетного кислорода Синглетный кислород находит применение во многих областях: в медицине (для стерилизации крови, при фотодинамической терапии рака), в химическом синтезе, при очистке сточных вод и т.д. Получение аскаридола – первый пример использования синглетного кислорода в препаративной органической химии [81]. 1,3-Диеновая система α-терпинена присоединяет 1 моль синглетного кислорода с количественным выходом 1,4-эндопероксида (рис. 42). После 1945 г аскаридол, использовавшийся в медицинских целях, стали получать этим методом в промышленности; ранее его получали перегонкой природного хеноподиевого масла. Рис. 42. Схема образования аскаридола при взаимодействии синглетного кислорода с α-терпиненом [81] 45 Розеноксид является компонентом болгарского розового масла и используется в парфюмерной промышленности. Помимо извлечения из природного сырья его можно получить синтетически (рис. 43) [82]. В основе метода лежит “ен”-реакция между СК и (-)-цитронеллолом. После восстановления гидропероксидных групп и последующего подкисления разбавленной минеральной кислотой образуются диастериомерные розеноксиды в мольном соотношении 1:1. Только третичный аллильный спирт в этих условиях трансформируется в диастериомерные тетрагидропирановые продукты, вторичный – не подвергается подобным изменениям. Рис. 43. Схема получения розеноксида из (-)-цитронеллола с помощью синглетного кислорода[82] При взаимодействии синглетного кислорода с циклопентадиеном образуется эндопероксид, который в зависимости от условий реакции может быть переведена в другие продукты, например: цис-4,5-эпоксипент-2-еналь, 4гидроксициклопент-2-енон, циклопент-4-ен-1,3-диол (рис. 44) [83]. Таким 46 образом, СК дает возможность синтезировать широкий круг кислородсодержащих соединений. Рис. 44. Схема взаимодействия синглетного кислорода с циклопентадиеном с образованием различных продуктов [83] Значительное количество публикаций посвящено использованию фотосенсибилизированного СК для очистки сточных вод [84-87]. Фенол и его производные представляют собой класс токсичных веществ, которые содержатся в стоках нефтеперерабатывающих заводов и производств бумаги и красителей. Скорость окисления фенолов возрастает при увеличении pH среды [84]. Установлено, что нахождение фотосенсибилизатора в мономерной форме является решающим фактором, влияющим на его активность в фотохимических реакциях. Добавление агентов, препятствующих агрегации молекул фотосенсибилизатора, увеличивает квантовый выход СК и скорость окисления фенолов [85]. Гидролиз метависмутата натрия соляной кислотой приводит к образованию композита Bi(V)/Bi(III), состав и морфология которого зависят 47 от молярного отношения кислоты и висмутата. При мольном отношении равном 2.0 образуется генерирующий композит синглетный с кислород наибольшей и эффективностью разрушающий органические загрязнители. Так, например, раствор такого композита с концентрацией 0.75 г/дм3 за 20 мин практически полностью разрушает бис-фенол А концентрации 0.2 ммоль/дм3 [86]. Окисление сульфидов до сульфатов не менее важно при очистке сточных вод. Они образуются как побочные продукты в таких промышленных процессах, как нефтепереработка, дубление, коксование, очистка природного газа, а также в пищевых процессах. Zn(II)-фталоциан-2,9,16,23- тетракарбоновая кислота эффективна при фотоокислении как сульфидов, так и тиосульфатов до сульфатов [87] за счет образования СК. Фотодинамический эффект – это повреждение живых тканей при совместном действии фотосенсибилизатора, света и кислорода. Синглетный кислород выполняет важную роль и в этом процессе. Так, фотодинамический эффект применяется, например, при стерилизации крови. Швейцарский и немецкий Красный Крест использовали метиленовый голубой для обеззараживания свежезамороженной плазмы [88]: краситель не токсичен и эффективно уничтожает внеклеточные вирусы. Фотодинамическая терапия (ФДТ) – новая форма терапии раковых заболеваний, привлекающая внимание учёных из-за перспективы селективного воздействия на поражённые ткани. В ФДТ видимый свет, чувствительный к свету препарат (фотосенсибилизатор) и кислород при совместном действии образуют агенты, смертельные для неактивных раковых клеток. Считается, что именно синглетный кислород является основным цитотоксическим агентом, ответственным за фотобиологическую активность [10]. Вещества, используемые в ФДТ рака, должны удовлетворять ряду требований: отсутствие токсичности, селективное концентрирование 48 в поражённых тканях, не вызывающее фоточувствительности кожи (раздражение, зуд, возникающие на свету). В основном используются амфифильные соединения: водорастворимые вещества, содержащие гидрофобную матрицу, которая способствует прохождению через клеточные мембраны. Ограниченная стабильность в организме предпочтительна для быстрого вывода препарата из тканей. Поглощение в красной области видимого света (675-800 нм) с высоким коэффициентом экстинкции (ε ≥ 50000 М-1·см-1) также является важным критерием для увеличения числа поглощённых фотонов и глубины проникновения света в ткани при больших длинах волн. Производные гематопорфирина (рис. 45) являются фотосенсибилизаторами первого поколения. Именно с этими соединениями были получены первые клинические результаты. Сообщения о потенциале уничтожения опухолей и эффективности гематопорфирина в ФДТ появились в 70-х и 80-х годах [89]. Однако, эти сенсибилизаторы малоселективны: только 0.1-3.0% введённого вещества попадает в поражённые ткани [90]. В результате СК генерируется и в здоровых тканях, что может привести к их повреждению. Рис. 45. Структура гематопорфирина 49 Фотосенсибилизаторы второго поколения выбирались на основе критериев, указанных выше. К этим сенсибилизаторам относятся различные производные порфиринов, фтало- и нафталоцианинов, хлоринов и бактериохлоринов. Эти соединения позволяют генерировать синглетный кислород в области поражённых тканей. Фотосенсибилизаторы третьего поколения обладают свойствами, ответственными за селективную доставку в поражённые ткани. Это может быть достигнуто моноклональные использовались путём связывания антитела. В [91] фталоцианиновые с в биомолекулами качестве комплексы, такими, как фотосенсибилизатора ковалентно связанные с аденовирусными белками оболочки. Таким образом, в данной ситуации синглетный кислород генерируется в непосредственной близости от раковых клеток, что способствует более эффективному их уничтожению без повреждения здоровых клеток. I.1.6. Негативные свойства синглетного кислорода Основным процессом в образовании фотохимического смога является превращение оксида азота (II) выхлопных газов автомобилей в оксид азота (IV) с одновременным образованием окислителей, преимущественно озона и пероксиацетилнитрата, и окисленных органических веществ, таких как альдегиды и алкилнитраты [92]. при Считается, что синглетный окислении монооксида кислород азота. Он играет ключевую образуется роль фотохимически из триплетного кислорода при действии света на полициклические ароматические углеводороды, которые выбрасываются в атмосферу природными (вулканы, лесные пожары) и антропогенными (автомобильные выхлопы, ТЭС, мусоросжигающие заводы) источниками. В результате взаимодействия синглетного кислорода с углеводородами образуются 50 аллильные и эндо-пероксиды, распад которых приводит к ряду процессов, генерирующих диоксид азота (рис. 46) [93]. Рис. 46. Схема образования диоксида азота при участии синглетного кислорода Кроме того, образующиеся пероксиды и непосредственно СК способны наносить вред живым организмам. Еще один пример. Старение полимеров – процесс деструкции, при котором уменьшается молекулярная масса полимера, т.е. длина цепи. Синглетный кислород при взаимодействии с ненасыщенными углеродуглеродными связями молекул полимеров образует нестабильные пероксидные продукты, разложение которых приводит к разрыву цепи. Показано, что синглетный кислород является интермедиатом при фотоиндуцированной деградации полиацетилена [94]. В [95] установлено, что поли-(3-метилтиофен) при облучении образует синглетный кислород, который впоследствии реагирует с полимером (рис.47). 51 Рис. 47. Схема взаимодействия поли-(3-метилтиофена) с синглетным кислородом [95] *** Таким образом, синглетный кислород известен науке ~90 лет. Его химические свойства значительно отличаются от свойств кислорода в основном триплетном состоянии. Это делает его важной составляющей в широком диапазоне областей от химии атмосферы до биологии и медицины. Необходимость контроля содержания синглетного кислорода в атмосфере обусловлена его высокой окислительной способностью, из-за которой он способствует образованию в воздухе токсичных соединений (например, диоксида азота и пероксиацетилнитрата), наравне с озоном вызывает постепенную деструкцию полимерных материалов. Существующие методы определения содержания синглетного кислорода обладают рядом ограничений. Так, метод изотермического калориметра – 52 неселективен; метод ЭПР-спектроскопии работает при пониженном давлении и высоких содержаниях синглетного кислорода, метод эмиссионной спектроскопии требует наличие стандартов. Применение химических соединений, селективно улавливающих синглетный кислород, позволяет устранить большинство ограничений других подходов и может быть использован для определения средней концентрации синглетного кислорода за выбранный промежуток времени. Однако основным недостатком метода является необходимость учета расходования синглетного кислорода не только на связывание с хемосорбционным агентом, но и дезактивацию при взаимодействии со стенками посуды, молекулами растворителя. Данное исследование посвящено изучению возможностей применения различных 1,3-диеновых систем для определения синглетного кислорода в газовых потоках, минимизации вклада физической дезактивации синглетного кислорода в ходе пробоотбора, сравнению эффективности 1,3-диеновых систем при улавливании синглетного кислорода на примере анализа потока воздуха, создаваемого опытным генератором синглетного кислорода. 53 II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ II.1. Аппаратура Газовый хроматограф HP 6890 производства фирмы Hewlett-Packard (Agilent), снабжённый пламенно-ионизационным детектором (ПИД) и капиллярной кварцевой колонкой DB-5MS (длина 30 м, наружный диаметр 0.32 мм, неподвижная фаза 5% фенил-арилен- 95% метилполисилоксан (толщина плёнки 0.5 мкм)). Обработка полученных результатов проводилась с помощью программного обеспечения НР GC ChemStation. Хромато-масс-спектрометр GC HP 5890 Series II – MSD HP 5972А, снабжённый капиллярной кварцевой колонкой НР-5 (длина 30 м, наружный диаметр 0.25 мм; неподвижная фаза фенил(5%)-полиметилсилоксан (толщина плёнки 0.25мкм)), источник ионизации – электронный удар. Обработка результатов осуществлялась с помощью программного обеспечения НР GC/MSD ChemStation. Жидкостной хроматограф HP 1050 – DAD производства фирмы HewlettPackard (Agilent), снабжённый диодно-матричным детектором и обращеннофазовой колонкой Discovery C18 (длина 15 см, диметр 2.1 см, диаметр частиц 5 мкм, размер пор 180 Å). Обработка полученных результатов также проводилась с помощью программного обеспечения НР HPLC ChemStation. Спектрометр комбинационного рассеяния OPTEC-785-H, производства фирмы ЗАО «ОПТЭК» (Санкт-Петербург). Источник излучения – полупроводниковый AlGaAs лазер (λ = 785 нм), мощность излучения 0 – 420 мВт, спектральный диапазон 200-3000 см-1, спектральное разрешение 7-10 см-1. Генератор синглетного кислорода ГС-024-1, производства фирмы ЗАО «ОПТЭК» (Санкт-Петербург) (рис. 48). Получение СК основано 54 на селективном возбуждении кислорода при облучении светом катализатора, состоящего из смеси рутила и анатаза. Рис. 48. Блок-схема генератора синглетного кислорода ГС-024-1 1 – «0»-фильтр синглетного кислорода, 2 – система очистки воздуха, 3 – насос, 4 – регулятор расхода воздуха, 5 – камера образования синглетного кислорода Опытный детектор синглетного кислорода, производства фирмы ЗАО «ОПТЭК» (Санкт-Петербург). В основе детектирования СК лежит регистрация излучения, возникающего в результате взаимодействия хемилюминесцентной пробы и СК прокачиваемого воздуха. Так как реакция необратима, то постепенно чувствительность детектора падает. Для корректировки получаемых значений концентрации СК необходимо периодическое сравнение с воздухом, содержащим известное количество последнего. II.2. Вспомогательные устройства Микрошприц вместимостью 10 мм3 с ценой деления 0.1 мм3. Микрошприц вместимостью 100 мм3 с ценой деления 1 мм3. Мерные колбы вместимостью 10, 50, 100 см3. Пробирки градуированные объёмом 10 см3. Круглодонная колба со шлифом объёмом 100 см3. Пипетки градуированные объёмом 1, 5, 10 см3. Химические стаканы объёмом 50 см3. 55 Тефлоновые трубки длиной 10 см и диаметром 4 мм. Стеклянные трубки длиной 10 см и диаметром 4 мм. Кварцевые трубки длиной 10 см и диаметром 4 мм. Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104, специального класса точности, с наибольшим пределом взвешивания 200 г и ценой деления 0.1 мг. Роторный испаритель Buchi Rotavapor R-114 c водяной баней Buchi Waterbath B-480 производства фирмы Buchi. Ультразвуковая ванна «СЕРЬГА» УЗМ002. Генератор чистого воздуха ГЧВ-1.2-3.5 производства фирмы «НПП Химэлектроника». Камера охлаждения воздуха на основе эффекта Пельтье. Лампа дневного света, 15 Вт. Кювета кварцевая, l = 1 см. Пластины для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии RAM-SERS-AU (Ocean Optics, Inc.) II.3. Реагенты и материалы Аскаридол (“City Chemical LLC”), массовая доля основного вещества не менее 99 %; -терпинен (“Sigma-Aldrich”), массовая доля основного вещества не менее 98 %; 9,10-дифенилантрацен (“Sigma-Aldrich”), массовая доля основного вещества не менее 95 %; фурфуриловый спирт (“SigmaAldrich”), массовая доля основного вещества не менее 98 %; пористый полистирольный сорбент Supelpak-2 (ХАД-2) производства фирмы “Supelco”; политетрафотрэтилен (ПТФЭ) (твёрдый носитель для газовой хроматографии); стекловата (“Supelco”); кварцевая вата, метиленовый синий (ч.д.а.); парафин нефтяной жидкий, фракция С10-С14, массовая доля основного вещества не менее 98 %. 56 Хладон 113, массовая доля основного вещества не менее 99,98%; хлороформ (х.ч.); ацетон (х.ч.); ацетонитрил (ч.д.а.); вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72); оксид алюминия (степень активности 2); фольга пищевая; бумажные фильтры (синяя лента); азот (в/ч); гексан (х.