Основная биохимическая роль антискорбутного витамина сводится к биохимическим процессам. Однако биологическое и химическое значение антискорбутного витамина, по-видимому, многообразна. Так, например, сравнительно недавно в ряде работ было обнаружено, что антискорбутный витамин вместе с Fe (II) и О2 служит мощным неферментативным гидроксилирующим реагентом для ароматических соединений. Как и гидролазы, этот реагент участвует в процессе превращения фенилаланина в тирозин. Имеется ряд работ по взаимодейтствию антискорбутного витамина с ароматическими аминами, фенилгидразином, никотинамидом [1, с. 22–25]. Эти работы преимущественно синтетического профиля.
Работа посвящена изучению кинетики и механизма взаимодействия антискорбутного витамина и его окисленной формы с никотинамидом, различными по структуре аминокислотами и ароматическими аминами. В литературе имеется большое количество работ, посвященных изучению биохимической роли антискорбутных витаминов и их производных. Подавляющая часть работ посвящена изучению их окислительно-восстановительных свойств при взаимодействии с различными химическими и биохимическими реагентами [2, с. 1184; 3, с. 665–667]. Антискорбутный витамин, как показали наши исследования, имеет несколько ультрареакционных точек в нуклеофильных реакциях, которые, как правило, протекают одновременно с образованием большого количества промежуточных и конечных продуктов. Выделение, очистка, установление их структуры представляет огромные трудности – из-за низких выходов конечных продуктов и сложности их разделения [4, с. 2247–2253; 5, с. 1655–1668]. Решение этих проблем можно осуществить только путем изучения кинетики и механизма этих реакций, расчетом их скоростей и определения направления их протекания, раскрытие активных, стереометрических мер первоначальных, переходных и окончательных исходов, выделения и идентификации их актуальными физическими и химическими способами.
При недостатке витамина РР у детей развивается пеллагра, основными признаками которой является диарея (приводящая к истощению), деменция (нарушение психики и мышления) и в более тяжелых случаях – дерматит. Для профилактики гиповитаминоза витамин РР назначают детям, страдающим ахилией, энтеритами, колитами, аскоридозом, лямблиозом, язвенной болезнью, при которых нарушено всасывание витамина. С лечебной целью никотиновую кислоту или ее амид применяют для устранения авитаминоза и признаков гиповитаминоза; для ликвидации явлений гипоксии и ацидоза у детей с пневмониями, шоком, различными токсикозами, для стимуляции анаболических процессов при лечении гипотрофий, заболеваний печени [6, с. 2233–2237].
Привлекают внимание синтез и исследование кинетики и механизма сольватация антискорбутного витамина с никотинамидом.
При исследовании сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами использовались аминокарбоновые кислоты (аминоуксусная кислота, Д,L-α-2-аминокапроновая кислота, β-2-аминокапроновая кислота, L-диаминогексановая кислота) выпуска румынского предприятия «Реанал», вдобавок не иностранные реактивы знака «химически чистые». Возникновением воздействия начиналось старт соединение первоначальных составов.
Методика эксперимента
Изучение кинетики и механизма конденсации антискорбутного витамина с ароматическими аминами также аминокарбоновыми кислотами показало, что скорости реакций их взаимодействия зависят от не которых факторов: кето-ендиольного равновесия антискорбутного витамина, по причине основности также строения нуклеофильного агента, катализатора и от условий проведения эксперимента.
Согласно литературным данным [7, с. 19–57], наибольшей реакционной способностью в антискорбутном витамине в воздействиях нуклеофильного слияния обладает С1-углеродный акцептор, поэтому присоединение нуклеофильного флокулянта происходит, прежде всего, по этой реактивной точке. Из двух таутомеров (енол- и кето-формы) наибольшей вероятностью присоединения ароматических аминов и аминокарбоновых кислот обладает окисленная форма антискорбутного витамина. Поэтому скорость присоединения ароматических аминов и аминокарбоновых кислот зависит от концентрации кето-формы, которая в свою очередь, зависит от скорости перехода антискорбутного витамина в окисленную форму.
