CC BY
78
К. Ю. Муринов, Н. М. Андрияшина, А. Р. Курамшина,
А. Р. Гарифуллина, Н. Н. Кабальнова, Ю. И. Муринов
Получение водорастворимых олигомеров хитозана и изучение их комплексообразующих свойств с некоторыми фармаконами
Институт органической химии Уфимского научного центра РАН,
Уфа 450054, просп. Октября, 71., тел/факс: (3472) 35-60-66 е-mail: chemox@anrb.ru Башкирский государственный университет Уфа, 450074, Фрунзе, 32
Показано влияние ионов металлов переменной валентности на окислительную деструкцию хитозана под действием пероксида водорода. Установлено, что наиболее сильное каталитическое действие оказывают сульфат железа (II) и ацетилацетонат ванадила (IV). Подобраны оптимальные условия окислительной деструкции хитозана для получения водорастворимых олигомеров хитозана (Mr = 1.7—2.5 кБа). Изучено их комплексообразование с аспирином, лаппа-конитином, глицирризиновой кислотой, 5-гид-рокси-6-метилурацилом.
Ключевые слова: хитозан, деструкция, пероксид водорода, олигомеры, комплексообразование, лекарственные соединения
Способность хитозана к комплексообразо-ванию используется для пролонгирования действия физиологически активных веществ. Хитозан эффективен как противогрибковый и противовирусный препарат, часто используется в виде растворимых олигомеров со степенью полимеризации 6 — 7 1 Хитозан и его производные малотоксичны, биоразрушаемы, хорошо биологически совместимы с организмом, а иммуностимулирующие средства на его основе повышают выработку антител 2-4. Чаще всего в фармацевтике находит применение водорастворимая олигомерная фракция хитозана, которую можно получить под действием различных реагентов, например, кислотным гидролизом, окислительной и ферментативной деструкцией и т. д. 5-8.
Экспериментальная часть
В работе использовали хитозан Aldrich (CAS 9012-76-4) с молекулярной массой 300 тыс. Степень дезацетилирования — 75%. Молекулярную массу хитозана определяли виско-зиметрически 9 в водном растворе 0.33 М CH3COOH, 0.75 М NaCl. Степень дезацетилирования определяли потенциометрическим методом 10.
Дата поступления 15.12.05
Измерение характеристической вязкости уксуснокислых растворов хитозана. Навеску хитозана (30 мг) растворяли в 15 мл 0.33 М уксусной кислоте, добавляли навеску КаС1 (658,1 мг). Затем раствор фильтровали на фильтре Шотта, количественно переносили в вискозиметр Убеллоде (ё = 0.68 мм). Измерения проводили при температуре 25 °С 9.
Окислительная деструкция хитозана под действием пероксида водорода. При постоянном перемешивании к водному раствору хитозана ([Хз] = 1.168 • 10-2 л/моль; 0.33 М СН3СООН; 0.75 М КаС1) добавляли навеску соли металла (соотношение [Меп+] : [Хз] = 1 : 10—1 : 100), термостатировали 30 мин., затем добавляли пероксид водорода ([Хз] : [Н2О2] = 1 : 10). Через каждые 10 мин отбирали аликвоту для определения кинематической вязкости.
Получение водорастворимых олигомеров хитозана. При постоянном перемешивании к водной суспензии хитозана (рН = 4.5) при 80 оС добавляли пероксид водорода до полного растворения хитозана в воде. После окончания реакции добавляли ацетон, отделяли образовавшийся осадок от раствора на фильтре Шотта, сушили при комнатной температуре. Выход водорастворимых олигомеров хитозана — 60%. Ацетоно-растворимую фракцию хитозана выделяли упариванием раствора после фильтрации под ваккумом. Выход ацетонорастворимой фракции хитозана — 15%.
Комплексообразование водорастворимых олигомеров хитозана с аспирином, лап-паконитином, глицирризиновой кислотой, 5-гидрокси-6-метилурацилом.
Комплексообразование водорастворимых олигомеров хитозана с фармаконами изучали спектрофотометрически в водно-спиртовых растворах (1 : 1) на максимуме длины волны поглощения Хшах = 277 нм, 252 нм, 251 нм для аспирина, лаппаконитина, глицирризиновой кислоты соответственно, для 5-гидрокси-6-
метилурацила при Хшах = 279 нм в водном растворе. Чистота лекарственных соединений не менее 95%.
Обсуждение результатов
Известно 11-13, что при взаимодействии
хитозана с пероксидом водорода протекает
процесс окислительной деструкции. Описано
также каталитическое действие солей металлов
переменной валентности на распад пероксида 14
водорода .
В настоящей работе изучена деструкция хитозана пероксидом водорода в присутствии следующих солей металлов переменной валентности: Се(Б04)2, Си504-5Н20, СиС12-2Н2О, Ре504-7Н20, ацетилацетоната ванадила (IV), сернокислого ванадила. Наибольший эффект был достигнут с использованием сульфата железа (II) и ацетилацетоната ванадила (IV). При мольном соотношении 1 : 10 : 0.1 (ХЗ : Н2О2 : Меп+ ), окислительная деструкция проходит за 1,5—2 мин. при Т = 20 оС (рис. 1).
