Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Бакасова З.Б. Физико-химические основы получения, свойств, строения новых производных L-глутаминовой кислоты и L-глутамината натрия

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11.86 Mб
Скачать

В белках микроэлементы могут удерживаться

разнообраз­

ными функциональными группировками: NH2, CONH,

СООН,

•а также имидазолом, пирролом, индолом [128].

 

 

При

разделении белков крови и тканей

методом

электро­

фореза

было показано,

что отдельные белковые

фракции со­

держат

одновременно

ряд микроэлементов.

Так,

например,

зола альбумина сыворотки крови содержит марганец, кремний, титан, медь, алюминий, цинк, свинец; a f -глобулин — свинец, марганец, кремнии, титан, медь, алюминий, хром, цинк, молиб­ ден [76].

Формы связи отдельных металлов в белковой молекуле в этих случаях не установлены. Известно, что металл только тогда может образовывать прочные комплексные соединения, если он не замещается другим металлом, иначе реакции заме­ щения значительно затрудняются (например, железо не заме­ щается в гемопротеинах, кобальт — в витамине В| 2 ) .

Выяснено, что замена одного металла другим в ряде слу­ чаев может привести к ннактивированию потенциальных био­ логически активных систем. Поэтому так высоко оценивают роль металлов при активировании ферментов, гормонов, ви­ таминов. Например, активирование амилазы достигается нат­ рием, калием, литием, магнием, кальцием, барием, йодом, фто­ ром; активирование нуклеотидазы — магнием, марганцем, кальцием, барием. Большую роль при этом играет концентра­ ция металлов [128].

Было показано, что при замене одних металлов другими в белковых системах сохраняется их ферментная активность. Это позволило высказать предположение о существовании изодинамических ферментов, т. е. ферментов с одинаковым характером химического действия, но содержащих различные металлы [198].

Изодинамические ферменты играют большую биологиче­ скую роль в организме и могут смещать процессы в зависимо­ сти от рН среды, солевого состава и свойств участвующих сое­ динений. С этой точки зрения большой интерес представляют исследования каталитических эффектов ионов различных ме­ таллов для реакций одного фермента и субстрата [71].

В. В. Ковальский и др. [83, 125, 126, 127], описывая значе­ ние микроэлементов в сельском хозяйстве, особенно в живот­ новодстве, подчеркивают, что такие элементы, как кобальт, йод, содержащиеся в почвах, воде, растениях, впоследствии попадают в организм животных и нормализуют деятельность щитовидной железы, тем самым предотвращая заболевание эндемическим зобом.

Соли микроэлементов при кормлении животных могут при­ меняться в различных формах: в виде водных растворов, до­ зированных таблеток, в соляных брикетах (медунцах); они могут вводиться в силос, комбикорм [128].

Органические лиганды в комплексах с металлами находят все более широкое применение в биологии, фармакологии, ме­ дицине, сельском хозяйстве и металлургии [203].

Испытай препарат коамид, синтезированный М. А. Азизовым (кобальтамидникотиповой кислоты), и комплексные сое­ динения меди с аминокислотами [97, 128].

Разработка методов синтеза и технологии новых комплекс­ ных органических соединений, содержащих йод, кобальт, медь, марганец, цинк, которые могли бы быть использованы в жи­ вотноводстве, является одной из важнейших задач.

Значительный интерес также приобретает исследование природы естественных биологически активных веществ типа витаминов, гормонов, ферментов, содержащих в своем составе микроэлементы, а также изучение условий и процессов синте­ за и механизма биологически активных соединений, включаю­ щих марганец, кобальт, никель, медь, цинк, йод и др.

Учитывая это важное значение микроэлементов и амино­ кислот, нами было решено провести исследование гетероген­ ных равновесий в системах из хлоридов щелочных, щелочно­ земельных элементов и металлов переходного четвертого пе­ риода с глутаминовой кислотой и ее натриевой солью. Полу­ ченные экспериментальные данные описываются в следую­ щих главах.

