Синтез, строение и термическое поведение комплексного соединения никотината кальция с никотинамидом

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты физико-химического исследования комплексного соединения никотината кальция с никотинамидом. Определены состав, индивидуальность, термическое поведение, способы координации молекул никотинамида и никотиновой кислоты в составе координационного соединения никотината кальция с никотинамидом.

ABSTRACT

The article presents the results of a physicochemical study of the complex compound of calcium nicotinate with nicotinamide. The composition, personality, thermal behavior, methods of coordination of nicotinamide and nicotinic acid molecules in the coordination compound of calcium nicotinate with nicotinamide are determined.

Ключевые слова: никотинат кальция, никотинамид, никотиновая кислота, комплексное соединение, синтез, ИК-спектроскопия, рентгенофазовый анализ, термический анализ.

Keywords: calcium nicotinate, nicotinamide, nicotinic acid, complex compound, synthesis, IR spectroscopy, X-ray phase analysis, thermal analysis.

Комплексные соединения находят широкое применение в самых различных областях науки и технологий. Применение координационных соединений в фармацевтической отрасли в течение многих лет является основным научным направлением при создании новых лекарственных препаратов. При этом одной из актуальных проблем современной медицины является лечение болезней сердца, в частности аритмии сердца человека [5; 21-24; 26]. В данной статье приводятся результаты синтеза и анализа нового комплексного соединения никотината кальция с никотинамидом, которое проявило специфическую активность при аритмии сердца [2; 17].

В процессе выполнения настоящего исследования для синтеза комплексного соединения Ca(НК-Н)₂^.2АНК использовали безводный хлорид кальция, никотинамид и никотиновую кислоту марки «чда» или «хч». Количество металла в синтезированном соединении определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре марки novAA 300 фирмы Analitik Jena AG (Германия) [15; 20]. Азот определяли по методу Кьельдаля [8], углерод и водород – сжиганием в токе кислорода [11]. Для установления индивидуальности синтезированных комплексных соединений снимались рентгенограммы на рентгеновском дифрактометре «Дрон-2,0» [12]. Для расчета межплоскостных расстояний использовались таблицы [7], а относительная интенсивность линии I/I1 определялась в процентах от наиболее сильно выраженного рефлекса в максимуме.

Ик-спектры поглощения записывали в области 400-4000 см^-1 на ИК-спектрометре Cary 630 FTIR фирмы Agilent Technologies (США).

Термический анализ проводили на дериватографе системы Паулик-Паулик-Эрдей [25] со скоростью 10 град/мин и навеской 0,1 г при чувствительности гальванометров Т-900, ТГ-100, ДТА-1/10, ДТГ-1/10. Запись проводили при атмосферных условиях с постоянным удалением газовой среды с помощью водоструйного насоса. Держателем служил платиновый тигель диаметром 7 мм без крышки. В качестве эталона использовали Al₂O₃.

Для проведения синтеза комплексного соединения 0,01 моль никотиновую кислоту растворяли в 100 мл 96% этилового спирта, добавляли 30 мл 0,01 М раствора гидроксида натрия, перемешивали 30 мин в магнитной мешалке, после чего добавляли 30 мл 0,05 М раствора хлорида кальция и перемешивали в течение 25-30 мин на водяной бане при температуре 55-60°С. Раствор охлаждали до комнатной температуры, при этом выпадал белый творожистый осадок, который фильтровали через бумажный фильтр «Watman», промывали 3-4 раза по 25 мл этиловым спиртом, высушивали на воздухе. В результате был получен кристаллический порошок белого цвета, без запаха. Выход составил 95,56%.

Отсутствие ионов хлора в соединении тестировали посредством 0,1 М раствора Ag(NO₃)₂. При этом не наблюдалось появление белого осадка и изменение цвета раствора.

Дериватографический анализ показал, что соединение никотината кальция содержит одну молекулу воды.

Комплекс состава Ca(C₅H₄NCOO)₂·2NС₅Н₄CОNH₂ (условное обозначение Ca(НК-Н)₂^.2АНК) синтезирован путем интенсивного перемешивания 0,05 мольмоногидрата никотината кальция с 0,1 моль никотинамида в шаровой мельнице фирмы «Retsch» при комнатной температуре в течение 0,3 часа [1; 4; 9; 10; 13; 16; 18].

