Изучение физико-химических свойств супрамолекулярных комплексов производных глицирризиновой кислоты с 8-оксихинолином

Study of physico-chemical properties of supramolecular complexes of glycyric acid derivatives with 8-oxyquinoline
Цитировать:
Изучение физико-химических свойств супрамолекулярных комплексов производных глицирризиновой кислоты с 8-оксихинолином // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Абдурахманова У.К. [и др.]. 2021. 3(81). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11338 (дата обращения: 27.11.2021).
Прочитать статью:

 

DOI: 10.32743/UniChem.2021.81.3-1.48-53

 

AННОТАЦИЯ

В статье приведены сведения о синтезе и некоторых физико-химических свойствах новых соединений, полученных в нескольких молярных соотношениях (1:1; 2:1; 4:1) 8-оксихинолина с производными глицирризиновой кислоты. Структура полученных соединений была иследована с помощью ИК- и УФ-спектроскопии.

ABSTRACT

The article provides information on the synthesis and certain physicochemical properties of new compounds obtained in several molar ratios (1: 1; 2: 1; 4: 1) of 8-hydroxyquinoline with glycyrrhizic acid derivatives. The structure of the obtained compounds was investigated using IR- and UV- spectroscopy.

 

Ключевые слова: молярное соотношение, глицерризиновая кислота, 8- оксихинолин, спектр, ИК и УФ -спектроскопия, структура, хинолин, алкалоид, физиологически активное соединение.

Keywords: molar ratios glycerrhizic acid, 8-hydroxyquinoline, spectrum, IR and UV spectroscopy, structure, quinoline, alkaloid, physiological active compound.

 

Введение

Наша страна богата флорой, а извлеченные из нее биологически активные вещества широко используются в пищевой, фармацевтической и различных отраслях экономики. Имея это в виду, растет интерес к изучению химического состава и свойств растительных веществ и их модификации.

Во многих случаях модифицированные природные соединения имеют преимущества перед природными веществами по некоторым физическим и химическим свойствам. Вышеуказанные вещества включают глицирризиновую кислоту и ее производные. Одним из основных факторов при разработке препаратов на основе ГК и их производных являются ее гелеобразующие свойства [1-2].

Актуальность данного исследования обусловлена ​​тем, что многие препараты, умеренно или нерастворимые в воде (аспирин, индометацин и др.), в присутствии ГК и ее солей, нацелены на увеличения терапевтического  индекса  за  счет  увеличения  их водорастворимости. Имея это в виду, в данном исследовании мы стремились изучить химический механизм действия глицирризиновой кислоты и ее монозамещенные производные на 8-оксихинолин и его структуру с помощью ИК- и УФ-спектроскопического анализа.

8-Оксихинолин представляет собой гетероциклическое соединение, состава C9H7NO.

8-Оксихинолин представляет собой нерастворимое в воде гетероциклическое соединение, состоящее из бесцветных игольчатых кристаллов без запаха с характерным запахом, легко испаряемых водяным паром, хлороформом (381,7 г / л), бензолом (319,3 г / л), изоамилацетатом (174,1) . г / л), растворим в органических растворителях, таких как диэтиловый эфир (95,8 г / л), изоамиловый спирт (56,6 г / л) и окисляется под действием сильных окислителей. Оксихинолин и его производные легко идентифицировать по их фторирующим свойствам [3].

Некоторые из его производных, такие как 5-хлор-7-йод-8-гидроксихинолин, 7-йод-8-гидроксихинолин-5-сульфоновая кислота и 8-оксихиноловые сульфаты, обладают антимикробными свойствами в медицине из-за их бактерицидного и фунгицидного действия и используются как средство для лечения кишечных заболеваний. Его антимикробные свойства обусловлены способностью образовывать комплексные соединения с высокой стабильностью с ионами металлов, что приводит к формированию структуры ферментных систем у микроорганизмов.

8-оксихинолин используется в качестве группового реагента с низкой селективностью в химическом анализе, поскольку он образует нерастворимые внутренние комплексные соединения (хелаты) с более чем 30 ионами металлов, а его гидроксихинолины, образованные ионами металлов, представлены следующей общей формулой:

Mn+ + Rn

где: M = Mn (II), Co (II), Zn, Al, In, Fe (II, III) и т. д.

