CC BY
17
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЗОСОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ АМИДА СУЛЬФАНИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
Куликов Михаил Александрович
канд. хим. наук, доцент, зав. кафедрой химической технологии и экологии, Березниковский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета,
РФ, г. Березники E-mail: kulikov. [email protected]
SYNTHESIS AND STUDY OF THE PROPERTIES OF AZO COMPOUNDS BASED ON SULFANILIC ACID AMIDE
Mikhail Kulikov
Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Chemical Technology and Ecology of the Berezniki Branch of Perm National Research Polytechnic University, Russia, Berezniki
АННОТАЦИЯ
Амид сульфаниловой кислоты обладает выраженной биологической активностью. На его основе разработан ряд высокоэффективных лекарственных препаратов. Одним из путей модификации свойств сульфаниламида является синтез его азопроизводных. В представленной работе на основе амида сульфаниловой кислоты и 2-метиланилина, 3-метиланилина, 2,5-диметиланилина синтезированы соответствующие азокрасители. Описана методика их получения, изучены условия синтеза. Определены температуры плавления и исследован ряд физико-химических свойств продуктов. С использованием методов инфракрасной и электронной спектроскопии изучены особенности молекулярного строения. С применением компьютерных технологий выполнен скрининг спектра физиологического действия рассматриваемых веществ. Показана их потенциальная биологическая активность. Синтезированные азосоединения на основе сульфаниламида рекомендуются для дальнейшего изучения.
ABSTRACT
Sulfanilic acid amide has pronounced biological activity. A number of highly effective drugs have been developed on its basis. One way to modify the properties of sulfanilamide is the synthesis of its azo derivatives. In the presented work, the corresponding azo dyes were synthesized based on sulfanilic acid amide and 2-methylaniline, 3-methylaniline, and 2,5-dimethylaniline. The method of their preparation is described, and the synthesis conditions are studied. The melting points were determined and a number of physicochemical properties of the products were studied. Using infrared and electron spectroscopy methods, the features of the molecular structure were studied. Using computer technology, the spectrum of physiological action of the substances in question was screened. Their potential biological activity has been demonstrated. The synthesized azo compounds based on sulfonamide are recommended for further study.
Ключевые слова: амид сульфаниловой кислоты, азосоединения, физико-химические свойства, электронная спектроскопия, ИК Фурье спектроскопия, прогнозирование биологической активности.
Keywords: sulfanilic acid amide, azo compounds, physicochemical properties, electron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, prediction of biological activity.
Введение
Амид сульфаниловой кислоты известен своей ярко выраженной биологической активностью и является родоначальником целого класса лекарственных субстанций [1,2]. На его основе синтезированы новые высокоэффективные препараты широкого
спектра действия [3-5]. Активно используется сульфаниламид и в органическом синтезе [6,7]. Одним из путей модификации свойств сульфаниламида является синтез азосоединений через реакции диазотиро-вания и азосочетания [8], что расширяет спектр биологически активных синтетических красителей [9].
Библиографическое описание: Куликов М.А. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЗОСОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ АМИДА СУЛЬФАНИЛОВОЙ КИСЛОТЫ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2024. 3(117). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/16954
Цель представленной работы заключается в изучении реакции азосочетания диазотированного сульфаниламида с 2-метиланилином, 3-метиланили-ном и 2,5-диметиланилином и исследовании свойств образующихся азокрасителей.
Объекты исследования - азосоединения (I), (II) и (III), полученные по схеме на рис. 1.
nh2
ch
n en cl
so2nh2
nh2
nh2
ch3
h3c
h2no2s—С 7—n = n—С 7—nh2
3 - h2no2s—ft \— n = n—ft \— nh2
h3c
h2no2s с n = n—к /—nh2
ш
hc
Рисунок 1. Схема синтеза азосоединений
Экспериментальная часть
Диазотирование амида сульфаниловой кислоты проведено нитритом натрия в водном растворе соляной кислоты при температуре 10-15 °С. Сочетание с 2-метиланилином, 3-метиланилином и 2,5-димети-ланилином проводилось по следующей общей методике: к водному раствору солянокислой соли амина добавили диазосоединение и перемешивали в течение 15 минут при указанной выше температуре. Затем к реакционной смеси добавляли небольшими порциями с интервалом в 5 минут расчетное количество тригидрата ацетата натрия. В этот период
смесь интенсивно перемешивали, поскольку наблюдалось ее загустевание. После прибавления всего ацетата натрия массу перемешивали еще 30 минут. Образовавшийся краситель отфильтровали, промыли водой до нейтральной реакции промывных вод и высушили на воздухе. Окончательную сушку продуктов проводили в сушильном шкафу при 80 °С.
