Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою

Шляхом сорбційного модифікування вихідного пірогенного кремнезему (ПК) та гідридсилільованого кремнезему (ГПК) кавовою кислотою (КК) було одержано композити з відновлювальними властивостями (ПК-КК і ГПК-КК відповідно). Результати ІЧ спектральних досліджень показали, що гідроксильні групи поверхні...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2020
Автори:	Кузема, П.О., Лагута, І.В., Ставинська, О.М., Циба, М.М., Тьортих, В.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2020
Назва видання:	Доповіді НАН України
Теми:	Хімія
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170507
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою / П.О. Кузема, І.В. Лагута, О.М. Ставинська, М.М. Циба, В.А. Тьортих // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 5. — С. 78-85. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-170507
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1705072020-07-18T01:26:20Z Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою Кузема, П.О. Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Циба, М.М. Тьортих, В.А. Хімія Шляхом сорбційного модифікування вихідного пірогенного кремнезему (ПК) та гідридсилільованого кремнезему (ГПК) кавовою кислотою (КК) було одержано композити з відновлювальними властивостями (ПК-КК і ГПК-КК відповідно). Результати ІЧ спектральних досліджень показали, що гідроксильні групи поверхні кремнеземів беруть участь в утворенні водневих зв'язків з молекулами КК. Аналіз редокс-активності матеріалів виявив значне зниження окисно-відновного потенціалу водної системи зразками на основі ГПК. За допомогою ДФПГ-тесту встановлено відсутність антирадикальних властивостей у ПК та ГПК, проте композити ПК-КК і ГПК-КК, як і КК, ефективно нейтралізують радикали дифенілпікрилгідразилу. За допомогою методу Фоліна—Чокальтеу показано, що КК у складі композитів з кремнеземом зберігає свої антиоксидантні властивості. Результати дослідження свідчать про перспективність використання гідрид силільованого пірогенного кремнезему як редокс-активного компонента у складі композитів антиоксидантної дії. Using the sorptive modification of pristine fumed silica (FS) and hydride-silylated silica (HFS) with caffeic acid (CA), the composites with reducing properties (FS-CA and HFS-CA, respectively) were obtained. Based on the results of IR spectrometry, it was concluded that, under such conditions of deposition, caffeic acid at a concentration of 24 mg per g of silica is rather in the adsorbed state than in the condensed one, the surface hydroxyl groups of both unmodified and hydride-silylated fumed silica being involved in the interaction with the carbonyl and probably phenolic groups of CA molecules, whereas grafted silicon-hydride groups do not participate in the formation of surface complexes with this antioxidant. Reducing properties of the materials in aqueous medium were estimated by a change in the oxidation-reduction potential (ORP) and the complex index of redox activity (rH2) taking into account pH with respect to distilled water. The measurements have shown that only HFS and HFS-CA are capable of lowering the ORP of aqueous medium. Moreover, HFS-CA has shown the most attractive results in terms of both the values of the redox activity in the aqueous medium and their stability over time. DPPH test showed that FS and HFS possess no antiradical properties. However, it was found that FS-CA and HFS-CA composites, as well as CA, effectively neutralize diphenylpicrylhydrazyl radicals. Using the Folin–Ciocalteu method, it has been shown that CA in the composition with silica preserves its antioxidant properties. The studies have shown a promise of using hydride-silylated fumed silica as a redoxactive component for antioxidant composites. Путем сорбционного модифицирования исходного пирогенного кремнезема (ПК) и гидридсилилированного кремнезема (ГПК) кофейной кислотой (КК) были получены композиты с восстановительными