КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ, 2014, том 76, № 1, с. 3-7
УДК 544.127+544.77.051.62
КЕТО-ЕНОЛЬНЫЕ ТАУТОМЕРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ КВЕРЦЕТИНА В РАСТВОРАХ КАТИОННОГО ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО
ВЕЩЕСТВА МИРАМИСТИНА © 2014 г. В. Н. Барвинченко, Н. А. Липковская, Т. В. Федянина
Институт химии поверхности Национальной академии наук Украины 03164 Киев-164, ул. Генерала Наумова, 17 Поступила в редакцию 11.06.2013 г.
Спектрофотометрическим методом изучены таутомерные превращения кверцетина в растворах ка-тионного ПАВ мирамистина. Установлено, что при рН > 6 моноанион енольной формы кверцетина необратимо переходит в моноанион кето-формы, причем скорость этого процесса зависит от концентрации ПАВ и рН раствора. Показано, что енольная форма является более устойчивым таутомером кверцетина в водных растворах, а кетонная форма стабилизируется в средах, содержащих мирами-
стин. Определены кажущиеся константы диссоциации енольной (р^ = 6.60) и кетонной (р^ = 5.64) таутомерных форм кверцетина в мицеллярных растворах мирамистина.
Б01: 10.7868/80023291213060025
ВВЕДЕНИЕ
В состав практически всех лекарственных растений входит флавоноид кверцетин (Кв) (3,5,7-три-гидрокси-2-(3,4-дигидроксифенил)-хромен-4-он) [1]. Этот биоактивный полифенол группы витаминов Р широко применяется в медицине [2], поскольку обладает антиоксидантными и хела-тообразующими свойствами, оказывает капилля-роукрепляющее, противоотечное, спазмолитическое, антигистаминное, диуретическое действие, проявляет высокую противовоспалительную и противовирусную активность. В настоящее время установлено, что на процессы, протекающие в живых системах, флавоноиды оказывают влияние за счет специфического взаимодействия с белками, выполняющими регуляторные функции [3]. В то же время из химии биорегуляторных процессов [4] известно, что одним из основных структурных факторов биологической активности многих соединений является конформационная изменчивость под действием специфических межмолекулярных взаимодействий. Результаты квантово-химических исследований [5—8] показали возможность таутомерных превращений молекулы Кв, причем наиболее вероятным является переход из енольной формы в кетонную (рис. 1).
Относительное содержание таутомерных форм в растворе зависит от строения молекулы, типа заместителей в ней, концентрации, температуры, полярности и кислотности среды, однако основную роль играет растворитель, варьирование при-
роды которого позволяет в широких пределах изменять концентрацию таутомеров. Согласно современным представлениям, микрогетерогенная организованная среда рассматривается как принципиально новый тип растворителя, который также способен влиять на таутомерные превращения [9]. Нами впервые было экспериментально установлено, что в организованных средах биополимеров — сывороточного альбумина человека (САЧ) и поливинилпирролидона (ПВП) происходит переход енольной формы Кв в кетонную, чему соответствует изменение его спектральных характеристик во времени [10, 11]. Известно [12], что организованные среды другого типа — мицел-лярные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ), также способны влиять на тауто-мерные превращения органических соединений. В качестве объекта исследования нами было выбрано катионное ПАВ мирамистин, который в настоящее время является одним из наиболее эффективных антисептических средств широкого спектра действия с выраженной противомикроб-ной, противогрибковой и противовирусной активностью [13] и, одновременно, может быть использован как солюбилизатор малорастворимых флавоноидов в лекарственных препаратах. Кроме того, мирамистин содержит в своем составе амид-ную группу, характерную для белков, что позволяет использовать его при моделировании биосистем. Следует отметить, что изучение влияния мирамистина на таутомерные превращения Кв и его свойства, в частности, кислотно-основные,
4
БАРВИНЧЕНКО и др.
8
1
OH
13'
OH
OH
T1 6'
OH
OH O
Енольная форма
HO
Vy^O
OH O
Кетонная форма
OH
H
Рис. 1. Схема кето-енольной таутомерии молекулы кверцетина.
имеет не только теоретическое, но и практическое значение при разработке рецептуры и технологии изготовления медицинских препаратов.
В настоящей работе методом спектрофотомет-рии было исследовано влияние мирамистина на превращение енольной формы Кв в кетонную в зависимости от рН раствора, концентрации ПАВ и времени, определены кислотно-основные характеристики обеих таутомерных форм.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали мирамистин (бензил-диметил[3-(миростоиламино)пропил]аммония хлорид) производства "Инфамед".
CH3
O
CH2-N+-(CH2)3-NH-C-(CH2)12-CH3]Cr
Ch3
Структурная формула мирамистина
Исходные растворы Кв и рутина (Sichuan Xieli Pharmaceutical Co. Ltd., Корея) и катионного ПАВ готовили путем растворения точных навесок препаратов. Во всех экспериментах концентрация флавоноидов составляла 2 х 10-5 М, этанола — 4%, ионная сила ц = 0.2 М (NaCl).
Кислотность растворов в диапазоне значений pH 4—8 устанавливали добавлением фосфатных буферов и контролировали с помощью стеклянного электрода универсального иономера Hanna Instruments HI 221. Электронные спектры регистрировали с помощью спектрофотометра Specord M-40 (Германия).
