Синтез магниевых и кальциевых солей a-аминокислот Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

DEVELOPMENT OF RATIONAL METHOD OF IRON WITH GLYCINE AND METHIONINE, MANGANESE COMPLEX SALTS OBTAINING

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., МиНакЬшйоу R.R.

Summary

A rational method of obtaining complex salts of manganese (II), iron (II) with glycine and methionine a high degree of purity is developed.

УДК 547. 461.4

СИНТЕЗ МАГНИЕВЫХ И КАЛЬЦИЕВЫХ СОЛЕЙ а-АМИНОКИСЛОТ

*Кадырова Р.Г. - д.х.н.,профессор; Кабиров Г.Ф. - д.в.н., профессор, зав. кафедрой;

Муллахметов Р.Р. - к.в.н., доцент *Казанский государственный энергетический университет Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана

тел.: (843) 273-97-74

Ключевые слова: а-аминокислоты, глицин, метионин,

глутаминовая кислота, магниевые, кальциевые соли.

Keywords: amino acids, glycine, methionine, glutamic acid, magnesium, calcium salt.

а-Аминокислоты, их магниевые и кальциевые соли являются веществами с широким спектром биологического действия. Они нашли самостоятельное применение в качестве лекарственных средств.

Глицинат магния - «Маг.глицинат» - новый, активный хелат аминокислоты, которая повышает абсорбцию и толерантность кишечника к магнию. Поддерживает нормальный уровень АТФ (энергии) и играет важную роль в биосинтезе, росте и термогенезе, также как и в минерализации костей и перистальтике кишечника. Способствует расслаблению мышц и нервной трансмиссии. Магний в «Маг.глицинате» абсорбируется в организме подобно абсорбции аминокислот. Процесс не зависит от желудочной кислоты. «Маг.глицинат» - биологически активная добавка к пище выпускается по закрытой патентной технологии компанией «Metagenies, lnc (США).

Магний - самый важный минерал для сердца. Входит в состав большого количества ферментов (« 300). Обладает кардиопротекторным и сосудорасширяющим действием, а также способностью оказывать влияние на состояние нервной системы в случае развития нервного напряжения [Неврология, medinfa, ru. Лопаев В.А., Миронова О.П., Чудаков С.Ю.].

Исследован ряд солей магния, в том числе глицинат, L-аспарагинат, сукцинат магния, с целью коррекции дисфункции эндотелия и ишемии миокарда в условиях экспериментального дефицита магния в эритроцитах, но с различной скоростью. По воздействию на изучаемые показатели наиболее эффективным и наименее токсичным является L-аспарагинат

магния (LD5o1468,6 мг/кг) [1].

Глицинат магния применяют для лечения аутизма у детей. Наиболее усвояемая форма 200-400 мг в день. [СЫМ Neurology. Dr. Me Candless, DAN].

Глутаминат магния - противосудорожное средство. Применяется при малых формах эпилепсии, психических эквивалентах, невротических реакциях, гипертонических кризах и др. [Медицинский справочник].

Разработано средство для лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Средство содержит: калия глутаминат, магния глутаминат, пропиленглигликоль (стабилизатор), воду для инъекции. Заявляемое средство «Глутакам» может быть использовано для лечения больных с нарушением сердечного ритма, при сердечной недостаточности, ишемической болезни сердца, артериальной гипертонии, гипокалемии и других заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Средство «Глутакам» получают одновременным действием на водную суспензию глутаминовой кислоты оксидом магния и гидроксидом калия при 100 °С с последующим прибавлением пропиленгликоля и воды. После охлаждения и фильтрования раствор ампулизируют. В процессе приготовления раствора образуются калиевая и магниевая соли глутаминовой кислоты, которые не выделяют в свободном виде [2].

Глутаминат магния является необходимом веществом для успешного выполнения многих функций живого организма.