Рис.2. Изменение молярного коэффициента экстинк-ции аспирина при комплексообразовании с водорастворимыми олигомерами хитозана. [Асп]0 = [Х3]0 = 1 • 10-3 моль/л, Т = 20 оС, Ашах = 277 нм
Получены водорастворимые олигомеры хитозана (молекулярная масса 1.7—2.5 кВа) под действием пероксида водорода с выходом 60%. Выход ацетонорастворимой фракции хитозана составил 15%. Структура полученных соединений установлена методами 13С ЯМР и ИК-спектроскопии. Методом УФ-спектроско-пии, установлено, что водорастворимые олигомеры хитозана образуют комплексы с аспирином, лаппаконитином, глицирризиновой кислотой, 5-гидроки-6-метилурацилом в водноспиртовой смеси (1 : 1). ыоос.
сы3
Аспирин (ацетилсалициловая кислота)
о' N сы3 I 3 ы
5-гидрокси-6-ме-
тилурацил
Рис.1. Влияние каталитических добавок ацетилацетоната ванадила (IV) (1) и сульфата железа (II) (2) на окислительную деструкцию хитозана под действием пероксида водорода. [Хз] : [Меп+] : [Н202] = 1 : 0.1 : 10, Т = 20 оС
Лаппаконитин
Нужно отметить, что во всех случаях комплексообразование происходит в достаточно узком концентрационном интервале (рис. 2). Подобную закономерность, когда комплексообразование происходит только при условии большого избытка водорастворимых олигомеров хитозана, можно объяснить, предположив, что только незначительное количество олигомеров хитозана принимает форму сферы или полого цилиндра, внутрь которой проникает молекула фармакона, образуя комплекс типа «гость — хозяин». Об этом свидетельствует аномальное увеличение молярного коэффициента экстинкции фармакона. Наибольший эффект наблюдается в случае 100-кратного мольного избытка олигомеров хитозана (в пересчете на элементарное звено хитозана). Например, молярный коэффициент экстинкции аспирина при образовании комплекса с водорастворимыми олигомерами хитозана возрастает в 20 раз. Методом УФ-спектроскопии также была изучена комплексообразующая способность ацетонорастворимой фракции олигомеров хитозана. Отмечено, что в данном случае столь сильного увеличения значения коэффициента экстинкции фармакона не наблюдается.
ы
оы
Так, молярный коэффициент экстинкции аспирина при комплексообразовании с ацетонорастворимой фракцией олигомеров хитозана увеличивается в 2.5 раза (рис. 3).
Вероятно, это связано с другой конформацией олигомеров хитозана в растворе.
Рис.3. Изменение молярного коэффициента экстинкции при комплексообразовании аспирина с ацетонорастворимой фракцией олигомеров хитозана. [Асп]0 = [ХЗ]0 = 1 • 10-3 моль/л, Т = 20 оС, Ашах = 277
нм.
Выводы:
1. Изучена окислительная деструкция хитозана под действием пероксида водорода в присутствии солей металлов переменной валентности. Получены водорастворимые олигомеры хитозана.
2. Методом УФ-спектроскопии изучено комплексообразование водорастворимых олигомеров хитозана с аспирином, лаппаконитином, глицирризиновой кислотой, 5-гидроки-6-мети-лурацилом.
Литература
1. Suzuki K., Mikami T., Okawa Y.// Carbohydr. Res.—1986.— Vol.151.- P. 403.
2. Pae H-Y., W-G. Seo, N-Y Kim // Leukemia Research.- 2001.- Vol.25.- P. 339.
3. Struszczyk H. // J. Polym. Med.- 1988.-Vol.18, №3.- P. 179.
4. Tokura S., Miura Y., Viraki Y., Watanable K., Saiki I. // Polym. Prepr./ Amer. Chem. Soc.-1990- V.31, №1.- P. 267.
5. Yamada H., Imoto T. // Carbohydr. Res.-1981- Vol. 2, №1.- P. 160.
6. Муллагалиев И. P., Кабальнова H. H., Галиас-карова Г. Г., Монаков Ю. Б. // ЖПХ.- 1997— Т.70, №10.- С. 1709.
7. Allan G., Peyron M. // Carbohydr. Res.-1995.- Vol. 277.- P. 257.
8. Allan G., Peyron M. // Carbohydr. Res.-1995.- Vol. 277.- P. 273.
9. Muzarelli R. A. A. // Chitin. Oxford, New-York: Pergamon Press, 1970.- P. 309.
10. Domard A., Rinaudo M. // Int. J. Biol. Macromol.- 1983.- V.5, №1.- P. 49.
11. Chang K., Tai M., Cheng F. // J. Agric. Food Chem.- 2001.- V.49.- P. 4845.
12. Муринов К. Ю., Волошин А. И., Красногорская Н. Н. // Изв. АН. Сер. хим.- 2002.-№2.- С. 112.
13. Kabal’nova N. N., Shereshovets V. V., Murinov K. Yu., Mullagaliev I. R., Krasnogorskaya N. N., Monakov Yu. B., Zaikov G. E. // Journal off Applied Polymers Science.- 2001.- Vol.81.-P. 875.
14. Сычев А. Я., Исак В. Г. // Успехи химии.-1995.- Т.64.- С. 1183.
