12 марта 2016г.
В настоящее время большой интерес вызывают комплексные соединениям биогенных элементов с органическими лигандами. Изучение комплексных соединений металлов с биологически активными лигандами имеет большой научный я прикладной интерес. Особое внимание из таких комплексов заслуживают соединения металлов с витаминами и аминокислотами, которые представляют собой новый класс биологически активных соединений [1, 4].
Эти соединения изучаются во многих областях химии, особенно бионеорганической. Чрезвычайно широка возможность применения их в различных -областях науки, техники, сельского хозяйства, фармакологии и медицины.
Содержание ионов металлов или органических веществ в тканях живого организма поддерживается на строго определенном уровне, отклонение от которого приводит к серьезным нарушениям биохимических процессов, к заболеваниям животных и человека. Многие лекарства представляют собой лиганды, специфически взаимодействующие с определенным металлом или группой металлов. Кроме того, комплексы металлов с органическими лигандами являются более эффективными биологически активными препаратами, чем неорганические соли соответствующих металлов или органические вещества в свободном состоянии.
К физиологически активным веществам относятся аминокислоты и их производные, витамины, а так же нуклеиновые кислоты. Интерес к комплексным соединениям, содержащим в качестве лигандов природные аминокислоты , а также их производные, не ослабевает на протяжении нескольких десятков лет и, начиная с работ Стекера и Видемана, впервые идентифицировавших координационные соединения аминокислот в середине XIX в., в научной литературе имеется большое количество исследований, посвященных разнообразным по формам и составу комплексам. Само строение аминокислот обуславливает возможность образования различных форм комплексных соединений с ионами металлов. Так, только карбоксильная группа может давать девять форм связывания молекулы аминокислоты с ионом металла, наличие аминогруппы дает возможность образовать хелатные комплексы, а при наличии дополнительных донорных групп в боковой цепи количество форм возрастает [1-6].
Аминокислоты являются важнейшими компонентами эндогенного трансаминирования [1], в процессе которого непосредственное участие принимают биогенные 3d-элементы, в том числе, никель [2]. Никель является микроэлементом, участвующим в процессах окислительно-восстановительного катализа, в образовании активных центров ферментов, в процессах гидролиза и других биохимических процессах. Некоторые комплексы никеля (II) оказывают заметное влияние на превращение аминокислот в печени, поэтому предпринимаются попытки создания на их основе химических модуляторов метаболизма и фармакологических ловушек [3,4]. Ряд соединений меди [3,5,11] подавляет развитие раковой опухоли.
При образовании соединений витаминов и аминокислот с неорганическими веществами изменяются их химические и биологические свойства, причем витамины, находясь в составе таких соединений, обнаруживают биологическую активность, не свойственную витаминам в свободном состоянии, а ионы металлов в сочетании с витаминами и аминокислотами становятся менее токсичными и могут катализировать различные биохимические процессы. Поэтому на основе соединений витаминов и аминокислот с металлами и их солями возможно создание новых препаратов и биокатализаторов, новых лекарственных средств и биологически активных добавок [6, 7, 8].
Сбалансированное содержание питательных веществ в кормах обеспечивает в настоящий момент высокие показатели роста и развития выращиваемой сельскохозяйственной птицы, крупного рогатого скота. Биологически активные вещества, добавляемые в корма животным, помогают увеличить яйценосную активность кур - несушек; благотворно влияют на показатели здоровья, в том числе состояние оперения у кур, на стрессоустойчивость и т.д. [2, 10,11].
Целью работы являлось получение комплексных соединений биогенных металлов с аминокислотами и некоторыми витаминами, с последующим изучением их физико-химических и биологических свойств.
В задачи исследования входило:
- разработать методики экономически малозатратного синтеза комплексных соединений металлов с аминокислотами и витаминами;
- синтезировать комплексы биогенных металлов (меди, цинка, кобальта, никеля) с некоторыми аминокислотами и витаминами.
Выбор металлов для синтеза комплексов был проведен исходя из их биологической роли [3, 5].
Комплексные соединения получали реакцией ионного обмена органических кислот с солями металла в присутствии щавелевой кислоты в соотношении 1 : 1: 1 [9].
Учитывая, что в структурах метионина и пантотеновой кислоты имеются несколько реакционных центров, а ионы металлов (d-элементов) могут образовывать различные по природе связи, то можно было ожидать получение смеси веществ в качестве продуктов реакций синтеза.
В ходе исследований были найдены оптимальные условия для получения координационных соединений меди, цинка, кобальта и никеля с пантотеновой кислотой и метионином, приводящие к образованию единственного продукта (выход синтезированного вещества составил 86-92%).
Список литературы
1. Болотин С.Н. Координационная химия природных аминокислот / С.Н. Болотин [и др.]. – М.: Изд. ЛКИ, 2008. – 240 с.
2. Дятлова Н.М., Фридман А.Я., Барханова Н.Н. Влияние дентатности и основности лигандов на устойчивость в растворе смешанных двуядерных соединений этилендиаминтетраацетатов меди (И)// ЖНХ.-1974. -Т.19. -№4-5. -с.1318.
3. Есина Н.Я., Молодкин А.К., Тараканова Е.В. Разнолнгандные комплексные соединения меди(П), никеля(Н) и кобальта(11) с L -аспаргиновой кислотой и L треонином. // ЖНХ. -1996. -Т.41. -№11. -с.1874-1879.
4. Кайгородова Е.А. Синтез и исследование спектральных характеристик координационных соединений метионина и пантотеновой кислоты с d-элементами / Е.А. Кайгородова, Н.Е. Косянок, Е.К. Яблонская, К.С. Пушкарева // Сб. тезисов VII Междунар. конф. «Спектроскопия координационных соединений», 3-9 октября 2010 г. – Туапсе, 2006. – С. 126-127.
5. Кебец Н.М. Применение комплексного соединения железа с пантотеновой и аскорбиновой кислотами в кормлении телят / Н.М. Кебец, А.П. Кебец // Достижения зоотехнической науки и практики – основа развития производства продукции животноводства / Материалы междунар. научно-практ. конф. – Волгоград, 2005. – С. 119 – 123.
6. Литвинова Т.Н. Биогенные элементы: комплексные соединения: Учеб.-метод. пособ. / Т.Н. Литвинова, Н.К. Выскубова, Л.В. Ненашева. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 283 с.
7. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. Практическое руководство / К. Наканиси. – М.: «Мир», 1965. – 216 с.
8. Фридман Я.Д. Об устойчивости соединений солей металлов с аминокислотами / Я.Д. Фридман, Н.М. Кебец, Дж. У. Усубалиев // Ж. неорганической химии. - Т. 35. - № 1. – 1990. – С. 2868 – 2867.
9. Фридман, Я.Д. Смешаннолигандные соединения биометаллов с гамма-аминомасляной кислотой и их биологические свойства / Я.Д. Фридман, Н.М. Кебец, М.Т. Нанаева и др. // Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине / Тез. докл. 11 Всесоюзной конф. – Самарканд, 1990. – Т. 2. - С. 210 – 211.
10. Фридман Я.Д., Пулатова 3.М., Левина М.Г. Смешаннолигандные соединения меди с пиродоксальфосфатом и глицином. Коорд. Химия. -1984. -Т. 10. -№2. -с.151.
11. Фридман А.Д., Джусуева М.С., Долгашова Н.В., Изучение смешаннолигандных соединений меди (II) с пангамовой, глюконовой и аминоуксусной кислотами. //ЖНХ. 1983. -Т.28. -K9. -c.2286.
