CC BY
87
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Синтез и антиоксидантные свойства некоторых производных фуллерена С60
В.А.Иоутси1, С.А.Соколов23, О.О.Семивражская2, М.Г.Апенова2, Н.М.Белов2, С.В.Ковалев3, В.Е.Шевченко3, В.В.Негребецкий1
1Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И.Пирогова, кафедра химии лечебного факультета, Москва (зав. кафедрой - проф. В.В.Негребецкий);
2Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, кафедра физической химии химического факультета (зав. кафедрой - акад. РАН, проф. В.В.Лунин);
3Российский онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина,
Научно-исследовательский институт канцерогенеза, Москва (директор - проф. Б.П.Копнин)
И Исследование посвящено получению четырех новых производных фуллерена С60 и изучению их антиоксидантной активности. Были разработаны два новых метода синтеза производных фуллеропирролидина. Строение всех соединений подтверждено методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса и инфракрасной спектроскопии, масс-спектрометрии с лазерной десорбцией/ионизацией и масс-спектрометрии высокого разрешения. Антиоксидантные свойства были изучены путем определения и оценки перекисного числа с использованием стандартной методики.
J Ключевые слова: фуллеропирролидины, циклоприсоединение, антиоксидантная активность
Synthesis and antioxidative properties of some fullerene C60 derivatives
V.A.Ioutsi1, S.A.Sokolov2'3, O.O.Semivrazhskaya2, M.G.Apenova2, N.M.Belov2, S.V.Kovalev3, V.E.Shevchenko3, V.V.Negrebetsky1
1The Russian National Research Medical University named after N.I.Pirogov,
Department of Chemistry of Medical Faculty, Moscow (Head of the Department - Prof. V.V.Negrebetsky);
2M.V.Lomonosov Moscow State University, Department of Physical Chemistry of Chemical Faculty (Head of the Department - Acad. of RAS, Prof. V.V.Lunin);
3N.N.Blokhin Russian Cancer Research Center, Scientific Research Institute of Cancerogenesis, Moscow (Director - Prof. B.P.Kopnin)
Synthesis and investigation of the antioxidative properties of four new fullerene C60 derivatives are reported. Two new synthetic procedures of the fulleropyrrolidine derivatives preparation were developed. All structures were confirmed by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy and infrared spectroscopy, mass-spectrometry with laser desorption/ionization and high-resolution mass-spectrometry. Antioxidative properties were investigated by determination of peroxide number using the standard procedure.
J Key words: fulleropyrrolidines, cycloaddition, antioxidant activity
Способность ряда производных фуллеренов ингибировать ВИЧ-1 протеазу положило начало их изучению в медицинском направлении [1, 2]. Позже было установлено, что некоторые фуллереновые соединения проявляют антимикробную [3] и антиоксидантную [4] активности. Наличие у фуллеренов системы напряженных двойных связей обуславливает
Для корреспонденции:
Иоутси Виталий Алексеевич, аспирант кафедры химии лечебного факультета Российского национального исследовательского медицинского университета им. H.И.Пирогова
Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 Телефон: (495) 434-1100 E-mail: vitalik_org@mail.ru
Статья поступила 23.05.2012, принята к печати 19.09.2012
способность их молекул реагировать с частицами радикальной природы. Присоединение аддендов меняет гибридизацию несущих их атомов углерода сферы, в результате чего происходит изменение геометрии связей с их участием и, как следствие, — снятие сте-рического напряжения.
В настоящее время наиболее обширный ряд производных фуллерена С60 представлен классом фул-леропирролидинов. Это обусловлено легкостью их получения и возможностью введения различных заместителей в пирролидиновый цикл. Данная возможность открывает пути к синтезу производных фуллеренов с тонким контролем их свойств.
До недавнего времени основным считался метод синтеза замещенных фуллеропирролидинов, предло-
76
Синтез и антиоксидантные свойства некоторых производных фуллерена С60
женный М.Прато в 1993 г. [5]. Он состоит в 1,3-дипо-лярном циклоприсоединении к фуллереновой сфере азометинилидов, которые генерируют термическим декарбоксилированием иммониевых солей, образующихся при реакции карбонильных соединений и N-метилглицина (саркозина). Существенный недостаток рассматриваемого метода — низкий выход конечного продукта и длительное время синтеза.
Установлена возможность использования в подобных процессах N-незамещенных а-аминокислот, например аланина, фенилаланина, валина и им подобных, приводящих к 2,5-дизамещенным фуллеро-пирролидинам в виде смеси двух диастереомеров [6].
