Получение аминов, меченных по водороду - Н27, в качестве раздела элективного курса «Практические методы биохимии» Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 577.121:616-006.4 МЛ. ЯРОВАТАЯ

кандидат биологический наук, доцент, кафедра общей, биологической, фармацевтической химии и фармакогнозии, Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева E-mail: maya0330@mail.ru АЛ. ТАКАНАЕВ

доктор биологических наук, профессор, кафедра общей, биологической, фармацевтической химии и фармакогнозии, Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева Е.И. ЮШКОВА

доктор биологический наук, профессор, кафедра общей, биологической, фармацевтической химии и фармакогнозии, Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева E-mail: kinl@orel.ru

UDC 577.121:616-006.4 M.A. YAROVATAYA

Candidate of Biology, Associate Professor, Department of General, Biological, Farmaceutical Chemistry and Farmacognosy, Orel State University named after

I.S. Turgenev E-ma ¡1: maya0330@mail.ru A.A. TAKANAEV

Doctor of Biology, Professor, Department of General, Biological, Farmaceutical Chemistry and Farmacognosy, Orel State University named after I.S. Turgenev

E.I. YUSHKOVA

Doctor of Biology, Professor, Department of General, Biological, Farmaceutical Chemistry and Farmacognosy, Orel State University named after I.S. Turgenev

E-mail:kinl @orel.ru

ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОВ, МЕЧЕННЫХ ПО ВОДОРОДУ - Н3, В КАЧЕСТВЕ РАЗДЕЛА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ БИОХИМИИ»

THE PREPARATION OF HYDROGEN-3 (H-3) LABELLED AMINES AS A PART OF THE OPTIONAL COURSE "PRACTICAL METHODS IN BIOCHEMISTRY"

В настоящей работе представлены методики введения тритиевой метки в некоторые гетероциклы с помощью специфических катализаторов с целью получения изотопных индикаторов, обуславливающих более точный анализ закономерностей распределения физиологически активных веществ в организме. Включение этого материала как в лекционный курс, так и в лабораторные занятия по биохимии для студентов медицинских вузов было бы, несомненно, полезно.

Ключевые слова: амины, изотопные индикаторы, тритий, каталитический гетерогенный обмен, биотрансформация.

The article deals with the methods of tritium labelling in relation to some heterocyclic compounds with the help of specific catalysts. The aim of these methods is the production of isotopic tracers which provide a more accurate pattern analysis of the physiologically active substances distribution in a human body. Including this material into both lectures and laboratory classes in Biochemistry would be undoubtedlyadvisable.

Keywords: amines, isotopic tracers, tritium, catalytic heterogeneous exchange, biotransformation.

Метод изотопных индикаторов занимает достойное место в работах по изучению процессов обмена веществ в живых организмах. Сложность этих процессов требует особой тщательности в использовании метода меченых атомов. В предыдущих работах[4, 5]были предложены достаточно простые и эффективные методы синтеза соединений, меченных по углероду-14. Однако переход к более сложным биологическим объектам значительно усложняет синтез, что в ряде случаев делает соединения, меченные углеродом-14, весьма труднодоступными. Поэтому в последнее время широкое распространение получили препараты, меченные тритием - тяжелым изотопом водорода с массовым числом 3 и соответственно ядром (тритоном), содержащим один протон и 2 нейтрона. Это обусловлено как доступностью и дешевизной исходного изотопного

сырья, сравнительно меньшей трудоемкостью синтетических работ по сравнению с углеродом-14, так и ценными ядерно-физическими свойствами самого нуклида, который при распаде испускает чрезвьиайно мягкие В-частицы (Е =18кэв. Е =5,62 кэв) при отсутствии

1 у макс. средн. ' г

у-излучения.

Наиболее приемлемым способом введения тритиевой метки является изотопный обмен в тритийсо-держащем растворителе. Применимость этого синтеза ограничена только степенью устойчивости соединения в условиях обменной реакции

Тритирование аминов осуществляли методом каталитического гетерогенного катализа. В таблице 1 приведены данные по включению тритиевой метки амина (катализатор - окись платины; время реакции 36-48 часов. температура - 110-130°)[4, 5].

