БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 1995, том 21, M 8, с. 604 - 607
УДК 547.953:577.115.4:543.25
СИНТЕЗ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВАНИЙ ШИФФА АМИНОКИСЛОТ С САЛИЦИЛОВЫМ АЛЬДЕГИДОМ
© 1995 г. Е. Ю. Лурье, Е. М. Мосина, А. А. Ефремова, А. П. Каплун*, В. И. Швец
Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова,
117571, Москва, просп. Вернадского, 86 Поступила в редакцию 12.10.94 г.
Получен ряд оснований Шиффа а- и (ö-аминокислот с салициловым альдегидом. Исследованы физико-химические свойства полученных соединений, в том числе и флуоресцентные, определены их константы гидролиза при pH 6,0, 7.0, 8.0,
Ключевые слова: аминокислоты, гидроксибензальдегид, основания Шиффа, флуоресценция, константа гидролиза.
Основания Шиффа аминокислот и ароматических альдегидов проявляют широкий спектр биологической активности. Так, основания Шиффа коричного альдегида и аминобензойной или ами-носалициловой кислот обладают противобактери-альной [1] и противогрибковой активностью [2]. Получен ряд антираковых препаратов [3], содержащих азометиновые структуры. Соединения этого класса используются в химии пищевых отдушек [4, 5] и парфюмерной промышленности [6, 7].
С другой стороны, основания Шиффа представляют большой интерес как удобные объекты для исследования ряда теоретических проблем органической химии [8]: ц ис-тр а не - и зо ме рии, вопросов таутомерии, а также для изучения природы термо- и фотохромизма [9-11], межмолекулярных и внутримолекулярных водородных связей и т.д.
В работах Белоконя с сотр. [12 - 16] комплексные соединения оснований Шиффа, полученных из салицилового альдегида и аминокислот, были использованы для разделения энантиомеров аминокислот, а также для их асимметрического синтеза. Такие основания Шиффа, являясь аналогами комплексов, образующихся при реакции пири-доксальфосфата с аминокислотами в процессе ферментативного трансаминирования [17 - 20], могут использоваться при моделировании ката-
Сокращения: ShC„ - ¡М-(2-гидроксибензилиден)-ш-имино-карбоновые кислот!,i (п - количество атомов углерода в цепи); ShAsp и ShGlu - ^(2-гидроксибензилиден)-а-имино-карСотюпые кислоты, полученные при конденсации салицилового альдегида с а-амилокислотами (Asp и Glu соответственно).
* Автор для переписки.
литического действия пиридоксалевых ферментов [21].
Несмотря на такое широкое применение оснований Шиффа, их выделяют редко, так как они, как правило, являются промежуточными продуктами и не очень стабильны. Цель нашей работы заключалась в синтезе и изучении химико-физических свойств оснований Шиффа, получаемых при конденсации салицилового альдегида с ш-амино-кислотами. Данные соединения - промежуточные продукты синтеза новой группы биологически активных веществ - ГЧ-гидроксибензилами-нокарбоновых кислот [22] и могут представлять интерес в качестве моделей гидролизуемых
r^^-ct0 r^r-CH=N-RCOOK
О h+nh2rcook^ [Mi
^ ОН ^-"ТЖ
(I) (II) (III)
Основание Шиффа (III) R Основание Шиффа (III) R
ShC2 ShC3 ShC4 ShC6 ShC7 ShC9 ShC,, -CH2- -(CH2)2~ -(CH,)3- "(CH2)5- ~(CH2)6- -(CH^g- -(CH^o- ShAsp ShGlu -CH-1 CHj 1 COOK -CH-(CH2)2 COOK
Схема.
СИНТЕЗ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВАНИЙ ШИФФА
605
предшественников лекарств, мембранных флуоресцентных зондов и т.д.
Синтез оснований Шиффа проводили по модифицированной методике [23 J в метаноле в присутствии КОН и при охлаждении. Образовавшуюся в ходе реакции калиевую соль основания Шиффа осаждали эфиром.
Индивидуальность полученных М-(2-гидрокси-бензилиден)иминокарбоновых кислот (III) подтверждали данными элементного анализа и узким
интервалом температур плавления. Все синтезированные основания Шиффа (1П) имеют высокие температуры плавления в интервале 170 - 235°С (табл. 1). Определение индивидуальности оснований Шиффа по ТСХ затруднительно, так как во время хроматографирования происходит их частичный гидролиз.