Дальнейшее изучение процессов 1,3-диполярно-го циклоприсоединения к фуллерену привело к разработке металл-каталитических процессов. В них также имеет место образование азометинилидов, но под действием катализаторов на основе солей и комплексов различных металлов. Так, в работе [7] генерирование азометинилидов проводили из иминов, полученных взаимодействием эфиров а-аминокислот с альдегидами, под действием перхлората лития и основания. В результате был получен ряд эфиров замещенной фуллеропирролидин-2-карбоновой кислоты (фуллеропролина) с высокими выходами в виде двух диастереомеров с преобладанием рис-изомера.
В работе [8] был осуществлен синтез эфиров 5-за-мещенного фуллеропролина аналогичным способом, но с использованием вместо перхлората лития комплексов серебра и меди с хиральными лигандами. Этим методом селективно с высокими выходами были получены индивидуальные энантиомеры.
Таким образом, в настоящее время существуют надежные методы синтеза производных фуллеропирро-лидина с различными заместителями в боковой цепи.
Целью исследования стал синтез производных фуллеропирролидинов с различными заместителями в боковой цепи и разным количеством фуллереновых сфер в молекуле, а также изучение их антиоксидантных свойств.
Материалы и методы
Спектры ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах 1Н и 13С были получены на спектрометре «Avance 600» (Bruker, Германия) с рабочими частотами 600 и 150 МГц соответственно. В качестве внутреннего стандарта использовали тетраметилсилан. Инфракрасные (ИК) спектры были зарегистрированы на приборе «Tensor 27» (Bruker) в пластинках из KBr и на приставке нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). Масс-спектры высокого разрешения были получены на приборе «LTQ Orbitrap XL» (Thermo Scientific, США), а масс-спектры матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (МАЛДИ) — на приборе «Autoflex-II» (Bruker), в качестве матрицы использовали 2-граис-[3-(4-грег-бутилфенил)-2-метил-2-пропенилиден]малонодинитрил (ДЦТБ).
1. Синтез этилового эфира №(4-гидрокси-
3,5-ди-трет-бутилбензилиден)глицина. К раствору 0,298 г (2,14 ммоль) гидрохлорида этилового эфира глицина в 10 мл хлористого метилена при перемешивании добавляли 0,357 мл (2,56 ммоль) триэтиламина, 0,5 г (2,14 ммоль) 4-гидрокси-3,5-ди-грег-бутилбензальдегида и 40 мг сульфата магния. Реакционную смесь перемешивали в течение 24 ч при комнатной температуре. Осушитель отделяли с помощью фильтра Шота. Полученный имин далее использовали без выделения и дополнительной очистки.
2. Синтез этилового эфира 5-(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутинилфенил)-3,4-фуллеропролина.
К раствору 100 мг (0,14 ммоль) фуллерена С60 в 125 мл толуола добавляли 0,17 ммоль ранее полученного имина, 10 мг бис(трифенилфосфин)никельдихлорида и 25 мкл (0,17 ммоль) триэтиламина. Смесь кипятили 5 ч с обратным холодильником и хлоркальциевой трубкой. Протекание реакции контролировали с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ), элюент — толуол-этилацетат в соотношении 5:1. По окончании кипячения цвет раствора имел коричневую окраску. Продукт выделяли методом флеш-хроматографии (элюент — толуол, а затем толуол-этилацетат в соотношении 5:1). Выход — 72 мг (50%). Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), толуол, 1 мл/мин: tr — 3,63 мин (транс-изомер) и 3,88 мин (рис-изомер). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, б, м.д., J, Гц):
8,00 (2Н, с, NH), 7,66 (2H, с, Ar), 6,47 (Н, с, CHAr-транс), 5,79 (Н, с, CHAr-рис), 5,23 (Н, с, CHCOO-транс), 5,03 (Н, с, CHCOO-цис), 4,54-4,49 (2Н, м, СИ2-транс), 4,39-4,34 (2Н, м, СН2-цис), 1,41 (18Н, с, f-Bu), 1,33-1,30 (3Н, т, J = 7,2, CH2CH3). Масс-спектр высокого разрешения (nanoESI): MH+, найдено m/z 1040,2218, рассчитано 1040,2220 для C79H30NO3.
