Изучение супрамолекулярных структур глицирризиновой кислоты в растворах методами 1H ЯМР и ХПЯ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

На правах рукописи

КОРНИЕВСКАЯ ВАЛЕРИЯ СЕРГЕЕВНА

ИЗУЧЕНИЕ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР ГЛИЦИРРИЗИНОВОЙ КИСЛОТЫ В РАСТВОРАХ МЕТОДАМИ *Н ЯМР И ХПЯ

01 04 17 - химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

ООЗ1В48Й8

Новосибирск - 2008

Работа выполнена в Институте химической кинетики и горения Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель

кандидат химических наук, Круппа Александр Иванович Официальные оппоненты

кандидат физико-математических наук, Стась Дмитрий Владимирович доктор химических наук, Центалович Юрий Павлович

Ведущая организация

Новосибирский Институт Органической Химии им Н Н Ворожцова СО РАН

Защита диссертации состоится «/ » апреля 2008 г в 15 00 на заседании диссертационного совета Д 003 014 01 в Институте химической кинетики и горения СО РАН по адресу 630090, Новосибирск-90, ул Институтская, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химической кинетики и горения СО РАН

Автореферат разослан < > февраля 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор химических наук

А А Онищук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Установление природы влияния организованных сред или нанореакторов (комплексы типа "гость - хозяин", мицеллы, везикулы, липосомы, лизосомы, мембраны, цеолиты, жидкие кристаллы) на реакционную способность включенных соединений - одна из фундаментальных проблем супрамолекулярной химии В настоящей работе рассматриваются вопросы, связанные с установлением влияния ассоциаций фотоактивных молекул с нанореакторами (мицеллы, циклодекстрины) на реакционную способность включенных соединений Интерес к реакциям, протекающим в организованных средах, стимулируется, прежде всего, биологической и медицинской значимостью этих процессов Однако имеется и значительный фундаментальный интерес, в части, связанный с супрамолекулярной химией, поскольку природа воздействия организованной среды на реакционную способность "включенных" соединений очень мало исследована

Работа выполнена в рамках интеграционного проекта СО РАН № 146 «Научные основы создания лекарственных препаратов Перспективы использования биологического сырья», программы Рособразования РНП 2 1 1 1969, и программы Президиума РАН №18 2 "Происхождение и эволюция биосферы", а также поддержана грантом 04-03-32449 Российского фонда фундаментальных исследований

Цель работы

Целью настоящей работы является исследование методами Н1 ЯМР и ХПЯ самоассоциации биологически активного соединения - глицирризиновой кислоты (ГК), в растворах, а также ассоциации ГК с двумя эфирами алкалоидом лаппаконитином (действующее начало антиаритмического лекарственного препарата "Алапинин") и его моделью - метиловым эфиром N - ацилантраниловой кислоты Кроме самого факта образования ассоциатов исследуется также воздействие организованной среды на реакционную способность ассоциированных молекул

Научная новизна работы Детально изучен радикальный механизм фотолиза метилового эфира N — ацилантраниловой кислоты (МАЗ) в различных средах и установлено, что реакционная способность эфира в фотопроцессах чрезвычайно чувствительна к воздействию среды, поскольку она целиком определяется типом (внутри или межмолекулярная) водородной связи, в которой участвует ацильная группа В работе продемонстрирована возможность использования МАЗ в качестве модельного соединения (пробника) для исследования свойств различных организованных сред (комплексы «гость - хозяин», мицеллы) Для одной из таких сред — природного комплексанта -глицирризиновой кислоты обнаружена самоассоциация в растворах Показано, что

происходит образование мицелл, а также более мелких агрегатов ГК, которые образуют в растворах так называемое предмицеллярное состояние

Продемонстрирована солюбшшзация МАЗ - метилового эфира № ацилантраниловой кислоты, а также алкалоида - лаппаконитина, в мицеллах ГК При этом показано, чпго эффективность фотораспада МАЗ полностью определяется процессом солюбилизации [1] Обнаружено также различие в эффективности фотораспада МАЗ в комплексах с циклодекстринами, и мицеллах различного происхождения (додецилсульфат натрия, цетил аммоний бромид, тритон-ХЮО) [2] Исследования, проведенные с модельным соединением МАЗ, позволили в дальнейшем установить корреляцию между эффективностью фотораспада антиаритмического препарата лаппаконитина, который также является сложным эфиром этой кислоты, и степенью его ассоциации с глицирризиновой кислотой [3]

Практическая значимость Практическая значимость результатов настоящей диссертационной работы обусловлена в основном объектами исследования Глицирризиновая кислота (ГК) - это природный комплексант с широким спектром применения, включающим пищевую, косметическую индустрии, а главное фармакологию ГК входит в состав ряда лекарственных композиций, и ее способность изменять свойства лекарственных препаратов в таких композициях в настоящее время надежно доказана [4] Отметим также, что в литературе описано существенное уменьшение лечебной дозы другого объекта исследования - лаппаконитина в случае его совместного применения с ГК Однако природа описанных эффектов до сих пор не установлена

Методом ЯМР в настоящей работе впервые надежно установлено, что глицирризиновая кислота способна образовывать мицеллы в водно-метанольных растворах, а эти мицеллы солюбилизировать молекулы органических соединений метилового эфира 1\Г-ацилантраниловой кислоты и лаппаконитина Обнаруженная в работе корреляция между эффективностью фотораспада лаппаконитина и его солюбилизацией подтверждает высказываемые в литературе предположения об ассоциации лекарственных препаратов с ГК, а также проливает свет на возможную природу воздействия ГК Кроме того, следует подчеркнуть, что сам лаппаконитин является фоточувсгвительным соединением, и поэтому установление механизма его фототрансформации в составе ассоциата с ГК представляет самостоятельный практический интерес Основные положения, выносимые на защиту

Установление механизма фотораспада метилового эфира К-ацилантраниловой кислоты (МАЗ) в гомогенных средах

Регистрация влияния на фотолиз МАЗ комплексообразования с ß-циклодекстрином, а также солюбилизации в мицеллах додецилсульфат натрии (SDS), цетил аммоний бромиде (СТАВ), тритоне-ХЮО (ТХ-100)

Обнаружение ассоциатов, образованных самой глицирризиновой кислотой в растворах, ассоциатов ГК с модельным соединением (МАЗ) и биологически активным алкалоидом, лаппаконитином (ЛК)

Обнаружение влияния ассоциатов ГК на фотолиз МАЗ и лаппаконитина Личный вклад автора Все результаты, приведенные в диссертации, получены либо непосредственно самим автором, либо в соавторстве Автор участвовал в постановке задач, решаемых в рамках диссертационной работы, самостоятельно проводил основные эксперименты и обрабатывал результаты, принимал участие в интерпретации полученных данных, написании и подготовке к публикации статей и тезисов конференций

Апробация работы Материалы диссертации были представлены на различных конференциях, в том числе Всероссийской конференции лауреатов Фонда имени К И Замараева "Современные подходы к проблемам физикохимии и катализа" - Новосибирск, Россия, 16-19 мая 2007, Всероссийской научной конференции "Современные проблемы органической химии" - Новосибирск, Россия, 5-9 июня 2007, VII Voevodsky Conference "Physics and chemistry of elementary chemical processes" - Chernogolovka, Russia, June 2528, 2007, 10-th International Symposium on Spin and Magnetic Field Effects in Chemistry and Related Phenomena "Spin Chemistry Meetmg 2007" - S Servolo, Venice, Italy, 18-21 June, 2007, XIV Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем" -Яльчик, Россия, 27 июня 2007, 36th Southeast Magnetic Research Conference - Tuscaloosa, Alabama, USA, November 9-11, 2007

Публикации Основной материал диссертации опубликован в 3 статьях в рецензируемых научных журналах и 8 тезисах докладов в материалах конференций

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы Объем диссертации составляет 111 страниц, включая 44 рисунка, 2 схемы и 3 таблицы Библиография содержит 88 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулирована цель работы, определена научная новизна, охарактеризована практическая значимость полученных результатов и представлены основные положения, выносимые на защиту

Первая глава диссертации содержит литературный обзор, состоящий из трех частей, в которых рассматриваются вопросы, касающиеся имеющихся на данный момент сведений о супрамолекулярных структурах глицирризиновой кислоты (ГК) Первая часть содержит сведения о биологической активности ГК Во второй части обсуждаются механизмы воздействия ГК на свойства лечебных препаратов, связанные со структурированием растворов ГК В третьей части описываются ассоциаты ГК с биологически активными молекулами, исследованные с помощью физических методов

