CC BY
34
ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ у-АМИНОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ С ИОНАМИ ДВУХВАЛЕНТНЫХ 3d- МЕТАЛЛОВ
Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р. Резюме
В результате экспериментальных исследований выявлены факторы, влияющие на процесс комплексообразования: технологические приемы смешивания субстрата и реагента, их соотношение, гомогенность реакционной смеси, рН реакции, температурные режимы.
STUDY OF Г-AMINOBUTYRIC ACID COMPLEX FORMATION WITH IONS OF BIVALENT
3D METALS REACTION
Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R. Summary
The following factors influencing the process of complex formation were educed during the experimental research: technological modalities of mixing substrate and reagent, their correlation, homogeneity of reaction mixture, reaction рН, temperature modes.
УДК 547.461.4
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ 4-ГИДРОКСИПРОЛИНА С ИОНАМИ ДВУХВАЛЕНТНЫХ 3¿-МЕТАЛЛОВ
Кадырова Р.Г. - д.х.н., профессор; Кабиров Г.Ф. - д.в.н., профессор, зав. кафедрой;
Муллахметов Р.Р. - к.в.н., доцент Казанский государственный энергетический университет, Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана
тел.: 8(843) 273-97-75
Ключевые слова: 4-гидроксипролин, комплексонаты железа, кобальта, меди, цинка. Key words: 4- Hydroxyproline, ferrum, cobalt, cuprum and zinc complexonates.
4-Гидроксипролин (2S, 4R) -4-hydroxypyrrolidine-2-карбоновая кислота -lUPAC) - является широко распространенной протеиногенной
заменимой гетероциклической а-аминокислотой. Имеет два центра хиральности (положение 2 и 4) и может образовывать четыре оптически активных стереоизомера. Изомер L-гидроксипролин -бесцветные кристаллы с температурой плавления 274 °С, хорошо растворяется в воде; р^ 1,92 (СООН), 9,74 (Ш), pl 5,83.С нингидрином L-гидроксипролин дает желтое окрашивание и эта реакция используется для количественного его определения фотоколориметрически. Для комплексных солей а-аминокислот чувствительность реакции с нингидрином уменьшается.
В пептидном синтезе гидроксильную
группу 4-гидроксипролина защищают бензильной и трет-бутильной группами. Химические реакции по атому азота аминогруппы в молекуле 4-гидроксипролина пространственно
затруднены. 4-Гидроксипролин - основной компонент белка коллагена и играет ключевую роль в обеспечении стабильности коллагена. Он также обнаружен в некоторых других белках, например в эластине.[Химик. ги-оксипролин. - Химическая энциклопедия; Гидроксипролин. Материал из Википедии, на сайте «О химии»].
4-Гидроксипролин - биологически активное вещество, используется в синтезе лекарственных средств, например оксицепрола (К-ацептил-4-гидрокси^-пролина), который представляет интерес как нестероидное противовоспалительное
средство [1].
Известно применение L-пролина, 4-гидроксипролина и солей на их основе в качестве терапевтических средств жаропонижающего и
противовоспалительного действия [2].
4-Гидроксипролин может
использоваться в синтезе
противогрибковых препаратов и хиральных лигандов [www. liveintemet. ru/ 2719006/post 293154327].
4-Гидроксипролин представляет особый интерес для косметической промышленности, так как он обладает омолаживающим эффектом на клеточном уровне [L-гидроксипролин. foodactive. ram. ua > produktsiya.. .hydroxyproline html].
Из данных литературы следует, что 4-гидроксипролин обладает широким спектром биологического действия. Соли и N-ацетилпроизводные, полученные на его основе, являются эффективными жаропонижающими и
противовоспалительными средствами.
Однако сведения о методах синтеза и физико-химических свойствах солей биогенных металлов 4-гидроксипролина в доступной литературе отсутствуют.
Известно, что органически связанные микроэлементы (марганца, железа, кобальта, меди, цинка) с а-аминокислотами характеризуются высокой биологической доступностью и усваиваются организмом легче, чем соответствующие сульфаты [3].
Для изучения токсикологических и фармакологических свойств
комплексонатов 4-гидроксипролина с биогенными металлами нами проведено экспериментальное исследование реакции комплексообразования и исследования по разработке доступных способов получения комплексных соединений.
