Комплексные соединения меди (II), цинка (II), никеля (II), кобальта (II) и марганца (II) с L-треонином, цитозином и аденозинтрифосфорной кислотой тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

(л ^государствен пй комитет российской федерации ^ ь , по высшему образованию

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

АХУССИ АКАННИ ЛЕОН

УДК 541.49

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МЕДИ /Ц/. ЦИНКА /Ц/, НИКЕЛЯ /Ц/. КОБАЛЬТА /П/ п МАРГАНЦА /Ц/ с 1.-ТРЕОНИНОМ, ЦИГОЕИНОМ И АДЕНОЗИНТРИФОСФОРНОЯ КИСЛОТОЙ

/специальность 02.00.01 - неорганическая химия/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 1994

Работа выполнена на кафедре неорганической химии ордена Дружбы народов Российского университета дружбы народов

Научный руководитель - доктор химических наук, профессор

A.К.Молодкин,

Официальные оппоненты- доктор химических наук, профессор

й.Я.Харитонов,

кандидат химических наук, доцент

B.Г.Плешаков

Ведущая организация - институт общей и неорганической

химии им. П.С.Цурнакова РАН

4

Защита диссертации состоится " 14 " июня 1994 г. в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 053.22.07.в Российском университете дружбы народов по адресу : 117923, Москва, ул.Орджоникидзе, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу.: 117198, Москва, ул. Микдухо-Ыаклая, 6. ■ '

Автореферат разослан "_"___1994 г. .

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук, доцент

Ч

Л.А.Гайворонская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Современный этап развития координационной химки характеризуется повышением интереса исследователей к соединениям металлов с биологически активными лигандами. Из органических соединений к физиологически активным веществам можно отнести нуклеиновые кислоты, аминокислоты и их производные.

В настоящее время особое внимание уделяется синтезу и изучению свойств разнолигандных комплексов переходных металлов с биолигандами в связи с тем, что содержание в координационном соединении двух различных органических лигандов может вызвать изменение физико-химических, биологических свойств и характера связи лиганда с центральным атомом. Кроме того разнолигандные комплексы являются промежуточными образованиями, обуславливаяъ щими характер биохимических процессов в живых организмах. Изучение закономерностей образования разнолигандных комплексов, их свойств и строения полезно еще и потому, что они могут служить в качестве моделей высокоактивных металлоферментов. В связи с этим одним из важных вопросов бионеорганической координационной химии является разработка основ направленного синтеза комплексных соединений металлов с биологически активными веществами, изучение их строения, свойств, а также устойчивости в растворах.

Не менее важно нахождение связи мевду строением и биологической активностью и-другими свойствами исследуемых комплексов.

Цель и задачи работы, основная цель работы - изучение комплексных соединений переходных металлов /микроэлементов/ с биологически активными азотсодержащими веществами /треонином, ци-тозином и АТФ/, установление условий их образования, состава, устойчивости, получение данных о химических свойствах и строении. Для'достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

а/ изучить методом потенциометрического титрования ком-плексообразование в водных растворах ионов марганца /П/, кобальта /П/. никеля /и/, меди /Ц/, цинка /П/ с треонином, цито-зином и АТФ, определить состав, условия образования комплексов и константы их устойчивости;

б/ осуществить синтез новых бинарных и разнолигандных комплексных соединений ;

в/ получить данные о физико-химических свойствах комплекс-

ных соединений и о характере координирования ионами металлов органических лигандов.

Научная новизна работы. Установлены состав и константы устойчивости комплексных соединений марганца /Л/, кобальта /П/. никеля /П/, меди /П/ и цинка /Ц/ с цитозином состава 1:1 и 1:2 и разнолигандных комплексов указанных элементов, включающих треонин и цитозин, треонин и АТФ состава 1:1:1.

Осуществлен синтез новых комплексных соединений состава NtUv\f1t-l«iC, М.Ц^ЦХ .nftj.0 , МеАТф.пН,0, , Mc[Tkr)0jjV)(«l).)niiO

и получены данные о их строении и физико-химических свойствах.

Рассмотрены возможные таутомерные формы цитозина и его ка-тионного и анионного состояний, и на основании квантовохимичес-ких расчетов /метод АМ1/ зарядов на атомах, энтальпий образования и молекулярного электростатического потенциала /МЭ&У определены наиболее вероятные функциональные атомы в зависимости от pH среды.

Установлен характер координирования треонина, цитозина и АТФ HOHatra металлов и предложены координационные•формулы синтезированных комплексов.

