CC BY
4
#- ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
УДК 547.022
https://doi.org/10.24412/2310-8266-2023-3-4-22-25
Оценка противовирусной активности составляющих биомаркеров нафталанской нефти с использованием дескрипторов реакционной способности
Логинова М.Е.1, Колчина Г.Ю2., Мовсумзаде Э.М.1, 3
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450062, г. Уфа, Россия ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7077-8705, E-mail: ufamel@yandex.ru
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
2 Стерлитамакский филиал Уфимского университета науки и технологий, 453103, г. Стерлитамак, Россия,
ORCID: http ://orcid.org /0000-0003-2808-4827, E-mail: kolchina.gyu@mail.ru
3 Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), 117997, Москва, Россия ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
Резюме: В работе исследована нафталанская нефть и установлено довольно высокое содержание в ней полициклических нафтеновых углеводородов. Исследуемые биомаркеры имеют четырехъядерную циклопентанопергидрофенантреновую систему и характеризуются трехмерной пространственной конфигурацией. Они весьма устойчивы не только ввиду конформации циклов в виде кресел и полукресел, но и вследствие расположения функциональных групп, радикалов и атомов водорода в пространстве друг относительно друга. В работе выявлена зависимость между биологической активностью тритерпенов и их значениями потенциалов ионизации и сродства к электрону. Исследуемые биомаркеры по геометрическим и энергетическим параметрам сходны с производными бетулина и могут проявлять биологическую активность.
Ключевые слова: биомаркерные молекулы, нафталанская нефть, противовирусная активность, бетулин, гопан, холестан, математическая модель.
Для цитирования: Логинова М.Е., Колчина Г.Ю., Мовсумзаде Э.М. Оценка противовирусной активности составляющих биомаркеров нафталанской нефти с использованием дескрипторов реакционной способности // НефтеГазоХимия. 2023. № 3-4. С. 22-25. D0I:10.24412/2310-8266-2023-3-4-22-25
EVALUATION OF ANTIVIRAL ACTIVITY OF CONSTITUENT BIOMARKERS OF NAPHTHALAN OIL USING REACTIVITY DESCRIPTORS
Loginova Marianna E.1, Kolchina Galina YU.2, Movsumzade Eldar M.1> 3
1 Ufa State Petroleum Technological University, 450062, Ufa, Russia ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7077-8705, E-mail: ufamel@yandex.ru
2 Sterlitamak Branch of Ufa University of Science and Technology, 453103, Sterlitamak, Russia ORCID: http://orcid.org/0000-0003-2808-4827, E-mail: kolchina.gyu@mail.ru
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
3 Kosygin Russian State University (Technology. Design. Art), 117997, Moscow, Russia
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7267-1351, E-mail: eldarmm@yahoo.com
Abstract: In the work, Nafphthalan oil was studied and it was found that the content of polycyclic naphthenic hydrocarbons in it is quite high. The studied biomarkers have a four-core cyclopentanoperhydrophenanthrene system and are characterized by a three-dimensional spatial configuration. They are very stable not only because of the conformation of the cycles in the form of chairs and semi-chairs, but also due to the arrangement of functional groups, radicals and hydrogen atoms in space relative to each other. The paper reveals the relationship between the biological activity of triterpenes and their values of ionization potentials and electron affinity. The studied biomarkers are similar in geometric and energy parameters to betulin derivatives and may exhibit biological activity.
Keywords: biomarker molecules, Naphthalan oil, antiviral activity, betulin, hopane, cholestane, mathematical model.
For citation: Loginova M.E., Kolchina G.YU., Movsumzade E.M. EVALUATION OF ANTIVIRAL ACTIVITY OF CONSTITUENT BIOMARKERS OF
NAPHTHALAN OIL USING REACTIVITY DESCRIPTORS. Oil & Gas Chemistry. 2023, no. 3-4, pp. 22-25.
