Научная статья на тему 'Кинетика окисления метилолеата в присутствии новых амидов салициловой кислоты'

Кинетика окисления метилолеата в присутствии новых амидов салициловой кислоты Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
288
87
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АНТИОКСИДАНТЫ / A-ТОКОФЕРОЛ / ДИБУНОЛ (ИОНОЛ) / АМИДЫ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ / ОСАЛМИД / α-TOCOPHEROL / DIBUNOL (IONOL) / ANTIOXIDANTS / SALICYLIC ACID AMIDES / OCALMID

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Перевозкина Маргарита Геннадьевна

В Новосибирском институте органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН на базе структуры осалмида (амид 1-(N-4¢-гидроксифенил) салициловой кислоты) была синтезирована группа замещенных амидов салициловой кислоты, имеющих в ортоположении экранирующие трет -бутильные заместители. Показано, что амиды салициловой кислоты в процессе окисления действуют по двум механизмам: реагируют с пероксильными радикалами с константой скорости реакции, равной k 7=(0,52—6,86)´10 4 (М×с) -1, и разрушают гидропероксиды с образованием молекулярных продуктов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Перевозкина Маргарита Геннадьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

KINETICS OF OXIDATION OF METHYL OLEATE IN THE PRESENCE OF NEW SALICYLIC ACID AMIDES

In the Vorozhtsov Novosibirsk Institute of Organic Chemistry on the basis of the structure osalmid (amide 1-(N-4¢-hydroxyphenyl) salicylic acid) was synthesized group substituted amides of salicylic acid with the ortho -position shielding tert -butyl substituents. It is indicated that amides of salicylic acid act according to two mechanisms in the oxidation process: reaction with peroxide radicals with the reaction constant equal to k 7=(0,52—6,86)´10 4 (М×с) -1 and hydroperoxide destruction with molecular products formation.

Текст научной работы на тему «Кинетика окисления метилолеата в присутствии новых амидов салициловой кислоты»

КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ МЕТИЛОЛЕАТА В ПРИСУТСТВИИ НОВЫХ АМИДОВ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

Перевозкина Маргарита Геннадьевна

канд. хим. наук, старший преподаватель Государственного аграрного

университета Северного Зауралья, РФ, г. Тюмень

E-mail: msperevozkina@mail.ru

KINETICS OF OXIDATION OF METHYL OLEATE IN THE PRESENCE

OF NEW SALICYLIC ACID AMIDES

Margarita Perevozkina

candidate of chemical sciences, Head teacher of State Agrarian University of

Northern Trans-urals, Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

В Новосибирском институте органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН на базе структуры осалмида (амид 1-(№4'-гидроксифенил) салициловой кислоты) была синтезирована группа замещенных амидов салициловой кислоты, имеющих в орто-положении экранирующие трет-бутильные заместители. Показано, что амиды салициловой кислоты в процессе окисления действуют по двум механизмам: реагируют с пероксильными радикалами с константой скорости реакции, равной k7=(0,52—6,86)х104 (Мхс)-1, и разрушают гидропероксиды с образованием молекулярных продуктов.

ABSTRACT

In the Vorozhtsov Novosibirsk Institute of Organic Chemistry on the basis of the structure osalmid (amide 1-(N-4'-hydroxyphenyl) salicylic acid) was synthesized group substituted amides of salicylic acid with the ortho-position shielding tert-butyl substituents. It is indicated that amides of salicylic acid act according to two mechanisms in the oxidation process: reaction with peroxide

Перевозкина М. Г. Кинетика окисления метилолеата в присутствии новых амидов салициловой кислоты // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2013. № 1 (1) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/132

radicals with the reaction constant equal to k7=(0,52—6,86)x104 (Мхс)-1 and hydroperoxide destruction with molecular products formation.

Ключевые слова: антиоксиданты, а-токоферол, дибунол (ионол), амиды салициловой кислоты, осалмид.

