Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: XXXVII Международной научно-практической конференции «Инновации в науке» (Россия, г. Новосибирск, 29 сентября 2014 г.)

Наука: Химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Перевозкина М.Г. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИОКСИДАНТОВ «ГИБРИДНОГО» СТРОЕНИЯ // Инновации в науке: сб. ст. по матер. XXXVII междунар. науч.-практ. конф. № 9(34). – Новосибирск: СибАК, 2014.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

СРАВНИТЕЛЬНАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА  АНТИОКСИДАНТОВ  «ГИБРИДНОГО»  СТРОЕНИЯ

Перевозкина  Маргарита  Геннадьевна

канд.  хим.  наук,  доцент  Государственного  аграрного  университета  Северного  Зауралья,  РФ,  г.  Тюмень

E-mail: 

 

COMPARATIVE  CHARACTERISTICS  OF  ANTIOXIDANTS  “HYBRID”  STRUCTURE

Margarita  Perevozkina

candidate  of  Chemical  Sciences,   associate  Professor  of  State  Agrarian  University  of  Northern  Transurals,  Russia,  Tyumen

 

АННОТАЦИЯ

Изучена  кинетика  инициированного  окисления  модельного  субстрата  в  присутствии  «гибридных»  соединений  производных  N-(4¢-гидроксифенил)-2-гидроксибензамида  и  производных  3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)  пропионовой  кислоты.  Антиоксиданты  в  процессе  окисления  действуют  по  двум  механизмам:  реагируют  с  пероксильными  радикалами  и  разрушают  гидропероксиды  с  образованием  молекулярных  продуктов.  Мицелла-  или  ламелла-  подобные  свойства  структур  производных  фенозана  зависят  от  длины  углеводородной  цепи  радикала  R.

ABSTRACT

The  kinetics  of  the  initiated  oxidation  of  model  substrate  in  the  presence  of  a  “hybrid”  compounds  derivatives  of  N-(4¢-hydroxyphenyl)-2-hydroxybenzamide  and  derivatives  3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)  propionic  acid.  The  antioxidants  act  according  to  two  mechanisms  in  the  oxidation  process:  reaction  with  peroxide  radicals  and  hydroperoxide  destruction  with  molecular  products  formation.  The  micellar  or  lamellar  like  properties  of  the  structures  derived  phenosan  depend  on  the  length  of  the  hydrocarbon  chain  radical  R.

 

Ключевые  слова:   антиоксиданты;  a-токоферол;  дибунол;  амиды  салициловой  кислоты;  осалмид;  производные  фенозана.

Keywords:   antioxidants;  α-tocopherol;  dibunol;  salicylic  acid  amides;  ocalmid;  phenosan  derivatives.

 

Настоящая  работа  является  продолжением  наших  исследований,  посвященных  тестированию  ингибиторов  окисления  различного  химического  строения  кинетическими  методами  [8,  9,  10].  Ранее  была  разработана  кинетическая  модель  экспресс-тестирования  антиоксидантной  активности  различных  классов  органических  соединений  в  условиях,  приближенных  к  биологическим  средам.  Впервые  исследована  антиоксидантная  активность  ряда  лекарственных  препаратов,  независимо  от  спектра  их  фармако­логического  действия,  в  сравнении  со  стандартными  антиокси­дантами  дибунолом  и  a-токоферолом  в  водно-липидных  катализи­руемых  субстратах.  Получен  ряд  увеличения  антиоксидантной  активности  лекарственных  препаратов:  фентоламин  <  салициловая  кислота  <  новокаин  <  парацетамол  <  коринфар  <  метилдофа  <  адреналин  <  эмоксипин  <  аллопуринол  <  капотен  <  осалмид  <  дибунол.  Было  выявлено  наиболее  эффективное  соединение  –  осалмид  (N-(4¢-гидроксифенил)-2-гидроксибензамид). 

В  Новосибирском  институте  органической  химии  (НИОХ)  им.  Н.Н.  Ворожцова  СО  РАН  на  базе  структур  осалмида  и  парацетамола  направленным  синтезом  была  получена  группа  замещенных  амидов  салициловой  кислоты,  имеющих  в  орто-положении  экранирующие  трет-бутильные  заместители  [5].  Ранее  сравнительного  анализа  ингибирующих  свойств  соединений  с  целью  выявления  среди  них  активных  антиоксидантов  (АО)  не  проводилось.  Соединения  дополнительно  обладали  светостабилизирующим  действием,  поглощали  УФ-излучение  в  диапазоне  301—305  нм  [12],  которое  способствует  развитию  меланомы,  поэтому  новые  производные  салициловой  кислоты  могут  использоваться  в  косметической  промышленности  в  качестве  УФ-фильтров. 

