Биологические свойства кобальта. Новый способ получения аскорбината кобальта

Кобальт – d -элемент VIII-группы периодической системы Д. И Менделеева: порядковый номер 27, атомная масса 58,933, валентные электроны 3 d ⁷4 s ².

Кобальт относится к числу важнейших микроэлементов, входит в группу эссенциальных (жизненно необходимых) микроэлементов. Содержание кобальта в организме составляет 30-60 мкг на 1 кг массы тела. Наиболее высокая концентрация кобальта в печени (30-100 мкг/кг), почках, селезенке, костях – (20-30 мкг/кг). В цельной крови концентрация кобальта составляет 4-9 мкг %, в плазме – 0,50,7 мкг %, то есть, основная масса его содержится в эритроцитах [1, 2].

Кобальт является необходимым микроэлементом для нормального функционирования организма: участвует в кроветворении, синтезе нуклеиновых кислот, мышечных белков, поддерживает дыхание. Он входит в состав ферментативных систем, регулирующих белковый, углеводный и минеральный обмен. Кобальт усиливает ионизацию железа, уско- ряет созревание эритроцитов, стимулирует нервную систему.

В организме человека и животных биологическую активность кобальт проявляет только в составе витамина В12 (цианокобаламина). Витамин В12 относится к семейству соединений, называемых корриноидами. Молекула витамина В12 содержит 4 пиррольных кольца, ион кобальта (от Со3+ до Со6+), группу СN–. В организме при синтезе коферментных форм цианидная группа (СN–) заменяется метильной или 5′-дезоксиаденозильной. В крови витамин В12 транспортируется в виде гидроксикобаламина специфическими транспортными белками (α- и β-глобулинами). Действие витамина В12 на организм многообразно. Он регулирует гемопоез, влияет на азотный, нуклеиновый, углеводный и минеральный обмен. В качестве кофермента витамин В12 участвует в двух видах реакции: в трансметилировании аминокислоты гомоцистеина при синтезе метионина и в переносе атома кислорода на атом углерода, что имеет значение в процессе окисления остатков жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. [biohimija. ru > Биохимия. Витамин В12 (кобаламин, антианемический)].

Гипокобальтоз – хроническое заболевание, обусловленное недостатком в организме кобальта (название – энзоотический маразм, солевая болезнь, сухота и т. д.). Причина его – низкое содержание кобальта в почве и растениях (менее 0,1-0,08 мг/кг).

Основные признаки гипокобальтоза: анемия, потеря и извращение аппетита, истощение. Отмечается жировая дегенерация печени, снижение уровня витамина В12 в крови и печени.

Для профилактики и лечения больным животным дают подкормку солями кобальта (хлоридом, сульфатом, нитратом). Парентерально назначают витамин В 12 [ LandWirt. ru > 2009-12-12-16-07-14 / 287-2009-03-11-17…].

В ветеринарной практике широко используют хлорид кобальта в таблетках. Препарат содержит в своем составе 0,04 г хлорида кобальта, 0,92-0,95 г NaCl и талька до 1 г. Препарат назначают при гипокобальтозе, который сопровождается нарушением обмена веществ, анемией, потерей аппетита, прогрессирующим истощением, изменением шерстного покрова, а также для улучшения ферментативных процессов в преджелудках жвачных. С профилактической целью раствор хлорида кобальта дают в осеннее-весенний период (2 недели) КРС, телятам, овцам, козам, поросятам, а с лечебной целью – в течение месяца [www. webvet. ru / preparats / kobalt-hloristy. Кобальт хлористый. Инструкция, описание, дозировка].

Актуальным является разработка новых минерально-витаминных комплексов на основе аскорбиновой кислоты и микроэлементов [3].

Показано, что ввод в комбикорма для цыплят-бройлеров кобальта аскорбината в дозе 600 г/т оказывает положительное влияние на содержание эритроцитов и гемоглобина в крови, а также на неспецифическую резистентность организма птицы. Аскорбинат кобальта может заменить хлорид кобальта, традиционно используемый в премиксах для птицы [www kombi-korma. ru / 2/2, 14/2-201454-55 pdf. Л. Козубова, Г.Симонов, П. Науменко /Комбикорма, № 2,2014, Роль кобальта аскорбината в организме цыплят-бройлеров].

Проведены исследования по выявлению биохимической роли аскорбината кобальта при скармливании его цыплятам-бройлерам. Показано, что аскорбинат кобальта относится к нетоксичным веществам, не обладает местнораздражающим действием, не оказывает отрицательного влияния на функции ЦНС. Экспериментально доказано, что биодоступность аскорбината кобальта выше, чем хлорида кобальта. Замена хлорида кобальта на ас-корбинат кобальта в премиксе для цыплят способствует синтезу витамина В12 в организме. Аскорбинат кобальта активизирует гемопоез и является перспективным лечебным препаратом в области животноводства, ветеринарии, современной фармацевтической промышленности и медицине [dspace. bsu. edu. ru > … 123456789 / 12449 /1] [Kozubova…Физиолого-биохимическая оценка кобальта аскорбината и его перспективы использования].

Аскорбинат кобальта получают нейтрализацией очищенного раствора аскорбиновой кислоты карбонатом кобальта. Препарат представляет собой порошок светлокоричневого цвета.