Темп конденсации в целом складывается из темпа перехода антискорбутного витамина в окисленную форму (V1) и темпа взаимодействия окисленной формы с ароматическими аминами и аминокарбоновыми кислотами (V2 ):
Vконд = V1 + V2.
Рис. 1. Зависимость константы скорости реакции от %-ного содержания спирта в водно-спиртовых буферных растворах (Т = 20 °С)
Кинетика сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом
Как объект исследования были взяты антискорбутный витамин и никотинамид модели «химически чистый», как растворитель применяли водно-спиртовые буферные растворы, приготовленные по методике.
За возникновение воздействия утверждается мгновение соединения смеси антискорбутного витамина и никотинамида. Как показали предшествующие исследования, при смешивании термостатированных смесей в итоге сольватации ингредиентов образуется желтая окраска и другой предел впитывания в районе 360 нм.
Таким образом, воздействие сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами, ароматическими аминами и никотинамидом в целом эндотермический процесс [8, с. 149–152].
Кинетика воздействия сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами
Как показали предшествующие исследования, при слиянии смеси в итоге сольватации частей образуется сперва бледновато-розовая, со временем переходящая в гранатовый цвет, насыщенность которого с периодом увеличивается с образованием других (неспецифичных для начальных субстанций) пределов всасывания в районе 360 нм и 510 нм, насыщенность которых с периодом возрастает [9, с. 284–287]. Стехиометрические смеси антискорбутного витамина и аминокарбоновые кислоты (аминоуксусная кислота, Д,L-α-2-аминокапроновая кислота, β-2-аминокапроновая кислота, L-диаминогексановая кислота) соединялись и сохранялись в продолжение 24 часов, тем временем составы окрашивались в насыщенно-гранатовый оттенок. Смеси парили при температуре 25 °С. Появившие гранатовые гущи очищали из пропилового спирта [10, с. 18].
Анализ кинетических кривых и расчет констант скоростей показывает, что суммарный темп сгущения антискорбутного витамина зависит от темпа перехода антискорбутного витамина в окисленную форму, эта стадия по сравнению со стадией сольватации кето-формы с ароматическими аминами и аминокарбоновыми кислотами является лимитирующей.
Как выявили наши обследования, сольватация антискорбутного витамина в недостатке в реактивных смесях кислорода атмосферы или закислителей с аминокарбоновыми кислотами предпочтительно происходит по С1-углеродному акцептору, содержащему значительно больший резерв на этой реактивной точке с появлением неокрашенных оснований Шиффа:
Итог проделанных нами экспериментальных исследований в том [11, с. 207–212; 12, с. 49–53], что в слабокислотных также незаряженных средах в недостатке кислорода атмосферы также закислителей воздействие сольватации антискорбутного витамина с азотовключающими, обладающими свободной парой электронов веществами протекает по С1-ультрареакционной точке с появлением оснований Шиффа.
Рис. 2. Кинетика сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом при различных температурах в 70 % буферном растворе (λ 360 нм, 1–20 °С, 2–30 °С, 3–40 °С). Кинетика сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом при различных температурах в 70 % буферном растворе при λ 360 нм показала, что энергия активации равна: Еакт = 105,7 Дж/моль
Рис. 3. Итог сольватации антискорбутного витамина с никотинамидом в хиноидной структуре
Рис. 4. Сольватация антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами
Результаты исследования кинетики и механизма сольватации антискорбутного витамина с аминокарбоновыми кислотами, ароматическими аминами и никотинамидом проявили, что процесс складывается из двух стадий:
1. Стадии перехода антискорбутного витамина в окисленную форму.
2. Стадии конденсации окисленной формы с аминокарбоновыми кислотами, ароматическими аминами и никотинамидом по С1-акцептору с возникновением оснований Шиффа.