Изучение комплексообразования 5-аминоурацила с хлоридом меди (II) в водных растворах Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 54.386:547.854.4

ИЗУЧЕНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ 5-АМИНОУРАЦИЛА С ХЛОРИДОМ МЕДИ (II) В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

© О. В. Закирьянова1, В. Ю. Мишинкин1, С. П. Иванов1*,

И. П. Байкова1, Л. В. Спирихин12, Ю. И. Муринов1

1 Институт органической химии Уфимского научного центра РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр. Октября, 71.

Тел./факс: +7 (347) 235 54 00.

2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450074 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

Тел./факс: +7 (347) 272 32 29.

E-mail: [email protected]

Изучено комплексообразование 5-аминоурацила с хлоридом меди (II) методами высокоэффективной жидкостной хроматографии, ЯМР 13С и электронной спектроскопии в водных растворах. Определен состав комплекса, предположена его структура.

Ключевые слова: комплексообразование, 5-аминоурацил, хлорид меди (II), водные растворы.

Интерес к проблеме окисления пиримидиновых оснований обусловлен вероятностью участия их окисленных форм в процессах мутагенеза. Описанные в литературе методы окисления [1, 2] характеризуются широким набором продуктов и низкими выходами. В последние десятилетия внимание исследователей привлекает моделирование ферментативных систем, протекающих в живых организмах с исключительной селективностью и высокими скоростями [3].

Ранее впервые для производных урацила была показана возможность «мягкого» окисления

5-гидрокси-6-метилурацила в водных растворах молекулярным кислородом в присутствии хлорида меди (II) [4]. Из литературных данных следует, что роль металла сводится к активации кислорода через образование переходного комплекса лиганд - ион металла - молекулярный кислород - вода с последующим образованием продукта [5].

Целью данной работы являлось изучение ком-плексообразования 5-аминоурацила (5-АУ) с хлоридом меди (II) в водных растворах.

Реакцию взаимодействия 5-аминоурацила с хлоридом меди (II) проводили в термостатируемой ячейке при температуре 40 °С. К раствору 5-АУ (с = 4 • 10-3 М) добавляли раствор хлорида меди (II) в соотношении [5-АУ] : [СиС12] = 4 : 1. Использовали 5-аминоурацил с чистотой 98% (Aldrich, Словакия), CuC12"2H2O квалификации «хч» («Реахим», Россия), воду двойной очистки.

Для наблюдения за протеканием реакции применяли метод высокоэффективной жидкостной хроматографии: хроматографическая система Shimadzu LC-20 (Shimadzu, Япония) со спектрофотометрическим диодно-матричным детектором, колонка Bonda-pak Phenyl 300 х 3.9 мм, 10 мкм (Waters, США). В качестве подвижной фазы использовали элюент состава ацетонитрил : вода = 2 : 98 (%). В аналитическую петлю объемом 5 мкл вводили 15 мкл раствора из термостатируемой ячейки и записывали хроматограмму при длине волны 215 нм. Хроматографический анализ проводился при комнатной температуре (24-26 °С). Электронные спектры получены путем

сканирования в диапазоне 195-600 нм при прохождении веществ через ячейку детектора во время хроматографического анализа.

Состав образующегося комплекса определяли спектрофотометрически на приборе «Specord M-40» (Carl Zeiss JENA, Германия) методом мольных отношений (растворитель - вода). Готовили растворы с соотношением [СuCl2]/[5-АУ] от 0.5 до 9. Растворы 5-аминоурацила (с = 7^10-3 М) и хлорида меди (II) (с = 1.4^ 10-3 М) помещали в пробирки, оборудованные для продувки аргоном. Общий объем раствора в пробирках доводили до 10 мл. Измеряли оптическую плотность при длине волны 400 нм.

Спектры ЯМР на ядрах 13С были получены на спектрометре высокого разрешения «Bruker AM-300» (Bruker, Германия) (растворитель ДМСО-d^ внутренний стандарт ТМС). Записывали спектры растворов 5-АУ и хлорида меди (II) с 5-АУ в соотношении [5-АУ] : [CuCl2] = 4 : 1. Для предотвращения окисления кислородом воздуха растворы 5-аминоурацила и хлорида меди (II) продували аргоном. Растворы перемешивали, переносили в ампулу для ЯМР анализа, герметизировали, регистрировали спектр.

