МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЛІЦЕЙ

Наукова робота: Ацетилсаліцилова кислота, як синтон у модельній реакції детоксикації епоксидних сполук.

Виконала: учениця 11 хімічного класу

Пишняк Олександра

Научний керівник: доцент кафедри

органічної хімії Швед О.М.

Донецьк 2013

Зміст

Вступ 3

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД 4

1.1. Токсичність епоксидних сполук 4

1.2. Вміст епоксидних сполук у повітрі робочої зони 5

1.3. Детоксикація епоксидних сполук 6

1.4. Властивості досліджуваних речовин 7

1.4.1.Ацетилсаліцилова кислота 7

1.4.2. Епіхлоргідрин 7

1.5. Взаємодія -окисей з О-кислотами в присутності каталізаторів основної природи 8

1.5.1. Утворення хлоргідринових ефірів бензойних кислот 8

Кислота 11

Анісова 11

Бензойна 11

4-Нітробензойна 11

1.6. Порівняння розриву епоксидного кільця під дією фермента та тетраалкіламмонійгаллагеніду. 13

2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА 13

2.1. Очистка та синтез речовин 13

2.1.1. Синтез та очистка ацетилсаліциловоїкислоти 13

2.1.2. Синтез та очистка епіхлоргидрину 14

2.2. Методика кінетичних вимірів 15

2.3. Математична обробка результатів 16

3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ 17

ВИСНОВКИ 19

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 20

Вступ

Актуальність проблеми. Реакція карбонових кислот з епіхлоргідрином лежить в основі синтезу гліцидилкарбонових ефірів, які є перспективними мономерами для отримання полімерних композицій з різноманітними властивостями та широким спектром використання [1]:

де X=COCH₃.

Реакція каталітичного ацидолізу 1-хлор-2,3-епоксіпропану (епіхлоргідрину – ЕХГ), крім практичного значення, використовується як модельна реакція для вивчення механізму нуклеофільного розкриття оксиранового циклу карбоновими кислотами. Не дивлячись на значну кількість робіт з дослідження реакції α-окисей з карбоновими кислотами, кінетичні закономірності цієї реакції вивчені недостатньо. Залишаються відкритими питання, що пов'язані з порядками реакції за вихідними реагентами, впливу природи кислоти на швидкість ацидолізу епіхлоргідрину.

Дана реакція є модельною реакцією детоксикації епоксидних сполук в біологічних системах, тому є актуальним питання можливості використання ацетилсаліцилової кислоти як синтона у детоксикації епоксидних сполук ферментами групи епоксидгідролази.

Мета роботи - вивчення кінетики реакції епіхлоргідрину з ацетилсаліциловою кислотою в присутності тетраетиламоній броміду для з’ясування ефективності детоксикації епоксидних сполук ацетилсаліциловою кислотою в біологічних системах.

Дослідження проводили в надлишку ЕХГ, що є одночасно і субстратом, і розчинником, при температурі 60С. Контроль за ходом процесу здійснювався рН-потенціометрично.

Робота складається з літературного огляду, експерементальної частини, висновків та списку літератури.

1. Літературний огляд

1.1. Токсичність епоксидних сполук

Епоксидні сполуки - речовини, що містять трьохчленне, рідше чотирьохчленне кільце з киснем. Застосовуються в органічному синтезі, для одержання багатоатомних спиртів , полімерів (особливо епоксидних смол), поверхнево-активних речовин та ін

Токсичність епоксидних сполук пов’язують з їх окислювальною здатністю, легкістю відщеплення ними вільних радикалів, а також окисленням ряду ферментів, що містять тіолову групу. Серед них є сполуки, як дуже високою так і порівняно невеликої токсичності. Вражають ЦНС, подразнюють шкіру і слизові оболонки очей, верхніх дихальних шляхів; легко і швидко проникають через неушкоджену шкіру. Пари і аерозолі можуть викликати набряк легенів; деякі володіють сенсибілізіруючою дією. В умовах виробництва небезпеку становлять інгаляційне надходження і потрапляння на шкіру.

При гострій інтоксикації симптоми нейротоксичної дії: скарги на раптову, сильну, пульсуючий головний біль, невпевненість при ходьбі, утруднення мови. Відзначається також подразнення слизових, коньюнктівіти, профузний нежить, катаральний десквамозний бронхіт, у важких випадках вогнищева пневмонія і набряк легенів.

