CC BY
49
Химия растительного сырья. 2019. №1. С. 95-104. DOI: 10.14258/jcprm.2019014257
Низкомолекулярные соединения
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕАКЦИИ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ ИОНОВ КОБАЛЬТА С ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНОМ В ВОДНОЙ СРЕДЕ
© Е.В. Столповская1Н.Н. Трофимова1, В.А. Бабкин1, Р.Г. Житов2
1 Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, ул. Фаворского, 1, Иркутск, 664033 (Россия), e-mail: [email protected]
2Иркутский государственный университет, ул. Карла Маркса, 1, Иркутск, 664003 (Россия)
В продолжение исследований реакций комплексообразования ионов биогенных металлов с флавонои-дом дигидрокверцетином (ДКВ) изучено взаимодействие ионов Со2+ с ДКВ в водных растворах.
Установлено, что при различных значениях рН раствора образуются комплексные соединения (КС) с разной стехиометрией: изменение рН раствора от 6.0 до 7.0 приводит к формированию соединений 1-3 с соотношением металл : флавоноидный лиганд (Met: L) от 1 : 2 при рН 6.0 (1) через 2 : 3 при рН 6.4-6.7 (2) до 1 : 1 при рН 6.8-7.0(3).
С использованием метода термогравиметрии и данных элементного анализа предложен наиболее вероятный состав соединений с установлением количества связанной воды: [CoL2(H20)4] для 1, |C0;L;i(0H)(H;0) i| для 2 и [CoL(OH)(H20)2] для 3.
Предложены оптимизированные по выходу продукта условия реакции комплексообразования ионов Со2+ с дигидрокверцетином в водной среде для соединения 2: рН раствора 6.7, продолжительность реакции 15 мин, температура реакционного раствора 90 °С, мольное соотношение исходных реагентов ДКВ : Со2+ 1 : 1,5, исходные концентрации 0.020 моль/л ДКВ и 0.030 моль/л Со2+, использование для реакции CoS04-7H20. Выход продукта - 81.8%.
Ключевые слова: дигидрокверцетин, флавоноиды, комплексные соединения, ионы кобальта, оптимизация, выход продукта.
Введение
В продолжение систематических исследований реакций комплексообразования ионов биогенных металлов с флавоноидом дигидрокверцетином [1-6] изучена реакция ДКВ с ионами Со2+ в водной среде. Выбор металла в качестве комплексообразователя обусловлен его ключевой ролью в нормальном функционировании организма.
Кобальт является одним из важнейших микроэлементов, участвует в процессах белкового, углеводного, минерального и жирового обмена, кроветворения, стимулирует образование гемоглобина и эритроцитов
(эритропоэз), поддерживает тканевое дыхание, яв-
Столповская Елена Владимировна - младший научный сотрудник лаборатории химии древесины, кандидат химических наук, e-mail: stel(a!irioch. irk.ru Трофимова Наталья Николаевна - начальник отдела аспирантуры, кандидат химических наук, e-mail: natrof(a!irioch.irk.ru
Бабкин Василий Анатольевич - заведующий лабораторией химии древесины, доктор химических наук, профессор, e-mail: babkin(a!irioch.irk.ru Житов Роман Георгиевич - научный сотрудник лаборатории полимеризационных процессов и органического синтеза, кандидат химических наук, e-mail: zhitovroman(S)gmail.com
ляется составной частью молекулы витамина В12 (кобаламина). Кобальт активирует и входит в состав ряда ферментов, обеспечивает метаболизм фолиевой кислоты, катехоламинов, активирует деятельность центральной нервной системы, регулирует функцию вегетативной нервной системы, щитовидной железы, способствует увеличению мышечной массы. Ионы кобальта, наряду с ионами магния, цинка и марганца, препятствуют образова-
* Автор, с которым следует вести переписку.
нию камней в мочевыводящей системе. Недостаток кобальта в организме отражается и на воспроизводительной способности, вызывая как акушерскую, так и гинекологическую патологию [7-13].
Число публикаций, посвященных изучению комплексообразования кобальта с флавоноидами и исследованию свойств этих комплексных соединений, довольно ограниченно. Исследована биологическая активность комплексов кобальта с кверцетином [14]. Установлено, что антирадикальное действие КС, полученного в водно-этанольной среде, с соотношением Met: L 1 : 2, по отношению к 2,2-дифенил-1-пикрилгидразильному радикалу более выражено по сравнению со стандартным антиоксидантом бутилгидроксианизолом. Кроме того, комплекс проявляет антибактериофаговую активность к эшерихиозному фагу и слабовыраженную антимикробную активность. Кобальтовый комплекс кверцетина со стехиометрическим соотношением Met: L 1:1, полученный в среде этанола, проявляет антибактериальную активность против бактериальных штаммов Escherichia coli, Staphylococcus aureus ж Klebsiella Pneumoniae, сравнимую с активностью пенициллина [15].
Образование тройных комплексов кобальта с гликозидами, дигликозидами флавоноидов разных типов: флавонола рутина, флаванонов гесперидина, неогесперидина, нарингина, изофлавона генистина, флавонов диосмина и неодиосмина с добавлением вспомогательного лиганда (2,2'-бипиридина или 4,7-дифенил-1,10-фенантролина) исследовано с использованием метода масс-спектрометрии [16-20]. Предложены возможные структуры билигандных кобальтовых комплексов с флавоноидными моноглюкозидами на основе флавонов, флавонолов, флаванона [21].