свойствами (ПК-КК и ГПК-КК соответственно). Результаты ИК спектральных исследований показали, что гидроксильные группы поверхности кремнеземов принимают участие в образовании водородных связей с молекулами КК. При анализе редокс-активности материалов обнаружено значительное понижение окислительно-восстановительного потенциала водной системы образцами на основе ГПК. С помощью ДФПГ-теста установлено отсутствие антирадикальных свойств у ПК и ГПК, однако композиты ПК-КК и ГПК-КК, как и КК, эффективно нейтрализуют радикалы дифенилпикрилгидразила. С помощью метода Фолина–Чокальтеу показано, что КК в составе композитов с кремнеземом сохраняет свои антиоксидантные свойства. Результаты исследования свидетельствуют о перспективности использования гидридсилилированного пирогенного кремнезема в качестве редокс-активного компонента в составе композитов антиоксидантного действия. 2020 Article Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою / П.О. Кузема, І.В. Лагута, О.М. Ставинська, М.М. Циба, В.А. Тьортих // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 5. — С. 78-85. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2020.05.078 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170507 541.183 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Хімія Хімія
spellingShingle	Хімія Хімія Кузема, П.О. Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Циба, М.М. Тьортих, В.А. Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою Доповіді НАН України
description	Шляхом сорбційного модифікування вихідного пірогенного кремнезему (ПК) та гідридсилільованого кремнезему (ГПК) кавовою кислотою (КК) було одержано композити з відновлювальними властивостями (ПК-КК і ГПК-КК відповідно). Результати ІЧ спектральних досліджень показали, що гідроксильні групи поверхні кремнеземів беруть участь в утворенні водневих зв'язків з молекулами КК. Аналіз редокс-активності матеріалів виявив значне зниження окисно-відновного потенціалу водної системи зразками на основі ГПК. За допомогою ДФПГ-тесту встановлено відсутність антирадикальних властивостей у ПК та ГПК, проте композити ПК-КК і ГПК-КК, як і КК, ефективно нейтралізують радикали дифенілпікрилгідразилу. За допомогою методу Фоліна—Чокальтеу показано, що КК у складі композитів з кремнеземом зберігає свої антиоксидантні властивості. Результати дослідження свідчать про перспективність використання гідрид силільованого пірогенного кремнезему як редокс-активного компонента у складі композитів антиоксидантної дії.
format	Article
author	Кузема, П.О. Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Циба, М.М. Тьортих, В.А.
author_facet	Кузема, П.О. Лагута, І.В. Ставинська, О.М. Циба, М.М. Тьортих, В.А.
author_sort	Кузема, П.О.
title	Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою
title_short	Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою
title_full	Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою
title_fullStr	Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою
title_full_unstemmed	Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою
title_sort	пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2020
topic_facet	Хімія
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/170507
citation_txt	Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою / П.О. Кузема, І.В. Лагута, О.М. Ставинська, М.М. Циба, В.А. Тьортих // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 5. — С. 78-85. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT kuzemapo pírogennijkremnezemzpriŝeplenimikremníêgídridnimigrupamiâkredoksaktivnijkomponentuskladíkompozitazkavovoûkislotoû AT lagutaív pírogennijkremnezemzpriŝeplenimikremníêgídridnimigrupamiâkredoksaktivnijkomponentuskladíkompozitazkavovoûkislotoû AT stavinsʹkaom pírogennijkremnezemzpriŝeplenimikremníêgídridnimigrupamiâkredoksaktivnijkomponentuskladíkompozitazkavovoûkislotoû AT cibamm pírogennijkremnezemzpriŝeplenimikremníêgídridnimigrupamiâkredoksaktivnijkomponentuskladíkompozitazkavovoûkislotoû AT tʹortihva pírogennijkremnezemzpriŝeplenimikremníêgídridnimigrupamiâkredoksaktivnijkomponentuskladíkompozitazkavovoûkislotoû
