CC BY
11МОДИФИКАЦИЯ ИЗОЛЕЙЦИНА (1ЬЕ) МОЛЕКУЛОЙ ФУЛЛЕРЕНОМ С60, И ЕГО ИССЛЕДОВАНИЕ
Зафаров С.З., Ш.Х.Халиков, Кодиров М.З., Умархон М.
Научно - исследовательский институт
Впервые реакция присоединения была проведена на примере природных а-аминокислот в результате, чего были синтезированы продукты эквимолярного присоединения к фуллерену С60 глицина, аланина, серина, пролина, их эфиров и пептидов [1-9]. При любом синтезе связанными с производными свободных аминокислот и пептидов всегда возникают общие проблемы: растворимости, чистоты продуктов, вращение оптической активности, рацемизация, разделение на энантиомеры, наконец биологические активности полученных соединений.
Такие проблемы возникают также при модификации аминокислот и пептидов фуллеренами. Фуллерен С60 является гидрофобной молекулой, а аминокислоты и пептиды гидрофильными соединениями. Одни нерастворимы в воде и водных растворах это С60, другие растворимы в них, но нерастворимы в органических растворителей за исключением апротонных растворителях диметилформамида, диметилсульфоксида и других, где происходит максимальное растворение гидро-фильных соединений аминокислот и их композитов.
Особенности полученных аминокислотных производных является их растворимость в воде, зависящая от природы аминокислотного и пептидного фрагмента [10]. В водных растворах аминокислотные производные фуллерена (АПФ), аминокислот и пептидных производных фуллерена (АППФ) находятся преимущественно в виде ассоциатов, состав количество и форма, которых зависит главным образом от концентрации и рН растворов, наибольшая степень ассоциации молекул АПФ наблюдается в кислой среде (рН 2-3), однако в интервале рН 4-5 происходит резкое снижение ассоциации, а далее при рН 5 остаётся практический одинаковой (п=30). При подщелачивании среды и образование солей К и № АПФ увеличивается их растворимость и снижается степень ассоциации молекул. Это необходимо, как при проведении физико-химических исследований, так и при изучении биологической активности АПФ и АППФ.
Необходимо отметить, что большинство реакций получения АПФ прово-дятся в среде о-дихлорбензоле (толуоле или другом органическом растворителе), где вносят аминокислоту в виде соли или смесь аминокислоты солюбилизатором (полиалкиленоксид и полиэтиленгликолы).
Разработанный и предложенный нами вариант синтеза производных аминокислот и пептидов фуллерена С60 является простым и легкодоступным [11,12]. Продукт реакции является аддуктами с гидрофильно-липофильными свойствами. Дальнейшей задачей настоящего исследования является получение индивидуальных соединении фуллерена С60 с аминокислотой обладающими активностью против различных вирусных инфекций в том числе гепатита С, вирусов гепатита различными природы, ВИЧ, противоопухолевыми и противобактериальнымипроявлениями с минимальной токсичностью. Не оказывающих действия на организм человека.
Как было отмечено присоединение фуллерена С60 к молекулам аминокислот пептидов и их аналогов задача не простая [12]. Нам пришлось много времени потратить на то чтобы разрабатывать какую-нибудь приемлемую методику, чтобы было бы удобно в проведении реакции, получение намеченного соединения в чистом виде с сохранением индивидуальности, гидрофильности и биологической активности.
В случае аминокислот и их аналогов, со свободными карбоксильными группами, они были растворены в щелочном растворе диметилформамида, также использовали натриевые и калиевые соли аминокислот с добавлением к диметилформамиду. Затем для проведения реакции к горячему щелочному раствору аминокислоты в диметилформамиде прибавлением по каплям при 60-80оС раствор фуллерена С60 в хлорбензол. Чтобы реакция прошла с хорошими выходами, перемешивание продолжали в течение 4-6 часов при той же температуре. В ходе реакции цвет раствора постепенно изменяется от фиолетового до темно коричневого и основной продукт реакции начинает выпадать из реакционной среду в осадок в процессе реакции. При этом происходит некоторое изменение рН среды в сторону уменьшения. Это видимо связано с незначительным количеством хлорбензола, вступившим
с ДМФА приводящий к выделению HCl, который влияет на pH среды, но на процесс образования аддукта не влияет и отделяется в процессе очистки основного продукта реакции.
