vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2018-54-3-296-vestich-336Research ArticleАНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯANALYTICAL CHEMISTRYВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ ПРОИЗВОДНЫХ ТРИФТОРАЦЕТОФЕНОНА НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОДОВ, ОБРАТИМЫХ К СУЛЬФАТ- И КАРБОНАТИОНАМINFLUENCE OF THE NATURE OF TRIFLUOROACETOPHENON DERIVATIVES ON SELECTIVITY OF SULFATE AND CARBONATE-SELECTIVE ELECTRODESМатвейчукЮ. В.MatveichukYu. V.

Матвейчук Юлия Владимировна – канд. хим. наук, доцент

ул. Ленинградская, 14, 220030, Минск

Yulya V. Matveichuk – Ph. D. (Сhemistry), Associate Professor

14, Leningradskaya Str., 220030, Minsk

Yu_Matveychuk@mail.ruБелорусский государственный университетBelarusian State University201814092018543296304Copyright © Матвейчук Ю.В., 20182018Матвейчук Ю.В.Matveichuk Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/336

Проведены УФ-спектрофотометрическое и хроматографическое исследования распределения трифторацетофенона (ТФАФ) и ряда его производных (гептиловый эфир п-трифторацетилбензойной кислоты (ГЭ п-ТФАБК), п-метилтрифторацетофенон (п-МТФАФ), 2,4-диметилтрифторацетофенон (ДМТФАФ), 2,4,6-триметилтрифторацетофенон (ТМТФАФ)) в системе гексан–вода, которая упрощенно моделирует поливинилхлоридную мембрану и карбонат- и сульфат-селективных электродов. Указанные вещества используются в качестве нейтральных переносчиков (НП) в мембранах ионоселективных электродов, обратимых к двухзарядным неорганическим анионам. Проведено систематическое исследование гидратации ТФАФ и ряда его производных. ТФАФ обладает повышенной растворимостью в воде (коэффициент распределения D равен 415) по сравнению с п-МТФАФ, ДМТФАФ, ТМТФАФ и ГЭ п-ТФАБК (D в пределах 1360–2700), что не позволяет рекомендовать его в качестве НП для изготовления мембран электродов. Наиболее сильно гидратация протекает для ГЭ п-ТФАБК в щелочной среде. Установлено, что п-МТФАФ и ГЭ п-ТФАБК образуют кристаллические гидраты. Определены коэффициенты селективности карбонат- и сульфат-селективных электродов для всех изученных НП и составлен их ряд по улучшению селективности электродов: ТФАФ k п-МТФАФ k ДМТФАФ k ТМТФАФ k п-БТФАФ k ГЭ п-ТФАФ.

UV-spectrophotometric and chromatographic studies of the distribution of trifluoroacetophenone (TFAF) and a number of its derivatives (heptyl ether of p-trifluoroacetylbenzoic acid (HE p-TFABA), p-methyltrifluoroacetophenone (p-MTFAF), 2,4-dimethyltrifluoroacetophenone (DMTFAF), 2,4,6-trimethyltrifluoroacetophenone (TMTFAF)) in a hexane-water system, which simplifies the modeling of a polyvinyl chloride membrane carbonate and sulfate-selective electrodes, were performed. These substances are used as neutral carriers (NC) in membranes of ion-selective electrodes, reversible to double-charged inorganic anions. A systematic study of the hydration of TFAF and a number of its derivatives was carried out. TFAF has increased solubility in water (the distribution coefficient D is 415) as compared to p-MTFAF, DMTFAF, TMTFAF and HE p-TFABA (D within 1360–2700), which does not allow to recommend it as an NC for making electrode membranes. The strongest hydration occurs for the HE p-TFABA in the alkaline medium. It has been found that p-MTFAF and HE p-TFABA form crystalline hydrates. The selectivity coefficients of carbonate and sulfate-selective electrodes were determined for all the NC studied and a number of them were made to improve the selectivity of the electrodes: TFAF k p-MTFAF k DMTFAF k TMTFAF k p-BTFAF (p-buthyltrifluoroacetophenone) k HE p-TFABA.