Отмечено отклонение устойчивости комплексов марганца /Ц/ от ряда Ирвинга-Уильямса ; она выше, чем устойчивость комплексных соединений кобальта /П/ и никеля /П/.

Обнаружен взрывной характер термодеструкции разнолигандных комплексов меди, цинка с цитозином и треонином.

Практическая значимость работы, Экспериментальные данные об условиях образования и выделения, о составе и константах устойчивости комплексных соединений ионов переходных металлов с треонином, цитозином и АТФ, а также об их свойствах, о характере координации органических лигандов могут быть использованы при проведении научно-исследовательских работ и в учебном процессе в вузах, а также, являясь справочными, они могут войти в соответствующие справочные издания.

Результаты диссертации используются на кафедре неорганической химии РУДН в курсах "Бионеорганическая химия" и "Координационная химия переходных металлов".

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на ХХУП-ХХ1X научных конференциях Факультета физико-ма-текатических и естественных наук РУДН Досква, 1991 -1993 гг./.

Публикации. По результатам работы имеются 5 публикаций.

Структура и объем диссертации. Работа включает введение, литературный обзор, экспериментальную часть, состоящую из 5 разделов и выводы.

Работа изложена на хз? страницах машинописного текста, содержит 3 8 рисунков и зэ таблиц. Библиография насчитывает 73 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ *

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Изучение комплексообтаз'овакия в водных растворах меди /П/. цинка /П/. кобальта /Л/, никеля /Н/ и марганца /П/ с L-треонином. цитозином и аденозинтш<?ос*оркой кислотой /АТФ/,

Комплексообраэование ионов переходных металлов с цитоэи-ном, L -треонином и АТФ изучали в водных растворах методом по-тенциометрического титрования /рН-150/. Титровали растворы ли-гандов 0,1 н. раствором КОН в широком интервале pH в присутствии ионов меди /П/. цинка /П/. никеля /П/, кобальта /П/ и марганца /и/ при температуре 20 - 21 °С и ионной силе 0,1 /КЮ3/.' Первоначальный 'объем титруемых растворов составлял 50 мл. Соотношение в исследуемых растворах металл : лиганд равнялось 1:1, 1:2 и1:а.

Исходные концентрации металлов 4'10~3 - 10~3 моль/л и лиган-дов 4* Ю-3 - 3*10-3 моль/л.

Расчет констант устойчивости образующихся комплексов проводили по методу Бьеррума с использованием функций образования , имеющей смысл среднего координационного числа - LcJ -: QLLll

n z UM]

где [Cj. - общие концентрации /моль/л/ лиганда и металла соответственно ; ~ равновесная концентрация лиганда, моль/л.

Q - -Ш.2 + + i ^ + Кг,

* В руководстве работой принимала участие - кандидат химически:, наук, доцент Н.Я.Ескна.

пл =

_ СсЛ - С кон] -2.СнЧг ^ сн ^З г

Кг.Кг, + к"

где С 3 - концентрация ионов водорода, /моль/л/, [кон] - общая концентрация титранта, коль/л, К), и К^— константы ионизации лигандов. . .

Константы устойчивости комплексов рассчитывали по уравне-

- _ ■ ъ - \

4 Результаты экспериментов обрабатывались на ЭВМ /КС 0511/ по программе, составленной на кафедре неорганической хиши РУДН.

Результаты потенциометрического титрования и расчет констант устойчивости /табл. 1/ комплексов свидетельствуют, что медь /и/, цинк /П/, кобальт /П/, никель /П/ и марганец /Ц/ образуют с цитозином, I, -треонином и АТФ соединения'с соотношением ион металла : лиганд =1:1 и 1:2. При этом для комплексов с-цитозином и Ь -треонином устойчивость их подчиняется ряду Ирвин-га-Уильямса 2 , ? 2+ ,

Мп < Со <N1 < 1п < Си

В случае АТФ наблюдается отклонение от указанного ряда

- устойчивость комплексов марганца /Ц/ выше, чем устойчивость соответствующих комплексов кобальта /И/ и никеля /П/.

Установлено, что образование комплексов и их состав зависят от рН растворов и отношения ион металла : лиганд, а также от природы лиганда и металла. Комплексы с цитозином образуются при больших значениях рН, чем соответствующие соединения с Ь-трео-нином и АТФ. рН образования комплексов возрастает по ряду:. АТФ < ТЬг < С^ и См < < И1+< СГ<

Рг^нолиганднне комплексные соединения меди АУ. цинка /П/. никеля /ГТ/. кобальта /П/. марганца /П/ с цитозином . АТФ и 1-тпеонином. ^

С целью установления возможности и условий образования, состава и устойчивости разнолигандных комплексов изучены методом потенциометрического титрования следующие системы: ион металла - [.-треонин - цитозин - вода, ион металла - АТФ -

- 1_ -треонин - вода. Концентрация в исходных растворах лиган-

Константы устойчивости

Таблица 1

ион

у ет алла

Система

Ме-ТЬг - Н,0

Систег/а

Ме - - Н^О

Система

Ие

Система

Ме-ТЬг-АТФ-Н^С

Система „и

<Л*г ! ЧР ! к * \Ч Ма/5

Ч I У?