Общую схему реакции получения аминокислотных производных фуллерена С60 можно
изобразить в следующем виде:
Х- боковые группы а, I. - аминокислот X
По предлагаемой схеме реакции синтезирован и охарактеризован фуллеро С60 -11е-ОКа, (ОН), который был получен по схеме:
Образовавшиеся С6011е-ОКа находится в щелочной среде в небольшом ассоциированным состояние. Это наверняка является одним из критериев того, что способствует выпадение его из реакционной среды в виде устойчивого осадка. ИК-спектральные данные (рис. 1-2) свидетельствует о том, что реакция нуклеофильного присоединения изолейцина за счёт нуклеофильной -КН2 группы, прошла успешно.
На рисунках (1,2) показаны ИК- спектры фуллерена (1), С60 -11е-ОКа (2). При сравнении этих спектров между собой можно наблюдать некоторые изменения в структурах спектров. В ИК - спектре фуллерен С60 изолейцина они
ярко выражены. Например, спектры в области 3000 см-1 и 1583 см-1 относя- щейся к КН3+ группе, в ИК- спектре С60 изолейцина они отсутствуют, однако тут появляется новый спектр в области 1550 и 775см-1 характеризующий слабую полосу КН группы. В спектре ИК- С60 изолейцина, также появляются новые спектры 1429 и 1182см-1 с средней интенсивности принадлежащие к молекуле фуллерена С60.
5
UAii (Ж, ГцП ? 1 in
П! J LW j
i
Рис.1. ИК-спектр фуллерена С,
60
Другим доказательством образования С60 изолейцина является появление нового полоса в ИК- спектре в области 1048 см-1 свидетельствующий об образовании С-К связи в молекуле Сбо-11е-ОКа.
Рис. 2. ИК- спектре Сбо -Ile-ONa Для достоверности присоединение изолейцина к молекуле фуллерена Сб0 продукт-фуллерена C60-Ile-ONa гидролизовали в 12н HCl в стеклянной ампуле при 1200С в течение 22 часов.
На хроматограмме (рис. 3) было обнаружено свободная аминокислота Ile отделившая от Сб0 во время гидролиза.
Рис. 3. Электрофореограммагидролизата продукта 1) Гидролизат 2) Сб0 -Ile-ONa 3) Ile-OH (свидетель); проявитель раствор нингидрина.
IdO4
IIOO 1 1 SO 1200 12SO 1300 13ЬО 1-400 1450
Рис. 4. Масс-спектр Сб0 -Ile-ONa
На рисунке 4 приведена масс-спектр С60 изолейцина. Из результата масс-спектрограммы выходит, что на поверхности фуллерена присоединились несколько остатоков изолейцина, количество которых можно определить с помощью формулы (А).
Таким образом, 6 остатоков изолейцина присоединилось на корковой части фуллерена
С6о.
При взаимодействии температурных полей на образец свободного изолейцина и С60 -изолейцина, нами зафиксированы фазовые переходы, т.е. процессы перехода из одного агрегатного состояния в другое состояние. В термограмме изолейцина (рис. 5) наблюдается эндопик при температуре 302оС, который характеризует полиморфное превращение молекулы кристалл - кристалл с изменением агрегатного состояния. Острая конечность пика связана с быстрой скоростью превращения ассоциированных молекул. Эндопик в области 4180С показывает состояние фазового перехода из твердой фазы в жидкую, и дальнейшего химического превращения окисления и разложения образца. В случае К-С6011е-ОКа видно, что термограмма (б) имеет два эндопика при температуре 78,2 и 4160С. Первый пик, который появляется при температуре 780С, характеризует изменения агрегатного состояния вещества с разрывами водородных связей молекулы, совершается деагрегация и рекристаллизация, т. е. образуется поликристаллы фуллерен С6011е-ОКа. При температуре 4180С происходит, отрыв фуллерена от аминокислоты и аминокислота разлагается в процессы окисления. Эндопик С60-11е-ОКа проявленное при 780С является коротким, но с объемным по площади соответствующую поликристаллическому состоянию больших размеров, образующихся в результате разрушения агрегации и рекристаллизации отдельных частей молекулы. Эндопик при температуре 4180С проявляется в результате частичного разложения отдельной части молекулы фуллерена С60 лейцина. Таким образом, анализы с помощью дифференциально-скопирующей калориметрии показывают, что фазовые переходы свободной аминокислоты и его производный с фуллереном связано с донороакцепторным межмолекулярным,
дисперсионным, также влиянием водородных Ван-дер-Ваальсовых связей, способствующих процессам фазового перехода, рекристаллизации и релаксации.
