CC BY
11Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского Серия «Физико-математические науки». Том 25 (64). 2012 г. № 1. С. 212-216
УДК 547.918: 547.859:543.42:577.32
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ МОЛЕКУЛЯРНОГО
КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ САПОНИНОВ ПЛЮЩА МЕТОДОМ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ
Яковишин Л А.1, Рубинсон МА.1, Гришковец В.И.2
1Севастопольский национальный технический университет, Севастополь, Украина
2Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, Симферополь, Украина
E-mail: chemsevntu@rambler.ru
Впервые методом спектрофотометрии исследовано равновесие в водных растворах сапонинов плюща 3-О-а-/,-рамнопиранозил-(1^2)-О-а-/,-арабинопиранозида хедерагенина (а-хедерина) и 3-О-а-Ь-рамнопиранозил-(1^2)-О-а-/,-арабинопиранозил-28-О-а-/,-рамнопиранозил-(1^4)-О-Р-£?-глюкопиранозил-(1^6)-О-Р-£?-глюкопиранозида хедерагенина (хедерасапонина С) с цитратом силденафила. Рассчитаны термодинамические параметры процесса комплексообразования (константы устойчивости и нестойкости комплексов, свободная энергия Гиббса).
Ключевые слова: тритерпеновые гликозиды, а-хедерин, хедерасапонин С, цитрат силденафила, молекулярный комплекс, спектрофотометрия, изомолярная серия.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из актуальных задач современной молекулярной биофизики является исследование взаимодействия между различными биомолекулами с образованием межмолекулярных комплексов. В настоящее время широко изучается молекулярное комплексообразование растительных тритерпеновых гликозидов с различными биологически активными соединениями. Молекулярные комплексы гликозидов можно использовать для снижения терапевтических доз, улучшения растворимости, повышения биодоступности и расширения спектра биологической активности лекарственных веществ [1-3].
Наиболее подробно изучены комплексы глицирризиновой кислоты, преобладающего гликозида солодки [1-3]. Недавно начато изучение молекулярных комплексов главных тритерпеновых гликозидов плюща (Рис. 1) а-хедерина (3-О-а-/,-рамнопиранозил-(1^2)-О-а-/,-арабинопиранозида хедерагенина, Hed) и хедерасапонина С (3-О-а-/,-рамнопиранозил-(1^2)-О-а-/,-арабинопиранозил-28-О-а-1-рамнопиранозил-(1 ^4)-О-р-^-глюкопиранозил-(1 ^6)-О-р-^-глюкопиранозида хедерагенина, HedC) [4]. Гликозиды Hed и HedC входят в состав лекарственных препаратов на основе листьев плюща обыкновенного Hedera helix L., используемых для лечения кашля [5].
Были получены молекулярные комплексы моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама) и гликозидов Hed и HedC с цитратом силденафила (SC, Рис. 1) [4, 6]. Препараты на основе SC широко используются для лечения эректильной дисфункции (виагра, дженагра, эректил, интагра IC и др.) и
артериальной легочной гипертензии (revatio) [7, 8]. Рассмотрено влияние комплексов гликозидов Hed и HedC с SC на электрическую активность нейронов моллюска Helix albescens [9]. При этом термодинамические параметры комплексообразования гликозидов плюща с SC установлены не были.
1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Гликозиды Hed и HedC выделяли из листьев плющей Hedera taurica Carr. и Hederá canariensis Willd. (Araliaceae Juss.) и подтверждали их строение по методикам, приведенным в работах [10, 11]. Использовали образец SC фирмы Shilpa Medicare Limited (Индия).
УФ-спектры получены при температуре 20 °С на спектрофотометре Unico UV-Vis 4802 (США) в кварцевых кюветах (1=1 см). Для составления изомолярной серии использовали 10-4 М водные растворы гликозидов и SC. Полученные смеси выдерживали при температуре 20 °С в течение 40 мин при постоянном перемешивании. Изомолярные кривые приведены на Рис. 2 и 3.
Рис. 1. Строение компонентов молекулярных комплексов тритерпеновых гликозидов (Hed: И=Н; HedC: R=^pGlcp-(6^1)-pGlcp-(4^1)-aRhap) и SC.
2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Спектрофотометрия является универсальным методом для анализа молекулярного комплексообразования. Поэтому ее часто используют для подтверждения межмолекулярных взаимодействий и получения термодинамических характеристик комплексообразования [12, 13].
