ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ, 2020, том 90, № 4, с. 604-612

УДК 547.458.88

МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСЫ

ФАРМАКОФОРСОДЕРЖАЩИХ ПЕКТИНОВ С ИОНАМИ

d-ЭЛЕМЕНТОВ (Cu²⁺, Co²⁺, Mn²⁺)

^aУфимский институт химии Уфимского исследовательского центра Российской академии наук, Уфа, 450054 Россия

^bБашкирский государственный университет, ул. Мингажева 100, Уфа, 450014 Россия

*e-mail: alinusic93@mail.ru

Поступило в Редакцию 4 октября 2019 г.

После доработки 4 октября 2019 г.

Принято к печати 12 октября 2019 г.

Спектральными методами изучено комплексообразование яблочного пектина, модифицированного орга-

ническими фармакофорами (никотиновая, салициловая, 5-аминосалициловая, антраниловая кислоты), с

ионами Cu²⁺, Co²⁺, Mn²⁺ в водных растворах. Установлены состав и ряды устойчивости металлокомплек-

сов, которые соответствуют эмпирическому ряду Ирвинга-Уильямса. Рассчитаны стандартные термоди-

намические характеристики (ΔH°, ΔG°, ΔS°) процесса комплексообразования. Методами ЯМР ¹³С и ИК

спектроскопии показано, что взаимодействие фармакофорсодержащих пектинов с ионами d-металлов

(Cu²⁺, Co²⁺, Mn²⁺) осуществляется за счет карбонильных и гидроксильных групп модифицированных

полимерных матриц. Определены вязкостные и термические характеристики металлокомплексов.

Ключевые слова: комплексообразование, яблочный пектин, фармакофор, соли биогенных металлов,

константа устойчивости

DOI: 10.31857/S0044460X20040162

Важным источником новых фармацевтиче-

вышают функциональную активность полимерно-

ских субстанций и лекарств являются природные

го лиганда, что отражается на перераспределении

соединения, их производные и синтетические

электронной плотности, увеличении реакционной

аналоги, на основе которых, по разным оценкам,

способности, формировании новых структурных

создается большое количество фармакологически

образований, а также биологической активности

активных веществ. Среди этих соединений обра-

металлокомплексов [11-13]. Изучение особенно-

щает на себя внимание природный полисахарид

стей реакции образования систем металл-пектин-

пектин, повышенный интерес к которому связан

биологически активное низкомолекулярное соеди-

с его хорошо известным лечебно-профилактиче-

нение, т. е. определение констант устойчивости,

ским, диетическим и защитным действием [1-4].

структуры и состава комплексов, исследование

Путем комплексообразования пектина ионами

механизма их образования, а также влияние при-

металлов (биогенными микроэлементами) можно

роды металла, полимерного и низкомолекулярного

получить наноструктурные надмолекулярные си-

лигандов на процессы формирования комплексов

стемы металлокомплексов пектина, обладающих

представляет как теоретический, так и практиче-

рядом ценных физико-химических свойств [5-10].

ский интерес.

В последнее время перспективным представляет-

Ранее нами были установлены закономерно-

ся исследование полимерных металлокомплексов,

сти взаимодействия яблочного пектина, моди-

включающих низкомолекулярные органические

фицированного органическими фармакофорами,

лиганды. Очень часто в процессе комплексообра-

с катионами Cu(II) и Co(II) [12, 14]. В качестве

зования дополнительные лиганды значительно по-

органической низкомолекулярной компоненты

604

МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСЫ ФАРМАКОФОРСОДЕРЖАЩИХ ПЕКТИНОВ

605

использованы никотиновая (HL¹), салициловая

(HL²), 5-аминосалициловая (HL³) и антраниловая

(HL⁴) кислоты, обладающие фармакологической

активностью [15]. В целях расширения числа био-

генных металлов, включаемых в процессы ком-

плексообразования, в настоящей работе изучено

взаимодействие фармакофорсодержащего пектина

с катионами марганца(II) и проведен сравнитель-

ный анализ влияния природы биогенного металла

Mn(II), Co(II) и Cu(II) и полимерного лиганда на

Рис. 1. Зависимость оптической плотности водных рас-

эффективность их взаимодействия.

творов комплексов фармакофорсодержащий пектин-

М(II) от рН. с_{пектина} = 1.0×10-3моль/л, сМе(II)

Спектры поглощения смесей соли металла(II) и

1.0×10^-3моль/л, l = 1.0 см, t = 25°С. 1 - пектин-HL¹-

фармакофорсодержащего пектина имеют различия

Cu²⁺, 2 - пектин-HL¹-Co²⁺, 3 - пектин-HL¹-Mn²⁺, 4 -

как в УФ, так и в видимой областях спектра в за-

пектин-HL²-Cu²⁺, 5 - пектин-HL²-Co²⁺, 6 - пектин-

HL²-Mn²⁺.