Синтезированные азосоединения - твердые вещества от желтого до темно-красного цвета, нерастворимые в воде, растворимые в полярных органических растворителях. Характеристики соединений представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Характеристики синтезированных соединений
3
i
+
3
Соединение Цвет Выход, % Тпл, °С Rf
(I) Желтый 87 147 0,83
(II) Ярко -оранжевый 82 181 0,81
(III) Темно -красный 85 206 0,82
В работе использовано следующее оборудование: лабораторная мешалка Daihan HT-50DX, сушильный шкаф VACUTherm VT-6130-М, автоматический прибор для определения температуры плавления Stuart SMP40, спектрофотометр EcoView УФ-3200, ИК-Фурье спектрометр ФСМ 1201.
Цифровые продукты: FSpec®, Uv-Vis Analyst®, информационно-поисковая система по ИК спектроскопии ZAIRTM, цифровая платформа PASS Online (www.way2drug.com). Тонкослойную хроматографию проводили на пластинках Silufol, растворитель -диметилформамид, элюент - пропанол-2. При анализе
спектральных данных использованы литературные источники [10-12].
Обсуждение результатов
Синтез рассматриваемых соединений протекает достаточно гладко и не вызывает затруднений. Образующиеся продукты не растворимы в воде, что облегчает их выделение и очистку от водорастворимых примесей. Анализ продуктов методом
тонкослойной хроматографии подтвердил их индивидуальность. Оптические свойства красителей изучены по данным инфракрасной и электронной спектроскопии.
В табл. 1 приведены основные характеристические полосы и отвечающие им волновые числа в инфракрасных спектрах соединений (I), (II) и (III). Сравнительный анализ полученных данных свидетельствует об их структурном родстве.
Таблица 1.
спектроскопии (KBr)
Тип колебаний Характеристическая частота, см-1
(I) (II) (III)
V N-H аминогруппы 3401 3389 3393
V N-H амидной группы 3270 3247 3235
V C-H бензольных фрагментов 3059 3070 3053
V C-H метильной группы 2924 2923 2927
у бензольных фрагментов 1598, 1512 1602, 1494 1597, 1488
Засим метильной группы 1441 1469 1418
V транс N=N 1249 1258 1257
Vассим группы SO2 1152 1148 1156
V™ колебания группы SO2 1094 1091 1095
V S-N сульфамидной группы 901 906 897
8 аминогруппы 711 704 737
На рис. 2 представлены электронные спектры азосоединений (I), (II) и (III), измеренные в пропа-ноле-2 и диметилформамиде в диапазоне длин волн от 300 до 500 нм. Спектры характеризуются одной полосой поглощения (табл. 2), отвечающей п^п* электронным переходам в хромофоре. Введение ме-тильной группы в орто-положение к азогруппе приводит к значительному батохромному смещению
полосы поглощения. Это связано с большей поляризацией хромофора за счет усиления электронодонорного влияния заместителей. Спектры в диметилформа-миде также имеют одну полосу, батохромно смещенную относительно спектров в пропаноле-2, что объясняется сольватационным эффектом растворителя.
Рисунок 2. Электронные спектры в пропаноле-2 (а) и диметилформамиде (б): 1 - (I); 2 - (II); 3 - (III)
Таблица 2.
Данные электронной спектроскопии
Растворитель X, нм
(I) (II) (III)
диметилформамид 383 426 431
пропанол-2 372 414 415
На заключительном этапе исследования с использованием интернет-портала PASS Online [13, 14] выполнен скрининг спектра физиологического действия синтезированных азокрасителей. В табл. 3 приведены полученные результаты в виде значений вероятности наличия Ра и вероятности отсутствия Pi однотипных активностей (в долях единицы).
В качестве граничного условия приняты значения Pa больше 0,7 для соединения (I). Данные показывают, что все три красителя можно отнести к потенциально активным веществам с широкой направленностью действия. Поэтому их можно рекомендовать для экспериментального изучения.
Таблица 3.
