CC BY
117
УДК 547.943.7/541.127/128.24/577.161.6
АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ НОВЫХ N-ЗАМЕЩЕННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
М.Г. ПЕРЕВОЗКИНА, кандидат химических наук, старший преподаватель
ГАУ Северного Зауралья E-mail: [email protected]
Резюме. Изучены особенности ингибирующего действия фенольных антиоксидантов (АО) производных салициловой кислоты в процессе инициированного окисления растворов метилолеата (МО). Производные салициловой кислоты в процессе окисления действуют по двум механизмам: реакция с пероксильными радикалами с константой скорости, равной k7=(0,52...6,86)x104 (Мхс)-1 и разрушение гидропероксидов с образованием молекулярных продуктов. Антиоксидантное действие производных салициловой кислоты во многом зависит от их химической структуры и количества орто- и пара-заместителей. Наибольшую ингибирующую активность проявляют пространственно затрудненные аналоги амида 1-(N-4'-гидроксифенил) салициловой кислоты (осалмида), сравнимые по своему действию с дибунолом и превосходящие в 2 раза а-токоферол (а-ТФ). Эффект синергизма в совместном ингибирующем действии а-ТФ и производных салициловой кислоты достигает 55 %. Независимыми методами (УФ-спектроскопии и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии) в сравнении изучена кинетика расходования а-ТФ в процессе окисления МО при использовании его порознь и в составе бинарной смеси с синтетическими АО. В составе синергической композиции скорость расходования наиболее эффективного ингибитора а-ТФ значительно снижается.
Ключевые слова: антиоксиданты, синергисты, а-токоферол, пероксидное окисление, антирадикальная активность, производные салициловой кислоты.
В сельском хозяйстве производные салициловой кислоты используют для стимуляции ризогенеза, ускорения развития побегов, защиты клеток растений от окислительного стресса, противовирусной защиты растений [1...4]. В последние годы среди современных ингибиторов свободно-радикального окисления липидных субстратов, особый интерес проявляется к полифункциональным фенольным антиоксидантам. В частности, в институте органической химии (НИОХ) им. Н.Н. Ворожцова СО РАН синтезирована группа замещенных амидов салициловой кислоты, имеющих в орто- и пара-положении экранирующие трет-бутильные заместители.
Дополнительное усиления ингибирующего действия возможно связано с использованием синергических композиций. Синергистами могут быть как фенолы и ароматические амины, обладающие, как правило, антиок-сидантным действием, так и вещества, не проявляющие ингибирующей активности. Эффективность действия подобных композиции может быть значительной при малых концентрациях АО, что особенно важно при длительном использовании стабилизаторов окисления. Наибольший интерес представляют смеси с основным природным АО - а-токоферолом (а-ТФ),
Цель наших исследований - определение антиради-кальной активности и брутто-ингибирующего действия новых синтетических фенольных производных салициловой кислоты, поиск взаимосвязи между их строением и антиоксидантной активностью, а также определение высокоэффективных синергических композиций в сочетании с а-ТФ.
Условия, материалы и методы. Антирадикальную
активность АО тестировали в системе инициированного окисления этилбензола хемилюминесцентным (ХЛ) методом [5]. Для измерения интенсивности свечения использовали фотометрическую установку, созданную в ИХФ им. Семенова РАН. Окисление этилбензола проводили в стеклянной ячейке (с термостатируемой рубашкой), расположенной в светонепроницаемой камере фотометрической установки, снабженной фотоумножителем ФЭУ-29. Через ячейку пропускали очищенный от пыли и паров воды воздух. Исследуемое вещество вводили по ходу реакции с помощью шприцевого устройства. Излучаемый свет фокусировался на фотоумножитель с помощью системы сферических зеркал. Окисление инициировали азо-бис-изо-бутиронитрилом (АИБН) в концентрации Эх 10-Э М при температуре !=60° С. Скорость зарождения свободных радикалов определяли экспериментально с помощью реперного ингибитора - хромана С. Она составляла 2,3х 10-8 Мхс-1. Для усиления свечения использовали люминофор 9,10-дибромантрацен в концентрации 5х10-4 М, не влияющий на кинетику окисления. Концентрация ингибитора составляла (1...5)х10-4 М. В ходе эксперимента были получены типичные Б-образные кинетические кривые. Основная кинетическая характеристика ХЛ кривых - величина тангенса угла наклона касательной, проведенной в точке перегиба, пропорциональная максимальной скорости расходования антиоксиданта Ее использовали для расчетов значения к7 с учетом уравнения:
[Ч Мм]тах = (0-22 ± 0-02)х к7х^1^1Ге
где к6 константа скорости рекомбинации перекисных радикалов.