first_indexed	2025-07-15T05:47:22Z
last_indexed	2025-07-15T05:47:22Z
_version_	1837690723659415552
fulltext	78 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 5: 78—85 Ц и т у в а н н я: Кузема П.О., Лагута І.В., Ставинська О.М., Циба М.М., Тьортих В.А. Пірогенний кремне- зем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 5. С. 78—85. https://doi.org/10.15407/dopovidi 2020.05.078 Відомо, що пірогенний кремнезем є ефективним ентеросорбентом і носієм біологічно ак- тивних речовин, біодоступність яких може покращуватись у його присутності [1]. Хімічне модифікування поверхні кремнезему розширює його функціональні можливості. Так, шля- хом адсорбції водо- і жиророзчинного вітамінів С та Е на поверхні частково гідрофобізова- ного кремнезему було одержано комплексний антиоксидант [2]. У ньому функція кремне- зему полягала в стабілізації біологічно активних сполук, їх доставці у потрібне середовище https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.05.078 УДК 541.183 П.О. Кузема 1, І.В. Лагута 1, О.М. Ставинська 1, М.М. Циба 2, В.А. Тьортих 1 1 Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України, Київ 2 Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, Київ E-mail: coralchance@gmail.com Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою Представлено членом-кореспондентом НАН України В.В. Туровим Шляхом сорбційного модифікування вихідного пірогенного кремнезему (ПК) та гідридсилільованого кремне- зему (ГПК) кавовою кислотою (КК) було одержано композити з відновлювальними властивостями (ПК-КК і ГПК-КК відповідно). Результати ІЧ спектральних досліджень показали, що гідроксильні групи поверхні кремнеземів беруть участь в утворенні водневих зв’язків з молекулами КК. Аналіз редокс-активності ма- теріалів виявив значне зниження окисно-відновного потенціалу водної системи зразками на основі ГПК. За допомогою ДФПГ-тесту встановлено відсутність антирадикальних властивостей у ПК та ГПК, проте композити ПК-КК і ГПК-КК, як і КК, ефективно нейтралізують радикали дифенілпікрилгідразилу. За до- помогою методу Фоліна—Чокальтеу показано, що КК у складі композитів з кремнеземом зберігає свої антиоксидантні властивості. Результати дослідження свідчать про перспективність використання гідрид силільованого пірогенного кремнезему як редокс-активного компонента у складі композитів анти- оксидантної дії. Ключові слова: кавова кислота, пірогенний кремнезем, кремнієгідридні групи, редокс-активність, анти- оксидантні властивості. 79ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 5 Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент... і поступовій десорбції, а також у можливості подальшого вилучення шкідливих речовин та мікроорганізмів. Наступним кроком у створенні композитів антиоксидантної дії на основі кремнезему є надання носію активної відновлювальної функції. Перспективним у цьому напрямі може бути модифікування поверхні кремнезему кремнієгідридними групами. Та- кий гідридкремнезем у водному середовищі має відновлювальні властивості, зокрема, що- до катіонів благородних металів (див., наприклад, [3]). Крім того, попередні дослідження показали безпечність використання гідридкремнезему в медичній практиці. Кавова кислота (КК), як потужний відновлювач, є привабливим модельним об’єктом для нанесення на поверхню кремнезему з метою створення композита антиоксидантної дії. За результатами квантово-хімічних розрахунків [4], вільна енергія сольватації адсорбова- ної на кремнеземі КК (–78 кДж/моль) є меншою за енергію адсорбції (–47 кДж/моль), тому у разі контакту композитів з водним середовищем слід очікувати на її ефективну де- сорбцію з поверхні кремнезему і на прояв її нативних антиоксидантних властивостей. Ми ставили за мету дослідити редокс-активність композитів на основі кремнеземів і КК та оцінити ефективність гідридсилільованого пірогенного кремнезему як відновлювача у складі композита. Для