научная статья по теме ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ В БИОМОЛЕКУЛАХ ФЕНИЛАЗОМЕТИНОВ Физика

Текст научной статьи на тему «ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ В БИОМОЛЕКУЛАХ ФЕНИЛАЗОМЕТИНОВ»

СПЕКТРОСКОПИЯ ^^^^^^^^^^

КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

УДК 535.34+539.1.047+543.42

ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ В БИОМОЛЕКУЛАХ

ФЕНИЛАЗОМЕТИНОВ

© 2014 г. Г. Б. Толсторожев*, М. В. Бельков*, И. В. Скорняков*, О. И. Шадыро**,

Г. А. Ксендзова**, В. Л. Сорокин**

* Институт физики НАН Беларуси, 220072 Минск, Белоруссия ** Белорусский государственный университет, 220050 Минск, Белоруссия E-mail: gbt@imap.bas-net.by Поступила в редакцию 14.10.2013 г.

Изучены ИК фурье-спектры растворов в CCl4 биологически активных молекул экранированных фенилазометинов. Проанализирована роль ОН- и М=С-групп молекул в образовании внутримолекулярных водородных связей. Анализ ИК спектров свидетельствует о существовании в изучаемых молекулах системы внутримолекулярных водородных связей трех различных типов: 0-Ы-0—Н, 0—H---N=C и 0—H-0—H"-N=C. Обнаружена корреляция между процессами образования водородных связей в молекулах фенилазометинов и наличием у них антивирусных свойств. Главным признаком противовирусной активности является существование в молекулах системы внутримолекулярных водородных связей типа 0—H-0—H-N=C при отсутствии свободных гидроксильных групп. Противовирусная активность соединений снижается, когда в структуре молекул имеются дополнительные ОН группы, не связанные водородными связями.

DOI: 10.7868/S0030403414070241

ВВЕДЕНИЕ

Экранированные (пространственно-затрудненные) фенолы (ЭФ) — это группа органических соединений ароматического ряда, у которых к бензольному кольцу помимо гидроксильных групп присоединены объемные алкильные заместители [1].

Соединения ЭФ, являясь эффективными ингибиторами свободнорадикальных процессов, обладают высоким индексом биологической активности. Среди соединений этого ряда найдены высокоэффективные антиоксиданты, малотоксичные противовоспалительные средства, антиаллергические, кардиологические и антимикробные препараты [2].

Методами ИК спектроскопии ранее показано, что высокая антимикробная активность наблюдается в молекулах ЭФ со свободными гидрок-сильными группами. Образование внутримолекулярных водородных связей (ВВС) в молекулах снижает количество свободных ОН-групп, что ведет к ослаблению антимикробного действия таких соединений [3, 4].

Анализ исследований показывает, что наиболее перспективный подход в направлении создания новых эффективных фармакологических препаратов состоит в синтезе функционализиро-ванных производных ЭФ [5, 6]. Проблема создания новых лекарственных препаратов на основе модифицированных производных ЭФ диктует необходимость глубоких и всесторонних иссле-

дований физико-химических и медико-биологических свойств этих соединений.

Актуальность исследований спектроскопических свойств модифицированных ЭФ связана с возможностью выявления механизмов межмолекулярных взаимодействий (ММВ) этих соединений с инфицированными клетками живых организмов. Отметим, что для пространственно-затрудненных аминофенолов с различными функционально активными заместителями ранее уже продемонстрирована существенная роль водородных связей в проявлении антирадикальной и противовирусной активности [7—15].