ч.). ХАД-2 – гидрофобный макропористый сшитый сополимер стирола и дивинилбензола, сформированный в сферические частицы диаметром 0.25-0.85 мм. Объем пор составляет 0.65 см3/г, средний диаметр пор – 90 Å, минимальная площадь поверхности 300 м2/г. ПТФЭ (политетрафторэтилен) – гидрофобный полимер, спеченый при 300°С в течение часа, сформированный в частицы диаметром 0.5-1.0 мм. Объем пор составляет 0.2 см3/г, средний диаметр пор – 1500 Å, площадь поверхности 5 м2/г. II.4. Условия хроматографического анализа II.4.1. Газохроматографическое определение аскаридола Температура детектора, С 250 Температура инжектора, С 120 Начальная температура термостата колонки, °С 60 Продолжительность выдержки при 60°С, мин 3 Конечная температура термостата колонки, °С 160 Скорость подъема температуры от 60 до 160С, С/мин 25 Продолжительность выдержки при 160°С, мин 8 Начальное давление в инжекторе на входе в колонку, кПа (psi) 55.2 (8) Объем вводимой дозы, мм3 10 Объемный расход водорода, см3/мин 45 Объемный расход воздуха, см3/мин 400 Дополнительный детекторный газ азот Объемный расход дополнительного газа в детектор, см3/мин 40 57 Режим ввода пробы Split Коэффициент деления потока (split ratio) 30:1 Газ-носитель азот Объемный расход газа-носителя через колонку, см3/мин 1.7 Продолжительность регистрации хроматограммы, мин 15 II.4.2. Хромато-масс-спектрометрическое определение аскаридола и фурфурилового спирта Температура детектора, С 160 Температура инжектора, С 120 Начальная температура термостата колонки, °С 60 Продолжительность выдержки при 60°С, мин 5 Конечная температура термостата колонки, °С 160 Скорость подъема температуры от 60 до 160С, С/мин 7 Продолжительность выдержки при 160°С, мин 5 Начальное давление в инжекторе на входе в колонку, кПа (psi) 41,4 (6) Продолжительность выдержки при 41.4 кПа, мин 5 Конечное давление в инжекторе на входе в колонку, кПа (psi) 75.9 (11) Скорость подъема давления от 41.4 до 75.9 кПа, кПа/мин 2.5 (0.36) (psi/мин) Продолжительность выдержки при 75.9 кПа, мин 5 Объем вводимой дозы, мм3 1 Энергия электронов ионизирующего излучения, эВ 70 Интервал регистрируемых масс 35 – 250 Режим ввода пробы Split Коэффициент деления потока (split ratio) 30:1 Газ-носитель гелий Объемный расход газа-носителя через колонку при 60°С, 0.885 см3/мин 58 Продолжительность регистрации хроматограммы, мин 25 II.4.3. ВЭЖХ определение эндопероксида 9,10-дифенилантрацена Температура термостата колонки, С 30 Элюент А H2 O Элюент Б H3C-CN Начальное содержание элюента Б, % 66.7 Продолжительность выдержки при содержании в элюенте 0 компонента Б 66,7%, мин Конечное содержание элюента Б, % 86 Время увеличения содержания в элюенте компонента Б от 66,7 23 до 86%, мин Продолжительность выдержки при содержании в элюенте 7 компонента Б 86%, мин Нижняя граница длин волн регистрации спектра, нм 190 Верхняя граница длин волн регистрации спектра, нм 700 Длина волны для количественного анализа, нм 210 Объем вводимой дозы, мм3 5 Объемный расход элюента, см3/мин 0.2 Продолжительность регистрации хроматограммы, мин 30 II.4.4. ВЭЖХ определение фурфурилового спирта Температура термостата колонки, С 30 Элюент А H2 O Элюент Б H3C-CN Начальное содержание элюента Б, % 0 Продолжительность выдержки при содержании в элюенте 1 компонента Б 0% , мин Содержание элюента Б, % 5 59 Время увеличения содержания в элюенте компонента Б от 0 до 7 5%, мин Продолжительность выдержки при содержании в элюенте 0 компонента Б 5%, мин Конечное содержание элюента Б, % 95 Время увеличения содержания в элюенте компонента Б от 5 до 0.5 95%, мин Продолжительность выдержки при содержании в элюенте 7.5 компонента Б 95%, мин Нижняя граница длин волн регистрации спектра, нм 190 Верхняя граница длин волн регистрации спектра, нм 700 Длина волны для количественного анализа, нм 370 Объем вводимой дозы, мм3 5 Объемный расход элюента, см3/мин 0.5 Продолжительность регистрации хроматограммы, мин 16 II.5. Хромато-масс-спектрометрическое определение примесных компонентов в исходных реактивах Растворы аскаридола, α-терпинена и фурфурилового спирта в хладоне 113 (500 мкг/см3) исследованы хромато-масс-спектрометрически в условиях, описанных в III.4.2. II.6. Определение параметров удерживания аскаридола Для установления времени удерживания аскаридола раствор в хладоне 113 с концентрацией 20 мкг/см3 проанализирован на газовом хроматографе НР 6890 в условиях, указанных в III.4.1. Газохроматографический индекс удерживания аскаридола (раствор 20 мкг/см3 в хладоне 113) с использованием реперных н-алканов С10-С14 (суммарная концентрация 60 мкг/см3) определялся по формуле (15) [96]. 60 I где x 100 n 100 n 1 x n1 n , (15) Ix – индекс удерживания определяемого вещества; n – число атомов углерода в ближайшем н-алкане, элюируемом до определяемого вещества; τn+1 – время удерживания ближайшего н-алкана, элюируемого после определяемого аналита, с; τх – время удерживания определяемого аналита, с; τn – время удерживания ближайшего н-алкана, элюируемого до определяемого аналита, с. II.7. Оптимизация температур испарителя, детектора (ПИД) и при условий кондиционирования газохроматографическом взаимодействия α-терпинена и колонки определении продукта синглетного кислорода (аскаридола) Для выявления необходимости в кондиционировании колонки DB5-MS (длина 30 м, наружный диаметр 0.32 мм, неподвижная фаза 5% фенил-арилен95% метилполисилоксан (толщина плёнки 0ю5 мкм)) и оптимизации условий его проведения в газовый хроматограф последовательно вводили растворы аскаридола в хладоне 113 с массовой концентрацией 10, 50 или 500 мкг/см3 (по 7 раз каждую концентрацию) при условиях, описанных в III.4.1. Для выбора рабочей температуры испарителя в колонку газового хроматографа вводили раствор аскаридола в хладоне 113 с массовой концентрацией 50 мкг/см3 при варьировании температуры испарителя в интервале 90 – 250 С с шагом 20 С. 61 Для выбора рабочей температуры детектора (ПИД) в хроматографическую колонку вводили раствор аскаридола в хладоне 113 с массовой концентрацией 50 мкг/см3 в тех же условиях при варьировании температуры детектора в интервале 230 – 270 С с шагом 10 С. II.8. Газохроматографическое определение аскаридола Для определения аскаридола проведена градуировка пламенноионизационного детектора, которая включала построение градуировочной зависимости площади пика аскаридола от его массовой концентрации в градуировочном растворе. Растворы готовили объемно-гравиметрическим методом путем растворения аскаридола в хладоне 113. При приготовлении растворов использовали мерные колбы с притертыми пробками; для защиты от света колбы заворачивали в фольгу. Исходный раствор аскаридола готовили в мерной колбе объемом 100 см3. Навеску аскаридола массой 50 мг помещали в предварительно взвешенную мерную колбу. Затем добавляли растворитель (хладон 113) примерно до половины объема колбы, перемешивали содержимое, доводили хладоном 113 объем раствора в колбе до метки и снова тщательно перемешивали. Массовая концентрация исходного раствора аскаридола составила 500 мкг/см3. Основной раствор с концентрацией аскаридола 50 мкг/см3 готовили из его исходного раствора путем разбавления хладоном 113. В мерную колбу вместимостью 50 см3, наполовину заполненную хладоном 113, с помощью пипетки вносили аликвоту 5 см3 исходного раствора, доводили объем раствора до метки хладоном 113 и тщательно перемешивали. Градуировочные растворы аскаридола готовили из основного раствора аскаридола путем разбавления хладоном 113. В мерные колбы 62 вместимостью 50 см3, наполовину заполненные хладоном 113, с помощью пипетки вносили указанные в табл. 4 аликвоты основного раствора аскаридола, доводили объем раствора хладоном 113 до метки и тщательно перемешивали. Таблица 4. Схема приготовления градуировочных растворов аскаридола Номер раствора Объем аликвоты основного раствора, см3 Массовая концентрация в градуировочном растворе, мкг/см3 1 0.5 0.5 2 1.0 1.0 3 2.0 2.0 4 4.0 4.0 5 8.0 8.0 Каждый градуировочный раствор вводили в хроматографическую колонку газового хроматографа не менее 5 раз; полученные данные усредняли по всем параллельным определениям. II.9. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода α-терпинен – ХАД-2 Для приготовления поглотителей синглетного кислорода с разным содержанием α-терпинена (10, 20 или 100 мг) последний растворяли в 10 см 3 хладона 113, и затем полученный раствор приливали к 2 г полистирольного сорбента ХАД-2. Смесь помещали в круглодонную перегонную колбу объемом 100 см3, обернутую в фольгу для защиты от света. Далее хладон упаривали досуха на роторном испарителе при 0 °С и пониженном давлении (~20 мм рт. ст.), создаваемым водоструйным насосом. 63 Массовая доля α-терпинена в приготовленных поглотителях составляла 0.5, 1 или 5 %, соответственно. II.10. Приготовление сорбционных трубок для пробоотбора воздуха, содержащего синглетный кислород Для приготовления сорбционных трубок 300 мг подготовленного поглотителя синглетного кислорода засыпали в тефлоновые трубки длиной 10 см с внутренним диаметром 4 мм, закрытые с одного конца стекловатой, завернутые в фольгу для защиты от света и согнутые под углом ~90° для создания равномерного фронта поглотителя (рис. 49). Рис. 49. Сорбционная трубка для улавливания синглетного кислорода 1 – тефлоновая трубка, 2 – сорбент с нанесенным хемосорбционным агентом синглетного кислорода, 3 – фольга, 4 – стекловата II.11. Улавливание синглетного кислорода в газовых потоках от генератора синглетного кислорода (ГС-024-01) При пробоотборе воздуха, содержащего синглетный кислород, к выходному штуцеру генератора синглетного кислорода прикрепляли сорбционную трубку (рис. 50). Скорость прокачки воздуха составляла 3 дм3/мин, время пробоотбора – 240 мин. 64 Рис. 50. Схема пробоотбора синглетного кислорода 1 – генератор синглетного кислорода, 2 – сорбционная трубка, 3 – поглотитель II.12. Экстракция аскаридола из сорбента ХАД-2 и определение его степени извлечения Аскаридол экстрагировали из сорбента ХАД-2 хладоном 113 в ультразвуковой ванне тремя порциями по 3 см3; время каждой экстракции составляло 6 мин. Полноту экстракции контролировали газохроматографически. Экстракт собирали в мерную колбу объемом 10 см 3, после чего доводили до метки хладоном 113. Для определения степени извлечения аскаридола из сорбента ХАД-2 хладоном 113 проводили параллельный пробоотбор воздуха из генератора в течение 240 мин со скоростью 3 дм3/мин на сорбционные трубки, заполненные поглотителем ХАД-2, покрытым 1% α-терпинена, слоя поглотителя с добавлением 1, 2 или 5 мкг аскаридола. Аскаридол наносили на начальный участок микрошприцем: 2, 4 или 10 мм3 раствора аскаридола с концентрацией 500 мкг/см3. За степень извлечения αаск (%) принимали долю найденного аскаридола, относительно введенного 65 аск m m аск 100 , (16) аск где mаск – найденная масса аскаридола, мкг; m°аск – введенная масса аскаридола, мкг. II.13. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода α-терпинен – ПТФЭ Для приготовления поглотителя синглетного кислорода 20 мг α-терпинена растворяли в 10 см3 хладона113, и затем полученный раствор приливали к 2 г ПТФЭ. Далее смесь помещали в круглодонную перегонную колбу объемом 100 см3, обернутую в фольгу для защиты от света, хладон выпаривали досуха на роторном испарителе при -20 °С и пониженном давлении (~20 мм рт.ст.), создаваемым водоструйным насосом. Массовая доля α-терпинена в приготовленном поглотителе составила ~1%. II.14. Улавливание синглетного кислорода в газовых потоках от генератора синглетного кислорода (ГС-024-01) с использованием охлаждающей камеры При пробоотборе воздуха, содержащего синглетный кислород, к выходному штуцеру генератора ГС-024-01 прикрепляли охлаждающую камеру, состоящую из двух стальных пластин с бороздами, покрытыми ПТФЭ, а также элемента Пельтье между ними (рис. 51). Для отвода тепла от элемента Пельтье использовали поток холодной воды, в результате добились понижения температуры воздуха до -7 °С. Сорбционную трубку прикрепляли к выходному штуцеру охлаждающей камеры. Скорость прокачки воздуха составляла 2 дм3/мин, время пробоотбора – 30 мин. 66 Рис. 51. Система охлаждения потока воздуха 1 – вид сверху, 2 – вид с торца II.15. Синтез эндопероксида 9,10-дифенилантрацена Для синтеза эндопероксида 9,10-дифенилантрацена (эндопероксида ДФА) к 50 мг 9,10-дифенилантрацена (ДФА) добавляли 0.8 г метиленового голубого и смесь растворяли в 2.5 см3 хлороформа в пробирке. Полученный раствор барботировали воздухом из генератора чистого воздуха со скоростью 40 см3/мин, облучая раствор лампой дневного света мощностью 15 Вт (рис. 52). Контроль за ходом реакции проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Через 3.5 часа барботирование и облучение прекращали. Раствор упаривали до 1 см 3 при обдуве струей азота из баллона. Далее раствор количественно переносили на колонку, содержащую 2.5 г оксида алюминия, собирая и объединяя вытекающие из колонки фракции. Колонку промывали 4 см3 хлороформа. Полученный элюат упаривали под струей азота до 0.5 см3 и к остатку приливали 5 см3 гексана. Раствор оставляли на ночь в холодильнике (+6 °С). На следующий день образовавшийся осадок центрифугировали (5 мин, 3000 об/мин), надосадочную жидкость сливали, к осадку добавляли 5 см3 гексана и взмучивали его. 67 Раствор центрифугировали и сливали надосадочную жидкость. Осадок растворяли в 0.5 см3 хлороформа и количественно переносили на бумажный фильтр (синяя лента). Отфильтрованный раствор упаривали досуха под струей азота при нагревании горячей водой (~80 °С). Чистоту полученного эндопероксида ДФА контролировали методом ВЭЖХ при детектировании на длине волны 210 нм. Она составила 99,8%. Рис. 52. Схема установки для синтеза эндопероксида 9,10-дифенилантрацена 1 – генератор чистого воздуха, 2 – регулятор расхода воздуха, 3 – стальная игла для барботирования, 4 – реакционная смесь, 5 – лампа дневного света (15 Вт) II.16. ВЭЖХ определение эндопероксида 9,10-дифенилантрацена Для определения эндопероксида 9,10-дифенилантрацена проведена градуировка диодно-матричного детектора при λ=210 нм, которая включала определение зависимости площади пика эндопероксида ДФА от его массовой концентрации в градуировочном растворе. Градуировочные методом путем растворы растворения готовили объемно-гравиметрическим эндопероксида ДФА в ацетоне. При приготовлении растворов использовали мерные колбы с притертыми пробками; для защиты от света колбы заворачивали в фольгу. 