41
Схема 3.4
Галогенангидриды — распространённый класс ацилирующих агентов. В
данной работе хлорангидрид 5-фенил-2Н-тетразол-1-илуксусной кислоты был получен сплавлением соответствующих кислот с пятихлористым фосфором при
90°C (Схема 3.5). Структуру соединения 2.6 доказывали методам 1H, 13C{1H} ЯМР-
спектроскопии.
Схема 3.5
Далее было синтезировано новое производное 2,4,6-замещённого 1,3,5-
триазина соединения 1.57, содержащее у 2,2-диметил-1,3-диоксан-5-ил-метила вместо гидроксильной группы фрагмент 5-фенилтетразол-2-ил-ацетата (3.6) (Схема
3.6).
Схема 3.6
Соединение 3.6 получали ацилированием соединения 1.57 хлорангидридом 5-
фенилтетразол-2-илуксусной кислоты (3.5) (Схема 3.6). Реакцию проводили при комнатной температуре в ацетонитриле (MeCN) в присутствии триэтиламина с последующей очисткой полученного продукта методом колоночной хроматографии.
Выход целевого продукта составил 54 % [28].
42
Соединение 3.6 было охарактеризовано методами масс-спектрометрии и 1Н,
13С{H} ЯМР- и ИК-спектроскопии. В спектре ЯМР 1Н соединения 3.6 присутствуют сигналы при 1,36 и 1,45 м. д., соответствующие химическим сдвигам протонов CH3-
групп, находящихся в диоксановом цикле. Сигнал протонов метиленовых групп азиридиновых циклов, находящихся в 2- и 4-положениях замещённого 1,3,5-
триазина наблюдался при 2,31 м. д. В области 8,12–8,17 м. д. присутствовали сигналы протонов бензольного кольца 5-фенилтетразол-2-ильного фрагмента. В
спектре ЯМР 13С{H} соединения 3.6 сигнал при 164,8 м. д. соответствовал эндоциклическому атому углерода N(2)-замещённого тетразолильного кольца.
Сигнал атома углерода метиленовой группы 5-фенилтетразол-2-ил-ацетильного фрагмента наблюдался при 65,1 м. д. [28].
Таким образом, была показана возможность использования реакции ацилирования гидроксиметильной группы соединения 3.6 галогенангидридами тетразолилуксусных кислот.
3.3.Синтез и идентификация конъюгата GO-1.57
Вданной работе был синтезирован нековалентный конъюгат GO с
соединением 1.57. Для получения нековалентного конъюгата GO с соединением 1.57
была использована следующая методика: 1 г GO диспергировали в щелочной среде
(pH 9; 200 мл), обрабатывая ультразвуком в течение 15 мин. Затем в полученную смесь добавляли раствор соединения 1.57 (5 г) и выдерживали реакционную смесь в ультразвуковой бане в течение 45 мин. Полученную смесь перемешивали 4 дня.
Полученный конъюгат GO-1.57 отделяли от реакционной смеси фильтрованием,
затем промывали хлористым метиленом и деионизированной водой и сушили при
37 °C в течение 10 ч.
Данные по элементному анализу GO и GO-1.57 представлены в Табл. 3.1. Из полученных данных можно сделать вывод, что 1,9·10−3 моль соединения 1.57
адсорбировано на поверхности 1 г GO (62 мас. %)
Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
43
Табл. 3.1. Данные элементного анализа GO и GO-1.57.