Вторая  группа  стерически  затрудненных  антиоксидантов  была  синтезирована  в  Институте  биохимической  физики  (ИБХФ)  им.  Н.М.  Эмануэля  РАН  на  основе  фенозана  (3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)  пропионовой  кислоты)  и  включала  заместители  с  разной  длиной  цепи  алкильного  радикала  R.  Ингибиторы  известны  под  названием  ИХФАН  [6].  Ранее  было  показано,  что  соединения  не  обладают  местным  и  общетоксическим  действием,  не  оказывают  влияния  на  эмбриогенез  и  развитие  потомства,  проявляют  противосудорожное,  ноотропное  действие,  антиацетилхолинэстеразную  активность,  регулируют  рост  клеток  растений,  обладают  выра­женным  противомикробным  действием,  изменяют  микровязкость  и  структуру  эритроцитарной  мембраны  [1,  7]. 

Целью   настоящей  работы  являлось  исследование  антирадикальной  и  антиоксидантной  активности  «гибридных»  соединений  в  сравнении  со  стандартными  антиоксидантами  дибунолом  и  α-токоферолом.

МАТЕРИАЛЫ  И  МЕТОДЫ

Антирадикальную  активность  (АРА)  соединений  тестировали  в  системе  инициированного  окисления  этилбензола  хемилюминесцентным  методом  (ХЛ)  [14].  Окисление  инициировалось  азо-бис-изо-бутиронитрилом  (АИБН),  t=(60±0,2)0С,  Wi=2,3´10-8  М´с-1.  Антиоксидантную  активность  (АОА)  соединений  изучали  волюмометрическим  методом  поглощения  кислорода  в  манометрических  установках  типа  Варбурга  при  окислении  модельного  субстрата  —  метилолеата  (МО)  в  присутствии  инертного  растворителя  хлорбензола  [11].  Процесс  инициировали  за  счет  термического  разложения  АИБН  при  t=(60±0,2)0С,  Wi=4,2×10-8  М×с-1.  Графическим  методом  определяли  величину  периода  индукции  (ti),  представляющую  собой  отрезок  оси  абсцисс,  отсекаемый  перпендикуляром,  опущенным  из  точки  пересечения  касательных,  проведенных  к  кинетической  кривой.  Кинетику  накопления  гидропероксидов  изучали  методом  обратной  йодометрии  при  аутоокислении  липидного  субстрата  t=(60±0,2)0С  в  среде  хлорбензола  [11]. 

В  качестве  реперных  ингибиторов  использовали  a-токоферол  и  дибунол,  при  этом  концентрации  АО  были  сравнимыми. 

РЕЗУЛЬТАТЫ  И  ИХ  ОБСУЖДЕНИЕ

Методом  хемилюминесценции  в  группе  исследуемых  соединений  была  оценена  величина  константы  скорости  реакции  K7  АО  с  пероксильными  радикалами  [13].

 

RO2 ·  +  InH    ROOH  +  In·,

 

где:  InH  —  ингибитор  окисления, 

In·  —  радикал  ингибитора, 

RO2·—  пероксильный  радикал. 

Определен  фактор  ингибиро­вания  f,  показывающий  количество  свободных  радикалов,  реаги­рующих  с  молекулой  ингибитора  (табл.  1).  Показано,  что  наибольшую  активность  в  реакции  с  пероксильными  радикалами  из  производных  салициловой  кислоты  проявляет  осалмид  (табл.  1),  высокая  константа  скорости  реакции  K7  которого  обусловлена  наличием  p-р-сопряжения  между  амино-группой  и  фенолом.  Анализ  значений  констант  скорости  реакций  K7  структур,  отличающихся  степенью  экранированности  ОН-группы,  показывает,  что  введение  экранирующих  заместителей  приводит  к  существенному  снижению  антирадикальной  активности  АО  (табл.  1).  Сопоставление  антирадикальной  активности  исследуемых  нами  аминофенолов,  у  которых  амино-группа  находится  на  разном  удалении  от  бензольного  кольца,  показывает,  что  по  мере  удаления  этих  групп  снижается  возможность  p-r-сопряжения  и  значение  константы  снижается  вдвое.  Значения  K7  для  фенозана  К  и  его  метилового  эфира  близки  между  собой  (табл.  1),  сравнимы  с  величиной  K7  для  дибунола.  Антирадикальная  активность  ИХФАН-9  и  ИХФАН-10  по  сравнению  с  ними  ниже  в  1,5—2  раза  (табл.  1).  Уменьшение  значений  K7  ИХФАН  по  сравнению  со  значением  K7  для  дибунола  обусловлено  влиянием  электроноакцепторных  заместителей,  снижающих  антирадикальную  активность  АО  [13].  ИХФАН  в  реакции  с  RO2  значительно  уступают  a-токоферолу.  Стехиометрический  коэффициент  ингибирования  для  большинства  АО  близок  или  равен  3  (табл.  1).