висимости от рН среды (табл. 1, рис. 1). При ком-

Таблица 1. Физико-химические характеристики свободного и фармакофорсодержащего пектина с ионами Мn²⁺, Со²⁺

и Cu²⁺

УФ

[η],

Образец

спектр,

ν, см^-1

Образец

спектр,

ν, см^-1

дл/г

λ, нм

Пектин

3314 (ОН), 1740

2.59

Пектин-HL²-Cu²⁺

232, 299,

3185 (ОН), 1610

0.55

(С=О), 1149-

726

(СОО^-), 1139-1013

1024 (С-О)

(С-О)

Пектин-Со²⁺

514

3200 (ОН), 1602

1.2

Пектин-HL²-Мn²⁺

236, 303

3293 (ОН), 1595

0.82

(СОО^-), 1144-

(СОО^-), 1143-1018

1018 (С-О)

(С-О)

Пектин-Cu²⁺

805

3307 (ОН), 1609

1.02

Пектин-HL⁴

240, 317

3304 (ОН), 1750

1.15

(СОО^-), 1143-

(С=О), 1155-1015

1019 (С-О)

(С-О)

Пектин-Мn²⁺

228

3312 (ОН), 1602

1.81

Пектин-HL⁴-Со²⁺

243, 320,

3233 (ОН), 1614

0.24

(СОО^-), 1145-

517

(СОО^-), 1152-1037

1019 (С-О)

(С-О)

Пектин-HL³

226, 307

3305 (ОН), 1740

0.83

Пектин-HL⁴-Cu²⁺

331, 786

3276 (ОН), 1606

0.30

(С=О), 1140-

(СОО^-), 1109-1018

1014 (С-О)

(С-О)

Пектин-HL³-Со²⁺

226,

3287 (ОН), 1602

0.42

Пектин-HL⁴-Мn²⁺

216, 324

3290 (ОН), 1590

0.36

306, 516

(СОО^-), 1144-

(СОО^-), 1153-1016

1017 (С-О)

(С-О)

Пектин-HL³-Cu²⁺

220,

3275 (ОН), 1606

0.40

Пектин-HL¹

212, 265

3351 (ОН), 1718

0.81

310, 788

(СОО^-), 1140-

(С=О), 1140-1070

1014 (С-О)

(С-О)

Пектин-HL³-Мn²⁺

228, 309

3291 (ОН), 1602

0.53

Пектин-HL¹-Со²⁺

214, 267,

3337 (ОН), 1604

0.65

(СОО^-), 1145-

526

(СОО^-), 1152-1018

1017 (С-О)

(С-О)

Пектин-HL²

234, 301

3287 (ОН), 1744

0.92

Пектин-HL¹-Cu²⁺

265, 787

3200 (ОН), 1612

0.71

(С=О), 1139-

(СОО^-), 1142-1017

1017 (С-О)

(С-О)

Пектин- HL²-Со²⁺

237,

3219 (ОН), 1605

0.71

Пектин-HL¹-Мn²⁺

214, 268

3330 (ОН), 1606

0.69

305, 512

(СОО^-), 1146-

(СОО^-), 1151-1018

1005 (С-О)

(С-О)

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 4 2020

606

МУДАРИСОВА и др.

Таблица 2. Элементный состав комплексов фармакофорсодержащего пектина с ионами Мn²⁺, Со²⁺ и Cu²⁺

