Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ L-АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ С АЗОТОСОДЕРЖАЩИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

Сарыбаева Б.Д. 1 Пищугин Ф.В. 2 Тулебердиев И.Т. 2
1 Таласский государственный университет
2 Национальная академия наук Кыргызской Республики
Изучены кинетика и механизм взаимодействия L-аскорбиновой и L-дегидроаскорбиновых кислот с никотинамидом, аминокислотами. Разработаны методы синтеза продуктов взаимодействия и конденсации L-аскорбиновой кислоты с никотинамидом, аминокислотами, аминами, установлены их структуры современными физико-химическими методами (элементный анализ, УФ-, ИК-спектроскопии, ТСХ, поляриметрия). Результаты проведенных исследований могут быть использованы в качестве моделей в биохимических процессах с участием витаминов С, в качестве новых биологически активных лекарственных и витаминных препаратов в медицине, в ветеринарии, сельском хозяйстве.
кинетика
механизм
взаимодействие
никотинамид
аминокислота
амины
структура
метод
поляриметрия
спектроскопия
элементный анализ
1. Wenner W. The reaction of L-ascorbic and D-isoascorbic acid with nicotinic acid and its amide / W. Wenner // J. Org. Chem. – 1949. – V. 14. – P. 22–25.
2. Baile C.W. A Study of the Binary System Nicotinamide – Ascorbic Acid / C.W. Baile, I.R. Bricht and I.I. Iasper // J. Am. Chem.Soc. – 1945. – V. 67. – P. 1184.
3. Романчук П.С. Стабилизирующее действие магния на аскорбиновую кислоту / П.С. Романчук // ДАН СССР. – 1957. – T. 117. – С. 665–667.
4. Khadem H. Studies On Dehydro-L-Ascorbic Acid Arylozasones / Н. Khadem, S. Ashry // J. Am.Chem.Soc. – 1968. – P. 2247–2253.
5. Предводителев Д.А. Синтез и превращения фосфитов 5,6-О-изопропилиден-L-аскорбиновой кислоты / Д.А. Предводителев, М.А. Маленковская, А.Р. Беккер, Л.К. Васянина, Э.Е. Нифантьев // Журнал органической химии. – 1991. – Т. 27. – В. 8. – С. 1655–1668.
6. Штамм Е.В. Катализ окисления аскорбиновой кислоты ионами Си2+ / Е.В. Штамм, А.П. Пурмаль, Ю.И. Скурлатов // Журнал физической химии. – 1974. – № 9. – С. 2233–2237.
7. Березовский В.М. Химия витаминов / В.М. Березовский. – М.: Пищевая промышленность, 1973. – С. 19–57.
8. Пищугин Ф.В., Сарыбаева Б.Д. Влияние среды на скорости взаимодействия L-аскорбиновой кислоты с аминокислотами / Ф.В. Пищугин, Б.Д. Сарыбаева // Наука и новые технологии. – 2006. – № 1. – С. 149–152.
9. Пищугин Ф.В., Сарыбаева Б.Д. Влияние среды на скорости гидролиза продукта конденсации L-аскорбиновой кислоты с аминокислотами / Ф.В. Пищугин, Б.Д. Сарыбаева // Вестник КНУ им. Ж. Баласагына. – 2007. – Т. 1, сер. 5, вып. 1. – С. 284–287.
10. Иванов В.Г. Практикум по органической химии / В.Г. Иванов, О.Н. Гева, Ю.Г. Таверова. – М.: Академа, 2002. – 18 с.
11. Сарыбаева Б.Д., Пищугин Ф.В. Биологическая роль модифицированных витаминов С, РР, Н1 / Б.Д. Сарыбаева, Ф.В.Пищугин // Сборник статей по материалам LIX международной научно-практической конференции. Инновации в науке. – 2016. – № 2(51). – С. 207–212.
12. Сарыбаева Б.Д., Пищугин Ф.В. Окислительно-восстановительные превращения продуктов взаимодействия аскорбиновой кислоты с азотсодержащими органическими соединениями / Б.Д. Сарыбаева, Ф.В. Пищугин // Символ науки. – 2016. – № 3. – Ч. 4. – С. 49–53.

