Синтез амидов производных акридонуксусной, 2-метили 2-метоксиакридонуксусной кислот и N-метилглюкамина и изучение их антибактериальных и антикоррозионных свойств Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 547.835.5

СИНТЕЗ АМИДОВ - ПРОИЗВОДНЫХ АКРИДОНУКСУСНОЙ, 2-МЕТИЛ- И 2-МЕТОКСИАКРИДОНУКСУСНОЙ КИСЛОТ И N-МЕТИЛГЛЮКАМИНА И ИЗУЧЕНИЕ ИХ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫХ И АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ1

© 2014 Т. Н. Кудрявцева1, Е. Н. Розанова2, И. А. Королева3, Л. Г. Климова4

1канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник каф. химии, руководитель НИЛ органического синтеза e-mail: kudr15@yandex. ru 2канд. хим. наук, доцент каф. химии e-mail:rozanova.lena2012@yandex.ru 3ассистент каф. химии, e-mail: inga. coroleva2010@yandex. ru

Курский государственный университет 4канд. мед. наук, ст. преподаватель каф. микробиологии

Курский государственный медицинский университет

Синтезированы амиды - производные 2-(9-оксоакридин-10(9Н)-ил)уксусных (акридонуксусных) кислот и (2S, 3R, 4К)-1-(метиламино)пентан-1,2,3,4,5-пентаола (N-метилглюкамина). Для полученных соединений выявлена умеренная антибактериальная активность и обнаружена способность ингибировать коррозию отдельных сплавов на основе железа в среде соляной кислоты при температурах 60±20C и 80±20C.

Ключевые слова: 2-(9-оксоакридин-10(9Н)-ил)уксусная (акридонуксусная)

кислота, (2S, 3R,4R)-1-(метиламино)пентан-1,2,3,4,5-пентаол (N-метилглюкамин), амиды, антимикробная активность, антикоррозионная активность.

В продолжение изучения свойств и с целью поиска новых физиологически активных веществ в ряду 2-(9-оксоакридин-10(9Н)-ил)уксусной (акридонуксусной) кислоты [Markovich 2013; Kudryavtseva 2013; Богатырев и др. 2013] нами исследованы реакции бутиловых эфиров акридонуксусных кислот с (2S, 3R,4R)-1-

(метиламино)пентан-1,2,3,4,5-пентаолом.

(2S, 3R,4R)-1-(Метиламино)пентан-1,2,3,4,5-пентаол (N-метилглюкамин, или меглюмин) - производное D-сорбита, широко применяется при изготовлении лекарственных препаратов для повышения солюбилизации и стабилизации биологически активных соединений, применяемых при сердечно-сосудистых заболеваниях, обладающих противоэпилептическим, болеутоляющим, антимикробным, антибактериальным, противоопухолевым и многими другими действиями. Так, соль N-метилглюкамина и йокситаламовой кислоты входит в состав рентгеноконтрастных препаратов, применяемых при томографических исследованиях. Соль янтарной кислоты обладает детоксицирующим действием; соль акридонуксусной кислоты является иммуностимулирующим препаратом и, наряду с солью янтарной кислоты 1

1 Работа по синтезу производных акридонуксусной кислоты выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки (научный проект № 1399 в рамках государственного задания № 2014/349)

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

входит в перечень жизненно важных препаратов [Распоряжение Правительства РФ № 2427-р].

Синтез амидов - производных акридонуксусной, 2-метил- и 2-

метоксиакридонуксусной кислот и N-метилглюкамина осуществляли аминолизом бутиловых эфиров указанных кислот эквимольным количеством N-метилглюкамина в кипящем бутаноле. Целевые полиалканоламиды очень плохо растворяются в кипящем бутаноле и могут быть выделены из реакционной смеси горячим фильтрованием. При дальнейшем кипячении фильтрата из него может быть выделено дополнительно некоторое количество целевого продукта.

CH3NH

СООС4Н9

н

но

н

н

---он

---н

---он

---он

СН2ОН

-С4Н9ОН

о

R

CH3N

н-

но-

н-

н-

-он

-н

-он

-он

СН2ОН

R: I - Н; II - СН3; III - ОСН3

Выход продуктов реакции составляет в среднем 65-67 %.

Полученные соединения представляют собой светло-желтые кристаллические вещества, которые практически не растворяются в ацетоне и простых эфирах, умеренно растворяются в этаноле, из которого могут быть перекристаллизованы. Достаточно хорошо растворимы в ^№диметилформамиде. Образуют 1-2 %-ные растворы в горячей воде, при охлаждении которых растворенные соединения кристаллизуются в виде длинных тонких игольчатых кристаллов. Все растворы обладают сильной голубой флуоресценцией.