В настоящей работе приведены экспериментальные данные по изучению ИК спектров синтезированных соединений из класса экранированных фенилазометинов (ЭФАМ), которые существенно различаются по своим противовирусным свойствам. Дан анализ роли различных типов ВВС в проявлении противовирусной активности соединений из класса ЭФАМ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве объектов исследования выбраны недавно синтезированные препараты экранированных фенилазометинов: 2,4-ди-трет-бутил-6-[(Е)-1-фенилметилиденамино]фенол (ЭФАМ 1), 2,4-ди-трет-бутил-6-[(Е)-1-(2-гидроксифенил)-метилиденамино]фенол (ЭФАМ 2), 3-[3,5-ди-трет-бутил-2-гидрокси-фенилиминометил]-

1,2-бенздиол (ЭФАМ 3), 4-[3,5-ди-трет-бутил-2-гидроксифенилиминометил]-1,2-бенздиол (ЭФАМ 4), 4-[3,5-ди-трет-бутил-2-гидроксифе-

нилимино-метил]-1,3-бенздиол (ЭФАМ 5) и известный препарат не модифицированного ЭФ — 3,5-ди-трет-бутилпирокатехин (ЭФ 1)

ЭФАМ 1

ho ЭФАМ 2

ЭФАМ 3

ЭФАМ 4

ЭФАМ 5

ЭФ 1.

Соединения ЭФАМ 1—5 являются иминопро-изводными 4,6-ди-трет-бутил-2-аминофенола, который был синтезирован по описанным ранее методикам [16, 17]. Взаимодействие 4,6-ди-трет-бутил-2-аминофенола с гидроксилированными альдегидами осуществляли с использованием классической реакции конденсации в спиртовой среде в условиях кислотного катализа [18]. Строение полученных соединений подтверждено физико-химическими характеристиками, а также экспериментальными данными ЯМР, масс-спек-трометрии и элементного анализа.

Предварительные исследования на культурах клеток показали, что соединения ЭФАМ 1, ЭФАМ 4 и ЭФАМ 5 биологически малоактивны, а ЭФАМ 2 и ЭФАМ 3 обладают активностью против вируса герпеса.

Для установления взаимосвязи между спектроскопическими и противовирусными свойствами биомолекул ЭФАМ методами ИК спектроскопии исследованы 3 х 10-3 М растворы этих соединений в CCl4. Как правило, при таких концентрациях в нейтральных растворителях молекулы модифицированных ЭФ не вступают в ММВ [7—15]. ИК спектры растворов регистрировались на ИК фурье-спектрометре NEXUS при спектральном разрешении 2 см-1 с усреднением 256 сканирований.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Для структур всех исследуемых молекул характерно наличие фрагмента ЭФ, который состоит из бензольного кольца и присоединенных к нему трет-бутильных и гидроксильных групп. В структурах ЭФАМ присутствует второй ароматический

цикл, который посредством двойной связи — М=СИ- присоединен к фрагменту ЭФ. Во втором ароматическом цикле в разных положениях бензольного кольца также могут находиться группы ОН. Наличие в молекулах незамещенных ОН-групп важно для проявления биологической активности модифицированных ЭФ [3, 4, 7—15].

На рисунке приведены ИК спектры растворов ЭФАМ 1-5 и ЭФ 1 в интервале 3700-2500 см-1, где расположены полосы поглощения (ПП) валентных колебаний свободных и связанных ОН-групп молекул, а также ПП колебаний С-Н-связей ароматического кольца и трет--бутильных групп [3, 4, 7-15]. Полосы валентных колебаний С-Н находятся в интервале 3100-2800 см-1 и характерны для всех изучаемых соединений. При исследовании ИК спектров эти ПП часто используются как "внутренний стандарт" [3, 4, 13]. Значения частот в максимумах ^тах) ПП колебаний О-Н в ИК спектрах соединений ЭФАМ приведены в таблице.

На рисунке (кривая 1) приведен ИК спектр раствора ЭФАМ 1. Структура этого соединения характеризуется наличием одной группы ОН во фрагменте ЭФ. В присоединенном бензольном кольце группы ОН отсутствуют. В спектре ЭФАМ 1 колебаниям гидроксильной группы соответствует ПП с vmax = 3384 см-1 (таблица). Свободные группы ОН в ИК спектрах модифицированных и не модифицированных ЭФ поглощают в интервале 3640-3595 см-1 [3, 4, 7-15]. Появление ПП в области связанных колебаний О-Н в ИК спектре ЭФАМ 1 возможно только при образовании в молекулах ВВС типа О-И---М=С между атомом во-

дорода группы ОН и находящимся в орто-поло-жении атомом N [19-22]

ХИ ,_к

Аналогичная водородная связь типа О-И—N ранее была обнаружена в молекулах экранированных фенилзамещенных аминофенолов [4, 7-11].

