КОМПЛЕКСНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Ni (II) АЦЕТАТА С КЕТОПРОФЕНОМ: СИНТЕЗ И СТРОЕНИЕ

АННОТАЦИЯ

В данной работе синтезировано новое комплексное соединение на основе ацетата никеля (II) и калийной соли кетопрофена. Первоначально была синтезирована калиевая соль кетопрофена. Реагенты ацетат никеля (II) и полученный кетопрофен калия были взяты в молярном соотношении 1:4 и проведена реакция образования комплексного соединения. Для определения состава и структуры полученного комплексного соединения использовались методы элементного анализа, инфракрасной (ИК) спектроскопии и рентгенофазового анализа. По результатам методом ИК-спектроскопии установлено, что координационное число центрального атома Ni (II) равно 6. Данное исследование служит важной научной основой для более глубокого изучения структуры, физико-химических свойств и потенциальных областей применения комплексного соединения никеля на основе калийной соли кетопрофена.

ABSTRACT

In this work, a new complex compound was synthesized based on nickel (II) acetate and the potassium salt of ketoprofen. Initially, the potassium salt of ketoprofen was synthesized. Nickel (II) acetate and the resulting potassium ketoprofen reagents were taken in a 1:4 molar ratios and a complex compound was formed. To determine the composition and structure of the obtained complex compound, methods of elemental analysis, infrared (IR) spectroscopy, and X-ray phase analysis were used. According to the results, the coordination number of the central Ni (II) atom was determined to be 6. This research serves as an important scientific basis for a deeper study of the structure, physicochemical properties, and potential areas of application of the nickel complex compound based on the potassium salt of ketoprofen.

Ключевые слова: ацетат никеля (II), кетопрофен, комплексное соединение, синтез, инфракрасная спектроскопия, рентгенофазовый анализ, элементный анализ, координационное число.

Keywords: Nickel (II) acetate, ketoprofen, complex compound, synthesis, infrared spectroscopy, X-ray phase analysis, elemental analysis, coordination number.

Введение. Нестероидные противовоспалительные препараты - широко используются при лечении воспалительных заболеваний, и механизм их действия в основном связан с ингибированием фермента циклооксигеназы-2 (ЦОГ-2). Экспериментальные и эпидемиологические исследования показали, что нестероидные средства имеют большое значение в профилактике рака толстой кишки [9; 11; 13]. Их противоопухолевое или противораковое фармакологическое действие, вероятно, связано с тем, что они подавляют выработку циклооксигеназы-2 в организме, поскольку образующиеся ею простагландины могут усиливать инвазивность опухоли, ангиогенез и развитие рака [10; 12; 14; 15]. Ингибирование ЦОГ-2 может остановить канцерогенез, предотвратить развитие рака и обратить вспять развившийся рак.

Однако нет прямой корреляции между силой ингибирования ЦОГ-2 и противоопухолевым действием нестероидных веществ. Аналоги, полученные из некоторых ингибиторов ЦОГ-2, но не обладающие ингибированием ЦОГ-2, также продолжают оказывать сильное противораковое действие. Хотя механизм противоопухолевого действия ингибиторов ЦОГ-2 до сих пор остается спорным, некоторые не стероиды были оценены в доклинических и клинических исследованиях как противоопухолевые препараты самостоятельно или в сочетании с другими химиотерапевтическими средствами.

Ионы никеля (II) могут образовывать различные комплексные соединения с органическими лигандами. Их структура и свойства играют важную роль в различных биологических и фармацевтических процессах. Кетопрофен - нестероидное противовоспалительное лекарственное вещество, комплексы которого с ионами металлов занимают важное место с точки зрения фармакологической активности.

Цель  данной работы заключается в синтезе комплекс на основе ацетата Ni (II) и кетопрофена и изучении его свойств.

Экспериментальная часть

В процессе синтеза использовались следующие реагенты: тетрагидрат ацетата никеля (II) (Ni(CH₃COO)₂·4H₂O), кетопрофен (C₁₆H₁₄O₃), гидроксид калия, этанол, дистиллированная вода.

Синтез комплекса: 10.16 г (0,04 моль) раствора кетопрофена в 20 мл этанола заливали 2.24 г (0,04 моль) раствором КОН и получали калиевую соль кетопрофена [8]. В другом сосуде 1.77 г (0,01 моль) тетрагидрата ацетата Ni (II) растворили в 20 мл воды. Оба раствора были перемешаны, и их состав был приведен к слабощелочной среде. Эту смесь вводили в реакцию при температуре 50°C в течение 3-4 часов в магнитной мешалке. Полученный осадок отфильтровали и промыли этанолом. Полученное твердое вещество высушили при комнатной температуре [9]. Выход продукции составил 82%.