Основания Шиффа имеют характерные электронные спектры с полосами поглощения 256, 278, 316 и 400 нм, в случае ЗЬАвр и БЬСНи полоса
Таблица 1. Свойства !Ч-(2-гидроксибензилиден)иминокарбоновых кислот (III)
Соединение 'Н-ЯМР, м. д.* (мультиплетность, количество протонов, J, Гц) УФ**, X, нм (е, М"1 см-') Т. пл., С
ShC2 4.71 (д, 2Н, СН2,} I), 6.81 (м, 2Н, СН аром.), 402 (1400) 218 -219 0.45
7.29 (м, 2Н, СН аром.), 8.40 (уш. с, 1Н, СН=Ы) 322 (2700)
256 (8900)
ShC3 2.57 (т, 2Н, 2-СН2, 3 7), 3.87 (дт, 2Н, 3-СН2, У2 3 7, / 1), 402 (1400) 170 - 171 0.72
6.79 (м, 2Н, СН аром'.), 7.29 (м, 2Н, СН аром.), 8.46 316(2500)
(уш. с, 1Н,СН=М) 276 (3000)
256 (8500)
ShC4 2.02 (м, 2Н, 3-СН2), 2,16 (т, 2Н, 2-СН2, У2 3 7.5), 3.68 403 (1800) 215 -216 0.74
(т, 2Н, 4-СН2, 4 7,7 1), 6.82 (м, 2Н, СН аром.), 7.33 316(3200)
(м, 2Н, СН аром.), 8.48 (уш. с, 1Н, СН=Ы) 276 (3900)
256(10500)
ShC6 1.40 (м, 2Н, 4-СН2), 1.74 (м, 4Н, 3-СН2 и 5-СН2), 402(1900) 212 -213 0.83
2.22 (т, 2Н, 2-СН2, /2,3 7), 3.65 (дт, 2Н, 6-СН2, У5>6 7, / 1), 316(2800)
6.82 (м, 2И, СН аром.), 7.38 (м, 2Н, СН аром.), 279 (4100)
8.45 (уш. с, 1Н, СН=Л) 253 (9600)
ShC7 1.38 (м, 4Н, 4-СН2 и 5-СНг), 1.65 (м, 4Н, 3-СН2, 6-СН2), 402 (2000) 226 -227 0.85
2.16 (т, 2Н, 2-СН2,72 з 7.5), 3.40 (дт, 2Н, 7-СН2,У6_ 7 7, / 1), 316 (3300)
6.80 (м, 2Н, СН аром.), 7.34 (м, 2Н, СН аром.), 279 (4400)
8.40 (уш. с, 1Н, CH=N) 253 (10700)
ShC9 1.40 (м, 8Н, 4-, 5-, 6- и 7-СН2), 1.73 (м, 4Н, 3-СН2 и 8-СН2), 401 (2000) 224 -225 0.87
2.16 (т, 2Н, 2-СН2,з 7.5), 3.62 (дт, 2Н, 9-СН2, 91,Л), 316(3300)
6.78 (м, 2Н, СН аром.), 7.33 (м, 2Н, СН аром.), 278 (4500)
8.36 (уш. с, 1Н, СН=Ы) 254(10900)
ShCu 1.19 (м, 12Н, 4-, 5-, 6-, 7-, 8- и 9-СН2), 1.62 (м, 4Н,3-СН2и 404 (980) 234 -235 0.89
10-СН2), 2.16 (т, 2Н, 2-СН2, ,/2 3 7.5), 3.62 (дт, 2Н, 9-СН2, 316(2900)
/8>9 7, ] 1), 6.80 (м, 2Н, СН аром.), 7.32 (м, 2Н, СН аром.), 278 (4000)
8.40 (уш. с, 1Н, СН=1Ч) 254 (9900)
ShAsp 2.80 (м, 2Н, 2-СН2), 4.16 (дд, 1Н, 3-СН2,/2 3 8, У1Ъ 4), 400 (980) 207 -208 0.29
6.72 (м, 2Н, СН аром.), 7.30 (м, 2Н, СН аром.), 325 (2800)
8.40 (с, 1Н, СН=Ы) 256 (9500)
ShGlu 2.20 (м, 4Н, 2- и 3-СН2), 4.00 (дд, 2Н, 4-СН2, У3 4 7,73> 4 5), 401 (1200) 232 -233 0.44
6.75 (м, 2Н, СН аром.), 7.28 (м, 2Н, СН аром.)! 326 (2600)
8.38 (уш. с, 1Н, СН=1Ч) 256 (8900)
* Н-ЯМР-спектры снимали в С030В: д, т, м, дт, дд, уш. с. - дублет, триплет, мультиплет, дублет триплетов, дублет дублетов, уширенный синглет. ** УФ-спектры снимали в СН3ОН, *** ТСХ в системе СН3С1-СН30Н-Н20, 65 : 25 : 4.