68 Основной раствор с концентрацией эндопероксида ДФА 50 мкг/см3 готовили в мерной колбе объемом 100 см3. Навеску эндопероксида ДФА массой 5 мг помещали в предварительно взвешенную мерную колбу. Затем в колбу добавляли ацетон примерно до половины объема колбы, содержимое которой тщательно перемешивали, доводили объем раствора в колбе до метки и снова перемешивали. Массовая концентрация основного раствора эндопероксида ДФА составляла 50 мкг/см3. Градуировочные растворы эндопероксида ДФА готовили из основного раствора эндопероксида ДФА путем разбавления ацетоном. В мерные колбы вместимостью 50 см3 с помощью пипетки вносили указанные в табл. 5 аликвоты основного раствора эндопероксида ДФА, доводили объем раствора до метки ацетоном и тщательно перемешивали. Каждый градуировочный раствор вводили в хроматографическую колонку газового хроматографа не менее 5 раз; полученные данные усредняли по всем параллельным определениям. Таблица 5. Схема приготовления градуировочных растворов эндопероксида ДФА Номер раствора Объем аликвоты основного раствора, см3 Массовая концентрация в градуировочном растворе, мкг/см3 1 0.5 0.5 2 1.0 1.0 3 2.0 2.0 4 4.0 4.0 5 8.0 8.0 69 II.17. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ Для приготовления поглотителя синглетного кислорода 20 мг ДФА растворяли в 10 см3 хлороформа и затем полученный раствор приливали к 2 г предварительно взвешенного политетрафторэтилена. Смесь помещали в круглодонную перегонную колбу объемом 100 см3, обернутую в фольгу для защиты от света. Далее хлороформ упаривали досуха на роторном испарителе при комнатной температуре и пониженном давлении (~ 20 мм рт.ст.), создаваемым водоструйным насосом. II.18. Экстракция из эндопероксида политетрафторэтилена и 9,10-дифенилантрацена определение его степени извлечения Эндопероксид 9,10-дифенилантрацена экстрагировали из ПТФЭ ацетоном в ультразвуковой ванне тремя порциями по 3 см3; время каждой экстракции составляло 6 мин. Экстракт собирали в обернутую в фольгу мерную колбу объемом 10 см3, после чего доводили до метки ацетоном. Для определения степени извлечения ацетоном эндопероксида 9,10-дифенилантрацена из политетрафторэтилена проводили параллельный пробоотбор на сорбционные трубки, заполненные поглотителем на основе системы 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ с добавлением 1, 2 или 5 мкг эндопероксида ДФА. Эндопероксид ДФА наносили на начальный участок слоя поглотителя путем добавления микрошприцем 20, 40 или 100 мм3 его раствора с концентрацией 50 мкг/см3. За степень извлечения ДФА О2 (%) принимали долю найденного эндопероксида ДФА, относительно введенного 70 где ДФА О2 m ДФА О2 m ДФА О2 II.19. m m ДФА О2 100 , (17) ДФА О2 – найденная масса эндопероксида 9,10-дифенилантрацена, мкг; – введенная масса эндопероксида 9,10-дифенилантрацена, мкг. Приготовление поглотительной системы синглетного кислорода 9,10-дифенилантрацен – ХАД-2 Для приготовления поглотителя синглетного кислорода 20 мг 9,10-дифенилантрацена растворяли в 10 см3 хлороформа, и полученный раствор приливали к 2 г ХАД-2. Затем смесь помещали в перегонную круглодонную колбу объемом 100 см3, обернутую в фольгу для защиты от света, и хлороформ упаривали досуха на роторном испарителе при комнатной температуре и пониженном давлении (~ 20 мм рт.ст.), создаваемым водоструйным насосом. II.20. Экстракция эндопероксида 9,10-дифенилантрацена из сорбента ХАД-2 и определение его степени извлечения Эндопероксид 9,10-дифенилантрацена экстрагировали из сорбента ХАД-2 ацетоном в ультразвуковой ванне тремя порциями по 3 см 3; время каждой экстракции составляло 6 мин. Экстракт собирали в обернутую в фольгу мерную колбу объемом 10 см3, после чего доводили до метки ацетоном. Для определения степени извлечения эндопероксида ДФА из ПТФЭ ацетоном проводили параллельный пробоотбор на сорбционные трубки, заполненные поглотителем на основе системы 9,10-дифенилантрацен – ХАД-2 с добавлением 1, 2 или 5 мкг эндопероксида и без него. Эндопероксид 71 ДФА наносили на начальный слой поглотителя путем добавления с помощью микрошприца 20, 40 или 100 мм3 его растворов с концентрацией 50 мкг/см3. За степень извлечения ДФА О2 (%) принимали долю найденного эндопероксида ДФА относительно введенного, рассчитанную по формуле (17). Она составила ~93.0±2.4% (n=6, P= 0.95) (табл. 6). Таблица 6. Определение степени извлечения эндопероксида 9,10-дифенилантрацена из ХАД-2 ацетоном Найдено эндопероксида 9,10-дифенилантрацена % Среднее, % 93.0 Введено эндопероксида 9,10-дифенилантрацена, мкг 1 мкг 0.93 1 0.91 91.0 2 1.88 94.0 2 1.87 93.0 5 4.64 92.8 5 4.65 93.0 93.0±2.4 II.21. Синтез продуктов взаимодействия фурфурилового спирта и синглетного кислорода Для синтеза продуктов взаимодействия фурфурилового спирта и синглетного кислорода к 0.5 см3 фурфурилового спирта добавляли 2 г метиленового голубого и полученную смесь растворяли в 4.5 см3 хлороформа в пробирке. Полученный раствор барботировали воздухом из генератора чистого воздуха со скоростью 40 см3/мин, облучая раствор лампой дневного света мощностью 15 Вт (рис. 52, стр. 68). Через 40 ч барботирование и облучение прекращали. Полученную смесь анализировали на хромато-массспектрометре. 72 II.22. Получение спектра комбинационного рассеяния аскаридола Спектр комбинационного рассеяния (КР) аскаридола снимали на спектрометре ОРТЕС-785-Н, который предназначен для измерения содержания различных органических и неорганических веществ по спектрам комбинационного рассеяния в твердых и жидких средах, а также в гелях. Для получения спектра КР аскаридола к кварцевой кювете (l = 1 см) с чистым аскаридолом подносили зонд спектрометра. Спектр снимали при условиях: мощность 420 мВт, время экспозиции 45 с. II.23. Определение рассеяния аскаридола и методами комбинационного поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии Для определения аскаридола с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния зонд спектрометра подносили к кварцевым кюветам, которые предварительно были заполнены растворами аскаридола в хладоне 113 с концентрациями 1, 10, 50, 100 или 500 мкг/см 3. Спектр комбинационного рассеяния снимали при условиях: мощность излучения 420 мВт, время экспозиции 45 с. Для определения аскаридола методом поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии капли растворов аскаридола в хладоне 113 с концентрациями 1, 10, 50, 100 или 500 мкг/см3 наносили на покрытые нанослоем структурированные пластины. После испарения растворителя пластину помещали под микроскоп, совмещенный с зондом спектрометра. С помощью изображения, передаваемого на экран прибора, фокусировали луч детектора на каплях аскаридола. Спектр снимали при следующих условиях: 100-кратное увеличение, мощность излучения 10 мВт, время экспозиции 45 с. 73 Для уменьшения термического воздействия лазерного излучения спектр аскаридола также снимали при условиях: 40-кратное увеличение, расфокусировка +100 мкм, мощность излучения 10 мВт, время экспозиции 45 с. II.24. Исследование эффективности образования синглетного кислорода в зависимости от скорости потока воздуха через камеру генерации СК Для установления зависимости концентрации образующегося синглетного кислорода от скорости потока воздуха через камеру генерации измеряли интенсивность аналитического сигнала детектора при скоростях 1, 2 и 3 дм3/мин. При этом через детектор воздух прокачивали с постоянной скоростью (2 дм3/мин), а поток из генератора либо разбавляли с использованием генератора чистого воздуха, либо делили для компенсации разницы объемных скоростей. Измерения проводили при разной мощности облучения катализатора в камере генерации: 1 – 5 у.е. (рис. 53). 74 Концентрация синглетного кислорода, у.е./дм3 100,0 100,0 90,0 80,0 70,0 59,2 60,0 62,0 50,0 45,6 40,0 36,0 30,0 26,0 25,6 20,0 15,4 11,6 9,6 10,0 6,0 3,0 0,0 0 1,8 1 Мощность 2 1,2 2 Скорость потока, Мощность 1 4,2 Мощность 3 3 дм3/мин Мощность 4 Мощность 5 Рис. 53. Зависимость концентрации образующегося синглетного кислорода от скорости потока воздуха через камеру генерации СК 75 III. ВЫЯВЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА В ВОЗДУХЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА В КАЧЕСТВЕ НОСИТЕЛЯ ХЕМОСОРБЦИОННЫХ АГЕНТОВ Синглетный кислород применяется во многих областях человеческой жизни: в медицине для стерилизации крови [88], активации биологических процессов, при терапии рака [10, 89-91]; при очистке сточных вод [83-85, 87]; используется в качестве инсектицида и гербицида. При этом он обладает и рядом негативных свойств: способствует старению полимеров [94,95], является компонентом фотохимического смога [92, 93]. По этой причине необходим контроль содержания синглетного кислорода в воздухе. Существующие методы его определения [44-80] наряду с возможностью применения их для широкого круга объектов (газовые среды, водные и органические растворы, биологические объекты) имеют и ограничения. Как правило, они малоселективны (микрокалориметрия, фотоионизация, полупроводниковые сенсоры) или требуют наличия стандартных образцов синглетного кислорода (эмиссионная спектроскопия, хемилюминесценция), которых в настоящее время нет. Перспективным подходом является улавливание синглетного кислорода различными химическими соединениями [97,98]. Однако предлагаемые решения не учитывают возможные процессы физической дезактивации этого реакционноспособного аналита, что принципиально сказывается на результатах его определения. Постановка соединениями, серии специальных селективно экспериментов улавливающими с синглетный химическими кислород и представляющими собой 1,3-диеновые соединения в разных условиях (комбинации систем сорбент – хемосорбционный реагент) для получения сравнительных аналитических характеристик позволила бы выбрать 76 оптимальный способ извлечения синглетного кислорода из воздуха, а также оценить и исключить вклад возможных побочных процессов. Это, в свою очередь, позволило бы разработать схему определения синглетного кислорода в воздушном потоке генераторов СК, разработанных ЗАО «ОПТЭК» (Санкт-Петербург) для получения поверочных газовых смесей СК для в воздухе определения с целью поверки массовой газоанализаторов, концентрации используемых синглетного кислорода в атмосферном воздухе и воздухе рабочей зоны. Общий алгоритм запланированных и проведенных экспериментальных исследований представлен на рис. 54. Для определения СК в воздухе предполагалось выявить возможности трех хемосорбционных агентов: 9,10-дифенилантрацена, фурфурилового спирта и α-терпинена. Эти соединения имеют близкие константы скорости взаимодействия с синглетным кислородом (~106; ~107-8; ~107 дм3моль-1с-1, соответственно [99]) и реагируют с ним по механизму [4+2]-циклоприсоединения. Химические из растворителей соединения на сорбенты, для в улавливания качестве СК которых наносили использовали политетрафторэтилен (ПТФЭ) и полистирольный сорбент ХАД-2. Первый обладает высокой инертностью, не проявляя каталитической и адсорбционной активности, как и все перфторорганические соединения, тем самым внося наименьший вклад в физическую дезактивацию синглетного кислорода. ХАД-2 – полистирольный сорбент, предназначенный для анализа смесей летучих и среднелетучих соединений. При этом синглетный кислород может дезактивироваться на его поверхности как в результате физического взаимодействия, так и при реакции с фенильными заместителями. 77 Выбор хемосорбционного реагента 9,10-дифенилантрацен фурфуриловый спирт α-терпинен Синтез продуктов взаимодействия с синглетным кислородом Хромато-масс-спектрометрическое исследование продуктов взаимодействия с синглетным кислородом Выбор сорбента, проверка его влияния на дезактивацию синглетного кислорода ХАД-2 ПТФЭ Нанесение хемосорбционного реагента из раствора Пробоотбор воздуха, содержащего синглетный кислород Экстракция продуктов взаимодействия синглетного кислорода с хемосорбционными реагентами Определение продуктов взаимодействия синглетного кислорода с хемосорбционными реагентами методами ВЭЖХ, ГХ, СКР Рис. 54. Алгоритм проведения эксперимента Поглотитель (сорбент, покрытый хемосорбционным агентом) засыпали в тефлоновые трубки, через которые со скоростью 3 дм3/мин в течение 240 мин пропускали воздух из генератора синглетного кислорода. Скорость пробоотбора выбрана исходя их того, что с ростом объемной 78 скорости потока через камеру генерации, несмотря на уменьшение концентрации СК, возрастает его поток (рис. 53). Одновременно с этим мощности насоса недостаточно для создания стабильной скорости больше 3 дм3/мин. Продолжительность времени пробоотбора (240 мин) выбрана для максимального накопления продуктов взаимодействия синглетного кислорода с выбранным 1,3-диеном, исходя из предполагаемой разработчиками (ЗАО «ОПТЭК») создаваемой концентрации синглетного кислорода 1-10 мкг/м3. Фурфуриловый спирт и α-терпинен практически не удерживались на ПТФЭ, поэтому для них предполагалось проводить пробоотбор охлажденного воздуха, содержащего СК, что позволило бы уменьшить их летучесть за счет снижения давления паров. Продукты взаимодействия СК с 9,10-дифенилантраценом и фурфуриловым спиртом содержат хромофорные группы, поэтому их определение возможно было проводить методом ВЭЖХ с диодно-матричным детектированием. Аскаридол – продукт присоединения синглетного кислорода к α-терпинену – может быть определен методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. В случае выявления термической нестабильности аскаридола в ходе газохроматографического анализа, его можно было бы определить спектральными методами, например, спектроскопией комбинационного рассеяния, позволяющей селективно детектировать аскаридол по полосе поглощения связи O-O (730 см-1), не активной в ИК-области. Нами проведена серия специальных экспериментов по выявлению вклада различных материалов на дезактивацию синглетного кислорода. Для этого использовали опытный детектор СК производства ЗАО «ОПТЭК» (Санкт-Петербург). Различные материалы помещали между генератором и детектором СК и оценивали относительное уменьшения сигнала детектора. 79 Как видно из представленных результатов (табл. 7), для определения синглетного кислорода предпочтительно использование перфторированных материалов. Поэтому первая серия экспериментов проведена с политетрафторэтиленом в качестве твердого носителя хемосорбционных реагентов: фурфурилового спирта, дифенилантрацена, α-терпинена. С этой целью необходимо было предварительно синтезировать продукты присоединения синглетного кислорода к первым двум диенам. Таблица 7. Степень дезактивации синглетного кислорода (C1O2 ~ 1 мкг/м3) различными материалами Используемые материалы Степень дезактивации 1О2 Стеклянная трубка (l=10 см, d=4 мм) 22-25% Кварцевая трубка (l=10 см, d=4 мм) 15-17% Тефлоновая трубка (l=10 см, d=4 мм) 0-1% Стекловата (20 мг) 48-52% Кварцевая вата (20 мг) 22-26% ХАД-2 (300 мг) 90-100% ПТФЭ (300 мг) 9-11% Известно, что фурфуриловый спирт используется при обнаружении синглетного кислорода в водных средах [100-113]. При его взаимодействии с СК образуется нестабильный эндопероксид, представляющий собой озонид. Последний распадается с образованием нескольких соединений, основным из которых является 6-гидрокси-2Н-пиран-3(6Н)-он (~85% [100]) (рис. 55). 