Показана возможность адреналина и метилдофа снижать максимальную скорость окисления в 4—6 раз по сравнению с контролем, разрушать гидропероксиды молекулярным путем на 50—60 %. Установлено, что дибунол превосходит по своему действию природный антиоксидант a-токоферол.
ABSTRACT
Antioxidant activity of adrenalin and methyldopa has been studied in comparison with standard oxidation retarders by dibunol (ionol), a-tocopherol and pyrocatechin in micellar catalyzing substrata. There are defined weak antioxidant properties with adrenalin and methyldopa, which come short of pyrocatechin. There is shown the possibility of adrenalin and methyldopa to inhibit the maximum oxidation rate by 4—6 times in comparison with control and to consume hydroperoxides molecularly for 50—60 %. It is found that dibunol exceeds in its influence natural antioxidant a-tocopherol.
Ключевые слова: адреналин; метилдофа; a-токоферол; дибунол (ионол); антиоксидантная активность; каталитическое окисление; мицеллы.
Keywords: adrenalin; methyldopa; a-tocopherol; dibunol (ionol); antioxidant activity; catalytic oxydation; micelles.
В настоящее время антиоксиданты (АО) нашли широкое применение в медицине, в пищевой, косметической и химико-фармацевтической промышленности. Перечень официально разрешенных, нетоксичных АО невелик, преимущественно — это природные соединения [2, 5]. Ведется поиск перспективных АО из числа традиционных лекарственных препаратов с целью расширения спектра их фармакологического действия. Создаются новые кинетические модели для тестирования антиоксидантной активности жирорастворимых и водорастворимых соединений в условиях, приближенных к биологическим средам.
Целью данного исследования являлась разработка кинетического способа тестирования антиоксидантной активности различных классов органических соединений в условиях, приближенных к биологическим средам, изучение ингибирующих свойств производных пирокатехина: адреналина, метилдофа в сравнении с реперными антиоксидантами дибунолом (ионолом) и a-токоферолом.
Экспериментальная часть
Антиоксидантную активность (АОА) изучали волюмометрическим методом поглощения кислорода в модифицированной установке типа Варбурга при окислении модельного субстрата метиллинолеата (МЛ), этилолеата (ЭО) в присутствии триметилцетиламмоний бромида (ЦТМАБ) в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) 1×10-3 М, с добавками раствора хлорида меди (II) в количестве 2×10-3 М при t=(60±0,2)0С. Соотношение воды и липидов составляло 3:1, а общий объем пробы 4 мл [7]. Графическим методом определяли величину периода индукции (ti), представляющей собой отрезок оси абсцисс, отсекаемый перпендикуляром, опущенным из точки пересечения касательных, проведенных к кинетической кривой. Эффективность торможения процесса окисления липидного субстрата определяется совокупностью реакций ингибитора и обозначает его антиоксидантную активность, количественно определяемой по формуле АОА= ti-tS /tS, где tS и ti — периоды индукции окисления субстрата в отсутствие и в присутствии исследуемого АО соответственно, сравнивали с действием ингибитора, принятого за стандарт, используя отношение ti / tреп, где tреп. — период индукции реперного (стандартного) ингибитора. Из наклона кинетических кривых (КК) определяли начальную (Wнач.) и максимальную (Wмах.) скорости окисления липидного субстрата с добавками АО. Скорость инициирования определяли уравнением Wi = f [InH] / ti, где f — стехиометрический коэффициент ингибирования, [InH] — концентрация ингибитора, ti — период индукции. В качестве стандартных ингибиторов использовали a-токоферол и дибунол, при этом концентрации АО были сравнимыми.
Кинетику накопления гидропероксидов в метилолеате (МО) исследовали в условиях аутоокисления методом обратного йодометрического титрования в среде хлорбензола при t=(60±0,2) 0С. Навеску окисляемого модельного субстрата растворяли в смеси ледяной уксусной кислоты и хлороформа в соотношении 3:2, добавляли насыщенный на холоду иодид калия, смесь перемешивали и оставляли в темноте. Через равные промежутки времени отбирали пробы и определяли в них перекисное число: 
; где а — объем Na2S2O3, пошедший на титрование пробы; b — объем Na2S2O3, пошедший на титрование контрольного опыта; d — масса навески субстрата окисления.
Чистоту соединений контролировали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Содержание основного вещества составляло 99,9 %. В качестве субстрата окисления применяли метиллинолеат, этилолеат и метилолеат, дважды очищенные путем вакуумной перегонки в токе аргона при 105 0С (чистота липидного субстрата после перегонки — 99,8 %). Очистку АИБН проводили последовательной перекристаллизацией из безводных этанола, ацетона и бензола. Дибунол (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол) очищали двух-кратной кристаллизацией из абсолютного этанола, a-токоферол (фирмы «Serva», Германия) очищали перегонкой под вакуумом и последующим контролем методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) в системе — петролейный : диэтиловый эфир (9 : 1 по объёму).
Результаты и их обсуждение
С целью выбора эффективных катализаторов на процесс окисления липидных субстратов было изучено влияние солей переходных металлов: FeSO4, FeCl3, NiCl2, CoCl2, CuCl2 в широком диапазоне концентраций (10-6-10-1 М) в водно-эмульсионной среде.
