Изучение состава и некоторых физико-химических характеристик комплекса арбидола с Mn2+

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНО ОБРАЗОВАНИЯ «КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЕСТЕСТВЕННО – ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ, КАФЕДРА ХИМИИ

 

 

 

 

 

 

Факультет: Естественно-географический

Специальность: 020100 Химия

Специализация: Фундаментальная и прикладная химия

Дисциплина: Неорганическая химия

Очная форма обучения

Кафедра химии

 

 

 

Курсовая работа на тему:

«Изучение состава и некоторых физико-химических характеристик комплекса арбидола с Mn2+»

 

 

                                                      Выполнила:

                                                      студентка 1 курса

                                                          Привалова Анстасия Игоревна

                                                     Научный руководитель: 

                                                      к.х.н.; доц. Лозинская Елена Федоровна    

 

 

                                          

                                  

Курск 2013

 

Содержание

Введение

1. Арбидол как основание Манниха

1.1. Общая характеристика арбидола

1.1.1 История открытия

1.2. Комплексы Mn2+  c основаниями Манниха

1.2.1. Мn2+, некоторые характеристики и свойства комплексообразователя

1.2.2 Условия комплексообразования.

1.2.3. Структура, строение комплекса

1.3. Биологическая активность комплекса Mn2+ с основаниями Манниха

2 Изучения состава и получение комплекса Mn2+

2.1. Приборы и материалы

2.2. Методики получения комплекса Mn2+.

2.2.1 .Методы синтеза.

2.2.2. Методы спектрохимического исследования

2.3. Результаты и их обсуждение

Выводы

Литература

 

Введение

В настоящее время актуальным направлением в координационной химии является синтез и изучение свойств комплексов соединений фенольного ряда с ионами биометаллов (Mn2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Cu2+ и др.) , обладающих широким спектром биологической активности. Однако данные о термодинамических характеристиках реакций образования таких комплексов, в частности констант диссоциации лигандов и константах устойчивости комплексов, отсутствуют, хотя такая информация является необходимой для разработки методики синтеза и выделения комплексов в кристаллической форме.

Арбидол можно рассматривать как основание Манниха. Основание Манниха- это аминокарбонильные соединения ,обладающие антивоспалительной, антипролиферативной, антивирусной, антибактериальной и антифунгальной активностью. Основания Манниха- это эффективные лиганды, способные к комплексообразованию с катионами d-металлов. Комплексы оснований Манниха с биогенными катионами обладают значительной биологической активностью. В целях расширения области поиска новых биоактивных комплексов Mn2+, в частности, потенциальных химикотерапевтических агентов, представляет интерес исследование комплексов ионов Mn2+ с основанием Манниха.

Цель работы: изучение состава комплекса и условий комплексообразования ионов Mn2+ с арбидолом как представителем оснований Манниха .

Задачи:

- Изучение научной литературы, касающейся характеристики: арбидола и  других оснований Манниха, их комплексов с катионами d-металлов, комплексообразующих свойств Mn2+;

-Получить и изучить состав комплекса Mn2+ с арбидолом, определить  его состав, рассчитать молярный коэффициент светопогашения,

Для решения поставленных задач при выполнении курсовой работы из экспериментальных методов использовали метод спектрофотометрического исследования комплекса.

Работа выполнена на базе лабораторий кафедры химии Курского Государственного университета

 

 

1. Арбидол как основание Манниха

1. 1. Общая характеристика арбидола

 Умифеновир(Аrbidolum) метилфенилтиометил-диметиламинометил-гидроксиброминдол карбоновой кислоты этиловый эфир ( МНН не присваивалось). Бруто-формула    C22H25BrN2O3S, молярная масса 477,4145г/моль

Рис.1 Структурная формула  этилового эфира 6-бром-5-гидрокси- 1-метил-4-диметиламинометил-2-фенилтиометилиндол- 3-карбоновой кислоты вформе гидрохлорида

 

Арбидол является противовирусным препаратом, оказывающим ингибируюшее (подавляющее активность) действие на вирусы гриппа А и В. Препарат имеет особый механизм действия, оказывает специфическое влияние на вирусы, обладает интерфферониндуцируюшей активностью (способствующей образованию интерферона в организме) и стимулирует гуморальные и клеточные реакции иммунитета, чем повышает устойчивость организма к вирусным инфекциям.

