WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

2. В группе комплексных соединений тетрациклина с ионами ряда металлов, исследованных нами в воде при рН = 5,2, наибольшие значения амплитуды эллиптичности наблюдаются в случае взаимодействия с ионами самария (полоса КД положительного знака, max = 415 нм) и ионами кальция (полоса КД отрицательного знака, min= 410 нм). Места связывания кальция и лантанидов на А-кольце молекулы тетрациклина различны.

3. Ионная сила водных растворов, рН, а также состав щелочи, используемой для депротонирования гидрохлорида тетрациклина, оказывают воздействие на кинетику комплексообразования гидрохлорида тетрациклина с самарием в воде (1,510-4М). Повышение рН в слабокислой области (рК1<рН<рК2) не изменяет величину амплитуды полосы эллиптичности в комплексах тетрациклина с кальцием (при min= 410 нм), но оказывает на нее воздействие в случае комплексов с самарием (при max= 415 нм): наибольшие значения эллиптичности достигаются в изоэлектрической точке при рН~5,2.

4. Наблюдаемые эффекты открывают возможность создания датчиков для регистрации концентраций кальция и тяжёлых металлов в водных растворах с помощью дихрографического метода.

Апробация работы Результаты работы были доложены на следующих конференциях, симпозиумах и совещаниях:

1) Х Всесоюзное совещание "Физические методы в координационной химии". (Кишинев, I990);

2) VIII Всесоюзный симпозиум по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул. (Новосибирск, I990);

3) VI Всесоюзное Совещание "Спектроскопия координационных соединений".- (Краснодар, 1990);

4) Всесоюзная конференция "Современные направления создания и оценки качества готовых лекарственных пpепаратов антибиотиков и антимикробных веществ". (Москва, 1990);

5) V Всесоюзное Совещание "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах". ( Иваново, I99I).

Публикации Результаты работы, описанной в диссертации опубликованы в шести статьях и пяти докладах на Всесоюзных конференциях, симпозиумах и совещаниях. Список работ прилагается в конце автореферата (стр. 19).

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ Диссертация состоит из введения, литературного обзора, описания материалов и методов исследования, изложения и обсуждения полученных результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 127 страницах, иллюстрирована 38 рисунками и 2 таблицами. Список литературы содержит 100 источников.

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цели и определены основные задачи исследования, кратко изложены научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена обзору литературы по исследованиям взаимодействия тетрациклина с ионами металлов. Проанализированы опубликованные результаты исследований комплексных соединений лантанидов с тетрациклином методами ЯМР и рентгеноструктурного анализа.

Установлено, что систематических исследований спектров КД тетрациклина с ионами редкоземельных металлов в растворах не проводилось. В связи с этим была выбрана цель данной работы: проведение детальных исследований взаимодействий тетрациклина с ионами металлов с помощью спектров кругового дихроизма, спектров люминесценции и спектров ПМР.

Во второй главе описаны материалы, методы синтеза комплексных соединений тетрациклина с ионами металлов, а также методы исследования, использованные в работе. В нашей работе изучалось комплексообразование гидрохлорида тетрациклина с солями натрия, калия, цезия, магния, кальция, стронция, бария, кадмия, меди, цинка, алюминия, железа, скандия, иттрия и лантанидов в воде, этиловом спирте, диметилсульфоксиде и ацетоне.

Спектры поглощения получали на спектрофотометре UV-VIS "Specord" (ГДР) при температуре 300оС. Спектры кругового дихроизма растворов комплексных соединений регистрировались на дихрографе СD фирмы Jouan (Франция) при температуре 300Ко. Образование комплексных соединений регистрировалось по изменению кругового дихроизма в области длин волн ~ 245-470 нм. Спектры люминесценции ионов европия (Eu3+) записывали на спектрометре ИСП-51 с длиннофокусной камерой УФ-90 в области D0,1,2 - 7F0,1 переходов люминесценции ионов Eu3+ и затем получали денситограммы на микрофотометре. Для этого готовили комплексные соединения тетрациклина с ионами металлов, активированные Eu3+. Спектры ПМР получали на спектрометре WM-250 в дейтерированной воде относительно эталона ДСС (диметилсилоксан силапентан натриевая соль сульфокислоты). Математическое моделирование пространственной структуры комплексных соединений тетрациклина с металлами осуществлялось на ЭВМ ЕС 1055М методами молекулярной механики с помощью модифицированной программы В.Г.Дашевского, написанной на Фортране.

В третьей главе описаны результаты исследования спектров кругового дихроизма (КД) гидрохлорида тетрациклина (ТЦ) и его комплексных соединений с ионами металлов.