досліджень використовували пірогенний кремнезем марки А-300 (ПК) (Калуш, Україна). Гідридсилільований кремнезем (ГПК) одержували таким чином. У тригорлій кол- бі до наважки 20 г ПК, інтенсивно перемішуючи, додавали по краплях 4 мл триетоксисила- ну (95 %, Acros Organics). Через 1 год до суміші по краплях додавали 1 мл дистильованої води і перемішували ще 1 год. Одержаний порошок нагрівали в сушильній шафі протягом 2 год при 90 °C для видалення продуктів реакції, а потім при 140 °C ще 1 год для видалення залишків модифікатора. Концентрація прищеплених груп, визначена спектрофотометрич- но згідно з методикою, описаною у [5], становила 0,36 ± 0,01 ммоль/г. Композити кремнеземів з КК одержували за такою методикою. 48 мг КК (Merck) роз- чиняли в 1 мл етанолу (96 %). У тригорлій колбі до наважки 2 г ПК або ГПК, інтенсивно перемішуючи, додавали по краплях спиртовий розчин КК. Суміш інтенсивно перемішували ще протягом 1 год. Одержаний порошок прогрівали 5 год при 40 °C і зниженому тиску для видалення розчинника. Концентрація КК у композитах становила ∼23 мг/г (0,13 ммоль/г). ІЧ спектри реєстрували з використанням спектрофотометра Thermo Nicolet Nexus в інтервалі хвильових чисел 4000—400 см–1. Для реєстрації спектрів зразки кремнеземів і композитів змішували з KBr у співвідношенні 1 : 10, КК — у співвідношенні 1 : 30. Питому поверхню досліджуваних кремнеземів і композитів визначали за ізотермами адсорбції азоту при 77 К методом BET з використанням сорбтометра AUTOSORB-6B (Quantachrome, США). Відновлювальні властивості матеріалів у водному середовищі оцінювали за зміною окисно-відновного потенціалу (ОВП) розчину/водної суспензії у порівнянні з дистильова- ною водою. До 5 мл води додавали 5 мг КК чи 200 мг кремнезему/композита (аналог кон- центрації, рекомендованої для вживання ПК як ентеросорбента [6]) і вимірювали ОВП з використанням композитного платинового електрода в герметичній комірці з перемішу- ванням суміші з частотою 700 об/хв за температури 20 °C. Оскільки на показник ОВП мо же впливати рН, для оцінки процесів суто електронного обміну вимірювали також рН і розраховували показник rH2 (rH2 = –lg[H2], де [H2] — термодинамічна активність, пов’язана 80 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 5 П.О. Кузема, І.В. Лагута, О.М. Ставинська, М.М. Циба, В.А. Тьортих з кількістю обмінюваних електронів між розчиненою речовиною та водою [7]) за фор му- лою, виведеною з рівняння Нернста для реакції H2 = 2H++2e–: rH2 = 2pH + 10,0783Eh/T, Eh = ОВП + Eхс (мВ), де Eхс — стандартний потенціал хлорсрібного електрода порівняння (мВ) при заданій тем- пературі T (K). Для оцінки антиоксидантної активності матеріалів використовували ДФПГ-тест [8] і метод Фоліна—Чокальтеу [9]. Процес гідридсилілювання поверхні ПК можна зобразити у вигляді схеми ≡SiOH + HSi(OC2H5)3 + nH2O → → ≡SiOSi(H)(OC2H5)2–n(OH)n + (n + 1)C2H5OH (n = 0 ÷ 2). Наявність трьох етоксигруп у молекулі силілювального агента під час його хемосорбції може спричиняти ут ворення різноманітних поверхневих структур у результаті моно-, бі- або тридентатного закріплення на поверхні кремнезему. Внаслідок контакту з водою при- щеплені етоксигрупи можуть гідролізувати з утворенням силанольних груп. На рисунку представлено ІЧ спектри ПК, ГПК, КК і композитів ПК-КК та ГПК-КК. У спектрі ПК (крива 1) наявна виражена вузька смуга поглинання в області 3750 см–1, ха- рактерна для валентних коливань О–Н у вільних силанольних групах. Ця смуга реєструєть- ся і в спектрі ГПК (крива 2). Зменшення її інтенсивності порівняно з ПК вказує на заміщен- ня частини силанольних груп внаслідок гідридсилілювання. Смуги поглинання в області 2255 см–1 (інтенсивна, валентні коливання Si—H) і 2985 см–1 (малоінтенсивна, валентні ко- ливання С—H) свідчать про наявність у поверхневому шарі ГПК прищеплених кремнієгідридних груп і за- лишкових етоксисилільних груп відповідно. В ІЧ спектрі КК (крива 3) варто відзначити смугу погли- нання в області 1645 см–1 (валентні коливання С=О в асоціатах КК), а також смуги 