Состав комплексов определен методом изомолярных серий (методом Остромысленского-Жоба) [13]. На Рис. 2 показана изомолярная кривая, полученная для смеси гликозида Неб и БС. При этом для компонентов установлено молярное отношение «1.0, что соответствует комплексу состава 1:1. С помощью изомолярной
кривой, составленной для смесей гликозида ИебС и БС, также найдено молярное отношение «1.0 (Рис. 3).
Таким образом, равновесия между гликозидами и БС в растворе могут быть промоделированы схемами
Иеа + БС Иеа - БС, (1)
Иеас + БС < Р > ИеаС - БС. (2)
Р =
Р =
[Иеа - БС] [Иеа][БС] , [ИеаС - БС] [ИеаС][БС]
(3)
(4)
где р1 и р - константы равновесия, являющиеся константами устойчивости соответствующих комплексов.
0 12 3
4 5 6 7 8 9 10 с(БС)/с(Неф
Рис. 2. Зависимость оптической плотности а от соотношения компонентов изомолярной серии при X = 280 нм: с(Бс) = 10-4 м, с(Иеф = 10-4 м.
На основе изомолярных кривых по методу Бабко [14, 15] рассчитали константы нестойкости комплексов К (р= 1/К), используя закон разбавления Оствальда
К =
а2 с 1-с
(5)
где с - концентрация вещества, моль/л, а а - степень диссоциации комплекса, которую находили по формуле 6.
А- А1
а=
А
(6)
где А0 - оптическая плотность, соответствующая комплексу при полном отсутствии диссоциации, а А; - оптическая плотность, соответствующая значению на фактической кривой.
1.5
1.2
0.9
0.0
Используя значения константы нестойкости К, рассчитали константу устойчивости комплексов в (0 = 1/К) и свободную энергию Гиббса (при Т = 293 К) по формуле 7 (Табл. 1).
А^293 =-2,3ЯГ ^ 0. (7)
c (SC)/c (HedC)
Рис. 3. Зависимость оптической плотности а от соотношения компонентов изомолярной серии при X = 291 нм: с(8е) = 10-4 м, с(ИебС) = 10-4 м.
Таблица 1
Термодинамические параметры комплексообразования гликозидов Hed и HedC с SC
в водных растворах при 20 °С
Комплекс К, моль/л в, л/моль lge AG, кДж/моль
Hed-SC 3,04-10-5 32895 4,51 -25,31
HedC-SC 0,76-10-5 131578 5,12 -28,72
ВЫВОДЫ
1. Впервые спектрофотометрически рассмотрено равновесие в водных растворах сапонинов плюща и SC.
2. Рассчитаны термодинамические параметры комплексообразования гликозидов плюща с SC.
Список литературы
1. Солодка: Биоразнообразие, химия, применение в медицине / [Толстиков Г. А., Балтина Л. А., Гранкина В. П. и др.]. - Новосибирск: Гео, 2007. - 311 с.
2. Tolstikova T. G. The complexes of drugs with carbohydrate-containing plant metabolites as pharmacologically promising agents / Tolstikova T. G., Khvostov M. V., Bryzgalov A. O. // Mini Rev. Med. Chem. - 2009. - Vol. 9, No 11. - P. 1317-1328.
3. Толстикова Т. Г. На пути к низкодозным лекарствам / Толстикова Т. Г., Толстиков А. Г., Толстиков Г. А. // Вестник РАН. - 2007. - Т. 77, № 10. - С. 867-874.
4. Molecular complexation of ivy saponins with some drugs and biologically active substances / Yakovishin L. A., Grishkovets V. I., Schroeder G., Borisenko N. I. // Functionalized molecules - synthesis, properties and application; ed. V. I. Rybachenko. - Donetsk: Schidnyj wydawnyczyj dim, 2010. - Chapter 4. - P. 85-103.
5. Зузук Б. М. Плющ вьющийся Hedera helix L. / Зузук Б. М., Куцик Р. В., Зузук Л. И. // Провизор. -2003. - № 12. - С. 13-14.
6. Молекулярный комплекс моноаммонийной соли глицирризиновой кислоты (глицирама) с цитратом силденафила / Яковишин Л. А., Белаш Д. Ю., Яровой И. Р., Гришковец В. И. // Журн. орг. та фарм. хiмii. - 2011. - Т. 9, вип. 3. - С. 60-63.
7. Drewes S. E. Recent findings on natural products with erectile-dysfunction activity / Drewes S. E., George J., Khan F. // Phytochemistry. - 2003. - Vol. 62. - P. 1019-1025.