Таблица  1.

Кинетические  характеристики  АО  различного  химического  строения

№  п/п

Название

АО

Формула

Соединения

К7´104,

М-1´с-1

f

I

Парацетамол

(N-(4-гидрокси-фенил)ацетамид)

 

4,00

2,4

II

Осалмид

(N-(4¢-гидроксифенил)-2-гидроксибензамид)

6,86

2,4

III

3-трет-бутил-N-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-2-гидрокси-5-этилбензамид

1,69

2,6

IV

N-[3-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-пропил]-2-гидрокси-бензамид

0,52

3,3

V

3-трет-бутил-N-[3-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-пропил]-2-гидрокси-5-этилбензамид

0,85

3,6

VI

3-трет-бутил-N-[3-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-пропил]-2-гидрокси-5-этил-бензсульфид

0,74

4,5

VII

Калиевая  соль  3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил-пропановой  кислоты

(Фенозан  К)

2,20

2,0

VIII

Метиловый  эфир  3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил-пропановой  кислоты  (Метиловый  эфир  фенозана)

2,3

2,0

IX

Сукцинат  (N,N-диметил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-9)

0,79

1,9

X

Иодид  (N,N,N-триметил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10)

0,59

2,0

XI

Бромид  (N,N-диметил-N-октил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-8)

1,06

2,8

XII

Бромид  (N,N-диметил-N-децил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-10)

0,98

2,6

XIII

Бромид  (N,N-диметил-N-додецил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-12)

0,97

2,4

XIV

Бромид  (N,N-диметил-N-гексадецил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-16)

0,94

2,2

XV

a-Токоферол

[2,5,7,8-тетра-метил-2-(4,8,12-триметилтри-децил)-6-гидроксихроман)]

360

2,0

XVI

Дибунол

(1-гидрокси-2,6-ди-трет-бутил-4-метилбензол)

1,40

2,0

 

Таким  образом,  приведенные  данные  показывают,  что  действие  исследуемых  АО  обусловлено  антирадикальной  активностью  в  отношении  пероксильных  радикалов  RO2,  ведущих  процесс  окисления.  При  этом  на  одной  молекуле  ингибитора  погибает  в  среднем  три  свободных  радикала. 

Существует  тесная  взаимосвязь  между  значением  константы  скорости  реакции  K7  и  природой  заместителя  в  пара-положении.  Полученные  нами  данные  о  характере  влияния  заместителей  разной  природы  согласуются  со  сведениями,  приводимыми  в  известных  монографиях  и  обзорах.  По  данным  работ  Рогинского  В.А.  [13]  и  Эмануэля  Н.М.  [15]  исследовали  изменения  K7  с  изменением  донорной  или  акцепторной  активности  заместителей  в  пара-положении  2,6-ди-трет-бутилфенола.  Наблюдается  практически  линейное  увеличение  K7  с  увеличением  электронодонорной  активности  заместителей  в  ряду: 

 

H  <  -  F  <  -  CI  <  -  CH3  <  -  OH  <  -  OCH3  <  -  NH2

 

В  ряду  производных  с  электроноакцепторными  заместителями  K7  уменьшается  пропорционально  увеличению  акцепторной  активности: 

 

COOC2H5  <  -  COOH  <  -  CHO  <  -  CN  <  -  NO2

 

Эффективность  антиоксиданта  в  значительной  степени  определяется  величиной  константы  скорости  реакции  Kфенола  с  пероксильными  радикалами  и  зависит  от  энергии  разрыва  связи  O-H  (DO-H),  длины  связи  O-H,  энергии  активации  Е7,  от  характера  заместителя  в  орто-  и  пара-положении  [2].  Известно,  что  энергия  активации  Елинейно  возрастает  с  ростом  прочности  связи  O-H  в  фенолах,  а  введение  в  орто-положение  трет-бутильных  групп  приводит  к  снижению  DO-H.  Было  замечено,  что  при  равных  значениях  DO-H  некоторые  неэкранированные  фенолы  более  активны  в  реакции  с  пероксильными  радикалами,  чем  их  экранированные  аналоги  [3],  что  было  связано  с  изменениями  распределения  электронной  плотности  в  ароматическом  кольце.  Показано,  что  чем  длиннее  связь  между  атомами  в  молекуле,  тем  меньше  её  прочность. 