1450 см–1 (деформаційні коливання С–Н) [10] і 2600 см–1 (коливання O–Н у димерах КК) [11]. Останні дві смуги проявляються і в спектрах композитів ПК-КК (крива 4) і ГПК-КК (крива 5). Також в ІЧ спектрах композитів з’являєть- ся смуга поглинання в області 1700 см–1. Це можна пояснити наявністю мономерів КК, зв’язаних через карбонільну групу з поверхневими гідроксильними групами водневим зв’язком (комплекс І, схема). Зменшення інтенсивності смуги поглинання в області 3750 см–1 (збурення вільних силанольних груп) додат- ково підтверджує припущення щодо цієї взаємодії. У побудові поверхневих комплексів з силаноль- ними групами можуть брати участь також фенольні групи КК (комплекс ІІ, див. схему). Квантово-хімічні дослідження показали [4], що ут ворення таких комп- ІЧ спектри ПК (1), ГПК (2), КК (3), ПК-КК (4) і ГПК-КК (5) 81ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 5 Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент... лексів, як і комплексів з карбонільними групами, є енергетично ви гідним. Слід також від- мітити відсутність будь-яких змін у смузі поглинання кремнієгід ридних груп (2255 см–1) після нанесення КК на поверхню ГПК, що є ознакою відсутності взаємодії цих груп з моле- кулами КК. Модифікування триетоксисиланом незначно знижує питому поверхню вихідного ПК (з 319 до 310 м2/г). Нанесення КК істотніше зменшує цей показник, проте композити все ж мають досить високу питому поверхню (260 та 253 м2/г для ПК-КК і ГПК-КК відповідно). Результати дослідження впливу гідридсилілювання кремнезему і сорбційного модифі- кування його поверхні КК на процеси протонного та електронного обміну у водних сус- пензіях наведено в таблиці. Для виявлення змін щодо дистильованої води (t = 0 хв) визна- чали величини ΔрН, ΔEh і ΔrH2 за двох значень часу процесу — коли відхилення ΔEh були найбільшими і після доби перебування зразків у воді (1440 хв). Як свідчать одержані результати (див. таблицю), при контакті вільної КК з водою вже протягом хвилини дося- гається максимум ΔEh, пов’язаний головним чином зі зменшенням рН внаслідок дисоціації молекул КК (ΔрН = –1,6; ΔrH2 ≈ –0,1). Зниження показника ΔrH2 (до ∼ –3) після доби пе- ремішування розчину КК у воді характеризує електронодонорну активність КК у воді. Поверхневі комплекси кавової кислоти з кремнеземом Зміна pH, Eh і rH2 водних суспензій досліджуваних зразків у часі Зразок t, хв ΔpH ΔEh, мВ ΔrH2 t1* t2 (t1) (t2) (t1) (t2) (t1) (t2) КК ПК ГПК ПК-КК ГПК-КК 1 20 50 1 10 1440 1440 1440 1440 1440 –1,6 –1,1 0 –1,5 –1,4 –1,6 –0,6 0,5 –1,7 –1,7 87 111 –442 31 –132 10 36 –60 23 –14 –0,15 1,62 –15,12 –1,93 –7,32 –2,96 0,10 –0,94 –2,61 –3,88 * Час максимального відхилення Eh від початкового значення (t = 0 хв). 82 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 5 П.О. Кузема, І.В. Лагута, О.М. Ставинська, М.М. Циба, В.А. Тьортих У випадку з ПК максимум ΔEh досягається через 20 хв перемішування водної суспен- зії. При цьому зменшення рН є наслідком дисоціації ≡SiOH груп, а деяке підвищення rH2 вказує на невисоку електроноакцепторну активність. Через добу спад ΔrH2 майже до 0 може свідчити про встановлення окисно-відновної рівноваги. У результаті модифікування поверхні кремнієгідридними групами істотно змінюються окисно-відновні властивості кремнезему. Під час контакту гідридсилільованого кремнезе- му з водою Eh різко спадає і сягає мінімуму при t = 50 хв (ΔEh ≈–440 мВ), при цьому pH за- лишається незмінним. Різкий спад Eh при сталому рН, який також спостерігали автори ро- боти [12] при насиченні води молекулярним воднем, у нашому випадку пов’язаний з гідро- лізом кремнієгідридних груп за загальною схемою ≡SiH + H2O → ≡SiOH + H2. Істотне зниження rH2 (ΔrH2 ≈ –15) свідчить про інтенсивну передачу електронів від дисперсної фази до дисперсійного середовища і, ймовірно, пов’язане зі стадією відщеплення від’ємно заряджених іонів водню від поверхні ГПК під час гідролізу SiH-груп. Після 24 год перемі- шування водної суспензії ГПК ΔrH2 все ще від’ємний, проте його невисоке значення