ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2011, том 45, № 6, с. 570-573
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ РАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ
УДК 541.15:547.571+547.581+547.568.1
ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ СТАЦИОНАРНОГО РАДИОЛИЗА РЕАКЦИЙ а-ГИДРОКСИЭТИЛЬНЫХ РАДИКАЛОВ С ПРОИЗВОДНЫМИ БЕНЗИЛОВОГО СПИРТА, БЕНЗАЛЬДЕГИДА И БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ © 2011 г. С. Д. Бринкевич, С. Н. Самович, О. И. Шадыро
Белорусский государственный университет Беларусь, 220030, Минск, просп. Независимости, 4 E-mail: shadyro@open.by Поступила в редакцию 11.04.2011 г. В окончательном виде 12.05.2011 г.
Гидроксилированные и метоксилированные производные бензилового спирта, бензальдегида и бензойной кислоты являются представителями многочисленного класса растительных фенолов [1]. Ввиду наличия в их структуре гидроксильных групп они способны ингибировать окислительные процессы за счет восстановления кислородцентриро-ванных органических радикалов, что в значительной степени обусловливает их полезные медицинские свойства [2]. Так, данные соединения обладают противоопухолевой, противовоспалительной, антиоксидантной, цитопротекторной активностями, подавляют онкогенное действие некоторых химических соединений в различных тканях [3—5]. Это обусловливает интерес к установлению молекулярных механизмов, обеспечивающих реализацию фармакологической активности рассматриваемых соединений.
Ранее было показано, что помимо процессов окисления большой вклад в повреждение биомолекул вносят реакции их свободноради-кальной фрагментации, реализующиеся через стадию образования а-гидроксилсодержащих углеродцентрированных радикалов (а-ГУР), в результате чего происходит деструкция или модификация углеводов [6], гидроксилсодержа-щих пептидов [7] и липидов [8, 9]. Способны ли бензиловый спирт, бензальдегид, бензойная кислота и их гидроксилированные и метокси-лированные производные взаимодействовать с а-ГУР и блокировать реакции с их участием, в настоящее время неизвестно. Такую информацию можно получить, изучая влияние исследуемых соединений на образование конечных продуктов радиолиза деаэрированного этанола, при облучении которого образуются а-гид-роксиэтильные радикалы (а-ГЭР) — простейшие представители а-ГУР.
В работе без предварительной очистки использовали бензиловый (Ia), 4-гидроксибензи-ловый (IIa), 3-метокси-4-гидроксибензиловый (IVa) спирты, 4-гидроксибензальдегид (IIb), 3,4-дигидроксибензальдегид (IIIb), 3-метокси-4-гид-роксибензальдегид (IVb), 3,5-диметокси-4-гид-роксибензальдегид (Vb), бензойную (Ic), 4-гид-роксибензойную (IIc), 3,4-дигидроксибензойную (IIIc), 3-метокси-4-гидроксибензойную (IVC), 3,5-диметокси-4-гидроксибензойную (VC) кислоты, ацетальдегид (АА) и (+/—)-мезо-2,3-бутандиол (2,3-БД) фирмы "Sigma Aldrich". Бензальдегид (Ib) перед использованием перегоняли при 9 мм рт. ст. Этанол-ректификат (96 об. %) очищали сорбцией на цеолите марки "Wolfen Zeosorb LA" с последующей фракционной перегонкой.
Для приготовления деаэрированных растворов тестируемых веществ в этаноле их продували аргоном высокой степени чистоты (99.9%) в пикнометрах, после чего объем доводили до метки деаэрированным растворителем, раствор перемешивали, разливали в предварительно продутые аргоном ампулы и запаивали. Облучение проводили на установке MPX-y-25M с источником 60Со. Мощность поглощенной дозы составляла 0.360 ± 0.008 Гр/с, интервал поглощенных доз — 0.22—1.08 кГр.
