Синтез и изучение соединения L-глутамината натрия с органическими и неорганическими кислотами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИНСТИТУТ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ И ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ИНСТИТ5

РГ8 ОД.

ч / '¡АП

и 1 11 . 1 I V-' V»

На правах рукописи

АШ ЫМБАЕВА БУРУЛКАН АШЫМБАЕВНА

СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ ЬГЛУТАМИНАТА НАТРИЯ С ОРГАНИЧЕСКИМИ И НЕОРГАНИЧЕСКИМИ КИСЛОТАМИ

02.00.01 — неорганическая химия

А~в тореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических паук

Бишкек — 1993

Работа выполнена в Институте биофармакологии и лаборатории химии аминокислот и их производных ИОХ АН Кыргызской Республики.

Научные руководители: академик АН Кыргызской Республики,

д. м. и., профессор А. А. Алтымышев,

чл.-корр. АН Кыргызской Республики, д. х. и., профессор 3. Б. Бакасова

Официальные оппоненты: д. х. и., профессор Б. М. Мурзубраимов

к. х. н., ст. и. с. Т. А. Токтоматов

Ведущее предприятие: Кыргызский медицинский институт,

кафедра общей и бноорганичсской химии

Защита состоится 19 ноября 1993 г. в 9 часов на заседании специализированного совета К.02.93.21 в Институте неорганической и физической химии АН Кыргызской Республики по адресу: 720071, г. Бишкек, проспект Чуй, 267.

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке АН Кыргызской Республики (г. Бишкек, проспект Чуй, 265).

1993 года.

Ученый секретарь специализированного совета, к. х. н.

Л. П. БАЛ КУПОНА

' А к т у а л ь н о с т ь . т, о м ы.. В. области химических..

тул была и остается октальной проблема создания новых фиэио-логически активных веществ (ФАВ) для нужд сельского хозяйства, ■ медицины, пищевой и фармацевтической промышленности. Основой для создания таких прзпаратов могут явиться аминокислоты в сочетании с микроэлементами и различными органическими компонентами.

Соединения '/-аминокислот эффективно применяются для.решения таких важнейших задач, как повышение продуктивности нпвот-новодства, урожайности сельскохозяйственных культур, улучшения питательной ценности пищевых продуктов, яужд медицины; физиологическая активность, например, глутаминоЕо;) кислоты и её солей имеет решающее значение при лечении тяжелых заболеваний крови и центральной нервной системы. Однако, применяемые препараты в большинстве своем труднорастворимы, что затрудняет их усвояемость.

Кислая натриевая соль глуташшовои'кислогн, известная под различными коммерческими названиями как "Вей-су","Ажино-мото" и др., используется в- пищевой промышленности в качестве консерванта п янтиоксиданта для сохранения органолвптичеспих свойств пищевых продуктов. В связи с этим представляет большой научный интерес изучение взаимодействия глутаминовой кислоты и /-глутаии-ната натрия с другими компонентами, в частности, некоторыми органическими и неорганическими кислотами с целью получения новых, ранее неизвестных прзпаратов с комплексом ценных практических • свойств. Необходимо отметить, что в биогеохимических провинциях нашей Республики остро ощущается недостаток некоторых жизненно важных микроэлементов (селена, фосфора, бора и др.), что приводит к эндемическим заболеваниям сельскохозяйственных животных. Задача применения этих микроэлементов в виде солей на основе /-глутампната натрия в лечебно-профилактических целях нз решена и требует углубленного изучения.

Цель работы. Синтез новых соединений /-глутами-ната натрия с некоторыми карбоновыми и неорганическими кислотами, которые обладают биологической активностью, особенно росто-стимулируюшими и антибактериальными свойствами; определение наиболее оптимальных путей их практического использования. Задачи исследований: I. Изучить взаиыну» растворимость компонентов в тройных конденсированных системах, содержащих /-глутз;тпат натрия, кар-

ч

боновьш, фосфорную, Сорную и селеновую кислоты, в водных растворах при 25 °С, выявить состав, а также равновесные концентрационные пределы новых твердых фаз;

2. Установить состав и строение новых соединений, образующихся в изучаемых системах}

3. Определить конгруэнтную координацию функциональных, групп донорных лигандов к выбираемым компонентам;

Отработать условия лабораторного и заводского получения синтезированных соединений, обладающих лечебно-профилактическим действием против беломышечной болезни, антибактериальной активностью, а также стимулирующих рост молодняка животных;

5. Провести биологические испытания синтезированных карбо-ноглутаминатов и натрий глутаминатов селена, фосфора и бора;

6. Освоить выпуск препаратов в промышленных условиях.

Методы исследования. Изучение реакции взаимодействия глутамината натрия с карбоновыми и неорганическими кислотами проводилось классическим методом изотермической растворимости при 25 °0, который позволяет с достаточной степенью точности установить соотавы и концентрационные пределы существования комплексных и двойных соединений, фаз переменного состава. Методами химического анализа твердых фаз определен состав выделенных соединений, их растворимость в органических растворителях, плотность, электропроводность.

С помощью физико-химических методов анализа (ИК-опектро-скопии (спектрофотометр " термогравиметрии

(дериватоГраф системы Ф.Паулик^ И»Йаулйк и Л.Эрдей), рентгено-фазового (дифрактомвтр ДРОЙ-2,5))4 установлено отроение новых соединений*

Связь темы с научным планом. Диссертационная работа выполнена в соответствие с планом научно-исследовательских работ Института органической химии и Института биофармакологии АН Кыргызской Республики по проблеме 2.29.8 - Химические препараты для сельского хозяйства , N° Гос-регисграцми 0186.0123973 Координационного плана АН СССР.

