CC BY
40Ученые записки Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского Биология. Химия. Том 5 (71). 2019. № 1. С. 262-267.
УДК 547.918:547.972:35:543.42
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КОМПЛЕКС КВЕРЦЕТИНА С ГЛИЦИРАМОМ: СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Яковишин Л. А.1, Гришковец В. И.2
1ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», Севастополь,
Республика Крым, Россия
2Таврическая академия (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный
университет им. В.И. Вернадского», Симферополь, Республика Крым, Россия
E-mail: chemsevntu@rambler.ru
Методом изомолярных серий в спектрофотометрическом варианте для молекулярного комплекса тритерпенового гликозида моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама, GC) и флавонола кверцетина (Quer) установлен состав 1:2. Для комплекса рассчитана константа устойчивости Ä"GC-Quer=(8,4±0,7)105 M-1 (при 369 нм).
Ключевые слова: кверцетин, глицирризиновая кислота, глицирам, супрамолекулярный комплекс, спектрофотометрия, константа устойчивости.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время интенсивно изучаются супрамолекулярные комплексы тритерпеновых гликозидов с биологически активными веществами, что обусловлено возможностью создания на их основе различных фармацевтических композиций с полезными медико-биологическими свойствами [1-6]. В частности, начато исследование комплексообразования сапонинов с биомолекулами полифенольной природы [7-9]. При этом были получены комплексы моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама, GC; рис. 1) с флавонолом кверцетином (Quer; рис. 1) [7, 8] и тройной комплекс, включающий GC, Quer и холестерин [9]. Комплексы были проанализированы методом ИК-Фурье-спектроскопии.
Данная статья посвящена установлению состава комплекса GC с Quer методом изомолярных серий в спектрофотометрическом варианте и определению его константы устойчивости (К).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Использовали образец GC (Calbiochem, США; чистота >95 % по ВЭЖХ) и Quer (Реахим, чда) без предварительной подготовки.
УФ-спектры получены при температуре 21 °С на двулучевом сканирующем спектрофотометре LEKI SS2110UV (MEDIORA OY, Финляндия) в кварцевых кюветах (/=1 см). Для составления изомолярной серии использовали 10-4 М водно-
спиртовые растворы GC и Quer (растворитель - смесь 1:9 по объему 96 % водного этанола и водного фосфатного буферного раствора Na2HPO4-NaH2PO4 с рН 7,2). Полученные смеси выдерживали при температуре 21 °С в течение 40 мин при постоянном перемешивании. Для определения состава каждого комплекса и константы его устойчивости K было проведено 5 независимых экспериментов. Погрешность определения К не превышала 10 %. Для работы со спектрофотометром использовали встроенное программное обеспечение SS2110UV.
Рис. 1. Моноаммонийная соль глицирризиновой кислоты (глицирам, GC) и кверцетин (Quer).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Состав комплекса GC с Quer, равный 1:2, определен методом изомолярных серий при 369 нм. Изомолярная кривая приведена на Рис. 2. Аналогичный состав комплекса GC с Quer был установлен и при построении изомолярной кривой при 258 нм. Таким образом, комплекс включает одну молекулу GC и две молекулы Quer. Ранее полученные комплексы GC с биологически активными молекулами чаще всего имели состав 1:1 [3, 5]. Спектр поглощения изомолярной серии GC c Quer обладает изобестическими точками при 234 и 281 нм (рис. 3).
с (Quer)/с (GC)
Рис. 2. Зависимость изменения оптической плотности DA от соотношения компонентов изомолярной серии при 1=369 нм (c(Quer)=104 М, c(GC)=1CT4 М).
Недавно установлено, что в масс-спектрах Quer в условиях лазерной десорбции и ионизации наблюдаются пики ионов его димеров [10]. Молекулы Quer в кристаллах ассоциированы за счет я-я-стекинг-взаимодействий [10]. В димере Quer-Quer и ассоциатах Quer-витамин С и Quer-витамин Е наблюдаются стекинг-взаимодействия и водородные связи [11]. Были получены комплексы Quer с катионами металлов, соответственно имеющие состав 2:1 [12, 13].
