Научная статья на тему 'Высокоэффективная жидкостная хроматография амидов цинхониновых кислот'

Высокоэффективная жидкостная хроматография амидов цинхониновых кислот Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
256
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АМИДЫ / AMIDES / ЦИНХОНИНОВЫЕ КИСЛОТЫ / CINCHONA ACID / ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ / LIQUID CHROMATOGRAPHY

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Воронков А. В., Воронкова Юлия Алексеевна, Курбатова Светлана Викторовна, Ларионов Олег Георгиевич

Получены данные о хроматографическом удерживании амидов замещенных цинхониновых кислот в обращенно-фазовом варианте высокоэффективной жидкостной хроматографии. Проанализировано влияние различных электронодонорных и электроноакцепторных заместителей в хинолиновом кольце на хроматографическое поведение производных цинхониновых кислот в условиях ВЭЖХ. Рассчитаны некоторые физико-химические и структурные параметры сорбатов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Воронков А. В., Воронкова Юлия Алексеевна, Курбатова Светлана Викторовна, Ларионов Олег Георгиевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY OF CINCHONA ACID AMIDES

Some cinchona acid amides (4-carboxyquinoline derivatives) behaviour is investigated under conditions of liquid sorption chromatography. Its retention factor is determined in reversed-phase (RP) high performance liquid chromatography (HPLC). The effect of different electrondonor and electronacceptor factors is analysed. The physical, chemical and structural sorbate characteristics are estimated.

Текст научной работы на тему «Высокоэффективная жидкостная хроматография амидов цинхониновых кислот»

УДК 543.544

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ АМИДОВ ЦИНХОНИНОВЫХ

КИСЛОТ1

© 2004 А.В. Воронков, Ю.Воронкова, С.В. Курбатова^ О.Г.Ларионов3

Получены данные о хроматографическом удерживании амидов замещенных цинхониновых кислот в обращенно-фазовом варианте высокоэффективной жидкостной хроматографии. Проанализировано влияние различных электронодонорных и электроноакцепторных заместителей в хинолиновом кольце на хроматографическое поведение производных цинхониновых кислот в условиях ВЭЖХ. Рассчитаны некоторые физико-химические и структурные параметры сорбатов.

Моделирование лекарственных препаратов с заданными свойствами является одной из актуальных задач современных химии и фармакологии. С этой целью исследуют взаимосвязь между строением биологически активных веществ и проявляемыми ими физико-химическими свойствами, и, в частности, хроматографическим удерживанием. Одним из наиболее перспективных методов установления таких соотношений служит хроматография, поскольку известно, что хроматографическое удерживание полностью определяется природой сорбата, сорбента и элюента. Особенно эффективным оказывается жидкостный вариант хроматографии, так как варьирование в широких пределах природы и состава подвижной и неподвижной фаз позволяет выбрать хроматографическую систему, в наибольшей степени характеризующую структуру сорбата [1, 2]. Посредством высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) оказывается возможным анализировать количественные соотношения "структура - свойство" для сложных полифункциональных соединений, какими являются, например, производные цинхониновых кислот.

Многие замещенные цинхониновые кислоты (производные 4-карбокси-хинолина) синтезированы сравнительно недавно, однако они уже привлекли внимание исследователей как потенциальные лекарственные препараты с анестезирующим, противовоспалительным, анальгетическим и проти-

1 Представлена доктором химических наук профессором Л.А. Онучак.

2Воронков Андрей Владимирович, Воронкова Юлия, Курбатова Светлана Викторовна ([email protected]), кафедра общей химии и хроматографии Самарского государственного университета, 443011, Россия, г. Самара, ул. Акад. Павлова, 1.

3Ларионов Олег Георгиевич, Институт физической химии РАН, Россия, г. Москва, Ленинский пр., 31.

вораковым действием [3, 4]. В литературе описаны свойства галоидных, алкильных, тиенильных и некоторых других производных цинхониновых кислот [5, 6]. Нам представлялось интересным исследование соединений, в состав которых входят такие фармакофоры, как хинолиновое кольцо и амидная группа.