Связывание молекул ТЦ с ионами ряда металлов в воде сопровождается появлением в длинноволновой области спектра КД ( ~ 360-420нм) дополнительной консервативной полосы. В спектрах растворов свободного тетрациклина такая полоса не наблюдается. С помощью спектров КД было выяснено, что максимальные амплитуды дихроизма консервативной полосы достигаются в случае связывания ТЦ с ионами самария или кальция в водных растворах при рН =5,2. При этом длинноволновые полосы КД для растворов комплексов ТЦ с самарием и кальцием инверсны по отношению друг к другу. В области полосы дихроизма ~410-415 нм наблюдается положительный пик дихроизма для комплекса с самарием и отрицательный – для комплекса с кальцием. Установлено, что депротонирование молекулы ТЦ сопровождается конформационными переходами: в нейтральной и слабокислой областях рН тетрациклин находится в конформации, приближающейся к планарной, а в кислой и слабощелочной области – в «свёрнутой» конформации.

Рис.1. Спектры КД водных растворов гидрохлорида тетрациклина (6) при рН=2,и его комплексов с хлоридами металлов [1:1] при рН=5,2: EuCl3(1), YCl3 (2), CaCl(3), MgCl2 (4), NaCl (5).

При образовании комплексов ТЦ с ионами многозарядных металлов [1:1] в воде при рН=5,2 на фоне КОН в спектрах поглощения происходит батохромное смещение наиболее низкочастотной полосы поглощения с max=360нм до max=400 нм, а в спектрах КД наблюдается появление новой консервативной полосы в области длин волн ~370-420нм (рис.1). Порядок чередования знаков КД компонентов консервативной полосы ~370-420нм, наблюдаемой в указанном диапазоне, зависит от типа катионов металлов, взаимодействующих с молекулой тетрациклина:

1) взаимодействие с ионами натрия, калия, цезия, а также цинка, железа, гадолиния не приводят к существенным изменениям спектра КД тетрациклина в этой области;

2) взаимодействие с ионами лёгких металлов: магнием, алюминием, кальцием приводит к появлению новой полосы КД с существенным отрицательным пиком дихроизма при =410 нм – амплитуда дихроизма максимальна для комплексов тетрациклина с ионами кальция;

3) взаимодействие с ионами скандия и ионами тяжёлых металлов (иттрия, стронция и лантанидов) приводит к появлению новой полосы КД с положительным пиком дихроизма при = 415 нм. По ряду лантанидов дихроизм велик в комплексах ионов, у которых число 4f-электронов меньше семи (цериевая подгруппа) и увеличено координационное число.

Наибольшие значения амплитуды эллиптичности наблюдаются в растворах комплексов ТЦ с самарием (положительный КД max= 415 нм) и с кальцием (отрицательный КД min= 410 нм) (рис.3).

Инверсия длинноволновой полосы КД для комплексов с кальцием и самарием связана с различием мест связывания катионов этих металлов на Акольце молекулы тетрациклина (рис.2).

Рис.2. Места связывания самария и кальция в молекуле гидрохлорида тетрациклина при pH=5,2.

Рис.3. Зависимость значений амплитуды эллиптичности [] для экстремумов КД от стехиометрии комплексов тетрациклина с ионами кальция и самария в воде при рН=5,2.

[М] – концентрация ионов металла, [ТЦ] - концентрация гидрохлорида тетрациклина, n M= [М]/[ТЦ], n ТЦ= [ТЦ] / [М].

а) многоядерные комплексы, образующиеся при взаимодействии тетрациклина:

1 - c ацетатом самария (= 415 нм), 2 - c хлоридом самария на фоне одноядерных комплексов хлорида кальция (= 410 нм), 3 - c хлоридом самария (= 415 нм), 4 - с хлоридом кальция ( = 410 нм); ([ТЦ] = 1,510-4М);

б) многолигандные комплексы, образующиеся при взаимодействии тетрациклина:

1 - c ацетатом самария ( = 410 нм), 2 - c хлоридом самария ( = 410 нм), ([М] =1,510-4М).

Наибольшие значения дихроизма (max= 415 нм) для растворов комплексов ТЦ с самарием в области слабокислых рН: (рК1<рН<рК2) достигаются вблизи изоэлектрической точки при рН~5,2. Повышение рН не влияет на изменение амплитуды эллиптичности max полосы КД (min= 410 нм) в комплексах с кальцием. Ионная сила водных растворов, рН, а также тип щелочи, используемой для депротонирования гидрохлорида тетрациклина, оказывают существенное влияние на кинетику комплексообразования ТЦ с самарием в воде (1,5.10-4М). По мере увеличения величины ионных радиусов однозарядных катионов (от лития к калию), присутствующих в водной среде, наблюдается возрастание скорости реакции комплексообразования ТЦ с самарием (рис.4).

Рис.4. Кинетика образования комплексов тетрациклина с самарием [1:1] при рН = 5.( = 415 нм) на фоне различных щелочей:

1- КОН, 2- NaOH, 3- LiOH.