3. Синтез ^ацетил-5-(4-гидрокси-3,5-ди-
трет- бутинилфенил )-3,4-фуллеропролина (образец 1). К раствору 72 мг этилового эфира 5-(4-гидрокси-3,5-ди-грег-бутинилфенил)-3,4-
фуллеропролина в 30 мл толуола добавляли 50 мкл (0,7 ммоль) ацетилхлорида и 98 мкл (0,7 ммоль) триэтиламина. Смесь кипятили 1 ч с обратным холодильником и хлоркальциевой трубкой. Протекание реакции контролировали с помощью ТСХ (толуол-этилацетат, 5:1). Изомеры этилового эфира ^ацетил-5-(4-гидрокси-3,5-ди-грег-бутинилфенил)-3,4-фуллеропролина выделяли методом флеш-хроматографии с использованием в качестве элю-ента смеси толуола и этилацетата в соотношении 5:1. Выход — 71 мг (95%). ВЭЖХ, толуол, 1 мл/мин: tr — 4,88 мин (транс-изомер) и 5,49 мин (рис-изомер). Спектр ЯМР !Н (CDCl3, б, м.д., J, Гц): 8,04 (2H, с, Ar), 7,58 (1H, c, OH), 6,82 (H, с, CHAr-транс), 6,71 (H, с, CHAr-цис), 6,46 (H, с, CHCOO-транс), 5,30 (H, с, CHCOO-цис), 4,51-4,45 (2H, м, CH2-rpawc), 4,42-4,38
77
В.А.Иоутси и др. / Вестник РГМУ, 2012, №5, с. 76-82
(2H, м, СН2-цис), 2,30 (3H, с, COСН3-транс), 2,20 (3H, с, CO СН3-цис), 1,46 (18H, с, t-Bu-цис), 1,40 (18H, с, t-Bu-транс), 1,29-1,26 (3H, т, J = 7,2, CH2CH3). Спектр ЯМР 13С (CDCl3, 5, м.д.): 172,01 (COCH3), 169,59 (COO),
154,58, 154,07, 153,89, 147,61, 146,53, 146,45,
146,37, 146,30, 146,20, 146,11, 145,98, 145,78,
145,71, 145,66, 145,51, 145,40, 145,32, 145,30,
145,25, 145,18, 145,09, 144,62, 144,55, 144,52,
144,49, 144,43, 142,73, 142,65, 142,27, 142,22,
142,16, 142,13, 142,09, 141,96, 141,76, 141,71,
141,63, 141,38, 140,37, 140,28, 140,12, 139,56,
138,98, 139,89, 136,96 (sp2-C C6C ), 130,28 (n-Ar),
129,06 (м-Ar), 128,25 (1-Ar), 125 (o-Ar), 82,84 (CMe3), 75,82 (CHAr), 75,34 (CHCOO), 73,42 (sp3-C C60), 73,00 (sp3-C C60), 61,96 (CH2), 30,45 (t-Bu), 24,05 (COCH3),
12,24 (CH2CH3). Масс-спектр высокого разрешения (nanoESI): MH+, найдено m/z 1082,2406, рассчитано 1082,2325 для C81H31NO4.
4. Синтез хлорметилтриметилсилана. В двугорлой колбе емкостью 250 мл готовили 100 мл раствора метилмагнийиодида из 2 г магния и 5,3 мл метилиодида в диэтиловом эфире. К полученному реактиву Гриньяра добавляли по каплям 13 мл хлорметилдиметилхлорсилана. Полученную смесь кипятили 8 ч, затем раствор фильтровали, эфир упаривали, а остаток перегоняли при атмосферном давлении. Ткип = 98 °С. Выход - 5,1 мл (50%). Спектр ЯМР 'Н (CDCl3, б, м.д.): 2,77 (2H, c, CH2Cl), 0,13 (9H, c, CH3). Спектр ИК (НПВО, V, см-1): 2960, 2928, 2901, 2869, 1395, 1250, 1176, 1119, 841, 758, 698, 640.
5. Синтез триметилсилилметиламина. Смесь
5,1 мл (0,042 моль) хлорметилтриметилсилана в 10 мл диметилформамида и 3,5 г (0,054 моль) азида натрия перемешивали при 60 °С в течение 8 ч. Затем к смеси добавляли 14 г (0,054 моль) трифенилфосфи-на и 2 мл воды, после чего ее подвергали перегонке. Ткип = 92°С. Выход - 2,8 мл (50%). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, 5, м.д.): 2,09 (2H, c, CH2N), 1,42 (2H, уш.с, NH2), -0,04 (9Н, с, CW3). Спектр ИК (НПВО, V, см-1): 2973, 1460, 1066, 907, 859, 841, 659.