Кинетику окисления изучали методом поглощения кислорода в манометрических установках типа Варбурга при окислении модельного субстрата - метилолеата (МО) в присутствии инертного растворителя хлорбензола [6]. Процесс инициировали путем термического разложения при !=60 0С азобисизобутиронитрила (АИБН), скорость инициирования в условиях экспериментов составляла 4,2х10-8 Мхс-1. Графическим методом определяли величину периода индукции (т?), представляющую собой отрезок оси абсцисс, отсекаемый перпендикуляром, опущенным из точки пересечения касательных, проведенных к кинетической кривой. Действие ингибиторов оценивали величиной антиоксидантной активности, количественно определяемой по формуле АОА= т£-т*6 /т*5, где т*5 и т? -периоды индукции окисления субстрата в отсутствие и присутствии исследуемого АО соответственно. Сравнение с действием ингибитора, принятого за стандарт, осуществляли используя отношение т* / т* где т* -
1 ^ 1 I 1 реп,, м реп.
период индукции реперного ингибитора. Кинетику накопления гидропероксидов изучали методом обратной йодометрии при аутоокислении МО при !=60° С в среде хлорбензола. Ингибирующее действие всех изучаемых соединений тестировали в широком диапазоне концентраций (5,0х10-5 - 2,5х10-Э М). В качестве реперных ингибиторов использовали а-токоферол и дибунол, при этом концентрации АО были сравнимыми. Для поиска синергических композиций исследовали кинетику радикальных реакций в системах, одним из компонентов которых был
Таблица 1. Кинетические характеристики АО различного химического строения
№ Название Формула К7к104, М-1хс-1 1 Период индукции, мин *(САО = 2x10* М)
I Пара-ацетамино-фенол (Парацетамол) сн-со-мн-(0)-™ 4,00±0,13 2,4 220±4
II Амид 1-(Ы-4'-гидрокси-фенил) салициловой кислоты (Осалмид) (о^.нСо-™^оУс„ 6,86±0,15 2,4 110±2
III Амид 1-(Ы-4'-гидроксифенил-3,3',5'-тритрет. бутил)-5-этил салициловой кислоты 1,69±0,04 2,6 220±3
IV Амид 1-(Ы-4'-гидрокси-фенилпропил-3',5'-дитритрет. бутил)-5-этил салициловой кислоты (5)-со -ЇМ Н - сн2 -сн2-сн2-^С^ ОН 0,52±0,02 3,3 240±4
V Амид 1-(Ы-4'-гидрокси-фенилпропил-3,3',5'-тритрет. бутил)-5-этил салициловой кислоты Ц-оо-Ми-с„2,„2-си2^он 0,85±0,03 3,6 240±3
VI Сульфид 1-(Б-4'- гидроксифенил- пропил-3,3',5'- тритрет.бутил)-5- этил салициловой кислоты &со"онг-снг-он2#он 0,74±0,02 4,5 230±3
VII а-токоферол (6-гидрокси-2,5,7,8- тетраметил-2- фитилхроман) 360±0,12 2,0 160±2
VIII 2,6-дитрет. бутил-4-метил фенол (дибунол) НО^ЬСНэ 1,40±0,02 2,0 190±2
* - С (АИБН) = 3x10-3 М, 1=60°С, - условия окисления метилолеата, р<0,05
а-ТФ, а вторым - один из пространственно затрудненных фенолов: амид 1-(Ы-4'-гидроксифенилпропил-3,3', 5'-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты или сульфид 1-(Б-4'-гидроксифенилпропил-3,3',5'-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты. В исследуемых композициях изменяли абсолютные количества и соотношения компонентов. При этом количественно оценивали действие индивидуальных АО и их бинарные смеси. Эффективность совместного ингибирующего действия смеси количественно характеризовали абсолютным значением разности (Дт?) периодов индукции окисления МО в присутствии композиции АО (£3) и простой суммы индивидуальных компонентов (ЕБт?), либо выражали в относительных единицах - (Дт^ЕБт^х 100 %. Неравенство тЕ>Е-г свидетельствовало о проявлении синергизма в совместном действии компонентов, а тЕ<Ет - об эффекте антагонизма.
