CC BY
14Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 26 (65). 2013. № 3. С. 335-342.
УДК 547.918:547.564.4:543.42
СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ТРИТЕРПЕНОВЫХ ГЛИКОЗИДОВ СОЛОДКИ И ПЛЮЩА С ПАРАЦЕТАМОЛОМ
Яковишин Л.А.1, Гришковец В.И.2, Корж Е.Н.1, Дегтяр А.Д.1, Клименко А.В.1
1Севастопольский национальный технический университет, Севастополь, Украина
2Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, Симферополь, Украина
E-mail: chemsevntu@rambler.ru
Методом спектрофотометрии исследовано комплексообразование моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама), a-хедерина (3-0-а-£-рамнопиранозил-(1®2)-0-а-£-арабинопиранозида хедерагенина) и хедерасапонина С (3-О-а-£-рамнопиранозил-(1®2)-О-а-£-арабинопиранозил-28-О-а-£-рамнопиранозил-(1®4)-О-Р-0-глюкопиранозил-(1®6)-О-Р-0-глюкопира-нозидом хедерагенина) с парацетамолом в водных растворах. Показано, что a-хедерин, хедерасапонин С и глицирам образуют с парацетамолом комплексы состава 1:1. Определены константы устойчивости комплексов. Рассчитаны свободные энергии Гиббса процессов комплексообразования. Ключевые слова. тритерпеновые гликозиды, глицирризиновая кислота, глицирам, a-хедерин, хедерасапонин С, парацетамол, молекулярный комплекс, спектрофотометрия, константа устойчивости.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из самых значимых анальгетиков-антипиретиков является парацетамол («apa-ацетаминофенол, Par, рис. 1) [1]. Однако при длительном применении он оказывает нефротоксическое и гепатотоксическое действие [1, 2]. Для снижения побочных эффектов и терапевтических доз лекарственных веществ предложено их клатрирование растительными гликозидами [3].
Начато исследование комплексообразования тритерпеновых гликозидов a-хедерина (3-О-а-£-рамнопиранозил-(1®2)-О-а-£-арабинопиранозида хедерагенина, гликозид 1, рис. 1) и хедерасапонина С (3-О-а-£-рамнопиранозил-(1®2)-О-а-£-арабинопиранозил-28-О-а-£-рамнопиранозил-(1®4)-О-Р-^-глюкопиранозил-(1®6)-О-Р-^-глюкопиранозида хедерагенина, гликозид 2, рис. 1) [4, 5]. Тритерпеновые гликозиды 1 и 2 характерны для растений различных видов рода плющ Hederá L. [6]. Получены молекулярные комплексы глицирризиновой кислоты, являющейся преобладающим тритерпеновым гликозидом корней солодки Glycyrrhiza glabra L., и ее моноаммонийной соли (глицирама, GC, рис. 1) с различными фармаконами [7, 8].
Недавно изучено комплексообразование Par с гликозидами 1 и 2 методом электроспрей-ионизационной масс-спектрометрии [9]. В продолжение исследования комплексообразования Par с тритерпеновыми гликозидами нами рассмотрено их взаимодействие в водных растворах методом спектрофотометрии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Использовали образец GC фирмы Calbiochem (США). Тритерпе новые гликозиды 1 и 2 выделяли из листьев плющей крымского Hederá taurica Carr. и канарского Hederá canariensis Willd. (Araliaceae Juss.). Методики выделения и установления строения приведены в работах [10, 11].
УФ-спектры получены при температуре 19 °С на спектрофотометре Unico UV-Vis 4802 (США) в кварцевых кюветах (/=1 см). Для составления изомолярных серий использовали 10-4 М водные растворы Par, GC и гликозидов 1 и 2 (рН 7,2, фосфатный буфер Na2HPO4-NaH2PO4). Полученные смеси выдерживали при температуре 19 °С в течение 40 мин при постоянном перемешивании.