 Препарат фирмы представляет собой капсулы бело-желтые – корпус белого цвета, крышечка желтого цвета – для дозировки 0,1 г. Содержимое капсул – смесь, содержащая гранулы и порошок от белого до белого с зеленовато-желтоватым или кремоватым оттенком цвета. Капсулы должны иметь гладкую поверхность без повреждений и видимых воздушных и механических включений.

Состав: одна таблетка содержит этилового эфира карбоновой кислоты (6-бром-5-гидрокси-1-метил-4-диметиламинометил-2-фенилтиометил-индол-3-карбоновой кислоты) гидрохлорида моногидрата (арбидола) 0,05 г или 0,1 г. другие составляющие: крахмал картофельный, метилцеллюлоза, аэросил (кремния диоксид коллоидный), кальция стеарат, для дозировки 0,1 г - кислота стеариновая. Оболочка: сахар-песок, магния карбонат основной, поливинилпиролидон, аэросил (кремния диоксид коллоидный), тальк, титана диоксид пигментный, воск пчелиный, для дозировки 0,05 г - мука.

По физическим и химическим свойствам арбидол - это белый кристаллический порошок с зелёным оттенком, почти не растворяется в воде. В отношении фармакодинамики арбидол воздействует на ранних стадиях репродукции вирусов, замедляет вирусный поверхностный белок гемагглютинин, угнетает слияние липидной вирусной оболочки с внутриклеточными мембранами, чем предотвращает проникание вируса в клетку. По механизму воздействия арбидол отличается от применяемых антигриппозных препаратов: ремантадина и амантидина, которые являются блокаторами ионных каналов, которые образовываются М2 белком гриппозного вируса, а также являются блокаторами ингибиторов нейраминидазы (NA) — озельтамивира и занамивира. В отличие от упомянутых препаратов, механизм действия которых изучен и описан постадийно, фармакодинамика арбидола всё ещё не выяснена. Механизм, заявленный производителем, остаётся неясен с биохимического аспекта. В частности, не выяснено, на какие именно липидные или белковые структуры мембраны клеток воздействует арбидол, в чем это действие заключается (замедление, либо же, напротив, активация) и как именно данный механизм способен предотвращать репликацию вирусов. Арбидол дает цветную реакцию на наличие третичного азота. При нагревании над пламенем сухой смеси арбидола и лимонной кислоты с уксусным ангидридом возникает красно-коричневое окрашивание. После нагревания арбидола со смесью для спекания остаток растворяют в воде, фильтруют и выполняют реакции на бромиды и сульфаты, образовавшиеся за счет наличия в молекуле арбидола атомов брома и серы.

1.1.1. История создания препарата: Впервые доклинические исследования действующего вещества арбидола начались в ВНИХФИ в конце 60-ых гг. XX столетия. В 1986 арбидол дополнили лечебным воздействием относительно вируса гриппа В. В 1987 было выявлено его интерферониндуцирующее и иммуномодулирующее свойство. Клинические исследования арбидола проводили в одно и то же время Всесоюзный Научно-исследовательский институт гриппа, НИИ микробиологии и эпидемиологии им. Пастера в Ленинграде и НИИ вирусологии им. Ивановского в Москве. База данных клинических учреждений провела двойное слепое сравнительное плацебо-контролируемое исследование. В нём участвовали 7646 чел. во взрослых организованных коллективах и на пром. предприятиях, из них 4695 получали арбидол, 111 — ремантадин, а 2840 получали плацебо. Результаты данных исследований остались неизвестными.