Научная новизна. Впервые методом растворимости при 25°С изучены Гетерогенные равновесия в 10 тройных водных системах, состоящих из /-глутамината натрия с щавелевой, малоновой, ыалеиновой, фумаровой, янтарной, фталевой, винной ,

аскорбиновой, бензиловой и селеновой кислотами. На основе данных диаграмм растворимости установлены концентрационные предали равновесных растворов и состав образующихся'соединений. Индивидуальность 15 получениях двойных солей подтверждена данными ИК-спектроскопии, рентгенофазового, термографического анализов и опраделением физико-химических констант.

Биологические испытания новых соединений выявили их малую токсичность и вне'окое бактерицидное действие. Установлено, что глутаминат натрия селенат (ГНС) и глутаминат натрия- сукцинат •> (ГНЯ) обладают ростостимулирующими свойствами, кроме того,ГНС оказывает также и лечебно-профилактическое воздействие при бе-ломышечной болезни сельскохозяйственных яивотных.

Практическая ц' е н н о с т ь работы.

Большинство синтезированных карбоноглуташшатов обладают антибактериальными свойствами против патогенной флоры возбудителей сальмонелёза, колибактериоза, анаэробной'дизентерии, группы условно патогенных микробов.

Разработана технологическая схема получения глутаминатов натрия селената, бората, фосфата и сукцината, которые могут найти применение в качестве лекарственных и профилактических веществ при эндемических болезнях, а также в качестве стимуляторов роста и развития сельхозживотннх. На Бишкекской биофабрике по разработанным ТУ, РСТ Кнрг.ССР 661-88 выпущена промышленная партия ГНС.

Апробация работы. Результаты исследования долокены на заседании научно-методической комиссии КыргыэНЙВИ (г.Фрунзе, 1988 г.), на Х1У Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (г.Уфа, 1989 г.), итоговой научной конференции профессорско-преподавательского состава К2ШИ им.Маяковского (г.Фрунзе, 1989 г.), ветеринарной секции Научно-технического совета Госагропрома Кыргызстана (г.Фрунзе, 1989 г.), конференции "Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине" (г.Самарканд, 1990 г.), расширенном научно-производст-знном совещании лабораторий химии аминокислот и их производных ИОХ и Института биофармакологии АН Кыргызской Республики (г.Бишкек, 1993 г.).

П у б л и к а ц и и. По материалам диссертации опубликовано I'* научных статей и тезисов, Республиканский стандарт, тзхни-

ческиз условия', техническое задание 661-88, наставление, информационный листок, опытно-промышленный регламент.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста,, включает '30 таблиц, 35 рисунков; состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части и обсуждения полученных данные, выводов, списка используемой литературы и приложения. .

П. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Изучение реакций взаимодействия моноглуташната натрия с органическим;: и неорганическими кислотами в водной среде проводили изотермически!.! методом растворимости, позволяющим установить составы и концентрационные границы существования двойных соединений, в том числе фазы переменного состава. Для выяснения состава и свойств твердых и жидких фаз использовались общеизвестные аналитические катоды.

Известно, что /-глутаминат натрия обладает высокой водной растворимостью, нетоксичностью, кроме того, наличие двух функциональных групп способствует процессам конплексообразования, позволяет применять глутаминат в качестве основного компонента при образовании двойных соединений.

Система /-глутаминат натрия-щавелевая кислота-вода цри 25°С ..

Первая ветвь (рис4П,1) отвечает наличию в твзрдойфазе щавелевой кислоты. Выделение из растворов щавелевой кислоты увеличивается от 10,40 до 20,10%, лучи сходятся в полюсе Точку 7 характеризует эвтоническйй раствор, содержащий 20,0% щавелевой кислоты и 39*89% гидроглугамината натрия. От этой ев-тоиики простирается вторая ветвь кристаллизации безводного натрий глутаминат щавалята КаС^НдШ^^Н^. Прямолинейные лучи, идущие ог этой ветви, пересекаются, указывая на образование соединения, содержащего глутамината натрия 57%, щавелевой кис -лоты 43%.

На диаграмме точка соответствует переходным растворам, находящимся в равновесии с твердыми фазами из безводного натрий глутаминат щавалята ЫаС5Н8Н0^'С2Н2°4 и глутамината натрия ЫаС5Н8Ы04.

Третья ветвь отвечает вчдедетт кислого глутамината натрия и относительно короткая. Соединение в под? растворимо гшконг-руяектна.

Система /-глутаминат натрия-малоновая кислота-вода при 25°С

Первая ветвь (рис.П.2) (точки 1-6) отвечает кристаллизации одиоводного глутзг.шната натрия. Прямолинейные лучп от Фигуративных точек перко,'1 ветки сходятся * полюсе "В", указывая па выделение в дойную фазу глутамината натрия. ЭвтоничеСкие растворы в точке б характеризуются следующим' содержанием: глутамината натрия малонопоН кислоты 28,93$. От эвтоиической точки простирается вторая ветвь, характеризующая процесс выделения двойной соли ЫаО^НдЫО^-СзН^О/р Двойное соединение выделяется в виде мелких тригоиалыюх пластинок. При выделении этого соединения растворимость мзлоновон кислохн возрастает до 62,14%, а содержание глутамината натрия уменьшается до 26,31%.