Цель настоящей работы - исследование и оптимизация реакции комплексообразования ионов кобальта с дигидрокверцетином в водной среде. Проведение реакции в водных растворах предполагает экологическую безопасность процесса, что немаловажно при разработке технологий получения соединений, перспективных для использования в медицине.
Экспериментальная часть
Для синтеза КС кобальта с дигидрокверцетином в качестве исходных реагентов использовали ДКВ производства ООО ИНПФ «Химия древесины» [22] и водорастворимые соли кобальта: СоС1;-6Н;0 и CoS04-7H20 (х.ч.).
Условия синтеза комплексных соединений кобальта с дигидрокверцетином. Водные растворы ДКВ и солей кобальта нагревали при постоянном перемешивании при контроле рН. Необходимое значение рН доводили добавлением водного раствора NH3. Диапазон рН реакционного раствора варьировали от 5.4 до 7.0, температуру раствора - от 60 до 95 °С, продолжительность реакции - от 5 до 60 мин. Мольное соотношение исходных компонентов ДКВ : Со2+ составляло от 1 : 1 до 1 : 3, концентрация ДКВ - от 0.01 до 0.03 моль/л. Осадок по окончании синтеза отфильтровывали под вакуумом, промывая многократно сначала водой для удаления избытка соли, а затем этанолом для удаления следов исходного ДКВ. Осадок высушивали при температуре 50 °С до влажности не более 7%, а затем при температуре 105 °С до постоянной массы. Получены соединения 1-3, представляющие собой серо-коричневые порошки, нерастворимые в воде, этаноле, очень мало растворимые в ДМСО [23].
Соединение 1. Т. пл. 211 °С. ПК спектр (v, см1): 3404, 3257 (О-Н), 1604 (Аг), 1552 (С=0), 1449, 1373, 1260 (-С-0-С-), 614 (Met-O). Найдено, %: С 48.2; Н 3.1; Со2+ 7.7. Вычислено, %: С 48.9; Н 4.1; Со2+ 8.0; М 737. Брутто-формула С30Н30О18С0.
Соединение 2. Т. пл. 209 °С. ПК спектр (v, см1): 3390, 3248 (О-Н), 1603 (Аг), 1551 (С=0), 1448, 1373, 1260 (-С-0-С-), 612 (Met-O). Найдено, %: С 48.0; Н 3.7; Со2+ 10.5. Вычислено, %: С 48.4; Н 3.8; Со2+ 10.6; М 1116. Брутто-формула С45Н42О26С02.
Соединение 3. Т. пл. 205 °С. ПК спектр (v, см1): 3428, 3244 (О-Н), 1605 (Аг), 1553 (С=0), 1448, 1372, 1265 (-С-0-С-), 606 (Met-O). Найдено, %: С 43.4; Н 3.8; Со2+ 14.1. Вычислено, %: С 43.4; Н 3.9; Со2+ 14.2; М 415. Брутто-формула С15Н16О10С0.
рН-Метрик) проводили на приборе Эксперт-рН. ИК спектры записывали на приборе Varian 3100 FT-IR в таблетке с КВг (2.5 мг/300 мг КВг). Термогравиметрический анализ осуществляли на приборе синхронного термического анализа STA 449 F3 Jupiter фирмы Netzsch в динамическом режиме (скорость нагрева образца 10 град/мин) в токе азота (скорость подачи газа - 30 мл/мин).
Обсуждение результатов
Изучение взаимодействия ионов кобальта с дигидрокверцетином проводили в водных растворах при варьировании рН. Для оценки влияния этого параметра на состав комплекса и выход продукта были проведены реакции в интервале значений рН от 5.4 до 7.0 (табл. 1). рН раствора является одним из наиболее важных
параметров реакции, влияющих как на выход, так и на состав и структуру продукта реакции. Анализ исследований, посвященных комплексообразованию различных флавоноидов с ионами металлов, показывает, что в щелочной среде образование комплексов протекает преимущественно с участием гидроксильных групп ка-техольного фрагмента кольца В молекулы флавоноида [24-28]. Поскольку предполагается, что именно эти гидроксильные группы участвуют в реакциях с супероксид анион-радикалами и, следовательно, наличие свободных о-гидроксогрупп в кольце В способствует проявлению высокой антиоксидантной активности флавоноида [29, 30], комплексообразование при значениях рН > 7 не проводили. Реакцию проводили при 70 °С в течение 15 мин при небольшом избытке ионов кобальта (ДКВ : Со2+ = 1 : 1,5 моль).
Анализ элементного состава каждого из полученных продуктов реакции указывает на формирование соединений с разным соотношением металл : флавоноидный лиганд при различных значениях рН реакционного раствора. Продукт реакции - соединение 1 начинает образовываться при значении рН, близком к 6, характеризуется низким выходом (17.4%) и соотношением Met: L 1 : 2.
В интервале значений рН 6.4-6.7 формируется соединение 2 со стехиометрией Met: L 2 : 3, при этом в указанном диапазоне значений рН выход продукта повышается почти в 1.5 раза (от 50.2 до 71.5%). Наиболее типично образование КС металлов с флавоноидами со стехиометрическим соотношением 1 : 1 или 1 : 2. Однако встречаются примеры КС с соотношением металл : лиганд 3 : 2 на примере рутина с ионами Al3+, Zn2+ [24], и Sn2+ [31] в метаноле и 2 : 3 на примере ДКВ и силибинина - продукта окислительной конденсации ДКВ с лигнаном, с ионами меди (II) в метаноле [32].