80 Рис. 55. Схема взаимодействия синглетного кислорода с фурфуриловым спиртом [100] Для идентификации продуктов взаимодействия синглетного кислорода с фурфуриловым спиртом, построения градуировочной зависимости и определения массовой концентрации СК в воздухе было решено конвертировать фурфуриловый спирт в продукты распада его эндопероксида фотоокислением в хлороформе в присутствии метиленового голубого в качестве фотосенсибилизатора. Однако фотохимический синтез протекал крайне медленно. Хроматомасс-спектрометрический анализ реакционной смеси через 40 ч барботирования воздуха и облучения светом показал, что в результате реакции количество образовавшихся продуктов не превышало ~1% (что было установлено газохроматографически методом внутренней нормализации по площадям). Таким образом, фурфуриловый спирт из-за низкой конверсии при взаимодействии с синглетным кислородом оказался непригодным реагентом для определения последнего в воздухе. 9,10-дифенилантрацен обычно используют при исследованиях синглетного кислорода в органических растворителях [114-143]. В результате их взаимодействия образуется стабильный эндопероксид ДФА (рис. 56) [114]. 81 Рис. 56. Схема взаимодействия синглетного кислорода с 9,10-дифенилантраценом [114] Поскольку изменение концентрации 9,10-дифенилантрацена (ДФА) в ходе улавливания синглетного кислорода незначительно, то количество связанного синглетного кислорода было решено определять по приросту эндопероксида ДФА. С этой целью нами был предварительно осуществлен его синтез. Для этого ДФА и метиленовый голубой, используемый в качестве фотосенсибилизатора, растворяли в хлороформе. Полученный раствор барботировали воздухом и облучали лампой дневного света. После чего фотосенсибилизатор удаляли на колонке с оксидом алюминия. Полученный эндопероксид ДФА осаждали и промывали гексаном. В результате с выходом 83%, отнесенным к исходному количеству ДФА, был получен его эндопероксид; содержание основного вещества, рассчитанное методом внутренней нормализации по площадям по данным ВЭЖХ анализа, составило 99.8% (рис. 57). Температура плавления полученного вещества 180 °С (с разложением), что согласуется с литературными данными [144]. 82 DAD1 A, Sig=210 DAD1 A, Sig=210 mAU mAU 1 18 2 3 16 2500 14 12 2000 10 8 1500 6 4 1000 10 1 12 14 16 18 20 22 24 26 28 min 500 0 10 12.5 Рис. 57. 15 17.5 20 22.5 Хроматограмма 25 раствора 27.5 30 min эндопероксида 9,10-дифенилантрацена 100 мкг/см3 1 – эндопероксид 9,10-дифенилантрацена, 2,3 – неидентифицированные компоненты Условия ВЭЖХ анализа: хроматограф HP 1050 – DAD, колонка Discovery C18 (15х2.1х5); Ткол=30°С; градиентный режим элюирования, компонент А: вода, компонент Б: ацетонитрил, содержание компонента Б в элюенте 66.7% (0мин) — 0.84 %/мин - 86% (7мин), λ=210 нм При построении градуировочной характеристики рассчитывали зависимость площади пика эндопероксида ДФА, измеренной при 210 нм, от его массовой концентрации. Полученные данные хорошо аппроксимируется (r2=0.9990) прямо пропорциональной зависимостью (18) (рис. 58). S где ДФАO2 (114,5 1,2) C ДФАO , (18) 2 SДФА·О2 – площадь пика эндопероксида 9,10-дифенилантрацена, у.е.; СДФА·О2 – концентрация раствора эндопероксида 9,10-дифенилантрацена, мкг/см3. 83 1000 Площадь, у.е. 800 600 400 200 0 0 1 2 3 4 5 6 Концентрация, мкг/см Рис. 58. Зависимость площади 7 8 9 3 пика эндопероксида 9,10-дифенилантрацена от массовой концентрации раствора В результате анализа воздуха в потоке из генератора с использованием поглотительной системы 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ значение массовой концентрации СК оказалось равным ~0.033±0.004 мкг/м3 (n=20, P=0.95) (табл. 8). 84 Таблица 8. Выборка результатов определения массовой концентрации синглетного кислорода в воздухе из генератора при использовании поглотительной системы 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ Масса эндопероксида Масса Массовая 1 9,10-дифенилантрацена, O2, концентрация 1О2 мкг мкг в потоке, мкг/м3 0.27 0.024 0.034 0.22 0.019 0.027 0.30 0.026 0.037 0.26 0.023 0.032 0.27 0.024 0.033 0.23 0.020 0.028 0.28 0.025 0.035 0.29 0.026 0.036 Массовую концентрацию синглетного Средняя массовая концентрация 1О2 в потоке, мкг/м3 кислорода 0.033±0.004 C 1 O2 (мкг/м3) рассчитывали по формуле C где 1 m O2 m ДФАO 2 ДФАO 2 V Mr Mr O2 1000 , (19) ДФАO2 – масса эндопероксида 9,10-дифенилантрацена с учётом степени извлечения, мкг; MrO2 – молекулярная масса кислорода; MrДФА·О2 – молекулярная масса эндопероксида 9,10-дифениланрацена; V – объем прокаченного воздуха, 720 дм3; 1000 – коэффициент для перевода дм3 в м3. 85 После пробоотбора была достигнута высокая степень извлечения эндопероксида ДФА из ПТФЭ ацетоном, составила ~95.0±2.6% (n=6, P=0.95) (табл. 9). Таблица 9. Определение степени извлечения эндопероксида 9,10-дифенилантрацена из ПТФЭ (экстрагент – ацетон) Введено эндопероксида 9,10-дифенилантрацена, мкг Однако Найдено эндопероксида 9,10-дифенилантрацена мкг % 1 0.93 93.0 1 0.95 95.0 2 1.92 96.0 2 1.90 95.0 5 4.75 95.0 5 4.79 95.8 на стадии приготовления Среднее, % хемосорбционной 95.0±2.6 системы 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ было обнаружено, что дифенилантрацен частично кристаллизовался на стенках колбы и не полностью сорбировался на ПТФЭ. Взвешивание колбы до и после приготовления поглотителя показало, что на ее стенках оставалось до 30 % исходного (20 мг) ДФА Таким образом массовая доля хемосорбционного реагента в подготовленной поглотительной системе составила ~0.7 % от массы ПТФЭ. Возникли проблемы и в случае α-терпинена. Для проверки сорбируемости α-терпинена и аскаридола на ПТФЭ их наносили на последний из хладона 113 на роторном испарителе. На основе модифицированного таким образом политетрафторэтилена подготавливались сорбционные трубки, через которые пропускали воздух с различной 86 скоростью: 1; 2; 3 дм3/мин. Проведенные эксперименты показали, что на ПТФЭ не удерживаются ни сам α-терпинен, ни продукт его взаимодействия с синглетным кислородом – аскаридол (табл. 10), которые практически полностью уносились потоком воздуха с поверхности носителя в течение 30 мин. Таблица 10. Результаты экспериментальной проверки сорбируемости α-терпинена и аскаридола на ПТФЭ Скорость потока воздуха, л/мин Площадь пика α-терпинена, у.е. Масса аскаридола, мкг 0 9900 ± 800 15 ± 1 1 112 ± 9 2.2 ± 0.2 2 78 ± 6 1.9 ± 0.2 3 63 ± 5 1.8 ± 0.1 Для решения этой проблемы использовали охлаждающую камеру для понижения температуры пропускаемого воздуха и, соответственно, уменьшения давления паров α-терпинена и аскаридола. Она представляла собой две стальные пластины с бороздами и элемент Пельтье, закрепленный между ними (рис. 51, стр. 67). Через одну из пластин прокачивалась вода с целью отвода тепла, через вторую – охлаждаемый воздух. Однако пробоотбор охлажденного воздуха (-7°С) не дал желаемого результата: сравнение экстрактов, извлеченных с поглотителя, через который не пропускался воздух, и поглотителя, через который в течение 30 мин со скоростью 2 дм3/мин пропускали воздух, показало, что α-терпинен и аскаридол по-прежнему практически не удерживались поверхностью ПТФЭ (табл. 11). 87 Это означает, что система α-терпинен – политетрафторэтилен не может быть использована для определения синглетного кислорода в газовых потоках. Таблица 11. Результаты экспериментальной проверки сорбируемости α-терпинена и аскаридола на ПТФЭ при охлаждении воздуха до -7°С Скорость потока воздуха, л/мин Площадь пика α-терпинена, у.е. Масса аскаридола, мкг 0 9300 ± 700 15 ± 1 2 105 ± 8 2.7 ± 0.2 Таким образом, сделано заключение, что ПТФЭ в качестве твёрдого носителя выбранных хемосорбционных реагентов не обеспечивает решение поставленной задачи. IV. ВЫЯВЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА В ВОЗДУХЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИСТИРОЛЬНОГО СОРБЕНТА ХАД-2 В КАЧЕСТВЕ НОСИТЕЛЯ ХЕМОСОРБЦИОННЫХ АГЕНТОВ Известно, что твердые вещества после упаривания растворителя остаются на носителе в кристаллическом или аморфном состоянии и образуют тонкую пленку только после плавления. Было высказано предположение, что при использовании макропористого (90 Å) полистирольного сорбента с развитой поверхностью (300 м2/г) ХАД-2, способного проявлять π-π взаимодействия (стэкинг) по отношению к 9,10-дифенилантрацену, можно получить поглотительную систему с более равномерным нанесением 88 последнего. Кроме того, указанный тип взаимодействий может обеспечить удерживание α-терпинена в ходе пробоотбора воздуха. Проведение соответствующих экспериментов с равным мольным количеством хемосорбционных агентов показало, что несмотря на отсутствие проскока синглетного кислорода в обоих случаях, α-терпинен связывает определяемый аналит эффективнее (табл. 12). Одно из возможных объяснений следующее: будучи твёрдым при комнатной температуре ДФА формирует неравномерный слой, открывая синглетному кислороду доступ к неинертной поверхности твердого носителя. Таблица 12. Сравнение эффективности процесса хемосорбции синглетного кислорода 9,10-дифенилантраценом и α-терпиненом Удельное Хемосорбционный Степень количество Массовая дезактивации концентрация хемосорбционного синглетного синглетного агента, кислорода, кислорода, 10-5 моль/г % мкг/м3 9,10-дифенилантрацен 3.0 100 0.144 ± 0.014 α-терпинен 3.7 100 0.66 ± 0.07 агент Поэтому для дальнейших экспериментов был взят именно α-терпинен, который относится к классу терпенов (моноциклический терпен) – природных соединений, содержащих целое число изопреноидных фрагментов. α-Терпинен – жидкость с температурой замерзания -31 °С и температурой кипения 175-182 °С, не растворимая в воде, но хорошо растворимая в гексане, четырёххлористом углероде, спиртах. Химические свойства α-терпинена определяются наличием в его составе сопряженной 1,3-диеновой системы. Достаточно хорошо описано 89 взаимодействие α-терпинена с кислородом, в результате чего образуются перекисные димеры и полимеры [81], но не аскаридол (рис. 59). Среди продуктов деполимеризации аскаридол также не обнаружен. Рис. 59. Схема взаимодействия триплетного кислорода с α-терпиненом [81] В [145] исследовано термическое разложение α-терпинена в присутствии кислорода (температура реакции 120 °С, кислород взят в 1.24-кратном избытке). При данных условиях α-терпинен реагирует с кислородом полностью за 4 ч. Установлено, что конверсия терпена может проходить по четырём направлениям. Во-первых, шестичленный цикл с двумя сопряжёнными двойными связями может подвергаться быстрой дегидрогенизации, образуя ароматическую систем (рис. 60). Рис. 60. Схема дегидрогенизации α-терпинена при 120 °С в присутствии кислорода [145] 90 Во-вторых, возможно окислительное расщепление углерод-углерод кратных связей, приводящее к образованию кеталей (рис. 61). Рис. 61. Схема окислительного расщепления α-терпинена до кеталей при 120 °С [145] В принципе, могут получаться и эпоксиды, однако из α-терпинена образуются не ожидаемые 1,2-эпоксиды, а 1,4- и 1,8- эфиры (1,4-цинеол и эвкалиптол, соответственно) (рис. 61) [145]. Рис. 62. Схема окисления α-терпинена до 1,4-цинеола и эвкалиптола при 120 °С [145] 91 И, наконец, имеет место аллильное окисление, приводящее к образованию фенолов (рис. 63). Рис. 63. Схема аллильного окисления α-терпинена при 120 °С [145] При взаимодействии α-терпинена с озоном происходит 1,3-диполярное циклоприсоединение по одной из двух кратных связей (рис. 64). В результате образуются озониды, расщепление которых приводит к образованию различных карбонильных соединений в зависимости от условий проводимой реакции. Продукт 1,2-присоединения по двойной связи преобладает, что объясняется её большей стерической доступностью. Zn O3 Zn Рис. 64. Схема озонолиза α-терпинена с последующим восстановлением до кеталей 92 При взаимодействии с синглетным кислородом α-терпинен образует с высоким выходом (≥95%) стабильный природный эндопероксид – аскаридол (рис. 42, стр. 45) [81, 146-151]. Поскольку на основании количества образовавшегося аскаридола предполагалось оценить содержание синглетного кислорода, важно отметить следующее. Аскаридол – единственный стабильный природный эндопероксид. Он является основным компонентом хеноподиевого масла, в котором и был обнаружен впервые в 1908 г [152]. Продукт взаимодействия синглетного кислорода с α-терпиненом представляет собой маслянистую жидкость с неприятным вкусом и запахом с температурой замерзания 2.5°С. Нагревание его при атмосферном давлении до 130-150°С приводит к быстрому разложению, сопровождающемуся саморазогревом до 250°С. При пониженном давлении (4-5 мм рт. ст.) аскаридол перегоняется при 83°С без разложения, но с частичной изомеризацией до изоаскаридола. Структура аскаридола была установлена в 1912 г при изучении его химических свойств и сравнении свойств образующихся соединений с известными [153]. Нагревание в инертном растворителе приводит к изомеризации аскаридола. При этом рвётся связь кислород-кислород, генерируемые радикалы присоединяются по кратной связи. В результате образуется изоаскаридол (рис. 65) [153]. Рис. 65. Схема термической изомеризации аскаридола [153] 93 В [154] определены константы скорости термического разложения аскаридола при разных температурах (табл. 12). Таблица 12. Константы скорости разложения аскаридола при разных температурах [154] Температура, °С k·105, с-1 98.5 2.14 ± 0.02 111.0 6.67 ± 0.01 132.0 74.1 ± 0.3 151.0 417 ± 3 Продукты фотолиза аскаридола зависят от используемой длины волны. Облучение светом 366 нм приводит к разрыву связи кислород-кислород и образованию изоаскаридола (рис. 66) [155]. Рис. 66. Схема фотолитической изомеризации аскаридола при λ=366 нм [155] При использовании света с λ=185 нм образуется смесь продуктов [156]. Помимо продукта расщепления связи кислород-кислород, изоаскаридола, в результате ретрореакции Дильса-Альдера образуется α-терпинен. Также в смеси обнаружены п-цимен и 2-метил-5-(проп-2-ил)-гекса-1,2,5-триен (рис. 67). 94 hν, 185 нм Рис. 67. Схема фотолиза аскаридола при λ=185 нм [156] Таким образом, α-терпинен, как и все терпены, способен изомеризоваться и окисляться, а значит, может содержать сопутствующие компоненты, мешающие определению СК. Одновременно с этим аскаридол, продукт их реакции, может разлагаться под действием температуры и света в проведения анализа. Для выявления природы этих соединений (нами проведен хромато-массспекторометрический анализ раствора α-терпинена (500 мкг/см3) (рис. 68, 69). Рис. 68. Хроматограмма раствора α-терпинена в хладоне 113 (500 мкг/см3) Условия газохроматографического анализа: GC HP 5972–MSD HP 5972А, газ-носитель – гелий, νг.