Образец |
[C] / мас. % |
[H] / мас. % |
[N] / мас. % |
|
|
|
|
GO |
44,0 ± 0,3 |
2,3 ± 0,2 |
— |
GO-1.57 |
38,8 ± 0,3 |
3,5 ± 0,2 |
2,7 ± 0,2 |
|
|
|
|
На Рис. 3.3 представлены спектры 13С{H} ЯМР конъюгата GO и GO-1.57. На спектрах видны следующие сигналы:
1)пик при 60 м. д. соответствовал эпоксидным группам GO;
2)пик при 67 м. д. относился к гидроксильным группам;
3)пик низкой интенсивности при 95 м. д. соответствовал атому углерода в лактольной группе;
4)пик при 98 м. д. относился к четвертичному атому углерода в диоксановом фрагменте соединения 1.57;
5)пик при 130 м. д. относился к структурному фрагменту C=C графеновой плоскости;
6)пик при 155 м. д. относился к углеродам триазинового цикла соединения 1.57;
7)пик при 189 м. д. соответствовал карбоксильным группам GO;
8)пик при 28 м. д, относится к углеродам азиридина соединения 1.57;
9)пик при 17 м. д. соответствует метильным группам диоксанового фрагмента соединения 1.57;
10)пик при 42 м. д. соответствует метиленовому атому соединения 1.57.
44
|
|
|
e |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
60 f |
|
i |
|
k l |
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
72 e |
42 i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
165 l |
150 k |
130 c |
99 j |
28 h |
|
|
|
|
|
|
17 g |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GO-1.57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
GO и соединение 1.57 |
|
|
|
67 e |
|
||
|
(физическая смесь) |
|
|
|
60 f |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
189 a |
163 b |
130 c |
95 d |
|
|
|
GO |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
42 i |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
163 l |
150 k |
99 j |
|
30 h |
|
|
Соединение 1.57 |
|
|
|
|
|
||
250 |
|
200 |
150 |
|
100 |
50 |
0 |
d / м.д
Рис. 3.3. 13С ЯМР-спектры конъюгата GO и GO-1.57 (снизу-вверх: 13С ЯМР спектр соединения 1.57; 13С ЯМР спектр GO; 13С ЯМР спектр смеси, полученной путём физической адсорбции; 13С ЯМР спектр GO-1.57).
На спектрах РФЭС GO-1.57 (Рис. 3.4a) присутствуют пики C 1s (285 эВ), О 1s (532 эВ), N 1s (400 эВ). На Рис. 3.4б представлен результат деконволюции пика углерода 1s с образованием четырёх пиков при следующих энергиях связи: 284 эВ
(группы C=C ароматического домена на поверхности графена), при 285 эВ (группы
C–C графенового каркаса), при 287 эВ (C–N группы амидных связей), при 289 эВ
(C–O эпоксидных и гидроксильных групп на поверхности GO-1.57). Деконволюция пика кислорода 1s приводит к образованию следующих сигналов (Рис. 3.4в): 533 эВ,
относящийся к группам O–H (карбоксильных, а также гидроксильных групп GO);
532 эВ, относящийся к группам C–O (в составе эпоксидной, карбоксильной и гидроксильной групп на поверхности GO). На Рис. 3.4г представлен результат деконволюции пика азота 1s с образованием пика при 402 эВ (азиридиновые группы соединения 1.57), а также 399 эВ (атомы азота в составе триазинового цикла).
Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
|
|
|
(a) |
|
|
|
7000 |
|
|
|
|
|
6000 |
|
532 эВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5000 |
|
|
|
|
Интенсивность |
4000 |
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
400 эВ |
285 эВ |
|
|
2000 |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
1000 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
800 |
600 |
400 |
200 |
0 |
|
|
Энергия связи / эВ |
|
|
|
|
|
|
(в) |
|
|
|
|
|
2000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1500 |
|
|
|
|
C = O, C - O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Интенсивность |
1000 |
|
|
O - H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
540 |
538 |
536 |
534 |
532 |
530 |
528 |
526 |
|
|
|
|
Энергия связи / эВ |
|
|
|
45
|
|
|
|
(б) |
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C - C, C = C |
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
Интенсивность |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C - N |
|
|
|
|
|
|
|
C - O |
|
|
|
|
||
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O - C = O |
|
|
|
|
|
||
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
294 |
292 |
290 |
288 |
286 |
284 |
282 |
280 |
|
|
|
Энергия связи / эВ |
|
|
|
|
|
|
|
(г) |
|
|
|
325 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Триазин N |
|
|
300 |
|
|
|
|
|
Интенсивность |
275 |
|
|
|
|
|
250 |
-СH2-NH-CH2- |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
Азиридин N |
|
|
|
|
|
225 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
175 |
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
406 |
404 |
402 |
400 |
398 |
396 |
|
|
|
Энергия связи / эВ |
|
|
Рис. 3.4. РФЭС спектры GO-1.57.