Проведение реакции при более высоких значениях рН (6.8-7.0) приводит к образованию соединения 3 с соотношением Met: L 1 : 1. Выход продукта стабильный (64.1-64.4%). На рисунке 1 представлены некоторые из возможных структур полученных соединений.
Отсутствие комплексообразования в кислых растворах, при рН < 6, можно объяснить тем, что ДКВ находится преимущественно в протонированной форме, не склонной к комплексообразованию. Увеличение рН раствора снижает степень протонирования флавоноида и переводит его в форму, проявляющую электро-нодонорные свойства и способную к взаимодействию с ионами металлов. Минимальное значение рКа дигид-рокверцетина составляет 7.3±0.1 [33], и равновесие между диссоциированной и недиссоциированной формами флавоноида наступает при при рН~рК(|. Этим можно объяснить повышение выхода соединения 2 при увеличении рН от 6.0 до 6.7. Изменение соотношения Met: L в составе соединений 1-3 при изменении рН от 6.0 до 7.0, возможно, происходит вследствие частичного гидролиза КС.
Наличие в молекулах флавоноидов полярных функциональных групп (карбонильной и гидроксильных) обусловливает межмолекулярные взаимодействия с другими полярными молекулами. Флавоноиды склонны к образованию кристаллогидратов с образованием прочных гидратных форм. Присутствие в составе соединений связанной воды может искажать характеристики индивидуального вещества и влиять на биологическую активность. Для определения содержания связанной воды в различных объектах широко используется термогравиметрический метод, который позволяет изучить характер термического разложения индивидуальных веществ [34-36]. Определение количества связанной воды в составе КС и наиболее вероятного состава соединений 1-3 проводили с использованием метода термогравиметрии (табл. 2) с привлечением данных элементного анализа.
Таблица 1. Влияние рН на состав комплекса и выход продукта
Содержание в КС, % Эмпирическая Соотношение Выход
Соединение рН Найдено: Вычислено: формула, Met: L продукта,
С Н Со2+ С Н Со2+ М, г/моль в составе КС %
- 5.4 - - - - - - - - Следы
1 6.0 48.2 3.1 7.7 48.9 4.1 8.0 CsoHsoOisCo 737 1 : 2 17.4
2 6.4 6.6 47.6 47.2 3.7 3.4 10.9 10.6 48.4 3.8 10.6 С45Н42О26С02 1116 2 : 3 50.2 55.1
6.7 48.7 4.0 10.4 71.5
3 6.8 6.9 44.3 41.2 3.9 3.8 13.8 14.6 43.4 3.9 14.2 С15Н16О10С0 415 1 : 1 64.1 64.4
7.0 45.6 3.6 13.5 64.4
о он
он о
он
он о
он
,он
он
он
но.
он
он
он
но.
он
он о / -----со-;..
-О он
он
но.
он
Рис. 1. Некоторые из возможных структур комплексных соединений Со2+ с дигидрокверцетином Таблица 2. Температурные интервалы, характеризующие потерю массы при ТГ для соединений 1-3
Соединение Т пл., °С Пик потери массы
ДТ, °С Дт, %
1 211 100-230 9.20
2 209 105-215 6.83
3 205 105-215 8.45
Из данных, представленных в таблице 2, следует, что оставшаяся после сушки образцов при 105 °С вода испаряется в температурных интервалах 100-230 и 105-215 °С, для которых характерно удаление проч-носвязанной воды. Полученные данные позволяют сделать вывод, что соединения 1-3 являются кристаллогидратами. В результате расчетов установлено, что количество связанной воды, приходящееся на 1 моль продукта реакции комплексообразования ионов кобальта с ДКВ, составляет 4, 4 и 2 моль соответственно для соединений 1, 2 и 3. Наиболее вероятный состав комплексов: [СоЬ2(Н20)4] для 1, [Со2Ьз(ОН)(Н2С))4] для 2 и [СоЦОН)(Н2С>)2] для 3.
Анализ ИК-сиектров образцов показал, что в высокочастотной области спектров присутствуют широкие полосы поглощения, обусловленные валентными колебаниями гидроксильных групп, связанных внутримолекулярной (3390-3428 см1) и межмолекулярной водородной связью (3225-3257 см1) и свидетельствующие о присутствии в составе соединения связанной воды [24]. Валентные колебания ароматического кольца проявляются в области 1600-1605 см1. Присутствие полосы поглощения при 1260 см-1 свидетельствует о сохранении связи -С-О-С в кольце С базового флавоноида [24, 37]. При сопоставлении ИК-спектров полученных образцов со спектром дигидрокверцетина выявлены некоторые различия. Появление новой полосы при 606614 см1, относящейся к валентному колебанию связи Met-O, указывает на формирование связи иона кобальта с кислородным атомом гидроксильной группы флавоноидного лиганда. Существенный сдвиг максимума полосы поглощения валентных колебаний карбонильной группы С=0 в молекуле ДКВ (1640 см1) в низкочастотную область до значения 1551 см-1 обусловлен ионизацией этой группы вследствие введения в молекулу ДКВ электроноакцепторного заместителя.