DOI:10.24412/2310-8266-2023-3-4-22-25
Нафталанская нефть представляет собой неразложив-шуюся сложную смесь природных геогенных соединений. Состав нафталанской нефти разнообразный и состоит из соединений и смесей веществ: нафтеновые углеводороды и кислоты, смолистые вещества, смолистые соединения, углеводороды с ароматическими фрагментами, а также соединения на основе марганца, азота, цинка, меди, бора, лития, брома, йода и других элементов периодической таблицы [1-3]. Известно, что нафталанская нефть обладает определенной биологической активностью. Фракции лечебной нефти состоят исключительно из нафтеновых и ароматических углеводородов ввиду того, что они являются основной составной частью многих жизненно важных веществ для организма - гормонов и ферментов [4-5]. Данный характер действия биомаркерных соединений, в состав которых входит циклопентанопергидрофенантре-новый цикл, является причиной почти универсального действия этой нефти [6-8].
С помощью квантово-химических расчетов и методами вычислительной химии проведено исследование биомар-
керов нафталанской нефти с использованием дескрипторов реакционной активности (рис. 1-6).
Геометрические и электронные параметры молекул, содержащих циклопентанопергидрофенантреновую четы-рехъядерную систему, были полностью оптимизированы в рамках метода гибридного функционала плотности в базисе 6-311G+(d,p). Все расчеты выполнены с использованием квантово-химической программы Firefly (PC GAMESS (US)) [9]. Исходя из геометрических характеристик биомаркерных молекул установлено, что данные соединения весьма устойчивы не только ввиду конформации циклов в виде кресел (С6) и полукресел (С5), но и ввиду расположения функциональных групп, радикалов и атомов водорода в пространстве друг относительно друга [7]. В табл. 1 определены пороговые функциональные значения В-статистики вида противовирусной активности в виде вероятностей Ра (активный эффект) и рассчитанные индексы реакционной способности серии исследуемых биомаркеров нафталанской нефти в сравнении с производными бетулина, а также построена математическая
Рис. 1
Холестаны: 1a - 14a-17a-холестан-20R, 1b - 14a-17a-холестан-20S, 1c - 14р-17р-холестан-20R, 1d - 14p-17p-холестан-20S
Рис. 2
Эргостаны: 2a - 14a-17a-эргостан-20R, 2b - 14a-17a-эргостан-20S, 2c - 14p-17p-эргостан-20R, 2d - 14p-17p-эргостан-20S
Рис. 3
Норхолестаны: 3a - 14a-17a-норхолестан-20R, 3b - 14a-17a-норхолестан-20S, 3c - 14p-17p-норхолестан-20R, 3d - 14p-17p-норхолестан-20S
26
Рис.4
Андростаны: 4a - 5а-андростан, 4b - 5|в-андростан
18
3-4 • 2023
НефтеГазоХимия 23
-о1
(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛ ОГИИ И ПРОДУКТЫ
Рис. 5
Гопаны: 5а - 17а-21 р-гопан, 5Ь-17а-21 р-30-норгопан, 5с - 17а-21 p-29-гомогопaн-22S, 5d - 17а-21 p-29-гомогопaн-22R, 5е - 17а-21 р-29-бисгомогопaн-22S, 5f - 18а-22,29,30-трисноргопан, 5д - 17а-22,29,30-трисноргопан
Рис. 6
Бетулин и бетулиновые производные: 6а - бетулин, 6Ь - бетулиновый альдегид, 6с - бетулиновая кислота
Таблица 1
Расчетные данные противовирусной активности и реакционной способности серии биомаркерных молекул и бетулиновых производных
№ соединения Ра- Y 1Р, эВ X1 ^ эВ X2 Модель, 93,5%
1а 0,664 7,094 0,024
1Ь 0,664 7,102 0,046
1с 0,664 7,151 0,06
^ 0,664 7,151 0,063
2а 0,555 7,091 0,06
2Ь 0,555 7,102 0,082
2с 0,555 7,148 0,087
2d 0,555 7,148 0,063
3а 0,689 7,094 0,005
3Ь 0,689 7,1 0,022
3с 0,689 7,151 0,016
3d 0,689 7,146 0,049 9а = 0,99227х1 + 1,9474х212 - 0,003635х13 х23
4а 0,676 7,189 -0,024
4Ь 0,676 7,195 -0,008
5а 0,596 6,961 0,101
5Ь 0,66 6,969 0,101
5с 0,686 6,955 0,112
5d 0,686 6,955 0,106
5е 0,688 6,953 0,117
5f 0,703 6,981 0,098
5д 0,703 6,982 0,095
6а 0,576 6,55 0,294
6Ь 0,405 6,76 0,909
6с 0,595 6,651 0,261
Примечание. 1Р - потенциал ионизации; ЕА - сродство к электрону.
