СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗАМЕЩЕННОГО ФЕНИЛАЗОСАЛИЦИЛОВОГО АЛЬДЕГИДА

АННОТАЦИЯ

Сочетанием диазосульфаниламида с салициловым альдегидом получен соответствующий азокраситель в виде порошка темно-оранжевого цвета. Определена температура плавления красителя, равная 138 °С. На качественном уровне изучена его растворимость в различных средах. Особенности строения соединения исследованы с применением метода ИК Фурье спектроскопии. На примере электронных спектров поглощения показано влияние растворителя на положение спектральных максимумов. Скрининг спектра биологической активности выполнен с использованием компьютерных технологий. По результатам скрининга сделан вывод о потенциальной биологической активности красителя.

ABSTRACT

The combination of diazosulfanilamide with salicylic aldehyde gave the corresponding azo dye in the form of a dark orange powder. The melting point of the dye was determined to be 138 °C. At a qualitative level, its solubility in various media has been studied. Structural features of the compound were studied using IR Fourier spectroscopy. Using the example of electronic absorption spectra, the influence of the solvent on the position of the spectral maxima is shown. Screening of the spectrum of biological activity was performed using computer technology. Based on the screening results, a conclusion was made about the potential biological activity of the dye.

Ключевые слова: фенилазосалициловый альдегид, сульфаниламид, физико-химические свойства, электронная спектроскопия, ИК Фурье спектроскопия, PASSOnline.

Keywords: phenylazosalicylic aldehyde, sulfanilamide, physical and chemical properties, electronic spectroscopy, IR Fourier spectroscopy, PASSOnline.

Фенилазосалициловый альдегид и его производные представляют большой интерес для исследователей. На их основе получены металлокомплексы с ценными свойствами [1,2] и материалы для электродов [3]. Одним из путей модификации свойств фенилазосалицилового альдегида является введение в бензольные фрагменты заместителей различной природы. В качестве одного из таких заместителей выступает сульфамидная группа, вводимая с фрагментом сульфаниламида. Широкая известность сульфаниламидных лекарственных препаратов [4] обеспечивает данному направлению актуальность и перспективность. Результаты, обсуждаемые в настоящей статье, являются продолжением публикаций [5,6].

Цель работы заключается в изучении условий азосочетания диазотированного сульфаниламида с салициловым альдегидом и исследовании свойств образующегося красителя.

Объектом исследования в представленной работе служит азокраситель (I). Его образование сопровождается протеканием следующих реакций (рис. 1).

Диазотирование сульфаниламида проводили нитритом натрия в водном растворе соляной кислоты. Сочетание с салициловым альдегидом – в водно-содовом растворе, для охлаждения которого добавляли лед. Продолжительность реакции составила 2 часа. Продукт получен со средним выходом 90 %.

Рисунок 1. Химизм образования азокрасителя (I)

Синтезированный краситель (I) – порошок темно-оранжевого цвета с температурой плавления 138 °С, слаборастворим в воде, хорошо растворим в растворах щелочей и в полярных органических растворителях.

При выполнении исследования использовано следующее оборудование: мешалка магнитная ES-6120, сушильный шкаф VACUTherm VT-6130-М, прибор для определения температуры плавления Stuart SMP40, спектрофотометр EcoView УФ-3200, ИК-Фурье спектрометр ФСМ 1201. При записи и обработке спектров использовано следующее программное обеспечение: FSpec^Ò, Информационно-поисковая система по ИК спектроскопии ZAIR^TM, Uv-Vis Analyst^Ò.

В ИК спектре (KBr) красителя (I) (рис. 2) выделен ряд характеристических полос, положение и отнесение которых приведено в табл. 1.

Рисунок 2. ИК спектр красителя (I)

Таблица 1.

Данные ИК спектроскопии

Электронные спектры поглощения (ЭСП) красителя (I) измерены в растворах в изопропиловом спирте (ИПС), диметилформамиде (ДМФА), 0,1н водном растворе гидроксида натрия и концентрированной серной кислоте в волновом диапазоне от 300 до 550 нм.

Спектры во всех растворителях имеют один максимум поглощения (рис. 3): 350 нм (ИПС), 381 нм (ДМФА), 404 нм (раствор щелочи) и 452 нм (серная кислота). Увеличение полярности органического растворителя приводит к смещению полосы в длинноволновую область спектра. Переход от органической среды к водно-щелочной приводит к еще большему батохромному смещению полосы поглощения, что связано с ионизацией гидрокси-группы, входящей с систему сопряжения. Однако максимальное смещение полоса претерпевает в концентрированной серной кислоте. Это обусловлено более глубокой ионизацией и протонированием молекулы красителя. Поэтому данную полосу следует отнести к p®p* электронным переходам в хромофорной системе молекулы.