6. Синтез (^бензилиден)триметилсилилме-тиламина. Смесь 0,5 мл триметилсилилметиламина и 0,38 мл бензальдегида в 10 мл хлористого метилена перемешивали в присутствии 0,8 г безводного сульфата магния в течение суток. Полученную суспензию фильтровали, а фильтрат упаривали досуха. Выход — 0,78 мл (95%). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, б, м.д., J, Гц): 8,15 (1Н, уш.с, HC = N), 7,70 (2H, дд, J1 = 1,83, J2 = 7,52, Ar-орто), 7,39 (3Н, м, Ar), 3,43 (2H, д, JHH = 1,10, CW2), 0,09 (9Н, с, CW3). Спектр ЯМР 13С (CDCl3, б, м.д.): 158,08 (С = N), 136,97 (Ar-1), 129,78 (Ar-napa), 128,52 (Ar-opro), 127,49 (Ar-мета), 54,63 (СН2), -2,61 (CH3). Спектр ИК (НПВО, V, см-1): 3062, 3026, 2955, 2896, 2834, 2788, 1633, 1450, 1416, 1247, 838, 748, 692. Масс-спектр высокого раз-
78
решения (nanoESI): MH+, найдено m/z 192,1194, рассчитано 192,1203 для CnH1SNSi.
7. Синтез 2-фенилфуллеропирролидина.
Раствор 100 мг (0,14 ммоль) фуллерена С60, 35 мг (0,18 ммоль) (^бензилиден)триметилсилилметила-мина и 20 мкл (0,14 ммоль) триметилхлорсилана кипятили в 120 мл толуола в течение 2 ч. Продукт выделяли при помощи колоночной хроматографии (элюент — толуол, а затем толуол-этилацетат в соотношении 5:1). Выход — 79 мг (68%). Спектр ЯМР 1Н (CS2-CDCl3 1:1, 5, м.д., J, Гц): 7,86 (2Н, м, Ar), 7,44 (3Н, м, Ar), 5,90 (1Н, с, CW-2), 5,18 (1Н, д, JHH = 10,88, CH-5-цис), 4,96 (1Н, д, JHH = 10,88, CH-5-rpanc). Спектр ЯМР
13С (CS2 -CDCl3 1:1 , 5, м.д.) : 155,68, 155,31, 154,32,
149,12, 148,88, 147,77, 147,52, 147,20, 146,26,
146,13, 145,94, 145,70, 145,57, 145,35, 145,28,
144,93, 144,81, 144,59, 144,44, 144,36, 144,08,
143,14, 142,64, 142,42, 142,22, 142,10, 142,00,
141,73, 140,18 (Csp2 сферы CJ, 136, 74 (Ar-1) , 129,62
(Ar-napa), 128,84 (Ar-opro), 128,20 (Ar-мета), 79,93 (Ср2-3 сферы q.0), 75,75 (Csp2-4 сферы С60), 73,69 (С-2), 60,96 (С-5). Спектр ИК (KBr, v, см-1): 2954, 2921, 2852, 1456, 1427, 1302, 1263, 1184, 1094, 1073, 1030, 761, 731, 697, 527. Масс-спектр высокого разрешения (nanoESI): MH+, найдено m/z 840,0808, рассчитано 840,0808 для C68H10N.
8. Синтез ^[5-(3-дитиоланил-1,2)пен-таноил]-2-фенилфуллеропирролидина (образец 2). К охлажденному до 0°С раствору 37 мг (0,18 ммоль) липоевой кислоты в 2 мл этилацетата при перемешивании добавили 37 мг дициклогексил-карбодиимида. Полученную суспензию поместили в раствор 79 мг (0,1 ммоль) 2-фенилфуллеропирроли-дина в 50 мл толуола и кипятили полученную смесь в течение 2 ч в атмосфере аргона. Продукт выделяли при помощи колоночной хроматографии (элюент — толуол-этилацетат в соотношении 5:1). Выход — 140 мг (98%). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, б, м.д., J, Гц): 7,82 (2H, д, JHH = 7,52, Ar-opro), 7,54 (2Н, т, JHH = 7,70, Ar-мета), 7,43 (1Н, т, JHH = 7,34, Ar-napa), 6,13 (2H, уш.с, CW2), 5,64 (1H, уш.с, СН), 3,60 (1H, м, CWS), 3,19 (2Н, м, CH2S), 2,82 (2H, м, СН2СО), 2,48 (2Н, м, CH2CH2S), 1,94 (2H, м, CH2), 1,76 (4H, м, CH2), 1,59 (2H, м, CH2). Масс-спектр МАЛДИ (ДЦТБ): m/z 1027 (M-). Масс-спектр высокого разрешения (nanoESI): MHO2+, найдено m/z 1060,1014, рассчитано 1060,1036 для C76H32NO3S2.
