Синтез магниевых и кальциевых солей a-аминокислот

α -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 (LD501468,6 мг/кг) [1].

Глицинат магния применяют для лечения аутизма у детей. Наиболее усвояемая форма 200-400 мг в день. [Сhild 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. Piter-press ru attachement php].

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», DL-метионин, классификация «ч», массовая доля основного вещества 99,2%, производства ЗАО «Вектон»; глутаминовая-L кислота PRS-CODEX; 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 ( ÏÐ _Mg(OH) = 6 ∙ 10^–10). Гомогенный раствор упаривают. Получают 3,8 г (72,23%) глицината

• 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 реакцию ÏÐ _Ñà(OH) = 2,0 ∙ 10^–14, фильтруют. Гомогенный раствор фильтрата упаривают. Получают 4,8 г (76,20%) глицината кальция, [C₂H₄O₂N]₂Ca. Содержание азота (%): найдено – 14,61; вычислено – 14,73.

• 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, [C 5 H 10 O 2 NS] 2 Mg, 4,0 г (74,62%). Содержание азота (%): найдено – 8,63; вычислено –8,75.

• 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, [C 5 H 10 O 2 NS] 2 Ca. Содержание азота (%): найдено – 8,12; вычислено – 8,28.

• 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, [C₅H₇O₄N]Mg ∙ 2H₂O. Содержание азота (%): найдено – 6,71; вычислено – 6,82.

• 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.

магния дигидрата, [C2H4O2N]2Mg ∙ 2H2O. 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.

Глицинат кальция – белый кристаллический продукт. При температуре 160 °С обугливается. Хорошо растворим в воде, нерастворим в спирте.

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

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

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.

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):

+ Мe(OH)

R CH COO Мe

NH2        2

• I.    2R CH COOH

( H 2 O)

NH

где R = H (1, 2); R = CH S CH CH (3, 4)

+ Мe(OH)

• II.   HOOC CH CH CH СООН      2

( ^_ 2H 2 O)

NH

_ OOC CH CH CH COO _ Me

NH

(5, 6)

где Me = 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 (p 1) а -аминокислоты, температуры и времени реакции.

Реакция а -аминокислот с гидроксидом магния протекает при температуре 90-95 ° С в гомогенной фазе ( ID Mg(OH)₂ = 6 • 10 10 ). Выходы глицината и метионината магния составляют 72-74 %, p l 6; 5,7-соответственно. Выход глутамината магния – 90 % ( p l 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 ( ÏÐ Ñà(OH)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.ISSN1817-632. 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.

СИНТЕЗ МАГНИЕВЫХ И КАЛЬЦИЕВЫХ СОЛЕЙ α -АМИНОКИСЛОТ

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.