Вторая ветвь между точками 5-11 соответствует кристаллизации натрий глутаминат малоната, Состав соединения по молекулярному содержанию реагирующих веществ характеризуется количествами: глутамината натрия 62,0^ и малоновой кислоты 38,0$, что в пересчета соответствует химической формуле ЫаС^НдНО^ «С^Н^О^.

Третья ветвь отвечает кристаллизации из равновесных раст-вороз в твердую фазу чистой налоновой кислоты. Соединение растворимо в воде инконгрузнтно.

Система /-глутаминат иатрия-малеиновая кислота-года при 25°С

Изотерма растворимости спетом* имеет три ветви кристаллизации (рис.П.З). Как и првдндуще- системы, она изучена впервые.

Первая ветвь от точки I до б соответствует наличию глутамината натрия в твердой ($взв. В точке 6 количество глутамината натрия доходит до 60,23$ при содержании иалегновой кислоты 20,14%. Эта точка по составу монет бить отнесена к эвтоиической, прямолинейные лучи от неё простираются до полиса глутамината натрия и безводной двойной соли глутаминат натрия нзлэипата.

Вторая ветвь (точки 6-1'О соответствует выделению в твердую фазу безводной двойной соли с соохшшшгем сосхаьшх частей компонентов = 1:1. По данным диагрэкни состав

соли шотвятству°т: глутамината натрия 5(?,59>>, мялеиновоЯ кислоты

50 ' т

Рис.П.1. Диаграмма растворимости системы глутаминат натрия-щавелевая кислота-вода__при 25^0_

№0%

Нас^щ-см

т

масс, °А Ш5НЙМ<

,2. Изотермы растворимости системы глутаминат натрия-малоновая киолота-вода при 25°С

41,41$, что соответствует химической формуле ЫаС^НдНО^-С^Н^О/, с молекулярным весом 285,18. Найденные весовые соотношения компонентов соответствуют указанной формуле химического соединенш. Точка 13 является переходной от двойной соли к малеиновой кислоте. Третья ветвь соответствует выделению в твердую фазу малв-иновой кислоты.

Соединение растворимо в воде конгруэнтно.

Сисима /-глутаминат натрия-фумаровая кислота-вода при 25°С

Изотермическая кривая представлена тремя ветвями (рис.П.4). Первая ветвь (точки 1-5) соответствует наличию в твердой фазе фумаровой кислоты. Прямолинейные лучи, связывающие фигуративные точки кривой насыщения и соответствующие им составы твердых остатков, сходятся в полюсе фумаровой кислоты. Вторая ветвь отвечает кристаллизации в твердую фазу нового химического соединения зз безводной форме.

По данным физико-химической диаграммы твердая фаза характеризуется следующим соотношением компонентов: глутамината натрия 53,4$ и фумаровой кислоты 46,91$, что соответствует новому соединению с химической формулой Г1аС5НдЫ0^*С^Н^0^. Элементный анализ соединения, тщательно освобожденного от маточного раствора, показал следующее количество компонентов: глутамината натрия 58,81$, фумаровой кислоты 40,67$, что весьма близко к составу соединения, найденного теоретически согласно диаграмме растворимости.

Точка 12 представляет собой вторуй-переходную точку и отвечает насыщенному раствору, содержащему глутамината натрия 68,18$, фумаровой кислоты 23,81$.

Далее начинается третья ветвь (точки 12-15), отвечающая выделению в твердую фазу глутамината натрия. Соль в воде растворима конгруэнтно.

Система /-глутаминат натрия-янтарнал кислота-вода при 25°С

Первая ветвь системы (рис.П.5) (точки 1-6) соответствует кристаллизации в твердую фазу янтарной кислоты. Прямолинейные лучи, идущие от фигуративных точек этой ветви сходятся в полюсе 4, указывая на кристаллизации в данной фазе только ливхь як-тарной кислоты. Точка 5 является переходной и характеризуется

! /АМ

:1 —^ масс,'/о

Рис.П.З. Изотерма растворимости /-глутамината натрия-

-малэиновая кислота-вода при 25 °С

, Рис,П.А. Изотерма растворимости /-глуташшата натрия-фумаровая кислота-вода при 25 °С

■ • 11

следующим составом раствора: глутамината натрия 20,17%, янтарной кислоты 20,19%.

Вторая ветвь (точки 5-12) соответствует растворам, выделяющимся из равновесных растворив новых соединений. Прямолинейные лучи, простирающиеся от второй ветви, сходятся в полюсе Б, соответствующему твердой фазе с количеством глутамината натрия 58,86$, янтарной кис"отн 41,12$. При пересчете найденные количества составных1 частей могут быть выражены следующим молекулярным соотношением глутамината натрия к янтарной кислоте, котог-рое равно 1:1, или химической формуле HaC^HgHO^-C^HgO^.

Под микроскопом кристаллы глутамината натрия сукцияата представлены в вида тетрагональных двойников.

Точка 13 является переходной с составом равновесных растворов: глутамината натрия 70,38/6, янтарной кислоты 13,14$.

Третья ветвь (точки 13-17) отвечает растворам, находящимся в равновесии с наличием осадка из чистого глутамината натрия.