Найдено, %

Вычислено, %

Соединение

М²⁺

Пектин-HL⁴-Мn²⁺

42.74

4.74

3.35

6.23

44.11

5.14

3.43

6.74

Пектин-HL³-Мn²⁺

40.83

4.65

3.24

6.14

42.46

5.18

3.30

6.48

Пектин-HL²-Мn²⁺

42.84

4.61

6.28

44.0

4.88

6.72

Пектин-HL³-Мn²⁺

41.22

4.56

3.01

6.35

42.65

4.82

3.55

6.98

Пектин-Мn²⁺

34.49

4.66

9.47

35.43

5.16

10.15

Пектин-HL⁴-Со²⁺

44.64

3.32

3.52

7.57

43.13

3.85

3.59

7.49

Пектин-HL³-Со²⁺

42.50

3.54

2.44

7.12

41.32

3.93

2.67

7.25

Пектин-HL²-Со²⁺

44.70

3.79

7.73

43.02

3.58

7.55

Пектин-HL¹-Со²⁺

42.95

4.76

3.44

7.77

41.50

3.46

3.72

7.85

Пектин-Со²⁺

33.73

4.94

13.01

33.26

3.16

11.68

Пектин-HL⁴-Cu²⁺

43.29

4.89

3.25

7.64

43.66

5.09

3.39

7.70

Пектин-HL³-Cu²⁺

42.44

4.97

3.12

7.53

42.04

5.13

3.27

7.41

Пектин-HL²-Cu²⁺

43.21

4.17

7.71

43.55

4.84

7.68

Пектин-HL¹-Cu²⁺

41.90

4.56

3.18

7.85

42.2

4.77

3.51

7.97

Пектин-Cu²⁺

33.68

5.19

11.08

34.9

5.08

11.50

плексообразовании в кислой среде катионы метал-

0.08 м. д. Уменьшение интенсивности и наиболее

ла и катионы водорода конкурируют за донорные

сильный сдвиг в слабое поле на 0.45 м. д. наблюда-

центры лиганда. Формирование максимума свето-

ется у сигнала атома углерода С⁸, принадлежащего

поглощения и возрастание оптической плотности

карбоксильной группе модифицированного пек-

происходит постепенно с понижением кислотно-

тина. При взаимодействии пектина, содержащего

сти растворов. Комплексообразование начинает-

никотиновую кислоту, с катионами Mn²⁺ в спектре

ся в кислой среде и продолжается до рН = 6-8 в

ЯМР ¹³С наблюдается смещение всех сигналов

ядер углерода ¹³С углеводного фрагмента фарма-

зависимости от природы исходных компонентов

кофорсодержащего пектина в сильное поле на

(рис. 1). Таким образом, при взаимодействии фар-

0.02-0.07 м. д. Кроме того, в спектре вместо сигна-

макофорсодержащего пектина с ионами метал-

ла свободного карбоксилат-аниона при 168.58 м. д.

лов(II) образуются комплексные соединения, что

появляется сигнал при 160.80 м. д., соответствую-

подтверждается смещением λ_max в УФ спектрах и

щий координированному с ионом металла карбок-

увеличением интенсивности полос поглощения в

силат-аниону. Это однозначно свидетельствует о

сопоставлении с наблюдаемым для компонентов

том, что в связывании участвуют карбоксильные

системы (табл. 1).

группы лиганда.

Элементный состав металлокомплексов фарма-

С помощью метода ИК спектроскопии выяв-

кофорсодержащих пектинов представлен в табл. 2.

лены спектральные области, в которых наиболее

Для получения более полной информации о

заметно наблюдались различия в характере и ин-

структуре полученных металлокомплексов, из-

тенсивности полос поглощения фармакофорсо-

учены спектры ЯМР ¹³С на примере систем пек-

держащего пектина по сравнению с его металло-

тин-HL²-Cо²⁺ и пектин-HL¹-Mn²⁺. При взаимо-

комплексами (табл. 1). Первая область изменений

действии пектина, содержащего салициловую

относится к полосам поглощения валентных ко-

кислоту, с ионами Cо²⁺ в спектре ЯМР¹³С наблю-

лебаний гидроксильных групп, ассоциированных

даются сдвиги сигналов атомов углерода С¹, С⁴

водородной связью (3400-3200 см^-1). Значитель-

и С⁶ароматического фрагмента полисахаридной

ный сдвиг полос поглощения в низкочастотную

матрицы в слабое поле на 0.08, 0.09 и 0.03 м. д.

область в присутствии катионов металлов (10-

соответственно и сдвиг сигнала углерода С⁵ на

150 см^-1) свидетельствует о разрыве или ослабле-

0.24 м. д. Сигналы всех ядер углерода ¹³С углевод-

нии водородных связей в результате координации

ного фрагмента сдвигаются в сильное поле на 0.02-

катионов металлов к гидроксильным группам

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 4 2020

МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСЫ ФАРМАКОФОРСОДЕРЖАЩИХ ПЕКТИНОВ

607

[Cu(II)]/>ɉɟɤɬɢɧ±+/₁ + Cu(II)]

>ɉɟɤɬɢɧ±+/₄]/[Mn(II)]

Рис. 3. Зависимость изменения оптической плотности

Рис. 2. Кривая насыщения смеси пектин-антраниловая

(∆А) от состава изомолярного раствора для смеси пек-

кислота с хлоридом марганца(II) при 25°С. с_{пектин-HL}4 =

тин-никотиновая кислота-Cu(II) при 25°С. с_{пектин-HL}1 =

1.0×10^-4моль/л, с_Mn(II) = 1.0×10^-4моль/л, λ = 324 нм, l =

1.0×10^-3моль/л, с_Cu(II) = 1.0×10^-3моль/л, λ = 787 нм, l =

1.0 см, растворитель - вода.