Результаты элементного анализа синтезированного координационного соединения Ca(НК-Н)₂^.2АНК имеют следующие значения. Вычислено: Са –8,01%; N – 11,19%, С – 57,59%, H – 4,03%. Найдено: Са – 7,98%; N – 10,89%, С – 57,67%; H – 3,93%.

Индивидуальность синтезированного вещества определяли посредством сравнения межплоскостных расстояний и относительной интенсивности линий никотинамида, молекулы никотиновой кислоты и полученного комплекса на их основе. По результатам исследования показатели нового координационного соединения отличаются от исходных компонентов, следовательно, соединение Ca(НК-Н)₂^.2АНК имеет индивидуальную кристаллическую решетку (рис. 1).

Рисунок 1. 1 – никотинамид; 2 – никотиновая кислота; 3 – никотинат кальция; 4 – комплексное соединение Ca(НК-Н)₂^.2АНК

ИК-спектры поглощения свободной молекулы никотинамида, никотината кальция и их комплексного соединения приведены на рис. 2. Некоторые колебательные частоты в ИК-спектрах поглощения свободной молекулы никотинамда, никотината кальция и их комплексного соединения приведены в таблице 1.

Рисунок 2. ИК-спектры: 1 – никотиновая кислота; 2 – никотинамид; 3 –моногидрат никотината кальция; 4 – комплексное соединение Ca(НК-Н)₂^.2АНК

Таблица 1.

Некоторые основные колебательные частоты в см^-1

В ИК-спектре поглощения комплексного соединения «Ca(НК-Н)₂^.2АНК» обнаружены следующие частоты: 1679 см^-1(C=O), 1630 см^-1(H₂NC=O), 3364 см^-1(-NH₂) и внутриводородные частоты при 3154 см^-1(С=N), 1606 см^-1, 1583 см^-1 и 1562 см^-1, соответствующие интенсивным валентным и деформационным колебаниям, частоты 1402 см^-1 (О-Са), 1340 см^-1, 1326 см^-1 на 1029 см^-1 соответствуют бидентатной координационной связи HN [3; 6; 19].

На основании спектроскопических данных предложено следующее строение комплекса:

На дериватограмме комплексного соединения Ca(НК-Н)₂^.2АНК (рис. 3) наблюдаются шесть эндотермических эффектов при 63°С, 118°С, 150°С, 255°С, 275°С, 745°С и два экзотермических эффекта при 375°С и 570°С. При первом эндотермическом эффекте изменение массы не наблюдалось. Второй и третий эндотермические эффекты в интервале температур 65°-190°С сопровождаются уменьшением массы на 1,72%. Четвертый эндотермический эффект протекает интенсивным разложением образца. Потеря массы в диапазоне температур 190°-262°С по кривой термогравиметрии составляет 27,59%. Последний эндотермический эффект протекает в области температур 262°-310°С, и убыль массы составляет 19,97%. Первый экзотермический эффект при 375°С протекает в интервале 310-405°С, и уменьшение массы составляет 0,60%. При экзотермическом эффекте при 570°С потеря массы составляет 32,33%. Характер эндотермического эффекта при 745°С соответствует разложению продуктов термолиза, и в области 600-830°С уменьшение массы составляет 7,58%. Общая потеря массы в диапазоне температур 65-830°С составляет 88,79%.

Рисунок 3. Дериватограмма комплексного соединения Ca(НК-Н)₂^.2АНК

Впервые синтезировано смешаннолигандное комплексное соединение никотината кальция с никотинамидом состава Ca(C₅H₄NCOO)₂·2NС₅Н₄CОNH_2. Методами рентгенофазового, дериватографического анализов, колебательной спектроскопии доказаны индивидуальность, способы координации молекул никотинамида и никотинатного фрагмента, изучено термическое поведение соединения.

Заключение. На основании анализа спектроскопических данных установлено, что молекула никотинамида выступает в роли монодентатного лиганда, координируясь через гетероатом азота пиридинового кольца. Анионы никотиновой кислоты координируются бидентатным способом. Исследовано термическое поведение синтезированного комплекса.