свід- чить про майже повний гідроліз SiH-груп і невисоку відновну активність такої поверхні. Для композита вихідного кремнезему з КК максимум Eh (+30 мВ) виявлено вже після 1 хв контакту зразка з водою, як і у випадку вільної КК. Порівняння відповідних даних таблиці показує, що редокс-активність композита ПК-КК головним чином обумовлена наявністю КК. Наявність КК у складі композита ГПК-КК спричиняє зниження інтенсивності гідро- лізу SiH-груп у воді. Про це свідчить вдвічі менше, порівняно з гідридсилільованим кре- мнеземом, максимальне значення ΔrH2 (–7 замість –15). Після 24 год ΔrH2 дещо зменшу- ється і відповідає сумарній відновній активності ГПК і КК. Композит ГПК-КК показав найбільш привабливі результати з точки зору як величини значень редокс-активності у водному розчині, так і їх стабільності у часі. Проте лише елек- трохімічні параметри не є достатніми у визначенні антиоксидантних властивостей матеріа- лів. Результати ДФПГ-тесту вказують на відсутність антирадикальних властивостей у ПК та ГПК, проте КК у складі композитів ПК-КК і ГПК-КК, як і у вільному стані, ефективно ней- тралізує радикали дифенілпікрилгідразилу. Дані щодо загального поліфенольного індексу також вказують на активність КК у складі композитів з кремнеземом у відновленні реагенту Фоліна—Чокальтеу. В перерахунку на вільну КК (100 %) через 30 хв контакту композитів з розчином ефективність КК становить приблизно 55 і 65 % відповідно для ПК-КК і ГПК-КК. Ці дані можуть свідчити про неповну десорбцію КК з поверхні кремнезему за 30 хв, а також про те, що десорбція КК з поверхні ГПК відбувається швидше, ніж з поверхні ПК. Таким чином, використаний у даній роботі метод гідридсилілювання кремнезему і сорб- ційного модифікування КК дає можливість одержувати редокс-активні матеріали. При цьо- му нанесена на поверхню кремнезему КК зберігає свої антиоксидантні властивості, а гідрид- силільований пірогенний кремнезем є редокс-активним компонентом у складі композитів антиоксидантної дії. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния: Чуйко А.А. (ред.). Киев: Наук. думка, 2003. 417 с. 83ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 5 Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент... 2. Laguta I.V., Kuzema P.O., Stavinskaya O.N., Kazakova O.A. Supramolecular complex antioxidant consisting of vitamins C, E and hydrophilic–hydrophobic silica nanoparticles. Nanomaterials and Supramolecular Structures: Shpak A.P., Gorbyk P.P. (Eds.). Dordrecht: Springer, 2009. P. 269–279. 3. Ivashchenko N.A., Katok K.V., Tertykh V.A., Yanishpolskii V.V., Khainakov S.A. Silica with grafted silicon hydride groups and its application for preparation of palladium nanoparticles. Int. J. Nanopart. 2011. 4, № 4. P. 350–358. https://doi.org/10.1504/IJNP.2011.043497 4. Kulik T.V., Lipkovska N.O., Barvinchenko V.M., Palyanytsya B.B., Kazakova O.A., Dudik O.O., Meny- hárd A., László K. Thermal transformation of bioactive caffeic acid on fumed silica seen by UV—Vis spectroscopy, thermogravimetric analysis, temperature programmed desorption mass spectrometry and quan- tum chemical methods. J. Colloid Interface Sci. 2016. 470. P. 132—141. https://doi.org/10.1016/j.jcis. 2016.02.039 5. Береза-Кіндзерська Л.В., Янишпольський В.В., Тьортих В.А. Спектрофотометричне визначення роз- чинних форм кремнезему та деяких поверхневих сполук. Наук. зап. НаУКМА. Хім. науки і технології. 2007. 66. С. 53—60. 6. Геращенко І.І. Ентеросорбенти: лікарські засоби і дієтичні добавки. Київ: Ін-т хімії поверхні ім. О.О. Чуй- ка, 2014. 248 с. 7. Oszágh J. Quelques aspects physico-chimiques des coordonnées bio-électroniques. Sciences du Vivant. 1992. 4. P. 45—62. 8. Brand-Williams W., Cuvelier M.E., Berset C. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT. 1995. 28, № 1. P. 25—30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5 9. Alonso A.M., Domianguez C., Guillean D., Barroso C.G. Determination of antioxidant power of red and white wines by a new electrochemical method and its correlation with polyphenolic content. J. Agric. Food Chem. 2002. 