Keywords: antioxidants, a-tocopherol, dibunol (ionol), salicylic acid amides, ocalmid.

Настоящая работа является продолжением наших исследований, посвященных тестированию ингибиторов окисления различного химического строения кинетическими методами [8; 9; 13]. По результатам антиоксидантной активности ряда лекарственных препаратов, независимо от спектра их фармакологического действия, было выявлено наиболее эффективное соединение — осалмид (амид 1-(№4'-гидроксифенил) салициловой кислоты). В Новосибирском институте органической химии (НИОХ) им. Н.Н. Ворожцова СО РАН на базе структуры осалмида направленным синтезом была получена группа замещенных амидов салициловой кислоты, имеющих в орто-положении экранирующие трет-бутильные заместители. Ранее сравнительный анализ ингибирующих свойств соединений с целью выявления среди них активных антиоксидантов (АО) не проводился. Представлялось актуальным изучить антиоксидантные свойства новых амидов салициловой кислоты в зависимости от структуры, указать перспективы дальнейшей химической модификации соединений с рациональной комбинацией нескольких активных центров.

Цель настоящей работы — исследование антирадикальной и антиоксидантной активности новых амидов салициловой кислоты в сравнении со стандартными антиоксидантами дибунолом и a-токоферолом.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Антирадикальную активность (АРА) соединений тестировали в системе инициированного окисления этилбензола хемилюминесцентным методом (ХЛ) [15]. Окисление этилбензола проводили в стеклянной ячейке,

расположенной в светонепроницаемой камере фотометрической установки, снабженной фотоумножителем ФЭУ-29. Ячейка имеет термостатируемую рубашку. Через ячейку пропускали очищенный от пыли и паров воды воздух. Исследуемое вещество вводили в окислительную ячейку по ходу реакции с помощью шприцевого устройства. Излучаемый свет фокусировался на фотоумножитель с помощью системы сферических зеркал. Окисление

-5

инициировалось азо-бис-изо-бутиронитрилом (АИБН) в концентрации 3х10- М при t=(60±0,2)0 С. Скорость зарождения свободных радикалов определялась экспериментально с помощью хромана С и составила 2,3х10- Мхс- . Для усиления свечения использовался люминофор 9,10-дибромантрацен в концентрации 5х10-4 М, не оказывающий влияния на кинетику окисления. Концентрация ингибитора составляла (1—5)х10-4 М. В ходе эксперимента были получены типичные S-образные кинетические кривые. Основной кинетической характеристикой ХЛ кривых является величина тангенса угла наклона касательной, проведенной в точке перегиба, пропорциональная максимальной скорости расходования антиоксиданта [d(I0/I)/dt]max. Указанную величину использовали для расчетов значения k7 с учетом уравнения

[d(l0d)/dt]mx =(0,22 ± 0,02) х k7 х^/Щ/у/к, где к — константа скорости

рекомбинации перекисных радикалов (для этилбензола к6 = 4,1 х 10 e - ).

Антиоксидантную активность (АОА) соединений изучали методом поглощения кислорода в манометрических установках типа Варбурга при окислении модельного субстрата — метилолеата (МО) в присутствии инертного растворителя хлорбензола [7]. Процесс инициировали за счет термического разложения при t=(60±0,2)0 С азо-бис-изо-бутиронитрила в концентрации 3х10- М, скорость инициирования в условиях экспериментов

о 1

составляла 4,2х10- Мхс- . Графическим методом определяли величину периода индукции (xi), представляющей собой отрезок оси абсцисс, отсекаемый перпендикуляром, опущенным из точки пересечения касательных, проведенных к кинетической кривой. Действие ингибиторов оценивали