Л. 141»
Рис. 3. Кривые поглощения изомолярной серии растворов (с(0иег)=10~4 М, с(вС)=104 М).
Состав комплексов каротиноидов с глицирризиновой кислотой равен 1:2 [14, 15]. Авторами указанных работ сделан вывод об образовании комплексов из 1 моль каротиноида и 1 моль димера глицирризиновой кислоты. По формуле Бенеси-Хилдебранда была рассчитаны константы устойчивости комплексов А»10 М- (в среде водного этанола). С учетом высказанного для комплексов каротиноидов и
найденного состава комплекса GC-Quer, между GC и Quer в растворе устанавливается следующее равновесие:
GC + Quer2 GC-Quer2
K = [GC-Quer2] GC-Quer [GC][Quer2] ' ( )
где ^GC-Quer - константа устойчивости комплекса.
К^^шя-, равная (8,4±0,7)105 М-1, была рассчитана по методу А.К. Бабко на основе изомолярной кривой при l = 369 нм по формуле 2 [16]. Комплексы GC с биомолекулами и фармацевтическими субстанциями имели в большинстве случаев К порядка 103-105 M-1 [5].
K = ^М 2, (2)
с(ЛА0-ЛА1)2
где с - суммарная концентрация веществ, равная 10- М, ЛА0 - изменение оптической плотности, соответствующее комплексу при полном отсутствии диссоциации, а ЛА1 - изменение оптической плотности, соответствующее значению на фактической кривой.
Возможно, что в полученном молекулярном комплексе димер Quer-Quer, обусловленный стекинг-взаимодействиями, связывается с молекулой GC. Гетероассоциация в комплексе GC с Quer может быть вызвана водородными связями (-C=0GC -H-0-Quer и -(Н)О-Н-О-) и гидрофобными взаимодействиями, что было ранее подтверждено ИК-спектроскопией [7, 8].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Методом изомолярных серий установлен состав молекулярного комплекса GC и Quer, равный 1:2, соответственно.
2. На основе изомолярных кривых рассчитана константа устойчивости комплекса, равная (8,4±0,7)-105 М-1.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18-43-920002 р_а).
Список литературы
1. Tolstikova T.G. The complexes of drugs with carbohydrate-containing plant metabolites as pharmacologically promising agents / T.G. Tolstikova, M.V. Khvostov, A.O. Bryzgalov // Mini Rev. Med. Chem. - 2009. - Vol. 9, № 11. - P. 1317-1328.
2. Толстикова Т.Г. На пути к низкодозным лекарствам / Т.Г. Толстикова, А.Г. Толстиков, Г. А. Толстиков // Вестник РАН. - 2007. - Т. 77, № 10. - С. 867-874.
3. Молекулярные комплексы тритерпеновых гликозидов плюща и солодки с доксорубицином / Л. А. Яковишин, В. И. Гришковец, А. В. Клименко [и др.] // Хим.-фарм. журн. - 2014. - Т. 48, № 6. - С. 37-40.
4. Polyakov N.E. Glycyrrhizic acid as a novel drug delivery vector: synergy of drug transport and efficacy / N. E. Polyakov, T.V. Leshina // Open Conf. Proc. J. - 2011. - Vol. 2. - P. 64-72.
5. Yakovishin L. A. Ivy and licorice triterpene glycosides: promising molecular containers for some drugs and biomolecules / L.A. Yakovishin, V.I. Grishkovets // Studies in natural products chemistry; ed. Atta-ur-Rahman. - Amsterdam: Elsevier, 2018. - Vol. 55. - Chapter 11. - P. 351-383.
6. Солодка: Биоразнообразие, химия, применение в медицине / Г.А. Толстиков, Л.А. Балтина, В. П. Гранкина [и др.]. - Новосибирск: Гео, 2007. - 311 с.