трифторацетофенонгептиловый эфир п-трифторацетилбензойной кислотып-метилтрифторацетофенон24-диметилтрифторацетофенон246-триметилтрифторацетофенонп-бутилтрифторацетофенонtrifluoroacetophenonep-trifluoroacetylbenzoic acid heptyl etherp-methyltrifluoroacetophenone24-dimethyltrifluoroacetophenone246-trimethyltrifluoroacetophenonep-butyltrifluoroacetophenoneReferencesМолибдат-селективный электрод на основе высших четвертичных аммониевых солей / Е.М. Рахманько [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2017. – № 2. – С. 44–50.Rakhman’ko E. M., Matveichuk Yu. V., Kopyrin A. D., Potapkin N. V. Molybdate-selective electrode based on higher quaternary ammonium salts. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical Series, 2017, no. 2, pp. 44–50 (in Russian).Матвейчук, Ю.В. Карбонатселективные электроды на основе высших четвертичных аммониевых солей с повышенной стерической доступностью обменного центра / Ю.В. Матвейчук, Е.М. Рахманько, Е.Б. Окаев // Журн. аналит. химии. – 2018. – Т. 73, №3. – С. 230–238.Matveichuk Yu. V., Rakhman’ko E. M., Okaev E. B. Effect of the Nature of a Quaternary Ammonium Salt and the Addition of a Neutral Carrier on Analytical Characteristics of Sulfate-Selective Electrodes. Journal of Analytical Chemistry, 2018, vol. 73, no 4, pp. 374–382. https://doi.org/10.1134/s1061934818040081Matveichuk, Yu. Hydration of p-trifluoroacetyl benzoic acid heptyl ester: how it affects analytical characteristics of sulphate selective electrodes based on higher quaternary ammonium salts / Yu. Matveichuk, Ya. Akayeu, E. Rakhman’ko // Chem. papers. – 2018. – Vol. 72, №2. – P. 509–514. https://doi.org/10.1007/s11696-017-0294-5Matveichuk Yu., Akayeu Ya., Rakhman’ko E. Hydration of p-trifluoroacetyl benzoic acid heptyl ester: how it affects analytical characteristics of sulphate selective electrodes based on higher quaternary ammonium salts. Chemical Papers, 2018, vol. 72, no 2, pp. 509–514. https://doi.org/10.1007/s11696-017-0294-5Matveichuk, Yu.V. Influence of the QAS nature and size of a doubly charged hydrophilic inorganic ions on the analytical characteristics of S4 O6 2−, SO4 2−, SO3 2−, S2−, S2 O3 2− selective electrodes / Yu.V. Matveichuk, E.M. Rakhman’ko // Anal. Chem. Lett. – 2017. – Vol. 7, №5. – Р. 647–654. https://doi.org/10.1080/22297928.2017.1395296Matveichuk Yu. V., Rakhman’ko E. M. Influence of the QAS nature and size of a doubly charged hydrophilic inorganic ions on the analytical characteristics of S4 O6 2−, SO4 2−, SO3 2−, S2−, S2 O3 2− selective electrodes. Analytical Chemistry Letters, 2017, vol. 7, no. 5, pp. 647–654. https://doi.org/10.1080/22297928.2017.1395296Ion-selective electrodes based on long-chain quaternary ammonium salts with enhanced steric accessibility, and their application for determination of hydrophilic double- charged inorganic anion / Yu. Matveichuk [et al.] // Chem. papers. – 2018. – Vol. 72, №3. – P. 731–739. https://doi.org/10.1007/s11696-017-0320-7Matveichuk Yu., Rakhman’ko E., Akayeu Ya., Stanishevskii D. Ion-selective electrodes based on long-chain quaternary ammonium salts with enhanced steric accessibility, and their application for determination of hydrophilic doublecharged inorganic anion. Chemical Papers, 2018, vol. 72, no 3, pp. 731–739. https://doi.org/10.1007/s11696-017-0320-7Matveichuk, Yu.V. Higher quaternary ammonium salts with the sterically accessible