ДСК' (мкВ/ыг)
I зкзо Ср/СДж/Ск°105
Рис.5. Термограммы С60 -Ile-ONa ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
При синтезе использовали -изолейцин фирмы «Реаналь» (Венгрия) и фуллерен С60. С60 использовали с чистой 99%, продукт России производство, Санкт-Петербург Neotechproduction Company Ltd.
Температура плавления полученных соединенный измеряли на приборе «Boetuus» VEB Analitik (Германия) со скоростью 40С/мин. Идентификация, индивидуальность синтезированной соединение и ход реакций контролировали методом ТСХ на пластинках Silufol UV-254 (Чехословакия) и D-Rieselgel-60 Merk (Германия) в следующих системах.
A) Толуол: бромбензол: метанол: хлороформ (60: 40: 20: 50)
B) Хлорбензол: Метанол (60: 20)
C) Триэтиламин: Аммиак: Метанол: Вода (10:10:200:400)
D) HCOOH: CH3COOH: H2O: CH3OH (150:50: 300: 500)
Проявитель пары йода.
Хроматограммы проявляли опрыскиванием 0,05%- ным раствором нингидрина в ацетоне содержещий CH3COOH или хлорированием с последующей обработкой хроматограммы смесью, состоящей из равных объемов 0,5%-ного раствора KJ и раствора бензидина в 2%-ной CH3COOH. А также парами кристаллического йода в закрытой камере. Электрофорез проводился в буфере (Д) при pH 9, 400 V, 15pA. ИК - спектры записывали на приборе SHIMADZU FTIR Measurement. Молекулярную массу веществ установили с помощью MALDI-TOF? время пролетного масс-спектрометра Bruker UltraFlex II программным обеспечеванием для сбора и обработки масс-спектров flex контроль 1.1 flexAnalys 2.2
1 13
Спектр H и СЯМР получали на спектрофотометре Bruker AM-300 (соответственно 300 и 75,5 МГц в CDCL3) внутренний стандарт SiMe4. Данные элементного анализа соединений соответствовали расчетным данным. Элемент-ный анализ соединений проводили на пробирке в аналитической лаборатории НИИ при ТНУ на приборе vrio MICROCHNS.
Для идентификации N- C60(H)6[Ile - ONa (OH)]6 подвергали кислотному гидролизу в 6н и 12н. HCL в запаянной ампуле при 1200С в течение 20-22 часов. Образующиеся свободное изолейцин и С60 идентифицировали с помощью ТСХ и электрофорезом в буфере ТЭА:Аммиак-MeOH-H2O (10:10:200:400) проявитель раствор нингидрина.
Синтез фуллерен СбоПе-ONa
В маленькой конической колбочке, снабженной обратным холодильником, капельной воронкой установленной на магнитной мешалке помещают, 0,7г (0,00170 моль) изолейцина в 10-кратном избытке в 4 мл диметилформамиде, содержащий 0.5 мл 0.6 н NaOH (рН 12). При интенсивном перемешивании при 80оС из капельной воронки по каплям добавляют раствор 0,1 г фуллерен С60 (0,000138моль в 10 мл хлорбензоле). Перемешивание при данной
температуры продолжают, в течение 8 ч (рН раствора в начале реакции было 12). Реакционная смесь постепенно помутнела и наблюдался переход окраски из фиолетового цвета в темно - бурый, а также постепенное выпадение из раствора мелко-дисперсионного темно-коричневого осадка на стенках колбочки. рН раствора при этом постепенно уменьшается до рН 8-8,5. По окончании реакции выпавшую темно-коричневую массу фильтруют на воронке Шотта. Осадок промывают толуолом до исчезновения фиолетовой окраски, содержащий непрореагировавший С60 и щелочным метанолом для удаления непрореагировавщей натриевой соли изолейцина и чистым метанолом. Получают 0,16г (20%) хроматографический чистый продукт. Rf 0.52 (A); Rf 0,42 (B); Rf 0.60(C); Rf 0.15 (d); m/z (M+) 1444 проявитель пары йода. m/z 1454, 1393, 1372, 1348, 1324, 1352, 1276, 1251, 1220, 1204, 1179, 1158, 1131, 1107, 1082. Продукт плавится выше 400оС с разложением.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авцын, А.П.Ультраструктурные основы цитологии клетки / А.П.Авцын, В.А.Шахламов // - М.: Медицина, -1994. - 320с.