Вторая глава диссертации посвящена описанию экспериментов и состоит из трех частей В первой части описана экспериментальная установка (модифицированный для изучения фотохимических реакций непосредственно в датчике спектрометр ЯМР, методики регистрации фотоинициированной химической поляризации ядер, и спин-спиновой релаксации) Во второй и третьей частях охарактеризованы реактивы, используемые для проведения исследований, и подробно описана методика приготовления водных и водно-метанольных растворов глицирризиновой кислоты с исследуемыми эфирами антраниловой кислоты, и водных растворов комплексов "гость-хозяин" метилового эфира антраниловой кислоты с Р- ЦЦ, и мицеллами (СТАВ, ЭОЭ, ТХ-100) 4

Третья глава, содержащая результаты и их обсуждение, состоит из пяти частей Первая часть посвящена обоснованию выбора модельного соединения, с помощью которого возможно изучение воздействия организованной среды в рамках используемого подхода Согласно этому подходу, воздействие организованной среды исследуется путем сравнения свойств и реакционной способности соединения, находящегося в составе ассоциата, с таковыми же, зарегистрированными в нзс ° МАЗ гомогенной среде В качестве модельного соединения был выбран метиловый эфир И-ацилантраниловой кислоты, (МАЗ) Анализ ПМР спектров растворов МАЗ показал, что химические сдвиги МАЗ существенно изменяются в зависимости от растворителя На рисунке 1 представлены спектры ЯМР ароматических протонов МАЗ в различных растворителях

Н(5)_

11 10 9 8

Химический сдвиг, м.д.

(а) Н(2) ^Н(4)

8 7 3 2

Химический сдвиг, м.д.

Рисунок 1. Н ЯМР спектры ароматических протонов 1 мМ раствора МАЗ в водно-метанольных смесях с различными объемными долями (<р) ЭгО: (а) 0.8; (б) 0.5; (в) 0.3; (г) 0.1; (д) 0 и (е) в ацетонитриле-<Дз.

Рисунок 2. Н фото-ХПЯ спектры при фотолизе 1 мМ раствора МАЗ в смеси вода/метанол: а) ф=0.8; б) ср=0.

Положение сигнала амидного водорода Н(6) в ацетонитриле в районе 10.8 м.д. (рисунок ] (е)) указывает на существование внутримолекулярной водородной связи между -1ЧН и кислородом карбоксильной группы. Как видно из рисунка 1, при переходе от ацетонитрила и метанола к воде происходит существенная перестройка ЯМР спектра в области ароматических протонов МАЗ, а именно сужение диапазона химических сдвигов. Это сопровождается исчезновением амидного протона. По-видимому, внутримолекулярная водородная связь, существующая в ацетонитриле, разрывается и заменяется в метаноле и водно-метанольных смесях на межмолекулярную с участием протонов растворителей. Зарегистрированные изменения вполне укладываются в концепцию о смещении равновесия в сторону структуры МАЗ, в которой при увеличение концентрации воды в растворителях внутримолекулярная водородная связь заменяется на межмолекулярную. Аналогичные заключения делались ранее в литературе для родственных соединений - 2'-аминоацетофенона и его производных [5], где было показано, что именно замена внутримолекулярной водородной связи на межмолекулярную ответственна за изменения фотофизических свойств производных 2'-аминоацетофенона. Это позволило предположить, что изменение в характере водородной связи может повлиять на фотохимические свойства МАЗ.

Действительно, если при облучении растворов МАЗ в ацетонитриле и циклогексане не удается зарегистрировать ни поляризации, ни образования продуктов, то в водно-метанольных смесях наблюдается химическая поляризация ядер, что указывает на фоторазложение по радикальному механизму. На рисунке 2 представлены спектры фото-ХПЯ МАЗ в смесях воды и метанола. Основная поляризация в области ароматических

протонов регистрируется на исходном соединении, и интенсивность её, как видно из рисунка 2, существенно зависит от содержания воды в используемом растворителе.

Наличие корреляции между изменениями химических сдвигов и интенсивностью ХПЯ ароматических протонов эфира при изменении содержания воды в растворе (рисунок 3) показывает, что равновесие между внутри- и межмолекулярными водородными связями отвечает как за изменение величин химических сдвигов ароматических протонов, так и за эффективность фотораспада МАЗ.

растворителя предложена схема фотораспада МАЗ (схема 1). В рамках предложенной схемы молекула МАЗ не подвергается фотораспаду до тех пор, пока внутримолекулярная водородная связь не заменится на межмолекулярную. Фотораспад возбужденной молекулы, происходит с образованием пары ацетильного и MAR радикалов. В процессе геминальной рекомбинации образуется поляризованный МАЗ. Радикалы, избежавшие геминальной рекомбинации, образуют в объемных процессах набор продуктов, главным из которых является орто-карбометоксианилин. Отметим, что образование продуктов реакции, отличных от исходного МАЗ, известно в литературе, как фото-перегруппировка по Фрису [6]. Квантовый выход продукта деацилирования эфира МАЗ - орто-карбометоксианилина находится в районе 0.30 х Ю"4 для раствора, содержащего 80% воды. При уменьшении концентрации воды в водно-метанольной смеси, до 30%, квантовый выход падает до 0.17 х 10"*1. Однако, высокие коэффициенты усиления

химической поляризации ядер, сформированной в радикальной паре (MAR и СНзСО) делают возможным наблюдение за воздействием на процесс фотораспада МАЗ растворителей, включая организованные среды, даже при малых выходах продуктов Для приведенной схемы 1 наблюдаемая поляризация продукта геминальной рекомбинации может быть представлена в виде 1ХПЯ = [РПУи\, где [РЩ - концентрация геминальных радикальных пар, образованных при первичном фотораспаде МАЗ, а Ди, - неравновесная населенность ядерных спиновых состояний в продуктах геминальной рекомбинации в расчете на одну образовавшуюся пару При этом Ав основном определяется магниторезонансными параметрами радикалов, образующих радикальную пару, и в рассмотренной ситуации не будет существенно меняться в зависимости от используемого окружения В таких предположениях, изменение в интенсивности ХПЯ отражает в основном изменение в концентрации геминальных радикальных пар, а, следовательно, эффективность фотолиза

Продемонстрированная выше чувствительность фотолиза МАЗ к свойствам среды позволяет использовать этот процесс для исследования свойств других сред, главным образом «организованных»

Вторая часть посвящена изучению влияния на процесс фотолиза МАЗ сред с заведомо известным строением (комплексы типа "гость-хозяин", мицеллы) Сначала исследовался фотолиз МАЗ в присутствии ß- циклодексгрина (ЦЦ) Одна из особенностей, возникающих при исследовании реакций в присутствии ЦЦ, является возможность вовлечения молекулы гостя во внутреннюю полость ЦЦ с образованием комплексов включения типа "гость-хозяин"

На рисунке 4 показаны спектры, записанные для растворов с различными концентрациями ЦЦ Из рисунка 4 видно, что наблюдается сдвиг резонанса Н(5) протона МАЗ в слабое поле при увеличении концентрации ЦЦ Кроме того, в присутствии МАЗ, сдвигаются также протоны ЦЦ Н(3) - в слабое поле, а Н(5) - в сильное поле

Полученные результаты характерны для образования комплекса включения так, с одной стороны, изменения в спектре ЯМР МАЗ отвечают уменьшению содержания воды в ближайшем окружении молекулы эфира (сравните рисунок 4 и 1), с другой стороны, существенное изменение химических сдвигов протонов ЦЦ в положениях (3) и (5), локализованных внутри гидрофобной полости ЦЦ, свидетельствуют о внедрении в его полость молекулы, отличной от молекул растворителя Из зависимости химического сдвига Н(5) протона МАЗ от концентрации ЦЦ была определена константа стойкости комплекса Кст = 130±15 М"1

„пл Н(5) л л V V ч ° 1.00-X н р.__

3 075

Й о

О 0-25-и со к

5 о.оо-

н

8.2 8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 К Мольная доля МАЗ в комплексе, опгн. ед.

Химический сдвиг, м.д.

Рисунок 4. ]Н ЯМР спектры ароматических Рисунок 5. ЯМР спектры протонов

протонов МАЗ (1мМ) при различных ЦЦ (1мМ) в воде: (а) в отсутствии МАЗ

концентрациях ЦЦ в воде: (а) ЮмМ, (б) 8мМ; И (б) в присутствии МАЗ (4 мМ).

(в) 6мМ; (г) ЗмМ;(д) ОмМ.

На рисунке 5 представлена зависимость интегральной интенсивности ХПЯ Н(5) ароматического протона МАЗ от мольной доли молекул МАЗ в комплексе с ЦД; мольная доля определялась с помощью Кст. Из рисунка 5 видно, что заметное увеличение доли закомплексованных молекул практически не влияет на эффективность фотораспада. Квантово-химические расчеты показали, что молекула МАЗ в комплексе расположена таким образом, что амидная и карбоксильная группы находятся на периферии комплекса. Это приводит к непосредственному контакту этих групп с растворителем, следствием чего является разрыв внутримолекулярной водородной связи и, соответственно, слабая зависимость ХПЯ от концентрации ЦЦ.