50, № 11. P. 3112—3115. https://doi.org/10.1021/jf0116101 10. Catauro M., Barrino F., Dal Poggetto G., Crescente G., Piccolella S., Pacifico S. New SiO2/caffeic acid hybrid materials: synthesis, spectroscopic characterization, and bioactivity. Materials (Basel). 2020. 13, № 2. E 394, 12 p. https://doi.org/10.3390/ma13020394 11. Pogorelyi V.K., Kazakova O.A., Barvinchenko V.N., Smirnova O.V., Pakhlov E.M., Gun’ko V.M. Adsorption of cinnamic and caffeic acids on the surface of highly dispersed silica from different solvents. Colloid J. 2007. 69, № 2. P. 203—211. https://doi.org/10.1134/S1061933X07020093 12. Аристова Н.А., Пискарев И.М. Физико-химические методы получения экологически чистой акти- вированной питьевой воды. Нижний Тагил: НТИ (ф) УрФУ, 2011. 76 с. Надійшло до редакції 17.02.2020 REFERENCES 1. Chuiko, A. A. (Ed.). (2003). Medicinal chemistry and clinical use of silicon dioxide. Kiev: Naukova Dumka (in Russian). 2. Laguta, I. V., Kuzema, P. O., Stavinskaya, O. N. & Kazakova, O. A. (2009). Supramolecular complex antioxi- dant consisting of vitamins C, E and hydrophilic–hydrophobic silica nanoparticles. In Shpak, A.P. & Gorbyk, P.P. (Eds.). Nanomaterials and Supramolecular Structures (pp. 269-279). Dordrecht: Springer. 3. Ivashchenko, N. A., Katok, K. V., Tertykh, V. A., Yanishpolskii, V. V. & Khainakov, S.A. (2011). Silica with grafted silicon hydride groups and its application for preparation of palladium nanoparticles. Int. J. Nanopart., 4, No. 4, pp. 350-358. https://doi.org/10.1504/IJNP.2011.043497 4. Kulik, T. V., Lipkovska, N. O., Barvinchenko, V. M., Palyanytsya, B. B., Kazakova, O. A., Dudik, O. O., Menyhárd, A. & László, K. (2016). Thermal transformation of bioactive caffeic acid on fumed silica seen by UV–Vis spectroscopy, thermogravimetric analysis, temperature programmed desorption mass spectrometry and quantum chemical methods. J. Colloid Interface Sci., 470, pp. 132-141. https://doi.org/10.1016/j. jcis.2016.02.039 5. Bereza-Kindzerska, L. V., Yanishpolskii, V. V. & Tertykh, V. A., (2007). Spectrophotometric determination of soluble forms of silica and of some surface compounds. Naukovi zapysky NaUKMA. Khimichni nauky ta tehnologii, 66, pp. 53-60 (in Ukrainian). 6. Gerashchenko, I. I. (2014). Enterosorbents: medicines and dietary supplements. Kyiv: Chuiko Inst. of Sur- face Chemistry of the NAS of Ukraine (in Ukrainian). 84 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 5 П.О. Кузема, І.В. Лагута, О.М. Ставинська, М.М. Циба, В.А. Тьортих 7. Oszágh, J. (1992). Quelques aspects physico-chimiques des coordonnées bio-électroniques. Sciences du Vivant, Paris, No. 4, pp. 45-62 (in French). 8. Brand-Williams, W., Cuvelier, M. E. & Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT, 28, No. 1, pp. 25-30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5 9. Alonso, A. M., Domianguez, C., Guillean, D. & Barroso, C. G. (2002). Determination of antioxidant power of red and white wines by a new electrochemical method and its correlation with polyphenolic content. J. Agric. Food Chem., 50, No. 11, pp. 3112-3115. https://doi.org/10.1021/jf0116101 10. Catauro, M., Barrino, F., Dal Poggetto, G., Crescente, G., Piccolella, S. & Pacifico, S. (2020). New SiO2/ caffeic acid hybrid materials: synthesis, spectroscopic characterization, and bioactivity. Materials (Basel), 13, No. 2, E 394. https://doi.org/10.3390/ma13020394 11. Pogorelyi, V. K., Kazakova, O. A., Barvinchenko, V. N., Smirnova, O. V., Pakhlov, E. M. & Gun’ko, V. M. (2007). Adsorption of cinnamic and caffeic acids on the surface of highly dispersed silica from different solvents. Colloid J., 69, No. 2, pp. 203-211. https://doi.org/10.1134/S1061933X07020093 12. Aristova, N. A. & Piskarev, I. M. (2011). Physico-chemical methods for producing environmentally friendly activated drinking water. Nizhny Tagil: NTI (f) UrFU (in Russian). Received 17.02.2020 П.А. Кузема 1, И.