Регистрация / Вход
Прислать материал

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА КАЛИКСАРЕНОВ

Сведения об участнике
ФИО
Веселов Герман Витальевич
Вуз
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о жизни и медицина
Раздел области наук
Физико-химическая молекулярная и клеточная биология
Тема
АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА КАЛИКСАРЕНОВ
Резюме
Изучили антиоксидантное действие (АО) п. трет-бутил каликс[4]арена (каликсарен С) (I) и п.трет-бутил тиокаликс[4]арена (каликсарен S) (II) в сравнении с известными природными и синтетическими АО. Показано, что каликсарены проявляют АО действие. Каликсарен С более эффективен, чем каликсарен S. Зависимость действия от концентрации каликсаренов носит экстремальный характер, характерный для известных ингибиторов: α-токоферола, β-каротина, витамина А, астаксантина. Скорость окисления с ростом концентрации I уменьшается, тогда как для II, напротив, возрастает. Предложено модифицировать структуру каликсаренов, что позволит получить новый класс высокоэффективных АО.
Ключевые слова
каликсарены, антиоксиданты, фенолы, хиноны, тиенильные, нитроксильные радикалы, водородные связи.
Цели и задачи
Целью настоящей работы являлось изучение антиоксидантного (АО) действия группы каликсаренов: п. трет-бутил каликс[4]арена (каликсарен С) (I) и п.трет-бутил тиокаликс[4]арена (каликсарен S) (II) (рис. 1) в сравнении с известными природными и синтетическими фенолами и хинонами, имеющими разное количество аналогичных заместителей, либо фенольных групп.
Введение

Интерес к каликсаренам   (каликс – ваза, чаша) обусловлен возможностями синтеза  рецепторных молекул,  сенсоров, служащих  для обнаружения  различных металлов переменной валентности, макроэргов [1], получения гетероядерных комплексов, служащих основой   для создания смарт-материалов  [1,2]. Каликсарены можно рассматривать в качестве  АО, использующихся  для  увеличения сроков хранения  масел, лекарственных препаратов, косметических средств [3], снижения горючести, воспламеняемости пластмасс. БиоАО обеспечивают окислительную стабильность клеток, тканей и организма в целом [3]. Актуален поиск  новых высокоэффективных  ингибиторов окисления.  Действие каликсаренов в качестве АО  ранее не исследовалось.

Методы и материалы

 В присутствии каликсаренов изучали кинетику инициированного окисления  метилолеата) (МО) (с=0,67 моль/л)  в среде хлорбензола в манометрических установках типа Варбурга, при температуре 60±0,20С, перемешивании 1000 об/мин.   Из кинетических кривых определяли  период индукции – (ti ) - отрезок времени,  отсекаемый на оси абсцисс перпендикуляром,  опущенным из точки пересечения касательных к кинетической кривой, скорость окисления (Wмах).  Процесс инициировали за счет разложения азобисизобутиронитрила (с=1×10-3 моль/л).  В работе использовали α-токоферол, убихинон, менадион фирмы Serva. Аурол (тирозол С) и его производные  синтезированы в Институте органической химии СО РАН,  хиноны в Латвийском государственном  университете, каликсарены  в Казанском (Приволжском) Федеральному университете,  в Химическом Институте им. А.М. Бутлерова. Использовали МО, дважды перегнанный под вакуумом при остаточном давлении 5 мм рт. ст,  хлорбензол очищали простой перегонкой. 