OH
Рис. 1. Парацетамол (Par), моноаммонийная соль глицирризиновой кислоты (глицирам, GC) и гликозиды a-хедерин (1; Я=Н) и хедерасапонин С (2; R=—PGlc^-(6— 1)-pGlc^-(4— 1)-aRha^).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Состав комплексов Par с тритерпеновыми гликозидами определен методом изомолярных серий (методом Остромысленского-Жоба) [12]. Изомолярные кривые, полученные для смесей Par с гликозидами 1 и 2, приведены на Рис. 2 А и 3 А. На их основе для комплексов Par с гликозидами 1 и 2 установлен состав 1:1. Ранее в масс-спектрах (ионизация электрораспылением) смесей Par с гликозидами 1 и 2 были идентифицированы пики ионов [М1+МРаг-Н]-, [М2+МРаг-Н]- и [М2+МРаг+Н]+ [9], также отвечающие комплексам состава 1:1. Полученные недавно комплексы гликозидов 1 и 2 с рядом лекарственных веществ в большинстве случаев имеют аналогичный состав [4, 15].
Состав комплекса Par с GC определен на длине волны поглощения GC (258 нм; рис. 4) и Par (246 нм; рис. 5 А). При этом получены молярные отношения »1,0, что отвечает составу комплекса 1:1. Комплексы аналогичного состава были получены
для глицирризиновой кислоты и GC с некоторыми биологически активными молекулами [7, 8, 13, 14].
ДА 246
0,09
0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0
3 4 5 6 c (1 )/c (Par)
А
Б
Рис. 2. Зависимость изменения оптической плотности АЛ от соотношения компонентов изомолярной серии при 1=246 нм (с(Раг)=10-4 М, с(1)=10-4 М (А), рН 7,2) (А) и кривые поглощения изомолярной серии растворов (с(Раг)=104 М, с(1)=10-4 М, рН 7,2) (Б).
Д А 246 0,14 1
0, 0,06 -0,04 -0,02 -
4 5 6 c (2)/c (Par)
А
Б
Рис. 3. Зависимость изменения оптической плотности АЛ от соотношения компонентов изомолярной серии при 1=246 нм (с(Раг)=10-4 М, с(2)=10-4 М, рН 7,2) (А) и кривые поглощения изомолярной серии растворов (с(Раг)=10-4 М, с(2)=10-4 М, рН 7,2) (Б).
Спектр поглощения изомолярной серии растворов Par и гликозида 1 имеет изобестическую точку при 302 нм (рис. 2 Б). Для изомолярной серии, составленной
1.4
1.2
0.8
0.6
0.4
0.2
л, нм
1.4
1.2
0.8
0.6
0.4
0.2
л , нм
для растворов Par и гликозида 2, изобестическая точка найдена при 290 нм (рис. 3 Б). Спектр поглощения изомолярной серии Par-GC имеет изобестические точки при 252 и 284 нм (рис. 5 Б). Наличие изобестических точек указывает на формирование лишь одного типа комплексов между Par и гликозидами.
В растворах устанавливаются равновесия между Par и гликозидами следующего вида:
Par + glycoside 1 Parglycoside 1 Par + glycoside 2 Par glycoside 2 Par + GC в Par-GC
[Par - glycoside 1] [Par][glycoside 1]'
[Par - glycoside 2] [Par][glycoside 2]
[Par - GC] [Par][GC]
, (1)
где КРаг1, КРаг.2 и КРаг.ас - константы равновесия, являющиеся константами устойчивости соответствующих комплексов.
ДА 258
0,6 1
4 5 6
c (Par )c (GC)
Рис. 4. Зависимость изменения оптической плотности ДА от соотношения компонентов изомолярной серии при 1=258 нм (рН 7,2): с(Раг)=10-4 М, с(ОС)=Ю-4 М.
На основе изомолярных кривых по формуле 2 рассчитали константы нестойкости комплексов Кн (Кн=ИК) по методу [16], применимому для комплексов состава 1:1.
К,, =
2
ас
1 -а
(2)
где с - концентрация вещества, М, а а - степень диссоциации комплекса, которую находили по формуле 3.