© М.А. Яроватая, А.А. Таканаев, Е.И. Юшкова © М.А. Yarovataya, A.A. Takanaev, E.I. Yushkova

Ученые записки Орловского государственного университета. №1 (70), 2016 г. Scientific notes of Orel State University. Vol. 1 - no. 70. 2016

Таблица 1. Тритийсодержащие амины, полученные каталитическим обменом в растворе

№ пп Соединение Хим. Выход, % Радиохим. чистота, % Уд. Акт-ть, ГБк/ мМ

1. Гексаметиленимин 74 97 9,2

2. Пиперазин 62 96 11,2

3. 2-метил-5-этилпиперазин 69 96 8,4

4. Пиперидин 78 98 15,0

5. Анабазин 58 98 14,4

6, Лупинин 29 98 14,8

7. Дипепиридил 61 96 7,9

8. Диамидин 34 97 5Д

9. Азидин 31 97 4,8

10. N-ß- оксиэтилпирролидин 80 97 2,0

Данные таблицы показывают, что меченные тритием амины можно получать методом обменной реакции в растворе в присутствии гетерогенного катализатора, облегчающего перенос водорода, с достаточно высокой удельной активностью. Надо отметить, что удельную активность можно увеличить на порядок, повысив температуру, длительность реакции, удельную активность тритиевой воды, однако это сопряжено с увеличением продуктов радиолиза и резким снижением химического выхода аминов.

Методики синтеза гетероциклических аминов, меченных тритием

Меченные тритием амины получали методом каталитического гетерогенного обмена в растворе тритиевой воды. 0,002-0,004 М амина растворяли в 1-2 мл тритиевой воды с общей активностью 1000-4000 ГБк, добавляли 50-200 мг в течение 36-48 часов. Затем реакционную смесь подкисляли, тритиевую воду отгоняли, остаток растворяли в 4-6 мл этанола и отделяли катализатор. Лабильную метку отмывали многократным добавлением и отгонкой этанола до исчезновения радиоактивности в отгоне. Гидрохлорид амина перекристал-лизовывали из смеси этанол: эфир: сушили; определяли температуру плавления; удельную радиоактивность; радиохимическую и химическую частоту.

3Н-гексаметиленимин Взято 0.5 г (0,005 М) гексаметиленимина, 2 мл тритиевой воды с общей радиоактивностью 2000 ГБк, 100 мг РЮ,. Температура реакции 110-120°С, время -

36 ч. Выход гидрохлорида 3Н-гексаметиленимина 0,69 г (74%), т.пл. 222 С. молярная активность 9,2 ГБк/мМ, общая радиоактивность 64 ГБк, РХЧ>96 %.

'Н-пиперазин Взято 0,52 г (0,006 М) пиперазина, 3 мл тритиевой воды с общей радиоактивностью 3000 ГБк, 100 мг РЮ2. Температура реакции 110-120°С, время 40 ч. Выход: 0,59 г (62%). дигидрохлорида3Н-пиперазина, т.пл. 242-3° молярная активность 11,2 ГБк/мМ, общая радиоактивность 41.5 ГБк, РХЧ>95%.

-Н-2-метил-5-этил-пиперидин Взято 0,5 г (0,004 М) 2-метил-5-этил-пиперидина, 2 мл тритиевой воды с общей радиоактивностью 2000 ГБк, 100 мг РЮ2. Температура реакции 120-130°С, время 42 ч. Выход гидрохлорида 3Н-2-метил-5-этил-пиперидина 0,44 г (69%), молярная активность 8,4 ГБк/ мМ, общая радиоактивность 22,6 ГБк, РХЧ>95%.