В БелГУ, БГСХА, АО «Белвитамины» разработана технология производства солей аскорбиновой кислоты (натрия, калия, марганца, железа, кобальта, цинка), однако материал техрегламента закрытый.

Исследована эффективность использования аскорбината кобальта в качестве БАД при кормлении сельскохозяйственных животных и птицы.

Физико-химическими методами установлено, что аскорбинат кобальта имеет хелатную связь [4].

Кобальт является важным микроэлементом для нормального функционирования организма человека. В медицине в качестве лекарственных средств применяют препараты, содержащие кобальт, например: витамин В12 (цианокобаламин) антианемический; бе-фунгин, созданный на растительной основе, при заболеваниях ЖКТ, гастритах, раке; коа-мид – комплексный препарат хлорида кобальта и никотинамида, при лечении различных видов анемий; ферковен, содержащий сахарат железа и глюконат кобальта, для восстановления количества железа в организме [poedim. ru > conten / 1412-kobalt. Кобальт в организме человека].

Учитывая, что аскорбинат кобальта является перспективным лечебным препаратом в области ветеринарии, нами проведены экспериментальные исследования по разработке технологичного способа получения химически чистого соединения.

Материалы и методы. Для разработки способа получения аскорбината кобальта бы- ли использованы следующие реактивы: аскорбиновая кислота, имп. «ч», «Экофарм»; сульфат кобальта, CoSO4 · 7H2O – «ч» Гост 4462-78 ЗАО «Вектон» «Экофарм».

Синтез аскорбината кобальта (II). Раствор 2,4 г (0,0085 моль) сульфата кобальта, CoSO 4 · 7H 2 O, в 15 мл воды нагревают до 4045 ºС в течение 20 минут (рН 2). К гомогенному раствору гидролизата прибавляют по частям 3 г (0,017 моль) аскорбиновой кислоты, нагревают до 40-45 ºС 30 минут, а затем выдерживают при комнатной температуре 22,5 часа. Гомогенный реакционный раствор розового цвета упаривают. Получают кристаллический продукт розоватого цвета, который промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают 3,7 г (97,3 %) аскорбината кобальта (II), дигидрата (С 6 Н 7 О 6 ) 2 Со · 2Н 2 О.

Аскорбинат кобальта (II) дигидрат кристаллический продукт розоватого цвета, хорошо растворяется в воде (водный раствор розового цвета), в спирте не растворяетя. При температуре 144-145 ºС плавится с обугливанием. Аскорбинат кобальта (II) дает с раствором гидроксида натрия качественную реакцию на ионы Со²⁺ с образованием осадка Со(ОН) 2 розового цвета.

Результаты исследований. Синтез ас- корбината кобальта (II) осуществляли взаимодействием аскорбиновой кислоты с гидроксидом кобальта (II) в кислой среде.

Известно, что аскорбиновая кислота ( у -лактон-2-окси-L-гулоновая кислота) устойчива в кислой среде. В сильно щелочной среде у -лактоновое кольцо размыкается. Со слабыми растворами щелочей образуются однометальные соли, при этом кольцо сохраняется [5].

В качестве реагента использовали водный раствор гидролизата сульфата кобальта (рН раствора 2). В процессе гидролиза образуется гидроксид кобальта, Со(ОН) 2 , раствор кислой реакционной среды имеет розовый цвет. В щелочной среде Со(ОН) 3 темнобурого цвета.

Сущность способа получения аскорби-ната кобальта (II) заключается в следующем: первоначально проводят гидролиз сульфата кобальта в водной среде (рН раствора 2), а затем прибавляют субстрат – аскорбиновую кислоту. При температуре реакции 40-45 ºС, времени 30-35 минут и выдержке при комнатной температуре в течение 2-2,5 часов аскор-бинат кобальта (II) дигидрат получается с выходом 97,3 %.

Реакция протекает по схеме:

°C+ CoSO. + 2HOH 11

2С ,НеО,--------4--------------

* Co(OHC + H_SO.

------------2----2---4-^ ^ [СбН7Об]2Со аскорбиновая кислота рН < 7

аскорбинат кобальта

Аскорбинат кобальта (II) дигидрат представляет собой кристаллический продукт розоватого цвета, хорошо растворяется в воде. При температуре 144-145 ºС плавится с обугливанием.

Экспериментальные исследования показали, что реакция получения аскорбината кобальта через Na-соль (щелочная среда) с последующим действием сульфата кобальта протекает аномально.

Заключение. Проведено исследование литературных данных по биологической активности кобальта и препаратов, применяемых в качестве лекарственных средств при дефиците кобальта в организме в ветеринарии и медицине. Разработан технологичный способ получения аскорбината кобальта (II), перспективного препарата для лечения гипоко- бальтоза. Найдены оптимальные условия синтеза, позволяющие получать химически целевой продукт с высоким выходом.

органическая химия. М.: Дрофа, 2007. –

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОБАЛЬТА.

Резюме

Разработан технологичный способ получения аскорбината кобальта (II), перспективного препарата для лечения гипокобальтоза.

COBALT BIOLOGICAL FEATURES.