Чтобы повысить его селективность, необходимо изменить pH раствора путем добавления любых подходящих маскирующих реагентов, таких как этилендиаминтетраацетатная кислота, оксалат и винная кислота. Например, ацетатный буферный раствор с pH ≈ 5 образует зеленовато-желтый осадок алюмоксихинолата в кристаллической форме с солями алюминия 8-оксихинолина, растворимый в минеральных кислотах. Состав осадка (C9H6OH)3Al представляет собой внутреннее комплексное соединение, приведенной формуле  [3-5].

8-оксихинолин используется в практике обнаружения и разделения ряда ионов металлов (Al, Zn, Cd, Mg и т. Д.), поскольку они образуют внутренние комплексные соединения, то есть хелаты, которые имеют аналогичную структуру с подобными комплексами некоторых других металлов:

Гидроксихинолины различных металлов являются нерастворимыми в воде окрашенными соединениями, а их высокая растворимость в хлороформе также позволяет обнаруживать металлы экстракционно-фотометрическими методами [3-4].

Целью этого исследования является повышение селективности 8-оксихинолина и расширение их фармакологического действия за счет решения проблем растворимости в воде, получения супрамолекулярных соединений с производными глицерризиновой кислоты (ГК) для снижения токсичности и изучения их физико-химических свойств.

Нами были получены супромолекулярные соединения глицирризиновой кислоты (ГК) и ее моноаммониевой соли (МАСГК) в соотношении с 8-оксихинолином 1: 1, 2: 1, 4: 1, и изучены их физико-химические свойства. Строение синтезированных соединений подтверждено методами ИК- и УФ-спектроскопии.

Экспериментальная часть

Методы исследования. Экстракция, концентрирование, сушка, лиофилизирование, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), тонкослойная хроматография (ТСХ) и ИК-спектроскопия.

Химические реактивы, материалы и оборудования. Для исследование использованы следующие реактивы, материалы и оборудования: глицирризиновая кислота получен из корня Glycyrrhizas, по ранее известному методу [6], моноаммониевая соль свежие синтезированного ГК для получения супромолекулярных соединений 8-оксихинолина в соотношении 1: 1, 2: 1, 4: 1 с (МАСГК), 8-оксихинолин, из органических растворителей; были использованы хлороформ, бензол «х.ч.», ацетон «х.ч.», этиловый спирт «х.ч.», ацетонитрил, диэтиловый эфир и серная кислота.

Для тонкослойной хроматографии (ТСХ) были использованы такие системы, как бензол : ацетон (5: 3); ацетонитрил : вода (1: 2); бензол : этиловый эфир (15: 3); бензол : ацетон (5: 1); ацетон : спирт (1:1). Для обнаружения хроматографических пятен использовали 10% -ный спиртовой раствор серной кислоты (H2SO4) и йодные камеры; пластины силуфола; хроматограф (Agilent Technologies – 1200), ИК-Фурье 2000 фирмы «Perkin-Elmer», магнитная мешалка ММ-5, роторный испаритель ИР-1М2, лиофильное устройство Automatic FREEZE-Dryer10-010, устройство ПТП (ТУ 25-11-1144) для измерения температуры жидкости. УФ-спектре на спектрометре UB 1280 (Япония).

Обсуждение полученных результатов

Супромолекулярные комплексы 8-оксихинолина с ГК (1:1) и ГКМАТ в соотношениях 1: 1, 2: 1 и 4: 1 получали по следующей общей схеме 1.

Схема 1

Рисунок 1. Общая схема получения супрамолекулярных комплексов глицирризиновой кислоты с 8-оксихинолином. Здесь n =1, 2, 4

 

В водно-спиртовой системе получены супромолекулярные комплексы 8-оксихинолина с ГКМАТ в соотношении 1 : 1, 2 : 1 и 4 : 1. Определены физико-химические свойства и растворимость полученных комплексов. Полученные супрамолекулярные комплексы представляют собой светло-желтые порошкообразные вещества, все комплексы растворимы в воде и в системах, содержащих водно-органические растворители, и не растворимы в чистых органических растворителях. Некоторые физико-химические свойства синтезированных веществ приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Некоторые физико-химические свойства оксихинолиновой соли ГК и супрамолекулярных комплексов оксихинолина ГКМАТ

Вещества

 

Мольные соотношения

Tплав.. oС

(par)

Выход %

Растворимость

1

МАСГК:

Oксихинолин

 

 

1:1

 

183±3

 

98

Вода, вода-этанол, вода-aцетонитрил

2

МАСГК:

Oксихинолин

 

2:1

210°C  ±  3

95

Вода, вода-этанол, вода-aцетонитрил

3

МАСГК:

Oксихинолин

 

4:1

 

218°C  ±  3

94

Вода, вода-этанол, вода-aцетонитрил

 

Супрамолекулярные комплексы МАСГК обладают более высокой растворимостью в воде, чем комплексы, образованные ГК. Кроме того, биологическая активность комплексов, образованных ГК и МАСГК с одним и тем же веществом, различна.