Глава II

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХЛОРИДОВ КАЛЬЦИЯ, МАГНИЯ, СТРОНЦИЯ, БАРИЯ, КОБАЛЬТА, МАРГАНЦА, НИКЕЛЯ, МЕДИ, ЦИНКА, Ж Е Л Е З А И ГИДРООКИСЕЙ НАТРИЯ, ЛИТИЯ, КАЛЬЦИЯ, МАГНИЯ И ПОДГОТОВКА ЭТИХ КОМПОНЕНТОВ

Д Л Я ИССЛЕДОВАНИЯ

Из вышеприведенных материалов известно, какую важную биологическую роль в жизни животных и человека играют микроэлементы. В последние годы появились многочисленные

исследования, касающиеся

микроэлементов:

по

применению

микроэлементов

в животноводстве

и медицине,

по

изучению

биохимической

роли

микроэлементов

в обмене веществ жи­

вотных и человека и гармоническому

сочетанию

их с гормо­

нами,

ферментами,

витаминами,

антибиотиками и

многими

лечебными средствами.

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящее

время широко

изучается

взаимоотношение

между

белками

и микроэлементами,

рассматривается

участие

микроэлементов

в строении

многих

энзнматнческих

систем,

прослеживается

связь

между микроэлементами,

ферментами,

витаминами и гормонами,

выясняется

влияние микроэлемен­

тов на процессы

роста, тканевого дыхания,

внутриклеточного

обмена, кроветворения, размножения [64, 124, 229].

С

микро­

элементами связывают и функции

ряда гормонов,

витаминов

и других биорегуляторов.

Следовательно,

устанавливаются

пути наиболее действенного использования микроэлементов в области фармацевтической химии.

Таким образом, изложенные выше данные указывают на необходимость расширения исследований по выделению, уста­ новлению химического состава, а также разработке путей синтеза новых препаратов на основе аминокислот в сочетании

смикроэлементами.

Вданном исследовании изучалось химическое взаимодей­ ствие L-глутаминовой кислоты, глутамината натрия в водных растворах с гидратокисями и хлоридами лития, кальция, стронция, бария, кобальта, марганца, никеля, меди, цинка и железа.

Глутаминовая кислота C5H9NO4 представляет собой белый кристаллический порошок с мясным привкусом, выделяется из водного этилового спирта в виде кристаллов ромбической

сингонип [39], плавится при температуре 224—225°С с разло­ жением, умеренно растворяется в воде, очень слабо растворя­ ется в этиловом спирте.

L-глутаминат натрия C 5 H 8 N0 4 Na представлен белыми ром­ бическими пластинками, плотность его = 1,4601, температура плавления 225—227° (с разложением) [132, 205]. Соль хорошо растворяется в воде (136 г на 100 мл воды при 20°С), лишена запаха, сладковато-соленого вкуса, в водных растворах обла­ дает мясоподобным вкусом, который придается ионом глута­ миновой кислоты. Диссоциация L-глутамината натрия проис­ ходит по следующей схеме:

соо-

I

NaOOC—СН—СН2 —СН2 —COO- £ ООС — СН 2 — СН 2 — СН+ Na

I

I

N H 2

N H 3

Как глутаминовая кислота, так и моноглутаминат натрия относятся к L-конфигурации. Удельное вращение в 2н. раство­ ре соляной кислоты равно 25,06°, в нейтральных растворах — 5,5°, НД — 2280 кал/кг, рН среды — 7,0 (10%-ный раствор). L-глутаминат натрия — однозамещенная натриевая соль глу­ таминовой кислоты, кристаллизующаяся с одной молекулой воды, имеет следующее строение:

СООЫ—СН2 —СН2 —CHNH2 —COONa-HaO.

L-глутаминат натрия готовился из L-глутаминовой кисло­

ты путем ее

нейтрализации гидроокисью натрия по способу,

описанному

ниже [6, 27, 37]. Для получения глутамината нат­

рия брались химически чистые глутаминовая кислота и гидро­

окись натрия.

Синтез

проводился

при обычных условиях с

использованием

следующей аппаратуры:

 

а) сосуд с мешалкой

или реактор с лопастной мешалкой

для равномерного размешивания;

 

 

б) устройство для водяной или

паровой

рубашки для на­

гревания или охлаждения

реактора.

148 г глутаминовой кисло­

При

синтезе

глутамата натрия

ты растворяли

в 300

мл

воды и добавляли

35 г гидроокиси

натрия.