АА и 2,3-БД определяли методом газожидкостной хроматографии на "Shimadzu GC-17A" c пламенно-ионизационным детектором и капиллярной колонкой RTX-WAX (длина — 30 м; внутренний диаметр — 0.32 мм; толщина пленки неподвижной фазы — 0.5 мкм). Условия анализа: газ-носитель — азот; программа термостата — нагрев с 40 до 200°С со скоростью 13°С/мин ; температура инжектора и детектора — 220°С; скорость потока — 23 мл/мин, линейная скорость потока — 22 см/с. Концентрацию добавок в облученных и исходных растворах определяли на "Specord S600".
Радиационно-химические выходы образования продуктов радиолиза и расходования добавок рассчитывали на линейных участках зависимости концентраций веществ от поглощенной дозы с использованием метода наименьших квадратов. Приведенные величины радиационно-химических выходов являются результатом усреднения двух независимых экспериментов.
Основными промежуточными интермедиатами, образующимися при радиолизе этанола, являются а-ГЭР Они образуются с радиационно-химическим выходом 5.5 частиц/100 эВ в основном в результате следующих реакций [10]:
C2H5OH
C2H5OH + e©lv,
C2H5OH + C2H5OH —-
c2h5oh2 + ch3C hoh.
(2)
(1)
а-ГЭР с примерно равной вероятностью расходуются в бимолекулярных реакциях рекомбинации (3) и диспропорционирования (4) с образованием соответственно 2,3-бутандиола и ацетальдегида. По изменению радиационно-химических выходов основных продуктов радиолиза деаэрированного этанола в присутствии тестируемых соединений и величинам выходов разложения последних можно судить о реакционной способности и механизме реакций исследуемых веществ с а-ГЭР.
CH3CHOH + CH3CHOH —
CH3CH( OH) CH( OH) CH3 CH3CHO + C2H5OH.
(3)
(4)
При радиолизе деаэрированного этанола в присутствии бензилового спирта (Ia) и его производных (IIa, IVa), а также бензойной кислоты (Ic) и ее гид-роксилированных и метоксилированных аналогов (IIc—VC) происходит лишь незначительное уменьшение радиационно-химических выходов основных молекулярных продуктов радиолиза (табл. 1), кроме того, разложения добавок практически не происходит (табл. 2). Это свидетельствует о низкой реакционной способности рассматриваемых веществ по отношению к а-ГЭР.
Соединения IIa, IVa, IIc—VC имеют в своей структуре гидроксильные группы фенольного типа и, исходя из данных [11], способны выступать донором атома водорода в реакциях со свободными радикалами. Однако данные табл. 1 указывают на то, что наличие данного структурного фрагмента в производных бензойной кислоты и бензилового спирта не делает эти вещества реакционноспособными по отношению к а-ГЭР
При облучении деаэрированного этанола в присутствии бензальдегида (Ib) и его гидроксилирован-ных и метоксилированных производных (IIb—Vb) происходит существенное увеличение выходов АА — продукта окисления а-ГЭР и снижение выходов 2,3-БД. Изменение соотношения радиационно-химических выходов основных продуктов радиолиза этанола в присутствии рассматриваемых веществ сопровождается увеличением радиационно-хими-ческих выходов их разложения.
Ранее было показано, что вещества, содержащие альдегидную или кетонную группы, эффективно
окисляют а-ГЭР [12, 13]. Причем наиболее эффективно процесс окисления происходит при использовании соединений, в которых карбонильная группа сопряжена с -С=С-связью [14]:
CH3CHOH
O
CH3CHO
OH. (5)
Реализация реакции окисления СН3СНОН-ра-дикалов бензальдегидом (1Ь) и его гидроксилирован-ными и метоксилированными производными (ИЬ—УЬ) должна приводить к возрастанию ра-диационно-химических выходов АА с одновременным снижением выходов 2,3-БД, а также к повышению радиационно-химических выходов разложения добавок при радиолизе деаэрированного этанола в их присутствии. Приведенные факты свидетельствуют о реализации данного процесса.
Поскольку реакции свободнорадикальной фрагментации гидроксилсодержащих органических соединений протекают через стадию образования а-ГУР, представленные выше данные могут свидетельствовать о способности бензальдегида (1Ь) и его производных (11Ь—УЬ) ингибировать реакции радиационно-индуци-рованного повреждения гидроксилсодержа-щих органических соединений за счет реализации следующей реакции:
Y
572
БРИНКЕВИЧ и др.