Ионы магния активизируют ряд энзимных систем, снижают уровень катехоламинов в крови, оказывают протективное действие на клеточные мембраны в адвентиции коронарных сосудов, а также на реологические свойства крови, что способствует предупреждению атеросклероза [2].

Получены комплексные соединения глутаминовой кислоты магния, кальция, калия и РЗЭ (редкоземельных металлов) взаимодействием эквимолярных количеств аминокислоты с карбонатами, оксидами, гидроксидами металлов в водной среде. Синтезированы соединения: вещество 1 - калия-магния глутаминат (К : Mg = 1 : 1); вещество 2 - калия-магния глутаминат ((К : Mg = 2 : 1).Из растворов вещества выделяют упариванием или высаливанием их этанолом.

Изучены фармакологические свойства полученных веществ. Установлено, что они проявляют высокую антиаритмическую активность

[3].

Разработано средство на основе метионина магния и других ингредиентов, которое эффективно выводит из организма радионуклиды и

тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть, уран), содержащиеся в продуктах питания, воздухе и воде [Di Guard nano].

Получен сбалансированный комплекс важнейших витаминов и минеральных веществ (магний, медь, марганец, кобальт, цинк) для регуляции и поддержания всех физиологических процессов в организме животных на основе метионина.

Препарат назначают сельскохозяйственным животным, пушным зверям, птицам для профилактики нарушения обмена веществ, а также витаминно-минеральной недостаточности [«Мультивит + минералы». ОАО Белзооветснабпром].

В эксперименте на крысах исследована возможность применения глицината кальция в качестве препарата для направления транспортировки кальция в костную ткань. Показана его эффективность и высокая биодоступность по сравнению с хлоридом кальция [4].

В исследованиях на мышах показана возможность применения глицината кальция для восполнения дефицита кальция в условиях антиортостатической гипокинезии [5].

Проведено квантово-химическое моделирование аминокислотных комплексов кальция. Расчет геометрии комплексов проведен в сравнительном аспекте с аналогичными комплексами d-элементов. Анализ полученных данных указывает на однотипный характер связи кальция в комплексах (практически ионная). Выявлено, что исследуемые комплексы не имеют хелатного строения [5].

Глутаминат кальция применяют (наравне с глутаминовой кислотой) при психических расстройствах вследствие церебрального атеросклероза, эпилепсии, туберкулезном менингите, в остром периоде арахноэнцефалита и полиомиелита. Форма выпуска: порошок, 10%-ный водный раствор внутрь или для инъекций. Водный раствор стерилизуют при 100 °С 30 минут [6].

Глутаминовую кислоту и ее магниевую и кальциевую соли применяют для ослабления токсических явлений, обусловленных введением противотуберкулезных средств (производные гидразида изоникотиновой кислоты). [Аминокислоты. Першин Г.Н., Гвоздева Е.И.].

Глутаминат магния, кальция, глутаминовую кислоту применяют в качестве акцептора аммиака при экзогенной печеночной коме. Они связываются с аммиаком и образуют безвредный для организма глутамин, усиливающий выведение аммиака почками в виде аммонийных солей [Проф. А.И. Грицюк. Эффективная медицина, раздел «Неотложные состояния»].

Кальциевую соль метионина используют при кормлении птицы. Содержание в препарате кальция в количестве 11,85% дает возможность балансировать рационы кур-несушек по метионину и кальцию [Пресс экструдеры ПЭ-КМЗ-2. ООО АгроПром. г. Самара. 13.08.2012].

Изучаются лекарственные препараты кальция и аминокислот для профилактики рака толстой кишки. Доказано, что препараты кальция тормозят избыточное деление клеток слизистой толстой кишки. Антиканцерогенная активность выявлена у некоторых аминокислот. Незаменимая аминокислота метионин тормозит возникновение и развитие опухолей печени (опыты на животных). Метионин рекомендуется для профилактики рака печени больным хроническими вирусными гепатитами [Беспалов В.Г. Индивидуальная профилактика рака. Рйег-ргеББ га аИасИетеП рИр].