фармакофорсодержащего пектина. Во второй об-

макофорсодержащего пектина приходится одна

ласти ИК спектров наблюдается исчезновение по-

молекула соли металла. Для всех исследуемых ме-

лос поглощения карбоксильных групп при 1740-

таллокомплексов рассчитаны константы устойчи-

1700 см^-1и появление характерной полосы погло-

вости и термодинамические характеристики про-

щения для карбоксианиона при 1590-1610 см^-1.^.В

цесса, представленные в табл. 3.

третьей из наблюдаемых областей в ИК спектрах

Металлокомплексы фармакофорсодержащих

металлокомплексов происходит изменение полос

пектинов по устойчивости можно расположить в

поглощения валентных колебаний С-О пираноз-

следующие последовательности:

ного цикла (1200-1000 см^-1). Наблюдается высо-

пектин-HL¹-Cu²⁺> пектин-HL⁴-Cu²⁺>

кочастотный сдвиг, обусловленный образованием

пектин-HL³-Cu²⁺> пектин-HL²-Cu²⁺> пектин-Cu²⁺

связи ионов указанных металлов с кислородным

пектин-HL³-Со²⁺> пектин-HL¹-Со²⁺>

атомом пиранозного цикла. Известно, что кисло-

пектин-HL²-Со²⁺> пектин-HL⁴-Со²⁺> пектин-Со²⁺

родные атомы гидроксигрупп углеводов в области

пектин-HL¹-Мn²⁺> пектин-HL³-Мn²⁺>

нейтрального и щелочного рН способны связы-

пектин-HL⁴-Мn²⁺> пектин-HL²-Мn²⁺> пектин-Мn²⁺.

вать металлы с образованием прочных хелатных

комплексов [16]. Таким образом, данные ЯМР¹³С

Модификация пектина фармакофорами увели-

и ИК спектроскопии свидетельствуют о коорди-

чивает устойчивость образующихся металлоком-

национном взаимодействии свободного и фарма-

плексов меди(II) в 16-166 раз в зависимости от

кофорсодержащего пектина с катионами М²⁺ не

структуры модифицирующего агента, кобальта(II) -

только за счет СООН-групп, но и посредством ОН-

в 23-93 раза, марганца(II) - в 3-50 раз. Наибо-

групп полимерной матрицы.

лее устойчивыми являются комплексы пектин-

HL¹-М²⁺, где модифицирующим пектин агентом

Анализ изменения поглощения, наблюдаемого

выступает никотиновая кислота. Известно, что

при добавлении неорганической соли к раствору

фармакофорсодержащего пектина в различных

фармакофор, содержащий гетероатом, приводит

концентрациях, позволил рассчитать состав и ве-

к структурированию полимерной матрицы пек-

личину константы устойчивости продуктов взаи-

тин-HL¹[18], что, возможно, и способствует су-

модействия методами мольных отношений и изо-

щественному повышению устойчивости металло-

молярных серий [17]. Графическая зависимость

содержащего комплекса на его основе. Наиболее

(рис. 2, 3) показывает присутствие в растворе

прочными пектинатами состава ML₂ являются

комплексов фармакофорсодержащего пектина с

пектинаты Cu²⁺, наименее - Мn²⁺. Низкая устойчи-

ионами металла(II) состава 2:1, т. е. при образо-

вость пектинатов Мn²⁺ согласуется с данными ли-

вании комплекса на два элементарных звена фар-

тературы [16] для продуктов взаимодействия Мn²⁺

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 4 2020

608

МУДАРИСОВА и др.

Таблица 3. Термодинамические характеристики комплексообразования свободного и фармакофорсодержащего пек-

тина с ионами Мn²⁺, Со²⁺ и Cu²⁺

Комплекс

lgβ_к

∆H°, кДж/моль

∆S°, Дж/(моль·K)