Описание и обсуждение результатов

Анализ плоскостных и 3D-моделей каликсарена С (I) и каликсарена S (II) показал, что I представляет собой классическую «чашу», в основании которой располагаются все 4 фенольные группы, между которыми вероятно образование внутримолекулярных водородных связей. У каликсарена S в сравнении с I форма «чаши»  искажена, гидроксилы попарно располагаются в разных плоскостях, что, очевидно,  также не может затруднять взаимодействие между –ОН-группами. Наличие в структуре каликсаренов 4 фенольных групп предполагает вазможность проявление антиоксидантных свойств. Изучение кинетики поглощения кислорода модельным субстратом (МО) в присутствии  I и II  показало, что на кинетических кривых обнаруживаются   периоды индукции, возрастающие с ростом концентрации. Таким образом, каликсарены проявляют АО действие. Было показано, что каликсарен С более эффективен, чем  S.В сравнимых концентрациях величина периодов индукции для I  практически в 2 раза выше,  чем для  II, значения скорости окисления, напротив, у II превышают таковую при окислении в присутствии I. Установлено, что зависимость величины периодов индукции  (эффективность АО) от концентрации каликсаренов носит экстремальный характер, известный для слабых ингибиторов, образующих в ходе окисления достаточно активные радикалы. К таковым относится в частности,  α-токоферол, β-каротин, витамин А, астаксантин, тирозол С и др. известные природные ингибиторы окисления. Полагают, что именно такой характер зависимости обеспечивает поддержание стационарности процессов свободнорадикального окисления in vivo. Показано, что с ростом концентрации I скорость окисления  уменьшается, тогда как для  II Wмах, напротив, возрастает.Различия в характере зависимостей   для  I  и II  объясняется особенностями  их химической структуры. Так, в структуре II присутствует сульфидная группа. Атомы серы, имеющие незаполненные d-подуровни, присоединяют по ходу окисления электроны, образуя  тиенильные радикалы. Тиенильные радикалы в присутствии субстрата в атмосфере кислорода вымениваются на пероксильные радикалы, которые участвуют в реакциях продолжении цепей окисления. Таким образом, каликсарен S способствует образованию  дополнительного количества свободных радикалов, ведущих процесс окисления,  что существенно снижает брутто-ингибирующее действие II. Сравнение каликсаренов с известными ингибиторами окисления показало, что, несмотря на присутствие в структуре 4 фенольных групп, они существенно уступают большинству известных АО.  Показано, что  наибольшую активность проявляют пространственно затрудненные фенолы, дополнительно имеющие в пара-положении к фенольной группе заместитель  2/-гидроксиэтила/. Предложено модифицировать структуру каликсаренов. Модификация структуры каликсаренов позволит   получить новый класс высокоэффективных АО. 

Используемые источники
1. Кленина С.Р., Хасанова Т.Р., Соловьев С.Е. ,Антипин И.С. Эфиры малоновой кислоты на платформе п. трет-бутил каликс[4]арена// Бутлеровские сообщения, 2015, т. 44, № 12, с. 177-181.
2. A.R. Mustafina, V.V. Skripacheva, V.A. Burilov, V.V. Yanilkin, R.R. Amirov, A.S. Stepanov, S.E. Soloveva, l.S. Antipin, A.I. Konovalov. Mustafina, A.R. Heterometallic complex formation on p-sulfonatothiacalix[4]arene platform resulting in pH- and redox-modification of [Ru(bpy)3]2+ luminescence // Inorg. Chim. Acta - 2009. -Vol, 362.-P. 3279-3284.
3. Зенков Н.К., Кандалинцева Н.В., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б., Просенко А.Е. Фенольные биоантиоксиданты . 2003, Новосибирск: СО РАМН, 238 С.
4. Плисс Е.М., Сень В.Д., Тихонов И.В. Нитроксильные радикалы в химических и биохимических процессах.- LAPLAMBERTA cademicPublishingGmbH&Co KG, Saarbruchen. 2013, 140 c.
Information about the project
Surname Name
Veselov Herman V. , Borisov Alexey I., Daryuhina Hope Y.
Project title
The antioxidant properties of calixarenes
Summary of the project
We studied the antioxidant effect (AO) n. T-butyl Calix [4] arene (calixarene C) (I) and p.tret tiokaliks-butyl [4] arene (calixarene S) (II) in comparison to known natural and synthetic AO. It is shown that calixarenes exhibit AO action. Calixarene C is more effective than action calixarene S. dependence on the concentration of calixarenes is an extreme character, typical of the known inhibitors: α-tocopherol, β-carotene, vitamin A, astaxanthin. The oxidation rate with increasing concentrations of I is reduced, whereas II, by contrast, increases. It is proposed to modify the structure of the calixarenes, which will provide a new class of high-performance AD.
Keywords
calixarenes, antioxidants, phenols, quinones, senile, nitroxyl radicals, hydrogen bond.