М.

-у. И

¿-ъ

С

8.33 0.82 14.15 8.06

7.05 5.61 12.65 7.21

6.28 4.56- 10.84 5.86

4.36 3.28 7.64 5.46

2.93 2.45 5.38 5.39

7.07 15.13 7.15 6.03 13.18- 14.58 13.41

6.39 13.6' 6.49 4.90 11.39 13.72 12.52

4.65 10.51 6.34 4.41 10.75 12.07 10.46

4.56 10.02 6.23 4.70 10.93 12.57 9.53

4.46 9.85 6.42 4.79 11.21 12.65 9.10

чл

дов и металлов была равна 2• 10-3 моль/л. Ионная сила 0,1 /1 М

раствор КН0Э/. Температура 20-21°С. Титрование растворов вели

0,1 н. раствором КОН. Исходный объем раствором 50 мл.

Константы устойчивости образующихся комплексов рассчитывали

на ЭВМ 1BY. PC AT по программе bco&s ^Ь\тиЛкаг\еоу& calcw\qVio»». о% ЗргсЛеь ) .

Для расчета констант устойчивости разнолигандных комплексов использовали определенные наки константы ионизации исходных лиган-дов и константы устойчивости бинарных комплексов.

В исследованных системах установлено образование разнолигандных комплексных соединений состава 1:1:1 ( мЛАТф^тЬ«-') и

Me(Th^(catV . где Ме = , , N;1' , ü" , Млг* )

/табл.1/.

Наиболее устойчивыми являются комплексы меди /и/ и цинка /Ц/. Комплексы никеля /П/, кобальта /П/, марганца /П/ мало отличаются по устойчивости.

Разнолигандные комллексы с треонином и АТФ являются устойчивее бинарных соединений и разнолигандных комплексов с цитозином и треонином.

Соединения же с цитозином являются более устойчивыми, чем соответствующие разнолигандные комплексы.

Для получения комплексных соединений марганца /И/, кобальта /Ц/, никеля /Д/, меди /П/ и цинка /Ц/ с Ь -треонином /цитозином, АТФ/ брали 100 мл 0,01 Н раствора Ь -треонина /цитозина, АТС/, нагревали его на водяной бане и.вносили в него при пзреме-шиваник свежеосазденный гидроксид соответствующего металла в количестве 1 моль гидроксида на 2 моля I.-треонина /цитозина, АТФ/. После прекращения растворения гидроксида раствор отфильтровывали к на водяной бане упаривали до 20 мл. К образовавшей« вязкой массе добавляли ацетон, при этом образовывался осадок. Последний отфильтровывался на фильтре Шотта, промывался, высушивался до постоянной массы и анализировался.

Данные химического анализа /табл. £ / свидетельствуют об образовании комплексов состава: (ТЬг"^' £НйО ;

АТф"а .viHtO , k (Си ; 8 (Ni , Сс, м„) .

Синтез комплексных соединений

б

Результаты химического анализа

Таблица 2

Соединение найдено. % вычислено. % '

Кг М«. | 0 Н С И

Си(с„ Нг ЫОз^ • 2Н1О 335, 83 18,58 27, 98 8.10 5,80 18,92 28.58 8.34 5. 96

2« (С„ Н( Ы03) г. . г "10 33?. 64 18.30 27. 82 8.68 5. 88 19.37 28.43 8.30 5. 98

(.си. Н) N0,1! . г то 330.94 17.95 29. 02 8.67 5. 93 17.74 29.01 8.47 6. 09

С. ^„н,^); . г Нг.0 331. 18 17,68 28. 54 9.02 6. 00 17.79 28.98 8.46 6. 10

^^. гнго 327. 19 16.48 29. 36 9.33 6. 19 16.79 29.36 8.56 6. 16

С» ССц (ся^ . гНгО 335. 54 17.85 26. 84 23.41 4. 51 17.87 27.00 23.63 4. 50

нс (он!,. . ?Н10 357. 37 17.89 26. 29 23.37 4. 37 18.29 26.'86 23.50 4. 47

N4 (с.ч н£ пго)г 1он1г . *,НгО 386. 71 15.08 25. 63 21.69 5. 10 15.18 24.82 21.77 5. 17