Учитывая плохую растворимость глутаминовой кис­

лоты, приготовленную воду подогревали до 80—90°С. Остаток глутаминовой кислоты растворялся при добавлении гидрооки­ си натрия. Составленная смесь глутаминовой кислоты и гид­ роокиси натрия упаривалась при постоянном размешивании при 70—75°. Контролем реакции служил показатель прелом­ ления 1,4350 с бриксом 56,5% сухих веществ, но не выше. При

3*

2832

33

нарушении этих условий выпадал ие кристаллический, а по­ рошкообразный глутаминат натрия.

При достижении контрольного показателя упаривание прекращалось. При упаривании рН среды незначительно ме­ нялась в пределах от 6,9 до 7.

После упаривания сгущенный раствор в течение трех су­ ток постепенно охлаждался: первые сутки до 50—45°, вто­ рые сутки — до 35—30°, третьи сутки — до возможно мини­ мальной температуры. Кристаллизация считалась закончен­ ной, когда среда в маточнике достигала рН = 7,2—7,5.

Выпавшие кристаллы отфильтровывались, высушивались и упаковывались. Высушивание производилось при температу­ ре не выше 45—50° при постоянном размешивании.

Полученная соль (моноглутампнат натрия) характеризова­ лась рядом показателей, которые рассматривались как техни­ ческие условия: содержание азота достигало 7,45%, его опре­

деление

велось в усовершенствованном

аппарате

Къельдаля

189];

содержание

натрия

составляло 11,8—12,3%

и

 

определя­

лось весовым

методом

(модифицированный

нами

метод для

натрийсодержащих

продуктов).

Угол

удельного

 

вращения

у 3%-ного

раствора глутамата в 2%-ной

соляной

 

кислоте был

равен [а]д2 0 =+24,9—25°;

удельная масса соли,

определенная

в 96°-ном

этиловом спирте, — 1,69—1,70 г/см3;

 

температура

плавления лежала в интервале 206—216°С;

растворимость в

100 мл воды

при 25°С составляла 133 г

глутамата

натрия;

влажность

полученных

препаратов

колебалась

 

от

0,32

до 0,49%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для жидкой фазы (маточника) были найдены следующие

характерные

показатели:

азота

содержалось

3,9%

(весовых);

натрия — 4,55%;

показатель

преломления

 

равен

1,412;

Брике —• 46,2; удельная

масса

раствора

— 1,232

при

25°С;

вязкость раствора — 9,20 сп; рН раствора — 7,2—7,5.

 

Для исследования нами взяты также хлористые соли каль­

ция,

магния,

кобальта, марганца и никеля, трижды

перекри­

сталлизованные и проверенные на степень химической чисто­ ты. При химическом анализе солей количества магния, каль­ ция, кобальта и никеля почти точно соответствовали шестиводным гидратам, хлорид марганца — четырехводному гид­ рату. По данным анализа, гигроскопическая влага достигала почти 1%.

Хлористый кальций СаСЬ выделяется из водных раство­ ров в виде шестиводной соли. Кристаллы относятся к триго­ нальної"! системе с отношением осей а : с = 1 : 0,505. Они одно­ осные, отрицательные, имеют следующие показатели прелом­ ления: N = 1,417; Np = 1,393 [24, 72, 136]. Поведение хлористо-

го кальция при растворении в воде изучалось многими иссле­ дователями [105, 113, 142, 208, 286] в широком температурном интервале от —49,8° (эвтектики) до кипения растворов.

Хлористый магний (MgCl2 ) кристаллизуется из водных ра­ створов в виде гидратов с 12, 8, 6, 4 и 2 молекулами воды. Ше-

стиводный

хлористый магний

существует

в диапазоне

темпе­

ратур от —3,4 до 116,67°С.

Его кристаллы относятся к моно­

клинной

сингонии и характеризуются следующими

кристалло-

оптическими

константами:

отношение

оптических

осей

а : в : с= 1,367 : 1 : 0,854;

угол

2v = 86°18'. Кристаллы

имеют по­

ложительный

знак

( + ),

их показатели

преломления

равны:

N g = 1,528;

N m = 1,524; Np = 1,495 [72]. Плоскость

оптических

осей перпендикулярна (010), а угол V между оптическими ося­

ми составляет

79°.

Кристаллический шестиводный

хлористый

магний имеет удельную массу, близкую к 1,59 г/см3,

твердость

равна 1,5[108,"П8,

136, 208].