В связи с этим целью настоящей работы явилось исследование влияния структуры амидов замещенных 4-хинолинкарбоновых кислот на их хрома-тографическое поведение в условиях высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Экспериментальная часть

В работе были исследованы вещества, структурные формулы которых представлены в таблице. Эксперимент проводили на жидкостном хроматографе Милихром А02 "Кпаиег" с УФ спектрофотометрическим детектором при длине волны X = 270 нм в условиях ОФ ВЭЖХ. Для хроматографиче-ского разделения использовали стальные насадочные колонки длиной 8 см, внутренним диаметром 2 мм, размер частиц сорбента — 7 мкм. В качестве адсорбента использовали Нуклеосил С18. Элюирование велось в градиентном режиме при объемной скорости 200 мкл мин от смеси ацетонитрил вода-Н3РО4 (рН=3, 3:7) до ацетонитрила и в изократическом режиме при соотношении ацетонитрил - вода 7:3 и 1:1. Пробу сорбатов готовили растворением кристаллических веществ в этаноле. Удерживание исследованных соединений характеризовали величиной фактора удерживания (к), рассчитанного по формуле

^ - гм

к = -,

М

где ги — время удерживания исследуемого вещества, м — время удерживания несорбирующегося компонента (нитрат калия). Полученные величины удерживания приведены в таблице.

Значения энергии гидратации (Еь), мольного объема (V), коэффициента распределения в системе н-октанол - вода (1§ Р), поляризуемости (а) и ди-польного момента (ц) были рассчитаны полуэмпирическим методом РМ3 с полной оптимизацией геометрии молекул с использованием программы НурегСЬеш 7.0.

Обсуждение результатов

Как известно, хроматографическое удерживание в жидкостной хроматографии определяется совокупностью межмолекулярных взаимодействий в системе "сорбат - сорбент - элюент", которые, в свою очередь, связаны с характером распределения электронной плотности в молекулах - участниках процесса. Исследованные вещества представляют собой полифункциональ-

Таблица

Фактор удерживания и физико-химические характеристики амидов

цинхониновых кислот

№ п/п Соединение К ОФ, 1:1 Е)г, ккал/моль V, А-"1 1§Р Мк а

1 СОШ; 2.233 -8.29 781.34 3.14 79.78 32.8 3.415

2 соын2 1.785 -8 774.82 3.57 78.13 31.85 1.668

3 ^Ах 4.721 -7.68 836.58 4.36 85.75 34.48 2.928

соын2

4 0.767 -7.28 785.6 3.52 78.37 31.76 2.157

5 2.273 -7.93 800.16 3.84 80.95 32.55 1.857

СОШ2

6 1.127 -9.13 722.05 2.34 72.16 30.18 2.662

Окончание таблицы

№ п/п Соединение к ОФ, 1:1 Е)г, ккал/моль V, А-"1 1§Р Мк а

7 ,хАх 6.233 -7.85 869.46 4.64 88.57 35.18 2.816

8 соын2 2.527 -8.14 807.99 3.84 80.95 32.55 3.451

9 ссжн, ^ N СН3 0.107 -6.84 589.78 1.62 53.46 22.1 2.747

10 сош2 0.093 -6.29 665.28 1.99 60.65 25 2.823

И ■ХЗ^ 0.100 -9.83 884.7 3.59 87.41 35.02 3.17

12 0.893 -9.04 875.88 0.27 84.83 34.23 3.243

13 Ах, 0.38 -10.14 823.05 2.8 79.79 32.4 3.141

ные соединения, основным структурным фрагментом которых является хи-нолиновое ядро. Наличие нескольких различных по природе заместителей, вступающих в сопряжение с хинолиновым фрагментом, сказывается на характере распределения электронной плотности в молекуле замещенной ци-нхониновой кислоты.