По полученным кривым термогравиметрического (ТГ) и дифференциально-
термического (ДТГ) исследования видно, что разложение GO-1.57 проходило в несколько этапов (Рис. 3.5). Значительная потеря массы наблюдалась при 95 °C, что может быть связано с наличием адсорбированных молекул воды. При 183 °C
наблюдалась заметная потеря массы, связанная с деградацией соединения 1.57,
адсорбированного на поверхности GO. Полученная потеря массы согласуется с процентом загрузки соединения 1.57 (62 мас. %). Потеря массы GO при 338 °C
объясняется различного рода перегруппировками с участием функциональных групп на поверхности GO и, наконец, дальнейшей деструкцией поверхности графенового листа (603°C).
|
|
|
|
46 |
|
|
|
|
|
|
|
110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0.2 |
ДТГ |
% |
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
ТГ |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
минЧ% |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
-0.4 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1- |
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
-0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
|
|
|
|
|
T / °С |
|
|
|
|
|
Рис. 3.5. Термограмма конъюгата GO-1.57: ТГ (—), ДТГ (—).
В ИК-спектрах конъюгата GO-1.57 присутствует пик при 3410 см−1,
характерный для валентных колебаний гидроксильной, карбоксильной и лактольной групп. Сигнал вторичного амина N–H проявляется при 1650 см−1, 1460 и 1458 см−1
для азиридиновых групп, сигналы диметильных фрагментов соединения 1.57 при
1360 и 1390 см−1.
Рамановский спектр GO-1.57 содержит полосы D, G и 2D. В частности, в
случае однослойного GO I2D / IG = 2; меньшие значения I2D / IG указывают на увеличение количества слоёв GO. Для синтезированного нековалентного конъюгата
GO-1.57 соотношение I2D / IG = 0,65, что свидетельствует о многослойной структуре наноматериала. Соотношение ID / IG позволяет оценить степень функционализации поверхности GO. Анализ Рис. 3.6 указывает на наличие полос D и G при 1360 см−1 и
1592 см−1, имеющих соотношение интенсивностей ID / IG = 0,97. Полученное соотношение ID / IG согласуется с данными для GO, обогащенного кислородсодержащими функциональными группами [81]. Данный факт свидетельствует о том, что загрузка соединения 1.57 происходит за счёт физической адсорбции.
Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полоса G |
|
|
|
|
|
350 |
полоса D |
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Интенсивность |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полоса 2D |
|
||
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
|
|
|
Рамановский сдвиг / см-1 |
|
|
|
Рис. 3.6. Спектр комбинационного рассеяния конъюгата GO-1.57.
На Рис. 3.7 представлена СЭМ-фотография конъюгата GO-1.57. Видно, что чешуйки GO представляют собой отдельные домены с латеральными размерами от нескольких сотен нанометров до нескольких микрон и толщиной в несколько нанометров. Результаты доказывают функционализацию поверхности GO
соединением 1.57.
Рис. 3.7. СЭМ-изображение частиц GO-1.57.
3.4. Исследование физико-химических свойств водных растворов соединения
1.57
Данный раздел диссертации посвящён изучению физико-химических свойств
водных растворов соединения 1.57, а именно плотности, вязкости, показателя
48
преломления, растворимости и стабильности соединения в зависимости от рН.
Изучение физико-химических свойств водных растворов биологически активных соединений и потенциальных лекарств является основой для понимания механизмов их действия, биораспределения, фармакокинетики, фармакодинамики,
метаболической стабильности и т. д. [82]. Например, данные о плотности и вязкости характеризуют межмолекулярные взаимодействия в растворе, что позволяет делать прогноз о гемосовместимости исследуемого вещества. Коэффициент распределения позволяет прогнозировать проницаемость вещества через тканевые и клеточные барьеры. Исследования стабильности необходимы для понимания фармакокинетики, фармакодинамики, токсикокинетики и метаболической стабильности исследуемого вещества [83–93].
