CC BY
37
КОМПЛЕКСЫ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ АМИНОКИСЛОТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ЭПОКСИДСОДЕРЖАЩЕГО ПОЛИ-М-ВИНИЛПИРРОЛИДОНА
Р.И. Ташмухамедов, М.В. Клягина, В.Ю. Хвостова,
М.И. Штильмак
Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева, Миусская пл., 9, 125047, Москва, Россия
О получении обладающих биологической активностью полимерных металлокомплексов меди и кобальта на основе эпоксидсодержащего поли-Ы-винилпирролидона.
Полимерные металлокомплексы, полученные на основе поли-1М-винил-пирролидона (ПВП), обладают различной биологической активностью. В частности, это было показано для комплексов меди и кобальта, полученных с использованием в качестве высокомолекулярных лигандов аминокислотных производных, синтезированных реакцией низших а,ш-аминокислот с сополимером Ы-винилпирролидона и аллилглицидилового эфира (Ташмухамедов и др., 1989; 1_ее е4 а1., 1990).
Для получения полимерных металлокомплексов был использован эпоксидсодержащий поли-Ы-винилпирролидон (ЭПВП), модифицированный аминокислотами.
Результаты и их обсуждение. В данной работе были синтезированы комплексы меди (+2), кобальта и германия (+2). Эти металлы играют важную биологическую роль и могут рассматриваться в качестве основы систем с различными типами биологической активности (Эйхгорн, 1978). Для их получения использовали ЭПВП с М\л<=25,000, содержащий 10 мол.% эпоксигрупп, синтезированный по методике (Штильман и др., 2001), модифицированный аминокислотами — глицин, р-аланин, у-атномасляная и в£-аминокапроновая. Строение полученных аминокислотных производных подтверждали по данным ИК- и ПМР-спекгроскопии, а также элементного и функционального анализов.
Полимерные комплексы были синтезированы смешением ацетоновых (для производных германия — диоксановых) растворов хлоридов металлов с раствором полимера в смеси метанол-ацетон 3:1 (по объему). После выделения при упаривании и очистки экстракцией ацетоном комплексы исследовали. Характеристики полученных полимерных комплексов Со2+ и ве2* приведены в таблице 1. Как видно, степень вовлеченности аминокислотных групп в комплексообразова-ние достигает 80-90%.
Исследование ИК-спектров показало, что взаимодействие с металлами приводит к изменению поглощения полос, связанных с поглощениями карбоксильных групп аминокислот. Так, по-сравнению со спектрами аминокислотных производных на спектрах металлокомплексов наблюдается исчезновение поглощения карбоксильной группы при 1560 см"1, но проявляется поглощение при 1600-1605 см'1 и 1340 см , соответствующее различным типам колебаний кар-боксилат-иона. Это указывает на замещение при образовании комплексов протона ионами металла.
Таблица 1
Состав полимерных комплексов металлов
Аминокислотное производное Комплексы Со2* Комплексы Се2*
А Б А Б
ЭПВП - глицин 6,9 88,4 6.3 80,7
ЭПВП - (3-аланин 7,4 89,9 7,1 86,3
ЭПВП - у-аминомасляная кислота 7,6 91,1 7,3 87,5
ЭПВП - £-аминокапроновая кислота 7,7 Н 90,4 7,4 86,8
Примечания: А - количество звеньев, участвующих в комплексообразовании, мол.%; Б - степень превращения звеньев с аминокислотными группами. %
Сравнение ПМР спектров для комплексов, полученных с использованием полимерных производных различных кислот, было проведено с использованием комплексов на основе 6еС!2. При этом было обнаружено, что основные изменения происходят в областях от 3,4 до 3,9 м.д. и от 1 до 1,4 м.д. Причем низкочастотная область для комплексов на основе производных глицина и (3-аланина заметно отличается от аналогичной области для производных у-аминомасляной и £-аминокапроновой кислот. Можно предположить, что, как и в случае комплексов, полученных ранее на основе полимерного носителя ~ сополимера N1-винилпирролидона и аллилглицидилового эфира (Ташмухамедов и др., 1989; 1_ее е* а!., 1990), в данном случае образуется два вида комплексов — для полимеров с остатками низших аминокислот — с участием карбоксилат-иона и атома азота аминогруппы, а в случае полимерных производных аминокислот с большим числом метиленовых групп — карбоксилатные комплексы. В качестве подтверждения этого предположения могут быть приведены результаты исследования комплексов, полученных на основе низкомолекулярных комплексов кобальта (+2) с глицином и [}(3-аланином (Маров, Костромина, 1979), в котором подтверждено образование комплексов с участием карбоксильной и аминной групп.