Кинетику расходования а-ТФ определяли методом УФ-спектроскопии с использованием спектрофотометра БресогС М 40 и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографе Милихром А-02 с колонкой Мис1еовН 100-5 с детекцией на двухлучевом УФ-спектрофотометре Саг^е188Бресогс1 М 40 с авто-
матизированной записью и компьютерной обработкой спектров. а-ТФ имеет характерную длинноволновую полосу поглощения при 295 нм. Ее коэффициент экстинции составляет 2900 дм3/Мхсм в ацетонитриле. Присутствие МО, антиоксидантов и инициатора в выбранных концентрациях не мешало определению концентрации а-ТФ. Дополнительно в кювету сравнения спектрофотометра помещали раствор МО и антиоксиданта в той же концентрации, что и в реакционной смеси. В результате прибор регистрировал поглощение света, обусловленное только а-ТФ и продуктами его трансформации. Инициатор АИБН практически не оказывал влияние на измерения поглощения в области 295 нм. Поэтому его не добавляли в кювету сравнения, тем самым предотвращали химический процесс по радикальному механизму.
В работе использовали а-ТФ (6-гидрокси-2, 5, 7, 8-тетраметил-2-фитилхроман), дибунол (1 -гидрокси-2,6-ди-трет-бутил-4-метил-бензол). Изучавшиеся производные салициловой кислоты: амид 1-(Ы-4'-гидроксифенил) салициловой кислоты (осалмид), амид 1-(Ы-4'-гидроксифенил-3,3',5'-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, амид1-(Ы-4'-гидроксифенилпропил-3',5'-дитри-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты,
амид 1-^-4'-гидроксифенилпропил-3,3 ',5 '-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, сульфид 1-(N-4'-гидроксифенилпропил-3,3 ' ,5 '-три- трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, лара-ацетаминофенол (парацетамол) синтезированы в Институте органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН. Чистоту соединений контролировали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с применением упомянутого оборудования. Регистрацию хроматограмм проводили в режиме градиентного элюирования с использованием воды, метанола и ацетонитрила (скорость подачи 100 мкл/мин, объём кюветы 1,2 мкл). Содержание основного вещества составляло 99,9 %. В качестве субстрата окисления применяли метилолеат, синтезированный в НИОХ СО РАН, дважды очищенный путем вакуумной перегонки в токе аргона при 105 °С (чистота МО после перегонки 99,8 %). Растворителями служили ацетонитрил марки «осч» и хлорбензол, очищенный методом простой перегонки.
Результаты и обсуждение. Исследуемые соединения, представляют собой амидные или сульфидные производные салициловой кислоты. Большинство из них содержат орто-трет-бутильные заместители и относятся к пространственно затрудненным фенолами.
При исследовании кинетики изменения интенсивности ХЛ в присутствии исследуемых соединений было установлено, что все АО оказывают ингибирующее действие на процесс окисления модельного субстрата. Из производных салициловой кислоты наибольшую активность в реакции с пероксильными радикалами проявляет осалмид (табл.1), аномально высокая константа скорости реакции к7 которого обусловлена наличием п-р-сопряжения между амино-группой и фенолом. Анализ значений констант скорости реакций к7 структур, отличающихся степенью экранированности Он-группы, свидетельствует, что введение экранирующих заместителей приводит к существенному снижению антиради-кальной активности АО. Сопоставление антирадикальной активности исследуемых аминофенолов, у которых амино-группа находится на разном расстоянии от бензольного кольца, показывает, что по мере ее удаления, а, следовательно, снижения возможности п-р-сопряжения, величина константы снижается вдвое.
Таким образом, наиболее тесная взаимосвязь существует между значением константы скорости реакции к7 и природой заместителя в пара-положении. Полученные данные согласуются со сведениями, приводимыми в известных монографиях и обзорах [8...13].
Сравнение констант скорости реакции к7исследуемых фенолов и а-ТФ показывает, что основной природный АО более активен в реакции с пероксильными радикалами (практически в 360 раз). Стехиометрический фактор ингибирования f для большинства изучаемых соединений был близок или равен 3 (см. табл. 1).
