Изучение реакции взаимодействия глицилглицина с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

глицилглицина и глициласпарагина с ионами 3^-переходных металлов (II) в водном растворе: Автореф...диссерт...канд. хим. наук. - Иваново: ГХТУ, 2011.; 7. Грандберг И.И. Органическая химия. - М.: Дрофа, 2002. - 672 с.

ИЗУЧЕНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГЛИЦИЛГЛИЦИНА

С 3 ¿-БИОГЕННЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р.

Резюме

В оптимальных условиях синтезированы комплексонаты глицилглицина 3^-биогенных металлов с высокими выходами, что позволяет исследовать их биологическую активность.

GLYCYLGLYCINE COMPLEXABLE ABILITY STUDY WITH 3d-BIOGENIC METALS

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R.

Summary

Under optimal conditions, glycylglycine complexonates of 3d- biogenic metals with high nutrient outputs were synthesized, what allows to explore their biological activity.

УДК 546. 34: 547.461.4

ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЛИЦИЛГЛИЦИНА С ГИДРОКСИДАМИ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

*Кадырова Р.Г. - профессор; Кабиров Г.Ф. - д.в.н., профессор, зав. кафедрой;

Муллахметов Р.Р. - к.б.н.

*Казанский государственный энергетический университет Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана

e-mail: [email protected]

Ключевые слова: глицилглицин, соли лития, натрия, магния, кальция.

Keywords: glycylglycine, lithium, sodium, magnesium, calcium salts.

Современный этап развития фармакологии характеризуется возрастающим интересом к физиологически активным пептидам, которые осуществляют глобальную регуляцию организма. У пептидов достигается высокая информационная плотность, которая обеспечивает возможность их взаимодействия с множеством рецепторных систем. В НИИ

фармакологии имени В.В. Закусова РАМН проводятся фундаментальные исследования по разработке дипептидных лекарственных средств. Созданы высокоактивные дипептидные препараты: ноотроп ноопепт, антипсихотик дилепт, нейропротектор ГК-2 [1].

В последние годы интенсивно развивается учение о нейропептидах. некоторые из них, например, опиодные пептиды по рецепторному типу взаимодействуют с различными участками головного мозга и формируют эффект анальгезии, т. е. уменьшение болевых ощущений [2].

В этом плане большой интерес представляет разработка биологически активных препаратов на основе глицилглицина, простейшего дипептида. Глицилглицин наряду с амино-и карбоксильной группами содержит пептидную группу, способную принимать участие в комплексообразовании.

Сходство в строении глицилглицина и аминокислоты глицина обусловливает биологические свойства дипептида, благодаря чему он используется как составная часть некоторых лекарств.

Например, созданы лекарственные препараты свертывания крови «КОАГИЛ-VII», «Новосэвен» (препарат фактора УПа), содержащие глицилглицин, кальция хлорид дигидрат, натрия хлорид и другие компоненты. Препараты используются при лечении кровотечений и их профилактики, при хирургических вмешательствах [Инструкция по применению. Клинико-фармакологическая группа. 2012; health mail. ru > dryg / novoseven /.].

Известно, что перспективными лекарственными препаратами являются соли глицина щелочных и щелочноземельных металлов (лития, натрия, магния, кальция) [3, 4]. Установлено, что соединения лития относятся к психотропным веществам, которые объединены в группу норматических средств (нормотимиков). Они обладают способностью купировать острое маниакальное возбуждение у психических больных и предупреждать аффективные приступы [5].

Глицинат магния - активный хелат аминокислоты, который повышает абсорбцию и толерантность кишечника к магнию.

Глицинат магния применяется для лечения аутизма у детей.

Магний - самый важный минерал для сердца. Ионы магния активизируют ряд энзимных систем, оказывают протективное действие на клеточные мембраны, на реологические свойства крови, что способствует предупреждению атеросклероза [6].

Исследована возможность применения глицината кальция в качестве препарата для направления транспортировки кальция в костную ткань, а также для восполнения дефицита кальция в условиях антиортостатической гипокинезии [7].

Учитывая высокую биологическую активность указанных солей глицина и сходство в строении глицина и глицилглицина,

обусловливающее биологические свойства дипептида, нами проведены исследования по синтезу аналогичных солей глицилглицина.

В доступной литературе отсутствуют данные о получении солей щелочных и щелочноземельных металлов глицилглицина.