9. Синтез триметилсилилового эфира сар-козина. В колбу емкостью 100 мл, снабженную обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой и магнитной мешалкой, добавляли 2 г (23 ммоль) сар-козина, 30 мл гексаметилдисилазана и 0,5 мл триметилхлорсилана. Реакционную смесь кипятили в течение 1-1,5 ч. После этого избыток гексаметилдисилазана упаривали, а остаток перегоняли в вакууме
Синтез и антиоксидантные свойства некоторых производных фуллерена С60
(Ткип = 48°С при 10 мм рт.ст.). Выход — 3 мл (80%). Спектр ИК, V, см-1: 2957 (N-CH3), 2889, 2799, 1724, 1361, 1252, 1197, 1181, 1033, 926, 916, 837, 761, 735, 705, 686, 620.
10. Синтез этилового эфира N-метил-фуллеропролина (образец 3). К раствору 100 мг (0,14 ммоль) фуллерена С60 в 125 мл толуола добавляли 37 мкл (0,18 ммоль) 50% раствора этилового эфира глиоксиловой кислоты и 32 мкл (0,18 ммоль) триметилсилилового эфира саркозина. Смесь кипятили 2 ч, продукт выделяли при помощи колоночной хроматографии (элюент — толуол, а затем толуол-этилацетат, 5:1). Выход — 100 мг (85%). Спектр ЯМР Ж (CDCl3, 5, м.д., J, Гц): 4,99 (1Н, д, JHH = 9,41, WCH), 4,82 (1Н, с, СНСОО), 4,44 (1Н, д.кв, J, = 7,09, J2 = 10,76, НС НО), 4,35 (1Н, д.кв, J1 = 7,09, J2 = 10,76, НС НО), 4,28 (1Н, д, JHH = 9,41, НС Н), 3,04 (3Н, с, CW3N), 1,27 (3Н, т, JHH = 7,09, CW3CH2). Спектр ЯМР 13С (CDCl3 5, м.д.): 169,53 (COO), 154,88, 154,01, 153,06,
151,13, 147,62, 147,52, 146,82, 146,63, 146,48,
146,29, 146,03, 145,81, 145,75, 145,59, 145,51,
144,91, 144,71, 144,61, 143,35, 142,88, 142,35,
142,10, 142,35, 142,10, 141,98, 140,53, 140,47,
139,95, 139,74, 138,03, 136,77, 136,26, 135 ,73 (Csp2
сферы q0), 79,60 (CHN), 73,54 (Csp3-3), 69,83 ^-4) 68,99 (CH2N), 61,99 (CH2O), 40,16 (CH3N), 14,54 (CH3CH2). Спектр ИК (KBr, v, cm-1): 2973, 2951, 2921, 2845, 2780, 1731, 1462, 1429, 1182, 1093, 526. Масс-спектр высокого разрешения (nanoESI): MH+, найдено m/z 850,0859, рассчитано 850,0863 для C66H12NO2.
11. Синтез гидрохлорида децилового эфира
глицина. К суспензии 2 г (27 ммоль) глицина в 30 мл абсолютного этанола добавляли по каплям при интенсивном перемешивании 2 мл (27 ммоль) тионил-хлорида. При этом происходило полное растворение аминокислоты. Раствор кипятили 2 ч, а затем растворитель упаривали в вакууме досуха. Остаток растворяли в хлористом метилене, фильтровали и снова упаривали досуха в вакууме. Выход — 6,1 г (91%). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, 5, м.д., J, Гц): 8,57 (3Н, уш.с, NW3), 4,17 (2H, т, Jhh = 6,79, СН2О), 3,99 (2Н, с, CH2N), 1,64 (2H, м, CH2), 1,33-1,27 (14Н, м, CH2), 0,89 (3H, т, JHH = 7,15, CH3). Спектр ЯМР 13С (CDCl3 б, м.д.): 167,77 (С = О), 66,63 (СН20), 40,54 (CH2N), 31,89 (СН2), 29,57 (СН2), 29,53 (СН2), 29,33 (СН2), 29,28
(СН2), 28,35 (СН2), 25,79 (СН2), 22,68 (СН2), 14,10
(СН3). Спектр ИК (НПВО, V, см-1): 2962, 2916, 2893, 2849, 1738, 1569, 1493, 1474, 1434, 1415, 1233, 1112, 1057, 959, 894, 720. 12
12. Синтез децилового эфира 3,4,6,7-бис-фуллеро[60]пирролизидин-5-карбоновой кислоты (образец 4). В раствор (0,17 ммоль) гидрохлорида децилового эфира глицина в 5 мл хлористого метилена добавили 23 мкл (0,17 ммоль) триэтила-мина, затем прилили 15 мл толуола и смесь упарили