н. = 0,885 см3/мин, Тинж = 120°С, Тдет = 160°С, режим программирования температуры 60°С(5мин) - 7°С/мин - 160°С(5мин) 95 Рис. 69. Участок хроматограммы раствора α-терпинена (рис. 68) с 10 по 13 мин Условия газохроматографического анализа: см. рис. 68 В масс-спектре аналитического сигнала 1 (рис. 69) наибольшей величиной токов обладают ионы с m/z = 93 [M-C3H7], 92 [M-C3H8], 91 [M-C3H7-H2], 77 [M-C4H9-H2] и молекулярный ион 136. Соотношение их интенсивностей составляет ~ 100:50:40:30:15. Аналогичное соотношение интенсивностей характерно для фрагментации α-фелландрена (рис 70), структура которого представлена на рис. 71. Аналитический сигнал 2 (рис. 69) обусловлен присутствием в α-терпинене двух соединений с близкими параметрами удерживания на неполярной фазе. Первое – при фрагментации дает ионные токи с m/z = 71 [M-C3H7-С3H4], 111 [M-C3H7], 55 [M-C3H7-С3H4O] и молекулярный ион 154. Соотношение интенсивностей сигналов этих ионов оказалось следующим ~100:95:80:25. Сравнение с библиотечными масс-спектрами показало (рис. 72), что обнаруженная фрагментация соответствует 1-метил-4-(1метилэтил)-7-оксабицикло[2.2.1]гептану (рис. 73). 96 Рис. 70. Масс-спектры аналитического сигнала 1 (рис. 69) и библиотечного масс-спектра α-фелландрена из NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: GC HP 5972 – MSD HP 5972А, источник ионизации – электронный удар, энергия электронов 70 эВ, диапазон регистрируемых массовых чисел 35-250 Рис. 71. Структура α-фелландрена 97 Рис. 72. Масс-спектр аналитического сигнала 2 (рис. 69) в сравнении с библиотечным масс-спектром 1-метил-4-(1-метилэтил)-7-оксабицикло[2.2.1]гептана из NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 Рис. 73. Структура 1-метил-4-(1-метилэтил)-7оксабицикло[2.2.1]гептана В масс-спектре второго соединения преобладает сигнал иона с m/z = 93 [M-C3H7], а молекулярный иону, отвечает ион с m/z = 136 (18%). Подобная фрагментация характерна для 1S-α-пинена (рис. 74) или 3-карена (рис. 75), структуры которых представлены на рис. 76. 98 Из-за схожести масс-спектров однозначно идентифицировать аналитический сигнал 2 (рис. 69) не удалось. Рис. 74. Масс-спектр аналитического сигнала 2 (рис. 69) в сравнении с библиотечным масс-спектром 1S-α-пинена из NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 Рис. 75. Масс-спектр аналитического сигнала 2 (рис. 69) в сравнении с библиотечным масс-спектром 3-карена NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 99 (а) (б) Рис. 76. Структуры 1S-α-пинена (а) и 3-карена (б) Основному пику на хроматограмме раствора α-терпинена (рис. 69) соответствует масс-спектр с ионами m/z = 121 [M-CH3], 93 [M-C2H7], 136 [M] в соотношении ~ 100:90:50. Подобная фрагментация характерна для α-терпинена (рис. 77). Рис. 77. Масс-спектр аналитического сигнала 3 (рис. 69) в сравнении с библиотечным масс-спектром α-терпинена из NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 В масс-спектре аналитического сигнала 4 (рис. 69) основные токи отвечают ионам с m/z = 119 [M-CH3], 134 [M] и 91 [M-C3H7]. Их интенсивности соотносятся как ~ 100:30:60. Аналогичный масс-спектр имеет 1-метил-4100 (метилэтил)-бензол (рис. 79), структура которого представлена на рис. 78. Рис. 78. 1-метил-4-(метилэтил)-бензол Рис. 79. Масс-спектр аналитического сигнала 4 (рис. 69) в сравнении с библиотечным масс-спектром 1-метил-4-метилэтилбензола из NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 Аналитический сигнал 5 (рис. 69) обусловлен наличием в α-терпинене двух плохо разделяемых соединений. В масс-спектре первого основные ионы 101 с m/z = 81 [M-CH3-C3H6O], 108 [M-C2H6O], 71, 84, 154 [M], 112 [M-C2H6], 139 [M-CH3]. Подобный масс-спектр (рис. 81) характерен для цинеола (рис. 80). Рис. 80. Структура цинеола Рис. 81. Масс-спектр «фронта» аналитического сигнала 5 (рис. 69) в сравнении с библиотечным масс-спектром цинеола из NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 Для масс-спектра второго соединения аналитического сигнала 5 (рис. 68) характерно наличие ионов с m/z = 68 [M-C5H8], 67 [M-C5H9], 102 93 [M-C3H7], 79 [M-C4H9], 136 [M] в соотношении ~100:65:40:25:15. Сравнение с библиотечными данными показало (рис.83), что подобным образом фрагментируется лимонен (рис. 82). Рис. 82. Структура лимонена Рис. 83. Масс-спектр «хвоста» аналитического сигнала 5 (рис. 69) в сравнении с библиотечным масс-спектром лимонена из NIST98.L Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 103 Примеси α-терпинена, имеющие в составе молекул ненасыщенные фрагменты (α-фелландрен, 1S-α-пинен, 3-карен, 1-метил-4-(метилэтил)бензол, лимонен), также могут вступать в реакцию с СК. Однако, поскольку общее их содержание, определенное методом внутренней нормализации, по данным масс-спектрометрического анализа, в используемом нами реактиве (“Sigma-Aldrich”) менее 2%, а скорость их реакции с синглетным кислородом (107, 104, 105, 104, 104 дм3моль-1с-1, соответственно [99]) не превышает скорости взаимодействия СК с α-терпиненом (107 дм3моль-1с-1), то вкладом идентифицированных примесных компонентов в обсуждаемый процесс можно пренебречь. При этом по данным хромато-масс-спектрометрического анализа используемый нами стандарт α-терпинена аскаридола не содержал. Тем не менее последний мог образоваться в ходе анализа при использовании сорбента ХАД-2, обладающего сенсибилизационной активностью [97], т.е. облучение ХАД-2 может привести к генерации синглетного кислорода в результате передачи энергии от сорбента кислороду в триплетном состоянии, который, в свою очередь, будет взаимодействовать с α-терпиненом, нанесенным на сорбент. Именно поэтому при всех операциях (приготовление поглотителей, приготовление и использование сорбционных трубок, экстракция аналитов) ХАД-2 защищали от света с помощью фольги. Аскаридол является перекисным соединением и мог подвергнуться разложению при хранении и транспортировке. При хромато-масс- спектрометрическом анализе стандартного раствора аскаридола 500 мкг/см3 на хроматограмме наряду с основным компонентом зарегистрировано ещё два аналитических сигнала (рис. 84). Первый, согласно сравнению полученного масс-спектра с библиотечными (NIST98.L), соответствовал неразделенным 1,2-эпокси-пментан-3-ону и 3,4-эпокси-п-ментан-2-ону (рис. 85). 104 9000000 4000000 3500000 3000000 3 2 2500000 1 2000000 16 Рис. 84. 21 25 min Хроматограмма раствора аскаридола в хладоне 113 (500 мкг/см3) Условия газохроматографического анализа: см. рис. 68 1 – 1,2-эпокси-п-ментан-3-он и 3,4-эпокси-п-ментан-2-он, 2 – аскаридол, 3 – изоаскаридол O O O O O + + + O O + O O O O O O Δ + O O 1,2-эпокси-п-ментан-3-он 1,2-этокси-п-ментан-3-он 3,4-этокси-п-ментан-2-он 3,4-эпокси-п-ментан-2-он аскаридол 1,2-этокси-п-ментан-3-он 3,4-этокси-п-ментан-2-он изоаскаридол аскаридол O изоаскаридол изоаскаридол Рис. 85. Структурные формулы примесей, обнаруженных в аскаридоле при хромато-масс-спектрометрическом анализе Идентификация аналитических сигналов 2 и 3 (рис. 84) оказалась затруднительной. Полученный нами масс-спектр основного аналитического сигнала 2 (рис. 86) совпадал с масс-спектром аскаридола из справочника по идентификации эфирных масел [157], однако в базе данных NIST98.L соответствующий спектр отсутствует. 105 1,2 Scan 2082 (21.345 min): ASK0004.D (-) Abundance 121 140000 130000 120000 136 110000 100000 93 90000 80000 43 70000 60000 50000 40000 30000 55 105 10000 m/z--> 107 79 77 20000 69 134 0 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 168 152 154 140 150 160 191 170 180 190 200 Рис. 86. Масс-спектр аналитического сигнала 2 (рис. 84) Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 При этом в указанной библиотеке нами обнаружены два различающихся между собой масс-спектра, отнесенных к аскаридолу (рис. 87, 88). #7498: 2,3-Dioxabicyclo[2.2.2]oct-5-ene, 1-methyl-4-(1-met (*) Abundance 43 9500 9000 8500 8000 7500 7000 6500 97 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 71 55 2500 2000 82 28 1500 85 500 m/z--> Рис. 109 53 1000 15 121 136 119 10 87. 20 30 40 50 Масс-спектр 60 70 80 90 100 аскаридола 110 из 120 130 140 168 155 141 0 150 библиотеки 160 170 NIST98.L, MS номер 7498 106 # 1 1 0 2 9 2 : 2 ,3 -D io xa b ic yc lo [2 .2 .2 ]o c t-5 -e n e , 1 -me th yl-4 -(1 -me t (*) Abundanc e 43 9000 8000 7000 6000 121 5000 136 97 93 4000 3000 55 67 91 2000 82 107 53 1000 119 137 152 0 m/ z--> 30 Рис. 40 50 88. 60 70 80 Масс-спектр 90 100 110 аскаридола 120 из 130 140 150 168 160 библиотеки 170 NIST98.L, MS номер 110292 Один из них (рис. 87) полностью совпадает с полученным нами массспектром компонента 3 (рис. 89). Scan 2505 (23.641 min): ASK0004.D (-) Abundance 43 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 97 35000 30000 25000 20000 71 55 15000 82 85 10000 5000 107 42 125 126 m/z--> 140 0 40 60 80 100 120 140 150 168 160 208 191 180 200 Рис. 89. Масс-спектр аналитического сигнала 3 (рис. 84) Условия масс-спектрометрического анализа: см. рис. 70 В масс-спектре аналитического сигнала 2 (рис. 86) наибольшей интенсивностью обладают ионы с m/z = 121 [M-CH3O2]+, 136 [M-O2]+·, 93 107 [M-C3H7O2]+, 43 в соотношении ~100:80:70:50. В масс-спектре аналитического сигнала 3 (рис. 89) основными ионами являются ионы с m/z = 43 и 97 [M-C5H11]+ в соотношении ~ 100:55. В библиотечном массспектре аскаридола (рис. 87) наибольшей интенсивностью обладают ионы с m/z = 43, 97 в соотношении ~100:65. В другом библиотечном масс-спектре аскаридола (рис. 88) основные ионы с m/z = 43, 121, 136, 97, 93, с отношениями интенсивностей ионных токов ~100:65:50:45:45. На сайте электронной базы данных NIST [158] и в базе данных NIST08.L приведен также масс-спектр аскаридола (рис. 90), заметно отличающийся от масс-спектров, представленных выше, а именно: наибольшей интенсивностью обладают ионы с m/z = 41, 69, 43, 55 в соотношении ~100:70:60:50, хорошо различим молекулярный ион m/z = 168 с интенсивностью ~ 12% от основного. Рис. 90. Масс-спектр аскаридола из базы NIST, MS номер 292866 Таким образом, на основании только результатов хромато-массспектрометрического анализа с полной уверенностью идентифицировать аналитические сигналы 2 и 3 (рис. 84) не удалось. 108 Именно поэтому для дополнительной идентификации аналитических сигналов 2 и 3 (рис. 84) нами были рассчитаны индексы удерживания по (15) этих аналитов на неполярной фазе (фенил(5%)-полиметилсилоксан): 1236±1 для аналитического сигнала 2 и 1304±1 для аналитического сигнала 3. Полученные значения в пределах погрешности попадают в интервалы индексов удерживания, представленных в базе NIST [159,160]: 1235-1249 для аскаридола и 1296-1312 для изоаскаридола. В результате, опираясь на масс-спектральные данные и индексы удерживания, можно заключить, что опубликованный в базе данных NIST98.L масс-спектр, представленный на рис. 87, должен быть отнесен к изоаскаридолу, а масс-спектр, представленный на рис. 88, соответствует неразделенной смеси аскаридола и изоаскаридола. Аналитический сигнал 2 (рис. 84) соответствует аскаридолу, а аналитический сигнал 3 (рис. 84) – изоаскаридолу. При определении параметров удерживания аскаридола обнаружено, что интенсивности пиков аскаридола, изоаскаридола и эпоксиментанонов меняются от ввода к вводу в хроматографическую колонку: интенсивность пика аскаридола растет, а интенсивности пиков его изомеров падают (условия газохроматографического анализа: Тисп = 120°С, Тдет = 250°С, режим программирования температуры 60°С (3 мин) - 25°С/мин - 160°С (8 мин), газноситель – азот, объемный расход газа-носителя 1.7 см3/мин). Было высказано предположение, что аскаридол в процессе ГХ анализа может подвергаться разложению. Для проверки стабильности аскаридола в условиях газохроматографического анализа проведен ряд специальных экспериментов по выявлению влияния кондиционирования газохроматографической системы, температуры испарителя и пламенно-ионизационного детектора на интенсивности аналитических сигналов аскаридола и его изомеров. В результате проведенных экспериментов выявлена необходимость кондиционирования газохроматографической системы, требуемая 109 для исключения необратимой сорбции аналита неподвижной фазой колонки. Согласно данным, полученным при проведении серий последовательных вводов растворов аскаридола с концентрацией 10, 50 и 500 мкг/см3 в колонку газового хроматографа и представленным на рис. 91-93, установлено, что четырёх последовательных вводов в испаритель газового хроматографа (при температуре 120 °С) раствора аскаридола с концентрацией 50 мкг/см3 и выше достаточно для стабилизации газохроматографической системы и прекращения изменения интенсивностей аналитических сигналов соответствующих аналитов. Рис. 91. Зависимость площади пика аскаридола и его изомеров от числа последовательных вводов раствора аскаридола с массовой концентрацией 10 мкг/см3 в колонку газового хроматографа 1 – изоаскаридол, 2 – аскаридол, 3 – эпоксиментаноны (суммарно) 110 Рис. 92. Зависимость площади пика аскаридола и его изомеров от числа последовательных вводов раствора аскаридола с массовой концентрацией 50 мкг/см3 в колонку газового хроматографа 1 – аскаридол, 2 – изоаскаридол, 3 – эпоксиментаноны (суммарно) Рис. 93. Зависимость площади пика аскаридола и его изомеров от числа последовательных вводов раствора аскаридола с массовой концентрацией 500 мкг/см3 в колонку газового хроматографа 1 – аскаридол, 2 – изоаскаридол, 3 – эпоксиментаноны (суммарно) 111 Изучено влияние температуры пламенно-ионизационного детектора на сигналы аналитов. Интенсивности аналитических сигналов аскаридола и его изомеров изменяются симбатно с ростом температуры детектора (рис. 94). Однако при температурах выше 250 °С интенсивность сигналов практически не меняется, поэтому для дальнейшей работы была выбрана именно эта температура пламенно-ионизационного детектора. Рис. 94. Зависимость площади пика аскаридола и его изомеров от температуры ПИД при температуре испарителя 120 °С 1 – аскаридол, 2 – изоаскаридол, 3 – эпоксиментаноны (суммарно) Установлено, что понижение температуры испарителя (от 250 до 90°С) приводит к увеличению интенсивности аналитического сигнала, соответствующего аскаридолу, при этом площади пиков изоаскаридола и эпоксиментанонов уменьшаются (рис. 95), что согласуется с величинами констант скорости термического разложения, представленными в [154] (табл. 12, стр. 94). При температуре испарителя газового хроматографа 90 °С получен наиболее интенсивный сигнал, соответствующий аскаридолу. 