Основная биохимическая роль антискорбутного витамина сводится к биохимическим процессам. Однако биологическое и химическое значение антискорбутного витамина, по-видимому, многообразна. Так, например, сравнительно недавно в ряде работ было обнаружено, что антискорбутный витамин вместе с Fe (II) и О2 служит мощным неферментативным гидроксилирующим реагентом для ароматических соединений. Как и гидролазы, этот реагент участвует в процессе превращения фенилаланина в тирозин. Имеется ряд работ по взаимодейтствию антискорбутного витамина с ароматическими аминами, фенилгидразином, никотинамидом [1, с. 22–25]. Эти работы преимущественно синтетического профиля.

Работа посвящена изучению кинетики и механизма взаимодействия антискорбутного витамина и его окисленной формы с никотинамидом, различными по структуре аминокислотами и ароматическими аминами. В литературе имеется большое количество работ, посвященных изучению биохимической роли антискорбутных витаминов и их производных. Подавляющая часть работ посвящена изучению их окислительно-восстановительных свойств при взаимодействии с различными химическими и биохимическими реагентами [2, с. 1184; 3, с. 665–667]. Антискорбутный витамин, как показали наши исследования, имеет несколько ультрареакционных точек в нуклеофильных реакциях, которые, как правило, протекают одновременно с образованием большого количества промежуточных и конечных продуктов. Выделение, очистка, установление их структуры представляет огромные трудности – из-за низких выходов конечных продуктов и сложности их разделения [4, с. 2247–2253; 5, с. 1655–1668]. Решение этих проблем можно осуществить только путем изучения кинетики и механизма этих реакций, расчетом их скоростей и определения направления их протекания, раскрытие активных, стереометрических мер первоначальных, переходных и окончательных исходов, выделения и идентификации их актуальными физическими и химическими способами.

При недостатке витамина РР у детей развивается пеллагра, основными признаками которой является диарея (приводящая к истощению), деменция (нарушение психики и мышления) и в более тяжелых случаях – дерматит. Для профилактики гиповитаминоза витамин РР назначают детям, страдающим ахилией, энтеритами, колитами, аскоридозом, лямблиозом, язвенной болезнью, при которых нарушено всасывание витамина. С лечебной целью никотиновую кислоту или ее амид применяют для устранения авитаминоза и признаков гиповитаминоза; для ликвидации явлений гипоксии и ацидоза у детей с пневмониями, шоком, различными токсикозами, для стимуляции анаболических процессов при лечении гипотрофий, заболеваний печени [6, с. 2233–2237].

Привлекают внимание синтез и исследование кинетики и механизма сольватация антискорбутного витамина с никотинамидом.

При исследовании сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами использовались аминокарбоновые кислоты (аминоуксусная кислота, Д,L-α-2-аминокапроновая кислота, β-2-аминокапроновая кислота, L-диаминогексановая кислота) выпуска румынского предприятия «Реанал», вдобавок не иностранные реактивы знака «химически чистые». Возникновением воздействия начиналось старт соединение первоначальных составов.

Методика эксперимента

Изучение кинетики и механизма конденсации антискорбутного витамина с ароматическими аминами также аминокарбоновыми кислотами показало, что скорости реакций их взаимодействия зависят от не которых факторов: кето-ендиольного равновесия антискорбутного витамина, по причине основности также строения нуклеофильного агента, катализатора и от условий проведения эксперимента.

Согласно литературным данным [7, с. 19–57], наибольшей реакционной способностью в антискорбутном витамине в воздействиях нуклеофильного слияния обладает С1-углеродный акцептор, поэтому присоединение нуклеофильного флокулянта происходит, прежде всего, по этой реактивной точке. Из двух таутомеров (енол- и кето-формы) наибольшей вероятностью присоединения ароматических аминов и аминокарбоновых кислот обладает окисленная форма антискорбутного витамина. Поэтому скорость присоединения ароматических аминов и аминокарбоновых кислот зависит от концентрации кето-формы, которая в свою очередь, зависит от скорости перехода антискорбутного витамина в окисленную форму.