величиной антиоксидантной активности, количественно определяемой по формуле АОА= ii-iS /is, где xS и ii — периоды индукции окисления субстрата в отсутствие и в присутствии исследуемого АО соответственно, сравнивали с действием ингибитора, принятого за стандарт, используя отношение ii / 1реп,, где 1реп. — период индукции реперного ингибитора. Кинетику накопления гидропероксидов изучали методом обратной йодометрии при аутоокислении линолевой кислоты (ЛК) t=(60±0,2)0 С в среде хлорбензола [7]. Навеску окисляемого модельного субстрата растворяли в смеси ледяной уксусной кислоты и хлороформа в соотношении 3:2, добавляли насыщенный иодид калия, смесь перемешивали и оставляли в темноте. Через равные промежутки времени отбирали пробы и определяли в них перекисное число:

0,1269 х (a - b). d ’

где: а — объем Na2S2O3, пошедший на титрование пробы;

b — объем Na2S2O3, пошедший на титрование контрольного опыта; d — масса навески субстрата окисления.

В качестве реперных ингибиторов использовали а-токоферол и дибунол, при этом концентрации АО были сравнимыми.

В работе были использованы а-токоферол (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметил-2-фитилхроман) (Serva, Германия), дибунол (1-гидрокси-2,6-ди-трет-бутил-4-метил-бензол) (Serva, Германия). Амиды салициловой кислоты и 4-(К-ацетил)-аминофенол (парацетамол) синтезированы в НИОХ им. Н.Н. Ворожцова СО РАН. Чистоту соединений контролировали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе Милихром А-02 с колонкой Nucleosil 100-5, с детекцией на двухлучевом УФ-спектрофотометре фирмы Carl Zeiss Specord М 40 с автоматизированной записью и компьютерной обработкой спектров. При регистрации хроматограмм использовался режим градиентного элюирования с использованием воды, метанола и ацетонитрила. Скорость подачи: 100 мкл/мин. Объём кюветы 1,2 мкл. Содержание основного вещества составляло 99,9 %. В качестве субстрата окисления применяли метилолеат, синтезированный

в НИОХ СО РАН, дважды очищенный путем вакуумной перегонки в токе аргона при 1050 С (чистота МО после перегонки — 99,8 %). Растворителем служил хлорбензол марки «хч», очищенный методом простой перегонки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В настоящей работе исследована антирадикальная и антиоксидантная активность новых амидов салициловой кислоты в сравнении с осалмидом и парацетамолом, а также с известными ингибиторами окисления а-токоферолом и дибунолом. В табл. 1 показаны формулы исследуемых соединений, представляющих собой амидные производные салициловой кислоты. Большинство из указанных соединений содержат орто-трет-бутильные заместители и являются пространственно затрудненными фенолами.

Методом хемилюминесценции в группе исследуемых соединений была оценена величина константы скорости реакции k7 АО с пероксильными радикалами [12]:

К7

RO2* + InH -4 ROOH + In*, где: InH — ингибитор окисления,

In* — радикал ингибитора,

RO2* — пероксильный радикал.

Определен фактор ингибирования f, показывающий количество свободных радикалов, реагирующих с молекулой ингибитора (табл. 1). При исследовании кинетики изменения интенсивности ХЛ в присутствии исследуемых соединений было установлено, что все АО оказывают ингибирующее действие на процесс окисления модельного субстрата. Показано, что наибольшую активность в реакции с пероксильными радикалами из производных салициловой кислоты проявляет осалмид (табл. 1), высокая константа скорости реакции k7 которого обусловлена наличием л-р-сопряжения между аминогруппой и фенолом. Анализ значений констант скорости реакций k7 структур, отличающихся степенью экранированности ОН-группы, показывает, что введение экранирующих заместителей приводит к существенному

снижению антирадикальной активности АО (табл. 1). Сопоставление антирадикальной активности исследуемых нами аминофенолов, у которых амино-группа находится на разном удалении от бензольного кольца, показывает, что по мере удаления этих групп снижается возможность л-р-сопряжения, и значение константы снижается вдвое (табл. 1).

Таблица 1.

