CC BY
90
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №3/2016 ISSN 2410-700Х_
мг/л. В пробе «Flesh» содержание бензойной кислоты выше предельно допустимой. Список использованной литературы:
1. Турчанинов Д.В., Вильмс Е.А. Влияние употребления слабоалкогольных энергетических (тонизирующих) напитков на здоровье населения: современные научные данные// ГБОУ ВПО «Омский гос. медицинский университет» Минздрава России. Научный проект №15-06-10661.
2. Хабибуллина Р.Н., Дуборасова Т.Ю., Пономарев В.Я. Проблемы сохранения качества креветок мороженых в процессе хранения// Казань. С. 208-211.
3. Бельтюкова С.В., Ливенцова Е.О. Консерванты в пищевой промышленности и методы их определения// Одесса. 2013. 3(24). С.58-64.
4. Комарова Н. В. и др. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель»// Санкт- Петербург, ООО «Веда», 2006. С.10-12.
© Салькова Д.В., Селифонова Е. И., Чернова Р.К., 2016
УДК 547.965+577.16
Сарыбаева Бактыгуль Дуулатбековна ,
Преподаватель кафедры химии Таласского Государственного Университета, г.Талас, Кыргызстан
Пищугун Федор Васильевич д.х.н., профессор, член-корр. Национальной Академии Наук Кыргызской Республики, г.Бишкек, Кыргызстан E-mail: baktygul_1@mail.ru
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРОДУКТОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ С АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ
Аннотация
В работе приведены результаты исследований продуктов взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с аминокислотами, ароматическими аминами и никотинамидом.
Ключевые слова
L-аскорбиновая кислота, аминокислоты, никотинамид, ароматические амины.
Витамины, аминокислоты и некоторые амины играют исключительно важную роль во многих биологических процессах. L-аскорбиновая и L-дегидроаскорбиновая кислоты являются витаминами для человека и некоторых животных. При недостатке в организме витамина С возникает цинга-характеризующаяся заболеванием десен, выпадением зубов, структурными изменениями хрящей и костей в итоге приводящая к летальному исходу. Эта кислота способствует образованию соединительной ткани, способствует заживлению и вылечиванию переломов, излечиванию язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, рекомендуется при артериосклерозе, остром инфекционном гепатите, стоматите, тромбозах, экземах и др[1, c.19].
Аминокислоты- структурные фрагменты белков, пептидов, ферментов и многих других биологических объектов.
Ароматические амины, например, п-аминобензойная кислота (витамин Н1)-структурный фрагмент другого важного витамина- фолиевой кислоты, анестезин (этиловый эфир ПАБК)-важный анестезирующий препарат в медицине и т.д. Никотинамид (витамин РР)-является основным окислительно-восстановительным фрагментом НАД, НАДН+, НАДР и НАДРН+, играющий огромную роль в переносе водорода, участвует в
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №3/2016 ISSN 2410-700Х_
метаболизме жиров, белков, аминокислот, пуринов, тканевом дыханий, гликогенолизе, процессах биосинтеза, нормализует концентрацию липопротеинов крови, снижает концентрацию холестерина и т.д.
В литературе имеется большое количество -научных работ, которые в подавляющем большинстве посвящены изучению окислительно-восстановительных свойств витаминов С во многих химических и биохимических реакциях, установлению их структуры и разработке синтетических способов их получения.
Работа посвящена изучению кинетики и механизма взаимодействия L- аскорбиновой кислоты с никотинамидом, различными по структуре аминокислотами и ароматическими аминами и их химическим превращениям.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследований использовали L-аскорбиновую кислоту марки «х.ч.», никотинамид марки «х.ч.», аминокислоты фирмы «Reanal» марки «ч.д.а.», ароматические амины марки «х.ч.».
Буферные растворы готовили по общепринятой методике. Кинетику конденсации L-аскорбиновой кислоты и гидролиза оснований Шиффа измеряли на фотоэлектронном калориметре «КФК-3» и спектрофотометре «SpectroMOM-2ü4» при заданных параметрах с точностью ±0,02 ед.Д. Реакционные смеси термостатировали при помощи термостата U-15 с точностью ±0,1 0С. Навески L-аскорбиновой кислоты, никотинамида, ароматических аминов и аминокислот в эквимолярных количествах растворяли в водно-спиртовых буферных растворах и выдерживали при заданных температурах 30 минут. За начало реакции принимали момент смешивания темостатированных растворов L-аскорбиновой кислоты, никотинамида, ароматических аминов и аминокислот.
рН реакционных смесей измеряли на универсальном ионометре ЭВ-74 с точностью отсчета ±0,05 ед.рН. Кинетические измерения проводились в термостатированных кюветах толщиной 1,008 мм.