Система /-глуташшат натрия-винная кислота-вода при 25°С

При изучении данной системы, ранее не изученной, установлено образование двойного соединения - /-глутамината натрия-винната, в прямоугольном треугольнике построена изотерма растворимости, характеризующая наличие трех ветвей (рис.П.б).

Первая ветвь (точки 1-7) отвечает насыщенному раствору глутамината натрия. Вторая ветвь (точки 8-15) соответствует образованию соединения с химическим соотношением глутамината натрия к винной кислоте 1:1. Точки 7 и 15 .являются переходными.

Полученное соединение содеряит глутамината натрия 52,57 винной кислоты 49,07$, растворимо в воде конгруэнтно.

Третья ветвь (точка 16) отвечает растворам винной кислоты.

Система /-глутаминат натрия-аскорбиновая кислота-вода при 25°

Первая ветвь на диаграмма растворимости (точки 1-5) характеризует аскорбиновую кислоту в донной фазе. Точка 6, первая эв-тоника, соответствует следующему составу: глутамината натрия 22,87$, аскорбиновой кислоты 33,24$. Вторая взтвь (точки 7-14) представляет новое соединение с химическим соотношением глутамината натрия к аскорбиновой кислоте, равным 1:1. Состав твердой фазы: глутамината натрия 42,56$, аскорбиновой кислоты 47,42$,

натрия-яитарная кислота-вода при 25°С

■ Рио.П.б. Изотерма растворимости системы /-глутаминат натрия-винная кислота-вода при 25 °С

соответствующий формуле HaC^HgNO^CgllgOg. Точка 15, вторая эвтоншса, соответствует составу: глутамината натрия 69,10$ и аскорбиновой кислоты 9,6Третья ветвь (точки 16-21) отвечает кристаллизации в твердую фазу одиоводного глутамината натрия.

Скстзиа /-глутаминат натрия-фталевая кислота-вода при 25°С

Кривая на диаграмме делится на три ветви. Две крайние отвечают фталевоГ> кислоте и глутамннату натрия. В точке первой эвтонши! содержание фталевой кислоты 11,91$, глутамината нат-. рия 9,93$. Средняя ветвь насыщенных равновесных растворов соответствует выделению нового двойного соединения. Прямолинейные лучи, идущие от фигуративных точек этой ветви, пересекаются в полюсе Б, подтверждают постоянный состав твердой фазы. Твердая фаза содержит глутамината натрия 50,0$, фталевой кислоты 50,0$. Эти данные подтверждены химическим анализом. В пересчете на молекулярное соединение новое химическое ?&щество выражается формулой NaCjHgNO^-CgHgO^. Третья ветвь (точки 13-16) отвечает растворам, находящимся в равновесном состоянии с фталевой кислотой.

Система /-глуташнат ггатрия-бензцловая кислота-вода при 25°С

Диаграмма растворимости состоит из трех ветвей: первая (точки 1-5) показывает наличие в данной фазе бензиловой кислоты; вторая (точки 5-15) отвечает кристаллизации нового соединения глутаыинат натрия-бенз'човая кислота с соотношением компонен- . тов, равным 1:1. Состав твердой фазы: глутамината натрия 49,0$ и бензиловой кислоты 51,01$, что соответствует химической формуле NaC^HgNO^•CjifHj20j. Третья ветвь (точки 15-21) характеризует Ю0$-ную кристаллизацию в твердую фазу глутамината натрия. Соединение конгруэнтно растворимое в воде.

Система /-глутаминат натрия-селеновая кислота-вода при 25°С

Изотермическая кривая растворимости системы состоит из трех ветвей, крайние соответствуют глутаминату натрия и селеновой кислоте. Точки 4-6 г.гожно рассматривать как эвтонику,_кото-рая отвечает эвтояическому раствору, содержащему глутамината натрия 40.44$ и селеновой кислоты 20,32$.

От первой эвтонической точки 5 отходит ветвь насыщения равновесных растворов твердой фазы, представленной новым сое-

динением с молекулярным соотношением реагирующих веществ - глу-тамината «атрия к селеновой кислоте, равным 1:1. Пределы насыщения растворов, из которых может выделяться данное соединение, варьируют по глутошшату натрия от 40,42 до 12,14%,. по селеновой кислоте от 20,18 до 50,03%. Прямолинейные лучи, идущие от второй ветви (точки 5-12) пересекаются на гипотенузе треугольника. Твердая фаза содержит глутамината натрия 44,56%, селеновой кислоты 45,12% и отвечает соединению, соответствующему химической формуле ЫаС5Н8ЫО^*Н2ЗеО^. Соль в воде растворима конгруэнтно. Точки 13-15 являются вторыми эвтоничзскими растворами, от которых простирается третья ветвь к полюсу насыщения селеновой кислоты, так как она находится в жидком состоянии.

Физико-химические свойства полученных соединений

Растворимость в воде и органических растворителях. С целш установления индивидуальности и подбора индифферентного растворителя для определения относительной плотности кристаллов полученных солей, определена растворимость в воде и ряде органических растворителей. Установлено, что растворимость изучаемых солей в воде колеблется в пределах отдо 20%, в этиловом спир -те от I до 57=; в других органических растворителях они практи -чески не расмориыы (тао'л.П.1).

Относительная плотность кристаллов по ацетону определена пикнометрически. Удельная масса исследуемых кристаллов соединений находится в пределах 1,110-2,192 г/см3. Установлено, что удельные объемы исследуемых солей находятся в интервале 0,456 -0,SG0 сма/г, а молекулярный объем 166,0-314,0 см3/г. При cono -ставлении полученных данных можно сделать вывод о том, что ис -следуемые соединения характеризуются менее плотной упаковкой кристаллических решеток, чем исход..ые компоненты (табл.ПЛ).