Таким образом, механизм действия исследуемых АО связан с уничтожением пероксильных радикалов, ведущих процесс окисления.
Известно, что для большинства синтетических АО имеет место положительная корреляционная связь между их концентрацией и величиной периодов индукции. В последние годы показано, что для ряда природных АО указанная зависимость в области высоких концентраций может отклоняться от прямолинейной [6, 14, 15].
Мы установили, что исследуемые АО увеличивают периоды индукции окисления модельного субстрата МО. Для всех синтетических антиоксидантов наблюдалась линейная зависимость между периодом индукции и концентрацией (рис. 1). Действие а-ТФ характеризовалось
:>
120 -
£ 100 -
80-
60-
40-
20-
0-
О 100 200 300 400 500 600 700
_____________________________________________t, МИН.
Рис. 1. Кинетические кривые поглощения кислорода МО в среде хлорбензола в присутствии АО: 1 - контроль; 2 - а-ТФ; 3 - дибунол; 4 - амид салициловой кислоты (III); 5 - амид салициловой кислоты (IV); 6 - амид салициловой кислоты (V); 7 - осалмид; 8 - парацетамол; С АО = const = 2х 10-4 М, С (АИБН) = 3х10-3 M, t = 60°С.
экстремальной зависимостью (рис. 2), которая ранее был представлена в литературе [6] и воспроизведена в нашей работе. Периоды индукции при ингибировании а-ТФ нарастали до концентрации 2,5х10-3 М, после которой происходило постепенное снижение эффективности торможения процесса.
Этот факт объясняется, по всей вероятности, различиями в активности феноксильных радикалов АО разного строения, поскольку известно, что пространственно незатрудненные феноксилы проявляют высокую активность в побочных реакциях продолжения цепей, приводящих к снижению действия АО [11].
Антиоксидантная активность осалмида ниже, чем у парацетамола, в 2 раза, а брутто-ингибирующая активность пространственно замещенных фенолов выше, чем у пространственно незатрудненных АО, практически в 2 раза (табл.1).
Сопоставление структур амидов салициловой кислоты (III, IV, V, см. табл. 1) показывает, что разделение амидного и фенольного фрагментов молекулы тремя метиленовыми группами приводит к повышению брутто-ингибирующего действия АО. Очевидно, это связано с отсутствием п-р-сопряжения между амино-группой и бензольным ядром. В литературе были получены аналогичные закономерности для других групп соединений [13,16]. Структуры V и VI в наших исследованиях по своему антиоксидантному действию были близки.
Рис. 2. Зависимость периодов индукции от концентрации АО: 1 - парацетамол; 2-дибунол; 3- амид салициловой кислоты (V); 4 - амид салициловой кислоты (IV); 5 - амид салициловой кислоты (III); 6- осалмид; 7 - а-ТФ; С (АИБН) = 3х10-3 М, t=600.
Таблица 2. Зависимость величины синергического эффекта от концентра-
ции а-ТФ и АО субстрат окисления МО, С (АИБН) = 3х10-3 M, t=60oС
С(АО)х10-4, М т АО, инд ’ мин Ет. мин 1, Тр мин Ат,мин (Ат/Ет.) х100%
АО (V*) + С (аа-ТФ) = сопв1 - 2,5х10-4 М, т = 190 мин инд
1,0 150±2 340 435±4 95 27,9
2,0 240±4 430 610±5 180 41,9
4,0 380±5 570 855±6 285 50
6,0 550±4 740 815±7 75 10,1
8,0 720±6 910 770±6 -140 -15,4
10,0 900±7 1090 900±11 -190 -17,4
а-ТФ + С (V*) = сопв1 = 2Х10-4 М, т = 240 мин ' ' ’ инд
2,5 190±3 430 610±4 180 41,9
5,0 300±5 540 830±6 290 53,7
12,5 650±6 890 1370±12 480 53,9
АО (VI*) + С (а-ТФ) = сопв1 = 2,5х10-4 М, т = 190 мин инд
1,0 160±2 350 455±5 105 30,0
2,0 230±3 420 605±6 185 44,0
4,0 390±3 580 900±7 320 55,2
6,0 560±4 750 860±6 110 14,7
8,0 730±5 920 830±5 -90 -9,9
10,0 910±6 1100 1260±9 -160 -14,5
а-ТФ + С (VI*) = сопв1 = 2Х10-4 М, т = инд 230 мин
2,5 190±3 420 610±4 190 45,2
5,0 300±5 530 830±6 300 56,6
12,5 650±6 880 1360±12 480 54,5
* - номер антиоксиданта соответствует номеру в табл. 1.