exchange center: application for development of selenate selective electrodes / Yu.V. Matveichuk, E.M. Rakhman’ko // Madridge J. Anal. Sci. Instrum. – 2017. – Vol. 2, №1. – Р. 35–40.Matveichuk Yu. V., Rakhman’ko E. M. Higher quaternary ammonium salts with the sterically accessible exchange center: application for development of selenate selective electrodes. Madridge Journal of Analytical Sciences and Instrumentation, 2017, vol. 2, no 1, pp. 35–40.Antonisse, M.M.G. Potentiometric Anion Selective Sensors / M.M.G. Antonisse, D.N. Reinhoudt // Electroanalysis. – 1999. – Vol. 11, №14. – P. 1035–1048. https://doi.org/10.1002/(sici)1521-4109(199910)11:143.3.co;2-9Antonisse M. M. G., Reinhoudt D. N. Potentiometric Anion Selective Sensors. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1999, vol. 11, pp. 1035–1048. https://doi.org/10.1002/(sici)1521-4109(199910)11:143.3.co;2-9Potentiometric and theoretical studies of the carbonate sensors based on 3-bromo-4-hexyl-5-nitrotrifluoroacetophenone / S. Makarychev-Mikhailov [et al.] // Analyst. – 2004. – Vol. 129, №3. – P. 213−218. https://doi.org/10.1039/b310560aMakarychev-Mikhailov S., Legin A., Mortensen J., Levitchev S. , Vlasov Yu. Potentiometric and theoretical studies of the carbonate sensors based on 3-bromo-4-hexyl-5-nitrotrifluoroacetophenone. Analyst, 2004, vol. 129, no 3, pp. 213−218. https://doi.org/10.1039/b310560aIon-selective electrodes based on molecular tweezer-type neutral carriers / J.H. Shim [et al.] // Talanta. – 2004. – Vol. 63, №1. – Р. 61−71. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2003.12.050Shim J. H., Jeong I. S., Lee M. H., Hong H. P., On J. H., Kim K. S., Kim H. S., Kim B. H., Cha G. S., Nam H. Ionselective electrodes based on molecular tweezer-type neutral carriers. Talanta, 2004, vol. 63, no 1, pp. 61−71. https://doi. org/10.1016/j.talanta.2003.12.050Trifluoroacetophenone derivative-based carbonate ion-selective electrodes: effect of diluent pH on the anion selectivity / J.H. Shin [et al.] // Journal of Electroanalytical Chemistry. – 1999. – Vol. 468, №1. – Р. 76−84. https://doi.org/10.1016/ s0022-0728(99)00079-0Shin J. H., Lee J. S., Lee H. J., Chu J., Pyun H.-J., Nam H., Cha G. S. Trifluoroacetophenone derivative-based carbonate ion-selective electrodes: effect of diluent pH on the anion selectivity. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1999, vol. 468, no 1, pp. 76−84. https://doi.org/10.1016/s0022-0728(99)00079-0Sulfate-selective and its application for sulfate determinations in aqueous solutions / S.V. Lomako [et al.] // Anal. Chim. acta. – 2006. – Vol. 562, №2. – P. 216–222. https://doi.org/10.1016/j.aca.2006.01.047Lomako S. V., Astapovich R. I., Nozdrin-Plotnitskaya O. V., Pavlova T. E., Shi Lei, Nazarov V. A., Okaev E. B., Rakhman’ko E. M., Egorov V. V. Sulfate-selective and its application for sulfate determinations in aqueous solutions. Analytica Chimica Acta, 2006, vol. 562, no 2, pp. 216–222. https://doi.org/10.1016/j.aca.2006.01.047Применение кислот Льюиса в мембранах пленочных ионоселективных электродов / Т.Я. Барт [и др.] //Журн. аналит. химии. – 1990. – Т. 45, №7. – С. 1364–1371.Bart T. Ya., Karavan V. S., Grekovich A. L., Ampilogova N. A., Yurinskaya V. E., Nikiforov V. A. Application of Lewis acids in membranes of film ion-selective electrodes. Zhurnal analiticheskoi khimii = Journal of Analytical Chemistry, 1990, vol. 45, no 7, pp. 1364–1371 (in Russian).