ABSTRACT
The kinetics of the initiated oxidation of model substrate in the presence of a “hybrid” compounds derivatives of N-(4¢-hydroxyphenyl)-2-hydroxybenzamide and derivatives 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid. The antioxidants act according to two mechanisms in the oxidation process: reaction with peroxide radicals and hydroperoxide destruction with molecular products formation. The micellar or lamellar like properties of the structures derived phenosan depend on the length of the hydrocarbon chain radical R.
Ключевые слова: антиоксиданты; a-токоферол; дибунол; амиды салициловой кислоты; осалмид; производные фенозана.
Keywords: antioxidants; α-tocopherol; dibunol; salicylic acid amides; ocalmid; phenosan derivatives.
Настоящая работа является продолжением наших исследований, посвященных тестированию ингибиторов окисления различного химического строения кинетическими методами [8, 9, 10]. Ранее была разработана кинетическая модель экспресс-тестирования антиоксидантной активности различных классов органических соединений в условиях, приближенных к биологическим средам. Впервые исследована антиоксидантная активность ряда лекарственных препаратов, независимо от спектра их фармакологического действия, в сравнении со стандартными антиоксидантами дибунолом и a-токоферолом в водно-липидных катализируемых субстратах. Получен ряд увеличения антиоксидантной активности лекарственных препаратов: фентоламин < салициловая кислота < новокаин < парацетамол < коринфар < метилдофа < адреналин < эмоксипин < аллопуринол < капотен < осалмид < дибунол. Было выявлено наиболее эффективное соединение – осалмид (N-(4¢-гидроксифенил)-2-гидроксибензамид).
В Новосибирском институте органической химии (НИОХ) им. Н.Н. Ворожцова СО РАН на базе структур осалмида и парацетамола направленным синтезом была получена группа замещенных амидов салициловой кислоты, имеющих в орто-положении экранирующие трет-бутильные заместители [5]. Ранее сравнительного анализа ингибирующих свойств соединений с целью выявления среди них активных антиоксидантов (АО) не проводилось. Соединения дополнительно обладали светостабилизирующим действием, поглощали УФ-излучение в диапазоне 301—305 нм [12], которое способствует развитию меланомы, поэтому новые производные салициловой кислоты могут использоваться в косметической промышленности в качестве УФ-фильтров.
Вторая группа стерически затрудненных антиоксидантов была синтезирована в Институте биохимической физики (ИБХФ) им. Н.М. Эмануэля РАН на основе фенозана (3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) пропионовой кислоты) и включала заместители с разной длиной цепи алкильного радикала R. Ингибиторы известны под названием ИХФАН [6]. Ранее было показано, что соединения не обладают местным и общетоксическим действием, не оказывают влияния на эмбриогенез и развитие потомства, проявляют противосудорожное, ноотропное действие, антиацетилхолинэстеразную активность, регулируют рост клеток растений, обладают выраженным противомикробным действием, изменяют микровязкость и структуру эритроцитарной мембраны [1, 7].
Целью настоящей работы являлось исследование антирадикальной и антиоксидантной активности «гибридных» соединений в сравнении со стандартными антиоксидантами дибунолом и α-токоферолом.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Антирадикальную активность (АРА) соединений тестировали в системе инициированного окисления этилбензола хемилюминесцентным методом (ХЛ) [14]. Окисление инициировалось азо-бис-изо-бутиронитрилом (АИБН), t=(60±0,2)0С, Wi=2,3´10-8 М´с-1. Антиоксидантную активность (АОА) соединений изучали волюмометрическим методом поглощения кислорода в манометрических установках типа Варбурга при окислении модельного субстрата — метилолеата (МО) в присутствии инертного растворителя хлорбензола [11]. Процесс инициировали за счет термического разложения АИБН при t=(60±0,2)0С, Wi=4,2×10-8 М×с-1. Графическим методом определяли величину периода индукции (ti), представляющую собой отрезок оси абсцисс, отсекаемый перпендикуляром, опущенным из точки пересечения касательных, проведенных к кинетической кривой. Кинетику накопления гидропероксидов изучали методом обратной йодометрии при аутоокислении липидного субстрата t=(60±0,2)0С в среде хлорбензола [11].
В качестве реперных ингибиторов использовали a-токоферол и дибунол, при этом концентрации АО были сравнимыми.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Методом хемилюминесценции в группе исследуемых соединений была оценена величина константы скорости реакции K7 АО с пероксильными радикалами [13].