Кинетические характеристики АО различного химического строения

№ п/п Название АО Формула Соединения К7х104, М"1хс"1 f

I 4-(К-ацетил)- аминофенол (Парацетамол) н°^о}—<с°Нз 4,00±0,13 2,4

II Амид 1-(N-4'-гидроксифенил) салициловой кислоты (Осалмид) ои (o)-c-^O>0H 6,86±0,15 2,4

III Амид 1-(N-4'-гидроксифенил-3,3' ,5' -три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты у- он у с2н5 Х 1,69±0,04 2,6

IV Амид 1-(N-4'-гидроксифенил-пропил-3',5'-ди-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты ОН V ^0}г-,н-(сн2,^0>°н 0,52±0,02 3,3

V Амид 1-(N-4'-гидроксифенил-пропил-3,3',5' -три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты * ОН у ^оУ^мн_(сн2)з^о^он с2н5 0,85±0,03 3,6

№ п/п Название АО Формула Соединения К7х104, М"1хс"1 f

VI а-токоферол (6-гидрокси-2,5,7,8- тетраметил-2- фитилхроман) сн3 JC3I Н С П с н 3 ' u и 16 33 см3 360±0,12 2,0

VII 2,6-ди-трет- бутил-4-метил фенол (дибунол) Н0-^О^СНз 1,40±0,02 2,0

Таким образом, существует тесная взаимосвязь между значением константы скорости реакции k7 и природой заместителя в пара-положении. Полученные нами данные о характере влияния заместителей разной природы согласуются со сведениями, приводимыми в известных монографиях и обзорах [1; 2; 3; 10; 11; 16].

Сравнение констант скорости реакции k7 исследуемых фенолов и а-токоферола показывает, что основной природный АО более активен в реакции с пероксильными радикалами (практически в 360 раз). Стехиометрический фактор ингибирования f для большинства изучаемых соединений был близок или равен 3 (табл. 1).

Эффективность антиоксиданта в значительной степени определяется величиной константы скорости реакции k7 фенола с пероксильными радикалами и зависит от энергии разрыва связи O — H (D0-h), длины связи O — H, энергии активации Е7, от характера заместителя в орто- и пара-положении [1]. Известно, что энергия активации Е7 линейно возрастает с ростом прочности связи O — H в фенолах, а введение в орто-положение трет-бутильных групп приводит к снижению DO-H. Было замечено, что при равных значениях DO-H некоторые неэкранированные фенолы более активны в реакции с пероксильными радикалами, чем их экранированные аналоги [3], что было связано с изменениями

распределения электронной плотности в ароматическом кольце. Показано, что чем длиннее связь между атомами в молекуле, тем меньше её прочность.

При помощи компьютерной программы Current Gaussian 09 Revision D.01 были рассчитаны длины связей между атомами в молекулах изучаемых антиоксидантов, возможность образования внутримолекулярной водородной связи (ВВС), дипольные моменты и энергии активации молекул Еа (схема 1, табл. 2). Показано, что длина связи O — H в ароматическом кольце А соединений больше, чем длина связи O — H в кольце Б. Вероятно, что наиболее активными группами O — H в реакциях с пероксильными радикалами являются гидроксильные группы из кольца А. Введение трет-бутильного заместителя в бензольное кольцо А увеличивает длину связи O — H в соединениях. Длина ВВС между группами O — H...O = C уменьшается с введением в ортоположение трет-бутильных заместителей (табл. 2). Длина связи C — N в молекуле парацетамола составляет 1,37673 Б. В ряду амидов салициловой кислоты с увеличением заместителей в орто- и пара-положении длина связи C — N изменяется от 1,36458 Б (у осалмида) до 1,35994 Б (у АО V). Показано, что амиды (на примере осалмида) не образуют ВВС между группами N — H ... O — H, по расчетам, длина связи будет составлять 2,12221 Б, а дипольный момент ц=3,3548 D, поэтому существование такой молекулы неоптимально (схема 1).

Таблица 2.

