ESTIMATION OF THE SHAPE FACTOR OF AGGREGATES IN SELF-ASSOCIATING SYSTEMS BASED ON METALLOSURFACTANTS

E. P. ZHIL’TSOVA; Жильцова Е. П.; D. R. ISLAMOV; Исламов Д. Р.; L. YA.  L. YA. ZAKHAROVA; Захарова Л. Я.

doi:10.31857/S0023291223600177

ESTIMATION OF THE SHAPE FACTOR OF AGGREGATES IN SELF-ASSOCIATING SYSTEMS BASED ON METALLOSURFACTANTS

Authors: ZHIL’TSOVA E.P.¹, ISLAMOV D.R.², L. YA. ZAKHAROVA L.Y.¹
Affiliations:
1. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry, Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Kazan, Russia.
2. Laboratory for Structural Analysis of Biomacromolecules, Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Kazan, Russia
Issue: Vol 85, No 3 (2023)
Pages: 287-295
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0023-2912/article/view/137218
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023291223600177
EDN: https://elibrary.ru/ZPTVOO
ID: 137218

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

A mathematical evaluation of the shape factor of aggregates formed by amphiphilic compounds in an aqueous medium has been carried out on the basis of dynamic light scattering data for self-associating systems based on metallocomplexes of alkylated derivatives of 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane with Ag(I) and Gd(III) nitrates, a ligand, and a ligand–inorganic salt mixture. Micellar and vesicular approximations have been used. A relationship between the shape factor and the parameters of the water pool of an aggregate has been shown for vesicular systems.