Тривалий контакт з епоксидними сполуками призводить до функціональних змін нервової системи, органів дихання. При попаданні в очі – гострий катаральний і гнійний коньюнктивит, опік і помутніння рогівки. Різко подразнюють шкіру, добре проникають через одяг, взуття. При попаданні на шкіру після прихованого періоду розвивається бульозний дерматит.

2. Вміст епоксидних сполук у повітрі робочої зони

Таблиця 1.1.- Токсичність епоксісполук

Найменування речовини	ГДК,  мг/м3	Характеристика  речовини
Окис етилену	1	п, 2 клас
Епіхлоргідрин	1	п, А "+", 2 клас
1,2-Епоксіоктен-7	5	п, "+", 3 клас
Окис пропілену	2	п, "+", 2 клас
1,2-Епокси-3-метилбутан	3	п, "+", 3 клас
2-Метил-2-бутоксид	5	п, 3 клас
1,2-Епоксіпропанол-3	5	п, 3 клас

Скорочення і позначення: ГДК - гранично допустима концентрація в повітрі робочої зони (по ГН 2.2.5.686-98); п - пари; клас - клас небезпеки речовини відповідно до ГОСТ 12.1.007-76; А - речовини, здатні викликати алергічні захворювання; " + "- вимагається спеціальний захист шкіри та очей.

2. Детоксикація епоксидних сполук

Встановлено, що в 80-90 % випадків у виникненні раку беруть участь хімічні фактории навколишнього середовища. При чому абсолютна більшість канцерогенів утворюється в організмі людини і тварин з проканцерогенов . Існує безліч хімічних сполук , які набувають мутагенну активність після біохімічних перетворень в середині організму. Такі хімічні сполуки отримали назву промутагенів, а процесс їх ферментативного перетворення в мутагени - метаболічної активації. Окиснені проканцерогени (епоксиди тощо) можуть піддаватися детоксикації епоксидгідралазой, глутатіонтрансферази і меншою мірою УДФ- глюкуроніл - і сульфотрансфераз . Незнешкоджені епоксиди проникають в ядро ​​клітини і зв'язуються з ДНК. Відбувається хімічна мутація. ДНК може репарирувати з відновленням до вихідного стану або мутація збережується .

Для попередження мутацій ДНК важливо знайти спосіб знешкодження найбільшої кількості проконцерогенів (епоксидів), для цього потрібні додаткові речовини, які сприятимут­ь детоксикац­ії. Змоделюват­и детоксикац­ію можна як органічну реакцію за допомогою синтонного ­підходу. Синтон — реальна або ідеалізована структурна одиниця молекулы, яка может бути введена у хімічний синтез відомими способами. Синтон не існує як конкретний реагент, це формальна частинка (іон, радикал або Карбен), кожному синтону може відповідати один або кілька реальних реагентів, і навпаки, один реагент може бути синтетичним еквівалентом для декількох синтонів.

В якості синтону в даній роботі запропонов­анна ацетилсалі­цилова кислота. Ацетилсаліцилова кислота буде вступати у взаємодію з епоксидною сполукою з утворенням гліцидилкарбонових ефірів. В організмі людини каталізуватися дана реакція буде епоксидгідролазою.

Для відтворення цієї реакції у лабораторії використовувалися ЕХГ, ацетилсаліцилова кислота та каталізатор -тетраалкіламмонійбромід.

1.4. Властивості досліджуваних речовин

1.4.1.Ацетилсаліцилова кислота

Ацетилсаліцилова кислота (аспірин) — безбарвні голчасті кристали монокліничної структури, у чистому вигляді без запаху. Одержують взаємодією оцтового ангідриду та саліцилової кислоти. Вживають як протизапальний, знеболюючий, жарознижуючий засіб.

1.4.2. Епіхлоргідрин

Епіхлоргідрин— безкольорова прозора рідина з різким, неприємним запахом. Хімічно високо реактивна речовина.

Эпіхлоргідрин добре розчинюється у спиртах та кетонах, у простих і складних ефірах, в ароматичних вуглеводнях.