Для оптимизации выхода соединения 2 исследовали влияние на выход продукта следующих параметров реакции: рН, температуры раствора, продолжительности реакции, мольного соотношения исходных компонентов и их начальных концентраций. Реакцию проводили при оптимальном значении рН реакционного раствора 6, 7 для продукта 2.
Для обеспечения более полной конверсии ДКВ реакцию проводили в температурном интервале 6095 °С (табл. 3), продолжительность реакции варьировали от 5 до 60 мин (рис. 2). Повышение температуры реакционной смеси от 60 до 70 °С увеличивает выход продукта почти на 30%, от 55 до 71,5%. При дальнейшем нагревании смеси до 95 °С выход продукта повышается незначительно и составляет 72-75% с наибольшим значением при 90 °С.
Оценка влияния продолжительности реакции на выход соединения 2 (Met: L 2 : 3) позволяет сделать вывод, что основная масса продукта образуется за первые 5 мин реакции. Увеличение продолжительности реакции до 10-15 мин повышает выход продукта на 15-18% (от 63,7 до 75%). Прироста выхода продукта при дальнейшем выдерживании реакционной смеси до 60 мин не происходит.
Дальнейшую оптимизацию реакции для соединения 2 проводили при варьировании мольного соотношения исходных компонентов ДКВ : Со2+ от эквимольного до трехкратного избытка ионов кобальта (табл. 4). Реакцию проводили при 90 °С в течение 15 мин, исходная концентрация ДКВ составляла 0.02 моль/л.
Таблица 3. Влияние температуры раствора на выход соединения 2
Температура, °С Выход продукта, %
60 55,1
70 71,5
80 72,3
90 75,0
95 73,9
Рис. 2. Зависимость выхода соединения 2 от продолжительности реакции
Таблица 4. Влияние мольного соотношения исходных компонентов раствора на выход соединения 2
Исходное соотношение ДКВ:Со2+, моль Используемая соль кобальта Выход продукта, % Содержание Со2+ в КС, %
1 : 1 СоСЬ-бНгО CoS04-7H20 63.2 75.7 9.6 10.8
1 : 1.5 СоСЬ-бНгО CoS04-7H20 75.4 81.8 11.2 10.2
1 : 2 СоСЬ-бНгО CoS04-7H20 58.6 61.0 10.9 10.3
1 : 3 СоСЬ-бНгО CoS04-7H20 50.3 50.9 10.3 12.7
Наибольший выход продукта реакции (81.8%) наблюдается при небольшом избытке ионов кобальта, при использовании исходного мольного соотношения ДКВ : Со2+ 1 : 1.5. Использование для реакции CoSO i-7H20 повышает выход продукта во всем диапазоне мольных соотношений исходных реагентов. Это влияние усиливается с уменьшением доли металла в реакционном растворе (до 8.5-20% при соотношениях реагентов 1 : 1.5 и 1 : 1 моль). Содержание металла в составе продукта не претерпевает значительных изменений и также характеризует соединение со стехиометрическим соотношением Met: L 2 : 3.
Влияние начальных концентраций реагентов на выход продукта оценивали в диапазоне от 0.01 до 0.03 моль/л флавоноида при мольном соотношении исходных реагентов 1 : 1.5 (табл. 5). Условия (температура, продолжительность реакции) использовали те же, что и в предыдущем опыте.
Приведенные в таблице данные демонстрируют, что увеличение концентраций исходных реагентов в интервале от 0.010 до 0.020 моль/л ДКВ и от 0.015 до 0.030 моль/л ионов Со2+ приводит к повышению выхода продукта в 1.7 раза в реакции ДКВ с хлоридом кобальта и примерно в 1.4 раза - с сульфатом кобальта. Дальнейшее увеличение концентраций реагирующих веществ снижает выход продукта.
Таким образом, проведенное исследование позволяет сделать вывод, что наибольший выход соединения 2 составляет 81.8% и наблюдается при проведении реакции в течение 15 мин при 90 °С, рН раствора 6.7, при мольном соотношении исходных реагентов ДКВ : Со2+ 1 : 1,5 и начальных концентрациях 0.020 и 0.030 моль/л ДКВ и Со2+ соответственно, с использованием в качестве источника ионов Со2+ сульфата кобальта.
Таблица 5. Влияние начальных концентраций реагирующих веществ на выход соединения 2
Концентрация ДКВ, моль/л Концентрация ионов Со2+, моль/л Используемая соль кобальта Выход продукта, %
0.010 0.015 СоС12-6Н20 CoS04-7H20 43.5 58.8
0.015 0.023 СоС12-6Н20 CoS04-7H20 71.9 67.2
0.020 0.030 СоС12-6Н20 CoS04-7H20 75.4 81.8
0.025 0.038 СоС12-6Н20 CoS04-7H20 71.8 68.8
0.030 0.045 СоС12-6Н20 CoS04-7H20 42.2 50.0
Выводы
Исследовано комплексообразование ионов Со2+ с дигидрокверцетином в водных растворах. Установлено, что при различных значениях рН раствора образуются КС с разной стехиометрией. Изменение рН раствора от 6.0 до 7.0 приводит к формированию соединений 1-3 с соотношением металл : фла-воноидный лиганд от 1 : 2 при рН 6.0 (1) через 2 : 3 при рН 6.4-6.7 (2) до 1 : 1 при рН 6.8-7.0 (3).