Ниже на рисунке 1 приводится схема синтеза никелевого комплекса с кетопрофеном.

Рисунок 1. Схема синтеза комплексного соединения ионов никеля (II) с кетопрофеном

Для определения состава синтезированного комплексного соединения был проведен элементный анализ. Полученные результаты исследования были сопоставлены с теоретически рассчитанными (табл.1)

Таблица 1.

Элементный анализ синтезированных соединений

Обсуждение результатов

Для определения структуры синтезированного комплексного соединения сравнивали ИК-спектры кетопрофена калия и комплексного соединения, анализируются изменения основных функциональных групп. Кетопрофен - это органическое вещество, основными функциональными группами которого являются карбонильная (C=O, группа карбоксилата и кетон), OH (группа карбоксилата), ароматическая C=C, C-H и основные пики 3441-3038 cm⁻¹ OH деформационная (группа карбоксилата), 1737 cm⁻¹ кетон (C=O), 1697-1608 cm⁻¹ карбоксильная (COOH) и ароматическая C=C, 1460-1387 cm⁻¹ CH₃ и CH₂, 1161-1040 cm⁻¹ C-O деформационная [10-12] (группа карбоксилата) (рис.2а).

Основные частоты колебаний в инфракрасном (ИК) спектре кетопрофена калия следующие: 1701 и 1655 cm⁻¹ - колебания карбонильного растяжения кетонной группы, 1545 cm⁻¹ - асимметричное карбоксилатное колебание и 1422 - 1386 cm⁻¹ - симметричные карбоксилатные колебания. Эти частоты играют важную роль в определении функциональных групп кетопрофена калия и оценке их взаимодействия с ионами металлов (рис.2б). Основные изменения в ИК-спектре синтезированного комплексного соединения: частота деформационных колебаний OH (3441 cm⁻¹) уменьшилась или исчезла. Это подтверждает депротонирование и комплексообразование. Пик кетона (C=O) сместился с 1737 cm⁻¹ до 1717 cm⁻¹. Это указывает на спектральное изменение кетопрофена под действием координации. Разница (Δν) между асимметричными и симметричными частотами COO⁻ (1608 cm⁻¹ и 1387 cm⁻¹) позволяет определить тип связи металл-лиганд. Новые пики появились в диапазоне 500-600 cm⁻¹. Это свидетельствует об образовании Ni-O связей. В то время как кетопрофен находится в свободном состоянии, OH и карбонильные группы (COOH, C=O) имеют четкие спектральные пики (рис.2в). В ИК-спектрах кетопрофена калия и комплексного соединения интенсивность этих пиков значительно снижена. Тип связи можно определить через Δν (ν_as - ν_s): Если Δν > 200 cm⁻¹, то это монодентатная координация; если Δν < 200 cm⁻¹, кетопрофен калия образует бидентатное или мостиковое соединение с ацетатом никеля (II) [4].

 a)

 б)

 в)

Рисунок 2. ИК-спектры кетопрофена (а), кетопрофена калия (б) и комплексных соединений (в)

Колебание асимметричного растяжения (ν_as COO⁻): ≈ 1608 cm⁻¹

Колебание симметричного растяжения (ν_s COO⁻): ≈ 1387 cm⁻¹

Δν = ν_as - ν_s = 1608 - 1387 = 221 cm⁻¹

В наших расчетах Δν = 221 cm⁻¹. Это указывает на то, что это монодентатная координация.

С целью доказательства индивидуальности кристаллических решеток кетопрофена, кетопрофена калия и комплексного соединения был проведен рентгенофазовый анализ исходных веществ и синтезированных координационных соединений, а также проведено сравнение дифрактограмм (рис. 3). Видно, что кетопрофен имеет четкие дифракционные пики, что подтверждает его кристаллическую структуру. По сравнению с кетопрофеном, пики кетопрофена калия претерпели изменения, но он также остается кристаллическим. Пики несколько смещены и некоторые интенсивности уменьшены, что может быть связано с изменением параметров решетки в результате ионного обмена. При образовании комплекса появляются новые дифракционные пики, что указывает на формирование новой кристаллической фазы. Основные пики отличаются от предыдущих, что указывает на структурное изменение в результате комплексообразования [7; 8].