112 Рис. 95. Зависимость площади пика аскаридола и его изомеров от температуры испарителя (температура ПИД 250 °С) 1 – аскаридол, 2 – изоаскаридол, 3 – эпоксиментаноны (суммарно) При вводе чистого растворителя (хладона 113) после дозирования раствора аскаридола при температурах испарителя ниже 110 °С регистрировался пик, соответствующий этому аналиту, что указывало на неполное испарение пробы из инжектора, а следовательно, при последовательных анализах результаты могут искажаться. За рабочую температуру испарителя приняли 120 °С: достигается полное испарение компонентов пробы в инжекторе и интенсивность аналитического сигнала аскаридола максимальна. В ходе газохроматографического разделения аскаридол элюировался при температуре ~ 110°С, при этом не наблюдали появление искажений базовой линии («холмов») между его пиком и пикам его изомеров, что является характерным признаком разложения аналита в колонке газового хроматографа. По этой причине условия ГХ разделения не варьировались. Основываясь соотношения на экспериментальных интенсивностей аналитических результатах изменения сигналов аскаридола, изоаскаридола и эпоксиментанонов в зависимости от температуры испарителя 113 (рис. 95) и при кондиционировании газохроматографической системы (рис. 91-93), было сделано заключение, что изомеры аскаридола являются не примесными компонентами, как предполагалось ранее, а продуктами разложения самого аскаридола в ходе газохроматографического анализа (рис. 96). Рис. 96. Схема разложения аскаридола в ходе газохроматографического анализа Поскольку полностью исключить разложение аскаридола не удавалось, следовало учесть это при построении градуировочной зависимости, либо предусмотреть другой способ детектирования. Чтобы исключить термическое разложение аскаридола было решено для определения синглетного кислорода выявить возможности метода комбинационного рассеяния (КР). Для этих целей нами использовалась аналитическая система на основе спектроскопии КР OPTEC-785-H, источником излучения в которой служил полупроводниковый AlGaAs лазер (785 нм). Полученный спектр КР аскаридола представлен на рис. 97. Наиболее интенсивная полоса испускания зафиксирована при 730 см -1, она соответствует валентным колебаниям связи О-О. Полосы в области 2940 см-1 относятся к валентным колебаниям связей С-Н, полоса 1625 см-1 отвечает валентным колебаниям кратной связи, что послужило, наряду 114 с индексами удерживания и данными масс-спектрометрии, независимым методом идентификации аскаридола. см-1 Рис. 97. Спектр комбинационного рассеяния аскаридола Условия получения спектра: спектрометр OPTEC-785-H, λ = 785 нм, мощность излучения1000 мВт, время экспозиции 45 с При выявлении возможностей применения спектрометра OPTEC-785-H для анализа аскаридола на модельных растворах установлено, что чувствительности спектроскопии КР оказалось недостаточно для количественного определения синглетного кислорода в выбранном нами режиме: аналитический сигнал аскаридола не фиксируется вплоть до концентраций 500 мкг/см3 включительно (рис. 98). 115 800 600 400 200 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -1 см см-1 Рис. 98. Спектр комбинационного рассеяния раствора аскаридола с концентрацией 500 мкг/см3 Условия получения спектра: см. рис. 97 Для повышения чувствительности спектрометра OPTEC-785-H использовали метод поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии. Для этого зонд спектрометра прикреплялся к микроскопу со стократным увеличением. Растворы аскаридола в хладоне 113 наносили на пластины, покрытые нанослоем золота (рис. 99). После испарения растворителя пластины помещали под окуляр микроскопа. С помощью изображения, передаваемого на экран монитора, фокусировали луч спектрометра на области нанесения аскаридола. Съемку спектра осуществляли при длине волны λ = 785 нм, мощность излучения составляла 1000 мВт, время экспозиции – 45 с. При этом наблюдали выгорание аналита под действием лазерного излучения. Для исключения разложения аналита мощность излучения понизили до 420 мВт, одновременно сместили пластину с фокусного расстояния в сторону увеличения на 100 мкм. Однако зафиксировать сигнал аскаридола для растворов вплоть до концентраций 500 мкг/см3 по-прежнему не удавалось. 116 Рис. 99. Структура поверхности структурированной пластины, покрытой нанослоем золота, для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии Поскольку чувствительность метода комбинационного рассеяния оказалась недостаточной для определения аскаридола, было решено вернуться к газохроматографическому варианту определения СК с учетом подобранных ранее условий: кондиционирование колонки газового хроматографа путем последовательного ввода раствора аскаридола концентрации 50 мкг/см 3 или выше не менее 4 раз, температура испарителя 120 °С, температура пламенноионизационного детектора 250 °С. При построении градуировочной характеристики рассчитывали зависимость суммарной площади пиков аскаридола, изоаскаридола и эпоксиментанонов от массовой концентрации раствора, принимая, что чувствительность пламенно-ионизационного детектора ко всем аналитам одинаковая, так как эти соединения имеют сходное строение, отличаясь лишь расположением атомов кислорода. Зависимость суммарной площади пиков аскаридола и его изомеров от массовой концентрации хорошо аппроксимируется (r2 = 0.9992) прямо пропорциональной зависимостью (20) (рис. 100). 117 S где аск (3,07 0,03) C аск , (20) Sаск – суммарная площадь пиков аскаридола, изоаскаридола и эпоксиментанонов, у.е.; Саск – массовая концентрация раствора аскаридола, мкг/см3. 25 Площадь, у.е. 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 Концентрация, мкг/см 7 8 9 3 Рис. 100. Зависимость суммарной площади пиков аскаридола и его изомеров от массовой концентрации раствора аскаридола Предел обнаружения аскаридола, рассчитанный как удвоенное значение стандартного отклонения шумового сигнала, составил 70 нг/см3. Ранее нами было показано, что полистирольный сорбент ХАД-2 не инертен к синглетному кислороду (табл. 7, стр. 80), поэтому для установления достаточного количества α-терпинена, необходимого 118 для полного покрытия поверхности сорбента, доступной синглетному кислороду, проведена серия экспериментов с разными по составу поглотителями: 0.5, 1 и 5% α-терпинена относительно массы ХАД-2. Установлено, что 1% α-терпинена достаточно для устранения влияния сорбента на улавливание синглетного кислорода (табл. 14), при этом дальнейшее увеличение содержания α-терпинена не приводит к увеличению количества образующегося аскаридола. Для последующих экспериментов использовался поглотитель именно этого состава. Таблица 14. Зависимость массы улавливаемого синглетного кислорода от содержания α-терпинена на сорбенте ХАД-2 Содержание α-терпинена, % С Масса аскаридола, мкг Масса 1О2, мкг Массовая концентрация 1О2 в потоке, мкг/м3 0.5 2.00 0.38 0.53±0.06 1.0 3.05 0.58 0.86±0.09 5.0 3.10 0.59 0.87±0.09 использованием хемосорбционной системы, содержащей 1% α-терпинена, определена степень извлечения аскаридола из сорбента ХАД-2 при экстракции хладоном 113, рассчитанная как отношение массы найденного аскаридола к введенному (16, стр. 66). Она составила ~ 80±6% (n=6, P=0.95) (табл. 15). Определенная таким образом степень извлечения аскаридола учитывает его потери как в ходе пробоотбора, так и при экстракции. 119 Таблица 15. Определение степени извлечения аскаридола из полистирольного сорбента ХАД-2 (экстрагент – хладон 113) Найдено аскаридола Введено аскаридола, мкг мкг % 1 0.79 79.0 1 0.81 81.0 2 1.65 82.5 2 1.54 77.0 5 4.16 83.2 5 3.90 78.0 Массовую концентрацию СК C где 1 O2 m аск V Мr Mr O2 C 1 O2 Среднее, % 80±6 (мкг/м3) рассчитывали по формуле 1000 , (21) аск mаск – масса аскаридола с учётом степени извлечения, мкг; Мr O2 – молекулярная масса кислорода; Mr аск – молекулярная масса аскаридола; V – объем прокаченного воздуха, 720 дм3; 1000 –коэффициент для перевода дм3 в м3. Предел обнаружения синглетного кислорода рассчитан по формуле (21) исходя из предела обнаружения аскаридола и составил 20.0±0.05 нг/м3 В результате анализа воздуха в потоке из генератора с использованием поглотительной системы α-терпинен – ХАД-2 установлено значение массовой концентрации СК ~1.06±0.11мкг/м3 (n=30, P=0.95) (табл. 16). 120 Таблица 16. Выборка результатов определения массовой концентрации синглетного кислорода в воздухе из генератора при использовании поглотительной системы α-терпинен – ХАД-2 Масса аскаридола, мкг Масса 1O2, мкг Массовая концентрация 1О2 в потоке, мкг/м3 3.55 0.68 0.94 4.46 0.85 1.16 4.14 0.79 1.10 3.35 0.64 0.89 4.46 0.85 1.19 4.53 0.86 1.20 3.88 0.74 1.03 4.26 0.81 1.14 3.48 0.66 0.91 4.33 0.74 1.01 Средняя массовая концентрация 1О2 в потоке, мкг/м3 1.06±0.11 Таким образом, из исследованных поглотительных систем наибольшее значение массовой концентрации синглетного кислорода в воздушном потоке генератора получено для системы α-терпинен – полистирольный сорбент ХАД-2 (табл. 17). Использование полифторированных материалов, нивелирование влияния поверхности сорбента, а также высокая скорость взаимодействия α-терпинена и синглетного кислорода (~107 дм3моль-1с-1 [98]) обеспечивают полное связывание синглетного кислорода воздуха. 121 Таблица 17. Сравнение значений массовых концентрация синглетного кислорода, полученных для разных поглотительных систем Определенная концентрация Поглотительная система синглетного кислорода, мкг/м3 α-терпинен – ХАД-2 1.06 ± 0.11 α-терпинен – ПТФЭ – α-терпинен – ПТФЭ (-7 °С) – 9,10-дифенилантррацен – ХАД-2 0.144 ± 0.014 9,10-дифенилантрацен – ПТФЭ 0.033 ± 0.004 фурфуриловый спирт – В табл. 18 сопоставлены характеристики разработанного нами варианта и известных ранее при определении синглетного кислорода в воздухе. Предлагаемый метод спектроскопии и по чувствительности сопоставим с превосходит наиболее метод ЭПР чувствительными полупроводниковыми и хемилюминесцентными методами. Однако в отличии от них, а также методов фотоионизации и спектроскопии предлагаемый подход не требует наличия стандартных образцов синглетного кислорода. В то же время он селективен, на результаты не влияет присутствие примесей и возбужденных полупроводниковых, и реакционноспособных фотоионизационных и частиц, как в случае микрокалориметрических методов. 122 Таблица 18. Сравнение возможностей различных методов при определении синглетного кислорода Селективность Определение CК без его стандартов Предел обнаружения Работа при атм. давлении Определение формы 1Δg Определение формы 1Σ+g Эмиссионная спектроскопия + - - + + + Фотоионизация - - - + + + Микрокалориметрия - + - + Спектроскопия ЭПР + + 1·10-1 г/м3 - Хемилюминесценция + - 3·10-8 г/м3 + + Полупроводниковые сенсоры - - 5·10-11 г/м3 + + Химические «ловушки» (α-терпинен – ХАД-2) + + 2·10-9 г/м3 + + Метод + + - В табл. 19 представлены аналитические характеристики разработанного метода. Таблица 19. Аналитические характеристики разработанного метода Предел обнаружения 20 нг/м3 Нижний предел определения 130 нг/м3 Верхний предел определения 2 мкг/м3 Время пробоотбора 240 мин Время анализа 120 мин СКО (n=30) 5% 123 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Предложена общая схема газохроматографического определения синглетного кислорода в воздушных средах, основанная на его улавливании α-терпиненом, нанесенным на полистирольный сорбент ХАД-2, с образованием аскаридола с пределом обнаружения синглетного кислорода 20 нг/м3. 2. Обоснован выбор хемосорбционной системы α-терпинен – полистирольный сорбент ХАД-2 для полного улавливания синглетного кислорода в воздушных потоках генератора СК. 3. Установлено, синглетного что при кислорода газохроматографическом по аскаридолу необходимо определении проводить кондиционирование хроматографической колонки и оптимизировать температуру испарителя и детектора для подавления в ходе анализа процесса изомеризации аскаридола. 4. Проведена количественная оценка массовой концентрации синглетного кислорода в воздушных потоках, создаваемых генератором СК 5. Предложена методика хромато-масс-спектрометрического определения продуктов взаимодействия α-терпинена и синглетного кислорода. 124 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Herzberg G. Molecular Spectra and Molecular Structure I: Spectra of Diatomic Molecules, 2nd ed., Von Nostrand Reinhold Company, New York, 1950. 2. Cho C.W., Allin E. J., Welsh H. L. Effect of high pressures on the infrared and red atmospheric absorption band systems of oxygen // Can. J. Phys., 1963. V. 41. pp. 1991-2002. 3. Ellis J.W., Kneser H.O. Combination relations in the absorption spectrum of liquid oxygen // Z. Physik. 1993. V. 86. pp. 583-591. 4. Arnold S.J., Kubo M., Ogryzlo E.A. Relaxation and reactivity of singlet oxygen // Adv. Chem. Ser. 1968. V. 77. pp. 133-142. 5. Merkel P.B., Kearns D.R. Remarkable solvent effects on the lifetime of 1Δg oxygen // J. Am. Chem. Soc. 1972. V. 94. pp. 1029-1030. 6. DeRosa M.C., Crutchley R.J. Photosensitized singlet oxygen and its applications // Coordination Chemistry Reviews. 2002. V. 233. pp. 351-371. 7. Redmond R.W., Gamlin J.N. A compilation of singlet oxygen yields from biologically relevant molecules // Photochem. Photobiol. 1999. V. 70. pp. 391-475. 8. Leznoff C.C., Lever A.B.P. (Eds.) Phthalocyanines: Properties and Applications, VCH Publishing, New York, 1996. 9. Soncin M. Photoinactivation of amelanotic and melanotic melanoma cells sensitized by axially substituted Si-naphthalocyanines // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1998. V. 42. pp. 202-210. 10. Bonnett R. Photosensitizers of the porphyrin and phthalocyanine series for photodynamic therapy // Chem. Soc. Rev. 1995. V. 24. pp. 19-33. 11. Garcia-Fresnadillo D., Georgiadou Y., Orellana G., Braun A.M., Oliveros E. Singlet-oxygen (1∆g) production by ruthenium(II) complexes containing polyazaheterocyclic ligands in methanol and in water // Helv. Chem. Acta, 1996. V. 79. pp. 1222-1238. 125 12. Zhang Y., Ley L.P., Schanze K.S. Photooxidation of diimine dithiolate platinium(II) complexes induced by charge transfer to diimine excitation // Inorg. Chem. 1996. V. 35. pp. 7102-7110. 13. Anhalagan V., Srivastava T.S. Spectral and photochemical behavior of mononuclear and dinuclear α-diimine complexes of Pt(II) and Pd(II) with catechol derivatives // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1995. V. 89. pp. 113-119. 14. Yamamodo Y., Imai N., Mashima R., Konaka R., Inoue M., Dunlap W., Singlet oxygen from irradiated titanium dioxide and zinc oxide. Methods in Enzymology. Academic Press. New York. 2000 V. 319. pp. 29-37. 