Методом термогравиметрии с привлечением данных элементного анализа установлено количество связанной воды в составе КС и предложен наиболее вероятный состав соединений: [СоЬ2(Н20)4] для 1, [Со2Ь3(ОН)(Н20)4] для 2 и [CoL(OH)(H2C>)2] для 3.
Предложены оптимизированные по выходу продукта условия реакции комплексообразования ионов Со2+ с дигидрокверцетином в водной среде для соединения 2: рН раствора 6,7, продолжительность реакции 15 мин, температура реакционного раствора 90 °С, мольное соотношение исходных реагентов ДКВ : Со2+ 1 : 1.5, исходные концентрации 0.020 моль/л ДКВ и 0.030 моль/л Со2+, использование для реакции CoS04-7H20. Выход продукта - 81.8%.
Работа выполнена с использованием оборудования Байкальского аналитического центра коллективного пользования СО РАН.
Список литературы
1. Trofimova N.N., Stolpovskaya E.V., Babkin V.A., Fedorov S.V., Kalabin G.A., Goryainov S.V., Zolotarev E.E., Saf-ronov A.Yu., Kashevskii A.V., Zhitov R.G. The Structure and Electrochemical Properties of Métal Complexes with Dihydroquercetin // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2015. Vol. 41, no. 7. Pp. 745-752. DOI: 10.1134/S1068162015070146.
2. Столповская Е.В., Трофимова Н.Н, Бабкин В.А. Оценка антирадикальной активности комплексов дигидроквер-цетина с использованием ДФПГ // Химия и технология растительных веществ: материалы X Всеросс. науч. конф. и школы мол. уч. Казань, 2017. С. 278-279.
3. Stolpovskaya E.V., Trofimova N.N., Babkin V. A. Evaluation of Antioxidant Activity of Dihydroquercetin Complexes with Biogenic Metal Ions // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2017. Vol. 43, no. 7. Pp. 52-56. DOI: 10.1134/S1068162017070160.
4. Трофимова H.H., Бабкин B.A., Киселев О.И. Комплексные соединения ионов цинка и меди (II) с дигидрокверце-тином и их противовирусная активность//Известия Академии наук. Серия химическая. 2015. №6. С. 1430-1436.
5. Патент 2637440 (РФ). Средство для лечения ран и ожогов / Я.А. Костыро, Е.С. Гоголь, С.А. Лепехова, О.А. Голь-дберг, Н.Н. Трофимова, Е.В. Столповская, В.А. Бабкин. 2017. №34.
6. Бабкин В.А., Остроухова Л. А., Трофимова Н.Н. Биомасса лиственницы: от химического состава до инновационных продуктов. Новосибирск, 2011. 236 с.
7. Панченко Л.Ф., Маев ИВ., Гуревич К.Г. Клиническая биохимия микроэлементов. М., 2004. 368 с.
8. Айзикович И.В., Айзикович Б.И., Антонов А.Р., Еловский А.А., Устинов Д.В. Роль биометаллов в патогенезе бесплодия // Вестник ИГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2010. Т. 8, вып. 4. С. 171-177.
9. Корочкина Е.А. Влияние микроэлементов цинка, кобальта, йода, селена, марганца, меди на здоровье и продуктивные качества животных // Генетика и разведение животных. 2016. №3. С. 69-73.
10. Филиппова В.А., Лысенкова А.В. Химия биогенных элементов (лекция)//Проблемы здоровья иэкологии. 2013. №4 (38). С. 72-78.
11. Рустембекова С.А., Аметов А.С., Тлиашинова A.M. Элементный дисбаланс при патологии щитовидной железы // Русский медицинский журнал. Эндокринология. 2008. Т. 16, №16. С. 1078-1081.
12. Агаджанян Н.А., Скальный А.В., Детков В.Ю. Элементный портрет человека: заболеваемость, демография и проблема управления здоровьем нации//Экология человека. 2013. №11. С. 3-12.
13. Бахтина Г.Г., Ленько О.А., Суханова С.Е. Микроэлементозы человека и пути коррекции их дефицита//Патология кровообращения и кардиохирургия. 2007. №4. С. 82-89.
14. Лойко О.П., Маулетова P.M., Машенцева А.А., Халитова А.Н., Тулеуов Б.И. Синтез и изучение биологической активности комплексных соединений кверцетина с некоторыми d-металлами //1 Международная Российско-Казахстанская конф. по химии и химической технологии. Томск, 2011. С. 313-316.
15. Bravo A., Anacona J.R. Metal complexes of the flavonoid quercetin: antibacterial properties // Transition Metal Chemistry. 2001. Vol. 26. Pp. 20-23.
16. Satterfield M., Brodbelt J. S. Enhanced Detection of Flavonoids by Metal Complexation and Electrospray Ionization Mass Spectrometry//Analytical Chemistry. 2000. Vol. 72, no. 24. Pp. 5898-5906.
17. Satterfield M., Brodbelt J.S. Structural Characterization of Flavonoid Glycosides by Collisionally Activated Dissociation of Metal Complexes // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2001. Vol. 12. Pp. 537-549.
18. Pikulski M., Brodbelt J.S. Differentiation of Flavonoid Glycoside Isomers by Using Metal Complexation and Electrospray Ionization Mass Spectrometry // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2003. Vol. 14. Pp. 1437-1453. DOI: 10.1016/j.jasms.2003.07.002.