При  помощи  компьютерной  программы  Current  Gaussian  09  Revision  D.01были  рассчитаны  длины  связей  между  атомами  в  молекулах  изучаемых  антиоксидантов,  возможность  образования  внутримолекулярной  водородной  связи  (ВВС),  дипольные  моменты  и  энергии  активации  молекул  Еа.  Показано,  что  длина  связи  O-H  в  ароматическом  кольце  А  производных  салициловой  кислоты  больше,  чем  длина  связи  O-H  в  кольце  Б.  Вероятно,  что  наиболее  активными  группами  O-H  в  реакциях  с  пероксильными  радикалами  являются  гидроксильные  группы  из  кольца  А.  Введение  трет-бутильного  заместителя  в  бензольное  кольцо  А  увеличивает  длину  связи  O-H  в  соединениях.  Длина  ВВС  между  группами  O-H...O  =  C  уменьшается  с  введением  в  орто-положение  трет-бутильных  заместителей  (табл.  2).  Длина  связи  C-N  в  молекуле  парацетамола  составляет  1,37673×10-10  м.  В  молекулах  амидов  салициловой  кислоты  с  увели­чением  заместителей  в  орто-  и  пара-положении  длина  связи  C-N  изменяется  от  1,36458×10-10  м  (у  осалмида)  до  1,35994×10-10  м  (у  АО  V).  Показано,  что  амиды  (на  примере  осалмида)  не  образуют  ВВС  между  группами  N-H  ...  O-H,  по  расчетам  длина  связи  будет  составлять  2,12221×10-10  м,  а  дипольный  момент  µ=3,3548  D,  поэтому  существование  такой  молекулы  не  оптимально.  Длина  связи  C-S  у  сульфида  салициловой  кислоты  составляет  1,36001×10-10  м.

Таблица  2.

Расчетные  параметры  длины  связей  между  атомами,  дипольного  момента  и  энергии  активации  молекул  антиоксидантов  при  помощи  компьютерной  программы  Current  Gaussian  09  Revision  D.01

Название  АО*

Длина  связи  O–H  (бензоль-ное  кольцо  А),  ×10-10  м

Длина  связи  O–H  (бензоль-ное  кольцо  Б),  ×10-10  м

Энергия

активации  Еа

молекулы  АО,  кДж/моль

Диполь-ный  момент,  µ,  D

Длина  связи

O–H  ...  O=C,

×10-10  м

АО  I

0,96604

-

-515,499693

2,1263

-

АО  II

0,98787

0,96282

-782,6772869

2,6778

1,67786

АО  III

0,99792

0,96073

-1332,8884321

2,0732

1,60562

АО  IV

0,99633

0,96117

-1214,9407749

2,1775

1,63868

АО  V

1,00105

0,96115

-1450,8413009

2,0449

1,59062

АО  VI

0,99134

0,96116

-1793,665124

2,5171

1,59839

Дибунол

0,96093

-

-661,3149206

1,8521

-

*Номер  антиоксиданта  соответствует  табл.  1

 

Таблица  3.

Расчетные  параметры  длины  связей  между  атомами  при  помощи  компьютерной  программы  Current  Gaussian  09  Revision  D.01

Название  АО

Длина  связи  O–H,×10-10  м

Дибунол

0,96093

Фенозан  К

0,96091

Метиловый  эфир  фенозана

0,96111

ИХФАН-10

0,96556

ИХФАН-10-С-8

0,96543

ИХФАН-10-С-10

0,96544

ИХФАН-10-С-12

0,96545

 

Схема  1.  Длины  связей  между  атомами  в  молекуле  фенозана  К

 

Схема  2.  Длины  связей  между  атомами  в  молекуле  ИХФАН-10

 

Показано,  что  длина  связи  O-H  для  дибунола,  фенозана  К  и  метилового  эфира  фенозана  имеет  близкие  значения.  Введение  в  структуру  анти­оксидантов  остатка  этаноламина,  замещенного  по  атому  азота  алкильными  заместителями,  увеличивает  длину  связи  O-H  (схема  1,  2;  табл.  3),  которая  практически  не  зависит  от  длины  углеводородной  цепи  радикала  R.  Известно,  что  константа  скорости  реакции  ИХФАН  с  пероксильными  радикалами  Kпо  сравнению  с  фенозаном  К  ниже  в  1,5—2  раза  (табл.  1).  Вероятно,  снижение  антирадикальной  активности  ИХФАН  можно  объяснить  формированием  с  их  участием  надмолекулярных  структур,  которые  препятствуют  ускоренному  протеканию  реакций. 