Из анализа литературных данных следует, что магниевые, кальциевые соли глицина, глутаминовой кислоты, метионина являются эффективными лекарственными средствами. Однако сведения по методам синтеза, выделению их в индивидуальном виде практически отсутствует.

С целью использования названных препаратов в ветеринарии, медицине нами проведены исследования по разработке доступных методов их получения

Материалы и методы. Для синтеза магниевых и кальциевых солей а-аминокислот были использованы следующие реактивы: глицин

(аминоуксусная кислота), содержание основного вещества 98,5-100% производства ЗАО «ЛенРеактив», БЬ-метионин, классификация «ч», массовая доля основного вещества 99,2%, производства ЗАО «Вектон»; глутаминовая-Ь кислота РЯБ-СОБЕХ; гидроксиды металлов марки х.ч.

1. Синтез глицината магния. К раствору 3,7 г (0,05 моль) глицина в 15 мл воды при 80 °С прибавляют 1,45 г (0,025 моль) гидроксида магния. Реакционную смесь нагревают при 90-95 °С в течение 30-35 минут.

Наблюдается растворение гидроксида магния (ПРмg(OH)2= 6 • 10 10).

Гомогенный раствор упаривают. Получают 3,8 г (72,23%) глицината

магния дигидрата, [C2H4O2N]2Mg • 2ЩО. Содержание азота (%): найдено - 13,38; вычислено - 13,43.

Глицинат магния дигидрат - кристаллический продукт с бирюзовым оттенком. При температуре 180 °С происходит дегидратация и

образование белого порошка, высокоплавкого. Вещество хорошо растворимо в воде, нерастворимо в спирте.

2. Синтез глицината кальция. К раствору 5 г (0,066 моль) глицина

в 20 мл воды при 80-85 °С прибавляют порциями 2,4 г (0,033 моль)

гидроксида кальция. Реакционную смесь нагревают при 90-95 °С в течение

40 минут. Небольшой осадок гидроксида кальция, не вступивший в

-14

реакцию ПРСа(он)2= 2,0 • 10 , фильтруют. Гомогенный раствор

фильтрата упаривают. Получают 4,8 г (76,20%) глицината кальция,

[С2ЩО2К]2Са. Содержание азота (%): найдено - 14,61; вычислено - 14,73. Глицинат кальция - белый кристаллический продукт. При

температуре 160 °С обугливается. Хорошо растворим в воде, нерастворим в спирте.

3. Синтез метионината магния. К суспензии 5 г (0,034 моль) метионина в 25 мл воды при 80-85 °С прибавляют 1 г (0,017 моль) гидроксида магния. Реакционную смесь нагревают при 95 °С в течение 35 минут. Гомогенный насыщенный раствор охлаждают при 7-10 °С, выпавшие блестящие чешуйчатые кристаллы фильтруют и сушат. Получают 1,7 г кристаллического продукта. Фильтрат упаривают и получают еще 2,3 г блестящих кристаллов. Качественный анализ дает идентичные результаты кристаллических веществ. Общий выход

метионината магния, [C5H1oO2NS]2Mg, 4,0 г (74,62%). Содержание азота (%): найдено - 8,63; вычислено -8,75.

Метионинат магния белый кристаллический продукт, в холодной воде растворим частично, нерастворим в спирте.

4. Синтез метионината кальция. К суспензии 5 г (0,034 моль) метионина в 25 мл воды при 95 °С присыпают 1,3 г (0,017 моль) гидроксида кальция. Реакционную смесь нагревают при 95 °С в течение 40 минут. Осадок гидроксида кальция, не вступивший в реакцию, фильтруют в горячем состоянии. Гомогенный фильтрат упаривают. Получают 3,95 г

(70%) метионината кальция, [C5H1oO2NS]2Ca. Содержание азота (%): найдено - 8,12; вычислено - 8,28.