Рисунок 3. Сравнительные рентгенограммы кетопрофена (1), кетопрофена калия (2) и комплексного (3) соединения

Заключение

Полученные результаты подтверждают образование нового комплексного соединения на основе ацетата Ni (II) и калиевой соли кетопрофена. Комплекс был синтезирован в соотношении 1:4, и его состав был изучен методами элементного анализа, ИК и рентгенофазового анализа. Согласно результатам анализа ИК-спектра, кетонная группа кетопрофена калия участвовала в комплексообразовании с атомом Ni (II). Это подтверждается результатами рентгенофазового анализа, т.е. наблюдается новая кристаллическая фаза комплекса. В полученном комплексе атом Ni (II) имеет координационное число 6 и образует стабильную структуру через карбоксилатные лиганды. Эти результаты могут стать важной основой для изучения возможностей применения комплекса в фармацевтической и каталитической областях в будущем.

Список литературы:

1. Абдуллаева Ф.А., Садикова С.Б., Абдуллаева З.Ш, Хасанов Ш.Б. Cинтез и установление строения полиядерного комплексного соединения глицината никеля (II) c хлоридом никеля (II) //  Universum: технические науки. – 2024. – № 62 (119).  – С.13–17.
2. Кадирова Ш.А., Абдуллаева З.Ш, Хасанов Ш.Б. Синтез и исследование координационных соединений формиата меди (II) с ацетатами металлов // Universum: химия и биология. – №1 (67). – 2020. – С. 36–38.
3. Кадирова Ш.А., Абдуллаева З.Ш, Хасанов Ш.Б., Курамбаева Ш.Б. Координационные соединения формиата кобальта (II) с ацетатами аммония и кальция // Актуальные вопросы современной науки и образования: сб. ст. V Междунар. науч.-практ. конф. – Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение». – 2020. – C. 11–15.
4. Кадирова Ш.А., Раззокова С.Р., Cадуллаева Г.Б. Cинтез и спектроскопическое исследование комплексов Co(II), Ni(II) и Zn(II) с 5-(3-гидроксифенил)-1,3,4-оксадиазолин-2-тионом // Актуальные проблемы химии комплексных соединений: сб. ст. респуб. науч.-практ. конф. –  Термез. – 2020. – С. 317–320.
5. Казицына А.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. – М.: Книга по Требованию, 2013. – 264 с.
6. Калинкин И.П., Булатов М.И Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. – М.: Книга по Требованию, – 2013. – 432 с.
7. Эргашева Р.У., Джуракулова Н.Х. Синтез и исследование металлокомплексных соединений на основе 2-(3-гидроксипропил) бензимидазольных солей Со (II), Ni (II), Cu (II) // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. – 2022. – № 6(96). – С.13–18.
8. Якубов Э.Ш., Эргашева Р.У. Синтез и исследование комплексных соединений Сo(II), Ni(II), Cu(II) с 2-(3-гидроксипропил) бензимидазолом // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. – 2023. – № 3(108). – С.27–31.
9. Dang T. C., Hudis A. C. Advances in oncology research and treatment // Oncology (Williston Park). – 2002. – Vol. 16. – P. 30.
10. Man N., Ding Y., Chen Zh., Huang G., Shi Y., Wen L. Novel metal complexes for pharmaceutical applications // European Journal of Medicinal Chemistry. – 2006. – Vol. 41. – P. 670.
11. Snigdha Ch., Bo Zh., Rati L., Bin Su. Synthesis and pharmacological evaluation of novel compounds // European Journal of Medicinal Chemistry. – 2012. – Vol. 56. – P. 17.
12. Steele E. V., Lubet A. R., Reddy S. B., Crowell A. J., BAGHERI D. Cellular biochemical interactions in targeted therapies // Journal of Cellular Biochemistry Supplements. – 1994. – Vol. 20. – P. 32.
13. Thun J. M., Henley J. S., Patrono C. The role of COX inhibitors in cancer prevention // Journal of the National Cancer Institute. – 2002. – Vol. 94. – P. 252.
14. Vane R. J., Botting M. R. Prostaglandins and their role in inflammation // Annual Review of Pharmacology and Toxicology. – 1998. – Vol. 38. – P. 97.
15. Williams S. C., Sheng H., Shao J. COX-2 inhibitors in cancer therapy: mechanisms and targets // Cancer Research. – 2000. – Vol. 60. – P. 6045.