Материалы и методы. Для исследования реакции взаимодействия 4-гидроксипролина с ионами биогенных 3d-металлов были использованы следующие реактивы: trans-4-Hydroxy-L-proline,
содержание основного вещества 99,0%. New Jersey, USA; 1-800-ACROS-01; сульфаты: железа, FeSO4 -7ШО; кобальта, ^SO4 • 7H2O; меди, CuSO4 • 5H2O; цинка, ZnSO4 • 7Н2О; гидроксид натрия, марки «хч».
1. Синтез комплексоната железа (II) 4-гидроксипролина. а) Раствор 1,06 г
(0,0038 моль) сульфата железа (II) FeSO4 • 7Н2О в 15 мл воды нагревают до 45-50 °С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата (рН 3) прибавляют 1 г (0,0076 моль) гидроксипролина, выдерживают 3035 минут при 45-50 °С и 1,5-2 часа при комнатной температуре. Гомогенный реакционный раствор имеет светло-желтый цвет. Раствор упаривают при комнатной температуре из чашки Петри. Кристаллический остаток промывают несколько раз спиртом (качественный контроль на сульфаты с BaQ2) и сушат. Получают 1,3 г (96,3%) комплексоната дигидрата железа (II) 4-гидроксипролина [C5H8OзN]2Fe • 2H2O. Содержание азота (%): найдено - 7,80; вычислено -7,93. Дигидрат железа (II) 4-гидроксипролина кристаллический продукт темно-серого цвета с зеленоватым оттенком. Продукт растворяется в воде, но из раствора при стоянии выпадает темный порошок вследствие гидролиза соли. В спирте препарат не растворяется. При температуре 138-142 °С наблюдается обугливание. б) К раствору 1 г (0,0076 моль) 4-гидроксипролина в 10 мл воды прибавляют 0,3 г (0,0076 моль) гидроксида натрия, перемешивают 10 минут (рН 9) и нагревают до 50-55 °С. К гомогенному раствору прибавляют 1,06 г (0,0038 моль) сульфата железа (II), FeSO4 • 7H2O при перемешивании и нагревают при 45-50 °С в течение 30-35 минут. При этом наблюдается выпадение осадка грязно зеленого цвета гидроксида железа (II). Гетерогенную смесь перемешивают в течение 2-х часов при 45-50 °С, охлаждают, осадок фильтруют и фильтрат упаривают при комнатной температуре.
Кристаллический остаток темного цвета промывают спиртом и сушат. Получают 0,7 г (52 %) комплексоната дигидрата железа (II) 4-гидроксипролина, [C5H8OзN]2Fe • 2H2O. Содержание азота (%): найдено -7,79; вычислено -7,93. При температуре 142-143 °С препарат обугливается.
2. Синтез комплексоната кобальта (II) 4-гидроксипролина. Раствор 1,07 г (0,0038 моль) сульфата кобальта (II), СоSO4 • 7H2O в 15 мл воды нагревают до 45-50 °С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата (красноватого цвета) прибавляют 1 г (0,0076 моль)
гидроксипролина, выдерживают 30-35 минут при 45-50 °С и 1,5 часа при комнатной температуре. Затем гомогенный реакционный раствор (розоватого цвета) упаривают при комнатной температуре, кристаллический остаток промывают несколько раз спиртом (качественный контроль на сульфаты с BaQ2) и сушат. Получают 1,58 г (97,46 %)
комплексоната гексагидрата кобальта (П)4-гидроксипролина, [C5H8OзN]2Со • 6H2O. Содержание азота (%): найдено - 6,45; вычислено -6,57.
Комплексонат кобальта (II) кристаллический продукт розового цветас бежевым оттенком. Препарат хорошо растворяется в воде (водный раствор разового цвета), не растворяется в спирте. При температуре 128-130 °С продукт обугливается.
3. Синтез комплексоната меди (II) 4-гидроксипролина. К раствору 1 г (0,0076 моль) ) 4-гидроксипролина в 10 мл воды прибавляют 0,3 г (0,0076 моль) гидроксида натрия, перемешивают 10 минут (рН 9) и нагревают до 50-55 °С. К гомогенному раствору прибавляют 0,95 г (0,0038 моль) сульфата меди, CuSO4 • 5H2O при перемешивании, нагревают до 50 °С в течение 30-35 минут. Гомогенный реакционный раствор (ярко темно-синего цвета) выдерживают в течение 1,5-2-х часов при комнатной температуре и упаривают. Кристаллический остаток промывают несколько раз спиртом и сушат при комнатной температуре. Получают 1,55 г (96,87 %) комплексоната пентагидрата меди (II) 4-гидроксипролина [C5H8OзN]2Cu • 5H2O. Содержание азота (%): найдено -674; вычислено -6,63.