References

Русанов А.И., Щёкин А.К. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. 2-ое изд. СПб.: Лань, 2016.
Zakharova L.Ya., Voloshina A.D., Ibatullina M.R., Zhiltsova E.P., Lukashenko S.S., Kuznetsova D.A., Kutyreva M.P., Sapunova A.S., Kufelkina A.A., Kulik N.V., Kataeva O., Ivshin K.A., Gubaidullin A.T., Salnikov V.V., Nizameev I.R., Kadirov M.K., Sinyashin O.G. Self-assembling metallocomplexes of the amphiphilic 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane derivative as a platform for the development of nonplatinum anticancer drugs // ACS Omega. 2022. V. 7. № 3. P. 3073–3082. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c06465
Карпичев Е.А., Захарова Л.Я., Гайсин Н.К., Гнездилов О.И., Жильцова Е.П., Паширова Т.Н., Лукашенко С.С., Аникеев А.В., Горбань О.А., Коновалов А.И., Попов А.Ф. Самоорганизация симметричных и диссимметричных дикатионных ПАВ в твердой фазе и в растворе // Изв. АН. Сер. хим. 2014. № 1. С. 68–75.
Квятковский А.Л., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Полимероподобные червеобразные мицеллы ионогенных поверхностно-активных веществ: структура и реологические свойства // Высокомолек. соед. Сер. А. 2019. Т. 61. № 2. С. 180–192. https://doi.org/10.1134/S0965545X19020081
Walter A., Kuehl G., Barnes K., VanderWaerdt G. The vesicle-to-micelle transition of phosphatidylcholine vesicles induced by nonionic detergents: Effects of sodium chloride, sucrose and urea // Biochimica et Biophysica Acta, Biomembranes. 2000. V. 1508. № 1–2. P. 20–33. https://doi.org/10.1016/S0304-4157(00)00005-8
Sakai T., Ikoshi R., Toshida N., Kagaya M. Thermodynamically stable vesicle formation and vesicle-to-micelle transition of single-tailed anionic surfactant in water // J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. № 17. P. 5081–5089. https://doi.org/10.1021/jp402314f
Захарченко В.Н. Коллоидная химия. 2-ое изд. М.: Высшая школа, 1989.
Koutsantonis G.A., Nealon G.L., Buckley C.E., Paskevicius M., Douce L., Harrowfield J.M., McDowall A.W. Wormlike micelles from a cage amine metallosurfactant // Langmuir. 2007. V. 23. № 24. P. 11986–11990. https://doi.org/10.1021/la701283b
Sakai T., Miyaki M., Tajima H., Shimizu M. Precipitate deposition around CMC and vesicle-to-micelle transition of monopotassium monododecyl phosphate in water // J. Phys. Chem. B. 2012. V. 116. № 36. P. 11225–11233. https://doi.org/10.1021/jp307070e
Roy S., Dey J. Self-organization and microstructures of sodium 11-acrylamidoundecanoate in water // Langmuir. 2003. V. 19. № 23. P. 9625–9629. https://doi.org/10.1021/la0348113
Ohta A., Danev R., Nagayama K., Mita T., Asakawa T., Miyagishi S. Transition from nanotubes to micelles with increasing concentration in dilute aqueous solution of potassium N-acyl phenylalaninate // Langmuir. 2006. V. 22. № 20. P. 8472–8477. https://doi.org/10.1021/la0611110
Kwiatkowski A.L., Molchanov V.S., Orekhov A.S., Vasiliev A.L., Philippova O.E. Impact of salt co- and counterions on rheological properties and structure of wormlike micellar solutions // J. Phys. Chem. B. 2016. V. 120. № 49. P. 12547–12556. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.6b09817
Valeeva F.G., Vasilieva E.A., Gaynanova G.A., Kashapov R.R., Zakharov S.V., Kuryashov D.A., Lukashenko S.S., Bashkirtseva N.Y., Zakharova L.Y. Supramolecular systems based on hydrotropes, their analogues and mixtures with typical surfactants. Structural behavior, enhanced solubilization and viscosity properties // J. Mol. Liq. 2015. V. 203. P. 104–110. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2014.12.027
Vaid Z.S., Kumar A., El Seoud O.A., Malek N.I. Drug induced micelle-to-vesicle transition in aqueous solutions of cationic surfactants // RSC Advances. 2017. № 7. P. 3861–3869. https://doi.org/10.1039/c6ra25577a
Zhou Q., Gao D., Liu J., Sun X., Zhang L., Qi B., Zhang H., Xia C., Zhou X. Transformation of micelles into supramolecular vesicles triggered by the formation of [4]pseudorotaxanes // J. Colloid Interface Sci. 2013. V. 410. P. 131–139. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.08.019
Yan Z., Dai C., Zhao M., Zhao G., Li Yu., Wu X., Du M., Liu Y. pH-switchable wormlike micelle formation by N-alkyl-N-methylpyrrolidinium bromide-based cationic surfactant // Colloids Surf. A. 2015. V. 482. P. 283–289. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2015.06.019
Мицеллообразование, солюбилизация и микроэмульсии / Под ред. Миттела К.Л. М.: Мир, 1980.
Кузнецов В.С., Жердев В.П., Баделин В.Г., Жердева В.В. Термодинамика и структура мицелл в водных растворах додецилсульфата натрия в области третьей критической концентрации мицеллообразования // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 8. С. 1175–1181. https://doi.org/10.1134/S0044453719080156
Wang C., Guo Y.-K., Tian W.-D., Chen K. Shape transformation and manipulation of a vesicle by active particles // J. Chem. Phys. 2019. V. 150. P. 044907. https://doi.org/10.1063/1.5078694
Жильцова Е.П., Ибатуллина М.Р., Сафина Н.Х., Захарова Л.Я. Самоассоциирующиеся системы комплексов алкилированных 1,4-диазабицикло[2.2.2]октанов с Ag(I) и Gd(III) для увеличения растворимости гризеофульвина и Оранж ОТ // Журн. общей химии. 2022. Т. 92. № 4. С. 640–651.
