Разработка способа получения комплексонатов аскорбиновой кислоты двухвалентных 3 d-металлов Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ИЗУЧЕНИЕ КЕТО-ЕНОЛЬНОЙ ТАУТОМЕРИИ ПЕПТИДНОЙ СВЯЗИ ГЛИЦИЛГЛИЦИНА ПРИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИИ С ИОНАМИ МЕТАЛЛОВ

Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р.

Резюме

Изучена кето-енольная таутомерия пептидной связи глицилглицина в зависимости от рН реакционной среды.

Показано, что в кислой среде не идет превращение амидной группы в иминольную (енольную). В щелочной среде (рН 8,5) (при эквимолярном соотношении субстрата и щелочи) глицилглицин из кетоформы превращается в енольную форму мононатриевого производного. При последующем действии на реакционную смесь солями металлов (рН 5) енольная форма переходит в кетонную с образованием глицилглицинатов металлов в кетоформе. В сильно щелочной среде (рН 11-12) (соотношение субстрат: щелочь 1 : 2 моль) глицилглицин из кетоформы превращается в енольную форму динатриевого производного, при последующим действии на который сульфатом меди (II) получается двойной медный комплекс в енольной форме.

KETO-ENOL GLYCYLGYCINE PEPTIDE BOND TAUTOMERISMSTUDY AT COMPLEXATION WITH METAL IONS

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R.

Summary

Keto-enolglycylglycine peptide bond tautomerism depending on the pH of the reaction medium was studied.

It has been shown that there is no conversionof theamide group into an iminol (enol) groupin an acidic environment. In an alkaline medium (pH 8.5) (at an equimolar ratio of the substrate and base) glycylglycineis converted from keto- form into monosodium enol derivative. At follow-up action on the reaction mixture with metal salts (pH 5)the enol form is converted into a ketone one to form metalsglicylglicinate in the keto- form. In a highly alkaline environment (pH 11-12) (substrateratio : alkali of 1: 2 mol) glycylglycineis converted from keto-form into the enol form of disodium derivative, followed by action on which with copper sulfate (II) double coppercomplex in the enol form isobtained.

УДК 547.461.4

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСОНАТОВ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ ДВУХВАЛЕНТНЫХ 3 ¿-МЕТАЛЛОВ

^Кадырова Р.Г. - д.х.н., профессор; Кабиров Г.Ф. - д.в.н., профессор, зав. кафедрой;

Муллахметов Р.Р. - к.в.н., доцент *Казанский государственный энергетический университет Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана

e-mail: khimiya_kgeu@mail.ru

Ключевые слова: аскорбиновая кислота, аскорбаты марганца, железа, кобальта. Key words: ascorbic acid, ascorbate, manganese, iron, cobalt.

Витамин С (аскорбиновая кислота) в природных условиях активен в трех формах: аскорбиновая кислота,

дегидроаскорбиновая кислота и аскорбиген (комплекс аскорбиновой кислоты с

белками) и все они участвуют во многих биохимических реакциях клеточного метаболизма. Витамин С является одним из компонентов антиоксидантной системы организма [1].

Пероральный способ приема витамина С и внутривенное введение аскорбатов металлов используется для лечения рака на двух стадиях: до удаления опухоли (первичная терапия) и после ее удаления. При содержании в плазме крови на уровне 350-400 мг/дл витамин С попадает в виде пролекарства в межклеточное пространство ткани, где он взаимодействует с ионами металлов в реакции Фентона, создавая значительное количество перекиси водорода по всему межклеточному пространству. В результате этого раковые клетки уничтожаются. Из исследований Риордана следует, что опухолевые клетки становятся

восприимчивыми к высокой дозе витамина С. [Новые технологии в Германии. Лечение онкологических заболеваний. Центр Гамманож. Мюнхен. budzdorovstarina.ru > archives / 1821].