15. Nosaka Y., Daimon T., Nosaka A.Y., Murakami Y. Singlet oxygen formation in photocatalytic TiO2 aqueous suspension // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. V. 6. pp. 2917–2918. 16. Daimon T., Nosaka Y. Formation and behavior of singlet molecular oxygen in TiO2 photocatalysis studied by detection of near-infrared phosphorescence // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. pp. 4420–4424. 17. Jones I.T.N., Wayne R.P. Photolysis of ozone by 254-, 313-, and 334-nm radiation // J. Chem. Phys. 1969. V. 51. pp. 3617-3618. 18. Gauthier M., Snelling D.R. Formation of singlet molecular oxygen from ozone photolysis at 2,537Å // Ann. N. Y. Acad. Sci., 1970. V. 171. pp. 220-223. 19. Youngand R.A., B1ack G. Deactivation of O (1D) // J. Chem. Phys. 1967. V. 47. pp. 2311-2318. 20. Filseth S.V., Zia A., Welge K.H. Flash photolytic production, reactive lifetime, and collisional quenching of O2 (b1Σg+, vl = 0) // J. Chem. Phys. 1970. V. 52. pp. 5502-5510. 21. Matheson I.B.C., Lee J. Quenching of photophysically formed singlet oxygen in solution by amines // J. Am. Chem. Soc. 1972. V. 94. pp. 3310-3313. 126 22. Evans D.F., Tucker J.N. Reactivity of the (1Δg)2 and 1Δg states of oxygen produced by direct laser excitation // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1976. V. 72. pp. 1661-1666. 23. Mallet L. Phenomena of luminescence in the course of oxidizing reactions in aqueous solutions // C. R. Acad. Sci. 1927. V. 185. pp. 352-354. 24. Khan A.U., Kasha M. Red chemiluminescence of molecular oxygen in aqueous solution // J. Chem. Phys. 1963. V. 39. pp. 2105-2106. 25. Murray R.W., Kaplan M.L. Singlet oxygen sources in ozone chemistry // J. Amer. Chem. Soc. 1968. V. 90. pp. 537-538. 26. Wasserman E., Murray R.W., Kaplan M.L., Yager W.A. Electron paramagnetic resonance of 1Δ oxygen from a phosphite-ozone complex // J. Amer. Chem. Soc. 1968. V. 90. pp. 4160-4167. 27. Steer R.P., Darnall K.R., Pitts J.N. The base-induced decomposition of peroxyacetylnitrate // Tetrahedron Lett. 1969. V. 10. pp. 3765-3767. 28. Noxon J.F. Observation of the b-a transition in O2 // Can. J. Phys. 1961. V. 39. pp. 1110-1119. 29. Young R.A., Black G.T. Excited-state formation and destruction in mixtures of atomic oxygen and nitrogen // J. Chem. Phys. 1966. V. 44. pp. 3741-3751. 30. March R.E., Furnival S.G., Schiff H.I. The production of electronically excited oxygen molecules and their reactions with ozone // Photochem. Photobiol. 1965. V. 4. pp. 971-977. 31. Furukowa K., Gray E.W., Ogryzlo E.A. Singlet oxygen from discharge-flow systems // Ann. N. Y. Acad. Sci. 1970. V. 171. pp. 175-187. 32. Bodesheim M., Schmidt R. Chemical reactivity of sigma singlet oxygen O 2 (1Σg+) // J. Phys. Chem. A. 1997. V. 101. pp. 5672-5677. 33. Gollnick K. Type II photooxygenation reactions in solution // Adv. Photochem, 1968. V. 6. pp. l-122. 34. Schenck G.O., Gollnick K. Oxygen as dienophile in 1,4-Cycloaddition Reaction (ed.: J. Hamer), Academic Press, Orlando, FL, 1967, pp. 255-344. 127 35. Koch E. Zur photosensibilisierten sauerstoffübertragung: Untersuchung der terminationsschritte durch belichtungen bei tiefen temperature // Tetrahedron. 1968. V. 24. pp. 6295-6318. 36. Foote C.S., Denny R.W. Chemistry of singlet oxygen. XII. Electronic effects on rate and products of the reaction with olefins // J. Am. Chem. Soc. 1971. V. 93. pp. 5162-5167. 37. Schulte-Elte K.H., Rautenstrauch V. Preference for the syn ene additions of 1 O2 to 1-methylcycloalkenes. Correlation with ground-state geometry // J. Am. Chem. Soc. 1980. V. 102. pp. 1738-1740. 38. Foote C.S., Wexler S., Ando W. Chemistry of singlet oxygen III. Product selectivity // Tetrahedron Lett. 1965. V. 6. pp. 4111-4118. 39. Gollnick K., Schroeter S., Ohloff G., Schade G., Schanek G.O., Zur photosensibilisierten O2-Übertragung auf (+)-Caren-(3) // Justus Liebigs Ann. Chem. 1965. V. 687. pp. 14-25. 40. Kopecky K.R., Reich H.H. Reactivities in photosensitized olefin oxidations // Can. J. Chem. 1965. V. 43. pp. 2265-2270. 41. Nickon A., Mendelson W.L. Reactivity and geometry in allylic systems. VI. Stereospecific conversion of allylic alcohols to α,β-epoxy ketones by photosensitized oxygenation // J. Am. Chem. Soc. 1965. V. 87. pp. 3921-3928. 42. Jefford C.W., Rimbault C.G. Reaction of singlet oxygen with norbornenyl ethers. Characterization of dioxetanes and evidence for zwitterionic peroxide precursors // J. Am. Chem. Soc. 1978. V. 100. pp. 6437-6445. 43. Asveld E.W.H., Kellogg R.W. Stereochemical evidence for the formation of intermediates in the ene reaction of singlet oxygen with tetraalkyl-substituted alkenes // J. Org. Chem. 1982. V. 47. pp. 1250-1257. 44. Красновский Д.А. Синглетный кислород и механизм фотодинамического действия порфиринов. Успехи химии порфиринов, т. 3. Под ред. Голубчикова О.А. СПб: НИИ Химии СПбГУ, 2001. С. 191. 128 45. Dedic R., Svoboda A., Psencik J., Lupinkova L., Komenda J., Hala J. Time and spectral resolved phosphorescence of singlet oxygen and pigments in photosystem II particles // J. of Lum. 2003. V. 102–103. pp. 313-317. 46. Gunther G., Lemp E., Zanocco A. Determination of chemical rate constants in singlet molecular oxygen reactions by using 1,4-dimethylnaphthalene endoperoxide // J. of Photochem. Photobiol. A: Chem. 2002. V. 151. pp. 1-5. 47. Poon C.-T., Zhao S., Wong W.-K., Prasad A., Subba Reddy B. Synthesis, excitation energy transfer and singlet oxygen photogeneration of covalently linked N-confused porphyrin–porphyrin and Zn(II) porphyrin dyads // Tetrahedron Lett. 2010. V. 51. pp. 664-668. 48. Baier J., Maier M., Engl R., Landthaler M., Baumler W. Time-resolved Investigations of Singlet Oxygen Luminescence in Water, In Phosphatidylcholine and in Aqueous Suspensions of Phosphatidylcholine or HT29 Cells // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. pp. 3041-3046. 49. Hatz S., Lambert J., Ogilby P. Measuring the lifetime of singlet oxygen in a single cell addressing the issue of cell viability // Photochem. Photobiol. Sci. 2007. V. 6. pp. 1106-1116. 50. Chin K., Trevithick-Sutton C., McCallum J., Jockusch S., Turro N., Scaiano J., Foote C., Garcia-Garibay M. Quantitave Determination of Singlet Oxygen Generated by excited State Aromatic Amino Acids, Proteins and Immunoglobulins // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. pp. 6912-6913. 51. Scholz M., Dedic R., Valenta J., Breitenbach T., Hala J. Real-time luminescence microspectroscopy monitoring of singlet oxygen in individual cells // Photochem. Photobiol. Sci. 2014. V. 13. pp. 1203-1212. 52. Falick A.M., Mahan B.H., Myers R.J. Paramagnetic resonance spectrum of the 1Δg oxygen molecule // J. Chem. Phys. 1965. V. 42. pp. 1837-1838. 53. Hasegawa K., Yamada K., Sasase R., Miyazaki R., Kikuchi A., Yagi M. Direct measurements of absolute concentration and lifetime of singlet oxygen in the gas phase by electron paramagnetic resonance // Chem. Phys. Lett. 2008. V. 457. pp. 312-314. 129 54. Wasserman B., Kuck V.J., Delavan W.M., Yager W.A. Electron Paramagnetic Resonance of 1Δg Oxygen Produced by Gas-Phase Photosensitization with Naphthalene Derivatives // J. Amer. Chem. Soc. 1969. V. 91. pp. 1040-1041. 55. Ruzzi M., Sartori E., Moscatelli A., Khudyakov V., Turro N. Time-Resolved EPR Study of Singlet Oxygen in the Gas Phase // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. pp. 5232-5240. 56. Manjun Z. Determination of photochemically-generated oxygen species in natural water // J. Env. Sci. 2009. V. 21. pp. 303-306. 57. Jumg M., Choi D. Electron Spin Resonance and Luminescence Spectroscopic Observation and Kinetic Study of Chemical and Physical Singlet Oxygen Quenching by Resveratrol in Methanol // J. Agric. Food Chem. 2010. V. 58. pp. 11888-111895. 58. Takayama F., Egashira T., Yamanaka Y. Singlet oxygen generation from phosphatidylcholine hydroperoxide in the presence of copper // Life Sci. 2001. V. 68. pp. 1807-1815. 59. He W., Zhao H., Jia H., Yin J.-J., Zheng Z. Determination of reactive oxygen species from ZnO micro-nano structures with shape-dependent photocatalytic activity // Materials Research Bulletin. 2014. V. 53. pp. 246-250. 60. Kruk I., Michalska T., Kladna A., Aboul-Enein H. Spin Trapping Study of Reactive Oxygen Species Formation During Bopindolol Peroxidation // Biopolymers (Biospectroscopy). 2002. V. 65. pp. 89-94. 61. Clark I.D., Wayne R.P. The absolute cross section for photoionization of O 2 (1Δg) // Mol. Phys. 1970. V. 18. pp. 523-531. 62. Wayne R.P. Singlet Molecular Oxygen // Adv. Photochem. 1969. V. 7. pp. 311-371. 63. Kearns. D.R. Physical and chemical properties of singlet molecular oxygen. // Chem. Rev., 1971. V. 71. pp. 395-427. 130 64. Monroe. B.M. Singlet Oxygen in Solution: Lifetimes and Reaction Rate Constants. In: Singlet O2. V. 1. Ed.by Frimer A.A. Boca Raton, FL: CRC Press, Inc. 1985. P. 178. 65. Neumann M., Hild M., Brauer H.-D. The [4+2]-Cycloaddition of Singlet Oxygen (1Δg) to Aromatic Hydrocarbons: An Easy Method for Determination of Oxygen Concentrations in Organic Solvents // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1998. V. 102. № 8. pp. 999-1001. 66. Brauer H.-D., Acs A., Drews W., Gabriel R., Ghaeni S., Schmidt R. // J. Photochem. 1984. V. 25. pp. 475. 67. Opriel U., seikel K., Schmidt R., Brauer H.-D. // J. Photochem. Photobiol. A.: Chem. 1989. V. 49. pp. 299. 68. Cerny J., Karaskova M., Rakusan J., Nespurek S. Reactive oxygen species produced by irradiation of some phtalocyanine derivatives // J. Photochem Photobiol. A: Chem. 2010. V. 210. pp. 82-88. 69. Oliveria M., Severino D., Prado F., Angeli J.P. Motta F., Baptista M., Medeiros M., Mascio P. Singlet molecular oxygen trapping by the fluorescent probe diethyl-3,3’-(9,10-antracenediyl)bisacrylate synthesized by Heck reaction // Pthotochem. Pthotobiol. Sci. 2011. V. 10. pp. 1546-1555. 70. Gerola A., Semensato J., Pellosi D., Batistela V., Rabello B., Hioka N., Caetano W. Chemical determination of singlet oxygen from photosensitizers illuminated with LED: New calculation methodology considering the influence of photobleaching // J. Ptotochem. Photobiol. A: Chem. 2012. V. 232. pp. 14-21. 71. Sivery A., Anquez F., Pierlot C., Aubry J.M. Courtade E. Singlet oxygen generation upon 1270 nm laser irradiation of ground state oxygen dissolved in organic solvents: Simultaneous and independent determination of 1O2 production rate and reactivity with chemical traps // Chem. Phys. Lett. 2013. V. 555. pp. 252-257. 72. Sivery A., Barras A., Boukherroub R., Pierlot C., Aubry J.M., Anquez F., Courtade E. Production Rate and Reactivity of Singlet Oxygen Directly 131 Photoactivated at 1270 nm in Lipid Nanocapsules Dispersed in Water // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. pp. 246-250. 73. Романов А.Н., Руфов Ю.Н. Высокочувствительный хемилюминесцентный метод регистрации синглетного 1ΔgO2 кислорода в газовой фазе // Ж. физ. химии. 1998. T. 72. № 9. С. 2094-2097. 74. MacManus-Spencer A., McNeill K. Quantification of Singlet Oxygen Production in the Reaction of Superoxide with Hydrogen Peroxide Using a Selective Chemiluminescent Probe // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. pp. 8954-8955. 75. Song B., Wang G., Tan M., Yuan J. Synthesis and time-resolved fluorimetric application of a europium chelate-based phosphorescence probe specific for singlet oxygen // New J. Chem. 2005. V. 29. pp. 1431-1438. 76. Sun S., Li X., Zhang G., Ma H., Zhang D., Bao Z. Determination of H 2O2dependent generation of singlet oxygen from human salvia with a novel chemiluminescence probe // Biochimica et Biophysica Acta. 2006. V. 1760. pp. 440-444. 77. Naito K., Tachikawa T., Cui S., Sugimoto A., Fujitsuka M., Majima T. Singlemolecule detection of airborn singlet oxygen // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. pp. 16430-16431. 78. Завьялов С.А., Мясников И.А. Исследование эмиссии молекул синглетного кислорода с поверхности твердых тел методом полупроводниковых детекторов // Докл. АН СССР. 1981. Т. 257, № 2, c. 392-396. 79. Мясников И.А., Сухарев В.Я., Куприянов А.Ю., Завьялов С.А. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях. М.: Наука. 1991. 327 с. 80. Song B., Wu Y., Yu M., Zhao P., Zhou C., Kiefer G., Sherry D. A europium(III)-based PARACEST agent for sensing singlet oxygen by MRI // Dalton Trans. 2013. V. 42. pp. 8066-8069. 132 81. Schenck G.O., Ziegler .Naturwissenschaften, 82. K. Die Synthese des Ascaridols // 1944. V. 32. p. 157. Ohloff F., Klein E., Schenck G.O. Darstellung von rosenoxyden und anderen hydropyran-derivaten über photohydroperoxyde // Angew. Chem. 1961. V. 73. p. 578. 83. Gerdes R., Bartels O., Schneider G., Wohrle D., Schulz-Ekloff G., Photooxidations of phenol, cyclopentadiene and citronellol with photosensitizers ionically bound at a polymeric ion exchanger // Polym. Adv. Technol. 2001 V. 12. pp. 152-160. 84. Nowakowska M., Kepcynski M., Szczubialka K. Polymeric photosensitizers, 1. Synthesis and photochemical properties of poly[(sodium p-styrenesulfonate)-co-(4-vinylbenzyl chloride)] containing rose bengal chromophores // Macromol. Chem. and Phys. 1995. V. 196. pp. 2073-2080. 85. Gerdes R., Wohrle D., Spiller W., Schneider G., Schrurpfeil G., Schulz-Ekloff G. Photo-oxidation of phenol and monochlorophenols in oxygen-saturated aqueous solutions by different photosensitizers // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1997. V. 111. pp. 65-74. 86. Zhang T., Ding Y., Tang H. Generation singlet oxygen over Bi(V)/Bi(III) composite and its use for oxidative degradation of organic pollutants // Chem. Eng. J. 2015. V. 264. pp. 681-689. 87. Iliev V., Prahov L., Bilyarska L., Fischer H., Schulz-Ekloff G., Wohrle D., Petrov L. Oxidation and photooxidation of sulfide and thiosulfate ions catalyzed by transition metal chalcogenides and phthalocyanine complexes // J. Mol. Catal. A: Chem. 2000. V. 151. pp. 161-169. 88. Sharman W.M., Allen G.M., Van Lier J.E. Photodynamic therapeutics: basic principles and clinical applications // Drug Discov. Today. 1999. V. 4. pp. 507-517. 89. Dougherty T.J. Photosensitizers: therapy and detection of malignant tumors // Photochem. Photobiol. 1987. V. 45. pp. 879-889. 133 90. Wohrle D., Hirth A., Bogdahn-Rai T., Schnurpfeil G., Shopova M. Photodynamic cancer therapy: second and third generations of photosensitizers // Russ. Chem. Bull. 1998. V. 47. pp. 807-816. 91. Allen C.M., Sharman W.M., La Madeleine C., Weber J.M., Langlois R., Ouellet R., Van Lier J.E. Photodynamic therapy: Tumor targeting with adenoviral proteins // Photochem. Photobiol. 1999. V. 70. pp. 512-523. 