∆G°, кДж/моль

Пектин-Cu²⁺

2.8

-9.1±0.1

35.6±0.2

-19.8±0.1

Пектин-HL³-Cu²⁺

4.7

-4.0±0.2

87.0±0.1

-30.2±0.1

Пектин-HL²-Cu²⁺

4.0

-16.2±0.1

35.3±0.1

-26.8±0.1

Пектин-HL⁴-Cu²⁺

4.9

-15.3±0.2

50.2±0.1

-30.4±0.1

Пектин-HL¹-Cu²⁺

5.0

-21.5±0.1

34.5±0.1

-31.9±0.1

Пектин-Со²⁺

2.7

-9.1±0.1

26.3±0.1

-17.1±0.1

Пектин-HL³-Со²⁺

4.8

-10.8±0.1

75.0±0.1

-33.4±0.1

Пектин-HL²-Со²⁺

4.4

-22.9±0.2

10.5±0.1

-26.0±0.1

Пектин-HL⁴-Со²⁺

4.2

-25.2±0.2

6.7±0.1

-27.8±0.1

Пектин-HL¹-Со²⁺

4.7

-10.3±0.1

46.0±0.1

-27.2±0.1

Пектин-Мn²⁺

2.6

-7.6±0.1

25.9±0.2

-15.4±0.1

Пектин-HL³-Мn²⁺

3.7

-22.2±0.2

7.2±0.1

-24.4±0.2

Пектин-HL²-Мn²⁺

3.1

-13.8±0.1

35.2±0.2

-24.4±0.2

Пектин-HL⁴-Мn²⁺

3.2

-13.5±0.1

16.9±0.1

-18.6±0.1

Пектин-HL¹-Мn²⁺

4.3

-8.2±0.1

84.9±0.2

-33.8±0.2

с полиолами, к числу которых относятся углеводы.

тацией центрального атома и лиганда. Таким обра-

Как следует из данных, представленных в табл. 3,

зом, взаимодействие сопровождается частичным

величины констант устойчивости металлоком-

разрушением сольватных оболочек реагентов, в

плексов соотносятся между собой таким образом,

результате чего большое количество воды высво-

что в большинстве случаев могут быть расположе-

бождается в объем растворителя, т. е. дегидрата-

ны в последовательности, соответствующей ряду

ция вносит определяющий вклад в термодинамику

Ирвинга-Уильямса [19].

комплексообразования. Опираясь на информацию

о структуре формирующихся комплексов, полу-

Корреляция между величинами ∆S° и ∆H° при

ченную из данных ИК, ЯМР ¹³С спектроскопии,

взаимодействии фармакофорсодержащего пекти-

и термодинамические характеристики, комплек-

на с катионами биогенных металлов представляет

сообразования можно предположить одинаковый

собой линейную зависимость изменения энталь-

пии от изменения энтропии при комплексообра-

механизм комплексообразования ионов d-элемен-

тов (Cu²⁺, Co²⁺, Mn²⁺) с фармакофорсодержащими

зовании. На ней имеется только одна область для

пектинами, содержащими в своем составе амино-,

всех исследуемых систем с отрицательными зна-

гидрокси- и карбоксильные группы, который при-

чениями ∆H° и положительными значениями ∆S°,

водит к образованию хелатных структур.

т. е. процессы комплексообразования являются

энтальпийно-энтропийно благоприятными (∆H° <

Термическая стабильность фармакофоров явля-

0, ∆S° > 0) и протекают самопроизвольно (∆G° <

ется важнейшей характеристикой, определяющей

0). Энтальпия в реакции образования металло-

условия хранения лекарственных веществ. Дан-

комплексов складывается, в основном, из вкладов

ные термического анализа образцов на примере

процессов разрыва связей центрального иона с

системы фармакофорсодержащий пектин-Cu²⁺

молекулами воды, вытеснения некоторого количе-

представлены в табл. 4. Видно, что комплексы пек-

ства молекул воды из гидратных оболочек лиганда

тин-Cu²⁺ и фармакофорсодержащий пектин-Cu²⁺

и образования связей между центральным ионом

характеризуются заметно более высокой терми-

и лигандом [20]. Экзотермичность комплексообра-

ческой стабильностью по сравнению с исходным

зования указывает на то, что образование связей

свободным и фармакофорсодержащим пектином:

между центральным ионом и лигандом - энталь-

температуры начала снижения массы (Т_н) для ме-

пийно выгодный процесс, величина ∆H° которого

таллокомплексов близки и находятся в интервале

компенсирует затраты тепла, связанные с дегидра-

от 50 до 58°C, т. е. выше по сравнению со значени-

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 4 2020

МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСЫ ФАРМАКОФОРСОДЕРЖАЩИХ ПЕКТИНОВ

609

Таблица 4. Термические свойства пектина и его комплексов с ионами Cu²⁺

Температурные интервалы

Потеря массы, %

T_max, °С

Образец

разложения продуктов, °С

∆m₁

∆m₂

∆m₃₀₀

Пектин

37-133

134–300

6.7

44.5

51.2

238

Пектин--HL²

32-134

135-300

3.2

67.0

70.2

201

Пектин--HL¹

32-133

139-300

4.5

66.5

71.0

227

Пектин--HL⁴

36-128

114-300

3.0

46.5

49.5

191

Пектин--HL³

33-130

131-300

7.8

31.7

39.5

239

Пектин - Cu²⁺

50-177

178-233

7.7

34.7

42.4

262, 284

Пектин--HL²-Cu²⁺

55-147

148-223

7.4

4.8,

19.6

115

195, 295

224-300

7.4

Пектин--HL¹-Cu²⁺

58-172

173-300

4.7

19.4

24.1

296

Пектин--HL⁴-Cu²⁺

50-182

183-300

6.6

25.2

31.8

272

Пектин--HL³-Cu²⁺

57-180

181-300

6.1

15.8

21.9

290

ями Т_н для образцов, не содержащих металл. Коли-

с молекулами воды и с карбоксильными группами

чество низкомолекулярных продуктов, удаляемых

фармакофорсодержащего пектина для разрушения

из металлокомплексов на первой стадии процесса

которых требуется более высокая температура.

