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

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⁺ + R_n

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

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.

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.