Введение к работе
Актуальность проблем. Пэсдедниэ десятилетия характеризуется бурным развитием органической электрохимии. Объединение идея и методов исследования органической электрохимии и биологии позволило вплотнуэ подойти к рзвзная таких ооновэполагаваих проблем, как строение и механизм досвтхяя фзраеитов, аятивиий транспорт веществ в организмах, структура я фушгга липопротолдных мембран, фотосинтез, дыхание, мыадэкяэ, превращение анергии в живых системах. Ванная роль а ооуазствяепзя отях биологических процессов принадлеаит окиояитблыга-ЕроотацзЕзтэльизм (рэдокв) оистемам.
Среди рздоко-спзтэн природного просзкоадзная особое место занимают обратюшо опзтэни, к которая а пэрзуп очэрэд* относятся ооединвния хикоидпоз етруатурз. ІЬчзкзззя в 20-х годах исследования элоктрэхшщчеокпх своПзтв сбрзлжзх бнологзпгоках редокс^ систем интензигао продолиазтая п а п^тос;;з эрзяя. Так кав между элоктрохигачеоктт егосзтгацэ и бкзлэгзчсзтга функциями ре-доко-систем оуцебтвуог тсвкая овдзь, то соЕЭргзатвованио традиционных и появлзішз носах .оязгаргкзвтаяьпаз; катодов пэбуадавт иссяздоватэлэа вковь.п сяовь.гэззрттьзя в укэ язучавгяыоя еио-теыаи с цальо пояучзгая' ttotoa п утзчгзсзя с?зсцзйоя информации. Например, накопазіко свэдакнП о рэдэпэ-пзгскззаазх отдельных компонентов фотосиятотзчозЕсЗ й 7йаЗтзл5»а адзитрзитраіЬпортноа кепи (ЭТ10 позвоягтт езЗ о боаьсза дезтзгэрггзтьа оудвть о порядке их расположения в цзгіп я о кзхакззйэ тарзкзцзкзя электрона по электронтрзвспортпоа ЦЗКЗ.
$уихциокяЕзганиэ ряда бвояогпчгзпях опзте» оовована на их споеобнооти к двухотадиапону огетгэЕгз-вввогакзэгвни», Так, свободные радикалы, обравусзлзоя ез вэрБОй отадюі восстановления двухэлектроняах пэреиос'швов (фяаеишв, убихиноноэ), осуществляют сопряхекие одно- и двухэлектрзшзх рзакциа, катализируя передачу заряда от тарадиндивукдеотидоэ иа цитохромков звено ЭТЦ. Это обстоятельство стимулирует исследование усдовий образования и устойчивости семихинонов при изучении таких систем in Vitro.
Органические редоко-оиотвма часто испожьэуют'в качестве
аналитических инструментов (редокс-индикаторов, медиаторов, мо
дификаторов электродов и т.д.) при изучении олоаных биологичес
ких систем, " - "' '„
Возрастающие количествениие пбтрёбности-и усложняющиеся качественные требования техники к химическим источникам тока (ХИТ}
а также недалёкая перспектива геологического исчерпания запасов сырья для традиционных ХИГ стимулируют поиск нових электрохимических систем для ХИТ. Представляется перспективным использование органических соединений в качестве электроактивиых веществ.
Цель исследования - изучение электрохимических свойств ряда соединений хиноидной структуры биологического происхождения, "а такке синтетических веществ, применяемых в технике и медицине:
убихинонов, протокатеховой и кофейной кислот, витаминов группы К, нафтохиноновых пигментов, производных аллоксазина и изоаллок-сазина, фолиевой кислоты и других природных птеридинов, а также родственных соединений;
бензилвиологена, производных фенаэина, хинонмоно(ди)иминов;
производных бензо-, нафто- и антрахинонов.
Основное внимание при выполнении этих исследований уделялось определению параметров окислительно-восстановительных и кислотно-основных равновесий изучаемых редокс-систен в широком интервале значений рН, поскольку именно эта информация может представлять теоретическую и практическую ценность.
Научная новизна работы. Впервые в широком интервале значений рН детально исследованы электрохимические свойства ряда биологически активных редокс-систем: коэнзимов Од (убихинонов), витаминов К1 и К2, нафтохиноновых пигментов - плшбагина и эхи-кохрома А, а также 3,4-дигидроксикоричной (кофейной) кислоты и люмифлавина. Впервые подробно исследован процесс электрохимического окисления фолиевой кислоты, а такке реакции электрохимического окисления и восстановления ксантоптерина и изоксантоптерина.
Практическая ценность работы. Разработан вариант метода тонкослойной вольтамперометрии, предназначенный для исследования растворимых и водо нерастворимых соединений в практически одинаковых условиях (с водным фоновым электролитом), Оснгвным достоинством этого метода является возможность работы с очень малыми количествами вещества - порядка 10~* моля, что особенно ваяно в том случае, когда объектами исследования являются природные соединения, часто доступные лишь в небольших количествах.
Разработана методика анализа природных многокомпонентных редокс-систем, содержащих фенольные и хинонные срединения.
Результаты исследований, направленных на поиск новых электрохимически активных компонентов ХИГ,были использованы при создании герметичного дискового аккумулятора системы тетрахлор-1,4-бензохиион / дигидроантрахшон.
На защиту выносятся:
-
Результаты исследования электрохимических свойств ряда биологически активних хинонов (убихинонов, протокатехОБОй и кофейной кислот, витаминов группц К, нафгохиноновых пигментов).
-
Результати исследования электрохимических свойств низших структурных аналогов флавиновых соединений.
-
Схема редокс-превращения фолиевой кислоты в водных растворах.
-
Методика и результаты анализа природних многокомпонентных редо кс-систем.
-
Результаты исследования электрохимических свойств соединения хиноидноя структуры, применяемых в технике и аналитической практике.
-
Результата исследований, направленных на поиск новых электрохимически активных компонентов олэктродов ХИТ.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись в виде докладов на XXXVII совещании Международного электрохимического общества (Вильнюс, 1986 г.); VI Всесоюзной конференции по электрохимии (Москва, 1982 г.); II Всесоюзной конференции по электрохимическим методам анализа (Томск, 1985 г.); III Всесоюзной конференции по электрокатализу (Черноголовка, 1991 г.); XI Всесоюзном совещании по электрохимии органических соединения (Львов, 1986 г.); v Украинском биохимическом'съезде (Ивано-Франковск, 1987 г.); III и IV Украинских республиканских конференциях по электрохимии (Черновцы, 1980 г., Харьков, 1984 г.); Республиканской конференции памяти М.И.Горяева (Алма-Ата, 1984 г.); Республиканской конференции молодых учёных (Днепропетровск, 1984 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 работ, В их числе 12 статей в отечественных и 4 статьи в международных журналах.
Обьёы а структура диссертации. Диссертация состоит из введения,, четырёх глав, заключэния, списка использованной литературы из 263 наименований (из них 155 на иностранных языках) и приложений. Работа изложена на 244 страницах машинописного текста и содержит 40 рисунков, 47 таблиц и 2 приложения.