С, (СцИгИ^о^ДиОг . ¡1 Нг.0 386. 94 15.12 24. 71 21.63 5. 09 15.23 24.81 21.71 о. 17

КМСчН£Мго11 (ся1г . ¡(НгО 382. ол 14.22 24. 96 21.79 5. 17 14.35 25069 21.94 5. 22

^р30„ ) . ц. нго Иц^-Р^,,] . и КгО 640. '77 9.21 18. 47 11.24 3. 06 9.92 18.74 10.93 3. 46

642. 61 10.13 19. 89 9.97 3, 61 10.18 18.69 10.90 3. 45

№ Сс„)н„<к£-р3о,)1 . |н,о 725. 99 7.57 16. 76 7.87 4. 05 8.08 16.54 9.65 4. 44

й (с„ Н„,*Г Р} 0,5) . $н,о 708. 21 7.90 17. 33 9.20 3. 94 8.32 16.95 9.89 4. 24

704. 22 7.91 18. 50 9.66 4. 38 7.80 17.05 9.95 4. 20

0. (СцН, N0,1(0,1411 ^О} (он), г НгО 345. 80 17.38 27. 10 15.87 5. 07 18.38 27.79 16.20 5. 25

и,нсз^е.,,н^/;3о") (он).гнго 347. 67 18.47 27. 29 15.98 4. 89 18.80 27.61 16.11 5. 18

N1 (СцН, (£цН,-//3о) (.он) . 1,410 376. 97 14.81 25. 62 15.01 5. 65 15.57 25.49 14.86 5. 88 83 89

С. (С„Н»«&1)(сдН£«зй1(он'). АНьо РА» Г си. Кг ( (^«¡-N,0) (он!. 377. 373. 24 25 15.50 14.45 25. 25. 18 70 14.94 14.88 5. 5. 75 72 15,62 14.72 25.48 25.72 14.24 15.00 5. 5.

^(С/оН^Р^Кс,,«,«^) . 1, ИгО 741. 89 8.17 23. 50 12.04 4. 02 8.36 22.13 11.06 4, 11

761 71 8.79 23. 57 11.90 4. 12 8.58 22.07 11.03 4. 10

М-, (С10Н1Г >>) Оц) (Лч»«"»,) . Шй 755. 07 7.50 22. 07 10.93 3. 84 7.77 22.25 11.12 3 97

755.29 7.80 22. 23 11.24 3. 67 7.80 22.24 11.13 4 14

С С» «и ^Оц") т} )-МгВ 751. 29 7.58 23. 15 11.04 4. 23 7.31 22.38 11.19 4 16

Для синтеза разнолигандных комплексов с треонином и цитози-ном смешивали равные количества 0,01 моль/л растворов треонина и цитозина. Смешанный раствор нагревали на водяной бане и вносили в него свежеосажденный гидроксид соответствующего металла до прекращения растворения /мольные соотношения - треонин : цитозин : гидроксид = 1:1:1/. Полученный раствор отфильтровывали и упаривали при 60-?0°С до 30 мл. При добавлении к упаренному раствору ацетона образуется осадок, который отфильтровывали на фильтре Шотта, промывали смесью этиловый э(Ткр + этиловый спирт + вода в соотношении 3:3:1, высушивали до постоянной массы и анализировали.

В случае получения разнолигандных комплексов с АТФ и Ь-треонином доводили рЕ смешанного раствора до 6-7 добавлением 0,1 н. раствора КОН.

Результаты химических анализов приведены в табл. 2. Они указывают на образование соединений состава:

Ме2+ ( ТЬу") ( ОН") [ С^О • п Н г.0 ; п = к (б* ,I«) ; к («¡,Ь,иЛ;

Ме2+ /ЛТФ~;(Т^) . ц Нг0

Физико-химические свойства и строение комплексных соединений

Кристаллооптические исследования и"рентгено^азовнй анализ подтвердили индивидуальность всех синтезированных комплексов и их мелкокристаллический характер.'

Лериватотоаммы указывают на однотипный характер разложения соединений при нагревании. Первоначально идет удаление воды. Полная дегидратация сопровождается разложением органической части без образования устойчивых промежуточных соединений. Заканчивается разложение образованием оксидов /комплексы с треонином и цитозином/и. пиро?ос£атов соответствующих металлов /комплексы с АТФ/ и элементарного углерода.