Особо необходимо отметить, что ОН-группа, расположенная по соседству в орто-положении к карбоксильной СООН-группе, независимо от степени ее экранирования, не вносит значительного вклада в эффективность ингибирования, поскольку периоды индукции сравнимы (см. табл. 1).
Легко заметить, что ингибиторы гибридной структуры либо близки (II, III), либо превосходят (I, IV, V, VI) по своему действию природный АО - а-ТФ, а у структур I, V и VI оно соизмеримо с эффективностью дибунола (см. табл. 1, рис. 1, 2).
Анализ закономерности изменения начальной (Шо2 нач) и максимальной (Шо2 тах) скорости окисления при окислении МО в присутствии различных концентраций изучаемых АО показал, что они практически не изменяются с ростом концентрации дибунола и а-ТФ, но значительно уменьшаются при введении ингибиторов, содержащих амино-, амидную или сульфидную группы. По всей вероятности, это связано с участием аминофенолов, амидных и сульфидных производных салициловой кислоты в реакции нерадикального разрушения гидропероксидов.
Для подтверждения гипотезы о возможном разрушении гидропероксидов под действием гибридных АО были проведены эксперименты по прямому тестированию кинетики накопления гидропероксидов (ЯООН) после введения в частично окисленную линолевую кислоту (ЛК) каждого из исследуемых антиоксидантов. Влияние всех АО было однотипным: после внесения ингибитора в течение первого часа наблюдалось снижение концентрации гидропероксидов практически до исходного уровня, который в дальнейшем не возрастал в течение всего периода наблюдений (8 ч). В контроле пероксиды продолжали накапливаться. По масштабу разрушения гидропероксидов исследуемые АО были сравнимы между собой, однако у парацетамола указанные свойства оказались наиболее выраженными. Все исследуемые соединения способствовали разрушению гидропероксидов на 70.. .75 %.
Следовательно, исследуемые соединения в процессе окисления способны как эффективно уничтожать пероксильные радикалы, так и разрушать гидропероксиды молекулярным путем. Вероятно, антирадикаль-
ная активность ингибиторов обусловлена присутствием в их химической структуре фенольного гидроксила, а способность разрушения гидропероксидов связана с наличием амино-, амидной или сульфидной группы.
Ингибирующий эффект смеси АО значительно превышал простую сумму периодов индукции индивидуальных компонентов, что свидетельствует о проявлении синергизма (табл. 2).
При анализе полученных сложных бимодальных кривых (рис. 3) видно, что смесь АО значительно более эффективна в области низких концентраций, ас ихувеличением до (7,0.20,0)х10-4 М действие компонентов приобретает антагонистический характер. Оптимальная область концентраций АО соответствует интервалу (1,0...5,0)х10-4 М, а-ТФ - (2,5...5,0)х10-4 М (табл.2). В этом диапазоне обеспечивается наибольший синергический эффект, равный 50.55 %.
Эффект синергизма для смесей а-ТФ с исследуемыми фенолами, на наш взгляд, связан со способностью АО разрушать гидропероксиды без образования радикальных продуктов. Тем самым исключается дополнительный путь расходования а-ТФ. Необходимо отметить, что эффекты ингибирования, сопоставимые с максимальным действием синергической композиции, при использовании индивидуального АО могут быть достигнуты в концентрациях в 2-5 раза больших, чем в смеси.
АО: 1 - в композиции а-ТФ + соединение (V); 2 - а-ТФ + соединение (VI). С (а-ТФ)=сог^=2,5х 10-4М. С (АИБН) = 3х 10-3 М, t=600С.