Для установления механизма взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с никотинамидом, аминами и аминокислотами и расчета констант скоростей определялся порядок реакции путем варьирования концентраций реагирующих компонентов в сопоставимых условиях.
Константы скорости взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с никотинамидом, аминами и аминокислотами рассчитывались по калибровочным графикам и по компьютерной программе связывающими оптические плотности продуктов взаимодействия с их концентрациями для необратимых и обратимых реакций.
Оптические плотности (при ^мах исходных промежуточных и конечных продуктов 360нм, 370нм и ^мах 510нм) определяли экспериментально путем измерения их в момент смешивания реакционных растворов в условиях, при которых скорость конденсации была минимальной. Оптические плотности синтезированных оснований Шиффа (Д2) определяли путем растворения их в заданных условиях.
Константы скорости взаимодействия компонентов рассчитывали по уравнениям второго порядка для необратимых и обратимых реакций.
Кинетику взаимодействия измеряли на спектрокалориметре КФК-3 и спектрофотометре Spektro MOM -204. Реакционную смесь термостатировали в термостате U-15 c точностью ± 0,10C.
Идентификацию продуктов взаимодействия и продуктов их химических превращений осуществляли методами элементного анализа, УФ-, ИК- спектроскопией и жидкостной хроматографией. Основания Шиффа синтезировались по общей методике путем смешивания эквимолярных количеств растворов L-аскорбиновой кислоты с никотинамидом, аминами и аминокислотами с последующим выделением и перекристаллизацией конечных продуктов.
1)Синтез и идентификация продуктов взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с никотинамидом
Результаты проведенных исследований по синтезу продуктов взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с никотинамидом показали, что в зависимости от условий проведения реакции (температура, растворитель, рН среды, время) могут быть получены 2 продукта, т.е. реакция протекает через 2 стадии:
Первая стадия: Образование аммонийной соли-аскорбината никотинамида (I) за счет взаимодействия кислой ОН-группы при С3 с атомом азота пиридинового кольца. Вторая стадия: превращение аммонийной соли в хиноидную структуру никотинамидного фрагмента: (II).
OH OH
HOH2C-C-
к
OH H
HH
O OH
HOH2C—c~
OH H
*■ NH
-O OH
HOH2C-C-
OH H
Идентификацию продукта проводили методами элементного анализа (вычислено: С 48,32; Н 4,69; N 9,39; найдено С 47,6; Н 5,1; N 9,2) УФ-спектроскопии (рис.1), ИК-спектроскопии (рис.2).
Анализ УФ-спектров показал, что в отличие от исходных компонентов (Ь-аскорбиновой кислоты и никотинамида) продукт их взаимодействия имеет новый максимум поглощения в области ^мах365нм , а в ИК-спектрах появляются полосы поглощения, характерные для хиноидных структур [2, с.240].
rw f М t И П I I п
^ ^ ^ # ^ ^ ^ ^ ^ Рисунок 1 - УФ-спектры никотинамида (I), Ь-аскорбиновой кислоты (II) и аскорбината никотинамида (III).
Рисунок 2 - ИК-спектры L-аскорбиновой кислоты (I), никотинамида (II) и аскорбинатаникотинамида (III). (Nicolet Avatan 370 PGTS, KBr).
2) Синтез и идентификация продуктов конденсации Ь-аскорбиновой кислоты с аминокислотами Взаимодействие Ь-аскорбиновой кислоты с аминокислотами не изучено. На основании изучения кинетики конденсации Ь-аскорбиновой кислоты с различными по структуре аминокислотами с применением современных физико-химических методов исследования, определения энергетических, геометрических
O
H
2
O
N
O
O
2
O
O
параметров и величин зарядов на реакционных центрах реагирующих молекул, показана возможность взаимодействия L-аскорбиновой кислоты по Ci (в отсутствие кислорода или окислителей) и возможность окисления ендиольной группировки до дикето структуры в присутствии окислителя или кислорода воздуха в основаниях Шиффа.
Схему механизма взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с аминокислотами и дальнейшего возможного окисления полученных оснований Шиффа можно представить так:
h
oh oh
hoh2c-
oh h
-с-hn2
i
cooh
oh oh
hoh2c
oh h
h
i
-c-r ■
i
cooh
h2o
ii
r
o
n
i
(o2) Окислитель
o
o
hoh2c
oh h
o iii
h
i
"c-r+ h2o
cooh
Для доказательства предложенной схемы механизма конденсации L-аскорбиновой кислоты с аминокислотами путем подбора оптимальных условий (температура, растворитель, рН среды, время) нами был получены ряд оснований Шиффа по Ci (II) и продукты их окисления (III).
