CC BY
69
УДК 615.31
ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕХИОМЕТРИИ КОМПЛЕКСА КАРНОЗИН-Си [II] И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КОЛИЧЕСТВЕННОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ КАРНОЗИНА
В статье приведены результаты изучения стехиометрического показателя комплекса меди (II) и карнозина с использованием спектрофотометрического титрования по методу Йоу-Джонса. Установлено, что один моль ионов меди (II) связывает в комплекс три моль молекул карнозина. На основании полученных данных была разработана методика количественного определения карнозина методом косвенной йодометрии.
Белгородский государственный т„
іпшо/ш/пітот Ключевые слова: комплекс, карнозин, количественное оп-
ун.и.верси.жвш.ежвш.
ределение.
e-mail: novikov@bsu.edu.ru
Поиск новых действующих веществ для лекарственных препаратов в последние годы направлен в сторону природных биологически активных веществ ввиду их низкой токсичности и минимума побочных эффектов. Одним из таких соединений является дипептид карнозин [5]. Данное соединение обладает широким спектром биологической активности и является перспективным фармацевтическим агентом [1, 2].
Изучению химических свойств карнозина посвящено немало исследований, однако вопросам анализа данного соединения в лекарственных формах уделялось недостаточно внимания, следовательно, существует необходимость в разработке методик анализа карнозина с целью их использования в формировании нормативной документации на создаваемые лекарственные препараты.
Известно, что взаимодействие карнозина с солями меди (II) позволяет использовать метод косвенной йодометрии для количественного определения данного пептида [3].
Целью работы было установление стехиометрического показателя данного комплекса, а также разработка методики количественного определения карнозина методом косвенной йодометрии.
Методики исследования. Для определения стехиометрической закономерности карнозина с ионом Си2+ использовали спектрофотометрическое титрование по методу Иоу-Джонса [4], заключающееся в последовательном измерении оптической плотности серии растворов с постоянным содержанием карнозина и различным содержанием ионов меди (II). После этого строили график зависимости величины оптической плотности от отношения числа молей лиганда к числу молей иона металла. Точку эквивалентности определяли в месте перегиба кривой.
В качестве раствора лиганда использовали 0,1 моль/л раствор карнозина, который готовили следующим образом: точную навеску вещества (22,6 г) переносили количественно в колбу мерную вместимостью 1000 мл, добавляли 100 мл воды очищенной, перемешивали до полного растворения субстанции и доводили объем в колбе до метки тем же растворителем.
Для проведения реакции комплексообразования готовили ряд растворов меди сульфата: навеску кристаллогидрата переносили в мерную колбу, растворяли в воде очищенной и доводили водой до метки (табл. 1).
Таблица 1
Приготовление растворов меди сульфата (II)
№ п/п Концентрация раствора меди (II) сульфата, моль/л Навеска кристаллогидрата соли (CuSÜ4-5H2O), г Объем колбы мерной, мл
1 2 3 4
1 0,005 0,25 50
2 0,01 0,25 100
Д.А. Фадеева М.А. Халикова О.О. Новиков Д.И. Писарев Л.М. Даниленко М.Ю.Чайкина
Продолжение табл. 1
1 2 3 4
3 0,015 0,75 50
4 0,02 0,5 100
5 0,03 0,75 100
6 0,04 1,0 100
7 0,05 1,25 100
8 0,08 2,0 100
9 0,1 2,5 100
10 0,15 3,75 100
Для определения карнозина методом косвенной йодометрии точную навеску карнозина (около 0,3 г) растворяли в 10 мл воды в конической колбе вместимостью 100 мл с притертой пробкой, добавляли 3 мл ю%-ного водного раствора меди (II) сульфата и 2 мл 10%-ного раствора калия йодида. Реакционную смесь оставляли на 20 минут в темном месте, после чего фильтровали для отделения осадка меди (I) йодида. Фильтрат оттитровывали 0,1 М раствором натрия тиосульфата в присутствии индикатора - крахмала. Параллельно проводили холостой опыт. Расчет содержания карнозина в субстанции проводили по формуле:
(V - V• Т С = (К К ’ Т , (1)
а
где V - объем раствора натрия тиосульфата, пошедший на титрование холостого опыта, мл; V - объем раствора натрия тиосульфата, пошедший на титрование избытка иона меди, мл; T - титр карнозина по определяемому веществу, г/мл; a - навеска карно-зина, г.
Титр (г/мл) карнозина по меди сульфату рассчитывали следующим образом
Т = , (2)
1000
где / - фактор эквивалентности карнозина; С - концентрация натрия тиосульфата, моль/л; 226,2 - молярная масса карнозина, г/моль; 3 - коэффициент пересчета (при взаимодействии карнозина с ионом Си2+ на один моль карнозина приходится 1/3 моль меди (фактор эквивалентности равен 1), однако для стехиометричности расчетов необходимы целые значения количества вещества, поэтому при расчетах фактор эквивалентности необходимо умножать на 3).