Механизм эффектов синергизма сводится, по всей вероятности, к следующему. В состав композиции входит а-ТФ, представляющий собой фенол с высоким значением к7 (РИОН!) и пространственно затрудненный АО (РИОНП), антирадикальная активность которого значительно ниже. Однако при окислении а-ТФ образуются достаточно активные токофероксильные радикалы [17.19], а при окислении экранированных фенолов - неактивные феноксилы [11, 20, 21]. На начальных стадиях окисления преимущественно расходуется более активный АО, но образующиеся при его окислении токофероксилы быстро обмениваются водородом с экранированным фенолом по реакции, равновесие которой сильно смещено вправо:
0,0 1-1-----■-----■----■-----■------1 I---------I—
250 300 350 400 450 500
длина волны, нм
Рис. 4. Спектры оптической плотности смеси а-ТФ (2,5х10-4М) + метилолеат (2,0х10-2М) + АИБН (3,0х10-3М) + соединение V (2,5х10-4М) в ацетонитриле в процессе окисления t=60оС, слой 0,1 см, промежуток между регистрацией спектров 1 ч. Раствор сравнения: метилолеат (2,0х10-2М) + соединение V (2,5х10-4М) в ацетонитриле.
РИО- I + РИОН II ^РИОН I + РИО- II
Таким образом происходит регенерация активной фенольной формы а-ТФ. Восстановленная форма более активного АО способна вновь обрывать цепи окисления по реакции:
РИОН + ГО/------>ПООН + РИО-
Феноксилы РИО-И вследствие своей малой активности в дальнейшем практически не участвуют в цепном процессе.
Эффект антагонизма при высоких концентрациях ингибиторов связан, по всей вероятности, с участием феноксилов в побочных процессах с ПН, О2, за счет распада образующихся хинолидных пероксидов. С ростом концентрации АО эти реакции могут увеличивать скорость инициирования и снижать эффективность действия ингибиторов. Возможно также, что эффект антагонизма обусловлен межмолекулярными взаимодействиями между а-ТФ и природными хинонами, что приводит уменьшению количества активной фенольной формы а-ТФ и снижению эффективности действия смеси.
В целом роль этих реакций в исследуемой системе пока не ясна и требует дополнительных исследований.
спектроскопии при инициированном окислении МО в присутствии: 1 - смеси а-ТФ (2,5х10-4 М) + соединения VI (2,5х10-5 М); 2 - смеси а-ТФ (2,5х10-4М) + соединения V (2,5х10-5 М); 3 - а-ТФ (2,5х10-4М). С (АИБН) = 3х10-3 М, t=60oС.
Рис. 6. Кинетические зависимости расходования а-ТФ С(а-ТФ) =2,5х10-4М (3.7) и соединения V (1.2) в композиции по данным спектроскопии и хроматографии: 1, 3 - 2,5х10-3 М; 2, 4 - 1,25х10-3 М; 5 - 2,5х10-4 М; 6 - 5,0х10-5 М; 7 - 2,5х10-5 М; С (АИБН) = 3х10-3 М, t=60°С.
Определение закономерностей скорости расходования а-ТФ методом УФ-спектроскопии показало, что интенсивность полосы поглощения а-ТФ с течением реакции уменьшалась (рис. 4), а оптическая плотность поглощения продуктов окисления в коротковолновой (230 нм) и длинноволновой (340 нм) частях спектра увеличивалась. В спектрах исходных веществ антиоксидантов и МО поглощение в области 340.400 нм, характерное для свободных радикалов, практически отсутствовало. Слабое поглощение в этой области наблюдалось только для АИБН. При использовании в реакционной смеси соединений (V) и (VI) расходование а-ТФ замедлялось. Для выбранныхконцентраций реагентов изменение концентрации а-ТФ в смеси с АО оказалось меньшим, чем в композицией, где АО отсутствовали (рис. 5).
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что эффект синергизма обусловлен снижением расходования а-ТФ в присутствии синтетических антиоксидантов.
Изучение динамики концентраций антиоксидантов в реакционных смесях в процессе окисления субстрата методом ВЭЖХ показало, что хроматографический пик а-ТФ имел время выхода около 20 мин. и с течением времени наблюдалось уменьшение его высоты. Это однозначно подтверждает выводы спектрофотометрических исследований о снижении концентрации а-ТФ в процессе окисления композиции. На хроматограмме можно выделить пик другого АО (V), уменьшение его концентрации при окислении композиции происходит медленно. К
Рис. 7. Кинетические зависимости расходования а-ТФ С(а-ТФ) =2,5х10-4М (3.7) и соединения VI (1.2) в композиции по данным спектроскопии и хроматографии: 1, 3 - 2,5х10-3 М; 2, 4 - 1,25х10-3 М; 5 - 2,5х10-4 М; 6 - 5,0х10-5 М; 7 - 2,5х10-5 М; С (АИБН) = 3х10-3 М, t=60°С.