Показатели преломления были измерены иммерсионным методом на поляризационном микроскопе. Для каждого испытуемого соедина-ния определяли два значения Hg и Ыр, которые находились в пределах: Ыр 1,336-1,432 и Щ 1,540-1,620.

Рентгенографическими исследованиями установлена индивидуальность карбоглуташшатов и глутакинаюв, рссчигани межплояко-слшь расстояния и относительные интенсивности циффракиионннх

Таблица ПЛ

Физико-химические свойства новых двойных соединений гяутамкната натсия

Соединение

Молекулярная масса,

Удельная касса. г/см S Молекулярный объ- , eu, Удельный объем, см3/г Растворимость в воде, /0 'Показатель ПБйломления Т.пл., °С

1,690 110,0 0,580 72,1 1,540 1,155 225

1,255 156,0 0,772 20,0 1,336 1,401 155-157

1,272 IÇ9,4 0,785 20,0 1,337 1,412 150-152

1,438 181,4 0,700 15,0 1,516 1,595 125-127

2,192 124,5 0,456 16,0 1,337 1,340 133-135

1,680 241,7 0,847 16,0 1,504 1,555 133-135

1,251 227,9 0,799 10,0 1,490 1,510 188-190

1,245 230,5 0,803 17,0 1,514 1,605 164-166

1,111 287,3 0,900 20,0 1,577 1,600 162-154

1,225 214,1 0,814 2,0 1,455 1,500 I4I-I43

1,345 249,1 0,743 1,0 1,506 1,620 125-127

1,324 260,7 0,755 1,5 1,514 1,520 129-131

1,232 208,2 0,780 1,2 1,500 1,530 I54-196

1,213 258,9 0,824 1,5 1,502 1,588 178-180

1,208 222,9 0,835 1,5 1,415 1,490 188-190

1,350 171,2 0,741 1,5 1,402 1,432 135-137

Глутаиинат натрия 157,18

Глтташшаз? натсия 215,15 ЕОрииат - '

натРия 241,09

Натоий гядооглута-12 штат оксалат '

гйШШ?м натрия 272 '07

щттгнатрия 287'09

Гэттаминат натрия зтд т7 виннат ^

ГМ?Веу11й1? 263,21 ГЩШйа?атрИЯ 355'13

Га?ко?8ШтЯЗТрИЯ 345'28 Гс|Щата" на2р"Я 26 7 >02 Гс1л11а?аг кагРия 314,08 ГШШ?на1' на1Рня 267,12 ГЩ1РНа- нмрия 230,95

линий. Показано, что ыежплоскостные расстояния и относительные . интенсивности, характеризующие кристаллические решетки полученных веществ, отличаются от исходных значений. Эти данные позволили утверждать о наличии собственной кристаллической решетки и индивидуальности образуемых соединений.

С помощью ИК-спектроскопии выявлены места локализации связи глутамината натрия с карбоновыми и неорганическими кислотами. Установлено, что в спектрах синтезированных соединений происходят низкочастотные смещения полосы валентных колебаний связи COO- к высокочастотный сдвиг связи -Ы^, то есть происходит ослабление связи С=0 и усиление связи NHj+, что соответствует координации кислот с глутаминаток натрия через кислород карбонильной группы. Так, например, в ИК-спектре 4-форыиатаммоний гидроглутарата натрия (рис.П.7) появление новых полос поглоще- . ния карбоксилат иона в области 1500-1410 см~* свидетельствует об образовании соли глутаминат натрия формиата со следующей

структурой НООС-СН-СНо-СНо-СООЫа . \£

нн3+ ... о.сн о"

Другим синтезированным соединениям глутамината натрия соответствуй!: полосы поглощения, представленные в таблице П.2, на основании которых новым двойным соединениям глутамината натрия предложено следующве строение НООС-СН-С^-С^-СООЫа, где .

NH3 • •-00C-R

R - кислотные остатки использованных при синтезе, карбоновых кислот.

Соединения глутамината натрия с неорганическими.кислотами имеют следующую структуру HOOC-CH-CHg-CHg-COONa, где

HHj'.-O-RJ

Ej - HgS.eOj-, Н3Р0^-, K^BOg-.

Удельная электропроводность измерена у 13 систем, в каждой из которых использовано одиннадцать изомолярных серий растворов 1:1 и установлено, что растворы карбоглутаыинатов и глу-ташшатов натрия при 25 °С сохраняют концентрации Скис>+ Сгл jj = 5*10~5 ом, при этом концентрации кислот уменьшаются со

