Иммобилизованные формы аденина Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

6Й61И в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № S (98)

УДК 66.047

А. X. Шаймурзин, А. В. Горячая, А. Н. Кусков, М. И. Штильмаи Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ФОРМЫ АДЕИИНА

For the lat several decades the great attention is paid to immobilized forms of plant growth regulators which provide not only growth regulation but also enhance protective properties of plants. These effects allow correction and adjustment of crop yield depending on season and country climatic conditions. There is no doubt that such developments are urgent for Russian Federation. That is why our presented investigations are directed to preparation and study of plant growth regulators immobilized forms with improved properties.

В последнее время большой интерес в мире представляют иммобилизованные формы регуляторов роста растений, которые отвечают не только за регуляцию роста, но и за увеличение защитных свойств растений. Это позволяет скорректировать урожайность со временем года и климатическими условиями страны. Данные разработки безусловно актуальны и для России, поэтому представляемые намн исследования направлены на получение и следование свойств новых, иммобилизованных формы регуляторов роста растений с улучшенными, свойствами.

Введение. Данная работа посвящена наноразмерным формам регуляторов роста растений на водорастворимой полимерной основе. При этом в качестве основы таких форм предложено использовать амфифильные полимеры N-винилпирролидона. Этот метод позволит устранить ряд недостатков, присущих ранее разработанным регуляторам роста растений, таких как:

- плохая растворимость или нерастворимость в водных средах;

- невозможность использования препарата с широким диапазоном концентраций;

- высокая токсичность.

Имеющиеся к настоящему времени данные о синтезе полимерных производных регуляторов роста и развития растений (РРРР) - фитоактивных полимерах - показывают, что они обладают существенными преимуществами перед низкомолекулярными аналогами - пролонгированным действием, заданным уровнем растворимости в воде, пониженной токсичностью и фи-тотоксичностыо [1], активностью при невысоких дозах и концентрациях.

Фитоактивные полимеры являются типичными представителями систем с контролируемым выделением активного вещества (Controlled Release Systems), рассматриваемыми в последнее время как наиболее эффективная форма лекарственных и биологически активных препаратов. Благодаря этим особенностям препараты на основе фитоактивных полимеров могут быть применены в низких дозах (например, при замачивании семян и черенков - 2-5 г на га) и могут рассматриваться как препараты нового поколения, удовлетворяющие самым строгим экологическим требованиям [2]. Работы в области фитоактивных полимеров ведутся во многих странах мира (США, Греция, Бельгия, Болгария). В России долгое время с большим успехом исследования в этом направлении, проводятся в Российском химико-технологическом университете имени Д.И. Менделеева (Москва), где разра-

0 Я в X И в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №5(98)

ботаны методы синтеза водорастворимых полимерных производных практически всех основных групп РРРР [3]. В то же время синтез фитоактивных полимеров достаточно сложен, что затрудняет их практическую реализацию. В связи с этим был разработан и исследован препарат на водорастворимой амфифильной полимерной основе.

Материалы и методы. ¡.Получение амфифильного полимера М-винилпирролидона. К 2 г хлорангидрида стеариновой кислоты, предварительно взвешенному в пробирке с притертой пробкой, добавили 10 мл Ы-винилпирролидона и 0,01 г инициатора - динитрила азодиизомасляной кислоты, далее 40мл диоксана (предварительно .высушенного от воды). Синтез вели в течение 2,5 часов в термостате при I = 70°С. Полученную реакционную смесь отогнали на роторе от диоксана при прониженном давлении, не высушивая. Далее растворили в воде и довели рН до нейтрального 0,05 н раствором щелочи, после чего высушили лиофильно до постоянной массы. Результаты синтеза: т,Ш1 = 8,5 г. <п = 79 %.

2. Определение молекулярной массы амфифильного полимера. Методом потенциометрического титрования определена молекулярная масса полимера по содержанию в нем концевых кетониых групп. Для этого навеску полимера (0,2 г) растворяли в 20 мл предварительно приготовленного окси-мирующего раствора. Титровали 0,02н раствором НС1. За ходом реакции нейтрализации следили ло изменению значения рН раствора при помощи рН-метра.

Среднечисловую молекулярную массу полимеров М„ вычисляли по формуле:

М„ = т„/ Сцо*(У-У,),

где т„ - масса навески полимера, г; сна - концентрация раствора кислоты, моль/л;

(У-\',)- разность объемов холостой и определяемой пробы, л, Среднечисловая молекулярная масса полученного полимера равна 11900.

3. Получение фитополимера - комплекса амфифильного полимера с аденином. Отдельно растворили аденин в горячей воде (1 = 70°С), после охлаждения раствора аденина, его тщательно смешивали с водным раствором полимера и дали комплексу отстояться. Проводили исследование диализным методом относительно 1л дистиллированной воды - снимались показания в емкости и в диализном мешке каждые 12 часов в течение 4-х суток для определения кинетики выделения свободного аденина и образования комплекса с амфифильным полимером при различных концентрациях компонентов комплекса, а также определения места иммобилизации в объеме агрегата.

Обсуждение результатов. По полученным результатам исследована кинетика выделения свободного. При этом свободный аденин выделился достаточно быстро (рис.1). На графиках приведена зависимость количества выделившегося аденина (т) от времени (I).

I П $ X II в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. Ни 5 (98)

В то же время аденин не связывался со стандартным ПВП с молекулярной массой 8000 и 360 000, что говорит о вступлении в связь аденина с гидрофобной частью амфифильного полимера (рис.2).

I 14

13 12 11

I

| £ 10 ! е э

8

7

6

3

О 20 40 60 80

I, час

Рис.1. Кинетика выделения чистого аденина.

и час

Рис. 2. Выделение аденина из смеси с обычный ПВП (360 000).

При массовом соотношении амфифильный полимер : аденин- 1:5 выделилось 7,6 мг аденина, что соответствует 27 % от общего веса аденина в смеси. Таким образом, не было дальнейшего выделения аденина.

I II 0 ¡и в химии и химической технологии. Том ХХШ. 2009. На 5 (98)

Доказательством включения аденина в комплекс с амфифильным полимером служит факт резкого смещения пика поглощения УФ-спектра. Также в отличие от смеси аденина со стандартным 11В! I. имеющим молекулярную массу 8000. был получен лишь один пик (рис.3).

Рис. 3. Зависимость длины волны от концентрации при образовании комплекса амфнфильного полимера с аденином.

Заключение и выводы. По проделанной работе можно сделать следующие выводы:

- при всех соотношениях аденин включался в комплекс с амфифильным полимером, в то же время не было включения или оно было незначительным с обычным полимером (молекулярная масса 8000 и 360000), что свидетельствует об образовании связи (взаимодействия) аденина с гидрофобной частью амфифильного полимера (гидрофильно-гидрофобное взаимодействие);

- рассчитано соотношение компонентов, при котором образуется комплекс;

- комплекс оказался не устойчивым при лиофилизации и последующем растворении, что связано со слабым гидрофильно-гидрофобным взаимодействием, так как аденин достаточно гидрофилен и не держится в гидрофобном ядре мицеллы.

Библиографические ссылки

1. [Текст] М.И. Штильман [и др.]; // Физиология растений. 1997. Т. 44. №6, С. 861-864.

2. Кулаева О.Н. Как регулируется жизнь растений. // Соросовский Образовательный Ж-л, 1995. № 1. С. 20-27.

3. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. / Г.С.Муромцев [идр.];М.:ВОАгропромиздат, 1987.