Метионинат кальция белый кристаллический продукт, в холодной воде растворим частично, нерастворим в спирте.

5. Синтез глутамината магния. К суспензии 3 г (0,02 моль) глутаминовой кислоты в 20 мл воды при 80 °С присыпают 1,13 г (0,02 моль) гидроксида магния. Реакционную смесь нагревают при 95 °С в течение 40 минут. Гомогенный раствор упаривают. Получают 3,7 (90%)

глутамината магния дигидрата, [C5HyO4N]Mg • 2H2O. Содержание азота (%): найдено - 6,71; вычислено - 6,82.

Глутаминат магния дигидрат - кристаллический продукт с бирюзовым оттенком. При температуре 185 °С происходит удаление кристаллизационной воды и образование высокоплавкого белого порошка. Глутаминат магния хорошо растворим в воде, нерастворим в спирте.

6. Синтез глутамината кальция. К суспензии 5 г (0,034 моль) глутаминовой кислоты в 25 мл воды при 80 °С присыпают 1,84 г (0,034 моль) гидроксида кальция. Реакционную смесь нагревают при 95 °С в течение 40 минут. Горячий раствор фильтруют, фильтрат упаривают.

Получают 5,1 г (81,0%) глутамината кальция, [C5H7O4N]Са. Содержание азота: найдено - 7,50; вычислено - 7,62.

Глутаминат кальция - белый кристаллический продукт. При температуре 165-170 °С обугливается. Хорошо растворим в воде,

нерастворим в спирте.

Результаты исследований. Магниевые и кальциевые соли глицина, метионина, глутаминовой кислоты получают взаимодействием а-аминокислот с гидроксидами магния и кальция, соответственно.

Реакции протекают по схемам (I, II):

I. 2 Я — СН — СООН -

NH

+ Ме(ОН)2

ТНОГ

Я- СН -СОО-

I

NH

Ме

2

где Я = Н (1, 2); Я = СН.Б—СН2 - СН2 — (3, 4)

II.

НООС—СН2 - СН2— СН - СООН

+ Ме(ОН)2 (-2Н2О)

ООС СН2 СН2 СН СОО

Ме

(5, 6)

где Ме = Mg2+ (1,3,5) ; Са2+ (2, 4,6)

Способ получения солей основан на классической реакции нейтрализации.

Отработаны оптимальные условия их синтеза. Показано, что выход целевых продуктов зависит от следующих факторов: растворимости в воде субстрата и реагента, изоэлектрической точки (р\) а-аминокислоты, температуры и времени реакции.

Реакция а-аминокислот с гидроксидом магния протекает при

температуре 90-95 °С в гомогенной фазе (ПР мg(OH)2 = 6 • 10 10). Выходы

глицината и метионината магния составляют 72-74 %, р\ 6; 5,7-

соответственно. Выход глутамината магния - 90 % (р\ 3,2). Время реакции 35-40 минут.

Реакция а-аминокислот с гидроксидом кальция при температуре 95 °С идет в гетерогенной фазе вследствие трудной его растворимости

( ПРСа(ОН)2 = 2,0 • 10-14).

Выходы кальциевых солей метионина и глутаминовой кислоты

получаются несколько ниже, чем их магниевых солей (70%, 81%, соответственно) по сравнению с выходом глицината кальция (76,2 %). В этом случае определяющим фактором является растворимость субстрата в воде (при 25 °С в 100 мл воды растворимость глицина 25 г, метионина

3,4 г, глутаминовой кислоты 0,9 г).

Для подтверждения структуры полученных солей кроме элементного анализа проведены качественные реакции. Соли (1-6) дают качественную реакцию на аминогруппу: с хлоридом железа (III) образуются хелаты красного цвета, с сульфатом меди с добавлением ацетата натрия - ярко синего цвета.

При действии на глицинат, метионитат и глутаминат магния гидроксидом натрия в водной среде выпадает аморфный осадок гидроксида магния.