Никольский, Б.П. Ионоселективные электроды / Б.П. Никольский, Е.А. Матерова. − Л.: Химия, 1980. − 240 с.Nikolsky B. P., Materova E. A. Ion-selective electrodes. Leningrad, Khimiya Publ., 1980. 240 p. (in Russian).Рахманько, Е.М. Определение содержания сульфат-ионов в питьевой и минеральных водах и оксалат-ионов в чае методом прямой потенциометрии / Е.М. Рахманько, Ю.В. Матвейчук // Методы и объекты хим. анализа. – 2015. – Т. 10, №2. – С. 61–66. https://doi.org/10.17721/moca.2015.61-66Rakhman’ko E. M., Matveichuk Yu. V. Determination of the Content of Sulfate Ions in Drinking fnd Mineral Waters and Oxalate Ions in Tea With Direct Potentiometry Method. Methods and objects of chemical analysis, 2015, vol. 10, no 2, pp. 61–66 (in Russian). https://doi.org/10.17721/moca.2015.61-66Смирнова, А.Л. Влияние природы растворителя-пластификатора на электродные свойства пленочных карбонатселективных мембран / А.Л. Смирнова, А.Л. Грекович, Е.А. Матерова // Электрохимия. – 1988. – Т. 24, №9. – С. 1187–1193.Smirnova A. L., Grekovich A. L., Materova E. A. Influence of the nature of the solvent-plasticizer on the electrode properties of film carbonate-selective membranes. Elektrokhimiya = Russian Journal of Electrochemistry, 1988, vol. 24, no 9, pp. 1187–1193 (in Russian).Dean, J.A. Lange´s handbook of chemistry / J.A. Dean. – New York: McGRAW-HILL, INC., 1999. – 1291 p.Dean J.A. Lange´s handbook of chemistry. New York, McGRAW-HILL, INC. Publ., 1999. 1291 p.Камман, К. Работа с ионоселективными электродами / К. Камман. – М.: Мир, 1980. – 288 с.Kamman K. Working with ion-selective electrodes. Berlin, Springer, 1979. 226p. https://doi.org/10.1007/978-3-642- 67276-7Hydration of trifluoroacetophenones as the basis for an optical humidity sensor / K. Wang [et al.] // Anal. Chem. – 1991. – Vol. 63, №10. – Р. 970–974. https://doi.org/10.1021/ac00010a007Wang K., Seiler K., Haug P. J., Lehmann B., West S., Hartman K., Simon W. Hydration of trifluoroacetophenones as the basis for an optical humidity sensor. Analytical Chemistry, 1991, vol. 63, no 10, pp. 970–974. https://doi.org/10.1021/ ac00010a007Stuart, B.H. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications / B.H. Stuart. – Wiley, 2004. – 244 p. https:// doi.org/10.1002/0470011149Stuart B.H. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. Wiley, 2004. 244 p. https://doi. org/10.1002/0470011149Рахманько, Е.М. Роданидные комплексы металлов в экстракции и ионометрии / Е.М. Рахманько, Ю.В. Матвейчук, И.В. Качанович. – Минск: БГУ, 2017. – 171 с.Rakhman’ko E. M., Matveichuk Yu.V., Kachanovich I.V. Rhodanide complexes of metals in extraction and ionometry. Minsk, Publishing Center of the Belarusian State University, 2017. 171 p. (in Russian).Гулевич, А.Л. Сольватирующие свойства трифторацетилпроизводных в анионообменных экстракционных системах / А.Л. Гулевич [и др.] // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – 2002. – Т.45, №1. – С. 48–51.Gulevich A. L., Rakhman’ko E. M., Kiiko T. N., Senin P. V. Solvating properties of trifluoroacetyl derivatives in anion-exchange extraction systems. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy Seriya “Khimiya I Khimicheskaya Tekhnologiya” = Russian Journal of Chemistry and Chemical Technology, 2002, vol. 45, no 1, pp. 48–51 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.