19. Pikulski M., Wilson J. J., Aguilar A., Brodbelt J.S. Amplification of Infrared Multiphoton Dissociation Efficiency in a Quadruple Ion Trap Using IR-Active Figands // Analytical Chemistry. 2006. Vol. 78, no. 24. Pp. 8512-8517. DOI: 10.1021 /ac061472k.
20. Pikulski M., Aguilar A., Brodbelt J.S. Tunable Transition Metal-Figand Complexation for Enhanced Elucidation of Flavonoid Diglycosides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2007. Vol. 18. Pp. 422^31. DOI: 10.1016 / j.jasms.2006.10.011.
21. Davis D.D., Brodbelt J.S. Determination of the Glycosylation Site of Flavonoid Monoglucosides by Metal Complexation and Tandem Mass Spectrometry // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2004. Vol. 15. Pp. 1287-1299. DOI: 10.1016/j.jasms.2004.06.003.
22. Патент 2158598 (РФ). Способ получения дигидрокверцетина / В.А. Бабкин, Л.А. Остроухова, Д.В. Бабкин, Ю.А. Малков. 2000.
23. Государственная фармакопея XIII. ОФС. 1.2.1.0005.15.
24. De Souza R.F. V., De Giovani W.F. Synthesis, spectral and electrochemical properties of A1 (III) and Zn (II) complexes with flavonoids //Spectrochimica Acta Part A. 2005. Vol. 61. Pp. 1985-1990. DOI: 10.1016/j.saa.2004.07.029.
25. Cornard J.P., Merlin J.C. Spectroscopic and structural study of complexes of quercetin with A1 (III) // Journal of Inorganic Biochemistry. 2002. Vol. 92. Pp. 19-27.
26. Желтоухова Е.П., Ковальчукова O.B., Зайцев Б.Е., Страшнова С.Б. Комплексные соединения некоторых металлов с кверцетином // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы IV Всеросс. конф. Барнаул, 2009. Т. 2. С. 217-218.
27. Torreggiani A., TambaM., Trinchero A., Bonora S. Copper(II)-Quercetin complexes in aqueous solutions: spectroscopic and kinetic properties // Journal of Molecular structure. 2005. Vol. 744-747. Pp. 759-766. DOI: 10.1016/j.mol-struc.2004.11.081.
28. Cornard J.P., Boudet A.C., Merlin J.C. Complexes of A1 (III) with 3'4'-dihydroxiflavone: characterization, theoretical and spectroscopic study// Spectrochimica Acta Part A. 2001. Vol. 57, is. 3. Pp. 591-602.
29. Червяковский E.M., Курченко В.П., Костюк В.А. Роль флавоноидов в биологических реакциях с переносом электронов // Труды БГУ. 2009. Т. 4, ч. 1. С. 9-26.
30. Heim К.Е., Tagliaferro A.R., Bobilya D.J. Flavonoid antioxidants: chemistry, metabolism and structure-activity relationships//Journal of Nutritional Biochemistry. 2002. Vol. 13. Pp. 572-584.
31. Panhwar Q.K., Memon Sh. Synthesis, characterization and antioxidant study of Tin(II)-rutin complex: Exploration of tin packaging hazards //Inorganica Chimica Acta. 2013. Vol. 407. Pp. 252-260. DOI: 10.1016/j.ica.2013.08.001.
32. Щекатихина A.C., Курченко В.П. Спекгрофотометрическая характеристика комплексов кверцетина, морила, таксифолина и силибинина с ионами меди (II) // Труды БГУ. 2011. Т. 6, ч. 1. С. 76-85.
33. Зенкевич И.Г., Ещенко Ю.А., Макаров В.Г., Колесник Ю.А., Шматков Д.А., Тихонов В.П., Тапшицкий В.М. Сравнительная характеристика свойств и стереоизомерия дигидрокверцетина. Состав флавоноидного комплекса лиственницы // Актуальные проблемы создания новых лекарственных препаратов природного происхождения. Фитофарм-2006: материалы X междунар. съезда. СПб., 2006. С. 93-109.
34. Вязникова М.Ю., Николаева С.С., Смирнова Л.П., Быков В.А. Исследование связанной воды в кверцетине // Химико-фармацевтический журнал. 1997. Т. 31, №2. С. 39^И.
35. Вязникова М.Ю., Николаева С.С., Быков В.А., Яковлева JI.B., Руленко И.А., Тюкавкина Н.А., Колесник Ю.А. Исследование состояния воды в стандартном образце дигидрокверцетина и в новом фитопрепарате диквертине // Химико-фармацевтический журнал. 1997. Т. 31, №2. С. 42^15.
36. Селифонова Е.И., Чернова Р.К., Коблова О.Е. Термогравиметрическое изучение L-a-аминокислот // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2008. Т. 8, №2. С. 23-28.
37. ТарасевичБ.Н. ИК-спекгры основных классов органических соединений: справочные материалы. М., 2012. 54 с.
Поступила в редакцию 5 июля 2018 г. После переработки 22 октября 2018 г. Принята к публикации 26 октября 2018 г.
Для цитирования: Столповская Е.В., Трофимова H.H., Бабкин В.А., Житов Р.Г. Исследование и оптимизация реакции комплексообразования ионов кобальта с дигидрокверцетином в водной среде // Химия растительного сырья. 2019. №1. С. 95-104. DOI: 10.14258/jcprm.2019014257.