концу процесса расходования а-ТФ изменение пиков В процессе окисления липидного субстрата (линоле-
соединений (V) и (VI) составляло всего лишь 10.15 %. вой кислоты) антиоксиданты (I-V) до 70 % гидроперокси-
На основе результатов полученных методами УФ- дов разрушают молекулярным путем.
спектроскопии и ВЭЖХ были построены кинетические При совместном ингибирующем действии амида
зависимости расходования а-ТФ и АО (рис. 6, 7) для 1-(Ы-4'-гидроксифенилпропил-3,3',5'-три-грег-бутил)-
одной исходной концентрации а-ТФ (2,5х10-4М). Все 5-этил салициловой кислоты или сульфида 1-(N-4'-
они имеют линейный характер. При увеличении концен- гидроксифенилпропил-3,3',5'-три-трет-бутил)-5-этил
трации АО скорость расходования а-ТФ падает. Так, при салициловой кислоты и а-токоферола установлен эффект
концентрации антиоксидантов 2,5х10-3 М а-ТФ полностью синергизма равный 50.55 %.
расходуется за 8 ч, а при 2,5х10-5 всего за 3 ч. На основе полученных результатов можно реко-
Выводы. Константы скорости реакции к7 изученных мендовать синтез потенциальных антиоксидантов, у
соединений с пероксильными радикалами составляют которых экранированная фенольная ОН-группа должна
(0,52.6,86)х10^4 (Мхс)-1. Введениеэкранирующихорто-трет- находиться в пара-положении к амидной группе, что ис-
бутильных заместителей приводит к уменьшению ее вели- ключит возможность образования внутримолекулярной
чины в 4 раза, а разделение амидной группы и бензольного водородной связи.
кольца при введении трех метиленовых групп - в 2 раза. Приведенные данные показывают перспективность
У производных салициловой кислоты введение орго- совместного использования экранированных фенолов и
трет-бутильных заместителей, а также удаление амидной а-ТФ для разработки на основе синергической компози-
группы от бензольного кольца приводит к увеличению ции новых высокоэффективных способов стабилизации
брутто-ингибирующего действия соединений. процессов окисления.
Литература.
1. Васюкова Н.Н., Озерецковская О.Л. Индуцированная устойчивость растений и салициловая кислота//Прикладная биохимия и микробиология. - 2007. - Т. 43. - № 4. - С. 405-411.
2. Алимбаева А.С., Жакина А.Х., Газалиев А.М., Нуркенов О. А. Синтез и биологическая активность некоторых производных гидразида салициловой кислоты// Известия НАН РК. Серия химия. - 2007. - №6. - C. 82-85.
3. Рахманкулова З. Ф., Федяев В. В., Рахматуллина С. Р., Иванов С. П., Гильванова И. Р., Усманов И. Ю. Влияние предпосевной обработки семян пшеницы салициловой кислотой на её эндогенное содержание, активность дыхательных путей и антиоксидантный баланс растений// Физиология растений. - Т. 55. - № 4. - С. 620-623.
4. Дмитриева С.А., Пономарева А.А., Минибаева Ф.В., ГордонЛ.Х. АФКи протон-опосредованноедействие салициловой кислоты на рост и ультраструктуру клеток корня пшеницы // Учен. Зап. Казан. Ун-та. Сер. Естеств. Науки. - 2008. - Т. 150. - С. 123-135.
5. Шляпинтох В.Я. Карпухин О.Н., Постников Л.М. Хемилюминесцентные методы исследования медленных химических процессов. - М.: Наука, 1972. - 138 с.
6. Сторожок Н.М. Межмолекулярные взаимодействия компонентов природных липидов в процессе окисления: Дис. . . . д-ра хим. наук. - М.: Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, 1996. - 360 с.
7. Семёнов Н.Н. Цепные реакции. - Л.: Госхимтехиздат, Лен. Отделение, 1934. - 555 с.