В последние годы активно развивается медицинская

микроэлементология, фармакология

комплексных соединений на основе аминокислот, окси-, кетокислот,

аскорбиновой кислоты и биогенных металлов. Значительный интерес в этом плане представляют аскорбаты

двухвалентных 3d-металлов (марганца, железа, кобальта).

Аскорбат марганца (II) необходимый препарат, который действует на рост и развитие некоторых соединительных тканей, необходимый кофактор в синтезе гликозаминогликанов. Проявляет

положительный эффект как антиоксидант. Хорошо абсорбируется из

пищеварительного тракта, не проявляет побочное действие, нетоксичный. Комбинация глюкозамина сульфата (ГС), хондроитина сульфата (ХС) и аскорбата марганца (II) используется в ветеринарии для лечения дегенеративных заболеваний суставов [Ветаптека / Форум. 7.03.2012].

Изучена возрастная динамика минерального обмена и процессов формирования костной ткани у цыплят-бройлеров под влиянием хелатного комплекса аскорбата марганца (II). Показана положительная роль препарата на рост и развитие цыплят-бройлеров [2].

Аскорбат марганца (II) рекомендован в качестве кормовой добавки для кормления сельскохозяйственных

животных и птицы. Препарат положительно влияет на протекание метаболических процессов в организме.

Аскорбат марганца (II) производят на основе очищенного маточного раствора аскорбиновой кислоты и сульфата марганца в форме порошка [3].

Создан препарат «Инолтра»-хондропротектор нового поколения, в состав которого входят: ГС, ХП, ПНЖК (полиненасыщенные жирные кислоты), аскорбат марганца (II) [Производитель Yrwin Naturals CША; kobra.ru > article-inholtra-hondroрrotektor. html].

Аскорбат железа (II) - наиболее эффективный препарат стабилизированного двухвалентного железа для лечения железодефицитной анемии.

Изучены фармако-токсикологические свойства аскорбата железа (И).Показано, что препарат нетоксичный, не обладает местнораздражающим, эмбритоксичным, тератогенным и аллергическим действием. Способствует повышению содержания в крови эритроцитов и гемоглобина. Препарат рекомендован для профилактики железодефицитной анемии и

С-гиповитаминоза у сельскохозяйственной птицы. Синтез аскорбата железа (II) осуществляется в ООО «Полисинтез» (Белгород) путем обработки маточного раствора аскорбиновой кислоты

карбонатом кальция и сульфатом закисного железа. Препарат представляет собой порошок от серого до черного цвета. Хорошо растворяется в воде [4].

Сообщается о получении аскорбата железа путем добавления к водному раствору аскорбиновой кислоты избытка FeCO3 c последующим осаждением препарата спиртом в виде темно-фиолетового порошка [Производство витаминов. Л.О. Шнайдман].

Предложено использовать аскорбат железа для кормления животных. Разработаны оптимальные дозы кормления. Препарат способствует приросту живой массы, улучшению качества продукции в птицеводстве и свиноводстве [5].

Комбинированный препарат

железосульфат-аскорбиновая кислота

восполняет недостаток железа в организме и улучшает его всасывание из ЖКТ. Применяют для лечения и профилактики железодефицитной анемии [Справочник

лекарственных средств Госреестр лекарственных средств (РЛС).М.: Медицинский совет. Т.2, ч.1. 568 с.; ч 2 561 с. 2009].

С целью повышения продуктивности и сохранности поголовья

сельскохозяйственных животных

предложено включать в основной рацион кормления аскорбат кобальта (II) в количестве 200-2000 г на 1 т комбикорма. Аскорбат кобальта (II) получают нейтрализацией очищенного раствора аскорбиновой кислоты карбонатом кобальта (II). Препарат представляет собой гранулированный порошок светло-коричневого цвета, нетоксичный. По данным ИКС установлено, что соединение является хелатным комплексом [6].

