CC BY
169
УДК 547.751
Г. Н. Нугуманова, С. В. Бухаров, Р. Г. Тагашева,
В. С. Попова
АНТИРАДИКАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОСТРАНСТВЕННО
ЗАТРУДНЕННЫХ ФЕНОЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ИНДОЛА
Ключевые слова: производные индола, пространственно затрудненный фенольный фрагмент, антирадикальная активность,
хромоген-радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил.
Выявлена высокая антирадикальная активность пространственно затрудненных фенольных производных индола в модельной реакции их взаимодействия со свободным радикалом 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом.
Keywords: indole derivatives, sterically hindered phenolic fragment, antiradical activity, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl.
The high antiradical activity of sterically hindered phenolic indole derivatives in a model reaction of their interaction with the free radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl was established.
Индол и его производные, содержащие фрагменты пространственно затрудненного фенола, представляют значительный интерес в качестве ингибиторов свободно-радикального цепного окисления органических сред. Эти соединения могут найти применение как полифункциональные антиоксиданты для полимеров, смазочных масел, жиров, топлив, а также в качестве лекарственных препаратов для коррекции оксидантных патологий в живых организмах.
Ранее нами синтезирован широкий ряд новых пространственно затрудненных фенольных производных индола [1,2] и показана их высокая стабилизирующая активность в условиях ускоренного термоокисления галобутилкаучуков [3]. В настоящей работе проведена оценка антиоксидантной активности синтезированных производных индола в модельной реакции их взаимодействия со стабильным хромоген-радикалом 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом (ДФПГ). Согласно литературным данным [4], определяемая по данному методу антирадикальная активность веществ, хорошо коррелирует с антиоксидантной, и может служить тестом для количественной оценки антиокси-дантных свойств.
В видимой области спектра ДФПГ в органических растворителях имеет максимум поглощения в диапазоне длин волн 515-520 нм, который исчезает при взаимодействии радикала с веществами - донорами атомов водорода [5], к которым относятся фенольные антиоксиданты. Фиксируя с помощью спектрофотометра убывание оптической плотности при 520 нм раствора ДФПГ с антиоксидантом во времени, можно рассчитать константу скорости взаимодействия ДФПГ с антиоксидантом, которая служит количественной характеристикой антирадикальной и, следовательно, ан-тиокислительной активности.
Согласно имеющимся литературным данным [6], при взаимодействии ДФПГ с антиоксидантамипе-ренос атома водорода на радикал может протекать, по меньшей мере, по двум независимым конкурирующим механизмам: по ионному и по радикально-
му .Поскольку термоокислительное старение полимеров является свободно-радикальным процессом, для изучения антирадикальной активности соединений -потенциальных антиоксидантов для полимерных мате-
риалов - с применением ДФПГ используют неполярные растворители (бензол, гексан, четыреххлористый углерод, диоксан) [7]. В этих растворителях процесс взаимодействия ДФПГ с антиоксидантом протекает преимущественно по радикальному механизму.
Взаимодействие исследуемых производных индола (1-12) с ДФПГ проводили в условиях псевдопервого порядка по радикалу в среде 1,4-диоксана, выбор которого обусловлен полной растворимостью в нем всех исследованных соединений. Для предотвращения протекания реакции по ионному механизму 1,4-диоксан тщательно осушали.
№
1-9
t-Bu ,t-Bu
R1 = H(1-3,6),-CHj^VOH (4,5,7),-CH^VOH(8,9);
t-Bu _
(OCH3)2
t-Bu
R2 = O (1,5,8), =NNHC(S)NH2 (2,4,9), =NNHC6H5 (3,7), =NOCH^^VOH (6)
t-Bu
t-Bu
Пз CO ,n
кЛ™ ¿h-Q-
-Bu
-OH
t-Bu
Эффективные константы скорости взаимодействия пространственно затрудненных фенольных производных индола с ДФПГ, полученные обработкой данных кинетических кривых падения оптической плотности по уравнению (1), представлены в таблице 1.
ІП (йо / йі) = к • [АО]о • 1, (1)
где й0 и йі - начальная и текущая оптические плотности раствора ДФПГ и исследуемого антиоксиданта, [АО]о - начальная концентрация исследуемого антиоксиданта, к - константа скорости реакции, 1 - время.
11
Таблица 1 - Константы скоростей реакции ДФПГ с производными индола (20°С, 1,4-диоксан, [АО]о = 1,5*10-3 моль/л, соотношение ДФПГ: АО = 1:20)
Соединение 2 кэфх10 , моль/л •с
1 0,399±0,091
2 0,882±0,022
3 1,372±0,055
4 1,590±0,027
5 2,254±0,033
6 2,546±0,056
7 2,596±0,044
8 3,055±0,091
9 5,784±0,141
10 0,227±0,019
11 3,472±0,106
12 7,665±0,144
Агидол 70 1,599±0,185
Ирганокс 1010 8,442±0,239
Как видно из данных таблицы 1, все синтезированные 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил содержащие производные индола обладают выраженной
антиради-кальной активностью, причем прослеживается определенная тенденция. Константа скорости взаимодействия производных индола с ДФПГ возрастает в ряду «изатин 1 - тиосемикарбазон изатина 2- бензилированный тиосемикарбазон изатина 4 -фосфорилированный тиосемикарбазон изатина 9».
Аналогичная зависимость прослеживается и в ряду «изатин 1 - бензилированный изатин 5 -фосфорилированный изатин 8». Таким образом, введение в молекулу изатина пространственно затрудненного фенольного фрагмента (соединения 5, 4) приводит к увеличению антирадикальной активности. Наличие в составе молекулы, наряду с ПЗФ фрагментом, фосфонатной группировки (соединения 8, 9) обеспечивает наибольший антирадикаль-ный эффект.