Рис.П.7. ИК-спзктр 4-форииаташсний гидроглутарата натри

Таблица П.2

Основные колебательные частоты в Ж-спектрах новых соединений глуташната натрия

Соединение Б й», V* 1) (СЫ) 5е=0

(нн2) (ын3+) (СН2) (С0£Г) (С00") (СОО-Ме ) Р=0 в=о

ЫаС5НдЫ0^ (гл) 3440-3400 - 2910-2275 1680 1600 1500-1400

ИаСбН10НОб(фор) 3500 3290-2900 2850-2450 1600 1509-1575 1500-1410

11аС7Н101108(ща,з) 3500 3150-2990 2750-2410 1635-1627 1500 1485-1350

Г1аС8Н12Н06(акр) 3490 3190-3050 2760-2430 1620 1500 1490-1335

НаС8Н121108(иал) 3600-3480 3150-2870 2750-2500 1630-1590 1500 1490-1330 •

11аС9Н12Ы08(мал.ц) 3500-3480 3200-2887 2752-2500 1670-1610 1509 1490-1480

11аС9Н12К08(фуи.т)3500-345С 3150-2880 2750-2510 1600-1590 1500 1493-1477

ЫаС9НкЫ08(янт) 3400 3200-2880 2800-2509 1610-1510 1400 1420-1400

ПаС11Н1^05(фен) 3520-3488 3200-2888 2750-2600 1650-1500 1490 1420-1400

11аС11Нгг|Н010(ас) 3400-3390 3170-2970 2790-2500 1600-1550 1500 1400-1255

ПаС15Н10Н08(фт) 3490-3400 3180-2900 2750-2540 1700 1590-1530 1400

ЫаС5Н10Н085е 3500-3499 3100-2090 2800-2350 1510-1490 1400-1300 1350 1200-1100

ЫаС5Н11К08Р 3500-3499 3130-2990 2890-2599 1500 1520 1485-1400 1270-1200

ЫаС5Н11Ы08В 3490-3400 3300-3100 2880-2490 1600 1400 1490 1390-1290

ЛиО моль# до 0 моль%, а концентрация глутаишга натрия уьвль~ чивается от I) до 100 моль% с одинаковый снтервалои в 10 ;.юль$. На графике пересечение двух криьмх и точки 50 коль> и 4? моль;« означает обраэоьоние двойных создтианй. Реакции диссоциации моано описать следующими формулами, например:

ЫаС5Н8Ы0/|'С8Иб04 [ЫаП5НэЫ0^]+ + [С^С^,]"

КаС5Н8Ы0,>.Н2Б8О1( [11аС5Н9Ы0г>]+ ь [НЗеО^Г

ЫаС5НйЫ0/('С4Нб0;+ ~ [Г1аС5Н9Ы0^]+ + [су^]"

В системах глуташшат матргщ-фталоьил, -селеновая, --янтарная кислота-вода при 25 проводимость падает постепенно с точки .минимума соответственно 1,91, 2,10 и 1,60, затем повышается по мере увеличения концентрации второго компонента и доходит до значений 3,18, 3,90 и 2,70-Ю~5 оц,

Твриогравиивтричаские исследования показали, что термические характеристики соединений имеют более слолшып характер , чем исходные компоненты. Кривые нагревания ДТА комплексов характеризуются несколькими эндотермическими и экзотермическими эффектами и включают процессы - плавление, дегидратацию, образование пирролидонкарбонатов, пиррола, простых карбонатов, окислов, далее- простейших продуктов и их выгорание. Например:

ЫаООС-СН2-СН2-СН-СООН ^^ Ыа00С-С1ГЫ1КС0 + н 0 530° ЫН2 ' СН2--С Н2

сн—-сн

330° II И + Ыа^СО* + 11,0 + со,

сн сн 5 2 ' 2

Следует отметить, что превращения „слей глутэшшата натрия с неорганическими кислотами начинаются при более низких температурах (70-100 °С), чем для карбоглутаминатов (125-145 °С) . Установлено такие, что чем меньше масса и сложность структуры солей глутамината натрия, тем нияе температура термичэских аффектов.

Ш. БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ СИНТЕЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Полученные 15 химических веществ были испытаны в качестве лекарственных средств в НШШ1ХС г.Купавне и зарегистрированы

как новые соединения (табл.МЛ). Изучена биологическая активность синтезированных солей и установлено, что они являются нетоксичными в пределах ЛД^д 1200-821)0 мг/кг.

Таблица Ш.1

Зарегистрированное в НИИБИХС г.Купавны соединения глутамината натрия .

Номер и дата госрегистрации солей

Название соединения

Брутто-формула

Токсичность,

ЛД50МГ/£Г

782968? от 04.04.87г.

7891487 от 29.04.87г.

7829787 от 04.04.87г.

7803187 от 17.03.87г.

7829887 от 01.04.87г.

7829587 от 01.04.87г.

7803287 от 17.03.87г.

7829987 от 0I.t4.87r.

7891587 от 29.04.87г.

4552287 от 13.05.87г.

4552037 от 23.05.87г.

7192786 от 08.04.86г.

'7603087 от 17.03.87г.

7891287 от 29.'04.87г.

7891387 от 29.C4.87r.

нат формиат

Натрий гидроглута-минат оксалат

5-натриИ глутами-нат акрилат

Глутаминат натрия ыалонат

1-натрий-5-гидро-иалеилоглуташшат

Натрий глутаминат фумарат

Глутаминат натрия сукцинат

5-натрий глутаминат гидрофталат

Натрий гидроглута-минат фенолят

Глутаминат натрия бензилат

Аскорбинат глутаминат натрия

Глутаминат натрия сульфат

Глутаминат натрия селвнат

Натрий гидроглута-ыинат. бграт

Натрий глутаминат фосфат

ЫаСбН1006К 4890

ЫаС7Н1008Ы 4600

НаСбН120бЫ 2500

ЫаС8Н1208Ы 4700

ЫаС9Н1008Ы 4800

Ыа0дН1008Ы 6890

ЫаСдН1/(ОаЫ 8200

ЖаСИН14°5И 4790

ЫаС11Н1405Ы 6700

ЫаС19Н200?Ы 5190

ЫаС9Ни010Ы 4880

ЫаС5Н1008Ы5 3780

ЫаС5Н1008Ы5е 1280

ЫаС5Н1];07ЫВ 6000

ЫаС5НИ°8ЫР 2900

Эти соединения обладают антибактериальными свойствами, наиболее высокую активность проявляет глутаминат натрия свле нат, фосфат, борат, аскорбинат и сукцинат.