Термическая деструкция разнолигандных соединений меди и цинка с треонином и цитозином имеет взрывной характер.

Квантовохимические расчеты. Изучение возможности корреляции между энергиями и составами верхних занятых молекулярных орбита-лел с электродонорными способностями реакционных центров, влияния распреяления электронной плотности и пространственного распределения молекулярного электростатического потенциала на место локализации координационной связи при комплексообразовании, а в

также определение стабильности различных таутомеров цитозина и их ионных сТорм, исследование влияния рН среды на таутомерные превращения и, как следствие этого, на изменение комплексообразую-щих свойств цитозина при низких и высоких значениях рН методом квантовохимических расчетов позволили сделать вывод о том, что в комплексообразовании при рН 7-9 участвует только М-3 пиримиди-нового кольца молекулы цитозина. При высоких значениях рН становится активной и аминогруппа.

ИК-спектт поглощения комплексных соединений

Для получения данных о'связи металл-лиганд и за счет каких групп она осуществляется нами были сняты ИК-спектры поглощения L-треонина, цитозина, АТФ, двойных комплексов и разнолиганд-ных комплексов.

L -треонин в кристаллическом состоянии существует в виде биполярного иойа /цвиттер-иона/, что подтверждается отсутствием в ИК-спектре его полосы поглощения в области 1700 см-1, соответствующей неионизкрованной СООН группе, и появлением двух сильных полос поглощения в области 1610 см"7"1 и 1400 см-1, которые относятся к асимметричным и симметричным колебаниям группы С00~ .

Широкая и сильная полоса в области 3300-2600 см-1 модет быть отнесена к ватентным колебаниям групп СН3, СН, OH.NHg, полосы поглощения которггх перекрываются. Деформационным колебаниям NHq-группы соответствуют две полосы поглощения. Первая совпадает по частоте с асимметричными колебаниями ионизированной карбоксильной группы /около 1600 см-1/, а вторая проявляется в виде сильной полосы при 1460 см-1.

—1 1

Полосы поглощения при 1366 см и 1098 см , по-видимому, отвечают деформационным колебаниям групп С-ОН.

ИК-спектры комплексных соединений Си /II/, 2-м /П/. М' /И/, Со /П/ и Мп /П/ с треонином практически не отличаются диуг от друга. Во всех спектрах наблюдается широкая полоса поглощения в области 2900-3600 см-1 с максимумом 3300 см-1: Сложный характер данной полосы поглощения обусловлен наложением валентных колебаний групп сн3, СН, ОН, nh2.

Полосы поглощения при 1620-1613 см-1 и 1400 см-1 могут быть отнесены к асимметричным и симметричным колебаниям группы С00~. О вопмо-тной координации этой группы металлами свидетельствует смещение ее симметричных и асимметричн'к колебаний на 10-13 см-1 по сравнению со спектром свободной аминокислоты. Появляется но-

вал полоса при 1580 см-1, ниям группы МН2.

соответствующая деформационным колеба-

Полосы поглощения около 520-580 см~1 и 450-480 см-' могут быть отнесены к валентным колебаниям металл-азот и металл-кислород соответственно.

Совокупность полученных данных позволяет предположить следующее строение комплексных соединений:

„-1

H,N

нг-сн-сн-соо'

/

/

00С-СН-СН-СНЯ1

N Н;

он

но

Ме = Си , Zn

-гн,о

Г нг0 П0С-СН-СН-СН31

\ / / '

нгы — м.— NH* он Н5С-СН-СН-С00 ^Dht

но

Не = Mvi , Со , N;

В молекуле цитозина имеется три различных азота, поэтому в спектре цитозина наблюдаются две полосы поглощения в области 3400 см"1 и 3170 см-1, которые характерны для групп NR2. ОН. Сильная полоса в области 1680 см-1 может быть отнесена к валенТ' ным колебаниям группы С=0, присоединенной к атому азота в гете-роцикле, в этой же области находятся валентные колебания С= N связи.

Кроме того, в спектре присутствуют интенсивные колебания за мешенного пиримидинового кольца 1370 см"1, 1480 см""1, 1520 см-1 1560 см-1. В интервале 900-600 см-1 наблюдается группа полос, которую мо/тно отнести к ноплоским деформационным колебаниям N Hj 1 о

КК-спектры координационных соединений металлов с цитозином практически идентичны. В спектрах этих соединений наблюдается сохранение двух полос в области 3400-3170 см-1, что говорит о неучастии группы ЫН2 в комплексообразовании. Необходимо отметить, что эта полоса широкая и размытая» видимо, за счет водородных связей, колебания которых приходятся на эту область. Смещение полос в области валентных колебаний пиримидинового кольца 1370-1560 см~1 монет быть вызвано участием азота-3 пиримидинового кольца в комллексообразовании с металлом. В то же время наблюдается повышение частоты валентных колебаний С=0 /1700 см" А что говорит об отсутствии координации этой группы с

металлом. Сохраняется группа полос в области около 800 см-1, которые, по-видимому, относятся к деформационным колебаниям ЫНо-группы, а колебания при 400-600 см~1. вероятно, можно отнести к связи металл-азот.