В ряду «индол 10 - бензилированный дигидроиндол 11 - бензилированный индол 12» анти-радикальная активность увеличивается с ростом в составе молекулы количества пространственно затрудненных фенольных фрагментов.
Таким образом, синтезированные пространственно затрудненные фенольные производные индола 5-9, 11, 12 являются перспективными антирадикальными агентами, превосходящими по величине константы скорости реакции с ДФПГ высокоэффективный гетероциклический антиоксидант Агидол 70. Наибольшую антирадикальную активность среди исследованных соединений проявил бензилированный индол 12, сравнимый по эффективности с Ирганокс 1010.
N4
ШНС(Э^Н2
О NH
^НС(Б^Н2 О
1-Би
(ОСНз)2
О=р —СН^_Ч—ОН
1-Би
кэф = 0,399±0,091
кэф = 0,882±0,022
кэф = 1,590±0,027
кэф = 5,784±0,141
О
1
кэф = 0,399±0,091
NH 10
кэф = 0,227±0,019
О
(ХК,«-
Сн^Т-он
5 1-Би
кэф = 2,254±0,033
N >Би
Сн^ ''У он
11
1-Би
кэф = 3,472±0,106
О
N .*-Би
О=р—С^^_ ОН
(ОСН3)2
8
1-Би
___1-Би
НО
кэф = 3,055±0,091 1-Би
СН2 сн2-^^-он 1-Би
12
^и П Ч-Би О
кэф = 7,665±0,144 -----►
рост антирадикальной активности
О
О
1
2
9
О
Экспериментальная часть
Соединения 1-12 синтезировали по методикам, описанным в работах [1,2].
2,2-Дифенил-1 -пикрилгидразил (S igma-
Aldrich Chemie, Germany), а также промышленные стабилизаторы - пентаэритрил-тетракис-3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат (Ирганокс 1010) и М-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)-бензтриазол (Агидол 70) - использовали без дополнительной очистки. 1,4-Диоксан осушали по методике [8], содержание воды в 1,4-диоксане - не более 50 ppm.
Кинетику взаимодействия производных индола 1-12 с ДФПГ при 20°С исследовали спектрофотометрически на спектрофотометре ПЭ-5300В по изменению во времени оптической плотности ДФПГ при 520нм. Исходные концентрации ДФПГ -
0.75*10-4 моль/л, соединений 1-12 - 1,5*10-3 моль/л. В качестве растворов сравнения использовали растворы соединений 1-12 в 1,4-диоксане с концентрацией 1,5* 10-3 моль/л. В контрольном опыте показано, что концентрация раствора индивидуального радикала в 1,4-диоксане не изменяется при облучении его в кювете при Х=520 нм в течении 1 ч.
Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 г.г.», государственный контракт №П837
Литература
1. Нугуманова, Г.Н. Синтез пространственно затрудненных фенольных соединений на основе индола и его
производных / Г.Н. Нугуманова, С.В. Бухаров, Р.Г. Та-гашева, М.В. Курапова, В.В. Сякаев, Н.А. Мукменева, П.А. Гуревич, А.Р. Бурилов // Журнал органической химии. - 2007. - Т. 43. - № 12. - С. 1796-1801.
2. Нугуманова, Г.Н. Синтез пространственно затрудненных фенольных соединений на основе производных индола / Г.Н. Нугуманова, С.В. Бухаров, М.В. Курапова, И.А. Башева, П.А. Гуревич, В.В. Сякаев, Н.А. Мукменева, А.Р. Бурилов // Вестник Казанского технологического университета. - 2005. - № 2, ч.11. - С. 157-163.
3. Нугуманова, Г.Н. Стабилизация галобутилкаучуков пространственно затрудненными фенольными производными индола / Г.Н. Нугуманова, Р.Г. Тагашева, Д. А. Фаткулина, С.В. Бухаров, Н.А. Мукменева, П.А. Гуревич // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - № 1. - С. 33-35.
4. Арефьев, Д.В. Гибридные макромолекулярные антиоксиданты на основе гидрофильных полимеров и пространственно затрудненных фенолов / Д. В. Арефьев, И.С. Белостоцкая, В.Б. Вольева, Н.С. Ломнина, Н.Л. Комисарова, О.Ю. Сергеева, Р.С. Хрусталева // Известия Академии наук. Серия химическая. - 2007. - №4. -С. 751-760.
5. Nishimura, N. Reaction between 2,2-Diphenyl-l-picrilhydrazyl and Phenols.Substituent and Solvent Effects / N. Nishimura [et al.] // Bull. Chem. Soc. Jap. - 1977. - Vol. 50. - N. 8. - P.1969-1974.
6. Волков, В. А. Физико-химические закономерности взаимодействия 2,2-дифенил-1-пикрил-гидразила с антиоксидантами растительного происхождения: автореф. дис.... на соиск. учен. степ. канд. хим. наук / В. А. Волков. - Тверь, 2010. - 20 с.
7. Розанцев, Э.Г. Органическая химия свободных радикалов / Э.Г. Розанцев, Г. Шолле. - М.: Химия, 1979. -334 с.
8. Гордон, А. Спутник химика / А. Гордон, Р. Форд. -М.: Мир, 1976. - С.440.
© Г. Н. Нугуманова - канд. хим. наук, доц. каф. ТСК КНИТУ, [email protected]; С. В. Бухаров - д-р хим. наук, проф. каф. ТООНС КНИТУ; Р. Г. Тагашева - канд. хим. наук, доц. каф. ТООНС КНИТУ; В. С. Попова - студ. КНИТУ.