Далее в работе исследовался фотолиз МАЗ в растворах мицеллообразователей различной природы (катионной - СТАВ, анионной - вБЭ и неионной - ТХ-100). Для регистрации влияния солюбилизации молекулы МАЗ, концентрации мицеллообразователей варьировались в широких пределах относительно критических концентраций мицеллообразования (ККМ). Обнаружено, что при увеличении концентрации мицеллообразователей в растворах наблюдается изменение химических сдвигов Н(5) ароматических протонов МАЗ. по характеру аналогичное уменьшению концентрации воды в ее ближайшем окружении. Кроме того, все измеренные зависимости содержат особую точку, после которой происходят резкие изменения химического сдвига Н(5). Отметим, что полученные особые точки наблюдаются при концентрациях близких к ККМ исследованных мицелл. Таким образом, характер зависимостей свидетельствует о солюбилизации МАЗ в мицеллах.

В работе описаны также изменения в эффективности фотораспада солюбилизированного эфира, зарегистрированной по данным ХПЯ. Так, на рисунке б показана зависимость интегральной интенсивности поляризации ароматических протонов эфира от концентрации мицеллообразователей. Видно, что при концентрациях мицеллообразователей выше ККМ, во всех трех случаях, поляризация МАЗ резко падает.

1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Химический сдвиг, м.д.

Рисунок 6. Изменения интегральной интенсивности ХПЯ ароматических протонов МАЗ в мицеллярных растворах: СТАВ, ТХ-100, БЭЭ (снизу вверх), как функция логарифмической концентрации данных мицелл. Пунктирными стрелками обозначены _литературные ККМ мицелл в воде._

Рисунок 7. Н ЯМР спектры метальных групп ГК при различных концентрациях ГК: (а) 1.5 мМ, (б) 1 мМ; (в) 0.5 мМ, в водно-метанольном растворе, с 20% метанола.

При этом различия в масштабах влиянии на эффективность фотораспада МАЗ исследованных мицелл (рисунок 6) логично связать с особенностями расположения молекулы эфира в различных мицеллах: 1) внутри мицелл, в случае СТАВ и ТХ-100, что приводит практически к полному вытеснению воды из ближайшего окружения; или 2) на их поверхности, как в случае с БОЭ, что хотя и приводит к сдвигу равновесия в сторону структуры с внутримолекулярной водородной связью, но не полностью вытесняет воду из ближайшего окружения молекулы МАЗ.

Теперь, после установления основных факторов, воздействующих на фотолиз МАЗ в комплексе с ЦД, и в мицеллах известного строения, выбранную модель можно использовать для исследования природы ассоциации основного объекта данной работы -глицирризиновой кислоты.

Следующая часть третьей главы посвящена исследованию ассоциации самой глицирризиновой кислоты в растворах методами магнитного резонанса. Спектры ЯМР метальных протонов ГК в водно-метанольной смеси при увеличении концентрации ГК от 0.5 мМ до 1.5 мМ демонстрируют сильное уширение линий метальных протонов (рисунок 7). Это означает существенное изменение во временах релаксации метальных протонов.

Принимая во внимание литературные данные о склонности ГК к ассоциации, наиболее вероятными причинами укорочения времен релаксации в растворах ГК представляются либо образование в концентрированных растворах крупных агрегатов, в которых затруднено свободное вращение метальных групп, либо обмен между метальными группами, находящимися в различном окружении. На основании этих предпосылок, в работе было предпринято исследование зависимости скорости спин-спиновой (Т2) релаксации метальных протонов ГК от её концентрации с помощью импульсной ЯМР спектроскопии.

Выбор спин-спиновой релаксации связан с тем, что в жидкости именно скорости ядерной 7*2 релаксации наиболее чувствительны к изменениям размеров частиц, к которым принадлежат исследуемые ядра [7]. На рисунке 8 показаны экспериментальные данные, полученные при измерении интенсивности сигнала эха в зависимости от времени при различных концентрациях ГК. Зависимость интегральной интенсивности сигнала эха от времени не описывается одной экспонентой даже при малых концентрациях ГК порядка 0.25 мМ. Вставка на рисунке 7 показывает, что экспериментальные данные удается с хорошей точностью описать биэкспоненциальной зависимостью:

О)

Зависимость скорости спин-спиновой релаксации метальных протонов ГК от её концентрации, измеренная в присутствии

лаппаконитина (ЛК) также описывается уравнением (1).

В литературе, посвященной исследованиям ассоциации мономерных соединений в мицеллы и кластеры жидких кристаллов, имеется много примеров наблюдения

биэкспоненциальной релаксации.

Опираясь на литературные данные [8], биэкспоненциальную зависимость

скорости спин-спиновой релаксации метальных протонов ГК от её концентрации, полученную в настоящей диссертации, разумно объяснить различием в скоростях релаксации протонов, принадлежащих молекулам, находящимся в мономерном и ассоциированном состояниях. В этом случае времена релаксации Г21 и Т22 будут

А(() = Р, ■ ехр(-£/Г21) + Р2-ехр(-//Г22)

Время, сек.

Рисунок 8. Изменение интенсивности сигнала эха метальных протонов ГК при концентрациях ГК: 0.25 мМ (•) и 1 мМ (о) в 80% водно-метанольном растворе, как функция времени. Сплошными линиями изображены кривые, построенные по уравнению (2). На вставке показана зависимость логарифма интенсивности сигнала эха от времени.

относиться к протонам, находящимся в растворе и ассоциате, соответственно, а Р, и Р2 - к вероятностям найти молекулу в состоянии мономера и ассоциата. С учетом связи, существующей между размерами частиц и временами корреляции, короткие времена релаксации резонно отнести к ассоциатам, а длинные приписать молекулам в растворе. Это дает возможность определить изменение распределения молекул ГК между мономерными и ассоциированными формами в зависимости от концентрации ГК как в присутствии МАЗ, так и в присутствии ЛК.

1.0- к é 0.8- is °6" | t 0.45 3 0.2-^ 0.0- (А) \ Г V/ | 1.0-Í0-5" / ^—-в—® i 0.0- (В) > J3, -'' у/щ // /■ ------□------□ Ф-©-©

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 0.5 1,0 1.5 2.0 Концентрация ГК, мМ Концентрация ГК, мМ

Рисунок 9. (А) Зависимость долей мономерной (Р|) и мицеллярной (Рг) форм ГК от исходной концентрации ГК в присутствии ЛК; (Б) Изменения концентрации ГК в мономерной (1) и мицеллярной (2) формах, как функция исходной концентрации ГК в присутствии ЛК. Пунктирными линиями обозначены такие же зависимости, но в присутствии МАЗ.

На рисунке 9(А) представлены зависимости Р, и Р2 от концентрации ГК в присутствии ЛК и МАЗ. Учитывая, что концентрация мономера будет определяться как [ГКШн\= Ру [ЛС], а концентрация ассоциатов как [ГКЛ ] = Рг ■ [ЛС]/М, где М - число ассоциации, для значений P¡ и Р2 (рисунок 9(А)) была построена зависимость концентрации ГК в различных формах от исходной концентрации ГК (рисунок 9(Б)). Полученные зависимости характерны для растворов, содержащих мицеллы, когда до критической концентрации мицеллообразования (в описываемом случае 0.5-0.7 мМ) в растворе в основном, присутствуют предмицеллярные формы ГК, а выше ККМ растет только концентрация мицелл ГК, в то время как концентрация предмицеллярных форм остается на одном уровне. При увеличении содержания метанола в растворе ГК, с 20%, для которых обнаружено мицеллообразование до 50%, не наблюдается ни заметного уширения в ПМР спектрах, ни укорочения времен релаксации. Не проявляются эти эффекты и в водно-метанольных смесях с высоким значением рН равным 10. Таким

образом, образование мицелл зарегистрировано только для 20% метанольных растворов в нейтральной или кислой средах в области концентрации ГК, превышающей 0.5 мМ, В то время как в щелочной среде, или в растворах с более высоким содержанием метанола, молекулы ГК существуют, по-видимому, в предмицеллярных формах, характеризующихся малыми числами агрегаций.

В третьей и четвертой частях третьей главы исследуется влияние ассоциации ГК на фотопревращения модельного соединения - МАЗ. Влияние глицирризиновой кислоты на ширины и положения линий ароматических протонов МАЗ в спектрах ЯМР демонстрирует рисунок 10.