Но клинические испытания арбидола соответственно с нынешними требованиями доказательной медицины проведены не были, потому арбидол классифицируется как фармацевтическое средство, эффективность которого не доказана. ВОЗ арбидол, а также другие родственные ему химически субстанции не рассматривает как перспективные противовирусные препараты.

Итоги постклинических исследований, которые проводились в ГКБ им. С. П. Боткина в Зеленограде, показали, что арбидолу свойственна иммуномодулирующая активность, которая проявляется в увеличении общих количеств Т-хелперов и Т-лимфоцитов, в стимуляции фагоцитоза нейтрофилов и в индукции активности клеток-киллеров. Было также установлено, что этому препарату не свойственный иммуносупрессирующий эффект на синтез антител к респираторным вирусам, чем арбидол выгодно отличается от преимущественной части антивирусных препаратов, которые применяются в профилактике и лечении ОРВИ и гриппа. Но важно при этом понимать, что данное исследование было несоответственным критериям доказательной медицины, а также не было опубликовано ни в одном из серьёзных медицинских журналов (РМЖ статей по медицине класса А не публикует). В 2008 было опубликовано исследование Юрия Борискина и Ирины Ленёвой (Россия) совместно с британскими учёными, которые осуществили исследование противовирусной активности арбидола. В процессе изучения его активности в лабораторных условиях стала выявленной и подтверждённой способность данного препарата подавлять вирус гриппа, таким образом, подтверждено его прямое противовирусное воздействие. Авторы при этом отметили, что вероятность появления штаммов, которые устойчивы к арбидолу, намного меньше сравнительно с препаратами амантадин и ремантадин. Итоги исследования были напечатаны в феврале 2009 в британском журнале «Antiviral Research» в статье, озаглавленной «Characteristics of arbidol-resistant mutants...». Но в данном исследовании были использованы очень высокие концентрации арбидола, которые на практике применять нельзя.

1.2  Комплексы Mn2+ c  основаниями Манниха

1.2.1 Мn2+, некоторые характеристики и свойства комплексообразователя

Ма́рганец — элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 25. Простое вещество марганец - металл серебристо-белого цвета. Электронная фигурация 1s22s22p63s23p64s23d5. В отличие от p-элементов, марганец образует химические связи за счет орбиталей как внешнего, так и предвнешнего квантовых слоев, за счет 3d-, 4s- и 4p- орбиталей. Для марганца  характерны степени окисления +2, +4 и +7, что отвечает устойчивой не связывающей электронной конфигурации d5 или d3, а также d0. Существуют соединения марганца, в которых он проявляет степени окисления 0,+3, +5 и +6. Для марганца наиболее типичны координационные числа 6 и 4.

Для Mn2+ менее характерно комплексообразование, чем для других d-элементов. Это связано с электронной конфигурацией d5 иона Mn2+. В высокоспиновом комплексе электроны заполняют по одному все d-орбитали.

В результате, на орбиталях содержатся d-электроны как с высокой, так и с низкой энергией; суммарный выигрыш энергии, обусловленный действием поля лигандов, равен нулю.

 Для марганца (II) характерно координационное число шесть, что соответствует октаэдрическому расположению связей. Соединения Mn (II) парамагнитны (рис.2) и, за исключением цианидов, содержат пять непарных электронов. Бинарные соединения марганца (II) - кристаллические вещества с координационной или слоистой решёткой. Большинство солей Mn(II) хорошо растворимы в воде. При растворении в воде соли Mn(II) диссоциируют, образуя аквакомплексы [Mn(H2O)6]2+, придающие растворам розовую окраску. Такого же цвета кристаллогидраты Mn(II), например Mn(NO3)2 • 6H2O, Mn(ClO4)2 • 6H2O.