Проведены исследования по выявлению физиолого-биологической роли аскорбата кобальта (II) при скармливании его цыплятам-бройлерам. Опыты, проведенные в условиях вивария Белогородской ГСХА, показали, что введение в комбикорма препарата в дозе 600 г/т, оказывает положительное влияние на содержание эритроцитов и гемоглобина в крови, а также на неспецифическую резистентность организма птицы [7].

Учитывая высокую биологическую активность аскорбатов Mn(И), Fe(И), Со(И) и отсутствие данных в доступной литературе о технологичных способах их получения, нами проведены

экспериментальные исследования по синтезу химически чистых препаратов.

Материал и методы. Для разработки способа получения аскорбатов были использованы следующие реактивы: аскорбиновая кислота, имп. «ч». «Экофарм»;

Сульфаты: MnSO4 • 5H2O; FeSO4 • 7^О; NaOH - марки «хч»; CoSO4 • 7H2O -«ч» Гост 4462-78 ЗАО «Вектон» (Экофарм).

1. Синтез аскорбата марганца (II). Раствор 3,42 г (0,014 моль) сульфата марганца (II), MnSO4 • 5H2O в 15 мл воды (рН 3) нагревают до 45-50 °С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата (рН 2) присыпают порциями 5 г (0,0284 моль) аскорбиновой кислоты, нагревают реакционную смесь до 45-50 °С 30 минут (рН = 1-2). Затем выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный раствор упаривают, получают

кристаллический продукт светло-розового цвета, который промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают 6,0 г (96,7 %) аскорбата марганца (II) дигидрата, [C6H7O6]2 Mn • 2H2O.

Аскорбат марганца (II) дигидрат кристаллический продукт светло-розового цвета, хорошо растворяется в воде (водный раствор имеет малиновый цвет), в спирте не растворяется. При температуре 115-116 °С плавится с обугливанием. Аскорбат марганца (II) дает качественную реакцию с раствором NaOH. При этом образуется осадок Mn(OH)2 бледно-розового цвета, который быстро буреет на воздухе.

2. Синтез аскорбата железа (II). Раствор 3,95 г (0,0142 моль) сульфата железа (II), FeSO4 • 7H2O в 15 мл воды (РН = 3) нагревают до 40-45 °С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата (рН 2) прибавляют порциями 5 г (0,0284 моль) аскорбиновой кислоты, нагревают до 45 °С 30 минут (рН 2), а затем выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный реакционный раствор зеленого цвета упаривают, получают крупные кристаллы светло-зеленого цвета, которые промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают 5,9 г (96,6 %) аскорбата железа (II) дигидрата, (С6Н7О6^ • 2Н2О.

Аскорбат железа (II) дигидрат кристаллический продукт светло-зеленого цвета, хорошо растворяется в воде, в спирте не растворяется. При температуре 136-137 °С плавится с обугливанием. Аскорбат железа (II) дает с раствором NaOH качественную реакцию. При этом получается осадок Fe(OH)2 грязно-зеленого цвета. С аскорбат железа (II)

образует темно-синий осадок Fe3[Fe(CN)6]2, турнбулевую синь.

3. Синтез аскорбата кобальта (II). а) Раствор 2,4 г (0,0085 моль) сульфата кобальта (II), СоSO4 • 7H2O в 15 мл воды (РН = 3) нагревают до 40-45 °С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата прибавляют по частям 3 г (0,017 моль) аскорбиновой кислоты, нагревают до 45-45°С 30 минут, а затем выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный реакционный раствор розового цвета упаривают, получают кристаллический продукт розоватого цвета,

которые промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают 3,7 г (97,3 %) аскорбата кобальта (II) дигидрата, (С6НуО6)2Со • 2Н2О.

Аскорбат кобальта (II) дигидрат кристаллический продукт розоватого цвета, хорошо растворяется в воде (водный раствор розового цвета), в спирте не растворяется. При температуре 144-145 °С плавится с обугливанием. Аскорбат кобальта (II) дает с раствором NaOH качественную реакцию с образованием осадка ярко синего цвета [CoOH]2SO4, который с избытком щелочи превращается в Со(ОН)2 розового цвета.