Время образования многолигандных комплексов ТЦ с самарием при рН=5,2 зависит от условий проведения эксперимента и растёт в случае поэтапного титрования лигандом вследствие образования промежуточных комплексов. Соотношение амплитуд эллиптичности 380 ( = 380 нм) и 320 ( = 320 нм) в спектрах КД меняется по ряду лантанидов. В начале ряда 380< 320, в середине 380 ~ 320, а к концу ряда 380 << 320.. В комплексах конца ряда лантанидов исчезает консервативный характер полосы длинноволнового перехода. Интенсивность консервативной полосы КД, соответствующей длинноволновому переходу, находится в прямой зависимости от диэлектрической проницаемости среды и протонодонорной способности молекул растворителя. По мере уменьшения диэлектрической проницаемости (уменьшения полярности растворителя) максимум длинноволновой полосы в спектрах поглощения комплексов тетрациклина с самарием смещается к коротковолновому краю спектра, а в спектрах КД происходит уширение консервативной полосы (рис.5):

Рис.5. Длинноволновая область спектров КД растворов комплексов тетрациклина с ацетатом самария (1,510-4М) [1:1]:

1 - в этиловом спирте, 2 – в диметилсульфоксиде, 3 – в ацетоне.

В четвёртой главе кратко рассмотрены результаты взаимодействия тетрациклина с ионами лантанидов и кальция, полученные по спектрам люминесценции и спектрам ПМР.

Установлено, что для спектров люминесценции комплексов ТЦ с катионами металлов (кальция, стронция, иттрия, лантана, гадолиния, лютеция), активированных ионами европия, характерны большие Штарковские расщепления 7F1 и F2 – уровней европия, а также высокая относительная интенсивность 5D0 - 7F0,2 переходов (рис.6).

Рис.6. Денситограммы электронно-колебательных спектров люминесценции комплексного соединения тетрациклина с ионами европия:

1 - в воде; 2 – при связывании с лецитиновыми липосомами.

Эти особенности говорят о низкой симметрии комплексов. Спектр кальциевой соли ТЦ, меченной европием, имеет наиболее четкую структуру и напоминает спектры -дикетонатов европия. Спектры ПМР (протонного магнитного резонанса) комплексных соединений тетрациклина с диамагнитным ионом La3+ и парамагнитным ионом Yb3+ приведены на рис.7 и рис.8.

Рис.7. Спектр ПМР раствора комплекса лантана с тетрациклином в D2О.

Рис.8. Спектр ПМР раствора комплекса иттербия с тетрациклином в D2О.

Данные ПМР качественно согласуются с данными, полученными по спектрам КД, свидетельствующими о том, что при рН=5,2 ионы лантаноидов, а также кальция, стронция, иттрия взаимодействуют с трикарбонилметановой группировкой А-кольца молекулы тетрациклина.

Математическое моделирование пространственной структуры комплексных соединений ТЦ производилось с целью оценки относительной стабильности различных конформаций ТЦ при учёте Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий и внутримолекулярных водородных связей. Оно осуществлялось на ЭВМ ЕС-1055М методами молекулярной механики с помощью модифицированной программы В.Г. Дашевского, написанной на Фортране. Сложность построения структурной модели молекулы ТЦ на компьютере состоит в том, что в ее состав входят четыре замкнутых углеродных кольца. При построении моделей за основу брали плоское кольцо D, а затем последовательно замыкали оставшиеся В, С, А кольца, варьируя значения пространственных углов (через 10), сохраняя неизменными величины валентных углов и длины связей для атомов, находящихся в sp3 гибритизации.

Таким способом было получено 14 потенциально возможных конформаций остова молекулы ТЦ, различающихся по степени «свёрнутости-развёрнутости» молекулы. Для каждой из полученных конформаций суммировались вклады Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий атомов (моделируемых потенциалами Дашевского) в потенциальную энергию системы и производился расчет длин внутримолекулярных водородных связей. Оптимальной конформации тетрациклина соответствовал минимум потенциальной энергии. Обнаружена прямая связь между степенью развернутости молекулы и энергией Ван-дерВаальсовых взаимодействий, а также выяснены условия существования «развёрнутых» и «свёрнутых» конформаций молекулы тетрациклина.

В пятой главе обсуждаются возможности применения полученных результатов в медицине, фармакологии и экологии. Наблюдаемые эффекты открывают возможность создания биодатчиков для регистрации концентраций кальция и тяжёлых металлов в водных растворах с помощью портативных дихрографов. Дихрографический метод позволяет определять содержание тяжёлых и легких двухзарядных катионов металлов в воде и может применяться как для проверки жесткости водопроводной питьевой воды, так и для проведения экологического мониторинга содержания катионов кальция и тяжёлых металлов в пресноводных водоёмах, природных карстовых источниках, а также сливах и стоках промышленных предприятий. Этот метод может быть также использован в фармацевтической промышленности для определения чистоты препаратов тетрациклина на основе анализа спектров КД водных растворов антибиотика.

В заключении сформулированы результаты диссертационной работы и подчеркнуто её практическое значение.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»