Материалы и методы. Для изучения реакции взаимодействия глицилглицина с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов были использованы следующие реактивы: глицилглицин (дипептид), содержание основного вещества 99,8%, производства «АСКОБ О^ашсБ» (Бельгия), гидроксид лития одноводный, квалификации «хч», гидроксиды натрия, магния и кальция марки «хч».

Данные анализов препаратов приведены в таблице 1.

1. Синтез глицилглицината лития. К раствору 1 г (0,0076 моль) глицилглицина в 10 мл воды (рН 6) прибавляют 0,32 г (0,0076 моль)

гидроксида лития, ЫОИ • Н2О. Наблюдается разогрев реакционной массы до 30 °С. Гомогенный раствор (рН 8) нагревают до 40 °С 15-20 минут, выдерживают в течение одного часа при комнатной температуре и упаривают. Вязкую массу охлаждают, промывают спиртом, кристаллизуют и сушат при комнатной температуре. Получают 0,98 г (74,4%)

глицилглицината лития дигидрата, ЫС^уОз^ • 2Н2О.

Глицилглицинат лития дигидрат - белый кристаллический продукт, хорошо растворяется в воде (рН 8), не растворяется в спирте, ацетоне. При температуре 117 °С наблюдается начало разложения.

2. Синтез глицилглицината натрия. К раствору 1 г (0,0076 моль) глицилглицина в 10 мл воды прибавляют 0,3 г (0,0076 моль) гидроксида натрия. Наблюдается разогрев реакционной массы до 35 °С. Гомогенный раствор (рН 8) нагревают до 50 °С 15-20 минут, выдерживают в течение двух часов при комнатной температуре и упаривают. Вязкую массу охлаждают, промывают спиртом, кристаллизуют и сушат при комнатной температуре. Получают 1,2 г (83,33%) глицилглицината натрия дигидрата,

КаС4И7О3К2 • 2Н2О.

Глицилглицинат натрия дигидрат - белый кристаллический продукт, хорошо растворяется в воде (рН 8), не растворяется в спирте, ацетоне. Плавится при температуре 89-90 °С.

3. Синтез динатрия глицилглицината. К раствору 1 г (0,0076 моль) глицилглицина в 10 мл воды прибавляют 0,6 г (0,0152 моль) гидроксида натрия. Наблюдается разогрев реакционной массы до 38 °С. Гомогенный раствор (рН 10) нагревают до 55 °С 20 минут, выдерживают в течение двух часов при комнатной температуре и упаривают. Вязкую массу охлаждают, промывают спиртом, кристаллизуют и сушат при комнатной температуре. Получают 1,3 г (81,25%) динатрия глицилглицината дигидрата,

Ка2С4И6О3К2 • 2Н2О.

1. Данные анализов комплексных солей глицилглицина

№ Брутто формула Название соединения (дигидратов) Выхо д % Содержание №% Цвет Т.пл. °С Раствор имость в Н2О Качественные реакции

Найдено Вычис лено

1 ЫС4Н703№2 -2Н20 Глицилглицинат лития 74,40 15,95 16,09 белый 117 (н. разл.) х.р. БеС1з, СиБ04 + Ац.№а(№Н2-гр) №а0Н - СиБ04(- С0 -№Н -гр.)

2 №аС4Н703№2 • 2Н20 Глицилглицинат натрия 83,33 14,60 14,73 белый 89-90 х.р. БеС13, СиБ04 + Ац.№а(№Н2-гр) СиБ04(- С0 -№Н -гр.)

3 №а2С4Н603№2 • 2Н20 Динатрий глицилглицината 81,25 13,08 13,20 белый 183 (н. разл.) х.р. БеС13, СиБ04 + Ац.№а(№Н2-гр) 2+ + Си (№а )

4 [С4Н70зК2]2Мв • 2Н20 Глицилглицинат магния 90,16 8,53 8,69 бирюзо вый 184 (н. разл.) х.р. БеС13, СиБ04 + Ац.№а(№Н2-гр) №а0Н - СиБ04(- С0 -№Н -гр.) №а0Н(М§2+)

5 [С4Н70зК2]2Са • 2Н20 Глицилглицинат кальция 80,0 8,14 8,28 белый 136 (н. разл.) х.р. БеС13, СиБ04 + Ац.№а(№Н2-гр) №а0Н - СиБ04(- С0 -№Н -гр.) 2+ Оксалат аммония (Са )

Динатрий глицилглицинат дигидрат - белый кристаллический продукт, хорошо растворяется в воде (рН 9), не растворяется в спирте, ацетоне. При температуре183-90 °С наблюдается начало разложения.