0,5 -
0,4 -
0,3 -
0,2 -
0,1 -
0
0
2
7
8
9
АА, -АД
а = —-1
АД
(3)
где АДо - изменение оптической плотности, соответствующее комплексу при полном отсутствии диссоциации, а АА1 - изменение оптической плотности, соответствующее значению на фактической кривой.
АА 246
0,7 -
0,4
0,3
4 5 6
с (ЭСус (Раг)
А
Б
Рис. 5. Зависимость изменения оптической плотности АД от соотношения компонентов изомолярной серии при 1=246 нм (с(Раг)=10-4 М, с(ОС)=Ю-4 М, рН 7,2) (А) и кривые поглощения изомолярной серии растворов (с(Раг)=10-4 М, с(ОС)=Ю-4 М, рН 7,2) (Б).
1,4
0,6
1,2
0,5
3.8
3.6
0,2
3.4
0,1
3.2
0
0
2
7
8
9
Л, нм
Свободная энергия Гиббса АО для процессов комплексообразования определена по формуле 4. Результаты расчетов К и АО приведены в табл. 1.
АО = -2,3ЯГ К . (4)
Установлено, что КРаг1<КРаг2, поэтому комплекс гликозида 2 является более устойчивым (табл. 1). При анализе масс-спектров также было показано, что относительная интенсивность пика иона комплекса [М2+МРаг-Н]- больше, чем у иона [М1+МРаг-Н]- [9]. Для недавно полученных комплексов гликозидов 1 и 2 с аспирином и левомицетином были найдены К, равные 103-104 М-1 [15, 17].
При определении термодинамических параметров комплекса Раг с ОС при 246 и 258 нм получены близкие значения КРаг.ОС (табл. 1). У ранее описанных комплексов фармаконов с глицирризиновой кислотой и ОС состава 1:1 К составляли 103-105 М-1 [7, 17].
Таблица 1
Термодинамические параметры комплексообразования Par с GC и гликозидами 1 и 2 в водных растворах при 19 °С (рН 7,2)
Комплекс K, M-1 AG, Дж/моль
Par-1 2,72-104 -2,48-104
Par-2 7,35-105 -3,28-104
Par-GC 8,44-104 (при 1=246 нм) 9,18-104 (при 1=258 нм) -2,75-104 (при 1=246 нм) -2,77-104 (при 1=258 нм)
В агликонных частях 1 и GC содержится по одной группе СООН. У гликозида 2 в агликонной части отсутствуют СООН группа. Очевидно, что существенная роль в стабилизации комплексов Par c 1 и GC не принадлежит водородным связям с участием этих групп СООН, т.к. KPar1<KParGC<KPar2. Межмолекулярное взаимодействие гликозидов с Par происходит за счет ОН-групп моносахаридных остатков. Наибольшую устойчивость комплекса гликозида 2 можно объяснить наличием большего количества ОН-групп, способных образовать дополнительные водородные связи с группами О-Н, N-H и С=О в молекуле Par. Кроме того, возможны гидрофобные взаимодействия неполярной агликонной части гликозидов с бензольным кольцом Par.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Впервые получены комплексы тритерпеновых гликозидов плюща и солодки с парацетамолом в водных растворах. Комплексообразование исследовано спектрофотометрически.
2. Методом изомолярных серий установлено, что супрамолекулярные комплексы Par с гликозидами плюща 1 и 2 имеют состав 1:1. Комплекс Par с GC характеризуется составом 1:1.
3. Рассчитаны К комплексов гликозидов с Par. Показано, что KPar1<KParGC<KPar2. Для процессов комплексообразования найдены AG.
Список литературы
1. Машковский М.Д. Лекарственные средства: в 2 т. / М.Д. Машковский. - [13-е изд.]. - Харьков: Торсинг, 1997. - Т. 2. - С. 163-164.
2. Updates on acetaminophen toxicity / A.K. Rowden, J. Norvell, D.L. Eldridge, M.A. Kirk // Med. Clin. N. Am. - 2005. - Vol. 89. - P. 1145-1159.