модель, описывающая данную активность через рассчитанные реакционные параметры.
Для соединений ряда гопанов значение противоопухолевой активности Ра составляет 0,8, то для 80% активных веществ из представленной программной подборки значение В-статистики меньше, чем для гопанов, и только для 20% - больше [10-12].
Анализ значений дескрипторов, представленных в табл. 1, показывает, что информация о таких важных дескрипторах электронного строения, как энергия ВЗМО и НСМО молекулярных орбиталей, дает возможность оценивать характер реакционного взаимодействия исследованных молекулярных моделей с биорецепторами при попадании в живой организм с точностью 93,5%.
Достигнутые в последние годы успехи в определении состава и строения углеводородов нефти несомненны. Об этом свидетельствуют внушительные цифры, характеризующие число углеводородов, идентифицированных в нефтях. Несоизмеримо возросла также сложность решаемых задач. Таким образом, перед исследователями стоят большие и интересные задачи, решение которых будет способствовать прогрессу в таких важных областях, как разведка и поиск нефтяных месторождений и химическая переработка нефти. Исследования в области синтеза и изучения различных физико-химических свойств модельных (эталонных) углеводородов нефтяного типа являются важной предпосылкой успешного решения проблем, стоящих перед химией и геохимией нефти.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кулиев А.М., Левшина А.М., Атальян А.А., Мурадов А.Н. Исследование нафталанской нефти: Сб. тр. ИХП АН АзССР. Баку: Елм, 1970. 263 с.
2. Кулиев А.М., Левшина А.М., Мурадов А.Н. Исследование углеводородного состава лечебной нафталанской нефти // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1968. № 7. С. 36-37.
3. Караев А.И., Геодаков А.А. К вопросу о механизме действия нафталана. Первое сообщение о влиянии нафталана на анафилаксию // Азербайджанский медицинский журнал. 1939. № 3. С. 108-113.
4. Кулиев А.Х. Нафталан и методика его лечебного применения. Баку: Азер-нешр, 1973. 38 с.
5. Poletaeva O.YU., Kolchina G.YU., Leontev A.YU., Babayev E.R., Movsumzade E.M., Khasanov I.I. Geometric and electronic structure of heavy highly viscous oil components. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim.Tekhnol. 2019. V. 62. N 9. P. 40-45.
6. Kolchina G.YU., Adigozalova V.A., Movsumzade E.M. Indices of Reactivity of Biomarkers of Naphthalan Oil. DGMK Tagungsbericht. 2019. P. 179-184.
7. Kolchina G.YU., Movsumzade E.M. Comparative features of structure and properties of biomarkers Naphthalan petroleum. ChemChemTech. 2020. V. 63.
N 7. P. 82-87.
8. Абрафикова И.М., Каюпова Г.П., Вандюкова И.И. и др. Фракционный состав асфальтенов из природных битумов пермских отложений Татарстана // Вестн. Казан. технолог. ун-та. 2011. № 3. С. 180-186.
9. Granovsky A.A. URL: http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/index.html (accessed 25 June 2023).
10.Колчина Г.Ю., Бахтина А.Ю., Мовсумзаде М.М., Логинова М.Е. Расчеты и определение параметров составляющих нафталанских нефтей и установление их состояния и предположительных активностей // НефтеГазоХимия. 2022. № 1-2. С. 30-35.
11.Колчина Г.Ю., Мовсумзаде Э.М., Логинова М.Е. и др. Биомаркерные исследования нафталанской нефти // Мат. Всерос. науч.-техн. конф. Ухта, Изд-во УГТУ, 2023. С. 42-44.
12.Колчина Г.Ю., Бахтина А.Ю., Логинова М.Е. Определение параметров составляющих нафталанских нефтей. // Мат. Междунар. науч.-практ. конф., посвященно 90-летию начала добычи первой башкирской нефти. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2022. С. 56-59.
REFERENCES
1. Kuliyev A.M., Levshina A.M., Atal'yan A.A., Muradov A.N. Issledovaniye naftalanskoy nefti [Research of Naftalan oil]. Baku, Yelm Publ., 1970. 263 p.