Спутникова Т.В., Сердюк А.И., Калафат В.Н., Сагитуллин P.C., Марштупа В.П. Влияние мицеллообразования четвертичных солей пиридина на их рециклизацию в анилины // Химия гетероциклических соединений. 1981. № 4. С. 508–510.
Zhiltsova E.P., Ibatullina M.R., Kashapov R.R., Kashapova N.E., Ziganshina A.Yu., Zakharova L.Ya., Sinyashin O.G. Supramolecular metal-modified nanocontainers based on amphiphilic and hybrid matrix: Self-assembling behavior and practical applications // Metallosurfactants: From Fundamentals to Catalytic and Biomedical Applications. Chapter 12. Ed. by Mehta S.K., Kaur R. Weinheim: Wiley-VCH GmbH, 2022. P. 223–248. https://doi.org/10.1002/9783527831289.ch12
Onel L., Buurma N.J. Reactivity in organised assemblies // Annual Reports Progress Chem., Sect. B: Org. Chem. 2009. V. 105. P. 363–379. https://doi.org/10.1039/b905116n
Миргородская А.Б., Кушназарова Р.А., Кузнецов Д.М., Тырышкина А.А., Захарова Л.Я. Агрегационное поведение и каталитическое действие карбаматсодержащих ПАВ в водных средах // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 3. С. 309–319. https://doi.org/10.31857/S0453881122030108
Ибатуллина М.Р., Жильцова Е.П., Лукашенко С.С., Захарова Л.Я. Супрамолекулярные системы металлокомплексов 1-цетил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октан бромида для увеличения растворимости гризеофульвина // Коллоид. журн. 2020. Т. 82. № 1. С. 18–25. https://doi.org/10.1134/S0023291220010061
Яцкевич Е.И., Миргородская А.Б., Захарова Л.Я., Синяшин О.Г. Растворимость и гидролитическая устойчивость индометацина в водных мицеллярных растворах // Изв. АН. Сер. хим. 2015. № 9. С. 2232–2237.
Куклин А.И., Иваньков О.И., Рогачев А.В., Соловьев Д.В., Исламов А.Х., Ской В.В., Ковалев Ю.С., Власов А.В., Рижиков Ю.Л., Соловьев А.Г., Кучерка Н., Горделий В.И. Малоугловое рассеяние на импульсном источнике нейтронов ИБР-2: настоящее и будущее // Кристаллография. 2021. Т. 66. № 2. С. 230–241. https://doi.org/10.31857/S0023476121020089
Паширова Т.Н., Жильцова Е.П., Кашапов Р.Р., Лукашенко С.С., Литвинов А.И., Кадиров М.К., Захарова Л.Я., Коновалов А.И. Супрамолекулярные системы на основе 1-алкил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октанбромидов // Изв. АН. Сер. хим. 2010. № 9. С. 1699–1706.
Nicoli D.F., Ellas J.G., Eden D. Transient electric birefringence study of CTAB micelles. Implications for rodlike growth // J. Phys. Chem. 1981. V. 85. № 20. P. 2866–2869. https://doi.org/10.1021/j150620a002
Tirado M.M., De la Torre J.G. Translational friction coefficients of rigid, symmetric top macromolecules. Application to circular cylinders // J. Chem. Phys. 1979. V. 71. № 6. P. 2581–2587. https://doi.org/10.1063/1.438613
Мовчан Т.Г., Соболева И.В., Плотникова Е.В., Щекин А.К., Русанов А.И. Исследование методом динамического рассеяния света водных растворов бромида цетилтриметиламмония // Коллоид. журн. 2012. Т. 74. № 2. С. 257–265.
Спиридонов А.М., Апросимова Е.В., Заболоцкий В.И., Федосеева В.И., Соколова М.Д., Охлопкова А.А. Адсорбция цетилтриметиламмоний бромида на поверхности цеолита // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 5. С. 722–729. https://doi.org/10.1134/S0044453719050285
Wada T., Kishida E., Tomiie Y., Suga H., Seki S., Nitta I. Crystal structure and thermodynamical investigations of triethylenediamine, C6H12N2 // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1960. V. 33. № 9. P. 1317–1318. https://doi.org/10.1246/bcsj.33.1317
Wang R.-Y., Zhang H.-J., Jin T.-Z., Zhou Z.-Y., Zhou X.-G. Synthesis and crystal structure of gadolinium mononuclear complex with triethylenetetraaminehexaacetic acid // Chem. J. Chin. Univ. 1999. V. 20. № 2. P. 176–180.
Конник О.В., Бекирова З.З., Шульгин В.Ф., Минин В.В., Александров Г.Г., Еременко И.Л. Координационные соединения гадолиния с диацилдигидразонами 3-метил-1-фенил-4-формилпиразол-5-она // Изв. высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2014. Т. 57. № 2. С. 10–14.
Жильцова Е.П., Ибатуллина М.Р., Лукашенко С.С., Паширова Т.Н., Волошина А.Д., Зобов В.В., Зиганшина С.А., Кутырева М.П., Захарова Л.Я. Комплекс 1-гексадецил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октанбромида с дибромидом меди. Структура, агрегация и биологическая активность // Изв. АН. Сер. хим. 2016. № 5. С. 1365–1371.
Ибатуллина М.Р., Жильцова Е.П., Лукашенко С.С., Волошина А.Д., Сапунова А.С., Ленина О.А., Низаме-ев И.Р., Кутырева М.П., Захарова Л.Я. Металломицеллярные системы на основе комплексов 1-гексадецил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октанбромида с нитратами переходных металлов // Журн. общей химии. 2018. Т. 88. № 11. С. 1883–1892. https://doi.org/10.1134/S0044460X18110185
Жильцова Е.П., Ибатуллина М.Р., Лукашенко С.С., Низамеев И.Р., Кадиров М.К., Захарова Л.Я. Каталитические системы на основе металлокомплексов 1-алкил-4-аза-1-азониабицикло[2.2.2]октан бромидов // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 2. С. 247–253. https://doi.org/10.31857/S0453881120010165
Леденев А.Н. Физика. Книга 2. Молекулярная физика и термодинамика. М.: Физматлит, 2005.
Багоцкий В.С. Основы электрохимии. М.: Химия, 1988.
Мищенко К.П., Полторацкий Г.М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов. 2-ое изд. Л.: Химия, 1976.