На основании физико-химических исследований и квантовохими-ческих расчетов мы склонны предположить следующее строение комплексных соединений цитозина с металлами:

н2ы

Л"

и*

- I,

но

I

Ме

он

о

"-о'р

н

.гн2о Ме = Си

н20.

НрЫ

но

МН:

■ Л х П н

Ме и ,1,

р? он он2

А

.гн^о ; Ме. = Со, м;, м« .

-1-1

Характерными группами в молекуле АТФ являются фосфатные группы и концевая ipynna - POg , которые проявляются в

спектре в виде полосы при 1115 см-1 антисимметричных колебаний - Р0д~ и сильной широкой полосы при 1250 см-1 / ^ POjj/.

В области 9СК>-960 см-1 обнаруживаются полосы поглощения, которые можно отнести к деформационным колебаниям группы Р-О-Р.

В органической части молекулы АТФ имеются группы N Н2, ОН, а также атомы азота в гетероциклах. Таким образом, широкая полоса в области 3600-2800 см-1 может быть отнесена к колебаниям этих групп /с наложением/. Кроме того, в спектре присутствуют полосы незначительной интенсивности при 1520 см-1 и 1580 см-1, относящиеся, по-видимому, к валентным колебаниям связей С=С и С= М пуринового кольца, а группа полос небольшой интенсивности в области 1000-960 см-1 и 825-775 см-1 можно отнести к деформационным колебаниям кольца.

Спектры комплексных соединений ионов металлов /С« , Z» , , Со, К\\/ с АТФ практически одинаковы. Основные изменения в спектрах комплексных соединений наблюдаются в области 900-1300 см-1. Так, антисимметричные колебания концевой фосфатной группы -Р0д~ , которая имела максимум поглощения при 1115 см-1 в АТФ, в комплексах представлены в виде широкой размытой полосы с максимумом при 1045 см-1. Кроме того, смещается и значительно уменьшается в интенсивности полоса антисимметричных колебаний групп ^POg , что дает возможность предположить о взаимодействии с

металлом также J, и А фос?атных групп. Полоса поглощения де?от>-

—1 * *

мационных колебаний групп Р-О-Р при 960 см ' в АТФ смещается в область 900 см-1, что можно считать еще одним доказательством

о

участия группы - POg в образовании связи с металлом.

В остальной части спектра практически нет изменений, например, широкая, размытая полоса при 3600-2800 см-"', в которой проявляются колебания, соответствующие Функциональным группам органической части АТФ / НН2, ОН, N - в гетероциклах/, практически не претерпевает изменений в спектрах комплексов по сравнению с исходно:' АТФ. Это позволяет сделать вывод о том, что ни гетеро-цишш. ни углеводная часть молекулы лиганда не участвуют в образовании координационных связей.

Ка основании ыгпескаранного можно предложить следующее стгосчше комплексных соединений меди /П/, цинка /П/, никеля /И/. ко'а/гьта /V и марганца /Л/ с АТФ:

о

АЛф-О-Р-0 ОН?

п 4 ^

0 — Ме \

он2

гн20 ;

Ме =Си .

О

ддф-О-р-О он2

1_

о —V

н20

-0Н2

ОН;

,.4НгО ; Ме = Nr.Ce.Mr

- ЙК-спекгры разнолигандных комплексов отличаются от спектров исходных компонентов и двойных солей.

Для всех спектров характерна широкая сильная полоса в об- '

"I —1

ласти 3600-2700 см , с максимумом при 31 50 см . Сложный характер спектра обусловлен наложением валентных колебаний. N Р^. ОН, СН и атомов азота в гетероциклах, вследствие че^о идентиТ';!-кация отдельных компонентов затруднена. В спектрах присутствуют полосы поглощения около 1600 см-1 и 1400 см-1, указывающие на связывание металла с карбоксильной группой аминокислоты. В спектрах присутствуют полосы, которые можно отнести к деТор^аапонным колебаниям свободных групп ОН треонина и углевода /1380-1310 см""] 1180 см""1/, что указывает на отсутствие взаимоде2стз::я этих групп с металлом. Часть полос поглощения подтверждает предположение о взаимодействии металла с концевой Фосфатной группой ЛТГ / У-гр. /. Так, наблюдается полоса с максимумом при 1040 см""1, и полоса поглсцения группы Р-О-Р смещается с 930 см-1 до 330 сг.~1,

15

что можно считать еще одним доказательством взаимодействия конечной |*осот.тноГ; группы с металлам.