Темп конденсации в целом складывается из темпа перехода антискорбутного витамина в окисленную форму (V1) и темпа взаимодействия окисленной формы с ароматическими аминами и аминокарбоновыми кислотами (V2 ):

Vконд = V1 + V2.

sar1.tif

Рис. 1. Зависимость константы скорости реакции от %-ного содержания спирта в водно-спиртовых буферных растворах (Т = 20 °С)

Кинетика сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом

Как объект исследования были взяты антискорбутный витамин и никотинамид модели «химически чистый», как растворитель применяли водно-спиртовые буферные растворы, приготовленные по методике.

За возникновение воздействия утверждается мгновение соединения смеси антискорбутного витамина и никотинамида. Как показали предшествующие исследования, при смешивании термостатированных смесей в итоге сольватации ингредиентов образуется желтая окраска и другой предел впитывания в районе 360 нм.

Таким образом, воздействие сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами, ароматическими аминами и никотинамидом в целом эндотермический процесс [8, с. 149–152].

Кинетика воздействия сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами

Как показали предшествующие исследования, при слиянии смеси в итоге сольватации частей образуется сперва бледновато-розовая, со временем переходящая в гранатовый цвет, насыщенность которого с периодом увеличивается с образованием других (неспецифичных для начальных субстанций) пределов всасывания в районе 360 нм и 510 нм, насыщенность которых с периодом возрастает [9, с. 284–287]. Стехиометрические смеси антискорбутного витамина и аминокарбоновые кислоты (аминоуксусная кислота, Д,L-α-2-аминокапроновая кислота, β-2-аминокапроновая кислота, L-диаминогексановая кислота) соединялись и сохранялись в продолжение 24 часов, тем временем составы окрашивались в насыщенно-гранатовый оттенок. Смеси парили при температуре 25 °С. Появившие гранатовые гущи очищали из пропилового спирта [10, с. 18].

Анализ кинетических кривых и расчет констант скоростей показывает, что суммарный темп сгущения антискорбутного витамина зависит от темпа перехода антискорбутного витамина в окисленную форму, эта стадия по сравнению со стадией сольватации кето-формы с ароматическими аминами и аминокарбоновыми кислотами является лимитирующей.

Как выявили наши обследования, сольватация антискорбутного витамина в недостатке в реактивных смесях кислорода атмосферы или закислителей с аминокарбоновыми кислотами предпочтительно происходит по С1-углеродному акцептору, содержащему значительно больший резерв на этой реактивной точке с появлением неокрашенных оснований Шиффа:

Итог проделанных нами экспериментальных исследований в том [11, с. 207–212; 12, с. 49–53], что в слабокислотных также незаряженных средах в недостатке кислорода атмосферы также закислителей воздействие сольватации антискорбутного витамина с азотовключающими, обладающими свободной парой электронов веществами протекает по С1-ультрареакционной точке с появлением оснований Шиффа.

sar2.tif

Рис. 2. Кинетика сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом при различных температурах в 70 % буферном растворе (λ 360 нм, 1–20 °С, 2–30 °С, 3–40 °С). Кинетика сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом при различных температурах в 70 % буферном растворе при λ 360 нм показала, что энергия активации равна: Еакт = 105,7 Дж/моль

sar3.tif

Рис. 3. Итог сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом в хиноидной структуре

sar4.wmf

Рис. 4. Сольватация антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами

Результаты исследования кинетики и механизма сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами, ароматическими аминами и никотинамидом проявили, что процесс складывается из двух стадий:

1. Стадии перехода антискорбутного витамина в окисленную форму.

2. Стадии конденсации окисленной формы с аминокарбоновыми кислотами, ароматическими аминами и никотинамидом по С1-акцептору с возникновением оснований Шиффа.


Библиографическая ссылка

Сарыбаева Б.Д., Пищугин Ф.В., Тулебердиев И.Т. КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ L-АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ С АЗОТОСОДЕРЖАЩИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 10-2. – С. 231-235;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=11894 (дата обращения: 26.02.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074