Комплексонат меди (II)
кристаллический продукт темно-синего цвета, хорошо растворяется в воде, не растворяется в спирте. При температуре
165-170 °С продукт обугливается.
3. Синтез комплексоната цинка (II) 4-гидроксипролина. К раствору 1 г (0,0076 моль) ) 4-гидроксипролина в 10 мл воды прибавляют 0,3 г (0,0076 моль) гидроксида натрия, перемешивают 10 минут (рН 9) и нагревают до 50 °С. К гомогенному раствору прибавляют 1,1 г (0,0038 моль) сульфата цинка, ZnSO4 • 7H2O при перемешивании и нагревают до 50 °С в течение 30-35 минут. Гомогенный светлый реакционный раствор выдерживают при комнатной температуре 1,5-2 часа и упаривают. Кристаллический остаток белого цвета промывают спиртом и сушат при комнатной температуре. Получают 1,32 г (95,65%) дигидрата цинка 4-гидроксипролина [C5H8OзN]2Zn • 2H2O. Содержание азота (%): найдено - 7,65; вычислено - 7,77.
Комплексонат цинка
кристаллический продукт белого цвета, хорошо растворяется в воде, не растворяется в спирте. При температуре 198-201 °С продукт обугливается.
Результаты исследований. Ранее нами был разработан способ получения комплексонатов марганца и железа с глицином [3] и марганца с 4-гидроксипролином [4] действием на реакционный водный раствор гидролизатов соответствующих сульфатов металлов а-аминокислотами в кислой среде (рН 3). В процессе гидролиза сульфатов Ме (II) образуются гидроксид марганца (II) и гидроксид железа (II), которые хорошо растворяются в кислой среде и не подвергаются окислению до гидроксидов металлов (III).
Оптимальные данные были ииспользованы нами в синтезе комплексонатов железа (II), кобальта (II) 4-гидроксипролина по схеме (I).
Схема реакции (I):
2
НО
\
НС_сн
Н2С
СН-СООН
г
+ мд804 + 2НОН Ме(ОН)2 + И2804
рН < 7
К-И
НО^
(- 2НО)
НС СН
Н2С
СН-СОО-
К-И
Ме
2
где Ме = Fe2+ (1а); Со2+ (2). Из данных эксперимента следует, что протекание реакции и выход целевых продуктов зависит от следующих факторов: гомогенности реакционного раствора, рН среды, растворимости субстрата в воде, растворимости реагентов в кислой или щелочной средах и их устойчивости к окислению.
В оптимальных условиях реакции (кислая среда, рН = 3, гомогенность реакционного раствора) комплексонаты железа (II) 4-гидроксипролина получают с высокими выходами: 96,3 %, 97,46 %, соответственно.
Комплексообразование 4-
гидроксипролина с гидроксидом железа (II) в щелочной среде (рН 9) протекает в гетерогенной фазе, так как Fe(OH)2 не растворяется в щелочных растворах, не обладает амфотерностью и выход целевого продукта составляет 52,2 % (методика 1б,
схема II).
Реакция комплексообразования 4-гидроксипролина с ионами Си2+, Zn2+ однозначно протекает в щелочной гомогенной среде (рН 9). Гидроксид меди, Си(ОН)2 в щелочной среде и при нагревании растворяется с образованием куприта №2[Си(ОН)4]^п(ОЦЪ проявляет амфотерность.
В щелочной среде при избытке I I -ионов аминокислоты находятся в виде анионов, так как диссоциируют протонированные аминогруппы. Скорость комплексообразования аниона
аминокислоты с катионами Си2+, Zn2+ в гомогенной фазе значительно выше, чем скорость образования малорастворимых гидроксидов.
Комплексонаты меди (II), цинка и железа (II) (1б) получают по схеме (II):
Схема реакции (II):
2
НО
\
НС
Н2С
СН
МеБО,
СН-СООКа
КЫ
+
(-N^80)
рН > 7
НО^
НС
Н2С
СН
СН-СОО-
К-Ы
Ме
2
где Ме = Fe2+ (1б); Сu2+ (3); Zn2+ (4.)
Сущность способа получения комплексонатов [5] по схеме (II) заключается в действии сульфата соответствующего металла (присыпание кристаллического реагента) на
реакционную смесь 4-гидроксипролина и гидроксида натрия в водной среде (рН 9). В мягких условиях (температура реакции 5055 °С, время 30-35 минут, гомогенная фаза) комплексонаты меди (II) (3) и цинка (4) 4-гидроксипролина получают с выходами 96,87 % и 95,65 %, соответственно.