7. Яковишин Л.А. Молекулярный комплекс кверцетина с глицирамом: получение и ИК-Фурье-спектроскопический анализ / Л.А. Яковишин, Е.Н. Корж, В.И. Гришковец // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. - 2018. -Т. 4 (70), № 3. - С. 247-254.
8. Yakovishin L.A. Molecular complex of quercetin with glycyram / L.A. Yakovishin, E.N. Korzh // AIP Conference Proceeding. - 2019. - Vol. 2063. - P. 040066.
9. Яковишин Л.А. Взаимодействие кверцетина с холестерином / Л.А. Яковишин, Е.Н. Корж, В. И. Гришковец // Ученые записки Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского. Биология. Химия. - 2018. - Т. 4 (70), № 4. - С. 328-336.
10. Гринёв В.С. Фрагментация кверцетина и нарингенина, а также фотоиндуцируемые процессы в условиях лазерной десорбции и ионизации / В.С. Гринёв, С.А. Коннова, В.В. Игнатов // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. - 2016. - Т. 16, вып. 4. - С. 433-438.
11. Synergism of antioxidant action of vitamins E, C and quercetin is related to formation of molecular associations in biomembranes / G. Fabre, I. Bayach, K. Berka [et al.] // Chem. Commun. (Camb.). -2015. - Vol. 51, № 36. - P. 7713-7716.
12. Study of interaction between metal ions and quercetin / T.S. de Castilho, T.B. Matias, K.P. Nicolini, J. Nicolini // Food Sci. Hum. Well. - 2018. - Vol. 7, № 3. - P. 215-219.
13. Liu Y. Studies on transition metal-quercetin complexes using electrospray ionization tandem mass spectrometry / Y. Liu, M. Guo // Molecules. - 2015. - Vol. 20, № 5. - P. 8583-8594.
14. Host-guest complexes of carotenoids with P-glycyrrhizic acid / N.E. Polyakov, T.V. Leshina, N. F. Salakhutdinov, L.D. Kispert // J. Phys. Chem. B. - 2006. - Vol. 110, № 13. - P. 6991-6998.
15. Поляков Н.Э. Некоторые аспекты реакционной способности каротиноидов. Окислительно-восстановительные процессы и комплексообразование / Н.Э. Поляков, Т.В. Лёшина // Успехи химии. - 2006. - Т. 75, № 12. - С. 1175-1192.
16. Бабко А.К. Физико-химический анализ комплексных соединений в растворах / А. К. Бабко. - К.: Изд-во АН УССР, 1955. - 328 с.
MOLECULAR COMPLEX OF QUERCETIN WITH GLYCYRAM: SPECTROPHOTOMETRIC ANALYSIS
Yakovishin L. A.1, Grishkovets V. I.2
1Sevastopol State University, Sevastopol, Crimea, Russia
2V. I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol, Crimea, Russian Federation
E-mail: chemsevntu@rambler.ru
Quercetin (Quer) is one of the most famous flavonols. Quer was founded in different plants. Quer has P-vitamin activity and exhibits antioxidant, anti-inflammatory, antispasmodic, antisclerotic, diuretic, and antitumor effects. Triterpene glycoside glycyram (monoammonium glycyrrhizinate, GC) is an anti-inflammatory and antiallergic drug.
The complexation of GC with Quer in solution (solvent: 1 : 9 mixture of 96 % EtOH and aqueous phosphate buffer Na2HPO4-NaH2PO4 with pH 7.2 (v/v)) at 21 °C was investigated by spectrophotometry method. Absorption spectrum of isomolar series for
MQfiEKyfiflPHblM KOMn^EKC КВЕРЦЕТMНА C ГПMЦMРАMОM: ...
GC-Quer mixture has isobestic points at 234 and 281 nm. It was shown that GC and Quer forms a 1 : 2 complex, having a stability constant KGC-Quer = (8,4±0,7)105 M-1 (at l = 369 nm). In the previously obtained complexes of GC with biomolecules and drugs, stability constants were of the order of 103-105 M-1.