Ингибирующее  действие  всех  указанных  соединений  тестиро­валось  в  широком  диапазоне  концентраций  (5,0´10-5  —2,5´10-3  М)  и  сравнивалось  с  действием  известных  АО  —  дибуном,  a-токо­феролом.  Было  показано,  что  исследуемые  АО  увеличивают  периоды  индукции  окисления  модельного  субстрата  МО.  Для  всех  синтетических  антиоксидантов  наблюдалась  линейная  зависимость  между  периодом  индукции  и  концентрацией.  Антиоксидантная  активность  осалмида  по  срав­нению  с  парацетамолом  снижалась  в  2  раза,  а  брутто-ингибирующая  активность  пространственно  замещенных  фенолов  была  выше  практически  в  2  раза  пространственно  незатрудненных  АО.  Осалмид,  имеющий  высокое  значение  константы  скорости  реакции  K7,  взаимодействия  с  пероксильными  радикалами,  проявлял  наименьшую  антиоксидантную  активность,  что  обусловлено  отсутствием  в  его  структуре  экранирующих  трет-бутильных  заместителей.  Осалмид  образует  достаточно  активные  феноксильные  радикалы  (In·),  которые  участвуют  в  реакциях  продолжения  цепей  с  молекулами  субстрата  (RH):  In·  +  RH  ®  R·  +  InH.  Сопоставление  между  собой  ряда  структур:  амидов  салициловой  кислоты  (III,  IV,  V)  (табл.  4)  показывало,  что  разделение  между  собой  тремя  метиленовыми  группами  амидного  и  фенольного  фрагментов  молекулы  приводило  к  повышению  брутто-ингибирующего  действия  АО.  Очевидно,  этот  эффект  связан  с  отсутствием  p-р-сопряжения  между  аминогруппой  и  бензольным  ядром.  Было  установлено,  что  структуры  (IV,  V,  VI)  близки  по  своему  антиоксидантному  действию  (табл.  4). 

Показано,  что  ОН-группа,  расположенная  в  орто-положении  к  карбоксильной  СООН-группе,  независимо  от  степени  ее  экрани­рования,  не  вносит  существенного  вклада  в  эффективность  ингибирования  (табл.  4).  На  основании  полученных  данных  можно  рекомендовать  осуществление  синтеза  потенциальных  АО,  у  которых  экранированная  фенольная  ОН-группа  должна  находиться  в  пара-положении  к  амидной  группе,  что  исключит  возможность  образования  внутримолекулярной  водородной  связи.  Направленный  синтез  указанных  соединений  позволит  создать  новую  группу  высоко­эффективных  ингибиторов  окисления.

Таблица  4.

Кинетические  параметры  инициированного  окисления  метилолеата  в  присутствии  различных  концентраций  исследуемых  антиоксидантов  Wi=  4,2´10-8  М´c-1,  t=60С

С  (АО)  ´10-4,

М

t  инд,

мин

W  o2  нач  ´10-7,

M´c-1

W  o2  max  ´10-7,

M´c-1

W  o2  max  MO  /

W  o2  max  AO

Метилолеат

0

26

1,90

8,00

Парацетамол

2

220

0,57

1,30

6,2

4

425

0,50

1,16

6,9

10

1030

0,20

0,28

28,6

Осалмид

2

110

1,06

2,19

3,7

4

200

0,76

1,98

4,0

10

500

0,37

1,12

7,1

3-трет-бутил-N-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-2-гидрокси-5-этилбензамид

2

200

0,62

4,60

1,7

4

280

0,47

3,40

2,4

10

620

0,27

2,38

3,4

N-[3-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-пропил]-2-гидроксибензамид

2

240

0,83

3,26

2,5

4

370

0,73

3,12

2,6

10

890

0,35

2,11

3,8

3-трет-бутил-N-[3-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-пропил]-2-гидрокси-5-этилбензамид

2

240

0,64

3,24

2,5

4

380

0,48

3,10

2,6

10

900

0,27

2,05

3,9

3-трет-бутил-N-[3-(3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксифенил)-пропил]-2-гидрокси-5-этилбензсульфид

2

230

0,61

3,30

2,4

4

390

0,46

3,06

2,6

10

910

0,26

2,01

3,8

 

Сукцинат  (N,N-диметил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-9)

 

2

200

1,24

4,93

1,6

 

4

410

0,93

4,40

1,8

 