Список литературы:
1. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. – Новосибирск: Наука, 1986. – 305 с.
2. Беликов В.Г. Специальная фармацевтическая химия. – Пятигорск: «Высшая школа», 1996. – Т. 2. – С. 383.
3. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. – М.: Изд-во иностр. лит-ы, 1963. – С. 237.
4. Болдырев В.В. О кинетических факторах, определяющих специфику механохимических процессов в неорганических системах // Кинетика и катализ. – 1972. – № 13. – C. 1411-1421.
5. Болезни сердца и сосудов: В 4-х т. / Е.И. Чазов, Г.Г. Арабидзе, Ю.И. Бредикис и др. – М.: Медицина, 1992. – Т. 3. – С. 5-11.
6. Варшавский Ю.С., Комаров Е.В., Суглобов Д.Н. Исследование комплексных соединений методом инфракрасной спектроскпии // Спектроскопические методы в химии комплексных соединений. – М.-Л., 1964. – С. 124.
7. Гиллер Я.Л. Таблицы межплоскостных расстояний. – М.: Недра, 1966. – Т. 1. – 362 с.
8. Государственная фармакопея СССР. – Изд. 11. Определение азота в органических соединениях. – М.: Медицина, 1987. – Вып. I. – 180 c.
9. Ениколопов Н.С. Твердофазные химические реакции и новые технологии // Успехи химии. – 1991. – Т. 60. – № 3. – С. 586-594.
10. Ибодуллоева М.И. Смешанноамидоникотинатные координационные соединения ряда металлов: Автореф. канд. хим. наук. – Ташкент, 2011. – 12 с.
11. Климова В.А. Основы микрометоды анализа органических соединений. –М.: Химия, 1967. – С. 19.
12. Ковба П.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. – М.: МГУ, 1976. – 232 с.
13. Коновалов Л.В., Масленников И.С., Шемякин В.Н. Координационные центры амида никотиновой кислоты (АНК) в комплексах с солями переходных металлов // Журнал неорганической химии. – 1970. – Т. 15. – № 7. – C. 1993-1995.
14. Коротченкова Н.В., Самаренко В.Я. Витамины гетероциклического ряда: строение, свойства, синтез, химическая технология. – СПб.: СПХФА, 2006. – С. 4-13.
15. Кукушкин Ю.Н. Химия координационных соединений. – М.: Высшая школа, 1985. – 413 с.
16. Массалимов И.А. Образование неравновесных состояний вещества при ударных воздействиях // Башкирский химический журнал. – 1998. – Т. 5. – № 1. – С. 55-58.
17. Машковский М.Д. Лекарственные средства: Пособие для врачей: В 2-х т. – М.: ООО «Новая волна», издатель С.Б. Дивов, 2002. – Т. 1. – 452 с.
18. Механохимический синтез пигментов на основе гексацианоферратов (II, III) 3d-элементов / В.К. Половняк, Д.В. Саниева, С.В. Половняк, Р.Я. Дебердеев // Вестник Удмуртского университета. – 2005. – № 8. – С. 111-116.
19. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. – М.: Мир, 1966. – С. 268.
20. Agilent in Pharmaceutical Issue 1, Winter 2002 Analysis. P. 102.
21. Class IV agents affect calcium channels and the AV node. K channel blocker;Kulmatycki K.M, Abouchehade K., Sattari S, Jamali F (May 2001). «Drug-disease interactions: reduced beta-adrenergic and potassium channel antagonist activities of sotalol in the presence of acute and chronic inflammatory conditions in the rat». Br. J. Pharmacol.133 (2): 286–94.
22. Conti J.B., Belardinelli L., Utterback D.B., Curtis A.B. Endogenous adenosine is an antiarrhythmic agent. Circulation. 1995. Vol. 91 (6). Р. 1761
23. Lenz T.L., Hilleman D.E. Dofetilide, a New Class III Antiarrhythmic Agent. Department of Cardiology, Creighton University, Omaha, Nebraska. Pharmacotherapy. 2000. Vol. 20 (7). Р. 776-786.
24. Milne J.R., Hellestrand K.J., Bexton R.S., Burnett P.J., Debbas N.M., Camm A.J. Class 1 antiarrhythmic drugs--characteristic electrocardiographic differences when assessed by atrial and ventricular pacing. Eur. Heart J. 1984. Vol. 5 (2). Р. 99-107.
25. Paulix F., Paulix I., Erdey L. Derivatograph. I. Mittelung Ein automatish registriender Apparat zur gleichzeitigen Ausguchrund der Differential-ther mogravimetrishen Untersuchengen. UZ. Anal. Chem. 1958. Vol. 160. No. 4. P. 241-250.
26. Trevor A.J., Katzung B.G. Pharmacology. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, Medical Publishing Division, 2003. P. 43.