Для подтверждения структуры полученных комплексонатов 4-
гидроксипролина проведены качественные реакции. [6]. Соединения (1-4) дают качественную реакцию на аминогруппу: с хлоридом железа (III) образуют хелаты красного цвета; с сульфатом меди (II) c добавлением ацетата натрия - ярко синего цвета (соединения 1,2,4).
Водный раствор комплексоната железа (II) 4гидроксипролина (1а,б) с гидроксидом натрия образует осадок Fe(OH)2 грязно зеленого цвета; с Кз^е(С№)6] наблюдается выпадение темно-синего осадка Feз[Fe(CN)6]2 турнбулевой сини; с нингидрином раствор окрашивается в фиолетовый цвет.
При действии на водный раствор комплексоната кобальта (II) (2)
гидроксидом натрия выпадает осадок Со(ОН)2 розового цвета; с нингидрином водный раствор (2) окрашивается в желтый цвет.
Комплексонат меди (II) (3) в водном растворе с К^е(С№)6] образует осадок Си2^е(С^)] красно-бурого цвета.
Комплексонат цинка (4) с Кз^е(С№)6] в водном растворе дает осадок Znз[Fe(CN6)]2 желто-коричневого цвета; с нингидрином раствор окрашивается в фиолетовый цвет.
Заключение. Исследована реакция комплексообразования 4-гидроксипролина с ионами железа (II), кобальта (II), меди (II) и цинка. На основе экспериментальных данных определены факторы, влияющие на процесс комплесообразования, основными из которых является рН-среды и гомогенность реакционной смеси. В оптимальных условиях получены новые комплексные соединения 4-
гидроксипролина с биогенными 3й-металлами с высокими выходами, что позволяет изучить их токсикологические и фармакологические свойства.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Пат. BV 11422. С 1.12.30.2008. Беларусь. Способ получения ^ацетил-4-гидрокси-Ь-пролина / З.И. Куваева, Д.В. Лопатик, Т.А. Николаева.
2. Пат. США 5827874, 27.10.1998 /
Meyer Hans.
3. Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р. Разработка рационального способа получения комплексных солей марганца, железа с глицином и метионином. // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. - Казань, 2013. -т. 216, с. 150-156.
4. Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р. Разработка способа получения комплексонатов кальция и марганца с 4-гидроксипролином // Ученые
записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. -Казань, 2015. - т. 223, с. 82-87.
5. Кадырова Р.Г.,Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р. Биогенные свойства и синтез комплексных солей а-аминокислот биогенных металлов. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2014. - с. 85-93.
6. Грандберг И.И. Практические работы и семинарские занятия по органической химии. - М.: Дрофа, 2001. с. 136-138.
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ 4-ГИДРОКСИПРОЛИНА С ИОНАМИ ДВУХВАЛЕНТНЫХ 3¿-МЕТАЛЛОВ
Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р.
Резюме
Получены новые комплексные соединения 4-гидроксипролина с биогенными 3d-металлами с высокими выходами, что позволяет изучить их токсикологические и фармакологические свойства.
STUDY OF COMPLEX FORMATION OF 4- HYDROXYPROLINE WITH IONS OF BIVALENT 3D METALS REACTION
Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R.
Summary
New complex compounds of 4- hydroxyproline with biogenous 3d metals with high output are obtained. It enables us to study their toxicological and pharmacological properties.
УДК 681.2.083
ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ КАНАЛ КОНТРОЛЯ БИЕНИЯ ВАЛОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
*Ломакин И.В. - к.т.н., доцент; Загидуллин Л.Р. - к.б.н., доцент; *Агеева К.А. - магистрант * Казанский государственный энергетический университет
Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана
e-mail: lomakin_igor@mail.ru
Ключевые слова: биение вала, математические модели, системы управления, измерение, электропривод.
Key words: runout of the shaft, mathematical models, control systems, measurement, electric
drive.
Используемые в настоящее время Поэтому возникает вопрос о
средства контроля биения вала необходимости разработки
предполагают использования механических автоматизированного канала контроля
измерителей, которые не в полной мере биения вала, позволяющего
удовлетворяют современным требованиям, преобразовывать контролируемые
так как не приспособлены для работы в параметры к виду удобному для
автоматических системах контроля. мониторинга параметров.