Проявляется полоса поглощения при 1250 см-1, относящаяся к колебаниям сЬ и /3 фосфатных групп / /РО^/. как и в спектре свободной АТФ, по-видимому, они не приникают участие в комплек-сообразовании.

На основании анализа литературных данных и учитывая данные РФА, теркогравикетрического анализа и ИК-спектроскопию. можно утверждать, что полученные соединения являются смешанолигандными комплексами металлов, которым можно приписать следующее строение:

О

II

АДф-0 -Р- О НО

оос-сн-сн-снь

он

Ме = Си , 2п

АДф-0-Р-0/ )

НО он£

I /оос-сн-сн-сн; ^кГно он

.2Н20

Мс = м« ,Со ,N1 .

" Сложный характер спектров смешанных комплексных соединений меди /П/, ц::нка /П/. никеля /Д/, кобальта /П/ и марганца /П/ с ц/.тознном к треонином в области 3000-3500 см-1, вероятно, обусловлен н'лло.гением валентных колебаний групп N Н, N Н2, ОН цито-зина, тгсокнна и воды, вследствие чего идентификация отдельных компонентов значительно затруднена. Необходимо отметить, что

два максимума при 3400 см-1 и 3170 ом-1 сохраняются во всех спектрах соединений /как и у свободного цитозина/, что дает возможность предположить неучастие группы ЫНд цитозина в комплек-сообразовании.

В спектрах имеется сильная полоса поглощения с двумя максимумами при 1680 см-'' и 1630 см-1, одна из которых может быть отнесена к валентным-колебаниям, карбонильной группы С=0 цитозина /1680 см-1/, не принимающей участия в координации с металлом, другая при 1630 cm-1 - к валентным колебаниям карбоксклатной группы С00- треонина, что говорит о взаимодействии этой группы с металлом. Смещение полос в области колебания пиримидинового кольца /1370, 1480, 1520, 1560 см-1 в цитозине/, по-видимому, вызвано участием азота-3 гетероцикла в координации с металло;.'.

Таким образом, предыдущие физико-химические исследования, квантово-химический расчет и спектральный анализ дают возможность предложить следующее строение разнолигандных комплексов:

Н3С-СН-СН-С00ч м-

но

N ill

но н

2На0

Me ^ & , Ztt .

0H£

ы

| Ч

Нгнр \ н нг0 ОН

м<2 = Му» , Со , м;

гнго

выводы

1. Методе:.-. аотенциометрического титрования установлено в системах медь /Л/, кобальт /Ц/, никель /П/, цинк /Ц/, марганец /П/ -цитозин / L-треонин, АТФ/ - вода образование комплексов состава 1:1 и 1:2 и рассчитаны с применением ЗВМ константы устойчивости комплексов.

Условия образования и устойчивость комплексов зависят от природы металла и органического лиганда.

Комплексы с цитозином образуются при больших значениях рН, чем соответствующие комплексы с Ь-треонином и АТФ и рН образования комплексов1 возрастает по ряду АТФ < ТЬт < СиЬ и

а1* < < < Со2-4 < . а

Устойчивость комплексов 1:1 и 1:2 с цитозином и 1_-треонином подчиняется ряду: < Со С N < Еп < С* .

Обнаружено отклонение от указанного ряда устойчивости комплексов с АТФ. Комплексы марганца /И/ с АТФ более устойчивы, чем комплексы кобальта /П/ и никеля /П/: Со < Л/|' < Му\ < Е»»< Сц ,

2. Методом потенциокетрического титрования обнаружено образование в системах Ме/Ц/ - -треонин -цитозин - вода и

Мг/П/- Ь-треонин-АТФ-вода /Ме /В/ = Си , . Со, М , М* / разнолигандных комплексных соединений состава 1:1:1;По программе 5С0ЬЬ ( &к>пи 1Ьулеои5 са \ си I а! \ оп о-? <^емгга1

5 рсс/хгг.) на ЭВМ РС АТ определены константы устойчивости комплексов. • ' ' •• ■ ' '

Устойчивость соединений изменяется по ряпу: Си > 2->\ > N1 > Со > М* /комплексы с ТЬг и СуЬ / Си ? г>1 -7 Мл > С, > А/Г /комплексы с ТЬу и АТФ/

Разнолиганднне комплексы с треонином и АТФ являются устойчивее бинарных соединений. Соединения же с цитозином являются более устойчивыми, чем соответствующие разколигандные комплексы.

