Разработка способа получения комплексонатов аскорбиновой кислоты двухвалентных 3 D-металлов

Витамин С (аскорбиновая кислота) в природных условиях активен в трех формах: аскорбиновая кислота, дегидроаскорбиновая кислота и аскорбиген (комплекс аскорбиновой кислоты с белками) и все они участвуют во многих биохимических реакциях клеточного метаболизма. Витамин С является одним из компонентов антиоксидантной системы организма [1].

Пероральный способ приема витамина С и внутривенное введение аскорбатов металлов используется для лечения рака на двух стадиях: до удаления опухоли (первичная терапия) и после ее удаления. При содержании в плазме крови на уровне 350-400 мг/дл витамин С попадает в виде пролекарства в межклеточное пространство ткани, где он взаимодействует с ионами металлов в реакции Фентона, создавая значительное количество перекиси водорода по всему межклеточному пространству. В результате этого раковые клетки уничтожаются. Из исследований Риордана следует, что опухолевые клетки становятся восприимчивыми к высокой дозе витамина С. [Новые технологии в Германии. Лечение онкологических заболеваний. Центр Гамманож. Мюнхен. budzdorovstarina.ru ^

archives / 1821].

В последние годы активно развивается медицинская микроэлементология, фармакология комплексных соединений на основе аминокислот, окси-, кетокислот аскорбиновой кислоты и биогенных металлов. Значительный интерес в этом плане представляют аскорбаты двухвалентных 3d-металлов (марганца, железа, кобальта).

Аскорбат марганца (II) необходимый препарат, который действует на рост и развитие некоторых соединительных тканей, необходимый кофактор в синтезе гликозаминогликанов. Проявляет положительный эффект как антиоксидант. Хорошо абсорбируется из пищеварительного тракта, не проявляет побочное действие, нетоксичный. Комбинация глюкозамина сульфата (ГС), хондроитина сульфата (ХС) и аскорбата марганца (II) используется в ветеринарии для лечения дегенеративных заболеваний суставов [Ветаптека / Форум. 7.03.2012].

Изучена возрастная динамика минерального обмена и процессов формирования костной ткани у цыплят-бройлеров под влиянием хелатного комплекса аскорбата марганца (II). Показана положительная роль препарата на рост и развитие цыплят–бройлеров [2].

Аскорбат марганца (II) рекомендован в качестве кормовой добавки для кормления сельскохозяйственных животных и птицы.

Препарат положительно влияет на протекание метаболических процессов в организме.

Аскорбат марганца (II) производят на основе очищенного маточного раствора аскорбиновой кислоты и сульфата марганца в форме порошка [3].

Создан препарат «Инолтра»-хондропротектор нового поколения, в состав которого входят: ГС, ХП, ПНЖК (полиненасыщенные жирные кислоты), аскорбат марганца (II) [Производитель Yrwin Naturals США; kobra.ru > article-inholtra-hondroрrotektor. html].

Аскорбат железа (II) – наиболее эффективный препарат стабилизированного двухвалентного железа для лечения железодефицитной анемии.

Изучены фармако-токсикологические свойства аскорбата железа (II).Показано, что препарат нетоксичный, не обладает местнораздражающим, эмбритоксичным, тератогенным и аллергическим действием. Способствует повышению содержания в крови эритроцитов и гемоглобина. Препарат рекомендован для профилактики железодефицитной анемии и С-гиповитаминоза у сельскохозяйственной птицы. Синтез аскорбата железа (II) осуществляется в ООО «Полисинтез» (Белгород) путем обработки маточного раствора аскорбиновой кислоты карбонатом кальция и сульфатом закисного железа. Препарат представляет собой порошок от серого до черного цвета. Хорошо растворяется в воде [4].

Сообщается о получении аскорбата железа путем добавления к водному раствору аскорбиновой кислоты избытка FeCO 3 c последующим осаждением препарата спиртом в виде темнофиолетового порошка [Производство витаминов. Л.О. Шнайдман].

Предложено использовать аскорбат железа для кормления животных. Разработаны оптимальные дозы кормления. Препарат способствует приросту живой массы, улучшению качества продукции в птицеводстве и свиноводстве [5].

Комбинированный препарат железосульфат-аскорбиновая кислота восполняет недостаток железа в организме и улучшает его всасывание из ЖКТ Применяют для лечения и профилактики железодефицитной анемии [Справочник лекарственных средств Госреестр лекарственных средств (РЛС).М.: Медицинский совет. Т.2, ч.1. 568 с.; ч 2 561 с. 2009].

С целью повышения продуктивности и сохранности поголовья сельскохозяйственных животных предложено включать в основной рацион кормления аскорбат кобальта (II) в количестве 200-2000 г на 1 т комбикорма. Аскорбат кобальта (II) получают нейтрализацией очищенного раствора аскорбиновой кислоты карбонатом кобальта (II). Препарат представляет собой гранулированный порошок светлокоричневого цвета, нетоксичный. По данным ИКС установлено, что соединение является хелатным комплексом [6].