0.0000 0.0009 0.0018 0,0027 Концентрация кислоты, М

Рисунок 11. Зависимость относительной интенсивности ХПЯ ароматических протонов МАЗ от концентрации: (•) ГК, (О) уксусной кислоты (УК), (■) глицирретовой кислоты (ГЛК) в 20% метанольно-водном растворе. (□) Зависимость доли мицеллярной

(Р2) формы ГК от исходной концентрации _ГК в присутствии МАЗ._

8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 Химический сдвиг, м. д.

Рисунок 10. 'Н ЯМР спектры ароматических

протонов 1 мМ МАЗ при различных концентрациях ГК: (а) 2.5 мМ, (б) 2 мМ, (в) 1.5 мМ, (г) 1 мМ, (д) 0.5 мМ, (е) 0 мМ, в 20% метанольно-водном растворе.

Из рисунка 10 видно, что при увеличении концентрации ГК в ЯМР-спектре МАЗ наблюдается сдвиг протона в положении (5) в слабое поле. Одновременно регистрируется значительное уширение линий ароматических протонов эфира. Отметим, что сдвиг протона Н(5) наблюдается и в гомогенных растворах при уменьшении содержания воды в водно-метанольньтх смесях (рисунок 1), однако, этот эффект не сопровождается уширением линий (рисунок 1). Разумно предположить, что сдвиг протона (5) и уширение линий в растворе с ГК - это результат включения молекулы МАЗ в мицеллу ГК. При этом солюбилизация молекулы эфира в мицелле может быть причиной наблюдаемых изменений в ЯМР спектрах МАЗ. Так, восстановление внутримолекулярной водородной связи, происходящее из-за вытеснения воды из ближайшего окружения МАЗ, может быть

14

причиной наблюдаемого сдвига пятого протона В свою очередь, возможное затруднение вращения молекулы в мицелле, по сравнению с таковыми в гомогенных растворах, приведет к укорочению времени релаксации и, соответственно, к наблюдаемому уширению линий

Наряду с изменениями в спектрах ЯМР, наблюдаются изменения и в ХПЯ МАЗ в присутствии ГК На рисунке 11 представлена зависимость интенсивности поляризации ароматических протонов МАЗ в зависимости от концентрации ГК Сравнение зависимостей 1 и 2 на рисунке 11 указывает на существование зависимости между интенсивностью поляризации ароматических протонов МАЗ и мольной долей молекул ГК в мицеллярном состоянии Таким образом, падение интенсивности поляризации с ростом концентрации ГК, отражает влияние солюбилизации МАЗ в мицелле на реакционную способность эфира

Для того чтобы выяснить, как влияние глицирризиновой кислоты связано с ее строением, и не сводится ли оно просто к изменению кислотности среды, в работе было исследовано влияние на фотолиз МАЗ двух других кислот уксусной (УК) и глицирретовой (ГЛК) Уксусная кислота имеет величину рК, близкую к глицирризиновой, а в структуре ГЛК имеется такой же тритерпеновый фрагмент, но не содержится сахаридных остатков На рисунке 11 приведены изменения эффективности ХПЯ при варьировании концентрации уксусной и глицирретовой кислот на эффективность фотолиза МАЗ Из рисунка 11 видно, что ХПЯ МАЗ очень слабо зависит от концентрации этих кислот Следовательно, кислотность среды не оказывает заметного влияния на эффективность фотораспада МАЗ Поскольку в растворах ГЛК не происходит солюбилизации эфира, можно также предположить, что эта кислота не содержит групп, ответственных за образование мицелл

И, наконец, в работе также изучен фотолиз лекарственного соединения -лаппаконитина (ЛК) в различных средах, включая ГК ЛК представляет собой сложный эфир Ы-ацилантраниловой кислоты и трехатомного спирта лаппаконина Согласно литературным данным [9], механизм фотораспада ЛК состоит из двух параллельных процессов, один из которых включает стадии переноса электрона, а другой является мономолекулярным деацилированием Так как процесс деацилирования ЛК полностью аналогичен таковому для МАЗ, то естественно ожидать для фотолиза ЛК заметного влияния среды На рисунке 12 представлены *Н ЯМР спектры ароматических протонов ЛК в зависимости от содержания воды в водно-метанольной смеси Как и в случае с МАЗ, сдвиги ароматических протонов Ж в спектре ЯМР существенно меняются в зависимости от доли воды в растворителе, что позволяет заключить, что для лаппаконитина также

характерно существование равновесия между внутримолекулярной и межмолекулярной водородными связями в антраниловом фрагменте.

Заметное влияние смена растворителя оказывает и на эффективность различных

8.6 8.4 8.2 8.0 7.8 7.8 7.4 7,2 7.0 6,8 6 6 Химический СДВИГ, М.Д.

Рисунок 12. 'Н ЯМР спектры 1 мМ ЛК в водно-метанольной смеси с различным содержанием воды: (а) 80% воды, (б) 50%, (в) 30%, (г) 10%, (д) 0%.

(а)

Н-19(Ш)

Н-2' \ Н-4'

H-5' Н-3'

Н-21(Ш)

(б)-

Примесь воды

987654321

Химический сдвиг, м.д.

I «2-Ё „„

ИВ-З')

2-(Н-19) -дЗ-(Н-21)

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 С Дни волы (ф)

Рисунок 13. Н фото-ХПЯ спектры 1 мМ ЛК в водно-метанольной смеси: (а) ФО2О=0.5 И (б) ф Q20 =0.

Рисунок 14. Зависимости относительной интенсивности ХПЯ Н(3') протона ЛК (1) и Н-

19 (2), Н-21 (3) протонов продукта III от доли (ф) воды в водно-метанольной смеси.

каналов фотораспада ЛК, исследованных методом ХПЯ. Так, при облучении растворов ЛК в чистом метаноле на исходном ЛК регистрируется слабая поляризация, и наблюдаются только следовые количества продуктов фотораспада. В тоже время, в водно-метанольных смесях наблюдается заметное фоторазложение и существенная химическая поляризация ядер исходного ЛК и продуктов (рисунок 13). Основная поляризация в области ароматических протонов ЛК регистрируется на исходном соединении, интенсивность которой, как видно из рисунка 13, существенно зависит от используемого растворителя. Отметим, что помимо поляризации на ароматических протонах ЛК, отражающей процесс деацилирования, регистрируется поляризация на протонах Н-19 и Н-21, относящихся к продукту образованному по механизму с переносом электрона между молекулами ЛК в основном и в триплетном возбужденном состояниях [9].

Как видно из рисунка 14, эффективности исследуемых процессов (деацилирование и перенос электрона) изменяются с ростом концентрации воды в водно-метанольной смеси.

И последняя (пятая) часть настоящей работы посвящена изучению фототрансформации лаппаконитина в растворах глицирризиновой кислоты. Влияние ГК на 'Н ЯМР спектры ароматических протонов ЛК при различных концентраций ГК оказалось подобным таковому описанному выше для метилового эфира антраниловой кислоты (рисунок 11). На рисунке 15 показаны изменения в эффективности ХПЯ процесса

деацилирования при фототрансформации ЛК в присутствии различных концентраций ГК, которые коррелируют с долей мицеллярной формы

глицирризиновой кислоты Приведенная для сравнения кривая зависимости эффективности ХПЯ от концентрации УК наглядно демонстрирует, что влияние ГК не сводится к изменению кислотности среды (рисунок 15 (б)) Отсюда следует вывод о том, что лаппаконитин -действующее начало лекарственного препарата «Алапинин» также

солюбилизируется ГК, и это может быть одной из причин известного воздействия

Основные результаты и выводы

1 Методами ЯМР и ХПЯ установлено, что эффективность фотораспада метилового эфира К-ацилантраниловой кислоты (МАЗ) в различных растворителях полностью определяется положением равновесия между формами эфира с внутримолекулярной и межмолекулярной водородными связями Продемонстрированная чувствительность фотолиза МАЗ к свойствам среды позволяет использовать этот процесс для исследования «организованных сред»

2 С помощью ХПЯ обнаружено, что процесс солюбилизации МАЗ в разнополярных мицеллах (8Б8, СТАВ и ТХ-100) приводит к значительному уменьшению эффективности фотораспада В то же время включение МАЗ в комплекс типа «гость-хозяин» с циклодекстрином не оказывает такого влияния

3 Методом ЯМР релаксации показано, что глицирризиновая кислота в смеси вода -метанол образует мицеллы, и процесс мицеллообразования зависит от кислотности среды и состава раствора

4 Установлено, что солюбилизация эфира МАЗ и лекарственного препарата лаппаконитина в мицеллах ГК приводит к понижению эффективности их фотораспада по механизму деацилирования Показано, что ГК также влияет на фотораспад лаппаконитина по механизму, включающему стадию переноса электрона

Концентрация кислоты, М

Рисунок 15 Зависимость относительной интенсивности ХПЯ ароматических протонов Ж (а) от концентрации ГК, (б) от концентрации уксусной кислоты (УК), в 20%