3. Толстикова Т.Г. На пути к низкодозным лекарствам / Т.Г. Толстикова, А.Г. Толстиков, Г.А. Толстиков // Вестник РАН. - 2007. - Т. 77, № 10. - С. 867-874.
4. Molecular complexation of ivy saponins with some drugs and biologically active substances / L.A. Yakovishin, V.I. Grishkovets, G. Schroeder, N.I. Borisenko // Functionalized molecules - synthesis, properties and application; ed. V.I. Rybachenko. - Donetsk: Schidnyj wydawnyczyj dim, 2010. - Chapter 4. - P. 85-103.
5. Complexation of triterpene and steroid glycosides with aromatic proteinogenous amino acids / L. Yakovishin, V. Grishkovets, A. Kovalenko [et al.] // From molecules to functional architecture.
Supramolecular interactions; ed. V.I. Rybachenko. - Donetsk: East Publisher House, 2012. - 538 p. -Chapter 4. - P. 71-86.
6. Hostettmann K. Saponins / K. Hostettmann, A. Marston. - Cambrige: Cambrige University Press, 1995. -548 p.
7. Tolstikova T.G. The complexes of drugs with carbohydrate-containing plant metabolites as pharmacologically promising agents / T.G. Tolstikova, M.V. Khvostov, A.O. Bryzgalov // Mini Rev. Med. Chem. - 2009. - Vol. 9, № 11. - P. 1317-1328.
8. Polyakov N.E. Glycyrrhizic acid as a novel drug delivery vector: synergy of drug transport and efficacy / N.E. Polyakov, T.V. Leshina // Open Conf. Proc. J. - 2011. - Vol. 2. - P. 64-72.
9. Электроспрей-ионизационная масс-спектрометрия смесей тритерпеновых гликозидов с парацетамолом / Лекарь А.В., Ветрова Е.В., Борисенко Н.И. [и др.] // Журн. прикл. спектр. - 2010. - Т. 77, № 5. - С. 668-672.
10. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica I. Строение таурозида Е из листьев Hedera taurica / А.С. Шашков, В.И. Гришковец, А.А. Лолойко [и др.] // Химия природ. соедин. - 1987. - № 3. - С. 363-366.
11. Тритерпеновые гликозиды Hedera canariensis I. Строение гликозидов L-A, L-Bb L-B2, L-C, L-D, LEi, L-Gb L-G2, L-G3, L-G4, L-Hi, L-H2 и L-^ из листьев Hedera canariensis / В.И. Гришковец, Д.Ю. Сидоров, Л.А. Яковишин [и др.] // Химия природ. соедин. - 1996. - № 3. - С. 377-383.
12. Булатов М.И. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа / М.И. Булатов, И.П. Калинкин. - [5-е изд.]. - Л.: Химия, 1986. - 432 с.
13. Молекулярный комплекс моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама) с цитратом силденафила / Л.А. Яковишин, Д.Ю. Белаш, И.Р. Яровой, В.И. Гришковец // Журн. орг. та фарм. шмп. - 2011. - Т. 9, вип. 3 (35). - С. 60-63.
14. Яковишин Л.А. Молекулярный комплекс моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама) с Р-циклодекстрином / Л.А. Яковишин // Журн. орг. та фарм. хiмiï. - 2012. - Т. 10, вип. 4 (40). - С. 71-75.
15. Яковишин Л.А. Спектрофотометрия молекулярного комплексообразования тритерпеновых гликозидов солодки и плюща с аспирином / Л.А. Яковишин // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Сер. «Биология, химия». - 2012. - Т. 25 (64), № 4. - С. 279-284.
16. Бабко А.К. Физико-химический анализ комплексных соединений в растворах / А.К. Бабко. - К.: Изд-во АН УССР, 1955. - 328 с.
17. Матерiали наук.-практ. конф. з мiжнар. уч. «Актуальш питання бюлогп, екологп, медицини та фармакологи», 26-27 вер. 2013 р., Дншропетровськ. - Харюв: Екограф. - 2013. - С. 109-110.