 

 

 

 

 

 

Хлористый стронций (SrCl2 )

в безводном

состоянии обра­

зуется при взаимодействии

металлического

стронция

с гало­

генами,

а также при растворении SrO или SrC03

в галогено-

водородиых кислотах. Кристаллы его бесцветные, кубические,

параметры ячейки

а = 6,99

А, плотность — 3,052 г/см3,

темпе­

ратура

плавления

равна

870°, теплота

образования

Н 0 2 9 8 =

= 198,0

ккал-моль.

Растворимость в воде

составляет

34,6%

(20°), 50,2% (100°). Растворы имеют горький вкус. При темпе­ ратурах ниже 61,34° из водных растворов выделяется SrCl2 -6H2 0 — изоморфный СаС12 -6Н2 0, кристаллизующийся в'

гексагональной

 

сингонии с периодами а = 7,906 А,

с=4,07 А,

его

плотность — 1,964 г/см3.

SrCl2 -6H2 0

трудно растворяется

в этиловом

спирте. При температуре от 61,34° до 145° выделя­

ется SrCI2 -2H2 0.

Кристаллы

относятся

к моноклинной синго­

нии

и

имеют

следующие

 

параметры

ячейки:

 

а = 11,69 А,

в = 6,38

А, с = 6,66

А; р = 105°54/ [136].

 

 

 

 

 

Хлористый

барий [136] при обычных

условиях

 

существует

в виде дигидрата

ВаС12 -2Н2 0; бесцветные кристаллы его име­

ют

моноклиническую

решетку:

 

а = 7,176

А,

 

в = 10,86 А,

с = 6,738 А; р = 90°5Г, плотность — 3,10 г/см3.

При нагревании

до

100° он полностью теряет

кристаллизационную

 

воду.

 

Безводный ВаС12

имеет ромбические кристаллы: а = 7,823 А,

в = 9,333 А, с = 4,705 А;

плотность

— 3,92 г/см3;

температура

плавления

— 960°,

температура

кипения — 1560°. С солями

NaCl, К О , СаС12

образует

низкоплавкие

эвтектики,

например,

эвтектическая

смесь

ВаС12

и NaCl

(при 61 мол% ВаС12 ) пла­

вится при 654°.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

Растворимость ВаС12

(в расчете

на безводную

соль в г на

г воды)

составляет

31,6 г (0°), 35,7 г (20°), 56,8 г (100°).

Рис. 5. Политерма растворимости хлорида кальция в воде.

Хлористый барий почти не растворяется

в абсолютном спирте

и эфире

[136, 207].

Данные

политермы

растворимости [208]

хлоридов

кальция,

магния,

бария и стронция приведены на

рис. 5, 6, 7, 8.

Хлористые соли кобальта, марганца и никеля были триж­ ды перекристаллизованы для работы и проверены на сте­

зе

Рис. 6. Политерма растворимости хлорида магния в воде.

пень чистоты. При химическом анализе хлористая соль ко­ бальта соответствовала шестиводному гидрату, хлорид мар­ ганца — четырехводному, хлорид никеля — шестиводному.

Содержание хлорида кобальта в гидратной форме состав­ ляло 54,60%, воды — 45,39%. По данным анализа, гигроскопи­ ческая влага достигала 1%.

Безводный хлорид кобальта (CoCIa) имеет блестящие го-

6есХВаС(2

Рис. 7. Политерма растворимости хлорида бария в воде.

лубые кристаллы с гексагональной кристаллической решеткой;

плотность его равна 3,356 г/см3 ;

температура

плавления ле­

жит при 724°, температура кипения — 1049°

теплота

образо­

вания Н°298 равна 77,79 ккал[моль.

Хлорид кобальта

хорошо

растворим в. воде и кристаллизуется из водных растворов в

 

50 ' 100 '

150

' ~200

"o0"

300 350

400

 

'

~~~ вес.

%

SrClf

 

 

 

Рис. 8. Политерма растворимости хлорида стронция в воде.

виде различных

кристаллогидратов:

шестиводных,

четырех-

водных, двуводных и одноводных.

 

 

 

При

обычной

температуре

хлористый

кобальт

существует

в форме

шестиводного гидрата, который

представляет собой

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