Глицинат, метионитат и глутаминат кальция в водном растворе с оксалатом аммония образуют белый осадок оксалата кальция.

Метионинаты магния и кальция дают качественную реакцию на сульфидную серу с иодом в среде хлороформа [7,8].

Заключение. Синтезированы и выделены в чистом виде магниевые, кальциевые соли глицина, метионина и глутаминовой кислоты на основе классической реакции нейтрализации. Определены факторы, влияющие на течение процесса. Показано, что в оптимальных условиях целевые продукты получают с выходами более 70 %, что позволяет приготовить их в количествах, необходимых для использования в качестве лекарственных средств.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Желтова А.А. Фармакологическая коррекция

дисфункции эндотелия и ишемии миокарда в условиях экспериментального дефицита магния: Автореф...диссерт. канд. фарм. наук. 2013; 2. Пат. РФ 216889. 20.06.2001. Средство для лечения сердечнососудистых заболеваний /И.Ф. Макаревич, Л.Г. Алмакаева, Е.И. Затула и др.; 3. Севрюгина Ю.Ю. Синтез и анализ некоторых производных глутаминовой кислоты: Автореф. диссерт. канд. фарм. наук. - М.: 1994.;

4. Лунева С.Н., Накоскин А.М., Ваганова Л.А. Метаболизм костной ткани

крыс при пероральном введении аминокислотных комплексов кальция. // Научно-инновац. ж «Зауральский научный вестник». 2012, вып.2.;

5. Накоскин А.Н., Воронцов Б.С., Лунева С.Н., Ваганова Л.А. Квантовохимическое моделирование аминоацильных комплексов кальция и оценка возможности их применения для восполнения кальция. // Современ. Проблемы науки и образования. Электронный научн. ж!88Ш817-632. 2012, вып.3.; 6. Машковский М.Д. Лекарственные средства. - М.: ООО «Новая волна», 2000. т.2, с. 123.; 7. Цитович И.К. Курс аналитической химии. - М.: Высш.шк., 1985. 400 с.; 8. Гранберг И.И. практические работы и семинарские занятия по органической химии. - М.: Дрофа, 2001. с.137-138.

Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р.

Резюме

Синтезированы и выделены в чистом виде магниевые, кальциевые соли глицина, метионина и глутаминовой кислоты на основе классической реакции нейтрализации.

SYNTHESIS OF AMINO ACIDS MAGNESIUM AND CALCIUM SALTS

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Мullakhmetov R.R.

Summary

Pure magnesium, glycine calcium, methionine and glutamic acid salts on the basis of the classic reaction of neutralization are synthesized and allocated.

УДК 612.128+547.79

БОЛЕВАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ БЕЛЫХ КРЫС ПОД ВЛИЯНИЕМ БЕНЗОФУРОКСАНОВ

Каримова Р.Г. - д.б.н., доцент; Гарипов Т.В. - д.в.н., профессор Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э.Баумана

e-mail: [email protected]

Ключевые слова: болевая чувствительность, крысы,

бензофуроксаны, оксид азота, нитрозотиолы.

Keywords: pain sensitivity, rats, benzofuroksans, nitric oxide,

nitrosothiols.

В деятельности болевого анализатора большое значение имеет оксид азота (NO), действие которого направлено как на внутриклеточные, так и на синаптические процессы [1]. В структуре системы, модулирующей болевую чувствительность, нитроксидергический сигнал выполняет интегрирующую роль. В зависимости от стадии болевого процесса нитроксидергические механизмы усиливают эффективность либо антиболевой, либо проноцицептивной системы [2]. Интенсивность образования NO определяется уровнем синаптической активности глутамата - основного медиатора боли, при этом оксид азота облегчает распространение афферентного нервного импульса и способствует тем самым обострению болевого процесса [3].

Некоторые соединения фуроксанового ряда являются донорами оксида азота и активаторами растворимой гуанилатциклазы [4].