606
ЛУРЬЕ и др.
поглощения 278 нм наблюдалась в виде плеча (табл. 1). В спектрах 'Н-ЯМР сигнал протона -СН=]Ч- обнаруживался в виде уширенного синг-лета с 5 8.36 - 8.48 м. д., у сигналов протонов мети-леновой группы, расположенной рядом с иминным азотом, наблюдалось дополнительное расщепление с константой 1 Гц на метановом протоне, в остальном спектры (табл. 1) были аналогичны спектрам соответствующих М-(2-гидроксибен-зил)аминокарбоновых кислот [24].
Цвет полученных оснований Шиффа изменялся в зависимости от длины углеводородной цепи от ярко-желтого, в случае производного )3-аланина (БЬСг), до бледно-желтого, для основания Шиффа со-аминоундекановой кислоты (8ЬСП).
Характерным свойством полученных оснований Шиффа (III) является их способность флуоресцировать (табл. 2). Интенсивность флуоресценции зависит от структуры соединений. Наибольшие значения интенсивности флуоресценции в метаноле наблюдались у соединений с короткой цепью (ЗЬАвр, 81Ю1и, 8ЬС2 - 8ЬС4), максимум флуоресценции лежит в районе 440 нм. В водных растворах максимум флуоресценции смещается в длинноволновую область на 13-20 нм.
Возможность использования оснований Шиффа (например, в качестве гидролизуемых предше-
Таблнца 2. Флуоресценция оснований Шиффа (III) в метаноле (?vex 380 нм)
Соединение у vmax /, oth. ед.
ShAsp 439 4.67
ShGIu 437 5.04
ShC2 440 4.80
ShC3 435 1.92
ShC4 434 1.34
ShC6 460 0.83
ShC7 453 0.69
ShC9 453 1.07
ShC] | 461 0.61
Таблица 3. Константы гидролиза (к, мин ') оснований Шиффа (III) при различных pH
Соединение pH 6.0 pH 7.0 pH 8.0
ShC2 0.390 0.077 0.013
ShC3 0.071 0.029 0.012
ShC4 0.042 0.026 0.011
ShC6 0.037 0.023 0.011
ShC7 0.028 0.022 0.011
ShC9 0.024 0.020 0.010
ShCu 0.022 0.020 0.009
ShAsp 0.239 0.057 0.014
ShGIu 0.140 0.029 0.010
ственников лекарственных препаратов) во многом определяется скоростью их гидролиза. Об устойчивости оснований Шиффа (III) в 0.02 М фосфатном буфере при pH, близких к физиологическим, судили по уменьшению интенсивности поглощения при 400 нм, пропорциональному скорости их гидролиза. Экспериментальные данные описываются кинетическим уравнением реакции первого порядка (С = С0е~к1, где С и С0 - текущая и начальная концентрации, к - константа скорости, t - время) с коэффициентом линейной корреляции 0.92 - 0.99. Это подтвердило наши предположения о том, что гидролиз оснований Шиффа является реакцией первого порядка, и позволило вычислить константы гидролиза (табл. 3).
Скорость гидролиза в ряду соединений (III) уменьшается с увеличением длины цепи (табл. 3), что наиболее заметно в кислотной среде, где соединения более лабильны. Константы гидролиза оснований Шиффа аспарагиновой и глутамино-вой кислот близки значениям констант гидролиза для ShC„ с короткой цепью.
Таким образом, флуоресцентные свойства оснований Шиффа (III), а также их относительная устойчивость в водных растворах (время полураспада для гидрофобных членов гомологического ряда до 70 мин) обусловливают перспективность дальнейшего изучения как их физико-химических, так и биологических свойств с целью их практического использования.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Растворители очищали по стандартным методикам. Все остальные вещества квалификации х. ч. и ч. д. а. использовали без очистки.
Для ТСХ применяли пластинки Silufol UV-254 (Kavalier, Чехо-Словакия). ТСХ проводили в системе: хлороформ-метанол-вода, 65 : 25 : 4. Для обнаружения веществ на хроматограммах использовали флуоресценцию или поглощение при УФ-облучении и нингидрин.
УФ-спектры снимали на спектрофотометрах Shimadzu UV-240
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.