4. Синтез глицилглицината магния. К раствору 1 г (0,0076 моль) глицилглицина в 10 мл воды прибавляют 0,175 г (0,0038 моль) гидроксида магния. Наблюдается разогрев реакционной массы до 29 °С и полное растворение гидроксида магния.. Гомогенный раствор (рН 8) нагревают до 60 °С 25минут, выдерживают в течение двух часов при комнатной температуре и упаривают. Остаток промывают спиртом, кристаллизуют и сушат при комнатной температуре. Получают 1,1 г (90,16%)

глицилглицината магния дигидрата, [С^уОз^^М^ • 2Н2О.

Глицилглицинат магния дигидрат - кристаллический продукт с бирюзовым оттенком, хорошо растворяется растворяется в воде (рН 8), не растворяется в спирте, ацетоне. При температуре184 °С наблюдается начало разложения.

5. Синтез глицилглицината кальция. К раствору 1 г (0,0076 моль) глицилглицина в 10 мл воды прибавляют 0,28 г (0,0038 моль) гидроксида кальция. Реакционную смесь нагревают при 95-97 °С в течение 30-35 минут и горячий раствор фильтруют. Гомогенный раствор (рН 8) фильтрата упаривают. Остаток промывают спиртом, кристаллизуют и сушат при комнатной температуре. Получают 1,03 г (80,0%)

глицилглицината кальция дигидрата, [С^уОз^^Са • 2Н2О.

Глицилглицинат кальция дигидрат - кристаллический продукт белого цвета, хорошо растворяется в воде (рН 8), не растворяется в спирте, ацетоне. При температуре136 °С наблюдается начало разложения.

Результаты исследований. Действием на водный раствор глицилглицина гидроксидом лития получают глицилглицинат лития по схеме:

+ LiOH, рН 8

МН,- СН2- С - N - СН2 - СООН-

2 2 || | 2 (-Н2О)

ОН

NH2 - СН2 - С - N - СН2СООЫ

О Н (1)

При эквимольном соотношении субстрата и реагента (1 : 1) реакция протекает в гомогенной фазе при рН 8. В мягких условиях, температура реакции 40 °С, время 20 минут, глицилглицинат лития получают с выходом « 75%. Продукт хорошо растворим в воде и легко очищается от труднорастворимого гидроксида лития. Для подтверждения структура полученного соединения проведены качественные реакции на

функциональные группы.

Реакции на МН^-группу. При действии на водный раствор глицилглицината лития хлоридом железа (II) образуется хелат красного цвета, а сульфатом меди (II) в слабокислой среде с добавлением ацетата натрия - хелат ярко синего цвета.

Реакция на пептидную (- СО - МН -) группу. При действии на водный раствор литиевой соли субстрата 10%-ным раствором гидроксида натрия и 1%-ным раствором сульфата меди (II) протекает биуретовая реакция и раствор окрашивается в фиолетовый цвет.

Изучение взаимодействия глицилглицина с гидроксидом натрия показало, что в зависимости от соотношения субстрата и реагента, рН

среды реакция замещения протона на катион натрия (№ ) протекает или по карбоксильной группе или одновременно по карбоксильной и пептидной группам. При эквимольном соотношении глицилглицина и гидроксида натрия (1 : 1), рН 8 первоначально идет реакция нейтрализации по карбоксильной группе по схеме:

КН2 - СН2- С - N - СН2 СООН + рН 8>

2 2 II I 2 (-Н2О)

ОН

NH2 - CH2 - C - N - CH2COONa

O H

(2)

В мягких условиях реакции при температуре 50 °С в течение 20 минут, при рН 8 получают глицилглицинат натрия с выходом 83,33%. Продукт хорошо растворим в воде (рН 8), низкоплавкий - температура плавления 89-90 °С.

Глицилглицинат натрия дает качественную реакцию на ЫЫИ^-группу с хлоридом железа (III) (красное окрашивание) и сульфатом меди (II) с добавлением ацетата натрия (ярко синее окрашивание), а также на пептидную группу (фиолетовое окрашивание).