Как было сказано, при взаимодействии L-аскорбиновой кислоты с аминокислотами бесцветная их смесь постепенно со временем окрашивается в красный цвет, при этом в УФ-спектре появляются новые максимумы поглощения в области 360 и 510 нм, интенсивность которых со временем увеличивается.
Можно предположить (схема), что при взаимодействии L-аскорбиновой кислоты с аминокислотами образуется продукт (II), который после оисления образует конечный продукт - основание Шиффа (III), в котором имеется система сопряженных связей, обуславливающая появление новых максимумов поглощения в области 360нм и 510нм.
Рисунок 3 -ИК-спектры L-аскорбиновой кислоты (1) и L-аскорбинен-D,L-аланина (2).
(Nicolet Avatan 370 PGTS, KBr).
В ИК-спектрах наличие полосы поглощения в области 1630см"1 указывает на наличие С=К -связи, группа полос поглощения в области 1650-1720 см-1 указывает на наличие СОО" и СООН-групп, полосы поглощения 3000-3400 см-1 характеризуют наличие дикето-групп Ь-аскорбинового фрагмента.
n
аминокислоты Тпл, оС Выход ИК-спектр Вычислено, Найдено, %
% у(см"1) %
глицин 233 45 С=Ы (1650); С-41,5; С-40,9;
ООО", С00н(1720); Н-3,89; Н-3,73;
0Н(3000-3400); N-6,0; N-5,2;
Д,Ь-а-аланин 295 40 С=Ы (1650); С-44,28; С-43,74;
ООО-, С00Н(1720); Н-4,48; Н-5,43;
0Н(3000-3400); N-5,7; N-5,52;
Р-аланин 196 42 С=Ы (1650); С-44,28; С-43,36;
С00-, С00Н(1720); Н-4,48; Н-4,2;
0Н(3000-3400); N-5,7; N-4,9;
Ь-лизин 224 35 С=Ы (1650); С-47,68; С-46,54;
С00-, С00Н(1720); Н-5,96; Н-5,61;
0Н(3000-3400); N-9,27; N-8,92;
Было обращено внимание, что при выдерживании смеси растворов Ь-аскорбиновой кислоты с аминокислотами и ароматическими аминами под действием кислорода воздуха или окислителей растворы постепенно со временем окрашиваются в желтый цвет, который постепенно переходит в розовый, а затем в красный цвет с появлением новых максимумов поглощения в области 360нм и 510нм за счет перехода ендиольной группировки в дикето-структуру и образованием сопряженной системы, приводящая к изменению цвета смеси раствора Ь-аскорбиновой кислоты и аминокислот. Такое же изменение окраски раствора наблюдается при растворении синтезированных оснований Шифф в буферных системах при длительном их выдерживании в открытых системах под действием кислорода воздуха.
Как показали наши исследования скорости окисления продуктов конденсации Ь-аскорбиновой кислоты с аминокислотами зависят от рН-среды. При увеличении кислотности (от 7,0 до 4,7) скорости окисления и интенсивность окраски (^мах 360 нм и 510 нм) уменьшаются.
Выводы:
1.Результаты кинетических и энергетических измерений показали, что реакция взаимодействия Ь-аскорбиновой кислоты с никотинамидом протекает через две стадии: первая быстрая стадия протонирования атома азота пиридинового фрагмента никотинамида кислотной ОН-группой при Сз- Ь-аскорбинового фрагмента с образованием бесцветной его аммонийной соли, которая была выделена и идентифицирована; вторая стадия- медленная перестройка аммонийной соли в хиноидную структуру с ^мах 360 нм, с появлением желтой окраски, конечного продукта. Эти утверждения подтверждаются и данными величин зарядов на узловых атомах Ь-аскорбиновой кислоты, никотинамида и хиноидной структурой конечного продукта.
2.Показано, что конденсация Ь-аскорбиновой кислоты с аминокислотами и ароматическими аминами в отсутствии окислителей и кислорода протекает по С1-углеродному атому, с образованием оснований Шиффа. В присутствие кислорода воздуха или окислителей в две стадии: 1. -образование оснований Шиффа по С1; 2. -окисление ендиольной группы оснований Шиффа с образованием их дикето структур и появление окраски реагирующих растворов.
3.Предложены общие схемы механизмов взаимодействия Ь-аскорбиновой кислоты с никотинамидом, аминокислотами и ароматическими аминами.
Список использованной литературы:
1. Березовский В.М. Химия витаминов. М.,1973. С.19-57.
2. Мецлер Д. Биохимия. Москва «Мир» 1980. Т.2. С.240-243.
© Сарыбаева Б.Д., Пищугин Ф.В. 2016