Расчетные параметры длины связей между атомами, дипольного момента и энергии активации молекул антиоксидантов при помощи компьютерной программы Current Gaussian 09 Revision D.01

№ п/п Название АО Длина связи O—H (бензольное кольцо А), Б Длина связи O—H (бензольное кольцо Б), Б Энергия активации Еа молекулы АО, кДж/моль Дипольный момент, ц, D Длина связи O—H ... O=C, Б

1 АО I 0,96604 — -515,499693 2,1263 —

2 АО II 0,98787 0,96282 -782,6772869 2,6778 1,67786

3 АО III 0,99792 0,96073 -1332,8884321 2,0732 1,60562

4 АО IV 0,99633 0,96117 -1214,9407749 2,1775 1,63868

5 АО V 1,00105 0,96115 -1450,8413009 2,0449 1,59062

6 АО VI 0,96093 — -661,3149206 1,8521 —

Схема 1. Длины связей между атомами в молекуле осалмида

Таким образом, величина константы скорости реакции k7 является важной характеристикой ингибирующего действия АО, но наиболее полное представление об участии ингибитора в сложном многостадийном процессе окисления можно получить только на основании данных об антиокислительной активности соединения.

Известно, что для большинства синтетических АО имеет место положительная корреляционная связь между концентрацией АО и величиной периодов индукции. В последние годы показано, что для ряда природных АО указанная зависимость может отклоняться от прямолинейности в области высоких концентраций [6; 14]. В связи с этим для исследуемых АО считали важным изучить характер изменения брутто-эффективности от их содержания в субстрате.

Ингибирующее действие всех указанных соединений тестировалось в широком диапазоне концентраций (5,0х10- — 2,5х10- М) и сравнивалось с действием известных АО-дибуном, а-токоферолом. Было показано, что исследуемые АО увеличивают периоды индукции окисления модельного субстрата МО. На рис. 1 приведены кинетические кривые окисления МО в присутствии равных концентраций различных АО. Для всех синтетических антиоксидантов наблюдалась линейная зависимость между периодом индукции и концентрацией. Из рис. 2 видно, что периоды индукции при ингибировании

-5

а-токоферола нарастают до концентрации 2,5х10- М, свыше которой происходит постепенное снижение эффективности торможения процесса. Этот факт объясняется, по всей вероятности, различиями в активности феноксильных радикалов АО разного строения. Известно, что пространственно незатрудненные феноксилы проявляют высокую активность в побочных реакциях продолжения цепей, приводящих к снижению действия АО [11].

Показано, что у осалмида антиоксидантная активность по сравнению с парацетамолом снижается в 2 раза, а брутто-ингибирующая активность пространственно замещенных фенолов выше практически в 2 раза пространственно незатрудненных АО (табл. 3). При этом осалмид, имеющий

высокое значение константы скорости реакции k7 взаимодействия с пероксильными радикалами, проявляет наименьшую антиоксидантную активность, что обусловлено отсутствием в его структуре экранирующих трет-бутильных заместителей. Осалмид образует достаточно активные феноксильные радикалы (In*), которые участвуют в реакциях продолжения цепей с молекулами субстрата (RH): In* + RH ^ R* + InH.

Сопоставление между собой ряда структур амидов салициловой кислоты (III, IV, V) (табл. 3) показывает, что разделение между собой тремя метиленовыми группами амидного и фенольного фрагментов молекулы приводит к повышению брутто-ингибирующего действия АО. Очевидно, этот эффект связан с отсутствием л-р-сопряжения между амино-группой и бензольным ядром. В литературе были получены аналогичные закономерности для других групп соединений [4; 5]. Было установлено, что структуры (IV, V) близки по своему антиоксидантному действию (табл. 3).

Показано, что ОН-группа, расположенная в орто-положении к карбоксильной СООН-группе, независимо от степени ее экранирования, не вносит существенного вклада в эффективность ингибирования (табл. 3). На основании полученных данных можно рекомендовать осуществление синтеза потенциальных АО, у которых экранированная фенольная ОН-группа должна находиться в пара-положении к амидной группе, что исключит возможность образования внутримолекулярной водородной связи. Направленный синтез указанных соединений позволит создать новую группу высокоэффективных ингибиторов окисления.