3Н-анабазин

Взято 0,5 г (0,003 М) анабазина, 4 мл тритиевой воды с общей радиоактивностью 4000 ГБк, 100 мг РЮ,. Температура реакции 120-130°С. время 48 ч. Выход гидрохлорида анабазина 0,35 г (58%), т.пл. 194° молярная активность 14,4 ГБк/мМ, общая радиоактивность 24,6 ГБк, РХЧ>96%.

3 Н - л и п и п с р и д и л-а. (3 Взято 0,5 г (0,003 М) дипиперидила-а,(3, 3 мл тритиевой воды с общей радиоактивностью 3000 ГБк, 100 мг РЮ2. Температура реакции 110-120°С, время 36 ч. Выход гидрохлорида 3Н-дипиперидил-а,р 0,42 г (61%), молярная активность 7,9 ГБк/мМ. общая радиоактивность 24,6 ГБк, РХЧ>95%.

Таким образом, в настоящей работе приведены методики введения изотопной метки в различные по своей биологической активности группы аминов путем прямого химического синтеза или гетерогенным каталитическим обменом в тритийсодержащем растворителе. Полученные соединения составляют обширный арсенал эффективных биохимических инструментов для исследования процессов биотрансформации гетероциклических аминов и их производных, которые в силу своей реакционной способности представляют ценные объекты для конструирования лекарственных форм макромолекулярных терапевтических систем. Широкое использование изотопного метода в биохимии предполагает возможность включения этого предмета в учебные программы в виде вводного курса в рамках семинаров или элективов.

Библиографический список

1. Таканаев A.A., Юшкова E.II., Яровапшя М.А. Исследование биологической активности гетероциклических нитрозаминов //Ученые записки Орловского государственного университета. 2014. №3 (59). С. 129-130.

2. Таканаев A.A., Юшкова E.II, Яровапшя МЛ. Исследование биотрансформацииЫ-нитрозоаминов и их производных// Ученые записки Орловского государственного университета. 2014. №7 (63). С.305.

3. Таканаев A.A., Халилов МЛ., Юшкова E.II., Яроватая МЛ. Некоторые аспекты биотрансформации N-нитрозосоединений// Ученые записки Орловского государственного университета. 2015, № 4 (67). С.405-406.

4. Яроватая МЛ., Таканаев A.A., Юшкова E.II. Метаболизм гетероциклических N-нитрозаминов// Ученые записки Орловского государственного университета. 2015. № 4 (67). С.424-425.

5. Таканаев АЛ., Юшкова E.II., Яроватая М.А. Изучение биотрансформации N-нитрозаминов как интерактивное приложение к лекционному курсу по биохимии// Ученые записки Орловского государственного университета. 2015. № б (69). С. 355-358.

6. http://www.oncolog.su/carciiiogen/nitrate/

7. littpV/www.niedfraiice.rii/onco/iiitrate/nitrozaniines/

References

1. TalianaevA.A., Yushkava E.I., Yamvatava М.А. Biological activity geterocyclic nitrosamines studies//Scientific notes of Orel State University. 2014. №3 (59). Pp. 129-130.

2. Takanaev A.A., Yushkova E.I., YarovatayaM.A. Biotransformation studies ofnitrosamines-N and their derivatives// Scientific notes of Orel State University. 2014. №7(63). P.305."

3. TakanaevA.A., Khalilov M.A., Yushkova E.I., YamvatayaM.A. Some aspects ofN-nitrosocompounds biotransformation //Scientific notes of Orel State University. 2015. № 4 (67). Pp. 405-406."

4. Yarovataya M.A., Takanaev A.A., Yushkova E.I. Metabolism of geterocyclic N-nitrosaniines //Scientific notes of Orel State University. 2015. № 4 (67). Pp. 424-425.

5. TalianaevA.A., Yushkova E.I., Yamvatava M.A. The study ofN-nitrosaniines biotransformation as an interactive part of the lecture course in biochemistry//Scientific notes of Orel State University. 2015. № 6(69). Pp. 355-358.

6. http://www.oncolog.su/carcinogen/nitrate/

7. http^/www.niedfraiice.iTi/onco/iiitrate/nitrozaniines/