Рисунок 3. ЭСП красителя (I): 1 – ИПС; 2 – ДМФА; 3 – 0,1 н NaOH; 4 – H₂SO₄

Для изучения молекулярной геометрии красителя выполнены квантовохимические расчеты и использованием полуэмпирических методов [7,8]. Визуализация результатов расчета в виде 3D модели показала (рис. 4), что молекула красителя имеет плоское строение с выраженным распределением электростатического потенциала.

На заключительном этапе работы проведен скрининг спектра биологической активности полученного красителя на интернет-платформе PASSOnline [9,10]. Результаты скрининга для значений вероятности (в долях единицы) наличия активности Ра > 0,7 представлены в табл. 2. На их основании можно сделать вывод, что синтезированный краситель следует отнести к потенциально активным веществам, заслуживающим экспериментального изучения.

Рисунок 4. Результаты квантовохимических расчетов

Таблица 2.

Результаты скрининга спектра биологической активности

Подводя итог проведенного исследования, можно сделать следующие выводы.

1. Изучено азосочетание диазотированного сульфаниламида с салициловым альдегидом. Реакция протекает гладко в водно-содовом растворе при охлаждении реакционной смеси внесением льда. Продукт азосочетания представляет собой порошок темно-оранжевого цвета с температурой плавления 138 °С, слаборастворим в воде, хорошо растворим в растворах щелочей и в полярных органических растворителях.
2. Особенности строения красителя изучены по данным электронной и ИК Фурье спектроскопии. В инфракрасном спектре выделен и интерпретирован ряд характеристических полос. ЭСП красителя в изопропиловом спирте, диметилформамиде, 0,1н водном растворе гидроксида натрия и концентрированной серной кислоте имеют по одной полосе поглощения, которая отвечает p®p* электронным переходам. При увеличении полярности органического растворителя и при использовании растворителей, способствующих ионизации молекулы, полоса поглощения претерпевает батохромное смещение.
3. С использованием компьютерных технологий проведен скрининг спектра биологической активности красителя (I). Полученные результаты позволяют отнести его к потенциально активным веществам с функцией ингибирования ферментативных процессов.

Список литературы:

1. Новые магнитоактивные металлокомплексы тридентатных шиффовых оснований фенилазосалицилового альдегида / А.С. Бурлов [и др.] // Координационная химия. – 2009. – Т.35. – №7. – С.495-500.
2. Металлокомплексы азометинов с E-Z-изомерными азофрагментами / А.Д. Гарновский [и др.] // Координационная химия. – 2010. – Т.36. – №7. – С.483-493.
3. Water-stable [Ni(salen)]-type electrode material based on phenylazosubstituted salicylic aldehyde imine ligand / A. Vereschagin [et al.] // New Journal of Chemistry. – 2017. – Vol. – 41. – P. 13918-13928 (DOI: 10.1039/c7nj03526h).
4. Харкевич Д.А. Основы фармакологии. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. – 720 с.
5. Куликов М.А. Синтез и исследование свойств изомерных нитрофенилазосалициловых альдегидов // Естественные науки и медицина: теория и практика: сб. ст. по материалам LVII междунар. науч-практ. конф. №4(38). – Новосибирск, 2023. – С. 49-53.
6. Куликов М.А. Синтез и исследование свойств 2,4,6-трибромфенилазосалицилового альдегида // Современные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. XXXI междунар. науч-практ. конф. (Пенза, 20 февраля 2023 г.). – Пенза, 2023. – С. 23-26.
7. Характеристика квантовохимических программ, предназначенных для расчета молекул, молекулярных систем и твердых тел / Г.Ю. Колчина [и др.] // Нефтегазохимия. – 2018. – №4. – С.10-16 (DOI: 10.24411/2310-8266-2018-10402).
8. Мясникова А.К. Сравнение полуэмпирических методов расчета в квантовой химии // Исследования развития современной науки: сб. научн. трудов междунар. науч-практ. конф. (Самара, 10 октября 2021 г.). – Самара, 2021. – С. 52-58.
9. Компьютерное прогнозирование спектров биологической активности химических соединений: возможности и ограничения / Д.А. Филимонов [и др.] // Biomedical Chemistry: Research and Methods. – 2018. – Iss.1(1). – e00004 (DOI: 10.18097/BMCRM00004).
10. Веб-ресурсы для прогнозирования биологической активности органических соединений / Д.С. Дружиловский [и др.] // Известия Академии наук. Серия химическая. – 2016. – №2. – С.384-393.