Легко заметить, что ингибиторы гибридной структуры либо близки (П,Ш), либо превосходят (I, IV, V) по своему действию природный АО-а-токоферол, а структуры (I, V) соизмеримы с эффективностью дибунола (табл. 3, рис. 1, 2).

Рисунок 1. Кинетические кривые поглощения метилолеата в среде хлорбензола в присутствии АО: 1 — контроль, 2 — а-токоферол,

3 —дибунол, 4 — АО (III), 5-АО (IV), 6 — АО (V), 7 — АО (II), 8 — АО (I); С ао = 2x0М, С (аибн) = 3x0 M, t = 600 С.

Номер антиоксиданта соответствует табл. 1.

Рисунок 2. Зависимость периодов индукции от концентрации АО:

1 — АО (I), 2 — дибунол, 3 — АО (V), 4 — АО (IV), 5 — АО (III), 6 — АО (II),

? О

7 — а-токоферол; С (АИБН) = 3x10 M, t = 60 С. Номер антиоксиданта соответствует табл. 1.

Таблица 3.

Кинетические параметры инициированного окисления метилолеата в присутствии различных концентраций исследуемых антиоксидантов

Wi= 4,2х10"8 Мхе'1, t=600 С

№ п/п С (АО) х10Л М ^ инд, мин W 02 нач х10'7, Мхе'1 W 02 max х10'7, Мхе'1 W 02 max MO W 02 max AO

0 Метилолеат

1 0 26 1,90 8,00 -

I Парацетамол (4-(К-ацетил)-аминофенол)

2 1 130 0,65 1,40 5,7

3 2 220 0,57 1,30 6,2

4 4 425 0,50 1,16 6,9

5 6 625 0,31 0,66 12,1

6 8 820 0,21 0,30 26,7

7 10 1030 0,20 0,28 28,6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

II Осалмид (амид 1-(К-4'-гидрокси-фенил) салициловой кислоты)

8 1 50 1,24 3,10 2,6

9 2 110 1,06 2,19 3,7

10 4 200 0,76 1,98 4,0

11 6 300 0,62 1,30 6,2

12 8 410 0,46 1,18 6,8

13 10 500 0,37 1,12 7,1

III Амид 1-(К-4'-гидроксифенил-3,3',5'-три-трет-бутил-5-этил) салициловой кислоты

14 1 150 1,06 7,14 1,1

15 2 200 0,62 4,60 1,7

16 4 280 0,47 3,40 2,4

17 6 420 0,32 3,39 2,4

18 8 500 0,29 3,26 2,5

19 10 620 0,27 2,38 3,4

IV Амид 1-(К-4'-гидроксифенил-пропил-3 ',5'-ди-трет-бутил-5-этил) салициловой кислоты

20 1 150 1,76 3,72 2,2

21 2 240 0,83 3,26 2,5

22 4 370 0,73 3,12 2,6

23 6 540 0,61 2,87 2,8

24 8 710 0,52 2,46 3,3

25 10 890 0,35 2,11 3,8

V Амид 1 -(И-4'-гидроксифенил-пропил-3,3 ',5'-три-трет-бутил-5-этил) салициловой кислоты

26 1 150 1,73 3,65 2,2

27 2 240 0,64 3,24 2,5

28 4 380 0,48 3,10 2,6

29 6 550 0,33 2,84 2,8

30 8 720 0,31 2,26 3,5

31 10 900 0,27 2,05 3,9

VI Дибунол(ионол)