Таблица 1. Влияние бензилового спирта, бензальдегида, бензойной кислоты и их производных на радиационно-химические выходы основных продуктов радиолиза деаэрированного этанола
Радиационно -химический выход (G), молекула/100 эВ
Добавки, 3 с = 10 3 моль/л G(ацетал ьдегид) G( 2, 3 - бутандиол)
X = CH2OH (a) X = CHO (b) X = COOH (c)
о 1 . 44 ± 0.1 1 2 . 18 ± 0.0 9 1 . 30 ± 0.05
(I) 1 . 13 ± 0.04 0 . 28 ± 0.0 1 0 . 81 ± 0.02
ho^VX 1 . 19 ± 0.24 1 . 82 ± 0.1 0 1 . 30 ± 0.09
\=/ (II) 1 . 20 ± 0.0 3 0 . 47 ± 0.0 3 1 . 16 ± 0.03
HO^^X 2 . 26 ± 0.1 7 1 . 50 ± 0.1 4
/ HO 0 . 41 ± 0.0 2 1 . 06 ± 0.03
(III)
HO^b-X 1 . 20 ± 0.0 6 1 . 89 ± 0.1 2 1 . 43 ± 0.04
H3CO 1 . 20 ± 0.0 7 0 . 45 ± 0.04 1 . 34 ± 0.0 5
(IV)
H3CY^
H^X 2 . 07 ± 0.1 0 1 . 36 ± 0.04
H3CO 0 . 38 ± 0.0 3 1 . 07 ± 0.09
(V)
без добавок 1 . 47 ± 0.0 9 1 . 26 ± 0.04
R
R2
+
R3
.X
OH
R
H^ ^OH
R2
.X
+
R3 * o
(6)
X = OH, OMe, глюкоза, HPO- и др. R1,R3 = OCH3, H R2 = OH, H
Таким образом, бензиловый спирт (Ia), бензойная кислота (Ic) и их гидроксилированные производные (IIa, IVa, IIc—Vc) обладают низ-
кой реакционной способностью по отношению к а-ГЭР, в то время как их аналоги, содержащие альдегидную группу (ТЪ—УЪ), эффективно
Таблица 2. Радиационно-химические выходы разложения бензилового спирта, бензальдегида, бензойной кислоты и их производных при облучении в деаэрированном этаноле
Добавки, Радиационно -химический выход (G), молекула/100 эВ
с = 10-3 моль/л X = -CH2OH (a) X = -CHO (b) X = -COOH (c)
о -0.19 ± 0.05 -1.79 ± 0.07 -0.24 ± 0.03
(I)
HO^^X -0.05 ± 0.07 -1.98 ± 0.11 -0.14 ± 0.08
(II)
H^X
w - -1.22 ± 0.17 -0.05 ± 0.08
HO
(III)
H^X
w -0.09 ± 0.11 -1.21 ± 0.08 -0.30 ± 0.09
H3CO
(IV)
H3CO
H^X - -1.93 ± 0.10 -0.13 ± 0.10
H3CO
(V)
окисляют а-ГЭР, ингибируя реакции их рекомбинации.
Работа выполнена при финансовой поддержке Международного научно-технического центра(проект В 1746).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Куркин В.А. Фармакогнозия. Самара: ООО "Офорт": ГОУВПО "СамГМУ Росздрава", 2007.
2. Halliwell B., Gutteridge J.M.C. Free radicals in biology and medicine. Oxford: University press, 1999.
3. Harish Nayaka M.A., Sathisha U.V., Dharmesh S. M. // Food Chem. 2010. V. 119. № 4. P. 1307.
4. Kim S, Park H, Song Y., Hong D, Kim O, Jo E, KhangG., Lee D. // Biomaterials. 2011. V. 32. № 11. P. 3021.
5. Kim H.J., Hwang I.K., Won M.H. // Brain Res. 2007. У 1181. P. 130.
6. Gilbert B.C., King D.M., Thomas C.B. // Carboh. Res. 1984. V. 125. P. 217.
7. Sosno
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.