Яковшин Л. О. Супрамолекулярш комплекс тритерпенових глiкозидiв солодцю та плюща з парацетамолом / Л.О. Яковшин, В.1. Гришковець, О.М. Корж, О.Д. Дегтяр, А.В. Клименко //
Вчеш записки Тавршського национального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Сeрiя „Бюлопя, хiмiя". -2013. - Т. 26 (65), № 3. - С. 335-342.
Методом спектрофотометрп дослщжено комплексоутворення моноамоншно! солi глщиризиново! кислоти (глщираму), а-хедерину (3-О-а-£-рамнотранозил-(1®2)-О-а-£-арабшотранозиду хедерагешну) та хедерасапошну С (3-0-а-£-рамнотранозил-(1®2)-0-а-£-арабшотранозил-28-0-а-£-рамнотранозил-(1 ®4)-О-Р-,С-глюкотранозил-(1 ®6)-О-Р-,С-глюкотранозиду хедерагешну) з парацетамолом у водних розчинах. Показано, що а-хедерин, хедерасапонш С i глщирам утворюють з парацетамолом молекулярш комплекси складу 1:1. Визначено константи стшкоси комплекав. Розраховано вшьш енергп Пббса процеав комплексоутворення.
Ключовi слова. тритерпеновi глкозиди, глщиризинова кислота, глщирам, а-хедерин, хедерасапонш С, парацетамол, молекулярний комплекс, спектрофотометрiя, константа стшкость
SUPRAMOLECULAR COMPLEXES OF LICORICE AND IVY TRITERPENE GLYCOSIDES WITH PARACETAMOL
Yakovishin L.A.1, Grishkovets V.I.2, Korzh E.N.1, Degtyar A.D.1, Klimenko A.V.1
1Sevastopol National Technical University, Sevastopol, Ukraine 2Taurida V.I. Vernadsky National University, Simferopol, Ukraine E-mail: chemsevntu@rambler.ru
Paracetamol (para-acetaminophenol, Par) is currently one of the most common medicines. It exhibits analgesic and weak anti-inflammatory activity. Nephrotoxic and hepatotoxic effects occur with prolonged use. One possible method for reducing therapeutic doses of drugs, increasing their solubility, and expanding the spectrum of biological activity is to form clathrates with plant saponins.
Triterpene glycosides a-hederin (hederagenin 3-O-a-L-rhamnopyranosyl-(1®2)-O-a-L-arabinopyranoside, glycoside 1) and hederasaponin C (hederagenin 3-O-a-L-rhamnopyranosyl-( 1 ®2)-O-a-L-arabinopyranosyl-28-0-a-L-rhamnopyranosyl-( 1 ®4)-0-b-D-glucopyranosyl-(1®6)-0-b-D-glucopyranoside, glycoside 2) are suggested as perspective molecular complexing agents. Glycosides 1 and 2 were discovered in representatives of most species of the ivy genus Hedera L., in which they are dominant saponins. Glycyrrhizic acid is the main triterpene saponin of licorice roots Glycyrrhiza glabra L. Molecular complexes of glycyrrhizic acid and monoammonium glycyrrhizate (glycyram, GC) with different pharmacons were prepared.
We prepared molecular complexes of ivy and licorice triterpene glycoside with Par. Using a method of spectrophotometry, the complexation of Par with 1, 2 and GC in aqueous solutions at pH 7,2 (phosphate buffer) was investigated for the first time. Triterpene glycosides from ivy 1 and 2 form complexes with Par in the 1:1 molar proportion. GC make complex of 1:1 composition.
Stability constants for complexes Ks(Par1)=2,72 104, Ks (Par2)=3,75105 and Ks(ParGC)=8,44104 (at 246 nm) or Ks(ParGC)=9,18104 M-1 (at 258 nm) were determined. Gibbs's free energies of complexation processes are calculated. Keywords: triterpene glycosides, glycyrrhizic acid, glycyram, a-hederin, hederasaponin C, paracetamol, molecular complex, spectrophotometry, stability constant.
Поступила в редакцию 19.08.2013 г.