38 2 190 0,68 6,3 1,3

39 4 380 0,69 6,2 1,3

40 6 570 0,67 6,4 1,3

41 8 750 0,68 6,1 1,3

42 10 950 0,69 6,3 1,3

VII а-Токоферол

43 2 160 0,78 6,5 1,2

44 4 280 0,76 6,4 1,2

45 6 400 0,77 6,5 1,2

46 8 500 0,76 6,3 1,2

47 10 600 0,76 6,4 1,2

В работе была проанализирована закономерность изменения начальной (Wo2Ha4) и максимальной (Wo2max) скорости окисления в присутствии различных концентраций изучаемых АО. Изучение показало, что указанные кинетические параметры практически не изменяются с ростом концентрации дибунола и а-токоферола, но существенно уменьшаются при введении ингибиторов, содержащих амидную группу (табл. 3). По всей вероятности, выявленная закономерность связана с участием амидных производных салициловой кислоты в реакции нерадикального разрушения гидропероксидов.

Для подтверждения гипотезы о возможном разрушении гидропероксидов под действием гибридных АО были проведены эксперименты по прямому тестированию кинетики накопления гидропероксидов (ROOH) после введения в частично окисленную линолевую кислоту (ЛК) каждого из исследуемых АО (рис. 3). Из рис. 3 видно, что влияние всех АО было однотипным: после внесения ингибитора в течение первого часа наблюдалось снижение концентрации гидропероксидов практически до исходного уровня, который

в дальнейшем не возрастал в течение всего периода наблюдений (8 часов). В контроле пероксиды продолжали накапливаться. По масштабу разрушения гидропероксидов исследуемые АО были сравнимы между собой, однако у парацетамола указанные свойства были наиболее выражены. Установлено, что все исследуемые соединения способствуют разрушению гидропероксидов на 70—75 % (табл. 4).

Рисунок 3 Кинетика накопления гидропероксидов при аутоокислении линолевой кислоты в присутствии равных концентраций АО:

1 — контроль, 2 — АО(Ш), 3 — АО (V), 4 — АО (II), 5 — АО (I). Стрелкой показан вброс АО. С (АО)=сотЬ=2х10'4M, t=600 C. Номер антиоксиданта соответствует табл. 1.

Таблица 4.

Кинетика разрушения гидропероксидов при аутоокислении линолевой кислоты в присутствии равных концентраций АО С (АО)=со^=2х10'4 M, t=600 C

№ п/п Состав Wrooh х 10 4, г[2/100г лип.х с-1 Процент разрушения ROOH за 7 часов

1 ЛК (контроль) 5,52 —

2 ЛК+АО (I) 4,50 75,4

3 ЛК + АО (II) 3,81 72,9

4 ЛК + АО (III) 3,33 71,7

5 ЛК + АО (IV) 3.42 71.9

6 ЛК + АО (V) 3,48 72,2

Следовательно, изучаемые соединения в процессе окисления способны как эффективно уничтожать пероксильные радикалы, так и разрушать гидропероксиды молекулярным путем. Вероятно, что антирадикальная активность ингибиторов обусловлена присутствием в их химической структуре фенольного гидроксила, а способность разрушения гидропероксидов связана с наличием амидной группы.

Полученные результаты могут служить методологической основой для оценки комплексного действия антиоксидантов, перспективных для стабилизации окисления пищевых и биологически активных липидов, лекарственных препаратов, косметических средств. Исследуемые АО малотоксичны и могут использоваться в медицине, косметологии, пищевой технологии.

Выводы:

1. Изучена кинетика окисления модельного субстрата в присутствии новых перспективных производных салициловой кислоты. Показано, что все амиды салициловой кислоты и парацетамол (I—V) эффективно тормозят процесс окисления метилолеата.

2. Хемилюминесцентным методом определены значения констант скорости реакции k7 антиоксидантов (I—V) с пероксильными радикалами (0,52—6,86)х104 М"1хс"1.

3. Установлено, что введение экранирующих орто-трет-бутильных заместителей и разделение ароматических фрагментов тремя метиленовыми группами приводит к увеличению антиоксидантной активности соединений.