В ОФ варианте ВЭЖХ взаимодействие молекул сорбата с неполярной гидрофобной поверхностью неподвижной фазы определяется главным образом дисперсионными силами, величина которых, в свою очередь, зависит от таких физико-химических и структурных характеристик молекул, как поляризуемость, объем, молярная рефракция и гидрофобность. При наличии полярных групп в молекуле сорбата осуществляются специфические межмолекулярные взаимодействия с элюентом, в результате которого удерживание неполярным сорбентом уменьшается. Значительную роль играют также размеры молекул сорбата, их геометрия и относительное расположение функциональных групп в основном структурном фрагменте [1].

Хроматографическое удерживание сложных по химической природе сор-батов можно анализировать на основе аддитивных схем, в соответствии с которыми вклад отдельных структурных фрагментов в величину фактора удерживания является более или менее постоянной величиной, не зависящей от строения остальной части молекулы. Основность атома азота в амидной группе изменяется при переходе от алифатических к ароматическим амидам. В ароматических соединениях появляется возможность дополнительной делокализации электронной плотности за счет сопряжения с п-системой безольного кольца или гетероцикла, что дополнительно понижает основные свойства.

В качестве элюента нами использован ацетонитрил, имеющий высокое сродство к исследуемым соединениям. В качестве оптимального состава подвижной фазы было выбрано соотношение ацетонитрил - вода 1:1. Вне зависимости от строения молекул амидов замещенных цинхониновых кислот основной вклад в их межмолекулярные взаимодействия с сорбентом и элюентом вносит хинолиновый фрагмент с неподеленной электронной парой атома азота, наличие которого приводит к возникновению в молекулах значительного дипольного момента. Как следует из данных, представленных в таблице, практически все из рассмотренных соединений обладают большим дипольным моментом, особенно возрастающим при наличии заместителей разной природы в положениях 2 и 6 хинолинового кольца.

На характер межмолекулярных взаимодействий, безусловно, будет оказывать существенное влияние и атом азота амидной группы. Как известно, в амидной группе имеет место значительное взаимодействие между непо-деленной электронной парой атома азота и п-электронной системой двойной связи С=О. Атомы амидной группировки С(СО^ находятся в одной плоскости, образуя сопряженную систему связей, что приводит к изменению распределения электронной плотности и характера связей С^ и С=О. В результате этого способность атома азота N#2-группы к специфическим

взаимодействиям уменьшается [7]. С другой стороны, по сравнению с молекулами, содержащими карбоксильную группу, основность атома азота гете-роцикла увеличивается за счет меньшего электроноакцепторного действия амидной группы [8].

В результате наличия указанных электронных эффектов амиды проявляют способность к образованию водородных связей с донорами и акцепторами электронов, а также при самоассоциации, что позволяет рассматривать их как амфотерные соединения.

Присутствие других различных по природе заместителей, вступающих в сопряжение с хинолиновым фрагментом, также оказывает влияние на характер распределения электронной плотности в молекуле замещенной ци-нхониновой кислоты и, следовательно, на характер взаимодействия с сорбентом и элюентом.

Известно, что наибольшее влияние на адсорбционную активность производных цинхониновых кислот оказывают заместители в положениях 2 и 4 хинолинового ядра, для которых максимально сопряжение с атомом азота. Электроноакцепторные заместители при этом приводят к понижению электронной плотности на атоме азота и снижению энергии адсорбции; наличие электронодорных групп повышает величину основности атома азота [7]. Наличие фенильного или тиенильного заместителя, проявляющих отрицательный мезомерный эффект, в положении 2 хинолинового ядра приводит к понижению основности атома азота гетероцикла, уменьшению его специфического взаимодействия с молекулами ацетонитрила, и, таким образом, к увеличению удерживания амидов. В целом факторы удерживания таких соединений в условиях ОФ ВЭЖХ достаточно близки.