Известно, что ИК-спектроскопия является основой теории колебательного движения атомов и молекул в исследуемом веществе.

Учитывая возможность делать выводы о новых взаимодействиях и новых связях на основе различий между линиями поглощения в спектрах отдельных реагентов и комплексов, ИК-спектроскопия была использована для изучения структуры новых супрамолекулярных комплексов.

 

Рисунок 1. ИК спектр комплекса 8-оксихинолина и МАСГК в соотношении 1: 1

 

Сравнение ИК-спектра 8-оксихинолина и ИК-спектра супрамолекулярного комплекса МАСГК с 8-оксихинолином в соотношении 2: 1 показывает, что в спектрах супрамолекулярных комплексов валентные колебания гидроксильных (OH) групп в комплексные соединения в спектрах 3228,84 cм-1 Если это так, то валентные колебания гидроксильных (OН) групп в 8-оксихинолине проявляются в области 3028,24 см – 1. Валентные колебания карбоксильных групп в супрамолекулярном комплексе наблюдаются в области 1722,43-1656,85 (C = O) см-1, тогда как валентные колебания карбонилов карбоксильных групп в ГК наблюдаются в области 1725-1690 см-1 ( Рисунок 1). Колебания 1591,17 см-1, принадлежащие группам в (CH2-CH3), наблюдаются в области 1454,33 см-1 (CH2-CH3) в ГК.

 

Рисунок 2. ИК спектр комплекса 8-оксихинолина и ГК в соотношении 2: 1

 

Соответствующие различия между линиями поглощения в спектральных областях позволяют делать выводы о новых взаимодействиях, а также о сформировавшихся новых связях. Значения УФ-спектров и ИК-спектров полученных новых супрамолекулярных комплексов приведены в таблице 2.

Таблица 2

УФ-спектр и ИК-спектры полученных веществ.

Полученные вещества

Уф-спектры (50 % этанол, λmax ,nm) (lgε)

ИК-спектры (ν, см-1)

ГК:8-OX

241 (3.52)

317 (2.35)

3375(OH),2920,23-2858,15(CH),

1714,72(C=O),1645,28(C=O),

1595,13(CH2-CH3), 1556,559(CH),

1504,48-1454,33(CH), 1386,82(COO-),

1307,74-1261,45(CH), 1211,30(CH),

1165(C-O-C,C-OH),1041,56(C-O-C,C-OH), 981,71(=CH)

МАСГК:

8-OX

(2:1)

252.4 (3.45)

317.2 (1.98)

3228,84(OH), 2926,01(CH), 1722,43(C=O), 1656,85(C=O), 1591,17(CH2-CH3),

1454,33-1417,68(CH),

1305,81-1263,37(CH),1211,30(CH),

1170,70(C-O-C,C-OH),1033,85(C-O-C,C-OH), 979,84(=CH) 

 

Согласно литературным данным, способность молекулы ГК образовывать клатратные соединения типа «гость-хозяин» была использована для получения ряда супрамолекулярных комплексов с рядом лекарственных средств, используемых в медицине, и для повышения их активности за счет молекулярной инкапсуляции и увеличения терапевтического индекса [6-7].

Обычно во время образования супрамолекулярных соединений присутствие активных центров в молекуле-хозяине, которые образуют несколько связей, и комплементарный характер этой молекулы позволяет молекуле-хозяину выбирать гостей в соответствии с четко определенной структурой. Это объясняется геометрической структурой молекул хозяина и гостя, т.е. диаметр полости в молекуле рецептора должен соответствовать радиусу молекулы субстрата [8].

Стехиометрический состав супрамолекулярных комплексов ГКМАТ с 8-OX определяли методом изомолярной системы Остромосленского-Джоба. Результаты исследования показывают, что компоненты комплексов образуются в соотношении 2: 1. Как показано на графической кривой ниже, показатель изомолярной системы комплекса по изменению оптической плотности в соответствии с соотношением компонентов составляет ≈ 2,0, на основании чего отмечается, что соотношение компонентов в комплексе составляет 2 : 1 (Рисунок 2).