Для количественной оценки влияния мирамистина на кислотно-основные свойства енольной и кетонной форм Кв в интервале pH 3—8 определяли методом спектрофотометрии кажущиеся
константы диссоциации (pKaa) [14]:
A 0.3
(а)
^max2
400 (б)
450 X, нм
0 -0.1 -0.2
- jr^'A
N
I Xmax1 | | 1
300
350
400
400
500 X, нм
Рис. 2. Спектры поглощения Кв в присутствии мирамистина (а) и их изменения (б), измеренные в течение 300 мин. Пунктирная кривая — спектр раствора Кв без мирамистина через 300 мин. СМр = = 1.2 х 10-3 М, рН 6.86, I = 1 см, интервал между двумя последовательными измерениями — 30 мин.
pKa = рН + lg{[ROH]/[RO-]} =
= рН + lg(HRO_ - A)/(A — Aroh)],
где A, Aroh и ARO- — соответственно поглощение света анализируемым раствором и мицеллярны-ми растворами мирамистина, содержащими Кв в молекулярной (ROH) и депротонированной (RO-) формах; pH — кислотность анализируемого раствора.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Ранее при изучении устойчивости растворов супрамолекулярных комплексов флавоноидов с ПВП и САЧ было установлено [10, 11], что спектры поглощения Кв в этих системах со временем существенно изменяются — происходит постепенное снижение интенсивности полосы Хтах1 (385 нм (ПВП) и 399 нм (САЧ)), и, одновременно, появляется новая полоса Хтах2 (335 нм (ПВП) и
КЕТО-ЕНОЛЬНЫЕ ТАУТОМЕРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ КВЕРЦЕТИНА
5
АЛз45
Рис. 3. Увеличение интенсивности полосы ^тах2 = = 345 нм в спектре раствора Кв, содержащего различные концентрации мирамистина, в зависимости от времени. СМР (10-3 М): 0.0 (1), 0.22 (2), 0.484 (3), 0.67 (4), 1.79 (5), 2.24 (б), 5.15 (7). рН 7.4, I = 1 см.
327 нм (САЧ)), которая была отнесена к образованию кето-таутомера Кв.
На рис. 2 приведены спектры поглощения Кв в растворе мирамистина, измеренные с интервалом 30 мин, из которых следует, что, как и в организованных растворах ПВП и САЧ, в мицеллярных растворах мирамистина также появляется новая полоса ^тах2 = 345 нм (рис. 2а). Изменение этих спектров (ДА) относительно спектра раствора, измеренного сразу же после смешивания реагентов, т.е. при I = 0 мин (рис. 2б), демонстрирует уменьшение интенсивности полосы при ^тах1 = 400 нм и одновременный рост полосы при ^тах2 = 345 нм. В спектре же раствора самого Кв в этих условиях (рН 6.86) через 300 мин наблюдается лишь незначительное уменьшение интенсивности полосы ^тах1 = 375 нм и появление малоинтенсивной полосы при 450 нм (рис. 2б, пунктирная кривая), которая, очевидно, отвечает частичному окислению Кв с образованием хиноидных структур. Поэтому можно предположить, что появление полосы ^тах2 = 345 нм, которое происходит в мицеллярном растворе мирамистина, связано с образованием кето-формы Кв вследствие его таутомерного превращения. Кроме того, отсутствие роста поглощения при 450 нм в этой системе свидетельствует о большей стабильности растворов Кв в присутствии ПАВ.
Для подтверждения предложенной схемы ке-то-енольного таутомерного превращения Кв в среде мирамистина (рис. 1) были проведены ана-
СМР х 103, М
Рис. 4. Увеличение интенсивности полосы Хтах2 = 345 нм в спектре раствора Кв в зависимости от концентрации мирамистина спустя разные промежутки времени (мин): 30 (1), 60 (2), 180 (3), 400 (4). рН 7.4, I = 1 см.
логичные исследования с рутином, который представляет собой Кв, лабильный протон группы С3—ОН которого замещен рутинозой, что, тем самым, должно препятствовать кето-енольной таутомерии. Экспериментально установлено, что спектры рутина в присутствии мирамистина, как и в случае САЧ и ПВП [10, 11], не изменяются во времени (72 ч), т.е. кето-енольная таутомерия в отсутствие лабильного протона в группе С3—ОН, действительно, не имеет места. Таким образом, взаимодействие с мирамистином способствует ке-то-енольному таутомерному превращению молекулы Кв, а наблюдаемый гипсохромный сдвиг максимума спектра поглощения кето-формы Кв обусловлен нарушением системы я-сопряжен-ных связей между группами у-пирона и фенола.
Изучение изменения интенсивности полосы поглощения ^тах2 = 345 нм кето-формы Кв в растворах мирамистина разной концентрации показало (рис. 3), что ее величина растет со временем и зависит от концентрации мирамистина. Соответствующие зависимости ДА345 = /(СМР), измеренные через 30 (рис. 4, кривая 1), 60 (кривая 2), 180 (кривая 3) и 400 мин (кривая 4), имеют 8-об-разную форму, что свидетельствует о протекании нескольких процессов. С увеличением концентрации ПАВ на кривых наблюдается резкий перегиб при СМР = 1 х 10-3 М, которая является его критической концентрацией мицеллообразова-ния (ККМ) [15]. В концентрационном интервале образования предмицеллярных ассоциатов этого
6
БАРВИНЧЕНКО и др.
АЛ
345
0.15
0.10
0.05
80-
60-
40'
20'
10 8 h 6 4 2
6.0 6.4 6.8
7.2 pH
Рис. 6. Зависимости начальной скорости изменения поглощения Кв при Хтах2 = 345 нм ( v = АЛ345/АГ) (1) и рассчитанной концентрации депротонированной формы Кв в мицеллярном растворе ми
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.