Чистота полученных соединений подтверждена методом тонкослойной хроматографии и ВЭЖХ, а структура - методом хроматомасс-спектрометрии и ИК-спектроскопии. В ИК-спектрах полученных амидов полоса поглощения карбонильной группы смещается из области 1740 см-1 (сложный эфир) в область 1640 см-1 (амидная группа). В области 3400 см-1 появляется широкая и очень интенсивная полоса, соответствующая валентным колебаниям ОН-групп [Преч 2006].

В масс-спектрах полученных соединений обнаруживаются пики с m/z 430 для соединения I, 460 - для соединения II и 444 - для соединения III, что соответствует пикам молекулярных ионов целевых амидов.

Синтезированные соединения были исследованы на наличие антибактериальной активности по отношению к тест-штаммам микроорганизмов. В качестве эталона сравнения использовался известный и достаточно широко применяемый препарат акридинового ряда 2-этокси-6,9-диаминоакридина лактат (этакридина лактат, или риванол). Полученные данные приведены в таблице 1.

Auditorium: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2014. № 4

Кудрявцева Т. Н., Розанова Е. Н., Королева И. А., Климова Л. Г. Синтез амидов

производных акридонуксусной, 2-метил- и 2-метоксиакридонуксусной кислот и N-метилглюкамина и изучение их антибактериальных и антикоррозионных

свойств

Таблица 1

Антибактериальная активность 1 %-ных водных растворов полученных амидов

Исследуемое соединение Диаметр зоны задержки роста, мм

E. coli (АТСС 25922) Ps. aeruginosa (АТСС 9207) Ргоteus vulgaris (АТСС 27853) Staphiloc. aureus (АТСС 25923) Bacillus subtilis (АТСС 6633) Candida albicans (NCTC2625)

I 9,0±0.51 9,0±0.50 10,0±0.56 10,0±0.47 10,0±0.49 12,0±0.73

II 9,0±0.42 9,0±0.40 10,0±0.45 10,0±0.41 10,0±0.56 0

III 7,0±0.49 8,0±0.63 9,0±0.41 7,0±0.39 9,0±0.46 0

Этакридина лактат, 1 % 12.75±0.47 12.00±1.14 12.50±0.83 17.00±1.02 14.05±0.94 13.50±0.56

Как следует из представленных данных, синтезированные соединения обладают умеренной противомикробной активностью, которая, однако, является более низкой по сравнению с активностью этакридина лактата.

Ранее проведенные исследования показали наличие некоторых антикоррозионных свойств у акридонуксусной кислоты (далее - АУК) [Розанова и др. 2009]. Поэтому представляло интерес оценить способность полученных соединений ингибировать процесс коррозии железосодержащих сплавов в нейтральной и кислой среде.

Известно, что в качестве ингибиторов коррозии железосодержащих сплавов используются различные соединения, среди которых есть ароматические и гетероциклические амины (производные бензола, нафталина, пиперидина, пиридина, хинолина,

гетероциклических аминов с несколькими гетероатомами), амиды и лактамы, их производные и соли. Для кислых сред в качестве ингибиторов используются преимущественно органические соединения и в меньшей мере - неорганические. Ингибиторы вводят обычно в небольших количествах, не превышающих 5 г/л. При ингибировании в кислой среде их обычно применяют в концентрациях от 0,1 до 2 % [Иванов 1986].

Температурный максимум ингибиторного эффекта впервые был обнаружен С. А. Балезиным для ингибиторов коррозии сталей в кислых средах. Для большинства исследованных ингибиторов максимум ингибиторного эффекта лежит в пределах 60800С [Путилова, Балезин, Баранник 1958].

Усиления защитного действия органического ингибитора коррозии можно, в принципе, добиться двумя путями: 1) созданием композиции этого ингибитора с другими веществами, усиливающими его действие; 2) введением в молекулу этого органического вещества функциональных групп с гетероатомами, отличающимися величиной заряда (например, N, О, Р). В первом случае обычно говорят о межмолекулярном синергизме, во втором — о внутримолекулярном.

Эффективность действия ингибиторов кислотной коррозии тесно связана с их концентрацией. Обычно оптимальные концентрации ингибитора подбираются экспериментально. Концентрация зависит от природы ингибитора и агрессивной среды, наличия в ней окислителей (ионов Бе2+, O2 и др.), природы металла (марки стали). [Королев, Путилов 1973].

Исследование в качестве ингибиторов коррозии сульфопроизводных акридона и акридонуксусной кислоты [Розанова, Сороколетова, Грекова 2010] дали возможность

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

определить направление дальнейших исследований по поиску ингибиторов коррозии в ряду акридона и АУК.