метанольно-водном растворе (в) Зависимость доли мицеллярной (Р2) формы ГК от исходной концентрации ГК в присутствии ЛК

ГК на лечебные свойства алапинина

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1 V S Kormevskaya, AI Kruppa, Т V Leshina NMR and photo-CIDNP investigations of the glycyrrhizinic acid micelles influence on solubihzed molecules //Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry Chemistiy and Materials Science- 2008 - Vol 60 - № 1 -2-P 123-130

2 ВС Корниевская, А И Круппа, T В Лешина Исследование влияний ближайших окружений на реакционную способность радикалов модельного органического соединения метилового эфира N-ацилантраниловой кислоты методами ЯМР и ХПЯ //Вестник НГУ Серия Физика- 2007 - Т 2 - Выл 2-С21-29

3 Valeria S. Kormevskaya, Alexander I Kruppa, Nicholas E Polyakov, and Tatyana V Leshma Effect of Glycyrrhizic Acid on Lappaconitine Phototransformation //Journal of Physical Chemistry B-2007 - Vol 111 - № 39 - С 11447-11452

4 Корниевская B.C , Круппа А И, Лешина Т В Исследование влияния мицелл глицирризиновой кислоты (ГК) на солюбшшзированные молекулы методами ЯМР и ХПЯ //Материалы Всероссийской конференции лауреатов Фонда имени К И Замараева "Современные подходы к проблемам физикохимии и катализа"-Новосибирск, Россия, 1619 мая 2007-С 174-175

5 Корниевская В С , Круппа А И, Поляков Н Э , Лешина Т В Изучение ассоциаций ГК в растворах методами *Н ЯМР и ХПЯ //Материалы Всероссийской научной конференции "Современные проблемы органической химии"- Новосибирск, Россия, 5-9 июня 2007 - С 74

6 VS Kormevskaya, AI Kruppa, NE Polyakov, Т V Leshina Influence of the micellar aggregates of glycyrrhizinic acid on solubihzed molecules studied by means of NMR and photo-CIDNP methods //Book of Abstract of VII Voevodsky Conference "Physics and chemistry of elementary chemical processes"- Chernogolovka, Russia, June 25-28, 2007 - P 206-207

7 Alexander I Kruppa, Svetlana S Petrova, Valeria S Kormevskaya, and Tatyana V Leshma Correlation between chemical reactivity and supramolecular environment NMR and photo-CIDNP investigation //Book of Abstract of VII Voevodsky Conference "Physics and chemistry of elementary chemical processes"- Chernogolovka, Russia, June 25-28, 2007 - P 85

8 N E Polyakov, V S Kormevskaya, AI Kruppa, T V Leshma, N F Salakhutdinov, G A Tolstikov CIDNP and NMR study of the associates of natural complexant - glycyrrhizic acid with biologically active compounds //Book of Abstract of 10-th International Symposium on Spin and Magnetic Field Effects m Chemistry and Related Phenomena "Spin Chemistry Meetmg 2007"- S Servolo, Venice, Italy, 18-21 June, 2007 -P 73

9 Корниевская В С , Круппа А И, Поляков Н Э , Лешина Т В Изучение ассоциаций глицирризиновой кислоты в растворах и их влияние на солюбилизированные молекулы методами *Н ЯМР и ХПЯ //Материалы XIV Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем" -Яльчик, Россия, 27 июня 2007 - С 120

10 Поляков НЭ, Сыдыков БС, Корниевская ВС, Круппа АИ, Лешина ТВ, Душкин А В ЯМР И ХПЯ В ИССЛЕДОВАНИИ АССОЦИАТОВ ПРИРОДНЫХ ОЛИГО-И ПОЛИСАХАРИДОВ С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ //Материалы XIV Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем" -Яльчик, Россия, 27 июня 2007 - С 191

11 Polyakov Nikolay Е , Kornievskaya Valeria S , Kruppa Alexander I, and Leshina Tatyana V СПЖР and NMR Study of Lappaconitme Phototransformation m Glycyrrhizin Micelle //36th Southeast Magnetic Research Conference - Tuscaloosa, Alabama, USA, November 9-11,2007 - P-18

Список литературы

1 Kornievskaya V S NMR and photo-CIDNP investigations of the glycyrrhizimc acid micelles influence on solubilized molecules /V S Kornievskaya, A I Kruppa, T V Leshma //Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry Chemistry and Materials Science- 2008 -Vol 60 - № 1-2 - P 123-130

2 Корниевская В С Исследование влияний ближайших окружений на реакционную способность радикалов модельного органического соединения метилового эфира N-ацилантраниловой кислоты методами 1Н ЯМР и ХПЯ /В С Корниевская, А И Круппа, Т В Лешина //Вестник НГУ Серия Физика- 2007 - Т 2 - Выи 2 - С 21 -29

3 Kornievskaya Valeria S Effect of Glycyrrhizic Acid on Lappaconitine Phototransformation /V S Kornievskaya, A I Kruppa, N E Polyakov, T V Leshma //Journal of Physical Chemistry B-2007-Vol 111 -№39-P 11447-11452

4 Толстиков Г А Солодка Неиспользуемые возможности здравоохранения России /Г А Толстиков, Э Э Шульц, Л А Балтина, Т Г Толстикова //Химия в интересах устойчивого развития- 1997 - № 5 - С 57-73

5 Shimada Hirofumi Intramolecular and intermolecular hydrogen-bonding effects on photophysical properties of 2_-ammoacetophenone and its derivatives in solution /Hirofumi Shimada, Akihito Nakamura, Toshitada Yoshihara, Seiji Tobita //Photochemistry Photobiology Sciences- 2005 - Vol 4 - P 367-375

6 Photo - Fries rearrangement //IUPAC Compendium of Chemical Terminology - 1996 -Vol 68 -P 2261

7 Onentational dynamics of [beta]-cyclodextrm inclusion complexes /NBalabai, BLmton, A Napper et al //J Phys Chem В - 1998 - Vol 102(48) - P 9617-9624

8 Popova M V NMR Investigation of the Short-chain Ionic Surfactant-Water Systems M V Popova, Y S Tchernyshev, D Michel //Langmuir- 2004 - Vol 20 - P 632-636

9 Поляков H Э Окислительно-восстановительные реакции природного алкалоида лаппаконитина /Н Э Поляков, Т В Лешина //Известия РАН- Сер Химическая- 4 - 2007 -С 608—619

Подписано к печати 13 февраля 2008г

Тираж 100 экз Заказ № 712 Отпечатано "Документ-Сервис", 630090, Новосибирск, Институтская 4/1, тел 335-66-00

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Биологическая активность ГК.

1.2 Возможные механизмы воздействия ГК на свойства лечебных препаратов, связанные со структурированием растворов ГК.

1.3 Ассоциация ГК с биологически активными молекулами. Изучение с помощью физических методов.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Экспериментальная установка.

2.2 Используемые вещества.

2.3 Приготовление образцов.

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР ГЛИЦИРРИЗИНОВОЙ КИСЛОТЫ С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ МОЛЕКУЛАМИ В РАСТВОРАХ МЕТОДАМИ *Н ЯМР ИХПЯ.

3.1 Исследование фотолиза МАЗ.

3.1.1 Исследование фотолиза МАЗ в гомогенных растворах.

3.1.2 Исследование фотолиза МАЗ в комплексах с циклодекстрином.

3.1.3 Исследование фотолиза МАЗ в мицеллах.

3.2 Исследование ассоциации ГК в растворах.

3.3 Исследование влияния ассоциации ГК на фотолиз МАЗ.

3.4 Влияние среды на отдельные стадии фотолиза ЛК в растворах.

3.5 Изучение фототрансформации лаппаконитина в растворах ГК.

ВЫВОДЫ.

Установление природы влияния организованных сред или нанореакторов (комплексы типа "гость - хозяин'', мицеллы, везикулы, липосомы, лизасомы, мембраны-- цеолиты^, жидкие кристаллы) на реакционную способность включенных соединений - одна из фундаментальных, проблем супрамолекулярнош химии. В 5 настоящей: работе рассматриваются^ вопросы, связанные а установлением, влияния ассоциаций фотоактивных молекул с нанореакторами (мицеллы^ цикл о декстрины) на реакционную способность включенных; соединений. Другая; проблема, затрагивающаяся.^ данной диссертационной работе, это - установление, связи между- молекулярной- динамикой элементарного акта: в радикальных реакциях, протекающих в организованных средах, и спиновыми* эффектами, детектированными в этих реакциях. .