б) К раствору 3 г (0,017 моль) аскорбиновой кислоты в 15 мл воды (рН 2), прибавляют 0,68 г (0,017 моль) гидроксида натрия и перемешивают до полного растворения ^ = 32 X, рН 5). К гомогенному раствору прибавляют 2,4 г (0,0085 моль) сульфата кобальта (II), СоSO4 • 7H2O, нагревают до 40-45 °С в течение 30 минут и выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный реакционный раствор красноватого цвета упаривают, получают кристаллический продукт розового цвета с бурым оттенком, который промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают кристаллический продукт в количестве 3,5 г , который хорошо растворяется в воде (водный раствор желтоватого цвета), не растворяется в этаноле. При температуре 180 °С наблюдается начало разложения, а при температуре выше 200 °С происходит образование обильного зольного серо-черного осадка.

Полученный продукт с раствором NaOH дает сине-зеленое окрашивание.

Результаты исследований. Синтез аскорбатов Mn (II), железа (II), кобальта (II) осуществляли взаимодействием

аскорбиновой кислоты с гидроксидами

соответствующих металлов. При этом учитывалась стабильность субстрата и реагентов в зависимости от рН реакционной среды. Аскорбиновая кислота (у-лактон-2-оксо^-гулоновая кислота) проявляет довольно сильные кислотные свойства (рКа 4,2), обусловленные диссоциацией гидроксильной группы в положении 3 ендиольного фрагмента. При действии сильных щелочей у-лактоновое кольцо размыкается, а со слабыми растворами щелочей кольцо не размыкается; при этом образуются однометальные соли за счет водорода гидроксильной группы при третьем атоме углерода. В кислой среде аскорбиновая кислота устойчива [8]; [Электронная медицина. Аскорбиновая кислота (витамин С). Химические и физические свойства].

В качестве реагентов были использованы гидроксиды металлов, образованные в процессе гидролиза сульфатов. Сущность способа получения комплексонатов заключается в следующем: первоночально проводят гидролиз сульфатов металлов в водной среде (рН 2), а затем прибавляют субстрат. В процессе гидролиза образуются гидроксиды: Mn(OH)2, Fe(OH)2, Со(ОН)2,

соответственно.

Гидроксиды Me(II) хорошо растворимы в кислой среде и не подвергаются быстрому окислению. В щелочной среде - нерастворимы и быстро окисляются до гидроксидов Me(III). Реакция комплексообразования

гидроксидов Ме(П) с аскорбиновой кислотой протекает в гомогенной фазе в кислой среде. При температуре реакции 4550 °С, времени 30-35 минут целевые

продукты получаются с выходами более 90 %.

Схема реакции:

СН2ОН

Н-С-ОН

2

МеБО, + 2 НОН

Ме(ОН)2 + НБО4

- О

+

НО ОН

аскорбиновая кислота

рН < 7

( - 2Н2О)

СН2ОН

Н-С-ОН

- О

О

ОН

Ме

2

аскорбаты Ме (II) (1-3)

где Ме: Mn2+ (1), Fe2+ (2), Со2+ (3). Аскорбаты Ме (II) представляют собой плавкие кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, нерастворимые в спирте.

Разработанный нами способ синтеза аскорбатов является общим, отличается технологичностью в отличие от литературных методик [3, 4, 6]. Целевые продукты получают высокой степени чистоты в виде дигидратов (сушка при комнатной температуре).