в вакууме до половины объема. Полученную смесь прибавили к раствору 100 мг (0,14 ммоль) фуллерена С60 в 120 мл толуола, добавили 10 мг (0,34 ммоль) параформальдегида, 18 мг (0,17 ммоль) перхлората лития и 23 мкл (0,17 ммоль) триэтиламина и кипятили 3 ч. Целевое соединение выделяли методом колоночной хроматографии (элюент — толуол-гексан, 2:1, а затем толуол). Выход — 68 мг (58%). Спектр ЯМР 1Н (1,2-ДХБ^, 5, м.д., J, Гц): 5,96 (2H, д, Jhh = 11,93, CH2N), 5,93 (2H, д, Jhh = 11,93, C^N), 4,39 (2H, т, Jhh = 6,29, CH2O), 1,61 (2Н, м, CH2), 1,53-1,36 (14Н, м, CH2), 1,10 (3Н, т, JHH = 6,93, CH3). Спектр ЯМР 13С (CDCl3 б, м.д.): 170,28 (С = О), 154,91, 153,38, 149,71,
149,47, 149,26, 148,81, 148,61, 148,52, 148,35,
147,55, 147,38, 147,33, 147,26, 146,79, 146,71,
146,63, 146,50, 146,06, 145,99, 145,93, 145,42,
145,23, 145,19, 145,14, 144,94, 144,87, 144,80,
144,64, 144,53, 144,44, 144,36, 144,23, 144,19,
143,87, 143,80, 143,32, 143,16, 142,93, 142,82,
142,70, 142,64, 141,79, 141,64, 141,51, 139,01,
138,11, 137,70, 137,56 (Csp2 сферы CJ, 109 ,65 (Csp3
сферы С60), 84,44 (C-N) 72,21 (C^N), 69,79 (Csp3 сферы С60), 66,48 (CH2O), 32,54 (СН2), 30,21 (СН2), 30,13 (СН2), 30,05 (СН2), 29,85 (СН2), 29,23 (СН2), 26,96 (СН2), 23,38 (СН2), 14,75 (СН3). Спектр ИК (KBr, v, см-1): 2922, 2851, 1741, 1462, 1429, 1382, 1298, 1260, 1191, 1126, 1071, 526. Масс-спектр МАЛДИ (ДЦТБ): m/z 1680 (M-), 720 (фр. C60-).
13. Определение перекисного числа Xn методом титрования. В пробирку наливали 5 мл олеиновой кислоты и растворяли 5 мкмоль анализируемого соединения. Затем в колбу помещали аликвоту 0,5 мл полученного раствора, 6 мл CHCl3, 9 мл ледяной уксусной кислоты и 0,5 мл свежеприготовленного на холоде насыщенного раствора KI и встряхивали в течение 2 мин, после чего добавляли 50 мл дистиллированной воды и 0,5 мл 1% раствора крахмала и немедленно титровали 0,01 М раствором Na2S2O3. Иод, выделившийся в эквивалентном гидропероксиду (LOOH) количестве, титровали стандартным раствором тиосульфата в соответствии с уравнением: LOOH + 2KI + 2H+ = I2 + H2O + LOH + 2K+.
Перекисное число (масса гидроперекисей и пероксидов) X, /О ммоль/кг, вычисляли по формуле:
г = (У-У,)х 0,00127x100x78,7 ? где
т
Y — суммарный объем раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование в рабочем опыте, мл;
Yt — суммарный объем раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование в контрольном опыте, мл;
0,00127 — количество иода, эквивалентное 1 см3 раствора тиосульфата натрия молярной концентрации с (Na2S2O3x5H2O) = 0,01 моль/л;
79
В.А.Иоутси и др. / Вестник РГМУ, 2012, №5, с. 76-82
78,7 — коэффициент перевода единицы измерения перекисного числа, выраженной в процентах иода (в граммах иода на 100 г жира) в /О ммоль/кг;
m — масса олеиновой кислоты, г.
После титрования пробирку с раствором помещали в термостат при 50 °С и барботировали воздух в течении 1 ч, после чего титрование повторяли по описанной выше методике. Каждый образец титровали 5 раз с интервалом в 1 ч.
Результаты исследования и их обсуждение
Нами были использованы методы получения производных фуллеропролина, предложенные в работе [7], модификация метода Прато, а также два принципиально новых подхода к синтезу производных фул-леропирролидина.
Синтез фуллереновых производных. Этиловый эфир Ы-ацетил-5-(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенил)фуллеропролина (образец 1) был получен в три стадии (рис. 1).
На 1-й стадии при взаимодействии 5-(4-гидрокси-
3,5-ди-трет-бутил)бензальдегида с этиловым эфиром глицина получали имин, который далее без выделения и дополнительной очистки приводили во взаимодействие с фуллереном в присутствии катализатора и основания. Полученный эфир 5-замещенного фуллеропролина ацилировали ацетилхлоридом при кипячении в толуоле с основанием.