8. Guidelines for the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension. The task force for the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension of the european society of cardiology (ESC) and the european respiratory society (ERS), endorsed by the international society of heart and lung transplantation (ISHLT) / Galie N., Hoeper M. M., Humbert M. [et al.] // Eur. Heart J. - 2009. - Vol. 30. - P. 2493-2537.
9. Влияние виагры и ее комплексов с тритерпеновыми гликозидами на электрическую активность нейронов моллюска Helix albescens / Колотилова О. И., Яковишин Л. А., Коренюк И. И. [и др.] // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2010. - Т. 23 (62), № 2. - С. 96-103.
10. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica I. Строение таурозида Е из листьев Hedera taurica / Шашков А. С., Гришковец В. И., Лолойко А. А. [и др.] // Химия природ. соедин. - 1987. - № 3. - С. 363-366.
11. Тритерпеновые гликозиды Hedera canariensis I. Строение гликозидов L-A, L-Bb L-B2, L-C, L-D, L-E1, L-G1, L-G2, L-G3, L-G4, L-H1, L-H2 и L-Ii из листьев Hedera canariensis / Гришковец В. И., Сидоров Д. Ю., Яковишин Л. А. [и др.] // Химия природ. соедин. - 1996. - № 3. - С. 377-383.
12. Хобза П. Межмолекулярные комплексы / Хобза П., Заградник Р. - М. : Мир, 1989. - 376 с.
13. Булатов М. И. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа / Булатов М. И., Калинкин И. П. - [5-е изд.]. - Л.: Химия, 1986. - 432 с.
14. Бабко А. К. Физико-химический анализ комплексных соединений в растворах / Бабко А. К. - К. : Изд-во АН УССР, 1955. - 328 с.
15. Антипова И. А. Состав и стабильность комплексов мальтола с ионом Al(III) / Антипова И. А., Муха С. А., Медведева С. А. // Химия в интер. устойч. разв. - 2005. - Т. 13. - С. 379-383.
Яковшин Л. О. Дослвдження термодинамiки молекулярного комплексоутворення сапошшв плюща методом шектрофотометрil / Яковшин Л. О., Рубшсон М. А., Гришковець В. I. // Вчеш записки Тавршського национального ушверситету iменi В.1. Вернадського. Серш: Фiзико-математичнi науки. - 2012. - Т. 25(64), № 1. - С. 212-216.
Уперше методом спектрофотометри достджено ргвновагу у водних розчинах сапотжв плюша 3-O-a-L-рамнотранозил-(1^2)-О-а^-арабшотранозиду хедерагеншу (a-хедерину) та 3-О-a-L-рамнопiранозил-(1^2)-О-a-L-арабiнопiранозил-28-О-a-L-рамнопiранозил-(1^4)-О-P-£'-глюкопiранозил-(1^6)-О-P-£'-глюкошранозиду хедерагеншу (хедерасапоншу С) з цитратом силденафшу. Розраховано термодинамчт параметри процесу комплексоутворення (константи стшкосп i нестшкосп комплексгв та вшьна енергш Пббса). KnwHoei слова: тритерпеновi глжозиди, a-хедерин, хедерасапонш С, цитрат силденафшу, молекулярний комплекс, спектрофотометра, iзомолярна серiя.
Yakovishin L. A. Research of thermodynamics of the molecular complexation of ivy saponins by spectrophotometry method / Yakovishin L. A., Rubinson M. A., Grishkovets V. I. // Scientific Notes of Taurida National V.I. Vernadsky University. - Series: Physics and Mathematics Sciences. - 2012. -Vol. 25(64), No 1. - P. 212-216.
Using a method of spectrophotometry, the equilibrium in aqueous solutions of ivy saponins hederagenin 3-O-a-L-rhamnopyranosyl-(1^2)-O-a-L-arabinopyranoside (a-hederin) and hederagenin 3-O-a-L-rhamnopyranosyl-(1^2)-O-a-L-arabinopyranosyl-28-0-a-L-rhamnopyranosyl-(1^4)-0-P-D-glucopyranosyl-(1^6)-0-P-D-glucopyranoside (hederasaponin C) with sildenafil citrate was investigated for the first time. Thermodynamic parameters of complexation process are calculated (stability and nonstability constants, Gibbs's free energy).
Keywords: triterpene glycosides, a-hederin, hederasaponin C, sildenafil citrate, molecular complex, spectrophotometry, isomolar series.
Поступила в редакцию 22.04.2012 г.