Представляло интерес выявить активность синтезированных амидов -производных АУК как ингибиторов коррозионного процесса в рекомендуемых интервалах температур и концентраций в нейтральной и солянокислой среде (концентрация соляной кислоты 12 %).

Производные АУК вводили в виде раствора с концентрацией от 0,05% до 1%. В качестве образцов материала были выбраны сплавы на основе железа: сталь нержавеющая коррозионно-стойкая обыкновенная 09Х15Н8Ю, сталь нержавеющая коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9Т, сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества Ст0. Температура проведения процесса в соответствии с рекомендациями обеспечивалась в двух режимах: 60±20C; 80±20C. Время выдержки образцов сплавов в агрессивной среде - по 15 минут в течение полутора часов.

По результатам проведенных экспериментов с образцами сплавов на основе железа можно сделать вывод, что коррозия металлических образцов в кислой среде в большой степени зависит от температуры. Характер ингибирования определяется диффузионным режимом протекания процесса, а именно адсорбцией и десорбцией ингибитора и продуктов коррозии на поверхности образца. Связано это также с растворимостью и ингибитора, и продуктов коррозии в солянокислой среде.

Результаты исследований показали, что изучаемые производные АУК замедляют процесс коррозии изученных сплавов на основе железа, особенно в солянокислой среде.

Химическую стойкость материала и агрессивность среды оценивали по общей скорости процесса коррозии (процент снижения массы образца в минуту) и стойкости материала оборудования. Данные расчета скоростей процесса и стойкости материала оборудования позволяют делать выводы об антикоррозионном воздействии производных АУК как ингибиторов на исследуемые образцы материала оборудования при использовании водных растворов этих веществ в нейтральной и в кислой среде. В таблицах 2 и 3 приведены результаты обработки эксперимента для растворов производных АУК в концентрациях, при которых снижение скорости коррозии было наибольшим.

Таблица 2

Характеристики влияния некоторых производных АУК на коррозию образцов железосодержащих сплавов в нейтральной среде (воде)

Соеди- нение Сплав 09Х15Н8Ю Сплав 12Х18Н9Т Сплав Ст0

Концент- рация вещества, % Скорость процесса, %/мин Стой- кость, % Концент- рация вещества, % Скорость процесса, %/мин Стой- кость, % Концент- рация вещества, % Скорость процесса, %/мин Стой- кость, %

Температура п роцесса 60±20C

I 0 4,26*10-5 99,99 0 5,31*10-5 100 0 1,62*10-5 100

0,1 0 100 0,05 0 100 0,05 0 100

и 0 1,7*10-4 99,98 0 2,12*10-4 100 0 4,86*10-4 99,96

1,0 7,51*10-5 100 0,5 8,32*10-4 100 0,5 0 100

iii 0 2,25*10-4 99,98 0 0 100 0 6,82*10-4 99,94

0,1 4,06*10-5 100 0,05 4,94*10-5 100 0,1 0 100

Температура п роцесса 80±20C

I 0 2,1*10-4 100 0 0 100 0 6,48*10-4 100

0,1 4,06*10-5 100 0,1 0 100 0,05 3,33*10-4 100

и 0 1,28*10-4 99,94 0 1,59*10-4 100 0 1,62*10-4 100

0,5 0 100 1,0 1,06*10-4 100 0,5 0 100

iii 0 2,55*10-4 100 0 2,12*10-4 100 0 1,62*10-4 100

0,1 1,22*10-4 100 0,2 1,59*10-4 100 0,1 0 100

Auditorium: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2014. № 4

Кудрявцева Т. Н., Розанова Е. Н., Королева И. А., Климова Л. Г. Синтез амидов

производных акридонуксусной, 2-метил- и 2-метоксиакридонуксусной кислот и N-метилглюкамина и изучение их антибактериальных и антикоррозионных

свойств

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

Таблица 3

Характеристики влияния некоторых производных АУК на коррозию образцов железосодержащих сплавов в кислой среде (концентрация соляной кислоты 12 %)

Соеди- нение Сплав 09Х15Н8Ю Сплав 12Х18Н9Т Сплав Ст0

Концент- рация вещества, % Скорость процесса, %/мин Стой- кость, % Концент- рация вещества, % Скорость процесса, %/мин Стой- кость, % Концент- рация вещества, % Скорость процесса, %/мин Стой- кость, %