Продукт выделяли при помощи колоночной хроматографии. По данным ВЭЖХ (колонка Cosmosil Buckyprep 4 x 250 мм, элюент — толуол), продукт представлен смесью цис- и транс-изомера в соотношении 2:1. Строение полученных соединений было подтверждено методами 1Н, 13С ЯМР спектроскопии, ИК спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения с ионизацией наноэлектрораспылением.
Принципиально новый метод предложен для синтеза фуллеропирролидина, образец 2 (рис. 2). В его основе лежит 1,3-диполярное циклоприсоединение к фуллерену азометинилида, полученного десилили-рованием (Ы-бензилиден)триметилсилилметиламина.
Рис. 1. Схема синтеза ^ацетил-5-(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилфенил)фуллеропролина
10
Синтез и антиоксидантные свойства некоторых производных фуллерена С6
Рис. 3. Схема синтеза фуллеропролина
Рис. 4. Синтез децилового эфира 3,4,6,7-бис-фуллеро[60]пирролизидин-5-карбоновой кислоты
Таблица. Определение перекисного числа Xn
Время, ч контроль С60 Xn, ммоль/кг образец 1 образец 2 образец 3 образец 4
0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
1 0,03 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00
2 0,07 0,04 0,01 0,03 0,03 0,03
3 0,13 0,09 0,03 0,06 0,04 0,03
4 0,20 0,11 0,08 0,16 0,06 0,04
5 0,31 0,20 0,11 0,25 0,08 0,06
Суммарный выход конечного продукта в пересчете на фуллерен С60 составил 67%.
Производное фуллеропролина (образец 3) было синтезировано по модифицированной нами реакции Прато (рис. 3). Модификация заключалась в использовании вместо саркозина его триметилсилилового эфира. В отличие от свободной аминокислоты он растворим в большинстве неполярных растворителей, в которых растворяется фуллерен С60. В результате выход конечного продукта увеличивается в 2 раза, а скорость реакции — в 4 раза.
Двусферный бициклоаддукт (образец 4) был получен из децилового эфира глицина, параформальдегида и фуллерена в присутствии перхлората лития в качестве катализатора и триэтиламина в качестве основания (рис. 4). Исходный эфир глицина был приготовлен из свободной аминокислоты и соответствующего спирта тионилхлоридным методом [9].
Изучение антиоксидантной активности. Для
синтезированных соединений было определено пере-кисное число Xn. Пероксидные радикалы генерирова-
81
В.А.Иоутси и др. / Вестник РГМУ, 2012, №5, с. 76-82
Рис. 5. Изменение перекисного числа со временем
ли в процессе окисления олеиновой кислоты кислородом воздуха. В качестве контрольного образца использовали чистую олеиновую кислоту. Количество оставшихся в анализируемом образце пероксидов определяли при помощи иодометрического титрования. Результаты приведены в таблице.
Из рис. 5 видно, что наилучшие результаты в ингибировании процесса образования гидроперекисей показал дециловый эфир 3,4,6,7-бис-фуллеро[60] пирролизидин-5-карбоновой кислоты (образец 4). Высокая активность этого соединения может быть связана с захватом радикалов сразу двумя фуллере-новыми сферами.
Необычайно низкая активность образца 2 связана с его выраженной восстановительной способностью, в результате чего в процессе определения перекисного числа вещество полностью окислилось кислородом воздуха. Это было подтверждено данными масс-спектрометрии высокого разрешения (Материалы и методы, п. 8).
Заключение
Нами синтезированы новые соединения, содержащие одну и две фуллереновые сферы в молекуле. Установлена возможность их использования в качестве эффективных антиоксидантов, причем с увеличением числа сфер в молекуле антиоксидантная активность возрастает.
Литература
1. Nielsen G., Roursgaard M., Jensen K. et al. In vivo Biology and Toxicology of Fullerenes and Their Derivatives // Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 2008. V.103. P.197-208.
2. Shuster D.I., Wilson S.R., Shinazi R.F. Anti-human immunodeficiency virus activity and cytotoxicity of derivatized buckminsterfullerenes // Bioorg. Med. Chem. Lett. 1996. V.6. P.1253-1256.
3. Shinazi R.F., Sijbesma R., Sradanov G. et al. Synthesis and virucidal activity of a water-soluble, configurationally stable, derivatized C60 fullerene // Antimicrob. Agents Chemother. 1993. V.37. №8. P.1707-1710.