RO2 · + InH 
ROOH + In·,
где: InH — ингибитор окисления,
In· — радикал ингибитора,
RO2·— пероксильный радикал.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Определен фактор ингибирования f, показывающий количество свободных радикалов, реагирующих с молекулой ингибитора (табл. 1). Показано, что наибольшую активность в реакции с пероксильными радикалами из производных салициловой кислоты проявляет осалмид (табл. 1), высокая константа скорости реакции K7 которого обусловлена наличием p-р-сопряжения между амино-группой и фенолом. Анализ значений констант скорости реакций K7 структур, отличающихся степенью экранированности ОН-группы, показывает, что введение экранирующих заместителей приводит к существенному снижению антирадикальной активности АО (табл. 1). Сопоставление антирадикальной активности исследуемых нами аминофенолов, у которых амино-группа находится на разном удалении от бензольного кольца, показывает, что по мере удаления этих групп снижается возможность p-r-сопряжения и значение константы снижается вдвое. Значения K7 для фенозана К и его метилового эфира близки между собой (табл. 1), сравнимы с величиной K7 для дибунола. Антирадикальная активность ИХФАН-9 и ИХФАН-10 по сравнению с ними ниже в 1,5—2 раза (табл. 1). Уменьшение значений K7 ИХФАН по сравнению со значением K7 для дибунола обусловлено влиянием электроноакцепторных заместителей, снижающих антирадикальную активность АО [13]. ИХФАН в реакции с RO2• значительно уступают a-токоферолу. Стехиометрический коэффициент ингибирования для большинства АО близок или равен 3 (табл. 1).
Таблица 1.
Кинетические характеристики АО различного химического строения
Таким образом, приведенные данные показывают, что действие исследуемых АО обусловлено антирадикальной активностью в отношении пероксильных радикалов RO2•, ведущих процесс окисления. При этом на одной молекуле ингибитора погибает в среднем три свободных радикала.
Существует тесная взаимосвязь между значением константы скорости реакции K7 и природой заместителя в пара-положении. Полученные нами данные о характере влияния заместителей разной природы согласуются со сведениями, приводимыми в известных монографиях и обзорах. По данным работ Рогинского В.А. [13] и Эмануэля Н.М. [15] исследовали изменения K7 с изменением донорной или акцепторной активности заместителей в пара-положении 2,6-ди-трет-бутилфенола. Наблюдается практически линейное увеличение K7 с увеличением электронодонорной активности заместителей в ряду:
— H < — F < — CI < — CH3 < — OH < — OCH3 < — NH2
В ряду производных с электроноакцепторными заместителями K7 уменьшается пропорционально увеличению акцепторной активности:
— COOC2H5 < — COOH < — CHO < — CN < — NO2
Эффективность антиоксиданта в значительной степени определяется величиной константы скорости реакции K7 фенола с пероксильными радикалами и зависит от энергии разрыва связи O-H (DO-H), длины связи O-H, энергии активации Е7, от характера заместителя в орто- и пара-положении [2]. Известно, что энергия активации Е7 линейно возрастает с ростом прочности связи O-H в фенолах, а введение в орто-положение трет-бутильных групп приводит к снижению DO-H. Было замечено, что при равных значениях DO-H некоторые неэкранированные фенолы более активны в реакции с пероксильными радикалами, чем их экранированные аналоги [3], что было связано с изменениями распределения электронной плотности в ароматическом кольце. Показано, что чем длиннее связь между атомами в молекуле, тем меньше её прочность.
При помощи компьютерной программы Current Gaussian 09 Revision D.01были рассчитаны длины связей между атомами в молекулах изучаемых антиоксидантов, возможность образования внутримолекулярной водородной связи (ВВС), дипольные моменты и энергии активации молекул Еа. Показано, что длина связи O-H в ароматическом кольце А производных салициловой кислоты больше, чем длина связи O-H в кольце Б. Вероятно, что наиболее активными группами O-H в реакциях с пероксильными радикалами являются гидроксильные группы из кольца А. Введение трет-бутильного заместителя в бензольное кольцо А увеличивает длину связи O-H в соединениях. Длина ВВС между группами O-H…O = C уменьшается с введением в орто-положение трет-бутильных заместителей (табл. 2). Длина связи C-N в молекуле парацетамола составляет 1,37673×10-10 м. В молекулах амидов салициловой кислоты с увеличением заместителей в орто- и пара-положении длина связи C-N изменяется от 1,36458×10-10 м (у осалмида) до 1,35994×10-10 м (у АО V). Показано, что амиды (на примере осалмида) не образуют ВВС между группами N-H … O-H, по расчетам длина связи будет составлять 2,12221×10-10 м, а дипольный момент µ=3,3548 D, поэтому существование такой молекулы не оптимально. Длина связи C-S у сульфида салициловой кислоты составляет 1,36001×10-10 м.
Таблица 2.
Расчетные параметры длины связей между атомами, дипольного момента и энергии активации молекул антиоксидантов при помощи компьютерной программы Current Gaussian 09 Revision D.01