На хроматограмме раствора 5-аминоурацила (рис. 1 а) имеется мажорный пик основного вещества со временем удерживания 3.6 мин. При добавлении к раствору 5-АУ раствора хлорида меди (II) происходит уменьшение площади данного пика с одновременным появлением и ростом нового - в области 3.1 мин. (рис. 1 б), что может свидетельствовать об образовании нового соединения.

Об этом свидетельствуют и электронные спектры поглощения (рис. 2). В спектре 5-АУ (рис. 2а) наблюдается максимум в области 290 нм, обусловленный поглощением группы -С=С-С=О урацильного кольца. В электронном спектре образующегося в ходе взаимодействия 5-АУ с CuCl2 соединения (рис. 2б) имеется максимум поглощения при 280 нм, т.е. происходит смещение на 10 нм в коротковолновую область, по сравнению со спектром исходного 5-аминоурацила. Это может свидетельствовать о взаимодействии 5-АУ с ионом Cu2+ с образованием комплексного соединения.

* автор, ответственный за переписку

362

раздел ХИМИЯ

Рис. 1. Хроматограммы раствора 5-аминоурацила (а) и реакционной массы через 12 мин. после начала взаимодействия 5-АУ с СиС12 (б).

200 300 400 500

Рис. 2. Электронные спектры 5-АУ (а) и соединения со временем выхода 3.1 мин (рис. 1б).

Для определения состава образующегося комплекса использовали метод мольных отношений. Согласно результатам данного метода (рис. 3), состав комплекса соответствует М : Ь = 1 : 4.

Рис. 3. Зависимость оптической плотности от отношений концентраций CuCl2 и 5-АУ.

Вероятно, координационное окружение атома меди в образующемся комплексе имеет плоскоквадратное строение, о чем свидетельствует появление в УФ-видимой области спектра полосы поглощения в области 400 нм, что обусловлено d-d переходами иона Си2+ [6].

Для определения донорных центров лиганда, участвующих в образовании донорно-акцепторных связей с ионом меди (II) записывали спектры ЯМР 13С.

Как видно из приведенных данных табл., наибольшие изменения химсдвигов 13С атомов при образовании комплекса наблюдаются для атомов С5 и С6, что, вероятно, свидетельствует о координации иона металла через атом азота аминогруппы.

Таким образом, на основании полученных данных предполагается, что комплексообразование 5-аминоурацила с ионом меди (II) происходит по следующей схеме.

Таблица

Химические сдвиги (м.д.) атомов углерода 5-АУ и его комплекса с СиС12

Атом углерода 5-аминоурацил 5АУ : Сиа2 = 4 : 1 l AS |

С 2 149.94 150.17 0.23

С4 161.81 161.68 0.13

С5 116.81 121.06 4.25

С6 122.00 118.87 3.13

O

;лУ

oYny°

HN^NH2

+ Cu2

Cu

h2n

,2+' °

Схема

nY°

NH

O' N

I

H

s'

nh2 H2^^^nH

Хроматографический анализ выполнен на оборудовании, приобретенном на средства гранта РФФИ №-08-03-05025-б.

ЛИТЕРАТУРА

1. Iida S., Hayatsu H. // Biochim. Biophys. Acta. 1971. V. 228. P. 1-8.

2. Burton K. // Biochem. J. 1967. V. 104. P. 686-694.

3. Decker H., Terwilliger N. // J. Experim.Biol. 2000. V. 203. P. 1777-1782.

4. Nugumanov T. R., Ivanov S. P., Starikova Z. A., Murinov Yu. I. // Mend. Commun. 2008. V. 18. №4. P. 223-224.

5. Mirica L. M., Ottenwaelder X. // Chem. Rev. 2004. V. 104. P. 1013-1045.

6. Ливер Э. Электронная спектроскопия неорганических соединений. Т. 2. М.: Мир, 1987. -445 с.

O

Поступила в редакцию 05.02.2009 г.