3.4.1. Плотность водных растворов соединения 1.57
Результаты изучения плотности водных растворов соединения 1.57 (C = 0,025–10 г·дм−3, Т = 293,15–333,15 К) представлены на Рис. 3.8. Средние молярные объёмы и парциальные молярные объёмы компонентов раствора были рассчитаны в соответствии с уравнениями:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
, |
|
|
|
|
V = |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
nH2O + nсоединения 1.57 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
VH |
O = V - xсоединения 1.57 |
|
|
|
|
|
|
|
, V |
|
||
xсоединения 1.57 |
|
|||||||||||
2 |
|
|
|
T ,P |
соединения 1.57 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
||||
=V - xH |
||||||||
O |
|
|
|
, |
||||
x |
|
|||||||
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
H2O T ,P |
(3.1)
(3.2)
где V — средний молярный объем; V — объем водного раствора соединения 1.57; nH2O , nсоединения 1.57 и xH2O , xсоединения 1.57 — количества вещества и мольные доли воды и
соединения 1.57; VH2O и Vсоединения 1.57 — парциальные молярные объёмы воды и
соединения 1.57.
Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
|
|
|
49 |
|
|
1.000 |
|
|
|
|
|
0.995 |
|
|
|
|
|
−3 |
|
|
|
|
|
r / гЧсм |
|
|
|
|
|
0.990 |
|
|
|
|
|
0.985 |
|
|
|
|
|
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
|
|
C / гЧдм−3 |
|
|
Рис. 3.8. Концентрационные зависимости плотности водных растворов соединения
1.57 (□) 293,15 К, (○) 303,15 К, ( ) 313,15 К, ( ) 323,15 К, ( ) 333,15 К.
На Рис. 3.9 и 3.10 представлены концентрационные зависимости парциальных молярных объёмов соединения 1.57 и H2O (VH2O и Vсоединение 1.57) в интервале температур T = 293,15–333,15 К.
|
400 |
|
|
|
|
350 |
|
|
|
−1 |
300 |
|
|
|
3Ч моль |
|
|
|
|
250 |
|
|
|
|
/ см |
|
|
|
|
1.57 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
соединения |
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
100 |
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0.0000 |
0.0002 |
0.0004 |
0.0006 |
|
|
xсоединения 1.57 |
|
|
Рис. 3.9. Концентрационная зависимость парциального молярного объёма соединения 1.57 при (□) 293,15 К, (○) 303,15 К, ( ) 313,15 К, ( ) 323,15 К, ( ) и
333,15 К. Точка экстремума x = 5,3·10−6.
|
|
|
50 |
|
|
18.30 |
|
|
|
−1 |
18.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Чмоль |
18.20 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
/ см |
|
|
|
|
H2O |
18.15 |
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
18.10 |
|
|
|
|
18.05 |
|
|
|
|
0.0000 |
0.0002 |
0.0004 |
0.0006 |
|
|
|
xсоединения 1.57 |
|
Рис. 3.10. Концентрационная зависимость парциального молярного объёма воды при (□) 293,15 К, (○) 303,15 К, ( ) 313,15 К, ( ) 323,15 К, ( ) 333,15 К.
Полученные результаты демонстрируют, что при малых концентрациях до 0,1 г∙дм−3 значения Vсоединения 1.57 незначительно снижаются. Данный факт свидетельствует о том, что добавление даже небольшого количества соединения 1.57
приводит к сжатию и структурированию раствора, следовательно, о его стабильности на всем диапазоне измерений.
3.4.2. Вязкость водных растворов соединения 1.57
На Рис. 3.11 представлены данные по динамической (η) и (ηk) кинематической вязкости в бинарной системе соединение 1.57 – вода в интервале температур Т =
293,15–333,15 К. Кинематическая вязкость рассчитывалась по формуле 3.3 [86]:
k |
= |
|
(3.3) |
|
|
r |
|
Рекомендовано к изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/