Введение атома галогена в фенильный радикал (переход от фенила к о-хлорфенилу) увеличивает фактор удерживания почти в 2 раза, а замена атома брома в положении 6 на метильную группу значительно снижает удерживание:

сомы2

к=4,721

к=0,767

В целом введение в молекулу амидов атома брома приводит к возрастанию фактора удерживания вне зависимости от места введения галогена: из приведенных ниже примеров следует, что фактор удерживания увеличивается при введении атома брома и в положение 6, и при его введении в структуру заместителя, находящегося в положении 2:

сомы2

к=1,127

к=2,233

сомы

Вг

С1

сомы

Вг

к=2,527

к=6,233

сош

сомы

Вг

Вг

Вг

Следовательно, при изучении закономерностей хроматографического удерживания сложных полифункциональных соединений, какими являются амиды замещенных цинхониновых кислот, необходимо учитывать влияние заместителей и в других положениях хинолинового кольца. В частности, для положения 6, несмотря на то, что заместитель расположен во втором ароматическом кольце по отношению к реакционному центру и, таким образом, не задействован в сопряжении, влияние его природы на хромато-графическое удерживание оказывается существенным.

Таким образом, характер удерживания исследованных соединений определяется как распределением электронной плотности в молекуле (индуктивный и мезомерный эффекты), так и стерическим фактором, при этом

оценить конкретный вклад каждого из проявляемых эффектов достаточно сложно. Однако из сопоставления величин удерживания исследованных соединений и их электронных характеристик (поляризуемости, объема, ди-польного момента и пр.) следует, что, по-видимому, преобладающую роль играют электронные факторы.

Литература

[1] ШатцВ.Д., Сахартова О.В. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Рига: Зинатне, 1988. 390 с.

[2] Современное состояние жидкостной хроматографии / Под ред. Д.Киркленда. М.: Мир. 1974. 325 с.

[3] ЧорноусВ.А., БратенкоМ.Я, ВовкМ.В. и др. Синтез и антимикробные свойства гидразидов пиразол-4-карбоновых кислот и ^(4-пиразоил)гидразонов ароматических и гетероароматических альдегидов // Хим.-фарм. журнал. 2001. №4. С. 26.

[4] ГлушковВ.А., ФилитисЛ.Н., Марданова Л.Г. Синтез и туберкуло-статическая активность арилгидразидов а-функционализированных а-алкилкарбоновых кислот // Хим.-фарм. журнал. 2001. №3. С. 11-13.

[5] ГригорьеваО.Б., КурбатоваС.В., ЗемцоваМ.Н. и др. Жидкостная хроматография некоторых производных цинхониновых кислот // Журн. физич. химии. 2001. №11. С. 2048-2053.

[6] ГригорьеваО.Б., КурбатоваС.В., Ларионов О.Г. и др. Связь строения замещенных цинхониновых кислот с их удерживанием в условиях об-ращенно-фазового варианта ВЭЖХ // Журн. физич. химии. 2002. №5. С. 927-931.

[7] ДжилкристТ. Химия гетероциклических соединений. М.: Мир, 1996. 463 с.

[8] НейландО.Я. Органическая химия. М: Мир, 1974. 378 с.

Поступила в редакцию 12/1/2005; в окончательном варианте — 12/1/2005.

HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY OF CINCHONA ACID AMIDES4

© 2004 A.V. Voronkov, Y. Voronkova, S.V. Kurbatovaf O.G. Larionov6

Some cinchona acid amides (4-carboxyquinoline derivatives) behaviour is investigated under conditions of liquid sorption chromatography. Its retention factor is determined in reversed-phase (RP) high performance liquid chromatography (HPLC). The effect of different electrondonor and electronacceptor factors is analysed. The physical, chemical and structural sorbate characteristics are estimated.

Paper received 12/I/2004. Paper accepted 12/1/2004.

4Communicated by Dr. Sci. (Chem.) Prof. L.A. Onuchak.

5Voronkov Andrey Vladimirovitch, Voronkova Yulia, Kurbatova Svetlana Viktorovna ([email protected]), Dept. of General Chemistry and Chromatography, Samara State University, Samara, 443011, Russia.

6Larionov Oleg Georgievitch, Institute of Physical Chemistry of RAS, Moscow, Russia.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.