Интерес- к реакциям, протекающим1 в организованных, средах,, стимулируется;, прежде всего, биологической и- медицинской^ значимостью-этих процессов. Однако имеется и значительный фундаментальный.интерес в части, связанной с супрамолекулярной химией^ поскольку природа воздействия организованной среды, на реакционную способность "включенных" соединений очень мало исследована. Классические работы, А.Л: Бучаченко и Н. Турро, изучавших спиновые эффекты в организованной среде, показывают,, что; эти;. эффекты, благодаря своей высокой; чувствительности к. динамике элементарного акта, в принципе способны предоставить информацию; об особенностях; молекулярного движения в ограниченном пространстве нанореактора- [1, 2, 3]. На сегодняшний день с помощью методик спиновой'химии- продемонстрировано удлинение; времен жизни парамагнитных частиц в комплексах и изменение характера: диффузионного движения; радикалов, а также укорочение их времен релаксации [4, 5]. Недавно продемонстрирована также высокая; чувствительность эффектов ХПЯ к процессам комплексообразования [4, б]. Последние наблюдения и легли в основу представленной в настоящей работе методики, позволяющей с помощью анализа концентрационных или временных зависимостей ХПЯ делать выводы о включении в комплекс (мицеллу) соединения, подвергающегося радикальному распаду. Перечисленные результаты позволяют перейти от демонстрации возможностей методик спиновой химии на примерах модельных супрамолекулярных систем к получению новой информации о строении и свойствах ассоциатов, представляющих интерес для смежных областей науки, например, комплексов лекарственных препаратов, используемых сегодня в практической медицине. Необходимо отметить, что получение этой информации будет иметь практическое значение для понимания* природы воздействия уже имеющихся лекарственных форм, а также создания новых препаратов.

Целью настоящей'работы является исследование с помощью развитого подхода самоассоциации в растворах биологически активного соединения -глицирризиновой кислоты (ГК), а также ассоциации ГК с лекарственными препаратами.

Глицирризиновая кислота привлекает внимание многих исследователей, благодаря её высокой биологической активности, а также способности усиливать.действия других лекарств, в случае нахождения ГК в составе различных лекарственных композиций. В частности, в экспериментах "in vivo" на лабораторных животных продемонстрировано, что использование алкалоида лаппаконитина (действующее начало лечебного препарата "аллапинин") в комплексе- с глицирризиновой» кислотой позволяет существенно снизить его минимальную терапевтическую дозу [7]. Аналогичные эффекты были зарегистрированы и для ряда других лекарственных препаратов [8, 9], однако, механизм воздействия ГК на свойства лекарственных препаратов до сих пор не установлен, не смотря на достаточно большое: число исследований, посвященных этой проблеме, которые описаны в литературном обзоре.

В": настоящей диссертационной работе исследуются ассоциаты, образованные^ самой глицирризиновой кислотой в растворах, в интервале концентраций, доступных, для-методик ЯМР, и ассоциаты ГК с метиловым эфиром И-ацилантраниловой кислоты и лаппаконитином, а также влияние ассоциации на реакционную способность этих соединений^ фотопроцессах.

Способность ЕК воздействовать-на свойствашекарственных препаратов в фармакологической? литературе обычно связывают с комплексообразованием. Существует ' мнение, что ГК при- малых, концентрациях может образовывать за счет межмолекулярных водородных связей циклические димерные структуры, обладающие гидрофобной; полостью: [ГО]. Наличие полости,, в принципе,, дает, возможность, образовывать комплексы типа "гость-хозяин", характерные, например,, для' циклодекстринов [11]. С другой-; стороны, наличие: в молекуле ГК гидрофобной (тритерпеновый фрагмент) и гидрофильной? (два глюкоронидных остатка) частей; указывает на возможность образования« мицелл [12].

В связи с многофункциональностью молекулы^ глицирризиновой с кислоты;,, а также невозможностью применения- рентгеноструктурного анализа,, в настоящей работе выводы о типе ассоциации ;ГК и ее воздействии на реакционную способность связанных с ГК соединений: сделаны на основании сравнения: аналогичных воздействий других организованных сред (с известным строением): При этом для исследования типа ассоциации ГК в водно - спиртовых растворах применены, методики ЯМР - как одни : из, наиболее продуктивных экспериментальных методов, исследования супрамолекулярных структур. С помощью метода ХПЯ подобран^ модельный- радикальный процесс, с эффективность которого зависит от ближайшего окружения, то есть кардинально меняется в организованной среде.

В качестве модельного процесса выбран процесс фотолиза метилового эфира Ы-ацилантраниловой кислоты (МАЗ). Поскольку сам лаппаконитин является сложным эфиром этой же кислоты, и его фотофизические свойства полностью определяются антраниловым фрагментом, сделано заключение, что МАЗ может быть удобной моделью для выявления основных каналов воздействия супрамолекулярного окружения на процессы с участием ассоциатов ГК.

Методом ХПЯ установлен механизм фотораспада МАЗ, продемонстрировано, что на его эффективность влияет сдвиг равновесия J между формами с внутримолекулярной (с участием 1Ч-ацильной группы) и ^ межмолекулярной водородными связями. При исследовании процесса фотораспада МАЗ в организованных средах известного строения обнаружено, что этот процесс является чувствительным к солюбилизации в разнополярных мицеллах 8Б8, СТАВ и ТХ-100. При этом при солюбилизации всегда происходит уменьшение его эффективности. Для комплексов типа «гость-хозяин» с циклодекстрином подобной зависимости не обнаружено.

При исследовании методами магнитного резонанса ассоциации глицирризиновой кислоты в растворах установлено, что ГК в водно-метальнольных смесях, с содержанием воды 80%, образует мицеллы (ККМ 0.7 мМ). Вывод о солюбилизации в мицеллах ГК эфира МАЗ и лекарственного препарата лаппаконитина сделан в результате сравнения воздействия ГК и мицелл известного строения на процессы ХПЯ, зарегистрированные при фотораспаде этих соединений по механизму деацилирования. Обнаружено, что ГК также влияет на другой путь фототрансформации лаппаконитина, включающий стадию переноса электрона.

Таким образом, систематическое исследование ассоциации в растворах глицирризииовой кислоты с применением методик магнитного резонанса и химической поляризации ядер позволило установить природу ассоциации, и механизм её воздействия на реакционную способность солюбилизированных соединений.

выводы

4.1 Методами ЯМР и ХПЯ установлено, что эффективность фотораспада метилового эфира 1Ч-ацилантраниловой кислоты (МАЗ) в различных растворителях полностью определяется положением равновесия между формами эфира с внутримолекулярной и межмолекулярной водородными связями. Продемонстрированная чувствительность фотолиза МАЗ к свойствам среды позволяет использовать этот процесс для исследования «организованных сред».

4.2 С помощью ХПЯ обнаружено, что процесс солюбилизации МАЗ в разнополярных мицеллах БББ, СТАВ и ТХ-100 приводит к значительному уменьшению эффективности фотораспада. В то же время включение МАЗ в комплекс типа «гость-хозяин» с циклодекстрином не оказывает такого влияния.

4.3 Методом ЯМР релаксации показано, что глицирризиновая кислота в смеси вода - метанол образует мицеллы, и процесс мицеллообразования зависит от кислотности среды и состава раствора.

4.4 Установлено, что солюбилизация эфира МАЗ и лекарственного препарата лаппаконитина в мицеллах ГК приводит к понижению эффективности их фотораспада по механизму деацилирования. Показано, что ГК также влияет на фотораспад лаппаконитина по механизму, включающему стадию переноса электрона.

1. Turro N.J. Micellar systems as supercages for reactions of geminate radical pairs /N.J.Turro, G.C.Weed //Journal of the American Chemical Society- 1983.-Vol.l05(7).- P.1861-1868.

2. Turro N.J. How Spin Stereochemistry Severely Complicates the Formation of a Carbon-Carbon Bond between Two Reactive Radicals in a Supercage /N.J.Turro, A.L.Buchachenko, V.F.Tarasov //Accounts of Chemical Research- 1995.-Vol.28(2).- P.69-80.

3. Petrova S.S. Time-Resolved photo-CIDNP of dibenzyl ketone-beta-cyclodextrin inclusion complex /S.S.Petrova, A.I.Kruppa, T.V.Leshina //Chemical Physics Letters- 2004.- Vol.385.- P.40-44.

4. Petrova S.S. Time-resolved CIDNP as a prob of 2,2'-dipyridyl radical anion complexation with (3-cyclodextrin / S.S.Petrova, A.I.Kruppa, T.V.Leshina // Chemical Physics Letters- 2007.- Vol.434.- P.245-250.

5. Лекарственный препарат для лечения различных форм нарушения ритма сердца /М.С.Юнусов, Г.А.Толстиков, Ю.И.Муринов и др. //Патент РФ №2180583 от 20.03.2002. Бюллетень Изобретен.- 2002.- № 2.- С. 148.