Stolpovshava E. V.1*, Troß w ova N.N.1, Babkin I..!.'. Zhitov R.G.2 INVESTIGATION AND OPTIMIZATION OF COM-PLEXATION OF COBALT IONS WITH DIHYDROQUERCETIN IN AQUEOUS SOLUTIONS
'A.E. Favorsky Irkutsk Institute of Chemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, ul. Favorskogo, 1, Irkutsk, 664033 (Russia), e-mail: steKcbirioch.irk.ru 2Irkutsk State University, ul.K. A larksa, 1, Irkutsk, 664033 (Russia)
We continue to study the reactions of complexation of biogenic metal ions with llavonoid dihydroquercetin (DHQ). Hie interaction of Co2+ ions with DHQ in aqueous solutions has been studied.
It is established that complexes with different stoichiometry are formed at different pH values of the solution. Changing the pH of the solution from 6.0 to 7.0 leads to the formation of compounds 1-3 with a metal: flavonoid ligand (Met: L) ratio from 1:2 at pH 6.0(1) via 2: 3 at pH 6.4 -6.7 (2) to 1: 1 at pH 6.8-7.0 (3).
Using the method of thermogravimetry with elemental analysis data, the most probable composition of compounds was established with the determination of the amount of bound water: [CoL2(H20)4] for 1, [C02L3(0H)(H20)4] for 2 and [CoL(OH)(H20)2] for 3.
The conditions for the complexation of Co2+ ions with dihydroquercetin in aqueous solutions to form compound 2, optimized for the yield of the product, are proposed. pH of the solution is 6.7, the reaction time is 15 minutes, the temperature of the reaction solution is 90 °C, molar ratio of the initial reagents DHQ:Co2+ is 1: 1.5, initial concentrations are 0,020 M DHQ and 0,030 M Co2+, the source of Co2+ is CoS04-7H20. The yield of the product is 81.8 %.
Keywords: dihydroquercetin, flavonoids, complex compounds, cobalt ions, optimization, yield of the product.
References
1. Trolimova N.N., Stolpovskaya E.V., Babkin V.A., Fedorov S.V., Kalabin G.A., Goryainov S.V., Zolotarev E.E., Saf-ronov A.Yu.,Kashevskii A.V., Zhitov R.G. Russian Journal ofBioorganic Chemistry, 2015, vol. 41, no. 7, pp. 745-752. DOI: 10.1134/S1068162015070146.
2. Stolpovskaya Ye.V., Trolimova N.N, Babkin V.A. Khimiya i tekhnologiya rastitel'nykh veshchestv: materialy KH Vse-rossiyskoy nauchnoy konferentsii i shkoly molodykh uchenykh. [Chemistry and technology of plant substances: materials of the X All-Russian Scientific Conference and School of Young Scientists], Kazan, 2017, pp. 278-279. (in Russ.).
3. Stolpovskaya E.V., Trolimova N.N., Babkin V.A. Russian Joumal ofBioorganic Chemistry, 2017, vol. 43, no. 7, pp. 5256. DOI: 10.1134/S1068162017070160.
4. Trolimova N.N., Babkin V.A., Kiselev O.I. Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya, 2015, no. 6, pp. 1430-1436. (in Russ. ).
5. Patent 2637440 (RU). 2017. (in Russ.).
6. Babkin V.A., Ostroukliova L.A., Trolimova N.N. Biomassa listvennitsy: ot khimicheskogo sostava do innovatsion-nykh produktov. [Larch biomass: from chemical composition to innovative products], Novosibirsk, 2011, 236 p. (in Russ.).
7. Panchenko L.F., Mayev I.V., Gurevich K.G. Klinichesliaya biokhimiya mikroelementov. [Clinical biochemistry of microelements]. Moscow, 2004, 368 p. (in Russ.).
8. Ayzikovich I.V., Ayzikovich B.I., Antonov A.R., Yelovskiy A.A., Ustinov D.V. VestnikNGU. Seriya: Biologiya, klinichesliaya meditsina, 2010, vol. 8, no. 4, pp. 171-177. (in Russ.).
9. Koroclikina Ye.A. Genetika i raz\>edeniye zhivotnykh, 2016, no. 3, pp. 69-73. (in Russ.).
10. Filippova V.A., Lysenkova A.V. Problemy zdorov'ya i ekologii, 2013, no. 4(38), pp. 72-78. (in Russ.).
11. Rustembekova S.A., Anietov A.S., Tliashinova A.M. Russkiy meditsinskiy diurnal. Endokrinologiya, 2008, vol. 16, no. 16, pp. 1078-1081. (in Russ.).
12. Agadzhanyan N.A., Skal'nyy A.V., Detkov V.YU. Ekologiya cheloveka, 2013, no. 11, pp. 3-12. (in Russ.).
13. Baklitina G.G., Len'ko O.A., Suklianova S.Ye. Patologiya h-ovoobmshcheniya i kardiokhirm-giya, 2007, no. 4, pp. 82-89. (in Russ. ).
14. Loyko O.P., Mauletova R.M., Mashentseva A.A., Khalitova A.I., Tuleuov B.I. IMezhdunarodnaya Rossiysko-Kazakh-stansliaya konferentsiyapo khimii i khimicheskoy tekhnologii. [I International Russian-Kazakhstan Conference on Chemistry and Chemical Technology^. Tomsk, 2011. C. 313-316. (in Russ.).