92. Khan A.U., Pitts J.N., Smith E.B. Singlet oxygen in the environmental sciences. Role of singlet molecular oxygen in the production of photochemical air pollution // Environ. Sci. Technol. 1967. V. 1. pp. 656-657. 93. Pitts J.N., Khan A.U., Smith E.B., Wayne R.P. Singlet Molecular Oxygen and Photochemical Air Pollution // Environ. Sci. Technol, 1969. V. 3. pp. 241-247. 94. Gibson H.W., Pochan J.M. Chemical modification of polymers. 19. Oxidation of polyacetylene // Macromolecules. 1982. V. 15. pp. 242-247. 95. Abdou M.S.A., Holdcroft S. Mechanisms of photodegradation of poly(3alkylthiophenes) in solution // Macromolecules. 1993. V. 26. pp. 2954-2962. 96. Хайвер К. Высокоэффективная газовая хроматография. Пер с англ. / Под ред. Хайвера К. – М.: Мир. 1993. С. 288. 97. Ogawa S., Fukui S., Hanasaki Y., Asano K., Uegaki H., Fujita S., Shimazaki R. Determination method of singlet oxygen in the atmosphere by use of α-terpinene // Chemosphere. 1991. V. 22. pp. 1211-1225. 98. Ogawa S., Fukui S., Hanasaki Y., Soejima A., Takamure E., Shimazaki R. Diural changes of singlet oxygen like oxidants concentration in polluted ambient air // Chemosphere. 1996. V. 32. pp. 1823-1832. 99. Wilkinson F., Rate constants for the decay and reactions of the lowest electronically excited singlet state of molecular oxygen in solution // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1981. V. 10. №4. pp 809-999. 134 100. Haag W., Hoigne J., Gassman E., Braun A. Singlet oxygen in surface waters – part I: furfuryl alcohol as a trapping agent // Chemosphere. 1984. V. 13. pp. 631-640. 101. Gieguzynska E., Amine-Khodja., Trubetskoj O.A., Trubetskaya O.E., Guyot G., Halle A., Golebiowska D., Richard C. Compositional differences between soil humic acids extracted by various methods as evidenced by photosensitizing and electrophoretic properties // Chemosphere. 2009. V. 75. pp. 1082-1088. 102. Albinet A., Minero C., Vione D. Photochemical generation of reactive species upon irradiation of rainwater: Negligible photoactivity of dissolved organic matter // Sci. Total Envon. 2010. V. 408. pp. 3367-3373. 103. Bower J. Anastasio C. Measuring a 10,000-fold enhancement of singlet molecular oxygen (1O2*) concentration on illuminated ice relative to the corresponding liquid solution // Atmospheric Environment. 2013. V. 75. pp. 188-195. 104. Choi Y., Ye Y., Cho M., Lee S., Wilson L., Lee J., Alvarez P., Choi W., Lee L. C60 aminofullerene-magnetite nanocomposite designed for efficient visible light photocatalysis and magnetic recovery // Carbon. 2014. V. 69. pp. 92100. 105. Ray P., Tarr M. Solar production of singlet oxygen from crude oil films on water // J/ Photochem. Photobiol. A: Chem. 2014. V. 286. pp. 22-28. 106. Brame J., Long M., Li Q., Alvarez P. Trading oxidation power for efficiency: Differential inhibition of photo-generated hydroxyl radicals versus singlet oxygen // Water Research. 2014. V. 60. pp. 259-266. 107. Bianco A., Minella M., Laurentiis E., Maurino V., Minero C., Vione D. Photochemical generation of photoactive compounds with fulvic-like and humic-like fluorescence in aqueous solution // Chemosphere. 2014. V. 111. pp. 529-536. 135 108. Dong M.M., Trenholm R., Rosario-Ortiz F. Photochemical degradation of atenolol, carbamazepine, meprobamate, phenytoin and primidone in wastewater effluents // J. Hazard. Materials. 2015. V. 282. pp. 216-223. 109. Arellano J., Li H., Gonzalez-Perez S., Gutierrez J., Melo T.B., Vacha F., Naqvi R. Trolox, a Water-Soluble Analogue of α-Tocopherol, Photoprotects the Surface-Exposed Regions of the Photosystem II Reaction Center in Vitro. Is This Physiologically Relevant? // Biochemystry. 2011. V. 50. pp. 82918301. 110. Cavani L., Halladja S., Halle A., Guyot G., Corrado G., Ciavatta C., Boulkamh A., Richard C. Relationship between Photosensitizing and Emission Properties of Peat Humic Acid Fractions Obtained by Tangential Ultrafiltration // Environ. Sci. Technol. 2009. V. 43. pp. 4348-4354. 111. Cavani L., Halle A., Richard C., Ciavatta C. Photosensitizing Properties of Protein Hydrolysate-Based Fertilizers // J. Agric. Food Chem. 2006. V. 54. pp. 9160-9167. 112. Halladja S., Halle A., Aguer J.-P., Boulkamh A., Richard C. Inhibition of Humic Substances Mediated Photooxygenation of Furfuryl Alcohol by 2,4,6Trimethylphenol. Evidence for Reactivity of the Phenol with Humic Triplet Excited States // J. Environ. Sci. Technol. 2007. V. 41. pp. 6066-6073. 113. Allen J., Gossett C. Photochemical Formation of Singlet Molecular Oxygen in Illuminated Aqueous Solutions of Several Commercially Available Sunscreen Active Ingredients // Chem. Res. Toxicol. 1996. V. 9. pp. 605-609. 114. Horsa S., Perez K., Miksovska J. Functionalization of rho-ZMOF with photosensitizers for singlet oxygen generation // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2011. V. 221. pp. 84–89. 115. Comini L.R., Nunez Montoya S.C., Sarmiento M., Cabrera J.L. Arguello G.A. Characterizing some photophysical, photochemical and photobiological properties of photosensitizing anthraquinones // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2007. V. 188. pp. 185-191. 136 116. Isago H., Miura K., Kanesato M., Unexpected photo-initiated oxidation of antimony in (tetra-tret-butyl)phthalocyaninatoantimony(III) complex in the presence of singlet oxygen acceptors // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2008. V. 197. pp. 313-320. 117. Yu C., Xu S., Chen S., Zhang M., Shen T. Investigations of photobleaching of hypocrellin B in non-polar organic solvent and liposome suspension // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2002. V. 68. pp. 73-78. 118. Lee H.-Y., Chen S., Zhang M.-H. Syudies of the synthesis of two hydrophilic hypocrellin derivatives with enhanced absorption in the red spectral region and on their photogeneration of O2·− and O2 () // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2003. V. 71. pp. 43-50. 119. Song B., Wang G., Yuan J. Measurement and characterization of singlet oxygen production in copper ion-catalyzed aerobic oxidation of ascorbic acid // Talanta. V. 72. 2007. pp. 231-236. 120. Xu S., Chen S., Zhang M., Shen T., Zhao Y., Liu Z., Wu Y. Butylaminodemethoxy-hypocrellins and photodynamic therapy decreases human cancer in vitro and in vivo // Biochimica et Biophysica Acta. 2001. V. 1537. pp. 222232. 121. Duan P., Yanai N., Kimizuka N. Photon Upconverting Liquids: Matrix-Free Molecular Upconversion Systems Functioning in Air // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. pp. 19056-19059. 122. Aubry J.-M., Pierlot C., Rigaudy J., Schmidt R. Reversible Binding of Oxygen to Aromatic Compounds // Acc. Chem. Res. 2003. V. 36. pp. 668-675. 123. Arnbjerg J., Johnsen M., Neilsen C.B., Jorgensen M., Ogilby P.R. Effect of Sensitizer Protonation on Singlet Oxygen Production in Aqueous and Nonaqueous Media // J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. pp. 4573-4583. 124. Neilsen C.B., Johnsen M., Arnberg J., Pittelkow M., Mclloroy S.P., Ogilby P.R., Jorgensen M. Synthesis and Characterization of Water-Soluble Phenylene−Vinylene-Based Singlet Oxygen Sensitizers for Two-Photon Excitation // J. Org. Chem. 2005. V. 70. pp. 7065-7079. 137 125. Nagaoka S., Fujii A., Hino M., Takemoto M., Yasuda M., Mishima M., Ohara K. UV Protection and Singlet Oxygen Quenching Activity of Aloesaponarin I // J. Phys. Chem B. 2007. V. 111. pp. 13116-13123. 126. Ghorai P., Dussault P.H. A New Peroxide Fragmentation: Efficient Chemical Generation of 1O2 in Organic Media // Org/ Lett. 2009. V. 11. pp. 4572-4575. 127. Dang H., Levitus M., Garcia-Garibay M.A. One Step Pd(0)-Catalyzed Synthesis, X-ray Analysis, and Photophysical Properties of Cyclopent[hi]aceanthrylene: Fullerene-like Properties in a Nonalternant Cyclopentafused Aromatic Hydrocarbon // J. am. Chem. Soc. 2002. V. 124. pp. 136-143. 128. Zeng Z., Zhou J., Zhang Y., Qiao R., Xia S., Chen J., Wang X., Zhang B. Photodynamic Properties of Hypocrellin A, Complexes with Rare Earth Trivalent Ions: Role of the Excited State Energies of the Metal Ions // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. pp. 2688-2696. 129. Song B., Wang G., Tan M., Yuan J. A Europium(III) Complex as an Efficient Singlet Oxygen Luminescence Probe // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. pp. 13442-13450. 130. Zeng Z., Qiao R., Zhou J., Xia S., Zhang Y., Liu Y., Chen J., Wang X., Zhang B. Photodynamic Properties of Dipeptide-Modified Hypocrellin B Derivatives: The Role of Tyrosine and Tryptophan Groups // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. pp. 3742-3749. 131. Romero J.J., Wegmann M., Rodriguez H.B., Lillo C., Rubert A., Stefanie K., Kotler M.L., Kryschi C., Gonzalez M.C. Impact of Iron Incorporation on 2–4 nm Size Silicon Nanoparticles Properties // J. Phys. Che. C. 2015. V. 119. pp. 5739-5746. 132. Li X., Zhang G., Ma H., Zhang D., Li J., Zhu D. 4,5-Dimethylthio-4‘-[2-(9anthryloxy)ethylthio]tetrathiafulvalene, a Highly Selective and Sensitive Chemiluminescence Probe for Singlet Oxygen // J. Am. Chem Soc. 2004. V. 126. pp. 11543-11548. 138 133. Park S., Kwon O.-H., Lee Y.-S., Jang D.-J., Park S. Imidazole-Based ExcitedState Intramolecular Proton-Transfer (ESIPT) Materials: Observation of Thermally Activated Delayed Fluorescence (TDF) // J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. pp. 9649-9653. 134. Pina J., Seixas de Melo S., Koenen J.-M., Jung S., Scherf U. Excited State Characterization and Energy Transfer in Hyperbranched Polytruxenes and Polytruxene-block-Polythiophene Multiblock Copolymers // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. pp. 3718-3728. 135. Miyamoto S., Martinez G.R., Martins A.P., Medeiros M., Mascio P. Direct Evidence of Singlet Molecular Oxygen [O2 (1Δg)] Production in the Reaction of Linoleic Acid Hydroperoxide with Peroxynitrite // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. pp. 4510-4517. 136. Nagaoka S., Endo H., Ohara K. Correlation between Excited-State Intramolecular Proton-Transfer and Singlet-Oxygen Quenching Activities in 1-(Acylamino)anthraquinones // J. Phys, Chem. B. 2015. V. 119. pp. 25252532. 137. Hamaguchi M., Tomida N., Lyama Y. Reaction of Electron-Deficient N=N, N=O Double Bonds, Singlet Oxygen, and CC Triple Bonds with Acyloxyketenes or Mesoionic 1,3-Dioxolium-4-olates: Generation of Unstable Mesoionic 1,3-Dioxolium-4-olates from Acyloxyketenes // J. Org. Chem. 2007. V. 72. pp. 1326-1334. 138. Uemi M., Ronsein G., Prado F., Motta F., Miyamoto S., Medeiros M., Mascio P. Cholesterol Hydroperoxides Generate Singlet Molecular Oxygen [O2 (1Δg)]: Near-IR Emission, 18 O-Labeled Hydroperoxides, and Mass Spectrometry // Chem. Res. Toxicol. 2011. V. 24. pp. 887-895. 139. Nielsen C., Sorensen H., Kongsted J. Comparison between Theoretically and Experimentally Determined Electronic Properties: Applications to TwoPhoton Singlet Oxygen Sensitizers // J. Phys. Chem A. 2015. V. 119. pp. 19061916. 139 140. Liu M., Zhao L., Lin J.-M. Chemiluminescence Energy Transfer Reaction for the On-Line Preparation of Peroxymonocarbonate and Eu(II)−Dipicolinate Complex // J. Phys. Chem. A. 2006. V. 110. pp. 7509-7514. 141. Miyamoto S., Martinez G., Medeiros M., Mascio P. Singlet Molecular Oxygen Generated from Lipid Hydroperoxides by the Russell Mechanism: Studies Using 18O-Labeled Linoleic Acid Hydroperoxide and Monomol Light Emission Measurements // J. Am. Che. Soc. 2003. V. 125. pp. 6172-6179. 142. Wu. Y., Zhen Y., Na Y., Zheng R., Wang Z., Fu H. Exceptional Intersystem Crossing in Di(perylene bisimide)s: A Structural Platform toward Photosensitizers for Singlet Oxygen Generation // J. Phys. Chem. Lett. 2010. V. 1. pp. 2499-2502. 143. Lin J.-M., Liu M. Chemiluminescence from the Decomposition of Peroxymonocarbonate Catalyzed by Gold Nanoparticles // J. Phys. Chem. B. 2008. V. 112. pp. 7850-7855. 144. Denny R.W., Nickon A. Sensitized photooxygenation of olefins // Organic Reactions. 1973. V. 20, pp. 135-187. 145. McGraw G.W., Hemingway R.W., Ingram L.L., Canady C.S., McGraw W.B. Thermal degradation of terpenes: camphene, Δ3-carene, limonene and αterpinene // Environ. Sci. Technol. 1999. V. 33. pp. 4029-4033. 146. Fuchter M., Hoffman B., Barrett A. Ring-opening metathesis polymer spheresupported seco-porphyrazines: Efficient and recyclable photooxygenation catalysts // J. Org. Chem. 2006. V. 71. pp. 724-729. 147. Valente P., Avery T., Taylor D., Tiekink E. Synthesis and chemistry of 2,3-dioxabicyclo[2.2.2]octane-5,6-diols // J. Org. Chem. 2009. V. 74. pp. 274-282. 148. Ribeiro S., Serra A., Gonsalves A. Covalently immobilized porphyrins as photooxidation catalysts // Tetrahedron. 2007. V. 63. pp. 7885-7891. 149. Xu H., Chan W.-K., Ng D. Efficient and recyclable phthalocyanine-based sensitizers for photooxygenation reactions // Synthesis. 2009. V. 11. pp. 1791-1796. 140 150. Levesque F., Seeberger P.H. Highly efficient continuous flow reactions using singlet oxygen as a “green” reagent // Org. Lett. 2011. V. 13. pp. 5008-5011. 151. Chan P.P., Ram A.M., Jang H.L., Dong-Pyo K. Efficient photosensitized oxygenations in phase contact enhanced microreactors // Lab Chip. 2011. V. 11. pp. 1941-1945. 152. Annual report on essential oils, aromatic chemicals and related. Miltitz near Leipzig, Schimmel & Co. 1908. 195 pp. 153. Wallach O. Zur kenntnis der terpene und der ätherischen öle // Liebigs Ann. Chem. 1912. V. 392. pp. 49-75. 154. Boche J., Runquist O. Kinetics of the thermal rearrangement of ascaridole // J. Org. Chem. 1968. V. 33. pp. 4285-4286. 155. Maheshwari K.K., De Mayo P., Wiegand D. Photochemical rearrangement of diene endoperoxides // Can J. Chem. 1970. V. 48. pp. 3265-3268. 156. Srinivasan R., Brown K.H., Oars J.A., White L.S., Adam W.J. Cyclic peroxides. 74. Organic photochemistry with 6.7-eV photons: ascaridole // J. Am. Chem. Soc. 1979. V. 101. pp. 7424-7425. 157. Robert P. Adams, Identification of Essential Oil Components By Gas Chromatography/Mass Spectrometry, 4th edition, Allured Pub Corp, 2007, 884 pp. 158. [Электронный ресурс]: http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C512856&Units=SI&Mask=200 #Mass-Spec, сайт NIST Chemistry WebBook (дата обращения 1.02.2015). 159. [Электронный ресурс]: http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C512856&Units=SI&Mask=200 0#Gas-Chrom, сайт NIST Chemistry WebBook (дата обращения 1.02.2015). 160. [Электронный ресурс]: http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=R405411&Units=SI&Mask=200 141 0#Gas-Chrom, сайт NIST Chemistry WebBook (дата обращения 1.02.2015). 142