В. Лагута 1, О.Н. Ставинская 1, Н.Н. Цыба 2, В.А. Тертых 1 1 Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины, Киев 2 Институт сорбции и проблем эндоэкологии НАН Украины, Киев Е-mail: coralchance@gmail.com ПИРОГЕННЫЙ КРЕМНЕЗЕМ С ПРИВИТЫМИ КРЕМНИЙГИДРИДНЫМИ ГРУППАМИ КАК РЕДОКС-АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ В СОСТАВЕ КОМПОЗИТА С КОФЕЙНОЙ КИСЛОТОЙ Путем сорбционного модифицирования исходного пирогенного кремнезема (ПК) и гидридсилилирован- ного кремнезема (ГПК) кофейной кислотой (КК) были получены композиты с восстановительными свой- ствами (ПК-КК и ГПК-КК соответственно). Результаты ИК спектральных исследований показали, что гидроксильные группы поверхности кремнеземов принимают участие в образовании водородных связей с молекулами КК. При анализе редокс-активности материалов обнаружено значительное понижение окислительно-восстановительного потенциала водной системы образцами на основе ГПК. С помощью ДФПГ-теста установлено отсутствие антирадикальных свойств у ПК и ГПК, однако композиты ПК-КК и ГПК-КК, как и КК, эффективно нейтрализуют радикалы дифенилпикрилгидразила. С помощью метода Фолина–Чокальтеу показано, что КК в составе композитов с кремнеземом сохраняет свои антиокси- дантные свойства. Результаты исследования свидетельствуют о перспективности использования гидрид- силилированного пирогенного кремнезема в качестве редокс-активного компонента в составе композитов антиоксидантного действия. Ключевые слова: кофейная кислота, пирогенный кремнезем, кремнийгидридные группы, редокс-актив- ность, антиоксидантные свойства. P.O. Kuzema 1, I.V. Laguta 1, O.N. Stavinskaya 1, N.N. Tsyba 2, V.A. Tertykh 1 1 Chuiko Institute of Surface Chemistry of the NAS of Ukraine, Kyiv 2 Institute for Sorption and Problems of Endoecology of the NAS of Ukraine, Kyiv Е-mail: coralchance@gmail.com FUMED SILICA WITH GRAFTED SILICON-HYDRIDE GROUPS AS A REDOX-ACTIVE COMPONENT IN THE COMPOSITE WITH CAFFEIC ACID Using the sorptive modification of pristine fumed silica (FS) and hydride-silylated silica (HFS) with caffeic acid (CA), the composites with reducing properties (FS-CA and HFS-CA, respectively) were obtained. Based 85ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 5 Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент... on the results of IR spectrometry, it was concluded that, under such conditions of deposition, caffeic acid at a concentration of 24 mg per g of silica is rather in the adsorbed state than in the condensed one, the surface hydroxyl groups of both unmodified and hydride-silylated fumed silica being involved in the interaction with the carbonyl and probably phenolic groups of CA molecules, whereas grafted silicon-hydride groups do not par- ticipate in the formation of surface complexes with this antioxidant. Reducing properties of the materials in aqueous medium were estimated by a change in the oxidation-reduction potential (ORP) and the complex index of redox activity (rH2) taking into account pH with respect to distilled water. The measurements have shown that only HFS and HFS-CA are capable of lowering the ORP of aqueous medium. Moreover, HFS-CA has shown the most attractive results in terms of both the values of the redox activity in the aqueous medium and their stability over time. DPPH test showed that FS and HFS possess no antiradical properties. However, it was found that FS-CA and HFS-CA composites, as well as CA, effectively neutralize diphenylpicrylhydrazyl radicals. Using the Folin–Ciocalteu method, it has been shown that CA in the composition with silica preserves its antioxidant properties. The studies have shown a promise of using hydride-silylated fumed silica as a redox- active component for antioxidant composites. Keywords: caffeic acid, fumed silica, silicon-hydride groups, redox activity, antioxidant properties.

Пірогенний кремнезем з прищепленими кремнієгідридними групами як редокс-активний компонент у складі композита з кавовою кислотою

Репозитарії

Схожі ресурси