Δm₁, в интервале температур от 50 до 182°С со-

Обнаружено, что характеристическая вязкость

ставляет 4.7-7.7%, т. е. сопоставимо со значением,

растворов пектиновых металлокомплексов ниже,

полученным для фармакофорсодержащего пек-

чем исходного и модифицированных пектинов

тина. Следует отметить существенное снижение

(табл. 1). Связывание ионов металла с полисаха-

параметра Δm₂, характеризующего разложение

ридной матрицей уменьшает электростатическое

продуктов на второй стадии, наблюдаемое для ме-

отталкивание заряженных СОО^--групп модифици-

таллокомплексов по сравнению с исходными фар-

рованного полианиона и, следовательно, размеры

макофорсодержащими пектинами. Как следствие,

макромолекулярного клубка. Наибольшее сниже-

общее снижение массы продуктов при 300°С для

ние характеристической вязкости наблюдается для

металлокомплексов на

17.6-60.6% меньше по

системы пектин-HL⁴ в присутствии ионов Со²⁺, а

сравнению с образцами, не содержащими медь.

наименьшее - для пектина в присутствии ионов

Причем наибольшей термической устойчивостью

Мn²⁺. Таким образом, обнаруженные изменения

характеризуются медные комплексы пектина, со-

вязкостных свойств комплексов могут быть связа-

держащие салициловую, 5-аминосалициловую и

ны с заметными структурными преобразованиями

никотиновую кислоты (Δm₃₀₀= 19.6,21.9, 24.1%

макроцепей фармакофорсодержащего пектина в

соответственно), тогда как образец пектин-Cu²⁺

металлокомплексах.

имеет заметно более низкую термическую ста-

Таким образом, спектрофотометрическими

бильность (Δm₃₀₀= 42.4%). Значение максимумов

методами изучено взаимодействие фармакофор-

на кривых ДТГ (Т_max), которые характеризуют наи-

содержащего яблочного пектина с катионами не-

большую скорость разложения продуктов, на вто-

которых биогенных металлов (Cu²⁺, Co²⁺, Mn²⁺)

рой стадии для образцов фармакофорсодержащий

и определен состав образующихся металлоком-

пектин-Cu²⁺ на 51-81°C выше, чем для образцов,

плексов М²⁺:фармакофорсодержащий пектин =

не содержащих медь, т. е. процесс разложения

1:2. Обнаружено, что модификация пектина фар-

медьсодержащих продуктов смещен в область

макофорами увеличивает устойчивость металло-

более высоких температур. Анализ полученных

комплексов в 3-166 раз в зависимости от природы

результатов показывает, что металлокомплексы

компонентов системы. Показано, что константы

фармакофорсодержащего пектина по сравнению

устойчивости металлокомплексов уменьшаются

с исходными полимерными матрицами характе-

в ряду Cu²⁺> Co²⁺> Mn²⁺ и соответствуют эмпи-

ризуются большей термостабильностью, что об-

рическому ряду Ирвинга-Уильямса, что позволяет

условлено более прочной связью ионов металлов

прогнозировать устойчивость металлокомплексов

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 4 2020

610

МУДАРИСОВА и др.

при модифицировании структур лигандов. Уста-

го пектина с катионами металлов(II) определяли

новлено, что при взаимодействии фармакофор-

спектрофотометрическими методами изомоляр-

содержащих пектинов с катионами биогенных

ных серий и мольных отношений [17]. Суммарная

металлов образуются энтальпийно-энтропийно

концентрация компонентов в изомолярной серии

стабилизированные металлокомплексные соеди-

составляла 1.0×10^-3моль/л. В сериях растворов с

нения. Введение в фармакофорсодержащий пек-

постоянной концентрацией катиона металла(II),

тин неорганической компоненты во всех случаях

равной 1.0×10^-3 моль/л, концентрацию пектина и/

приводит к снижению характеристической вяз-

или фармакофорсодержащего пектина изменяли

кости образцов, что обусловлено структурными

от 0.25×10^-4 до 1×10^-2 моль/л. Постоянство ион-

преобразованиями макроцепей биополимера в

ной силы поддерживали 0.1 М. раствором NaCl

металлокомплексах. Метод термического анализа

или Na₂SO₄.

выявил термостабильные свойства металлоком-

Общая методика получения металлосодер-

плексов фармакофорсодержащего пектина.