Приготовление раствора меди сульфата 10%-ного: в мерную колбу вместимостью 250 мл помещали навеску около 39,06 г кристаллогидрата меди сульфата (II) и растворяли в воде очищенной.
Приготовление 10% калия йодида: в мерную колбу вместимостью 250 мл помещали навеску калия йодида (25 г) и растворяли в воде очищенной, после чего доводили объем в колбе до метки.
Результаты и их обсуждение.
В результате исследований получена кривая спектрофотометрического титрования (рисунок) и установлено, что один моль ионов меди (II) связывает в комплекс три моль молекул карнозина.
Рис. Кривая спектрофотометрического титрования 0,1 М раствора карнозина раствором меди (II) сульфата (К - отношение числа моль карнозина к числу моль ионов меди)
Эти данные использованы для расчета количественного содержания карнозина в растворе методом косвенной йодометрии, уравнения реакций которого приведены ниже [3]. На первой стадии карнозин связывается реакцией комплексообразования с ионом меди:
3 HN-CH-CH-CO-NH-CH-CH------1 + CuSO¿
HO O
N^ -NH
N^ ,NH
Cu+ H2SO4
После этого избыток меди сульфата оттитровывали йодометрически:
CuSO4 + KI —»- CuI + I2
l2 + 2 Na2S2O3^ 2 Nal + Na2S4O6
Результаты йодометрического титрования раствора субстанции карнозина приведены в табл.2.
Таблица 2
Результаты количественного определения карнозина в субстанции методом косвенной йодометрии
h2n-ch2-ch2-co-nh-ch-ch2
3
№ п/п Масса навески карнозина, г Содержание карнозина в субстанции (С), % S д Ñ е, %
1 0,3020 95,31
2 0,3014 94,69
3 0,2996 95,32 0,66 1,71 1,79
4 0,2996 95,32
5 0,3014 95,78
6 0,3005 96,67
Ñ = 95,52
Как следует из табл. 2, содержание карнозина в субстанции, установленное методом косвенной йодометрии, составило 95,52±1,71 %. Ошибка определения составила 1,79%-
Таким образом, взаимодействие карнозина с солями меди (II) позволяет использовать метод косвенной йодометрии для количественного определения данного пептида. Разработанный метод можно рекомендовать для количественного определения карнозина в лекарственных препаратах и в нативном виде.
Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, государственный контракт № 14.740.11.0119 от 08 сентября 2010 года, проект «Комплексные фармакологические и технологические исследования ряда субмикроструктурированных (наноструктурирован-ных) фармацевтических субстанций с доказанными измененными физико-химическими свойствами».
Литература
1. Болдырев, А.А. Карнозин:эндогенный физиологический корректор активности анти-оксидантной системы организма / А.А. Болдырев, С.Л. Стволинский, Т.Н. Федорова // Усп. фи-зиол. наук. - 2007. - Т. 38(3). - С. 57-71.
2. Карнозин защищает эритроциты от окислительного стресса, вызываемого гомоци-стеиновой кислотой / Е. С. Арзуманян [и др.] // Доклады академии наук . - 2008. - Т. 418, № 6. - С.834-836.
3. Эшворт, М.Р.Ф. Титриметрические методы анализа органических соединений. Ч. II. Методы косвенного титрования: пер. с англ. / М.Р.Ф. Эшворт ; под общей ред. проф. А.П. Крешкова. - М.: Химия, 1972. - 496 с.
4. Юинг, Г. Инструментальные методы анализа / Г. Юинг. - М.: Мир, 1989. - 608 с.
5. Carnosine and carnosine-related antioxidants: a review / A.Guiotto [et al.] // Curr Med Chem. - 2005. - Vol. 12(20). - P. 2293-315.
INVESTIGATION OF CARNOSINE- Cu (II) COMPLEX STEHIOMETRY AND ITS APPLICATION IN QUANTITATIVE DETERMINATION OF CARNOSINE
The results of studying of stehiometry of the complex carnosine-Cu2+ are represented in the article. It was established by spectrophoto-metric titration, that 1 mole of copper ions fixes 3 moles of carnosine molecules. Based on these findings the method of camosine’s quantitative determination by indirect iodometry was developed.
ui j o. , ,r ■ Key words: complex, carnosine, quantification.
Belgorod State University J r n
e-mail: novikov@bsu.edu.ru
D.A. Fadeeva M.A. Khalikova O.O. Novikov D.I. Pisarev L.M. Danilenko M.Yu. Chaikina