It is possible that, in the complex of GC with Quer, the Quer-Quer dimer due to stacking interactions binds to the GC molecule. Hetero-association in the complex can be caused by hydrogen bonds (-C=0GC-H-0-Quer and -(H)O-H-O-) and hydrophobic interactions. It was previously confirmed by ATR FTIR spectroscopy.
Keywords: quercetin, glycyrrhizic acid, glycyram, supramolecular complex, spectrophotometry, stability constant.
References
1. Tolstikova T.G., Khvostov M.V., Bryzgalov A.O., The complexes of drugs with carbohydrate-containing plant metabolites as pharmacologically promising agents, Mini Rev. Med. Chem., 9 (11), 1317 (2009).
2. Tolstikova T.G., Tolstikov A.G., Tolstikov G.A., On the way to low-dose drugs, Vestnik RAN, 77 (10), 867 (2007). (in Russ.).
3. Yakovishin L.A., Grishkovets V.I., Klimenko A.V., Degtyar A.D., Kuchmenko O.B., Molecular complexes of ivy and licorice triterpene glycosides with doxorubicin, Khim.-Farm. Zhurn., 48 (6), 37 (2014). (in Russ.).
4. Polyakov N.E., Leshina T.V., Glycyrrhizic acid as a novel drug delivery vector: synergy of drug transport and efficacy, Open Conf. Proc. J, 2, 64 (2011).
5. Yakovishin L.A., Grishkovets V.I., Ivy and licorice triterpene glycosides: promising molecular containers for some drugs and biomolecules, in Studies in natural products chemistry, edited by Atta-ur-Rahman, 55, p. 351-383 (Elsevier, Amsterdam, 2018).
6. Tolstikov G.A., Baltina L.A., Grankina V.P., Kondratenko R.M., Tolstikova T.G., Licorice: Biodiversity, chemistry, and application in medicine, 311 p. (Geo, Novosibirsk, 2007). (in Russ.).
7. Yakovishin L.A., Korzh E.N., Grishkovets V.I., Molecular complex of quercetin with glycyram: preparation and IR Fourier spectroscopic analysis, Scientific Notes of V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry, 4 (3), 247 (2018). (in Russ.).
8. Yakovishin L.A., Korzh E.N., Molecular complex of quercetin with glycyram, AIP Conference Proceeding, 2063, 040066 (2019).
9. Yakovishin L.A., Korzh E.N., Grishkovets V.I., Interaction of quercetin with cholesterol, Scientific Notes of V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry, 4 (4), 328 (2018). (in Russ.).
10. Grinev V.S., Konnova S.A., Ignatov V.V., Fragmentation of quercetin and naringenin and photoinduced processes under laser desorption/ionization conditions, Izvestiya of Saratov University. New series. Series: Chemistry. Biology. Ecology, 16 (4), 433 (2016). (in Russ.).
11. Fabre G., Bayach I., Berka K., Paloncyova M., Starok M., Rossi C., Duroux J.L., Otyepka M., Trouillas P., Synergism of antioxidant action of vitamins E, C and quercetin is related to formation of molecular associations in biomembranes, Chem. Commun. (Camb.), 51 (36), 7713 (2015).
12. de Castilho T.S., Matias T.B., Nicolini K.P., Nicolini J., Study of interaction between metal ions and quercetin, Food Sci. Hum. Well., 7 (3), 215 (2018).
13. Liu Y., Guo M., Studies on transition metal-quercetin complexes using electrospray ionization tandem mass spectrometry, Molecules, 20 (5), 8583 (2015).
14. Polyakov N.E., Leshina T.V., Salakhutdinov N.F., Kispert L.D., Host-guest complexes of carotenoids with P-glycyrrhizic acid, J. Phys. Chem. B., 110 (13), 6991 (2006).
15. Polyakov N.E., Leshina T.V., Certain aspects of the reactivity of carotenoids. Redox processes and complexation, Russ. Chem. Rev., 75 (12), 1175 (2006). (in Russ.).
16. Babko A.K., Physico-chemical analysis of complex compounds in the solutions, 328 p. (Izd-vo AN USSR, Kiev, 1955). (in Russ.).