10

1025

0,21

3,35

2,4

 

Иодид  (N,N,N-триметил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10)

 

2

210

0,74

4,52

1,8

 

4

450

0,62

3,92

2,1

 

10

1125

0,31

3,18

2,5

 

Бромид  (N,N-диметил-N-октил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-8)

 

2

60

1,49

7,08

1,1

 

4

80

0,92

5,06

1,6

 

10

350

0,29

3,47

2,3

 

Бромид  (N,N-диметил-N-децил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-10)

 

2

100

1,06

4,43

1,8

 

4

190

0,93

4,13

2,0

 

10

540

0,20

3,31

2,4

 

Бромид  (N,N-диметил-N-додецил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-12)

 

2

90

1,49

4,65

1,7

 

4

100

0,74

4,20

1,9

 

10

440

0,60

3,35

2,4

 

Бромид  (N,N-диметил-N-гексадецил-2-аммониоэтил)-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионата  (ИХФАН-10-С-16)

 

2

130

0,93

4,09

2,0

 

4

200

0,90

3,65

2,2

 

10

1075

0,35

3,19

2,5

a-Токоферол

2

160

0,78

6,5

1,2

4

280

0,76

6,4

1,2

10

600

0,76

6,4

1,2

Дибунол

2

190

0,68

6,3

1,3

4

380

0,69

6,2

1,3

10

950

0,69

6,3

1,3

               

 

Ингибиторы  «гибридной»  структуры  либо  близки  (II,III),  либо  превосходят  (I,  IV,  V,  VI)  по  своему  действию  природный  АО  -  a-токоферол,  а  структуры  (I,  V,  VI)  соизмеримы  с  эффективностью  дибунола  (табл.  4). 

Антиоксиданты  группы  ИХФАН,  исходя  из  характера  зависимости  периодов  индукции  от  концентрации,  можно  разделить  на  две  группы.  Для  фенозана  К,  метилового  эфира  фенозана,  ИХФАН-9,  ИХФАН-10  зависимость  носила  линейный  характер,  соединения  превосходили  по  своему  ингибирующему  действию  a-токоферол  в  2  раза  и  были  соизмеримы  с  действием  дибунола.  Для  другой  группы  ингибиторов  зависимость  периодов  индукции  от  концентрации  имела  S-образный  характер.  К  этой  группе  относятся  антиоксиданты,  содержащие  при  атоме  N  алкильные  заместители  с  различным  числом  углеродных  атомов.  «Пороговая»  концентрация,  соответст­вующая  излому  концентрационных  кривых,  уменьшалась  пропор­ционально  росту  длины  цепи  заместителя  R,  что  было  связано  с  образованием  макромолекулярных  структур  при  определенных  концентрациях  ИХФАН.

Для  проверки  гипотезы  о  возможности  структурирования  антиоксидантов  в  системе  окисления  в  нашей  совместной  работе  [16]  было  проведено  детальное  исследование  с  использованием  ATR-инфракрасной  спектроскопии  (ATR-ИК).  Были  изучены  структурные  изменения  в  гидрофобной  среде  в  самих  агрегатах  ИХФАН  с  длинной  углеводородной  цепью  и  их  взаимодействии  с  фосфолипидами.  Дипалмитоилфосфатидилхолин  (ДПФХ)  относится  к  фосфатидилхолину,  преобладающему  в  фосфолипидах  и  составляющему  основную  структуру  эукариотов  клеточных  мембран.  ДПФХ  с  двумя  С16-цепями  часто  используется  в  качестве  модели  липидной  биомембранной  структуры.  Инфракрасная  спектроскопия  способствовала  проникновению  во  всю  молекулярную  структуру  компонентов  ИХФАН.  Эта  методика  позволяла  проследить  мель­чайшие  изменения  в  собранных  вместе  структурах  амфифилических  молекул  [17].  Различная  длина  цепочек  объединенного  соединения  ИХФАН-ДПФХ  в  процессе  эксперимента  приводила  к  различной  глубине  проникновения  ИХФАН  в  бислойный  ДПФХ.  Гомологи  ИХФАН  с  длинным  углеводородным  хвостом  проникали  глубже  в  структуру  ДПФХ  и  вызывали  ее  неупорядоченность  [16].  Объединения  конического  ИХФАН  и  цилиндрического  ДПФХ  вызывала  подъем  в  свободных  пространствах  вокруг  алифатических  хвостов  и  уменьшение  уплотнения  углеводородных  цепочек,  которые  уменьшают  Van  der  Waals  взаимодействия  между  ними.  Отмечено,  что

структура  ИХФАН-10-С-10  является  опти­мальной  для  того,  чтобы  внедряться  в  структуры  липидов  биомембран  и  вызывать  совместную  конформационную  неупорядоченность  в  меньшей  степени  [16]. 