3. По предложенным методикам синтезировано 22 неизвестных ранее комплексных соединений состава: Ме+("ГЬ^г. . -пН^О ,

м!4 и3Ог (.он)г • ч Нг0 , Ме+ АЛФг" . VI Иг0 ,

Ме" (ЦО ( ТЬг) (сн! . VI И^О , М.Чст^М.пНгО (м» = й»,*.,*,«^.

Уетода\-:; химического, кристаллооптического, рентгенофазового и ¡¡К-с.чектроскоппческого анализа проведена их идентификация. 16

4. Характер поведения соединений при нагревании определяется

схемой: частичная дегидратация-»дегидратация и разложение от:

ганической составляющей-»-конечный продукт /оксид + углерод ;

пирофосфат металла + углерод/.

Температурные интервалы разложения зависят от природы металла и лигавда.

Разложение разнолигандных комплексов меди, цишса с Ь-треонином и цктозином имеет взвдекой характер. .

ж стабильность

5. Проведено рассмотрение влияния рН среды наУтаутомерных

и их ионных Форм молекулы цитозина и квантовохимическими расчетами /метод АМ 1/ определено влияние распределения электронной плотности и пространственного распределения молекулярного электростатического потенциала /МЭСП/ на место локализации координационной связи при образовании комплексов. При значениях рН 7-9 в комплексообразовании участвует только N -3 пиримидинового кольца молекулы цитозина. При больших значениях рН активна аминогруппа.

6. На основании КК-спектров поглощения исходных веществ и комплексных соединений установлено наличие и характер координирования органических лигандов ионами переходных металлов и предложены координационные формулы комплексов.

Цитозин координируется за счет азота N -3 пиримидинового кольца, I -треонин образует циклическую связь за счет карбоксильной и аминогруппы, а АТФ образует связи за счет концевой фосфато-грушты.

7. Синтезированные соединения переданы на испытание биологической активности.

Союзное содержание диссертации изложено в работах:

1. Ахусси А.Л., Есина H.H., Молодкин А.К., Комплексообразо-вание цинка (П) марганца (П) с -треонином.// В сб."Тезисы докладов ХХУП научной конференции факультета физико-математических и естественных наук" 13-18 мая 1992г.- Часть 3.- М.: Из-во РУДН. 1991. - с. 199.

2. Гнатик E.H., Ахусси А.Л., Есина Н.Я., Молодкин А.К. Комплексообразование меди (П), цинка (П) с питозином.// В сб. "Тезисы докладов ХХУШ научной конференции факультета физико-математических и естественных наук". - Часть 3. -М.: Изд-во РУДН. 1992. - с. 21.

3. Нижникова Э.В., Ахусси А.Л., Есина Н.Я., Молодкин А.К. Комплексообразование кобальта (П), Никеля (П) с цитозином. // Б сб.'"Тезисы докладов XXIX научной конференции факультета физико-математических и естественных наук". - Часть 3.-М.: Изд-во РУДН. 19Э2. - с. 22.

4. Молодкин А.К., Есина Н.Я., Ахусси А.Л. Роль никеля в биохимических процессах. //В сб. ". Тезисы докладов научной конференции факультета физико-математических и естественных наук". - Часть 3. - М. : Изд-во РУДН. 1992. - с.24. .

5. Ахусси А.Л., Есина Н.Я., Молодкин А.К. Комплексы меди (П), никеля (П), цинка (П), кобальта (П) и марганца (П) с АТФ. // Б сб. "Тезисы докладов научной конференции факультета физико-математических и естественных наук". - Часть 3. -М.: Изд-во РУДН. 1993. - с.19.

AHOUSSI Акали! Leon

"Complex compounds of copper(II),zinc(II),nickel(ll), coBaltCII) «uni manganate(II) with L-threonine,cytosine and adenosine triphosphoric acid".

Conditions of complex formation in aqueous solutions have been studied,stability constants of binary and mul-tiligand complex compounds have been calculated.A method of synthesis of binary and nixed-ligand complex compouds has been worked out.Twenty-two ( 22 ) new compounds have been synthesized.The individuality and chemical composition of the new compounds have been determined.Thermolysis and XE-spectra studies have been carried out.A conclusion has been made of the metal-ligand coordination.-The synthesized compounds have been given out for biological testing.