Проведены исследования по выявлению физиолого-биологической роли аскорбата кобальта (II) при скармливании его цыплятам-бройлерам. Опыты, проведенные в условиях вивария Белогородской ГСХА, показали, что введение в комбикорма препарата в дозе 600 г/т, оказывает положительное влияние на содержание эритроцитов и гемоглобина в крови, а также на неспецифическую резистентность организма птицы [7].

Учитывая высокую биологическую активность аскорбатов Mn(II), Fe(II), Со(II) и отсутствие данных в доступной литературе о технологичных способах их получения, нами проведены экспериментальные исследования по синтезу химически чистых препаратов.

Материал и методы. Для разработки способа получения аскорбатов были использованы следующие реактивы: аскорбиновая кислота, имп. «ч». «Экофарм»;

Сульфаты: MnSO 4 > 5H 2 O; FeSO 4 • 7H 2 O; NaOH - марки «хч»; CoSO 4 • 7H 2 O -«ч» Гост 4462-78 ЗАО «Вектон» (Экофарм).

• 1.    Синтез аскорбата марганца (II).

• 2.    Синтез аскорбата железа (II). Раствор 3,95 г (0,0142 моль) сульфата железа (II), FeSO 4 о 7H 2 O в 15 мл воды (РН = 3) нагревают до 40-45 •С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата (рН 2) прибавляют порциями 5 г (0,0284 моль) аскорбиновой кислоты, нагревают до 45 о с 30 минут (рН 2), а затем выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный реакционный раствор зеленого цвета упаривают, получают крупные кристаллы светло-зеленого цвета, которые промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают 5,9 г (96,6 %) аскорбата железа (II) дигидрата, (СЛ т Об^с о 2Н 2 О.

• 3.    Синтез аскорбата кобальта (II). а) Раствор 2,4 г (0,0085 моль) сульфата кобальта (II), СоSO 4 о 7H 2 O в 15 мл воды (РН = 3) нагревают до 40-45 •С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата прибавляют по частям 3 г (0,017 моль) аскорбиновой кислоты, нагревают до 45– 45ОС 30 минут, а затем выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный реакционный раствор розового цвета упаривают, получают кристаллический

Раствор 3,42 г (0,014 моль) сульфата марганца (II), MnSO4 • 5H2O в 15 мл воды (рН 3) нагревают до 45-50 •С в течение 20 минут. К гомогенному раствору гидролизата (рН 2) присыпают порциями 5 г (0,0284 моль) аскорбиновой кислоты, нагревают реакционную смесь до 45-50 ОС 30 минут (рН = 1-2). Затем выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный раствор упаривают, получают кристаллический продукт светло-розового цвета, который промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают 6,0 г (96,7 %) аскорбата марганца (II) дигидрата, [СбН70б]2 Mn о 2H2O.

Аскорбат марганца (II) дигидрат кристаллический продукт светло-розового цвета, хорошо растворяется в воде (водный раствор имеет малиновый цвет), в спирте не растворяется. При температуре 115-116 •С плавится с обугливанием. Аскорбат марганца (II) дает качественную реакцию с раствором NaOH. При этом образуется осадок Mn(OH) 2 бледно-розового цвета, который быстро буреет на воздухе.

Аскорбат железа (II) дигидрат кристаллический продукт светло-зеленого цвета, хорошо растворяется в воде, в спирте не растворяется. При температуре 136-137 •С плавится с обугливанием. Аскорбат железа (II) дает с раствором NaOH качественную реакцию. При этом получается осадок Fe(OH) 2 грязно-зеленого цвета. С К 3 [Fe(CN) 6 ] аскорбат железа (II) образует темно-синий осадок Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 , турнбулевую синь.

продукт розоватого цвета, которые промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают 3,7 г (97,3 %) аскорбата кобальта (II) дигидрата, (С б Н 7 О б ) 2 Со ° 2Н 2 О.

Аскорбат кобальта (II) дигидрат кристаллический продукт розоватого цвета, хорошо растворяется в воде (водный раствор розового цвета), в спирте не растворяется. При температуре 144-145 -С плавится с обугливанием. Аскорбат кобальта (II) дает с раствором NaOH качественную реакцию с образованием осадка ярко синего цвета [CoOH] 2 SO 4 , который с избытком щелочи превращается в Со(ОН) 2 розового цвета.

• б)    К раствору 3 г (0,017 моль) аскорбиновой кислоты в 15 мл воды (рН 2), прибавляют 0,68 г (0,017 моль) гидроксида натрия и перемешивают до полного растворения (t = 32 °C, рН 5). К гомогенному раствору прибавляют 2,4 г (0,0085 моль) сульфата кобальта (II), СоSO 4 ° 7H 2 O, нагревают до 40-45 -С в течение 30 минут и выдерживают при комнатной температуре 2 часа. Гомогенный реакционный раствор красноватого цвета упаривают, получают кристаллический продукт розового цвета с бурым оттенком, который промывают этанолом и сушат при комнатной температуре. Получают кристаллический продукт в количестве 3,5 г , который хорошо растворяется в воде (водный раствор желтоватого цвета), не растворяется в этаноле. При температуре 180 °С наблюдается начало разложения, а при температуре выше 200 °С происходит образование обильного зольного серочерного осадка.