жащего комплекса. К раствору пектина и/или

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

фармакофорсодержащего пектина объемом 20 мл

прибавляли при 50°С и перемешивании в течение

В экспериментах использовали яблочный пек-

1.0-1.5 ч 0.1 М. раствор NaOH в дистиллирован-

тин товарной марки Unipectine XPP 240 с моле-

ной воде в количестве 0.1 г щелочи на 0.2 г пекти-

кулярной массой 21000 Да и степенью этери-

фицирования 66%; MnCl₂·4H₂O, CuSO₄·5H₂O и

на и/или фармакофорсодержащего пектина, затем

СоCl₂·6H₂O марки ХЧ; никотиновую, салицило-

добавляли раствор соли двухвалентного металла с

вую, 5-аминосалициловую и антраниловую кисло-

концентрацией 0.01 моль/л. Через 30 мин целевой

ты марки ЧДА. Синтез и идентификация фармако-

продукт осаждали ацетоном, центрифугировали,

форсодержащих пектинов описаны в работе [18].

промывали этиловым спиртом, затем диэтиловым

эфиром и сушили при 40-50°С в вакууме [22].

Спектры ЯМР ¹³C растворов образцов в D₂O

Все синтезированные вещества анализировали на

регистрировали на спектрометре Bruker Avance III

медь, кобальт и марганец [23, 24], азот, углерод и

500 MHz. ИК спектры образцов регистрировали на

спектрометре Shimadzu IR Prestige-21 (400-4000

водород на анализаторе марки EUKO EA-3000.

см^-1, вазелиновое масло). Электронные спектры

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

поглощения водных растворов соединений опре-

Работа выполнена в рамках программы фунда-

деляли в кварцевых кюветах толщиной 1 см от-

ментальных научных исследований государствен-

носительно воды на спектрофотометре Specord

M-40 в области 220-900 нм. Показатель рН среды

ных академий на 2019-2021 годы (госзадание

растворов контролировали на pH-метре АНИОН

№ АААА-А17-117011910026-3) с использованием

4100. Основная абсолютная погрешность рН со-

оборудования Центра коллективного пользования

ставляла ±0.01. Необходимое значение рН среды

«Химия» Уфимского института химии Уфимского

раствора создавали добавлением растворов HCl,

федерального исследовательского центра РАН.

Н₂SO₄ и NaOH. Характеристическую вязкость во-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

дных растворов образцов измеряли при 30±1°С в

вискозиметре Уббелоде с висячим уровнем [21].

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

Для изучения термического разложения образцов

тересов.

использован метод совмещенного термического

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

анализа (термогравиметрия-дифференциальная

1. Марков П.А., Попов С.В., Никитина И.Р., Оводова Р.Г.,

сканирующая калориметрия). Измерения проводи-

Оводов Ю.С. // Химия растительного сырья. 2010.

ли на приборе синхронного термического анализа

№ 1. С. 21; Markov P.A., Popov S.V., Nikitina I.R.,

ТГА-ДСК Mettler Toledo в среде воздуха при ско-

Ovodova R.G., Ovodov Y.S. // Russ. J. Bioorg. Chem.

рости нагревания 5 K/мин в интервале температур

2011. Vol. 37.Р. 817. doi 10.1134/S1068162011070132

от 25 до 300°C.

2. Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Пектин: основные свой-

Состав образующихся соединений при взаимо-

ства, производство и применение. М.: ДеЛи, 2007.

действии пектина и/или фармакофорсодержаще-

276 с.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 4 2020

МЕТАЛЛОКОМПЛЕКСЫ ФАРМАКОФОРСОДЕРЖАЩИХ ПЕКТИНОВ

611

3. Sriamornsak P. // Univ. Int. J. 2003. Vol. 3. N 1-2.

Iozep A.A., Moskvin A.V. // Pharm. Chem. J. 2009.

Р. 206.

Vol. 43. N 6. P. 341. doi 10.1007/s11094-009-0292-1

4. Sharma R., Ahuja M. // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 85.

14. Сагитова А.Ф., Мударисова Р.Х., Куковинец О.С. //

P. 658. doi 10.1016/j.carbpol.2011.03.034

ЖОХ. 2019. Т. 89. № 7. С. 1079; Sagitova A.F.,

5. Tomihiro М., Akira N., Kiyoshi E. // British J. Nutr.

Mudarisova R.Kh., Kukovinets O.S. // Russ. J. Gen.

2011. Vol. 106. Р. 73. doi 10.1017/S0007114510005842

Chem. 2017. Vol. 89. N 7. P. 1433. doi 10.1134/

6. Minzanova S.T., Mironov V.F., Vyshtakalyuk A.B.,

S1070363219070132

Tsepaeva O.V., Mironova L.G., Mindubaev A.Z.,

15. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Ме-

Nizameev I.R., Kholin K.V., Milyukov V.A. // Carbohydr.