В малых дозах препараты э-лой грушш окаьивают гинотенаивный аффект, то есть при введении в организм снижают артериальное давление. Гематологические исследования выявили у экспериментальных животных, получавших дозы препаратов, повышение гемоглобина крови и общего белка.

Среди новых синтезированных препаратов этой группы особое значение имеет глутаминат натрия селенат (ГНС), для которого разработаны технические условия и утвержден РСТ Киргизской ССР 661-88, предназначен для повышения роста, развития и резистентности организма молодняка животных, лечения и групповой профилактики беломышечной болезни и желудочно-кишечных заболеваний. ГНС устойчив к воздействию воздуха, сроки хранения в водном растворе до 10-12 суток, а в сухой порошкообразной форме -до 5 лет. Растворы препарата можно стерилизовать кипячением или автоклавированием. Его можно применять в смеси с концентрированными кормами, гранулами, в минеральных полисмесях, с водой,молоком, весьма удобен и для групповой профилактики беломышеч -ной болезни.

Испытания препаратов ГНС и ГНЯ, как стимуляторов роста молодняка сельскохозяйственных животных, позволили определить эффективность их действия на общее развитие и увеличение привеса животных. По данным Министерства сельского хозяйства Кыргызской Республики эндемическим заболеванием, возникающим вследствие недостатка в рационе питания селена, в отарах заболевают до ■50$ молодняка овец, из них гибнет до 90$. При профилактическом использовании ГНС в дозе 3-4 мг/кг предохранительный эффект его составляет почти 99$, а лечебный - 'до 94$.

Для групповой профилактики беломышечной болезни, желудочно-кишечных заболеваний, повышения резистентности организма, стимуляции роста и развития молодняка животных нами, совместно с Кыр-гызНИВИ, разработан рецепт приготовления лечебно-профилактической смеси - ЛПС. Он включает, в определенных соотношениях, ГНС, макро- и микроэлементы, сухой кормовой антибиотик кормогризин 10,40, комбикорм, мел, хлористый натрий и другие.

Промышленный выпуск препарата по предложенный нами технологическим схемам осуществлен на Дяалал-Абадском солефосфатнои заводе. Практическая реализация осуществлялась в хозяйствах Кочко-рского, Таласского, Карабуринского, Карасуйского, Сузакокого и

других районов Республики. Налажен выпуск ГНС на Биофабрикз г. Бишкека, отвечающий техническим требованиям ТУ 661-88.

Результаты проведенных исследований по диссертации вошли в следующие рекомендации и нормативные документы:

1, Наставлении по применению препарата ГНС;

2, Информационный листок;

3, Республиканский стандарт, технические условия, техническое задание 'Тлутаминат. натрия селенат кормовой"; Рекомендации по применению ГНС для стимуляции и профилактики беломышечной болезни молодняка .тавотных.

ВЫВОДЫ

1. Изотермическим методом растворимости при 25 °С изучено взаимодействие десяти тройных систем:

ЫаС5И8ЫО/+-СН02СО0Н-Н2О ЫаС5Н8Ы0/{-С2Нз02С00Н-Н20 ЫаС5Н8Н0;]-С3Н3О2С00Н-Н20 (транс) и (цис) ИаСдНзЫО^-СзНдО^СООН-НзО НаС5Н8НО^-С3Н5О2С0ОН-Н20 НаСс-Н8110^-С5Н70/+С00Н-Н20 . ЫоС5Н8Ы04-С7Н502С00Н-Н20 Ы ас 5н 8110/гС 13 Н х 102с 00Н-Н2 О ЫаС5Н8Ы0,4-Н25е0^-Н20

Найдены концентрационные пределы насыщения равновесных растворов и состав образуемых соединений, а также .условия их синтеза.

2. Синтезированные карбоглутаминаты и глутаминаты натрия выделены в кристаллическом виде и идентифицированы современными методами анализа (ИКС, РФД, ДТА и электропроводность).

3. Разработан метод синтеза 15 соединений ¿-глуташшата натрии с органически::!! и неорганическими кислотами, а также фенолом. Строение соединений подтверждено физико-химическими методами.

'I. На основании ПК-сиектроскошш установлено, что взаимодействие ¿-глутакнната натрия с карбонояшт кислотами осущестл-лчетсн/ через водородную овязь, возипкарщув между кислородом

карбоксильной и атомами азота аыинной групп, б случаи с неорганическими кислотами связь осуществляется через координацию азота аминной группы с борат-, фосфат- и селенат-анионами.

5. Изучение электропроводности тройных систем /-глутами-ната натрия с карбоновнми и неорганическими кислотами в водной среде при 25 °С подтвердило образование двойных соединений при соотношении компонентов 1:1,

6. Термографическим изтодом исследования установлено, что общим для всех синтезированных соединений является наличие термоэффектов, соответствующих плавлению, потере воды, а такие относящихся к превращениям в пирролидонкарбоновую соль, а затем

в пиррол с отщеплением С02, Н20 и образованием карбонатов и соответствующих окислов с последующим появлением побочных продуктов процессов разложения.