6. Комплексообразование глицирризиновой кислоты с 5-нитро-8-оксихинолином и тринитроглицерином /В.Н.Майстренко, В.Н.Гусаков, И.А.Русаков и др. //Доклады Академии Наук- 1994.- Т.335(3).- С.329-331.

7. Фосфоглив: механизм действия и эффективность применения в клинике /А.И.Арчаков, А.П.Сельцовский, В.И.Лисов и др. //Вопросы медицинской химии- 2002.- Т. 48.- С.139-151.

8. Комплексы (3 глицирризиновой кислоты с простагландинами. Новый класс утеротонически активных веществ /Г.А.Толстиков, Ю.И.Муринов, Л.А.Балтина и др. //Химико-Фармацевтический журнал- 1991.- Т.25(3).- С.42-44.

9. Szejtli J, Osa. Т. Comprehensive Supramolecular Chemistry /Szejtli J, Osa // Cyclodextrin. Edited by J.L. Atwood, J.E.D. Davies, D.D. MacNicol and F. Vogtle.- Elsevier Sci. Ltd, Oxford: U.K.- 1996.- Vol.3.- P.5-41.

10. Красова Т.Г. Исследование солюбилизации гидрокортизона и преднизолона в водных растворах глицирама / Т.Г.Красова, П.С.Башура, И.А.Муравьев //Фармация- 1978.- Т.27.- №5.- С.32-35.j

11. Effect Of Glycyrrhizinic Acid On The Electrolyte Metabolism In Addison's Disease /J.Groen, H.Pelser, M.Frenkel et al. //Journal of Clinical Investigation-1952.- Vol.31(l).- P.87-91.

12. Marsh C.A. Glucuronide metabolism in plants. 3. Triterpene glucuronides /C.A.Marsh, G.A.Lewy//Journal of Biochemistry- 1955.- Vol.63(l).- P.9-14.

13. Opinion of the scientific committee on food on glycyrrhizinic acid and its ammonium salt /EUROPEAN COMMISSION; HEALTH & CONSUMER PROTECTION; Scientific Committee on Food. SCF/CS/ADD/EDUL/225.-Brussel.-10 April 2003.

14. Толстиков Г.А. Солодка. Неиспользуемые возможности здравоохранения России /Г.А.Толстиков, Э.Э.Шульц, Л.А.Балтина, Т.Г.Толстикова //Химия в интересах устойчивого развития- 1997.- № 5.- С.57-73.

15. Negwer M. Organisch-Chemische Arzneimittel und ihre Synonyma /М. Negwer.-Berlin: Academie-Verlag, 1978,- Bd.I-III.- 1215 p.

16. Машковский М.Д. Лекарственные средства /М.Д. Машковский.- М.: Медицина, 1993.- Т.1.- 624 с.

17. Комплексы (3-глицирризиновой кислоты с нестероидными противовоспалительными средствами как новые транспортные формы /Г.А.Толстиков, Л.А.Балтина, Ю.И.Муринов и др. //Химико-Фармацевтический журнал- 1991.- Т.25.- № 2.- С.29-33.

18. Lewis D.A. Antiulcer Drugs from Plants /D.A. Lewis //Chemistry in Britain-1992.-Vol.28.-P.141-144.

19. Спектры ЯМР 13C биологически активных соединений. VIII'. Стереохимия тритерпенового гликозида глицирризиновой кислоты и её производных /Л.М.Халилов, Л.А.Балтина, Л.В.Спирихин и др. //Химия природных соединений- 1989.- Т.4.- С.500-505.

20. Akao Т. Hydrolysis of glycyrrhizin to 18p-glycyrrhetyl monoglucuronide by lysosomal (3-D-glucuronidase* of animal livers /T.Akao, M.Hathori, M.Kanaoka, M.Yamamoto //Biochemical Pharmacology- 1991.- Vol.41.- P.1025-1029.

21. The pharmacokinetics of glycyrrhizic acid evaluated by physiologically based pharmacokinetic modeling /B.Ploeger, T.Mensinga, A.Sips et al. //Drug Metabolism Reviews- 2001.- Vol.33.- P. 125-147.

22. Толстиков Г.А. Комплексы (З-Глицирризиновой кислоты с лекарственными веществами как новые транспортные формы /Г.А. Толстиков, Ю.И.Муринов, Л.А.Балтина //Химико-Фармацевтический журнал 1990.- Т.24(8).- С.26-27.

23. Synthesis and antitumor activity of complex compounds of P-glycyrrhizic acid with antitumor drugs /L.A.Baltina, Yu.N.Murinov, A.F.Ismagilova et al. //Pharmaceutical Chemistry Journal- 2001.- Vol.35(ll).- P.585-587.

24. Complex compounds of glycyrrhizic acid with antimicrobial drugs /R.M.Kondratenko, L.A.Baltina, S.R.Mustafina et al. //Pharmaceutical Chemistry Journal- 2003.- Vol.37(9).- P.485-488.

25. Complexation of Lappaconitine with Glycyrrhizic Acid: Stability and Reactivity Studies /N.E.Polyakov, V.K.Khan, M.B.Taraban et al. //Journal of Physical Chemistry B- 2005.- Vol.109.- P.24526-24530.

26. Ono M. Pharmacological studies on lappaconitine antinociception and. inhibition of the spinal action of- substance-p and somatostatin /M.Ono, T.Satoh //Japanese Journal of Pharmacology- 1991.- Vol.55(4).- P.523-530.

27. Джахангиров Ф.Н. Дитерпеноидные алкалоиды как новый класс антиаритмических средств /Ф.Н. Джахангиров, М.Н.Султанходжаев, Б.Ташходжаев, Б.Т.Салимов //Химия Природных Соединений- 1997.- Vol.2.-С.254-270.

28. Polyakov N.E. Host-Guest Complexes of Carotenoids with p-Glycyrrhizic Acid /N.E.Polyakov, T.V.Leshina, N.F.Salakhutdinov and D.K.Lowell //Journal of Physical Chemistry B- 2006.- Vol.110(13).- P.6991-6998.

29. James K.C. The solubilising properties of liquorice /К.С. James, J.B.Stanford //Journal of Pharmacy and Pharmacology- 1962.- Vol.5.- P.445-450.

30. Soltesz G. Solubilisierende Wirkung des Monoammonium glycyrrhizinats auf Antibiotika und einige andere Stoffe /G.Soltesz, G.Uri //Naturwissenschaften-1963.- B.50(13-24).- P.691.

31. Gilbert R.J. Preparation and surface-active properties of glycyrrhizic acid and its salts /RJ.Gilbert, K.C.James //Journal of Pharmacy and Pharmacology- 1964.-Vol.l6.-P.394-399.

32. A.Otsuka, Y.Yonezawa, K.Iba et al. //Yakagaku Zasshi- 1976.- Vol.96.- P.203-208.

33. Azaz B.E. Glycyrrhizin as gelling-agent /B.E.Azaz, R.Segal //Pharmaceutical Acta Helvetiae- 1980.- Vol.55(6).- P.183-186.

34. Physicochemical properties and applications of a- and (3-glycyrrhizins, natural' surface active agents in licorice root extract /M.Kondo, H.Minamino, G.Okiyama et al: //Journal of the Society of Cosmetic Chemists- 1986.- Vol.37(3).- P.177-189.

35. Eevkovich M.G. Modelling of intra- and« intermolecular interactions of glycyrrhizinic acid /M.G.Levkovich, N.J.Abdullaev, D.N.Dalimov //Book of Abstracts of Conference-on Current Trends in Computational Chemistry.- 2003.-P.103.

36. Medeni Maskan. Rheological behaviour of liquorice (Glycyrrhiza glabra) extract /Medeni.Maskan //Journal of Food Engineering- 1999.- Vol.39.- P.389-393.

37. Романко T.B. Некоторые особенности течения разбавленных растворов глицирризиновой кислоты /Т.В.Романко, Ю.И.Муринов //Журнал физической химии- 2001.- Т.75(9).- С.1601-1604.

38. Колядина О.А. Парциальные мольные объемы глицирризиновой кислоты в этаноле и диметилформамиде /О.А.Колядина, Ю.И.Муринов //Журнал физической химии- 1997.- Т.71(3).- С.460-463.

39. Szejtli J. Introduction and General Overview of Cyclodextrin Chemistry /J. Szejtli //Chemical Reviews- 1998.- Vol.98(5).- P.1743-1753.

40. Kaifer A.E. Interplay between Molecular Recognition and Redox Chemistry /A.E.Kaifer//Accounts of Chemical Research- 1999.- Vol.32.- P.62-71.

41. Золотов Ю.А. Макроциклические соединения в аналитической химии /Ю.А.Золотов, А.А.Формановский, И.В.Плетнев и др.- М.: Наука, 1993.- 320 с.