Полученный продукт с раствором NaOH дает сине-зеленое окрашивание.

Результаты исследований. Синтез аскорбатов Mn (II), железа (II), кобальта (II) осуществляли взаимодействием аскорбиновой кислоты с гидроксидами соответствующих металлов. При этом учитывалась стабильность субстрата и реагентов в зависимости от рН реакционной среды. Аскорбиновая кислота (°-лактон-2-оксо-L-гулоновая кислота) проявляет довольно сильные кислотные свойства (рКа 4,2), обусловленные диссоциацией гидроксильной группы в положении 3 ендиольного фрагмента. При действии сильных щелочей у-лактоновое кольцо размыкается, а со слабыми растворами щелочей кольцо не размыкается; при этом образуются однометальные соли за счет водорода гидроксильной группы при третьем атоме углерода. В кислой среде аскорбиновая кислота устойчива [8]; [Электронная медицина. Аскорбиновая кислота (витамин С). Химические и физические свойства].

В качестве реагентов были использованы гидроксиды металлов, образованные в процессе гидролиза сульфатов. Сущность способа получения комплексонатов заключается в следующем: первоночально проводят гидролиз сульфатов металлов в водной среде (рН 2), а затем прибавляют субстрат. В процессе гидролиза образуются гидроксиды: Mn(OH) 2 , Fe(OH) 2 , Со(ОН) 2 , соответственно.

Гидроксиды Me(II) хорошо растворимы в кислой среде и не подвергаются быстрому окислению. В щелочной среде – нерастворимы и быстро окисляются до гидроксидов Me(III). Реакция комплексообразования гидроксидов Ме(II) с аскорбиновой кислотой протекает в гомогенной фазе в кислой среде. При температуре реакции 45– 50 уС, времени 30-35 минут целевые продукты получаются с выходами более 90 %.

Схема реакции:

СН2ОН

аскорбиновая кислота

to

MeSO4 + 2 HOH C    Me(OH)2 + H2SO4

+

рН < 7

СН2ОН

аскорбаты Ме (II) (1-3)

где Ме: Mn2+ (1), Fe2+ (2), Со2+ (3).

Аскорбаты Ме (II) представляют собой плавкие кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, нерастворимые в спирте.

Разработанный нами способ синтеза аскорбатов является общим, отличается технологичностью в отличие от литературных методик [3, 4, 6]. Целевые продукты получают высокой степени чистоты в виде дигидратов (сушка при комнатной температуре).

Реакция получения комплексонатов через Na-соль аскорбиновой кислоты протекает аномально, что показано на примере синтеза аскорбата Со (II) (методика

ЛИТЕРАТУРА: 1. Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. М.: Дрофа, 2004.– с. 126-129; 2. Панина Н.В. Минеральный обмен и формирование костной ткани у цыплят-бройлеров при скармливании марганца аскорбата: Автореф…диссерт…канд. биолог.наук. – Курск: СХА, 2006; 3. Пат. РФ 2105498. 27.02.1998. Кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птицы. / А.Ф. Понамарев, И.А. Бойко, О.В. Мерзленко и др.; 4. Прыгунов В.И. Фармако-токсикологические свойства и применение железа аскорбината в птицеводстве: Автореф… диссерт…канд. биолог. наук, 2010.; 5. Пат РФ 2095995. 20.11.1997. Способ кормления сельскохозяйственных животных и птицы. / О.В. Мерзленко, А.Ю. Зинкевич, И.А. Бойко и др.: 6. Пат. РФ 2099965. 27.12.1997. Способ кормления сельскохозяйственных животных и птицы. / А.Ф. Пономарев, О.В. Мерзленко, А.Ю. Зинкевич и др.; 7. Козубова Л., Симонов Г. , Науменко П. Роль кобальта аскорбината в организме цыплят-бройлеров. / Ж. Птицеводство. 2014, – №2.;

3б).

Для подтверждения структуры полученных соединений (1-3) проведены качественные реакции на Ме (II).

Заключение. Разработан технологичный общий способ получения биологически активных комплексных соединений: аскорбатов марганца (II), железа (II), кобальта (II). Найдены оптимальные условия синтеза, обеспечивающие стабильность аскорбиновой кислоты и реагентов (гидроксидов Ме (II)), что позволяет получать химически чистые целевые продукты с высокими выходами.

8. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биорганическая химия. М.: Дрофа, 2007. – с. 386-387

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСОНАТОВ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ ДВУХВАЛЕНТНЫХ 3 d -МЕТАЛЛОВ

Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р.

Резюме

Разработан технологичный общий способ получения биологически активных комплексных соединений: аскорбатов марганца (II), железа (II), кобальта (II). Найдены оптимальные условия синтеза, обеспечивающие стабильность аскорбиновой кислоты и реагентов (гидроксидов Ме (II)), что позволяет получать химически чистые целевые продукты с высокими выходами.

ASCORBIC ACID DIVALENT 3d-METALS COMPLEXONATES DERIVING METHOD DEVELOPMENT

Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R.