7. Биологическими исследованиями установлэна малая токсичность и высокое бактерицидное действие синтезированных препаратов. Установлено, что наибольшей бактерицидной активностью обладают глутаминашнатрия селенат, фосфат и борат, средней -глутаминаты натрия сукцинат, фзнолпт, аскорбинат, фталат и бэн-зилат, слабой - глутаминаты натрия формиат, акрилат и оксалат. Выявлено, что глутаминат натрия езленат ГКО и глутаминат натрия сукцинат обладают ростостимулирующими свойствами. ГНС оказывает также и лечэбно-профилактичзское воздействие при беломышечной болезни молодняка сельскохозяйственных животных.

■ 8. Разработана технология получения четырех новых соединений, утверядены РСТ, ТЗ, ТУ. Выпущены промышленные партии ГНС на Бишкекской биофабрикэ. Разработана рецептура-лечебно-профилактической смеси для молодняка животных, промышленный выпуск которой осуществлен на Джалал-Абадском брикетном заводе.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ашымбаева Б.А., Ботбаев А.И., Рыскулов К.Р., Алтымышев А.А., Сарымсаков.Т.М. Физико-химические свойства глутамината натрия с аскорбиновой, бензиловой кислотами и их биологическая активность //Деп. ВИНИТИ 11.07.88, !!'. 5547-И-88.

2. Ашымбаева Б.А., Токтобекова Т.Т., Уметбаева К. Синтез, изучение физиологически активных свойств солей глутамината натрия с одноосновными карбоновыми кислотами //В кн.: Тезисы док-

ладов итоговой научной конференции профессорско-преподавательского состава Кирг. женского пединститута им.В.В.Маяковского.-Фрунзе, 1989. - С.99.

3. Рыскулов K.P., Ашымбаева Б.А., Борбиев Б.И., Чебоксара-ева Т.В. Применение антибактериальных и химеонрепаратов при бактериальных инфекциях овец //В кн.:Методы и средства борьбы с заболеваниями сельскохозяйственных животных.

4. Ашымбаева Б.А., Бакасова З.Б., Ботбаев А.И., Рыскулов K.P., Алтымышев A.A. Растворимость систем /-глутамината натрия с двухосновными карбоновыыи кислотами //Деп. в ВИНИТИ 11.12.90, № 6178-И-90.

5. Ашимбаева Б.А,, Рыскулов K.P. Биологическая активность глутамината натрия селената "ГНС" и его применение в животноводстве //В кн.: XI Всесоюзная конференция "Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине". - Самарканд, 1990. - С.344-345.

6. Ашымбаева Б.А., Алтымышев A.A., Рыскулов K.P., Бакасова З.Б. Применение "ГНС" для стимуляции роста и профилактики бело-ыышечной болоани молодняка животных // В кн.: Ученые предлагают; достижения ветеринарной науки сельскохозяйственному производству.

Фрунзе, 1991. - С.17-18.

7. Ашымбаева Б.А., Рыскулов K.P., Бакасова З.Б. Химиопро-филактика и лечение беломьшечной болезни ягнят //Научно-техническая информация и технико-экономические исследования FK. Информационный листок 109 (4783), 1991. - С.З. - Бишкек,KP,НИИТНИ.

8. Ашымбаева Б.А., Алтымышев A.A., Бакасова З.Б., Рыскулов K.P. Физико-химические свойства /-глутамината натрия с двухосновными карбоновыми кислотами и их биологическая активность //Деп. ВИНИТИ 26.05.92, № I757-B-92.

9. Алтымышев A.A., Ашымбаева Б.А., Ботбаев А.И., Рыскулов . K.P. Глутамина? натрия селенат "ГНС" кормовой. Технические условия, республиканский стандарт 661-88. - Изд. официальное Госплан Киргизской ССР, Фрунзе, 1988. - C.I-I0.

10. Ашымбаева Б.А., Алтымышев A.A., Рыскулов K.P., Бакасова З.Б., Сухно U.K., Телегина A.B. Технологический регламент изготовления глутамината натрия селената ГНС. - Бишкек, 1992. - С. 1-9, КирНИВИ, отд.ВАСХНИЛ Института биофармакологии АН PK.

11. Ашьшбаева Б.А., Алтышшев А.А, Бакасова 3,Б., Кожано-ва Т.О., Мухамеддиев МЛ. Синтез и физико-химическое изучение .соединений /-глутамината натрия с некоторыми карболовыми кислотами //Известия АН РК, сер. хии.=-технол. и биологич. наук. -Бишкек, 1992, !!» 2. - С.40.

12. Ашымбаева Б.А., Рыскулов К.Р., Бакасова З.Б., Ыухамед-диев М.М. Биологические свойства солей глутамината натрия // Известия АН РК, сер. хим.-техн. и биологич. наук. -1992,№23-0.63.

13. Абдыбалиев Д.А., Ашымбаева Б.А., Бакасова З.Б. Изучение электропроводности солей /-глутамината натрия //Деп.ВИНИТИ 15.08.93, № 7755-В-93.

14. Ашымбаева Б.А., Абдыбалиев Д.А., Бакасова З.Б. Рентге-нофазовые анализы солей /-глутамината натрия //Деп. ВИНИТИ, 15.08.93, !й 7856-В-93.