Температура процесса 60±20C

I 0 2,52*10-3 99,77 0 1,65*10-3 99,85 0 0,0597 94,63

0,2 1,54*10-3 99,86 0,2 0,79*10-3 99,93 0,2 0,0131 98,82

II 0 2,12*10-3 99,81 0 0,79*10-3 99,93 0 0,0469 95,78

1,0 9,80*10-4 99,91 1,0 0,09*10-3 99,99 0,5 0,0048 99,56

III 0 2,20*10-3 99,80 0 1,65*10-3 99,85 0 0,0414 96,27

0,2 1,38*10-3 99,88 0,2 1,04*10-3 99,91 0,2 0,0115 98,97

Температура процесса 80±20C

I 0 6,32*10-3 99,43 0 3,62*10-3 99,67 0 0,4659 58,07

0,2 5,73*10-3 99,48 0,1 2,28*10-3 99,79 0,2 0,0849 92,36

II 0 4,15*10-3 99,63 0 2,71*10-3 99,76 0 0,3737 66,36

1,0 1,72*10-3 99,85 0,25 1,53*10-3 99,86 0,5 0,0493 95,57

III 0 6,16*10-3 99,45 0 2,35*10-3 99,79 0 0,3419 69,23

0,2 4,52*10-3 99,59 0,2 1,74*10-3 99,84 0,2 0,1356 87,80

В присутствии изученных производных АУК химическая стойкость исследуемых образцов Ст0 увеличивалась при температуре 80±20C от ~60 % до ~90 % и выше. Этот факт позволяет говорить о наличии у исследованных производных АУК ингибиторных свойств по отношению к изученным сплавам на основе железа при протекании коррозии в среде соляной кислоты (концентрацией 12 %) при температурах 60±20C и 80±20C. Как показывают результаты, представленные в таблице 3, ингибирующие свойства наиболее выражены при 80±20C. Представляется необходимым продолжить дальнейшие исследования на предмет определения у изученных соединений - производных АУК антикоррозионных свойств при более высокой температуре для установления возможности применения этих соединений в качестве высокотемпературных ингибиторов.

Библиографический список

Богатырев К.В., Кудрявцева Т.Н., Бушина Л.Г., Климова Л.Г. Синтез и изучение антимикробной активности новых производных акридонкарбоновых кислот // Ученые записки: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2013. № 3 (27). Т. 2. URL: http://www.scientific-notes.ru/pdf/032-018.pdf (дата обращения: 11.12.2013).

Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. М.: Металлургия, 1986. С.246

Королев Ю.В., Путилов В.Е. Защита оборудования от коррозии. Л.: Машиностроение, 1973. С. 19-23

Преч Э., Бюльман Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных. М.: Мир; БИНОМ. 2006. 438 с.

Путилова И.Н., Балезин С.А., Баранник В.П. Ингибиторы коррозии металлов. М.: Госхимиздат, 1958. С. 188

Auditorium: электронный научный журнал Курского государственного университета. 2014. № 4

Кудрявцева Т. Н., Розанова Е. Н., Королева И. А., Климова Л. Г. Синтез амидов

производных акридонуксусной, 2-метил- и 2-метоксиакридонуксусной кислот и N-метилглюкамина и изучение их антибактериальных и антикоррозионных

свойств

Распоряжение Правительства РФ от 19 декабря 2013 г. N 2427-р «О применении в 2014 г. перечня жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов на 2012 г.»

Розанова Е.Н., Ищенко Н.В., Маркович Ю.Д., Кудрявцева Т.Н. Оценка ингибирующей активности акридонуксусной кислоты при воздействии растворов соляной кислоты на стальную поверхность // Материалы XIX Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» / Урал. гос. ун-т. Екатеринбург, 2009. С. 180-181.

Розанова Е.Н., Сороколетова А.В., Грекова Е.В. Оценка химической стойкости сплавов на основе железа в присутствии некоторых сульфопроизводных акридона и акридонуксусной кислоты // Материалы XX Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» / Урал. гос. ун-т. Екатеринбург, 2010. С. 206-207.

Таранцева К.Р., Пахомов В. С. Оценка питтингостойкости нержавеющих сталей в хлоридсодержащих средах химико-фармацевтических производств // Защита металлов. 2004. Т. 40. №5. С. 529-536.

Markovich Yu.D., Kudryavtseva T.N., Markovich V.Yu., and Koroleva I.A. Sulfonation of 10-carboxymethylene-9-acridanone under thermal and microwave conditions. Comparison of kinetic parameters // Russian Journal of General Chemistry. 2013, Vol. 83. No. 4. P. 691-693

Kudryavtseva T.N., BogatyrevK.V., SysoevP.I.,Yar Zar Htun, KlimovaL.G. Synthesis and study of antibacterial activity of some fluorosubstituted acridones derivatives // Фторные заметки ("Fluorine notes"). URL: http://notes.fluorine1.ru/public/2013/2 2013/letters/rusindex.html (дата обращения: 08.10.2013)