 Помимо аквакомплексов  для Mn(II) характерны комплексные  соединения с такими лигандами, как OH-, CN-, CNS-, C2O4-, NH3, этилендиамин. Во всех этих соединениях координационное число марганца равно 6. Известны и галогенидные ацидокомплексы с координационным числом 4 для Cl-, Br-, I-, и 6 для F-, например K4[MnF6] и K2[MnCl4].

Комплексы Mn(II) содержат комплексообразователь с неспаренными электронами на 3d-орбиталях как в сильном (рис.3), так и в слабом поле (рис.4) лигандов:

Сильное поле

 

 

Рис.2 Расположение электронов на 3d орбиталях в сильном поле

Слабое поле

 

 

Рис.3 Расположение электронов на 3d орбиталях в слабом поле

Сильнопарамагнитные комплексы, отвечающие высокоспиновому состоянию Mn(II) характеризуются малой устойчивостью. Напротив, низкоспиновые комплексы более устойчивы. Например, для комплекса [MnCl6]4-  pKнест = 3, а комплекс [ Mn(ЭДТА)]2- характеризуются pKнест = 14. Существенное повышение прочности комплекса в последнем обусловлено еще и хелатным эффектом. (Ахметова Общая и неорганическая химия, Москва «Высшая школа» 2002, стр. 480 – 481)

 

1.2.2 Условия комплексообразования

Так как арбидол нерастворим в воде, то комплексообразование с его участием протекает в растворах таких органических веществ как спирты ( этанол, метанол, смеси хлороформа и спирта, в ацетонитриле, в диметилформамиде (ДМФА), трипотофане. Чаще всего для комплексообразования используют среду этанольного раствора [Rehab A. M. Al-Hassani1* & Eiman S. K. Shaheen1 Synthesis, Characterization, Theoretical Studies and Bioactivity of Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) Complexes with Mannich Base and Tryptophane as Mixed Ligand], для этого растворяют соль Mn(II) в горячем этаноле. К нему добавляют с постоянным помешиванием основание Манниха (3-дипропиламино-метил-2-тионбезотиазол) в молярном отношении 2:1. Раствор держат под N2 в течении 4-х часов. Нерастворимые комплексы отфильтровывают, промывают на фильтре  горячим этанолом и высушивают на воздухе, затем досушивают при температуре до 100○С. Цвет полученного комплекса (с 3-дипропиламино-метил-2-тионбезотиазол) – желто – коричневый.

Приводится следующая методика синтеза комплекса: соль МCl2 ( где М = Ni(II), Co(II), Cu(II), Zn(II) ) в молярном соотношении 5 моль смешивают с основанием Манниха (10 моль, 2,8г) в 50 мл этанола и хлороформа ( в объемных отношениях 1:6). Раствор нагревают при температуре 58○ С в течение 4-х часов. Полученный комплекс охлаждают, отфильтровывают, промывают этанолом и высушивают при температуре до 100○С.

Известно, что комплексы Mn(II) с некоторыми органическими лигандами характеризуются антивоспалительной, антипролиферативной, антивирусной, антбактериальной и антифунгальной активностью, а также способностью имитировать функции одного из важнейших ферментов – супероксиддисмутазы (1. Gielen M., Tiekink E. R. T. (eds.) Metallotherapeutic Drugs and Metal-Based Diagnostic

Agents. The Use of Metals in Medicine. Weinheim: Wiley-VCH, 2005. 598 ð.

2. Chew K.-B., Tarafder M. T. H., Crouse K. A. et al. // Polyhedron. 2004. Vol. 23.P. 1385—1392.)

1.2.3. Структура, строение комплекса

А=Mn

 ОН

R 

 

 

 

R=NC4H8 – 5-трет-бутил-3-(пирролидин-1-илметил)-1,2-дигидроксибензол(I)

R=NC5H10 – 5-трет-бутил-3-(пиперидин-1-ил)-1,2-дигидроксибензол (II)