Реакция получения комплексонатов через №-соль аскорбиновой кислоты протекает аномально, что показано на примере синтеза аскорбата Со (II)

ЛИТЕРАТУРА: 1. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. М.: Дрофа, 2004.- с. 126-129; 2. Панина Н.В. Минеральный обмен и формирование костной ткани у цыплят-бройлеров при скармливании марганца аскорбата: Автореф...диссерт...канд. биолог. наук. - Курск: СХА, 2006; 3. Пат. РФ 2105498. 27.02.1998. Кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птицы. / А.Ф. Понамарев, И.А. Бойко, О.В. Мерзленко и др.; 4. Прыгунов В.И. Фармако-токсикологические свойства и применение железа аскорбината в птицеводстве: Автореф...диссерт...канд. биолог. наук, 2010.; 5. Пат РФ 2095995. 20.11.1997. Способ кормления сельскохозяйственных животных и птицы. / О.В. Мерзленко, А.Ю. Зинкевич, И.А. Бойко и др.: 6. Пат. РФ 2099965. 27.12.1997. Способ кормления сельскохозяйственных животных и птицы. / А.Ф. Пономарев, О.В. Мерзленко, А.Ю. Зинкевич и др.; 7. Козубова Л.,

(методика 3б).

Для подтверждения структуры полученных соединений (1-3) проведены качественные реакции на Ме (II).

Заключение. Разработан

технологичный общий способ получения биологически активных комплексных соединений: аскорбатов марганца (II), железа (II), кобальта (II). Найдены оптимальные условия синтеза,

обеспечивающие стабильность

аскорбиновой кислоты и реагентов (гидроксидов Ме (II)), что позволяет получать химически чистые целевые продукты с высокими выходами.

Симонов Г. , Науменко П. Роль кобальта аскорбината в организме цыплят-бройлеров. / Ж. Птицеводство. 2014, - №2.; 8. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биорганическая химия. М.: Дрофа, 2007. - с. 386-387.

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСОНАТОВ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ ДВУХВАЛЕНТНЫХ 3 ¿-МЕТАЛЛОВ

Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р.

Резюме

Разработан технологичный общий способ получения биологически активных комплексных соединений: аскорбатов марганца (II), железа (II), кобальта (II). Найдены оптимальные условия синтеза, обеспечивающие стабильность аскорбиновой кислоты и реагентов (гидроксидов Ме (II)), что позволяет получать химически чистые целевые продукты с высокими выходами.

ASCORBIC ACID DIVALENT 3d-METALS COMPLEXONATES DERIVING METHOD

DEVELOPMENT

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R.

Summary

Technologically a general method of obtaining biologically active complex compounds: manganese(II), iron (II), cobalt (II)ascorbatesweredeveloped. The optimal synthesis conditions which have to ensure the stability of ascorbic acid and reagents (hydroxides Me (II)), which allows to obtain chemically pure desired products with high yields were found.

УДК 619:615.9:612(018)

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИСАХАРИДА «ГЕМИВ» В ВЕТЕРИНАРИИ

Камалиев А.Р. - аспирант Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана

(843) 273-97-04

Ключевые слова: полисахарид, кролики, кровь, иммунитет, вакцина. Key words: polysaccharide, rabbits, blood, immunity, vaccine.

Иммунная система животных сформировалась в процессе эволюции позвоночных и служит для обеспечения защиты организма от чужеродных агентов как экзогенной, так и эндогенной природы. Эти функции осуществляются

специализированными клетками-

лимфоцитами, макрофагами и их продуктами, широко распространенными по организму с преимущественной

локализацией в лимфоидных органах.

В настоящее время в медицине и в ветеринарии широкое применение нашли препараты, которые как правило, не токсичны, не вызывают аллергических реакций, легко выводятся из организма.

Всем этим требованиям соответствуют препараты, включающие в свой состав или состоящие только из полисахаридов.

Многочисленными исследованиями показано, что препараты на основе полисахаридов проявляют

иммуномодулирующее, антибактериальное, антиоксидантное, гиполипидемическое, ранозаживляющее действие [1,2,4].

В связи с этим, целью наших исследований являлось изучение

иммуностимулирующего влияния

полисахарида «Гемив» на лабораторных животных.

Материал и методы. Исследования проводили на кафедре зоогигиены ФГБОУ