2. Агол, В.И. Биосинтез вирусных нуклеиновых кислот Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / В.И.Агол //Под ред. А.С Спирина. - М.: Высш. шк., - 1990. - С. 260-333.
3. Агол, В.И. Генетические детерминанты нейровирулентности и аттенуации вируса полиомиелита / В.И.Агол // Молек. генетика, микробиология и вирусология. - 1988. - № 1.-С.З-9.
4. Агол, В.И. "Помехоустойчивость" вирусов / В.И.Агол //СОЖ. - 1999. - №2. - С. 5257.
5. Агол, В.И. Разнообразие вирусов /В.И Агол//СОЖ. -2000. -№ 12, -С.
6. 34-46.
7. Адаме, М. Бактериофаги: / М.Адаме //Пер. с англ. - М.: Изд. иностранной литературы, - 1964.-527с.
8. Альберте, Б. Молекулярная биология клетки. / Б. Альберте, Д. Брей, Дж. Льюис /В 3 т. Т.1.: Пер. с англ. - М.: Мир, - 1994. - 2-е изд.-517 с.
9. Анджапаридзе, О.Г. Культура ткани в вирусологических исследованиях. / О.Г. Анджапаридзе, В.И.Гаврилов, Б.Ф.Семенов, Л.Г.Степанова // - М.: Гос. изд. мед.литературы, - 1962. -235 с.
10. Анисимова, Э. Проникновение вируса гриппа в клетки перевиваемой линии клеток почек собаки /Э.Анисимова, Н.К.Воркунова, В.Вонка, А.Г.Букринская// Цитология. - 1984. Т.24. - С. 316-318.
11. Ансова, М.Г. Роль чувствительных бактерий в определении числа бляшко-образующих единиц методом агаровых слоев. / М.Г.Ансова, М.Н.Бонев, В.И.Данилов// - Дубна: ОИЯИ, - 1985. - С. 6
12. Холиков, Ш.Х. Синтез и идентификация фуллеро С60 а-аминокислот с антивирусными свойствами /Ш.Х. Холиков, Д.А.Шарипова, С.З.Зафаров,
13. М.Умархон, С.В. Алиева// Химия природных соединений. 2017. №1.- С.102- 108.
14. Халиков Ш.Х. Синтез аминокислотных и пептидных производных фуллерена С60 и их противовирусная актив-ность в отношении вируса гепатита С / Ш.Х.Халиков, С.З.Зафаров, С.В.Алиева, М.Умархон // Журнал «Globus»: «Технические науки». Санкт-Петербург. 2019. Выпуск 7 (31). - С. 27-36.
МОДИФИКАЦИЯ ИЗОЛЕЙЦИНА (ILE) МОЛЕКУЛОЙ ФУЛЛЕРЕНОМ С60 И ЕГО ИССЛЕДОВАНИЕ
В статье представлен метод синтеза аминокислотного производного фуллерена С60. Для синтеза мы использовали наш метод, который заключается во взаимодействии фуллерена C600 со свободными аминокислотами или их натриевыми солями в щелочной среде. Синтезированный продукт растворим в максимальном количестве диметилсульфоксида, воды и твинаа. В ходе хроматографического исследования кислотного гидролизата соединений обнаружен аминокислота- изолейцин. Электрофоретический анализ кислотного гидролизата показал устойчивое цветное пятно, соответствующий аминокислотой изолейцин. Полученные результаты показывают, прежде всего, необходимость использования аминокислотного производного фуллерена С60 в этих условиях для достижения цели профилактического применения препарата.
Ключевые слова: аминокислота, фуллерен, композит, изолейцин, лиганд,термический метод, хлорбензол, спектр, тонкослойная хроматография.