4. Показано, что введение экранирующих орто-трет-бутильных заместителей приводит к уменьшению в четыре раза значений констант скорости реакции k7 с антиоксидантами, а разделение ароматических фрагментов тремя метиленовыми группами в два раза.

5. Установлена способность амидов салициловой кислоты (II—V) и парацетамола (I) при аутоокислении линолевой кислоты разрушать гидропероксиды до 70—75 % без образования свободных радикалов.

6. На основе полученных данных можно рекомендовать осуществление синтеза потенциальных антиоксидантов, у которых экранированная фенольная ОН-группа должна находиться в пара-положении к амидной группе, что исключит возможность образования внутримолекулярной водородной связи.

Список литературы:

1. Беляков В.А., Шанина Е.Л., Рогинский В.А., Миллер В.Б. Энергия O — H и ингибирующая способность пространственно-затрудненных фенолов // Изв. АН СССР. — 1975. — № 12. — С. 2685—2691.

2. Денисов Е.Т. Константы скорости гемолитических жидкофазных реакций. — М.: Наука, 1971. — 711 с.

3. Денисов Е.Т. Хиноны как акцепторы атома водорода и активаторы антиоксидантов // Кинетика и катализ. — 1997. — Т. 38. — № 6. — С. 832—838.

4. Зенков Н.К., Кандалинцева Н.В., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б., Просенко А.Е. Фенольные биоантиоксиданты. — Новосибирск: СО РАМН, 2003. — 328 с.

5. Кандалинцева Н.В. Синтез, свойства и исследование антиокислительной

активности галогенидов S-[ю-(4-гидроксиарил)алкил] изотиурония: Автореф. дис. канд. хим. наук. — Новосибирск: Новосибирский

государственный педагогический университет, 2002. — 24 с.

6. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Коновалова Г.Г. Концентрационная инверсия антиоксидантного и прооксидантного действия Р-каротина в тканях in vivo // Бюлл. эксп. биологии и медицины. — 1999. — Т. 128. — № 9. — С. 314—316.

7. Перевозкина М.Г. Кинетика и механизм ингибирующего действия производных фенозана, салициловой кислоты и их синергических смесей с а-токоферолом и фосфолипидами. Автореф. дис. ... канд. хим. наук. — Тюмень, 2003. — 28 с.

8. Перевозкина М.Г. Кинетические модели для тестирования антиоксидантов // Естественные и математические науки в современном мире. — Новосибирск. — 2013. — № 9. — С. 75—101.

9. Перевозкина М.Г., Тихонова В.В., Ушкалова В.Н. Каталитическое окисление липидных субстратов в присутствии фенолов и аминов // В сб.: Свободно-радикальное окисление липидов в эксперименте и клинике. — Тюмень, Из-во Тюм.ГУ. — 1997. — С. 90—104.

10. Рогинский В.А. Кинетика окисления эфиров полиненасышенных жирных кислот, ингибированного замещенными фенолами // Кинетика и катализ. — 1990. — Т. 31. — С. 546—549.

11. Рогинский В.А. Фенольные антиоксиданты. — М.: Наука, 1988. — 247 с.

12. Семёнов Н.Н. Цепные реакции. — Л.: Госхимтехиздат, Лен. Отделение. 1934. — 555 с.

13. Ушкалова В.Н., Перевозкина М.Г., Барышников Э.В. Разработка способа

тестирования средств антиоксидантотерапии // В сб.: Свободно-

радикальное окисление липидов в эксперименте и клинике. — Тюмень, Из-во Тюм.ГУ. — 1997. — С. 77—82.

14. Храпова Н.Г. Система природных антиоксидантов и возможность направленного воздействия на нее синтетическими ингибиторами. Автореф. дис. д-ра. хим. наук. — М.: Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, 1988. — 26 с.

15. Шляпинтох В.Я. Карпухин О.Н., Постников Л.М. Хемилюминесцентные методы исследования медленных химических процессов. — М.: Наука, 1972. — 138 с.

16. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. — М.: Наука, 1966. — 375 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.