При соотношении глицилглицината и гидроксида натрия (1 : 2) в молях, рН 10 в реакцию вступают карбоксильная и пептидная группы. В сильно щелочной среде пептидная группа превращается из кетоформы в иминольную (енольную) форму, в которой и взаимодействует с ионами натрия.

Схема реакции:

NK- CH2 - C - N - CH2 COOH + 2NaOH ( pH 10) 2 2 || | 2 (-2Н2О)

OH

NH2 - CH2 - C = N - CH2COONa

ONa

(3)

В оптимальных условиях реакции: температура 55 °С, время 20 минут, рН 10, получают динатрий глицилглицинат с выходом более 80%.

Продукт хорошо растворяется в воде (рН 9), высокоплавкий, температура начала разложения 183 °С.

Динатрий глицилглицинат дает качественную реакцию на NH2-

группу с хлоридом железа (III) и сульфатом меди (II) в слабокислой среде.

2+

В водном растворе (рН 9) с ионами Си образует осадок Cu(OH)2.

Реакция взаимодействия глицилглицина с гидроксидами магния и кальция протекает с образованием соответствующих солей по карбоксильной группе. Схема реакции:

CH- C—N—CH COOH + Me(OH)2 , рН 8

2 2 || | 2 (-2Н2О)

OH

[NH2 - CH2 - C - N - CH2COO - ]2Ме О Н

(4,5)

2+ 2+ где Ме = Мв2 (4); Са2 (5).

Способ получения глицилглицината магния и глицилглицината

кальция основан на классической реакции нейтрализации. Показано, что

выхода целевых продуктов зависят от растворимости в воде реагентов и

температуры реакции.

Реакция глицилглицината с гидроксидом магния протекает в водном

растворе при 60 °С в гомогенной фазе (ПРм§(ОН)2 = 6 • 10 6), рН 8, в

течение 25 минут с выходом целевого продукта 90%.

Взаимодействие глицилглицината с гидроксидом кальция идет в водной среде при температуре 95-97 °С в гетерогенной фазе (ПР Са(ОН)2 = -14

2,0 • 10 ), рН 8, в течение 35 минут с выходом глицилглицината кальция 80%.

Продукты хорошо растворяются в воде (рН 8). Глицилглицинат

магния высокоплавкий, температура начала разложения 184 °С; начало разложения глицилглицината кальция при температуре 136 °С.

Глицилглицинаты магния и кальция дают качественную реакцию на NH2-

2+

группу и пептидную (- СО - NH -) группу, на ионы Mg с гидроксидом

2+

натрия и ионы Са с оксалатом аммония, соответственно.

Заключение. Изучена реакция взаимодействия глицилглицината с гидроксидами лития, натрия, магния, кальция и получены соответствующие соли. Показано, что способ их синтеза основан на классической реакции нейтрализации, отличается технологичностью и позволяет приготовить целевые продукты в количествах, необходимых для исследования их биологической активности.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Гудашева Т.А. Стратегия создания дипептидных лекарств. // Инновации в современной фармакологии. Тез. докл. IV съезда фармакологов России. - Казань. 18-21. 09. 2012; 2. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. - М.: Дрофа, 2014. с. 26-28; 3. Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р. Синтез солей лития а-аминокислот. // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. - Казань, 2013. - т. 215, с. 141-147; 4. Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р. Синтез магниевых и кальциевых солей а-аминокислот. // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. - Казань, 2013. - т. 216, с. 157-164; 5. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Т. 1 - М.: «Новая волна», 2000. с. 108-110; 6. Пат. РФ 216889. 20.06.2001. Средство для лечения сердечно-сосудистых заболеваний / И.Ф. Макаревич, Л.Г. Алмакаева, Е.И. Затула и др.; 7. Лунева С.Н., Накоскин А.М., Ваганова Л.А. Метаболизм костной ткани крыс при пероральном введении аминокислотных комплексов кальция. // Научно-инновац. Ж. «Зауральский научный вестник». 2012, вып.2.

ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЛИЦИЛГЛИЦИНА С ГИДРОКСИДАМИ ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р.

Резюме

Изучена реакция взаимодействия глицилглицината с гидроксидами лития, натрия, магния, кальция и получены соответствующие соли.

GLYCYLGLYCINE INERACTION REACTION INVESTIGATION WITH HYDROXIDES

OF ALCALINE AND EARTH METALS

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R.

Summary

Lithium, sodium, magnesium, calcium hydroxides interaction reaction with glycylglycinate was studied and the relevant salts have been received.