 

Рисунок 2. Изменение оптической плотности (∆A) относительно соотношения изомолярной системы компонентов. При λ=261 нм, (С (8-Ox) = 10–4 M, С(МАСГК) = 10–4 M, pH = 7.1)

 

Как показано на кривой системы супрамолекулярного комплекса (I), спектральное поглощение наблюдается В интервале длин волн 250 и 288 нм (рисунок- 3). Известно, что наличие изобестических точек в спектре объясняет образование в системе комплекса однотипных компонентов на определенном интервале. Соответственно, комплекс ГКМАТ: 8-Ox был определен в растворе на основе компонентов ГКМАТ и 8-Ox:

 

Рисунок 3. Кривая поглощения спектров в изомолярной серии растворов  (С(8-Ox)=10–4 M, С(МАСГК) = 10–4 M, рН= 7,2)

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Так, в супромолекулярных комплексах 8-оксихинолина, с МАСГК, атом кислорода карбонильной группы в молекуле GKMAT и гидроксильная группа в молекуле 8-оксихинолина, а также атом азота, содержащий неспаренные пары электронов, образуют межмолекулярный диполь-диполные взаимодействия и водородные связи.

Разработаны супромолекулярные комплексы МАСГК с 8-оксихинолином в соотношениях 1: 1, 2: 1, 4: 1 и разработан способ получения оксихинолинатных солей ГК, изучены их физико-химические свойства и изучена их структура ИК- и УФ- спектроскопия.

 

Список литературы:

  1. Г.А.Толстиков, Л.А. Балтина, Э.Э Шульц, А.Г Покровский// Глицирризиновая кислота. 1997.Т. 23. № 9 С.691-709.
  2. Г.А.Толстиков, Л.А.Балтина, В.П.Гранкина и др. Солодка биоразнообразие, химия, применение в медицине. Новосибирск. “ГЕО”. 2007. 312 с.
  3. Стары И. Экстакция хелатов. -М.: Мир. 1966. -392 с.
  4. Виноградов А.В., Елинсон С.В., Оксихинолин.-М.: Наука, 1979. - 329 с.
  5. Антонова Е.В., Иванов В.М., Епифанова Н.А. Применение иммобилизованных  8-оксихинолином  твердых носителей в качестве сорбентов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов // Наука и инновации в  Республике  Мордовия:  Матер.  В  респ. науч.-практ.  конф.  «Рол  науки  и  инноваций  в  развитии  хозяйственного комплекса региона». Саранск: Изд-во Мордов.ун-та, 2006. - С. 635.
  6. Юлдашев Х.А., Абдушукурова С.Э., Выпова Н.Л., Гафуров М.Б. Противовоспалительная активность супрамолекулярных комплексов некоторых производных глицирризиновой кислоты с ацетилсалициловой кислотой // Академик С.Ю. Юнусов хотирасига бағишланган ёш олимлар илмий анжумани ЎМКИ: Тез. тўп. 18-19 март 2004. – Тошкент, 2004. - Б 65.
  7. Далимов Д.Н., Мухамедиев М.Г., Хамидова Г.Р., Гафуров М.Б., Абдуллаев Н.Дж., Левкович М.Г., Юлдашев Х.А., Матчанов А.Д.. Физико-химические свойства водных растворов клатратов моноаммониевой соли глицирризиновой кислоты с бензойной и салициловой кислотами. Полимерлар фанининг хозирги замон муаммолари.-Тошкент.-2011-Б.164-165.
  8. Дж.В.Стид,  Дж.Л. Этвуд  Супрамолекулярная химия. – Москва: ИКЦ “Академкнига”, 2007. - Т №1. - 480 с.
Информация об авторах

д-р биол. наук, заведующий кафедрой химии, Гулистанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Гулистан

Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Chemistry, Gulistan State University, Republic of Uzbekistan, Gulistan

д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией «Экспериментальной биологии» Гулистанского государственного университета, Узбекистан, г. Гулистан 
 

Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Laboratory of "Experimental Biology" of the Gulistan State University of Uzbekistan, Gulistan

студент факультет Естественных наук Гулистанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Гулистан

Student of the Faculty of Natural Sciences Gulistan state university, Republic of Uzbekistan, Gulistan

исследователь кафедры химии Гулистанский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Гулиста

Researcher at the Department of Chemistry Gulistan state university, Republic of Uzbekistan, Gulistan

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top