42. Сангалов Е.Ю. Особенности взаимодействия Р-циклодекстрина и Р-глицирризиновой кислоты с нитропроизводными фенола и анилина /Е.Ю.Сангалов //Журнал общей химии- 1999.- Т.69(4).- С.667-670.

43. Gusakov V.N. Thermodynamics of formation of molecular complexes of aromatic nitro derivatives with lincomycin and P-glycyrrhizic acid /V.N.Gusakov, V.N.Maistrenko, P.P.Saflullin //Russian Journal of General Chemistry- 2001.-Vol.71(8).- P.1307-1310.

44. The Carotenoids as an Antioxidants. Spin-Trapping ESR and Optical Study /N.E.Polyakov, A.I.Kruppa, T.V.Leshina et al. //Free Radical Biology & Medicine-2001.- Vol.31(l).- P.43-52.

45. Rekharsky M.V. Complexation Thermodynamics of Cyclodextrins /M.V.Rekharsky, Y.Inoue //Chemical Reviews- 1998.- Vol.98(5).- P.1875-1917.

46. Applying non-parametric statistical methods to the classical measurements of inclusion complex binding constants /E.A.Lopez, J.M.Bosque-Sendra,

47. C.Rodriguez et al. //Analytical Bioanalytical Chemistry- 2003.- Vol.375(3).-P.414-423.

48. Antioxidant and Redox Properties of Supramolecular Complexes of Carotenoids with ß-Glycyrrhizic Acid /N.E.Polyakov, T.V.Leshina, N.F.Salakhutdinov et al. //Free Radical Biology & Medicine- 2006.- Vol.40.-P. 1804-1809.

49. Поляков Н.Э. Окислительно-восстановительные реакции- природного алкалоида лаппаконитина /Н.Э. Поляков, Т.В. Лешина //Известия РАН- Сер. Химическая- 4,- 2007.- С.608—619.

50. Petrova S.S. Photochemical Intracomplex Reaction between ß Cyclodextrin and Anthraquinone-2,6-disnlfonic Acid Disodium Salt in Water Solution /S.S.Petrova, A.I.Kruppa, T.V.Leshina //Chemical Physics Letters- 2005.-Yol.407.- P.260-265.

51. Fielding Lee Determination of Association Constants (Ka) from Solution NMR Data /Lee Fielding //Tetrahedron- 2000.- Vol.56.- P. 151-6170.

52. Mao S.-Z. Nuclear magnetic resonance relaxation studies of Polyacrylamide solution /S.-Z.Mao, X.-D.Zhang, J.-M.Dereppe, Y.-R.Du //Colloid and Polymer Science- 2000.- Vol.278.- P.264-269.

53. Callaghan P.T. Rheo-NMR of Semidilute, Polyacrylamide in Water /P.T.Callaghan, A.M.Gil //Macromolecules- 2000.- Vol.33.- P.4116-4124.

54. Popova M.V. NMR Investigation of the Short-chain Ionic Surfactant-Water Systems /M.V.Popova, Y.S.Tchernyshev, D.Michel //Langmuir- 2004.- Vol.20.-P.632-636.

55. Shimizu Susana 1H and 13C NMR Study on the Aggregation of (2-Acylaminoethyl)trimethylammonium Chloride Surfactants in D20 /Susana Shimizu, Paulo Augusto R.Pires, Omar A.E1 Seoud //Langmuir- 2003.- Vol. 19.-P.9645-9652.

56. Physicochemical Characteristics of Self-Assembled Nanoparticles Based" on Glycol Chitosan Bearing 5{3-Cholanic Acid /Seunglee Kwon, Jae Hyung Park, Hesson Chung et al. //Langmuir- 2003.- Vol.19.- P.10188-10193.

57. Orientationalfdynamics of beta.rcyclodexMn,inclusion^complexes /N.Balabai, B.Linton, A.Napper.et al. //J. Phys. Chem.B.- 1998.- Vol.l02(48).- P.9617-9624.

58. Stout Darryl G. Water Permeability of Chiorella Cell Membranes by Nuclear Magnetic Resonance. /D:G;Stout, P.L.Steponkus, E.D.Bustard^ R.M:Cottsr //Plant? Physiology- 1978.- Vol.62.- P.146-151.

59. Carr H.Y. Effects of Diffusion on Free Precession in Nuclear Magnetic Resonance Experiments, /H.Y.Carr, E.M.Purcell. //Physical Review- 1954!-Vol.94(3).- P.630-638

60. Farrar T.C. FT hardware and measurement-of NMR relaxation times. Pulse and" Fourier Transform NMR /T.C. Farrar, E.D.Becker.- New York: Academic Press, 1971.-ch: 1,2,4.

61. Carr-Purcell-Meiboom-Gill pulse sequence was used from Avance version of Bruker pulse sequence library.

62. Closs G.L. Laser flash photolysis with NMR detection. Submicrosecond time-resolved CIDNP: kinetics of triplet states and biradicals /G.L.Closs, R.J.Miller //Journal of the American Chemical Society- 1981.- Vol.103.- P.3586-3588.

63. Goez M. Pseudo steady-state photo-CIDNP measurements /M.Goez //Chemical Physics Letters- 1992,- Vol.188.- P.451-456.

64. Kaptein R. Simple Rules for CIDNP/R.Kaptein //Journal of the Chemical Society Chemical Communication- 1971.- Vol.21.- P.732-733.

65. Landolt-Börnstein. Magnetic Properties of Free Radicals. New series /Landolt-Börnstein.-Verlag Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1977.- Vol.II/9b.- 7821. P

66. Landolt-Börnstein. Magnetic Properties of Free Radicals. New series /Landolt-Börnstein.-Verlag Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1979,- Vol.II/9cl.-1066 p.

67. Photo Fries rearrangement //IUPAC Compendium of Chemical Terminology.- 1996.- Vol.68.- P.2261.

68. Salikhov K.M. Spin Polarization and Magnetic Effects in Radical Reactions / K.M. Salikhov, Yu.N. Molin, R.Z. Sagdeev, A.L. Buchachenko.- Budapest: Academiai Kiado, 1984.- 420 p.

69. Chakraborty Hirak Optical Spectroscopic and TEM Studies of Catanionic Micelles of CTAB/SDS and Their Interaction with a NSAID /Hirak Chakraborty, Munna Sarkar //Langmuir- 2004.- Vol.20.- P.3551-3558.1.l

70. Nagarajan R, Locus of solubilization of benzene in surfactant micelles /R. Nagarajan, Mark A.Chaiko, E.Ruckenstein //Journal of Physical Chemistry- 1984.-Vol.88(13).- P.2916-2922.

71. Yoder D. Technical Exchange /D.Yoder, C.Editor //Newsletter- 1995.- P. 17.

72. Emsley J.W. High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy /J.W.Emsley, J.Freeney, L.H.Sutcliffe.- Oxford: Pergamon Press, 1965,- Vol.l.-485 p.

73. Poole C.P. Relaxation in Magnetic Resonance /C.P.Poole, H.A.Farrah.- New York: Academic Press, 1971.- 392 p.

74. Moroi Yoshikiyo Micelles. Theoretical and Applied Aspects /Yoshikiyo Moroi.- New York: Plenum Press, 1992.- 252 p.

75. Jönsson Bo Surfactants and Polymers in Aqueous Solution /Во Jönsson, Björn Lindman, Krister Holmberg, Bengt Kronberg.- Chichester: Baffins Lane, 1998.439 p.

76. Керрингтон А. Магнитный резонанс и его применение в химии /А.Керрингтон, Э.Мак-Лечлан.- М.: Мир, 1970.- 447 с.

77. Jones Malcolm N. Micelles, Monolayers, and Biomembranes /Malcolm N. Jones, Dennis Chapman.- New York: Wiley-Liss, 1995,- 252 p.

78. Acetic acid. Mc.Graw-Hill Encyclopedia of Science and Technology. The McGraw-Hill Companies, Inc., 2005. Answers.com 25 Apr. 2007.-http://www.answers.com/topic/acetic-acid.

79. Gray George W. Liquid crystals for twisted nematic display devices /George W.Gray, Stephen M.Kelly //Journal of Materials Chemistry- 1999.- Vol.9.-P.2037-2050.1. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ:

80. Valeria S. Kornievskaya, Alexander I. Kruppa, Nicholas E. Polyakov, and Tatyana V. Leshina. Effect of Glycyrrhizic Acid on Lappaconitine Phototransformation //Journal of Physical Chemistry B-2007.-Vol.111.-№ 39. -C.l 1447-11452.

81. Корниевская B.C., Круппа А.И., Поляков Н.Э., Лешина Т.В. Изучение ассоциаций ГК в растворах методами 'Н ЯМР и ХПЯ //Материалы Всероссийской научной конференции "Современные проблемы органической химии"- Новосибирск, Россия, 5-9 июня 2007 С.74.