15. Bravo A., Anacona J.R. Transition Metal Chemistry, 2001, vol. 26, pp. 20-23.
16. Sattertield M., Brodbelt J.S. Analytical Chemistry, 2000, vol. 72, no. 24, pp. 5898-5906.
17. Sattertield M., Brodbelt J.S. J. Am. Soc. Mass Spectr-om,. 2001, vol. 12, pp. 537-549.
18. PikulskiM., Brodbelt J.S. J. Am. Soc. MassSpectrom., 2003, vol. 14, pp. 1437-1453. DOI: 10.1016/j.jasms.2003.07.002.
19. Pikulski M., Wilson J.J., Aguilar A., Brodbelt J.S. Analytical Chemistry, 2006, vol. 78, no. 24, pp. 8512-8517. DOI: 10.1021 /ac061472k.
20. Pikulski M., Aguilar A., Brodbelt J.S. J. Arn. Soc. Mass Spectrom., 2007, vol. 18, pp. 422^131. DOI: 10.1016 / j.jasms.2006.10.011.
21. Davis D.D., Brodbelt J.S. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2004, vol. 15, pp. 1287-1299. DOI: 10.1016/j.jasms.2004.06.003.
22. Patent 2158598 (RU). 2000. (in Russ.).
23. Gosudarsh'ennaya farmakopeya XIII izd. OFS 1.2.1.0005.15. [State Pharmacopoeia. Ed. XIII. Official Pharmacopeia Article 1.2.1.0005.15]. (inRuss.).
24. De Souza R.F.V., De Giovani W.F. Spectrochimica Acta Pari A., 2005, vol. 61, pp. 1985-1990. DOI: 10.1016/j.saa.2004.07.029.
* Corresponding author.
104
E.B. Ctojuiobckah, H.H. Tpoohmoba, B.A. Eaekhh, PT. 5Khtob
25. CornardJ.P., Merlin J.C. Journal of Inorganic Biochemistry, 2002, vol. 92, pp. 19-27.
26. Zheltoukhova Ye.P., Koval'chukova O.V., Zaytsev B. Ye., Strashnova S.B. Novyye dostizheniya v khimii i khimicheskoy tekhnologii rastitel'nogo syr'ya: materialy IV Vserossiyskoy konferentsii. [New advances in chemistry and chemical technology of plant materials: materials of the IV All-Russian Conference], Barnaul, 2009, vol. 2, pp. 217-218. (in Russ.).
27. Torreggiani A., Tamba M., Trinchero A., Bonora S. Journal of Molecular structure, 2005, vol. 744-747, pp. 759-766. DOI: 10.1016/j .molstruc.2004.11.081.
28. CornardJ.P., BoudetA.C., Merlin J.C. Spectrochimica Acta Part A, 2001, vol. 57, issue 3, pp. 591-602.
29. Chervyakovskiy Ye.M., Kurchenko V.P., Kostyuk V.A. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta, 2009, vol. 4, part 1, pp. 9-26. (in Russ.).
30. Heim K.E., Tagliaferro A.R., Bobilya D.J. Journal of Nutritional Biochemistry, 2002, vol. 13, pp. 572-584.
31. Panhwar Q.K., Memon Sh. Inorganica ChimicaActa, 2013, vol. 407, pp. 252-260. DOI: 10.1016/j.ica.2013.08.001.
32. Shchekatikhina A.S., Kurchenko V.P. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta, 2011, vol. 6, part 1, pp. 76-85. (in Russ.).
33. Zenkevich I.G., Yeshchenko YU.A., Makarov V.G., Kolesnik YU.A., Shmatkov D.A., Tikhonov V.P., Tashlitskiy V.M. Aktual'nyye problemy sozdaniya novykh lekarstvennykh preparatov prirodnogo proiskhozhdeniya. Fitofarm-2006: materialy KH mezhdunarodnogo s"yezda. [Actual problems of creating new drugs of natural origin. Phytopharm 2006: materials of the 10th international congress], St. Petersburg, 2006, pp. 93-109. (in Russ.).
34. Vyaznikova M.YU., Nikolayeva S.S., Smirnova L.P., Bykov V.A. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal, 1997, vol. 31, no. 2, pp. 39^11. (in Russ.).
35. Vyaznikova M.YU., Nikolayeva S.S., Bykov V.A., Yakovleva L.V., Rulenko I.A., Tyukavkina N.A., Kolesnik YU.A. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal, 1997, vol. 31, no. 2, pp. 42^15. (in Russ.).
36. Selifonova Ye.I., Chernova R.K., Koblova O. Ye. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya: Khimiya. Biologiya. Ekologiya, 2008, vol. 8, no. 2, pp. 23-28. (in Russ.).
37. Tarasevich B.N. IKspektry osnovnykh klassov organicheskikh soyedineniy. Spravochnyye materialy. [IR spectra of the main classes of organic compounds. Reference materials], Moscow, 2012, 54 p. (in Russ.).
Received July 5, 2018 Revised October 22, 2018 Accepted October 26, 2018
For citing: StolpovskayaE.V.,TrofimovaN.N, BabkinVA.,ZMtovR.G. 2019, no. l,pp. 95-
104. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.2019014257.
