СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗАМЕЩЕННОГО ФЕНИЛАЗОСАЛИЦИЛОВОГО АЛЬДЕГИДА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗАМЕЩЕННОГО ФЕНИЛАЗОСАЛИЦИЛОВОГО АЛЬДЕГИДА

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: kulikav. 74@list.ru

SYNTHESIS AND STUDY OF THE PROPERTIES OF SUBSTITUTED PHENYLASOSALICYLIC ALDEHYDE

Mikhail Kulikov

Candidate оf Chemical Sciences, Assоciate Prоfessоr, Head оf the Department оf Chemical Technоlоgy and E^hgy оf the Berezniki Branch оf Perm Natwnal Research Pоlytechnic University Russia, Berezniki

АННОТАЦИЯ

Сочетанием диазосульфаниламида с салициловым альдегидом получен соответствующий азокраситель в виде порошка темно-оранжевого цвета. Определена температура плавления красителя, равная 138 °С. На качественном уровне изучена его растворимость в различных средах. Особенности строения соединения исследованы с применением метода ИК Фурье спектроскопии. На примере электронных спектров поглощения показано влияние растворителя на положение спектральных максимумов. Скрининг спектра биологической активности выполнен с использованием компьютерных технологий. По результатам скрининга сделан вывод о потенциальной биологической активности красителя.

ABSTRACT

The cоmbinatiоn оf diazо sulfanilamide with salicylic aldehyde gave the cоrrespоnding azо dye in the form оf a dark оrange pоwder. The melting pоint оf the dye was determined to be 138 °C. At a qualitative level, its sоlubility in varfous media has been studied. Structural features оf the cоmpоund were studied using IR Fоurier spectros^py. Using the example оf electronic absоrptiоn spectra, the influence оf the sоlvent оп the pоsitiоn оf the spectral maxima is s^wn. Screening оf the spectrum оf bfofogical activity was performed using ^mputer tech^fogy. Based оп the screening results, a шпЫшюп was made abоut the pоtential bfotogical activity оf the dye.

Ключевые слова: фенилазосалициловый альдегид, сульфаниламид, физико-химические свойства, электронная спектроскопия, ИК Фурье спектроскопия, PASSOnline.

Keywоrds: phenylazоsalicylic aldehyde, sulfanilamide, physical and chemical properties, electronic spectros^py, IR Fоurier spectros^py, PASSOnline.

Фенилазосалициловый альдегид и его производные представляют большой интерес для исследователей. На их основе получены металлокомплексы с ценными свойствами [1,2] и материалы для электродов [3]. Одним из путей модификации свойств фе-нилазосалицилового альдегида является введение в бензольные фрагменты заместителей различной природы. В качестве одного из таких заместителей выступает сульфамидная группа, вводимая с фрагментом сульфаниламида. Широкая известность сульфаниламидных лекарственных препаратов [4]

обеспечивает данному направлению актуальность и перспективность. Результаты, обсуждаемые в настоящей статье, являются продолжением публикаций [5,6].

Цель работы заключается в изучении условий азосочетания диазотированного сульфаниламида с салициловым альдегидом и исследовании свойств образующегося красителя.

Библиографическое описание: Куликов М.А. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗАМЕЩЕННОГО ФЕНИЛАЗОСАЛИЦИЛОВОГО АЛЬДЕГИДА // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2023. 7(109). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/15646

Объектом исследования в представленной работе служит азокраситель (I). Его образование сопровождается протеканием следующих реакций (рис. 1).

Диазотирование сульфаниламида проводили нитритом натрия в водном растворе соляной кислоты. Сочетание с салициловым альдегидом - в

водно-содовом растворе, для охлаждения которого добавляли лед. Продолжительность реакции составила 2 часа. Продукт получен со средним выходом 90 %.

H2NO2S

N Cl"

CHO

N = N—/ Ч—OH I

Рисунок 1. Химизм образования азокрасителя (I)

Синтезированный краситель (I) - порошок темно-оранжевого цвета с температурой плавления 138 °С, слаборастворим в воде, хорошо растворим в растворах щелочей и в полярных органических растворителях.

При выполнении исследования использовано следующее оборудование: мешалка магнитная ES-6120, сушильный шкаф VACUTherm VT-6130-М, прибор для определения температуры плавления Stuart SMP40, спектрофотометр E^View УФ-3200,

ИК-Фурье спектрометр ФСМ 1201. При записи и обработке спектров использовано следующее программное обеспечение: FSpec®, Информационно-поисковая система по ИК спектроскопии ZAIRTM, Uv-Vis Analyst®.

В ИК спектре (KBr) красителя (I) (рис. 2) выделен ряд характеристических полос, положение и отнесение которых приведено в табл. 1.

Рисунок 2. ИК спектр красителя (I)

Таблица 1.

Данные ИК спектроскопии

Вид колебаний Положение полосы, см 1

V О-Н 3370

V К-Н амидной группы 3250

V С-Н бензольных фрагментов 3094

V С-Н карбонильной группы 2859

V С=0 1658

у бензольных фрагментов 1598,1480

V группы К=К в транс-форме 1252

Vассим группы 802 1153

Vсим колебания группы 802 1091

1р 5 С-Н в 1,2- и 1,2,4-замещеннном бензоле 1010

V 8-N сульфамидной группы 897

оор 5С-Н в 1,2- и 1,2,4-замещеннном бензоле 840

V 8-0 771

Электронные спектры поглощения (ЭСП) красителя (I) измерены в растворах в изопропиловом спирте (ИПС), диметилформамиде (ДМФА), 0,1н водном растворе гидроксида натрия и концентрированной серной кислоте в волновом диапазоне от 300 до 550 нм.