дицина, 1984. Т. 2. 405 с.

Polym. 2015. Vol. 134. P. 524. doi 10.1016/j.

16. Алексеев Ю.Е., Гарновский А.Д., Жданов Ю.А. //

carbpol.2015.07.034

Усп. хим. 1998. Т. 67. № 8. С. 723; Alekseev Yu.E.,

7. Максудова Ш.Д., Милушева Р.Ю., Холмуминов А.А.,

Garnovskii A.D., Zhdanov Yu.A. // Russ. Chem.

Рашидова С.Ш. // ХПС. 2010. № 5. С. 576; Maksudova

Rev. 1998. Vol. 67. N 8. P. 649. doi 10.1070/

Sh.D., Milusheva R.Yu., Kholmuminov A.A., Rashidova

RC1998v067n08ABEH000343

S.Sh. // Chem. Nat. Compd. 2010. Vol. 46. N 5. Р. 677.

17. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руко-

doi 10.1007/s10600-010-9714-2

8. Минзанова С.Т., Миронов В.Ф., Миронова Л.Г.,

водство по фотометрическим методам анализа. Л.:

Немтарев А.В., Выштакалюк А.Б., Холин К.В., Ни-

Химия, 1986. 432 с.

замеева Г.Р., Милюков В.А. // Изв. АН. Сер. хим.

18. Куковинец О.С., Мударисова Р.Х., Володина В.П.,

2019. Т. 68. № 1. С. 48; Minzanova S.T., Mironov V.F.,

Тарасова А.В., Мокина А.З., Абдуллин М.И. // ХПС.

Mironova L.G., Nemtarev A.V., Vyshtakalyuk A.B.,

2014. № 1. С. 48; Kukovinets O.S., Mudarisova R.K.,

Kholin K.V., Nizameeva G.R., Milyukov V.A. // Russ.

Volodina V.P., Tarasova A.V., Mokina A.Z., Abdul-

Chem. Bull. 2019. Vol. 68. N 1. P. 48. doi 10.1007/

lin M.I. // Chem. Nat. Compd. 2014. Vol. 50. N 1. Р. 50.

s11172-019-2414-6

doi 10.1007/s10600-014-0864-5

9. Miyada T., Nakajima A., Ebihara K. // British J. Nutr.

19. Умланд Ф., Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Комплекс-

2011. Vol. 106. Р. 73. doi 10.1017/S0007114510005842

ные соединения в аналитической химии. Теория и

10. Dutta R.K. Sahu S. // Eur. J. Pharm. Biopharm. 2012.

практика применения. М.: Мир, 1975. 531 с.

Vol. 82. N 1. P. 58. doi 10.1016/J.ejpb.2012.05.007

20. Эндрюс Л., Кифер Р. Молекулярные комплексы в

11. Феофанова М.А., Францева Ю.В., Журавлев Е.В.,

органической химии. М.: Мир, 1967. 206 с.

Рясенский С.С., Баранова Н.В. // ЖФХ. 2013. Т. 87.

21. Рафиков С.Р., Будтов В.П., Монаков Ю.Б. Введение

№ 8. С. 1432; Feofanova M.A., Frantseva Y.V.,

в физикохимию растворов полимеров. М.: Наука,

Zhuravleva Yu.V., Zhuravlev E.V, Ryasensky S.S.,

1978. 328 с.

Baranova N.V. // Russ. J. Phys. Chem. 2013. Vol. 87.

22. Миронов В.Ф., Карасева А.Н., Цепаева О.В., Вышта-

N 8 P. 1417. doi 10.1134/S0036024413080116

калюк А.Б., Минзанова С.Т., Морозов В.И., Карлин

12. Куковинец О.С., Мударисова Р.Х., Сагитова А.Ф.,

В.В., Юнусов Э.Р., Миндубаев А.З. // Химия и ком-

Абдуллин М.И. // ЖОХ. 2017. Т. 87. № 4. С. 645;

Kukovinets O.S., Mudarisova R.Kh., Sagitova A.F,

пьютерное моделирование. Казань. 2003. С. 45.

Abdullin M.I. // Russ. J. Gen. Chem. 2017. Vol. 87.

23. Золотов Ю.А. Основы аналитической химии. Прак-

N 4. P. 778. doi 10.1134/S1070363217040181

тическое руководство. М.: ВШ, 2001. 463 с.

13. Сибикина О.В., Иозеп А.А., Москвин А.В. // Хим.-

24. Korenman I.M. New titrometric metohds. M.:

фарм. ж. 2009. Т. 43. № 6. С. 35; Sibikina O.V.,

Chemistry, 1983. 173 p.

ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ ХИМИИ том 90 № 4 2020