Рисунок 1. Кинетика окисления МЛ в водно-липидной среде в присутствии добавок солей металлов в концентрации 1×10-3 М: 1 — CuCl2, 2 — FeSO4, 3 — CoCl2, 4 — FeCl3, 5 — NiCl2, 1×10—3 М ЦТМАБ, t=60 0С
На рис. 1. представлены КК поглощения кислорода в присутствии равных добавок (1´10-3 М) солей железа (II,III), никеля (II), кобальта (II) и меди (II). Из рис.1 видно, что в сравнимых концентрациях наиболее эффективным катализатором является хлорид меди (II). Установлено, что скорость окисления метиллинолеата в присутствии хлорида меди была выше в 5 раз по сравнению с добавками солей других металлов и при концентрации 2×10-3М составляла (2,6±0,3)×10-4М×с-1(рис. 2). Показано, что скорость каталитического окисления МЛ выше в 1000 раз, чем в безводной среде в присутствии 6×10-3 М азо-бис-изо-бутиронитрила (АИБН), которая составляла (2,6±0,3)×10-7М×с-1.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 2. Зависимость стационарных скоростей окисления МЛ в присутствии солей катализаторов от их концентраций, М:1 — CuCl2, 2 — CoCl2, 3 — Fe2SO4, 4 — NiCl2, 5 — FeCl3, 1×10—3 М ЦТМАБ, t=600 С
Для выбора оптимальной добавки ЦТМАБ исследовали диапазон концентраций (10-4—10-2) М. Концентрация ПАВ 1×10-3 М оказалась оптимальной, дальнейшее её повышение приводило к снижению скорости окисления. Указанную концентрацию детергента, обеспечивающую наибольшую скорость реакции, можно рекомендовать для использования в гетерогенных моделях окисления. Методом Ребиндера и рефрактометрическим методом была оценена критическая концентрация мицеллообразования ЦТМАБ (1,0±0,2)×10-3 М, что соответствовало кинетическим данным. Аналогичные закономерности наблюдались при окислении других субстратов. На основе проведенных исследований была предложена новая кинетическая модель экспресс-тестирования антиоксидантов: модельный субстрат содержит 2×10-3 М хлорида меди (II), 1×10-3 М ЦТМАБ, липиды и воду 1 : 3.
Механизм каталитического окисления липидов в водно-эмульсионной среде сводится к следующему. В присутствии ЦТМАБ формируются мицеллы. Добавки катионного ПАВ усиливают мицеллообразование, при этом катионы внедряются в промежутки между углеводородными «хвостами» с образованием двойного электрического слоя. С выработкой свободных радикалов высших жирных кислот катионы катализатора должны иметь доступ к гидрофобным хвостам субстрата.
В присутствии катализатора известны следующие реакции зарождения цепей [4]:
RH + Cu2+ 
R● + Cu1+ + H+
ROOH + Cu1+ RO● + OH● + Cu2+
ROOH + Cu2+ RO2● + H+ + Cu1+
Возможно участие катализатора в продолжении цепей :
RO2● + Cu2++ H2O RO● + Cu(OH)2
RO● + RH R● + ROOH
Новая кинетическая модель экспресс-тестирования антиоксидантной активности соединений была изучена на примере адреналина и метилдофа в сравнении с реперными антиоксидантами. В таблице 1 представлены формулы изучаемых соединений.
Адреналин известен как «гормон стресса». В медицине адреналин используется как гипергликемическое, бронхолитическое, гипертензивное, противоаллергическое, сосудосуживающее средство. Метилдофа применяют как гипотензивное средство при разных формах гипертонической болезни. Впервые антиоксидантные свойства адреналина и метилдофа были показаны в нашей работе [6]. По химической структуре соединения адреналин и метилдофа относятся к аминофенолам.
Таблица 1.
Химические формулы изучаемых антиоксидантов
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
В соответствии с механизмом окисления аминофенолы могут участвовать в различных элементарных реакциях:
· реакции обрыва цепей, что должно приводить к увеличению периода индукции и уменьшению начальных скоростей процесса пропорционально концентрации:
RO2· + InH 
ROOH + In·
· реакции разветвления, продолжения, инициирования цепей, что должно приводить к увеличению скорости процесса, сокращению периода индукции:
In· + RH R· + InH
Iп· + RH R· + продукты
· реакции разрушения гидропероксидов по молекулярному механизму, что приведет к уменьшению скорости процесса пропорционально концентрации аминофенола:
ROOH + InH молекулярные продукты
Известно [1], что аминосодержащие соединения способствуют разрушению гидропероксидов с образованием молекулярных продуктов согласно схеме:
первичные амины ROOH + R΄-CH2NH2 → ROH + R΄-CH=NH + H2O
вторичные амины ROOH + ( R΄-CH2)2NH → ROH + R΄-CH=NH-CH2-R + H2O
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
третичные амины ROOH + ( R΄-CH2)3N → ROH + R΄-CHO + (R΄-CH2) 2-NH
Скорость реакции падает в ряду: третичные > вторичные > первичные.
В процессе окисления должны конкурировать различные элементарные реакции за счет фенольного гидроксила и аминогруппы, что сказывается на суммарной антиоксидантной активности соединения.
Таблица 2.
Кинетические параметры окисления субстратов в водно-липидной среде в присутствии 2×10—3 М CuCl2 в зависимости от концентрации АО, t=60°С