MODIFICATION OF ISOLEUCINE WITH FULLERONE MOLECULE C60 AND ITS STUDY
The article presents a method for the synthesis of the amino acid derivative offullerene C60. For the synthesis, we used our method, which consists in the interaction of C60 fullerene with free amino acids or their sodium salts in an alkaline medium. The synthesized product is soluble in the
maximum amount of dimethyl sulfoxide, water and tweena. During the chromatographic study of the acidic hydrolyzate of the compounds, the amino acid isoleucine was found. Electrophoretic analysis of the acid hydrolyzate showed a persistent color spot corresponding to the amino acid isoleucine. The results obtained show, first of all, the need to use the amino acid derivative of fullerene C60 under these conditions to achieve the goal of prophylactic use of the drug.
Key words: amino acid, fullerene, composite, isoleucine, ligand, thermal method, chlorobenzene, spectrum, thin layer chromatography.
Сведения об авторах:
Зафаров Сорбон Зафарович - Таджикский национальный университет, ведущий научный сотрудникВМ-5 «Пептид». Адрес: 734025, Республика Таджикистан, г. Душанбе, проспект Рудаки 17. Е-mail: Szafarov91@mail. ru. Тел: (+992) 937700395.
ХаликовШиринбекХаликовиЧ — Таджикский национальный университет, доктор химических наук, профессор кафедры органической химии. Адрес: 734025, Республика Таджикистан, г. Душанбе, проспект Рудаки 17.
Кодиров Мурод Зокирович-Таджикский национальный университет, кандидат химических наук, доцент кафедры органической химии. Адрес: 734025, Республика Таджикистан, г. Душанбе, проспект Рудаки 17. Тел: (+992) 935983847.
Мавзунаи Умархон-Таджикский национальный университет, научный сотрудник ВМ-5 «Пептид». Адрес: 734025, Республика Таджикистан, г. Душанбе, проспект Рудаки 17. Тел: (+992) 937700396. About authors:
Zafarov Sorbon Zafarovich -Leading researcher of VM-5 "Peptide ", Tajik National University. Address: 734025, Republic of Tajikistan, Dushanbe, Rudaki Avenue [email protected]. Phone: (+992) 937700395.
Kholikov Shirinbek Kholikovich\ - Doctor of Chemistry, Professor of the Department of Organic Chemistry, Tajik National University. Address: 734025, Republic of Tajikistan, Dushanbe, Rudaki Avenue 17.
Kodirov Murod Zokirovich- Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Organic Chemistry, Tajik National University,. Address: 734025, Republic of Tajikistan, Dushanbe, Rudaki Avenue 17. E-mail: Phone: (+992) 935983847.
Mavzunai Umarkhon- Researcher VM-5 "Peptide", Tajik National University. Address: 734025, Republic of Tajikistan, Dushanbe, Rudaki Avenue 17, Telephone: (+992) 937700396.
УДК. 547.426.21
ОМУЗИШИ ТРИПЕПТИДИ-Ь-ФЕНИЛАЛАНИЛ-Ь-ТИРОЗИЛ -3,4-ДИОКСИФЕНИЛАЛАНИН БО ЭПИХЛОРГИДРИН
Кабирзода З.О., Рацабов С.И.
Донишгоуи миллии Тоцикистон
Актуалнокии кор. Дар замони муосир таткикотчиён ба хосилахои катехоламин-норадреналин, адреналин, аз он чумла ба Дорhа (3,4-диоксифенилаланин) диккати асосй медиханд [1,2,3с.79,24, 29]. Бо рохи ба молекулаи катехоламинхо пайваст намудани аминокислотахо пептидно ва сафедахо хусусиятхои хоси катехоламинхо баланд бардошта мешавад. Чунин пайвастахоро натанхо хамчун маводи муоличаи беморихои дарун истифода бурдан мумкин аст, балки хамчун мавод,бар зидди молекулаи катехоламин хам истифода бурда мешавад [4,5,6с.565, 78, 82]. Гайр аз ин, барои омузиши метаболизми катехоламинхо дар организм ва барои паст намудани микдори гиперкатехоламинхо дар организм низ истифода бурда мешаванд [7,8,9, 10 с.166, 78, 133, 92].
Дар корхои кабли [11,12 с. 21, 56] мо дар бораи синтез ва тахкики хосилахои аминокислотагй-пептидии 3,4-диоксифенилаланин (Дорhа) иттилоот дода будем.Дар ин маколаамон бошад, иттилоот оид ба синтез ва модификатсияи трипептиди L-фе-нилаланил-