Спектры во всех растворителях имеют один максимум поглощения (рис. 3): 350 нм (ИПС), 381 нм (ДМФА), 404 нм (раствор щелочи) и 452 нм (серная кислота). Увеличение полярности органического растворителя приводит к смещению полосы в

длинноволновую область спектра. Переход от органической среды к водно-щелочной приводит к еще большему батохромному смещению полосы поглощения, что связано с ионизацией гидрокси-группы, входящей с систему сопряжения. Однако максимальное смещение полоса претерпевает в концентрированной серной кислоте. Это обусловлено более глубокой ионизацией и протонированием молекулы красителя. Поэтому данную полосу следует отнести к п^п* электронным переходам в хромофорной системе молекулы.

Рисунок 3. ЭСП красителя (I): 1 - ИПС; 2 - ДМФА; 3 - 0,1 н №ОИ; 4 - Н8О4

Для изучения молекулярной геометрии красителя выполнены квантовохимические расчеты и использованием полуэмпирических методов [7,8]. Визуализация результатов расчета в виде 3D модели показала (рис. 4), что молекула красителя имеет плоское строение с выраженным распределением электростатического потенциала.

На заключительном этапе работы проведен скрининг спектра биологической активности полученного красителя на интернет-платформе РА$80пНпе [9,10]. Результаты скрининга для значений вероятности (в долях единицы) наличия активности Ра > 0,7 представлены в табл. 2. На их основании можно сделать вывод, что синтезированный краситель следует отнести к потенциально активным веществам, заслуживающим экспериментального изучения.

Рисунок 4. Результаты квантовохимическихрасчетов

Таблица 2.

Результаты скрининга спектра биологической активности

Вид активности Значение Ра

Ингибитор альдегидоксидазы 0,878

Ингибитор НАДФН-пероксидазы 0,868

О - транспортирующий ингибитор АТФазы 0,801

Ингибитор фосфолипид-транслоцирующей АТФазы 0,793

Ингибитор 3-фитазы 0,756

Ингибитор CDP-глицерин-глицерофосфотрансферазы 0,738

Ингибитор фталат-4,5-диоксигеназы 0,717

Подводя итог проведенного исследования, можно сделать следующие выводы.

1. Изучено азосочетание диазотированного сульфаниламида с салициловым альдегидом. Реакция протекает гладко в водно-содовом растворе при охлаждении реакционной смеси внесением льда. Продукт азосочетания представляет собой порошок темно-оранжевого цвета с температурой плавления 138 °С, слаборастворим в воде, хорошо растворим в растворах щелочей и в полярных органических растворителях.

2. Особенности строения красителя изучены по данным электронной и ИК Фурье спектроскопии. В инфракрасном спектре выделен и интерпретирован ряд характеристических полос. ЭСП красителя в

изопропиловом спирте, диметилформамиде, 0,1н водном растворе гидроксида натрия и концентрированной серной кислоте имеют по одной полосе поглощения, которая отвечает п^п* электронным переходам. При увеличении полярности органического растворителя и при использовании растворителей, способствующих ионизации молекулы, полоса поглощения претерпевает батохромное смещение.

3. С использованием компьютерных технологий проведен скрининг спектра биологической активности красителя (I). Полученные результаты позволяют отнести его к потенциально активным веществам с функцией ингибирования ферментативных процессов.

Список литературы:

1. Новые магнитоактивные металлокомплексы тридентатных шиффовых оснований фенилазосалицилового альдегида / А.С. Бурлов [и др.] // Координационная химия. - 2009. - Т.35. - №7. - С.495-500.

2. Металлокомплексы азометинов с E-Z-изомерными азофрагментами / А.Д. Гарновский [и др.] // Координационная химия. - 2010. - Т.36. - №7. - С.483-493.

3. Water-stable [Ni(salen)]-type electrode material based оп phenylazоsubstituted salicylic aldehyde imine ligand / A. Vereschagin [et al.] // New Jоurnal оf Chemistry. - 2017. - W. - 41. - P. 13918-13928 (DOI: 10.1039/c7nj03526h).

4. Харкевич Д.А. Основы фармакологии. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. - 720 с.

5. Куликов М.А. Синтез и исследование свойств изомерных нитрофенилазосалициловых альдегидов // Естественные науки и медицина: теория и практика: сб. ст. по материалам LVII междунар. науч-практ. конф. №4(38). - Новосибирск, 2023. - С. 49-53.

6. Куликов М.А. Синтез и исследование свойств 2,4,6-трибромфенилазосалицилового альдегида // Современные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации: сб. ст. XXXI междунар. науч-практ. конф. (Пенза, 20 февраля 2023 г.). - Пенза, 2023. - С. 23-26.

№ 7(109)

UNIVERSUM:

ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ

• 7universum.com

июль, 2023 г.

7. Характеристика квантовохимических программ, предназначенных для расчета молекул, молекулярных систем и твердых тел / Г.Ю. Колчина [и др.] // Нефтегазохимия. - 2018. - №4. - С.10-16 (DOI: 10.24411/23108266-2018-10402).

8. Мясникова А.К. Сравнение полуэмпирических методов расчета в квантовой химии // Исследования развития современной науки: сб. научн. трудов междунар. науч-практ. конф. (Самара, 10 октября 2021 г.). - Самара, 2021. - С. 52-58.

9. Компьютерное прогнозирование спектров биологической активности химических соединений: возможности и ограничения / Д.А. Филимонов [и др.] // Brnmedical Chemistry: Research and Mettods. - 2018. - Iss.1(1). -e00004 (DOI: 10.18097/BMCRM00004).

10. Веб-ресурсы для прогнозирования биологической активности органических соединений / Д.С. Дружилов-ский [и др.] // Известия Академии наук. Серия химическая. - 2016. - №2. - С.384-393.