4. Bakry R., Vallant R., Najam-ul-Haq M. et al. Medicinal applications of fullerenes // Int J Nanomedicine. 2007. V.2. P.639-649.
5. Maggini M., Scorrano G., Prato M. Addition of Azomethine Ylides to C60: Synthesis, Characterization, and Functionalization of Fullerene Pyrrolidines // J. Am. Chem. Soc. 1993. V.115. P.9798-9799.
6. Wilson S.R., Wang Y., Cao J., Tan X. Amino Acids as Precursors for N-unsubstituted Fulleropyrrolidine Derivatives // Tetrahedron Lett. 1996. V.37. P.775-778.
7. Ioutsi V.A., Zadorin A.A., Khavrel P.A. et al. Diastereoselective lithium salt-assisted 1,3-dipolar cycloaddition of azomethine ylides to the fullerene C60 // Tetrahedron. 2010. V.66. P.3037-3041.
8. Filipone S., Maroto E.E., Martin-Domenech A. et al. Anefficient approach to chiral fullerene derivatives by catalytic enantioselective 1,3-dipolar cycloadditions // Nat Chem. 2009. V.1. P.578-582.
9. ТитцеЛ., АйхерТ. Препаративная органическая химия. М.: Мир, 1999. С.156.
Информация об авторах:
Соколов Сергей Александрович, студент кафедры физической химии химического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, лаборант научноисследовательского института канцерогенеза Российского онкологического научного центра им. H.H.Блохина Адрес: 119991, Москва, ул. Ленинские горы, 1, стр. 3 Телефон: (499) 353-5396 E-mail: sokol481@rambler.ru
82
Синтез и антиоксидантные свойства некоторых производных фуллерена С60
Семивражская Олеся Олеговна, студентка кафедры
физической химии химического факультета
Московского государственного
университета им. М.В.Ломоносова
Адрес: 119991, Москва, ул. Ленинские горы, 1, стр. 3
Телефон: (499) 353-5396
E-mail: semivrazhskaya@gmail.com
Апенова Марина Георгиевна, младший научный сотрудник
лаборатории термохимии кафедры физической химии
химического факультета Московского государственного
университета им. М.В.Ломоносова
Адрес: 119991, Москва, ул. Ленинские горы, 1, стр. 3
Телефон: (499) 353-5396
E-mail: mg.apenova@mail.ru
Белов Никита Михайлович, аспирант лаборатории термохимии кафедры физической химии химического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова Адрес: 119991, Москва, ул. Ленинские горы, 1, стр. 3 Телефон: (499) 353-5396 E-mail: nikita.belov@gmail.com
Ковалев Сергей Васильевич, аспирант лаборатории протеомики
научно-исследовательского института канцерогенеза Российского
онкологического научного центра им. Н.Н.Блохина
Адрес: 115478, Москва, Каширское ш., 24
Телефон: (499) 323-5611
E-mail: sergekov@mail.ru
Шевченко Валерий Евгеньевич, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией протеомики научноисследовательского института канцерогенеза Российского онкологического научного центра им. Н.Н.Блохина Адрес: 115478, Москва, Каширское ш., 24 Телефон: (499) 323-5611 E-mail: vshev@nm.ru
Негребецкий Вадим Витальевич, доктор химических наук,
профессор, заведующий кафедрой химии лечебного факультета
Российского национального исследовательского медицинского
университета им. Н.И.Пирогова
Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1
Телефон: (495) 434-0465
E-mail: negrebetsky1@rsmu.ru
СТРАНИЧКА УЧЕНПГП СПБЕТА РНИМУ ИМ. Н.И.ПИРОГОБА
Информация о защитах диссертаций
на соискание ученой степени доктора наук
в ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова Минздрава России
Автор Тема Специальность
Давыдовская Нейродегенеративный процесс при рассеянном скле- 14.01.11 — нервные болезни
Мария Вафаевна розе: возможности оценки и коррекции (медицинские науки)
Работа выполнена в ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Научный консультант — д. м. н., проф. А.Н. Бойко. Защита состоится 12.12.2012 на заседании диссертационного совета Д 208.072.09 (117997, Москва, ул. Островитянова, 1; тел. для справок: (495) 434-84-64).
Хорева Комплексный анализ системы Toll-подобных рецепто- 14.01.05 — кардиология
Марина Викторовна ров при различных патологических состояниях чело- (медицинские науки)
века
Работа выполнена в ГБОУ ВПО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Научный консультант — д. м. н., проф. Л. В. Ковальчук. Защита состоится 24.12.2012 на заседании диссертационного совета Д 208.072.05 (117997, Москва, ул. Островитянова, 1; тел. для справок: (495) 434-84-64).
83