8. Бурлакова Е.Б., Алесенко А.В., Молочкина А.М. Биоантиоксиданты в лучевом поражении и злокачественном росте. - М.: Наука, 1975. - 214 с.
9. Денисов Е.Т. Константы скорости гомолитических жидкофазных реакций. - М.: Наука, 1971. - 711 с.
10. Рогинский В.А.Кинетика окисления эфиров полиненасышенныхжирных кислот, ингибированного замещенными фенолами //Кинетика и катализ. - 1990. - Т.31. - С. 546-549.
11. Рогинский В.А. Фенольные антиоксиданты. - М.: Наука, 1988. - 247с.
12. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. - М.: Наука, 1966. - 375 с.
13. ЗенковН.К., Кандалинцева Н.В., ЛанкинВ.З., Меньщикова Е.Б., ПросенкоА.Е. Фенольные биоантиоксиданты. - Новосибирск.: СО РАМН, 2003. - 328 с.
14. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Коновалова Г.Г. Концентрационная инверсияантиоксидантного и прооксидантного действия -каротина в тканях invivo/^юлл. эксп. биологии и медицины. - 1999. - Т.128. - № 9. - С. 314-316.
15. Храпова Н.Г. Система природных антиоксидантов и возможность направленного воздействия на нее синтетическими ингибиторами: Автореф. дис.. .. д-ра. хим. наук. - М.: Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, 1988. - 26 с.
16. Кандалинцева Н.В. Синтез, свойства и исследование антиокислительной активности галогенидов S-[m-(4-гидроксиарил) алкил]изотиурония: Автореф. дис. . . . канд. хим. наук. - Новосибирск: Новосибирский государственный педагогический университет, 2002. - 24 с.
17. Бурлакова Е.Б., Крашаков С.А., Храпова Н.Г. Роль токоферолов в пероксидном окислении липидов биомембран // Биологические мембраны, - 1998. - Т.15 (2). - С.137-167.
18. Nagaoka S., Okauchi Y., Urano S., Nagashima U., Mukai K.Kinetic and ad initio study of the prooxidant effect of vitamin E. Hydrogen abstraction from fatty acid esters and egg yolk lecithin // J. Am. Chem. Soc. - 1990. - V.112 (24). - P.8921-8924.
19. Mukai K., Okauchi Y.Kinetic study of the reaction between tocopheroxyl radical and unsaturated fatty acid esters in benzene //Lipids. - 1989. - V.24 (11). - P. 936-939.
20. Денисов Е.Т. Элементарные реакции ингибиторов окисления // Успехи химии. - 1973. - Т.42 (3). - С. 361-390.
21. Денисов Е.Т., Азатян В.В. Ингибирование цепных реакций. - Черноголовка, 1997. - 179 с.
THE ANTIOXIDANT ACTIVITY OF NEW N-SUBSTITUTED DERIVATIVES OF SALICYLIC ACID
M.G. Perevozkina
Summary. Therehave been studied the peculiarities of inhibitory action of phenol antioxidants (AO) of salicylic acid derivatives. The antioxidant action was investigated in the process of the initiated oxidation of methyl oleate (MO) solution. It is indicated that phenol derivatives of salicylic acid act according to two mechanisms in the oxidation process: reaction with peroxide radicals with the reaction constant equal to k7=(0,52-6,86)x104 (Mxc)-1 and hydroperoxide destruction with molecular products formation. It is established that antioxidant action of salicylic acid derivatives depends essentially on their chemical structure and quantity of ortho- and para-substitutes. The spatially hindered amid derivatives 1-(N-4'-hydroxyphenyl) of salicylic acid demonstrate more active inhibitory action, doubling a-tocopherol (a-TPH) in comparable concentrations, and are commensurable with dibunol action. The research has revealed the synergism effect in a joint inhibitory action of a-tocopherol and salicylic acid derivatives, which amounts to 55 %. Independent methods (UV-spectroscopy and high-performance fluid chromatography) were employed to study kinetics of a-tocopherol spending in the process of methyl oleate MO oxidation, MO being used separately and as a constituent in the binary mixture of synthetic antioxidants. It has been shown that in the structure of synergic composition spending rate of the most effective inhibitor a-tocopherol is essentially decreased.
Key words: antioxidants, synergists, a-tocopherol, peroxide oxidation, antiradical activity, salicylic acid derivatives.