Для молекулы ЭФАМ 2 характерно присутствие в присоединенном бензольном кольце дополнительной группы ОН, также находящейся в орто-положении по отношению к фрагменту -^СИ-. В спектре соединения ЭФАМ 2 в области свободных колебаний О-Н ПП не наблюдаются (кривая 2). Это означает, что в молекуле отсутствуют свободные группы ОН. В области связанных колебаний О-Н зарегистрированы две ПП. Узкая полоса с утах = 3527 см-1 (таблица) по своему положению в ИК спектре и своим спектральным характеристикам характерна для ОН-групп, которые участвуют во внутримолекулярных взаимодействиях (ВМВ) с другими гид-роксильными группами молекул ЭФ [3, 4]. Это означает, что в структуре молекулы ЭФАМ 2 между двумя гидроксильными группами, которые входят в структуру различных бензольных колец, возникает ВвС типа О-Н—О-Н.

Вторая ПП колебаний О-Н значительно уширена и смещена в область колебаний С-Н трет-бутильных групп. По аналогии с ИК спектром ЭФАМ 1 эта полоса обусловлена колебаниями ОН-групп фрагмента ЭФ, которые участвуют в образовании ВВС типа O—H•••N=C.

Значительное уширение полосы и смещение ее максимума поглощения в низкочастотную область связано с одновременным участием гидрок-сильной группы фрагмента ЭФ в двух типах ВМВ. Участвуя в ВМВ, ОН-группа фрагмента ЭФ выступает в одном случае как акцептор протона, а в другом как донор

Необходимо отметить, что по своим противовирусным свойствам соединение ЭФАМ 2 наиболее активно.

В 0.3

0 0.3

0.2

0.1

-

-

4 | Мл

- •гУ!

.1 ,1 , 1 , 1 1 / '"•л

1 1 V___-— ]

3600

3200

2800 V,см

1

Инфракрасные спектры растворов в СС14 ЭФАМ 1 (1), ЭФАМ 2 (2), ЭФАМ 3 (3), ЭФАМ 4 (5), ЭФАМ 5 (6) и ЭФ 1 (4) в области валентных колебаний О-Н и С-Н.

Основное структурное отличие молекулы ЭФАМ 3 от молекулы ЭФАМ 2 - это наличие в присоединенном бензольном кольце еще одной группы ОН, которая находится в орто-положе-нии к уже имеющейся гидроксильной группе. По своим противовирусным свойствам это соединение сохраняет свою высокую активность.

В спектре раствора ЭФАМ 3 в области связанных колебаний О-Н зарегистрированы три ПП (кривая 3). Две полосы с утах = 3532 и 3556 см-1 (таблица) в ИК спектре накладываются друг на друга. Третья полоса, максимум поглощения ко-

0

Частоты (V, см-1) в максимумах полос поглощения валентных колебаний О—Н в ИК спектрах растворов экранированных фенилазометинов в СС14

Соедине- Фрагмент ЭФ Присоединенное бензольное кольцо

ние свободные связанные свободные связанные

ЭФАМ 1 ЭФАМ 2 ЭФАМ 3 ЭФАМ 4 ЭФАМ 5 ЭФ 1 3617 3384 3000-2850 3000-2850 3377 3000-2850 3555 3606 3600 3527 3532 3556 3562 3523

торой смещен в низкочастотную область, по своим характеристикам близка к ПП в ИК спектре раствора ЭФАМ 2 (кривая 2). Очевидно, что ее появление в ИК спектрах ЭФАМ 2 и ЭФАМ 3 обусловлено в обоих случаях наличием в молекулах ВВС типа О—Н--^=С, в образовании которой участвует ОН-группа фрагмента ЭФ.

Для корректного отнесения двух дру

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Физика»