Дополнительные данные были получены при исследовании спектров ЭПР полимерных комплексов меди. Комплексы других использовавшихся в работе металлов не давали информативных спектров ЭПР, поскольку германий диамагнитен, а кобальт обладает слабыми парамагнитными свойствами (Яцимирский, 1979). Для определения координационной сферы в синтезированных полимерных комплексах были изучены спектры ЭПР комплексов меди (2+) с полимерными производными аминокислот и низкомолекулярными аминокислотами в замороженных растворов при 77К. Как было найдено, спектры всех комплексов в области параллельной составляющей спина (д ||) имеют четко разрешенную сверхтонкую структуру, состоящую из четырех линий, которая возникает в результате взаимодействия неспаренного электрона атомов лигандного окружения с ядром атома меди, что подтверждает факт образования комплексов металлов во всех случаях.
Полученные данные позволяют полагать, что во всех полимерных комплексах ионы металла связаны с атомом кислорода карбоксилатной группы аминокислотного остатка. И кроме того, в случае производных низших кислот (глицина и (З-аланина) ионы металла координированы с двумя атомами азота аминокислотного остатка:
Расчет констант устойчивости в системе металл-лиганд (на примере производных Со2+) проводили методом потенциометрического титрования с расчетом в соответствии с (Альберт, Сержент, 1964). В табл. 2 приведены данные по константам устойчивости (К) и константам равновесного обмена (В) комплексов с уча-
стием макромолекулярных лигандов с аминокислотными остатками и низкомолекулярных аминокислот. Как видно, прочность комплекса зависит от природы аминокислотного остатка в полимере. Так, прочность комплекса с полимером, содержащим остаток глицина выше, чем у остальных кислот и снижается с увеличением длины радикала между аминной и карбоксильной группами. При этом значения констант устойчивости для комплексов с полимерными производными глицина и Р-аланина заметно превосходят значения констант устойчивости комплексов, полученных на основе полимерных производных у-аминомасляной и е-аминокапроновой кислот. Это также подтверждает различие в строении этих групп полимерных комплексов.
.....- ....... -- Таблица 2
Значения констант устойчивости (К) и констант равновесного обмена (В) комплексов для комплексов Со!*
Соединение IgK !дв
ЭПВП - глицин 7,1 -7,5
ЭПВП - (1-аланин 5,2 -7,2
ЭПВП - у-аминомасляная кислота 2,3 -3,2
ЭПВП - е-аминокапроиовая кислота 1,5 -2,1
ЛИТЕРАТУРА
Ташмухамедов Р.И., Ли В.А., Мусин Р.И., Туляганов Р.Т., Рашидова С.Ш., Штипьман М.И., Синтез и свойства комплексов металлов переходного ряда и полимеров с аминокислотными остатками. //Хим.фарм.ж.-1989,- Т.23- N.12.-C.1447-1450.
Lee V.A., Musin R.I., Tashmuhamedov R.I., Shtilman M.I., Rashidova S.Sh. Metal complexes of polymers with amino acid residues. Formation, stability and controlled biological activity.// J.Contr.Rel.- 1990.-V.14.- N.1.- P.61-70.
Эйхгорн Г. Неорганическая биохимия.- М: Из-во «Мир»- Т.1.- 1978.- 620 с.
Штильман М.И., Хвостова В.Ю., Ташмухамедов Р.И., Головкова Т.А., Tsatsakis А.М. Эпоксидсодержащий поли-Ы-винилпирролидон. 11 Пластмассы,- 2001. - N.7. - С. 5-9.
Маров И.Н., Костромина Н.А. ЭПР и ЯМР координационных соединений.-М.'Наука.-1979.-268 с.
Яцимирский К. Б. Константы устойчивости комплексов металлов с биолигандами [Справочник].- Киев: Наукова думка.-1979.- 228 с
Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации кислот и оснований. М.-Л.: Химия, 1964,-180 с
COMPLEXES OF TRANSITIVE METALS ON BASIS OF AMINO ACID DERIVATIVES OF EPOXY-CONTAINING POLY-N-VINYLPYRROLIDONE
R.|. Tashmuhamedov, M.B. Klyagina, V.U. Chvostova, M.l. Shtilman
D.¡.Mendeleyev University of Chemical Technoly of Russia,
Miusskaya sq., 9, 125047, Moscow, Russia
It has been shown various biological activity for complexes of copper and the cobalt received on a basis epoxy-containing polyvinylpyrrolidone.