2. Kuliyev A.M., Levshina A.M., Muradov A.N. Study of the hydrocarbon composition of medicinal naftalan oil. Azerbaydzhanskoye neftyanoye khozyaystvo, 1968, no. 7, pp. 36-37 (In Russian).
3. Karayev A.I., Geodakov A.A. On the question of the mechanism of action of naphthalan. The first report on the effect of naphthalan on anaphylaxis. Azerbaydzhanskiy meditsinskiy zhurnal, 1939, no. 3, pp. 108-113 (In Russian).
4. Kuliyev A.KH. Naftalan imetodikayego lechebnogoprimeneniya [Naftalan and methods of its medicinal use]. Baku, Azerneshr Publ., 1973. 38 p.
5. Poletaeva O.YU., Kolchina G.YU., Leontev A.YU., Babayev E.R., Movsumzade E.M., Khasanov I.I. Geometric and electronic structure of heavy highly viscous oil components. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Tekhnol., 2019, vol. 62, no. 9, pp. 40-45.
6. Kolchina G.YU., Adigozalova V.A., Movsumzade E.M. Indices of reactivity of biomarkers of naphthalan oil. DGMK Tagungsbericht, 2019, pp. 179-184.
7. Kolchina G.YU., Movsumzade E.M. Comparative features of structure and properties of biomarkers Naphthalan petroleum. ChemChemTech., 2020, vol. 63, no. 7, pp. 82-87.
8. Abrafikova I.M., Kayupova G.P., Vandyukova I.I. ractional composition of asphaltenes from natural bitumens of Permian deposits of Tatarstan. Vestn. Kazan. tekhnol. un-ta, 2011, no. 3, pp. 180-186 (In Russian).
9. Granovsky A.A. А что это? Нет названия Available at: http://classic.chem.msu. su/gran/gamess/index.html (accessed 25 June 2023).
10. Kolchina G.YU., Bakhtina A.YU., Movsumzade M.M., Loginova M.YE. Calculations and determination of the parameters of the components of Naftalan oils and the establishment of their state and estimated activities. NefteGazoKhi-miya, 2022, no. 1-2, pp. 30-35 (In Russian).
11. Kolchina G.YU., Movsumzade E.M., Loginova M.YE., Chetvertneva I.A., Adigezalova V.A. Biomarkernyye issledovaniya naftalanskoy nefti [Biomarker studies of Naftalan oil]. Trudy vseros. nauch.-tekhn. konf. [Proc. of All-Russian scientific-technical conf.] Ukhta, 2023, pp. 42-44.
12. Kolchina G.YU., Bakhtina A.YU., Loginova M.YE. Opredeleniye para-metrov sostavlyayushchikh naftalanskikh neftey [Determination of parameters
of components of Naftalan oils]. Trudy mezhd. nauch.-prakt. konf., posvyashchennaya 90-letiyu nachala dobychipervoy bashkirskoy nefti [Proc. of int. scientific-practical conf., dedicated to the 90th anniversary of the start of production of the first Bashkir oil]. Ufa, 2022, pp. 56-59.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Логинова Марианна Евгеньевна, к.ф.-м.н., доцент кафедры бурения нефтяных и газовых скважин, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Колчина Галина Юрьевна, к.х.н., доцент кафедры химии и химической технологии, Стерлитамакский филиал Уфимского университета науки и технологий. Мовсумзаде Эльдар Мирсамедович, д.х.н., профессор, советник ректора, Уфимский государственный нефтяной технический университет, Российский государственный университет имени А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство).
Marianna E. Loginova, Cand. Sci. (Ph.-m.), Assoc. Prof. of the Department of Oil and Gas Well Drilling, Ufa State Petroleum Technological University. Kolchina Galina YU., Cand. Sci. (Chem.), Assoc. Prof., Sterlitamak branch of the Ufa University of Science and Technology.
Eldar M. Movsumzade, Corresponding Member RAE, Dr. Sci. (Chem.), Prof., Adviser to the Rector, Ufa State Petroleum Technological University, Kosygin Russian State University (Technology. Design. Art).
3-4 • 2023
НефтеГазоХимия 25