Похожие  результаты  были  обсуждены  в  работе  Кривандина  А.В.  с  соавторами  [4].  Показано,  что  в  присут­ствии  ИХФАН-10-С-10  происходило  уменьшение  толщины  липидных  мембран  и  периода  их  укладки  в  липосомах.  При  высоком  содержании  ИХФАН-10-С-10  наблюдалось  ухудшение  упорядоченности  мембран  в  липосомах,  что  авторы  связывали  с  микрофазной  сегрегацией  ИХФАН-10-С-10  в  мембранном  мультислое.  Результаты  работы  показывают,  что  ИХФАН-10-С-10  в  значительных  количествах  может  встраиваться  в  липидные  мембраны,  и  на  этом  основано  пролонги­рованное  действие  лекарственных  препаратов  на  основе  ИХФАН.

В  работе  была  проанализирована  закономерность  изменения  начальной  (Wo2нач)  и  максимальной  (Wo2max)  скорости  окисления  в  присутствии  различных  концентраций  изучаемых  АО.  Указанные  кинетические  параметры  практически  не  изменялись  с  ростом  концентрации  дибунола  и  α-токоферола,  но  существенно  уменьшались  при  введении  «гибридных»  соединений  (табл.  4).  Были  проведены  эксперименты  по  прямому  тестированию  кинетики  накопления  гидропероксидов  (ROOH)  после  введения  в  частично  окисленный  липидный  субстрат  каждого  из  исследуемых  АО.  Влияние  всех  АО  было  однотипным:  после  внесения  ингибитора  в  течение  первого  часа  наблюдалось  снижение  концентрации  гидропероксидов  практически  до  исходного  уровня,  который  в  дальнейшем  не  возрастал  в  течение  всего  периода  наблюдений  (8  часов).  В  контроле  пероксиды  продолжали  накапли­ваться.  Установлено,  что  все  исследуемые  соединения  способствовали  разрушению  гидропероксидов  на  40—75  %. 

Таким  образом,  различные  фрагменты  «гибридных»  соединений  действуют  по  разным  механизмам:  фенольные  гидроксилы  взаимодействуют  с  пероксильными  радикалами,  обрывая  цепи  окисления,  а  амидные,  сульфидные  и  аминогруппы  разрушают  гидропероксиды  нерадикальным  путем.

Выводы:

1.  «Гибридные»  антиоксиданты  в  процессе  окисления  действуют  по  двум  механизмам:  реагируют  с  пероксильными  радикалами  и  разрушают  гидро­пероксиды  с  образованием  молекулярных  продуктов.

2.  Установлено,  что  введение  экранирующих  орто-трет-бутильных  заместителей  и  разделение  ароматических  фрагментов  тремя  метиленовыми  группами  в  структурах  производных  салициловой  кислоты  приводит  к  увеличению  антиоксидантной  активности  соединений.

3.  Показано,  что  введение  экранирующих  орто-трет-бутильных  заместителей  в  структурах  производных  салициловой  кислоты  приводит  к  уменьшению  в  четыре  раза  значений  констант  скорости  реакции  K7  с  антиоксидантами,  а  разделение  ароматических  фрагментов  тремя  метиленовыми  группами  в  два  раза.

4.  Структура  ИХФАН-10-С-10  является  оптимальной  для  того,  чтобы  встраиваться  в  липидные  мембраны  и  вызывать  в  меньшей  степени  совместную  конформационную  неупорядоченность.

 

Список  литературы:

1.Алексеева  О.М.,  Ким  Ю.А.,  Миль  Е.М.  и  др.  Сравнительное  исследование  влияния  гибридных  антиоксидантов  на  структуру  и  функции  компонентов  биологических  мембран  //  Биоантиоксидант:  Тез.  докл.  VIII  Между­народн.  конф.  М.,  2010.  —  С.  17—18.

2.Беляков  В.А.,  Шанина  Е.Л.,  Рогинский  В.А.,  Миллер  В.Б.  Энергия  O  –  H  и  ингибирующая  способность  пространственно-затрудненных  фенолов  //  Изв.  АН  СССР.  —  1975.  —  №  12.  —  С.  2685—2691.

3.Денисов  Е.Т.  Хиноны  как  акцепторы  атома  водорода  и  активаторы  антиоксидантов  //  Кинетика  и  катализ.  —  1997.  —  Т.  38.  —  №  6.  —  С.  832—838.