Физиологическое действие азокрасителей
Вид активности Значения Ра (Р1)
(I) (II) (III)
Ингибитор фосфолипид-транслокационной АТФазы 0,845 (0,004) 0,826 (0,004) 0,826 (0,004)
О - ингибитор транспортирующей АТФазы 0,838 (0,004) 0,814 (0,005) 0,814 (0,005)
Ингибитор глутамилэндопептидазы II 0,753 (0,017) 0,727 (0,022) 0,727 (0,022)
Ингибитор хлоридпероксидазы 0,740 (0,007) 0,713 (0,009) 0,713 (0,009)
Ингибитор фталат-4,5-диоксигеназы 0,741 (0,009) 0,714 (0,013) 0,714 (0,013)
Ингибитор лакказы 0,725 (0,005) 0,686 (0,007) 0,686 (0,007)
Выводы
1. Изучена реакция сочетания диазотирован-ного сульфаниламида с 2-метиланилином, 3-метила-нилином и 2,5-диметиланилином. Реакция протекает гладко в присутствии ацетата натрия. Образующиеся красители не растворимы в воде, что облегчает их выделение и очистку от водорастворимых примесей. Продукты сочетания представляют собой твердые вещества с высокими температурами плавления, окрашенные в цвета от желтого до темно-красного и растворимые в полярных органических растворителях.
2. Получены инфракрасные спектры синтезированных соединений, выделены основные характеристические полосы и отвечающие им волновые числа. Установлено их структурное родство.
3. Получены электронные спектры красителей в растворе в пропаноле-2 и диметилформамиде. В спектрах присутствует одна полоса поглощения, проявление которой определяется положением и количеством метильных групп в молекуле, а также сольватационным эффектом растворителя.
4. С использованием компьютерных технологий выполнен скрининг спектра физиологического действия рассматриваемых веществ. Показана их потенциальная биологическая активность. Соединения могут быть рекомендованы для дальнейшего изучения.
Список литературы:
1. Харкевич Д.А. Основы фармакологии. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 720 с.
2. Прошин С.Н., Михайлов И.Б. Фармакология. - Санкт-Петербург: СпецЛит, 2018. - 541 с.
3. Синтез и антибактериальная активность сульфаниламидов с пространственно затрудненными фенольными фрагментами / С.В. Бухаров [и др.] // Журнал органической химии. 2021. Т.57. №10. С.1429-1437 (DOI: 10.31857^0514749221100086).
4. Синтез и исследование антибактериальной активности полуаминалей и оснований Шиффа на основе сульфаниламида / С.Г. Степин [и др.] // Вестник фармации. 2019. №3(85). С.88-93.
5. Крутиков В.И., Еркин А.В. Эфиры (4-арилсульфамоил)фенилкарбаминовой кислоты II*. Поиск соединения-лидера // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического университета (технического университета). 2020. №55(81). С.43-48 ДО! 10.36807/1998-9849-2020-55-81-43-48).
6. Эсенбаева В.В., Юнникова Л.П. Амиды сульфаниловой, тио- и угольной кислот в реакции с солями тропилия // Журнал общей химии. 2018. Т. 88. № 4. С. 683-685.
7. Поваров И.Г., Шиленков Н.А., Товбис М.С. Получение новых сульфаниламидных производных аминофенолов и установление их строения // Решетневские чтения. 2018. Т.1. С.614-616.
8. Азосочетание 2-гидроксиметил-4-трет-бутилфенола с сульфамоилбензолдиазонийхлоридом / Р.Г. Тагашева [и др.] // Журнал общей химии. 2016. Т.86. №3. С.571-574.
9. Биологически активные синтетические красители / Д.Н. Кузнецов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Серия: химия и химическая технология. 2017. Т.60. №1. С.4-33 (DOI: 10.6060/tcct.2017601.5423).
10. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных. М. Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний. 2006. 438 с.
11. Tasumi M., Sakamoto A. Introduction to Experimental Infrared Spectroscopy. Fundamentals and Practical Methods. Wiley. 2015. 389 p.
12. Свердлова О.В. Электронные спектры в органической химии. Ленинград. Химия. 1985. 248 с.
13. Поройков В.В. Компьютерное конструирование лекарств: от поиска новых фармакологических веществ до системной фармакологии // Биомедицинская химия. 2020. Т.66. Вып.1. С.30-41 (DOI: 10.18097/PBMC20206601030).
14. Компьютерный прогноз спектров биологической активности органических соединений: возможности и ограничения / В.В. Поройков [и др.] // Известия Академии наук. Серия химическая. 2019. № 12. С. 2143-2154.