4.Кривандин  А.В.,  Фаткуллина  Л.Д.,  Шаталова  О.В.  и  др.  Исследование  встраивания  антиоксиданта  ИХФАН  в  липосомы  методом  малоуглового  рентгеновского  рассеяния  //  Химическая  физика.  —  2013.  —  Т.  32.  —  №  5.  —  С.  91—96.

5.Крысин  А.П.  Обоснование  наличия  в  структуре  биоантиоксиданта  фотостабилизирующего  фрагмента.  Синтез  новых  производных  сали­циловой  кислоты.  //  Биоантиоксиданты.  Научный  вестник  Тюменской  мед.  академии.  Тюмень.  —  2003.  —  №  1.  —  С.  75—77.

6.Никифоров  Г.А.,  Белостоцкая  И.С.,  Вольева  В.Б.  и  др.  Биоантиоксиданты  «поплавкового»  типа  на  основе  производных  2,6-дитретбутил-фенола  //  Биоантиоксиданты.  Научный  вестник  Тюменской  мед.  академии,  Тюмень.  —  2003.  —  №  1.  —  С.  50—51.

7.Паршина  Е.Ю.,  Гендель  Л.Я.,  Рубин  А.Б.  Влияние  гидрофобных  свойств  производных  ряда  ихфанов  на  их  мембранотропное  действие  //  Химико-фармацевтический  журнал.  —  2012.  —  Т.  46.  —  №  2.  —  С.  17—20

8.Перевозкина  М.Г.  Кинетические  модели  для  тестирования  антиоксидантов  //  Естественные  и  математические  науки  в  современном  мире.  Новосибирск.  —  2013.  —  №  9.  —  С.  75—101.

9.Перевозкина  М.Г.  Кинетика  каталитического  окисления  мицеллярных  субстратов  в  присутствии  лекарственных  препаратов  различного  фармакологического  действия  //  Фундаментальные  исследования.  —  2014.  —  №  3  (1).  —  С.  68—75.

10.Перевозкина  М.Г.  Моделирование  процессов  окисления  липидов  биомембран  в  присутствии  антиоксидантов  //  Актуальные  вопросы  ветеринарной  биологии.  —  2014.  —  №  2  (22).  —  С.  10—22.

11.Перевозкина  М.Г.  Тестирование  антиоксидантной  активности  полифункцио­нальных  соединений  кинетическими  методами.  Новосибирск:  Изд.  СибАК,  2014.  —  240  c.

12.Поротов  Л.Г.,  Сторожок  Н.М.,  Перевозкина  М.Г.  Кинетические  исследования  антиоксидантного  и  фотостабилизирующего  действия  осалмида  –  нового  амидного  производного  салициловой  кислоты  //  Сб.  докл.  всерос.  науч.  конф.  Молодых  ученых  и  II  школа  им.  Академика  Н.М.  Эмануэля  «Окисление,  окислительный  стресс,  антиоксиданты».  М..  (1—3  июня),  2006.  —  С.  131—133.

13.Рогинский  В.А.  Фенольные  антиоксиданты:  реакционная  способность  и  эффективность.  М.:  Наука,  1984.  —  247  с. 

14.Шляпинтох  В.Я.,  Капухин  О.Н.,  Постников  Л.М.  и  др.  Хемилюмине­сцентные  методы  исследования  медленных  химических  процессов.  М.:  Наука,  1966.  —  300  с. 

15.Эмануэль  Н.М.,  Денисов  Е.Т.,  Майзус  З.К.  Цепные  реакции  окисления  углеводородов  в  жидкой  фазе.  М.:  Наука,  1965.  —  375  с. 

16.Cieślik-Boczula  K.  ATR-IR  spectroscopic  study  of  the  structural  changes  in  the  hydrophobic  region  of  ICPAN/DPPC  bilayers  /  Cieślik-Boczula  K,  Czarnik-Matusewicz  B.,  Filarowski  A.,  Koll  A.,  Perevozkina  M.,  Boens  N.,  De  Borggraeve  W.M.  //  Journal  of  molecular  structure.  —  2008.  —  Vol.  878.  —  №  1—3.  —  P.  162—168.

17.Westlund  P.O.,  Yarwood  J.  A  Fourier  transform  infrared  study  of  the  lamellar  liquid  crystalline  phase  of  dimethyldodecyl  amineoxide-water  and  dimethyldodecyl  amineoxide-gramicidin-D-water  systems  //  Vibrational  Spectrosc.  –—  1996.  —  Vol.  10.  —  №  2.  —  P.  191—201.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом