Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 9
1.1. Аминокислоты как биохимические лиганды 9
1.1.1. Функциональные группы аминокислот как металлсвязывающие центры 9
1.1 2 ИК-спектроскопические исследования аминокислот и их комплексов 13
1.1,2а. ИК-спектроскопическое изу\енИе аминокислот 13
1.1.2б.Спектроскопические исследования аминокислот ных комплексов металлов... 16
1.1.3. Некоторые трифунщионалыше аминокислоты, их особенности и биологическая ролі* 20
1.4. Некоторые медицинские аспекты использования препаратов серебра 42
Глава 2. Экспериментальная часть 48
2.1. Исходные вещества и методы анализа синтезированных соединений 48
2.2. Методы исследования комплексны соединений 48
Глава 3. Синтез и исследование комплексных соединений серебра с функциональными аминокислотами - лутаминовой кисло той, триптофаном, аргинином я гистндином 50
3.1. Методнки синтеза аминокарбоксилатов серебра 50
3.2. Определение стехиометрического состава комплексов и их термогравиметрическое исследование 52
3:3. ИК-спектроекопическое изучение синтезированных соединений 59
3.4. Изучение комплексных соединений методами растворимостиирН-метрии 70
Глава 4. рН-метрическое исследование равновесий комплексообразова-иия серебра с трифункщюнальными аминокислотами в водных раствора 78
4.1. рН-метрия как метод исследования равновесий комплексообразования в водных растворах 78
4.2. Изучение равновесия комплексообразования серебра с глута-миновой кислотой 8 І
4.3. Изучение равновесия комплексообразования серебра с триптофаном 90
4.4. Изучение равновесия комплекс ообразования серебра с аргинином 105
4.5. Изучение равноессия комплексообразования серебра с гаети-дином 117
Глава 5. Исследование биологической активности комплексных соединений серебра с аминокислотами 136
5.1. Определение острой токсичности соединений серебра с аминокислотами 136
5.2. Определение антимикробной активности соединении серебра с аминокислотами 137
Выводы .148
Литература 150
Приложение 161
- ИК-спектроскопические исследования аминокислот и их комплексов
- Методы исследования комплексны соединений
- ИК-спектроекопическое изучение синтезированных соединений
- Изучение равновесия комплексообразования серебра с триптофаном
Введение к работе
Актуальность работы. Возрастающая потребность в высокоэффективных лекарственных препаратах требует Проведения пгироких научных исследований по целенаправленному синтезу новых биологически активных веществ. В связи с широкой распространённостью инфекционно-воепалительных заболеваний особенно велика потребность в препаратах противовоспалительного и противомикробно действия. В последнее время большое внимание уделяется координационным соединениям благородных металлов с аминокислотами, которые могут быть использованы в качестве антибактериальных средств. Однако недостатками изученных соединений являются узкий спектр биологического действия и высокая токсичность. Комплексные соединения серебра с аминокислотами в этом аспекте практически не исследованы. В то же в мя положительная биологическая роль серебра, его бактерицидное действие н адаптирован ность аминокислот к живому организму позволяют надеяться на высокий лечебный (в частности, антимикробный) эффект и низкую токсичность соответствующих комплексных соединений. Поэтому исследования в этой области необход и мы и важны,
Следует отметить, что внимание, которое уделяется таким комплексам, и особенно котлексам с трифунациональными аминокислотами, определяется также и теоретическим интересом в саязи с выяснением влияния на состав и строение образующихся комплексов полифункционального строения аминокислот. Возможность разлитых способов координации трифункциональных аминокислот обусловливает многообразие образующихся комплексов различного строения и свойств, которые также будут зависеть от взаимного расположения функциональных групп в аминокислоте. Зт основания определяют актуальность настоящего исследования коми лексообразов алия серебра с трифункциональными аминокислотами -глугаминовой кислотой, триптофаном, аргинином и гистидином.
Работа выполнена в соответствии с планами НИР Института по проекту "Теоретические и экспериментальные исследования реакций комнлек-сообразования и окислительно-восстановительных превращений благородных, редких и цветных металлов в важных для гидрометаллургии средах" (Гос. per. № 01.960.004621).
Цель работы. Систематическое исследование комплексообразования серебра с рядом аминокислот, содержащих три различные функциональные группы, в биологически важных нейтральных водных растворах с использованием препаративного и физико-химических методов исследования и биологические испытания синтезированных комплексов. Научная новизна работы
Синтезированы и изучены методами элементного анализа, ИК-спектроскопии, дериватографии, рентгенофазового анализа, растворимости, рН-метрян, антимикробных тестов четыре новых комплексных соединения серебра (1) с трифункциональными аминокислотами - глу-тамііновой кислотой, триптофаном, аргинином, гистидином; изучен состав комплексов в твердом состоянии и в растворе, в том числе в гетерогенной системе "жидкость-твбрдое", подтверждено наличие в составе синтезированных нолиялерных комплексов серебра с триптофаном, аргинином и гистидином гидроксильной группы.
Найдено цепочечно-разветвленное полимерное строение комплекса с глутаминат-ионом [Ag Glujn, линейно-цепочечное полимерное строение [AggTrp OHJn с триптофанат-ноном в качестве N-O-мостиков и гид роксо-мостиками. Обнаружено хедатообразование донорными атомами азота в комплексах в твёрдом состоянии lAg?LOH] анионов аргинина и гистидина наряду с мостиковой N-O-координацией. В растворах для комплексов [AgL] хелагообразоваиие проявляется в виде эффекга упрочнения и аномального усиления кислотных свойсів азота аминогруппы гу анилинов ой группировки аргинина и а їотя о аминогруппы гистидина.
На основании результатов рН-метрического титрования при 298 К и ионной силе 0.5 моль/л получены пробные значения констант равновесия ступенчатого образования комплексов [AgL] ЇЇ [AgL2], показана необходимость учёта пртонирования аминокоординированыых аргинина и гистидина в комплексах серебра (I).
Обнаружено аномальное упрочнение комплекса серебра с триптофаном [Agl l". для объяснения которого, а также аналогичных отрицательных ступенчатых эффектов в процессах последовательного комплексообра-зования с бифункциональными аминокислотами, предложена гипотеза о внешнесферной квазибиденштной координации аминокоординиро-вапных аминокислотных остатков в модели ,ІІИНЄЙНЬІХ комплексов с координационным числом 2.
Выполнено исследование антимикробной активное™ и токсичности соединений серебра с аминокислотами и обсуждено их действие с учетом данных о формах существования данных комплексов в нейтральных водных растворах.
Практическая ценность работы
Разработаны методики синтеза новых комплексных соединений серебра с глутаминовой кислотой Jj GluJ грнптофаном [Ag3Trp2OH]Si? аргинином и гнетидином [Ag2LOH]. В Красноярской государственной медицинской академии на кафедрах микробиологии и фармакологии проведены исследования данных соединений на антимикробную активность и ток-сичность. Па основании полученных результатов и соответствующих Актов испытаний они рекомендованы в качестве субстанций лекарственных антибактериальных средств. Полученные результаты расширяют знания в области координационной химии сведениями о комплексообразовании серебра (1) с трифункцноналъными аминокислотами. На защиту выносятся:
? физико-химическое изучение состава, строения и свойств комплексов серебра (1) с аминокислотами, содержащими три различные функциональные группы:
? идентификация сопряжённых кислотно-основных и хелатных комплексных форм серебра (1) с чрифу нелокальными аминокислотами в биологически важных нейтральных водных растворах и термодинамические оценки констант равновесия их образования:
? биологические испытания синтезированных соединений.
Апробация работы и публикации
Основные резулыаты работы представлены на Международных и Всероссийских научных конференциях "Молодёжь и химия" (Красноярск, 1999: 2000), XXXVTII Международной научной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс" (Новосибирск, 2000), Научной конференции "Физико-химия и технология неорганических материалов" (Красноярск, 2000), а также на конференциях молодых ученых ИХХТ СО РАН и КНЦ(2001У По теме диссертации опубликовано 5 статей., 5 тезисов докладов конференций
Структура л объём диссертации
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, пяти глав экспериментальной части, посвященных описанию методик экспериментов, обсуждению результатов исследований, выводов, списка используемой литературы, приложений. Материал работы изложен на 173 страницах, включая 33 таблицы, 26 рисунков, списка литературы из 102 наименований. 13 страниц приложений.
ИК-спектроскопические исследования аминокислот и их комплексов
Несколькими группами исследователей [8-І2] описаны спектры аминокислот и проведено отнесение наблюдаемых полос поглощения к определенным типам колебаний, установлен ряд корреляций, при помощи которых аминокислоты могут быть идентифицированы. Показано, что в кристаллическом состоянии аминокислоты существуют в виде биполярных цвиттер-ионов, Доказательством цвиттер-ионной формы служит наличие следующих полос поглощения в ИК-спектрах монокарбоновых моноаминокислот [13]; а) Наблюдаемая полоса поглощения вблизи 3070 ем" обусловлена антисимметричными валентными колебаниями Nrb, а полоса, соответствующая симметричным колебаниям находится среди полос в интервале 3000-2000 см" ( чаще всего -2130 см"1 ). В обычной для валентных колебаний NH области 3500-3300 CM"J никаких полос поглощения нет.При разрушении цвилер-иоиной структуры в спектре появляются две полосы поглощения в области 3500-3300 см"1 (ДУ ЮО см"1), характеризую щие валентные симмеїричньїе и антисимметричные колебания NHa-группы. Ь}У большинства аминокислот есть две характеристические полосы в области -1600-1500 см"1. Перная из них. в интервале 1660-1610 см"1, бывает слабой, а в некоторых случаях выглядит только как выступ на главной полосе поглощения ионного карбоксила. Вторая характеристическая полоса обычно более интенсивна, но ее абсолютная интенсивность, по-видимому. изменяется. Эта полоса находится в интервале 1550-1485см" , Данные частоты обусловлены симметричными и антисимметричными деформационными колебаниями NH3 . с)Аминокислоты и их соли показывают типичные для СОО-группы поглощения; v fCOO") в области 1610-1590 см 1, vs(COO") в области 1430-1400 см"1 [8,14-17]. d)
Наконец, многие аминокислоты поглощают вблизи 1300 см 1, по отнесение этих полос поглощения к определённым типам колебаний неоднозначно [8,14,16], D ИК-спектрах полифункциональных аминокислот описанные выше зависимости сохраняются, но также появляются полосы поглощения, обусловленные колебаниями дополнительных функциональных групп, входящих в состав аминокислот, В частности, дикарбоновые моноаминоквелоты содержат в своём составе протежированную аминогруппу, ионную форму карбоксила, участвующую в образовании цвитгер-ионной формы аминокислоты, а также недиссоциированную форму карбоксила. В ИК-спектрах таких аминокислот кроме полос поглощения, обусловленных ионизованным карбоксилом и NH3+, присутствует полоса поглощения карбонильной группы СООН в области 1730-1700 см"1. В интервале 1400-1200 см"1 наблюдаются также полосы поглощения, характеризуюнтие смешанные валентные колебания C-O и деформационные колебания О-Ы. При этом полоса поглощения в области 1280-1200 см"1 достаточно интенсивна, и, таким образом, это вторая область частот при исследовании которой можно получить данные, подтверждающие наличие группы СООН. Полоса поглощения при -1410 см"1 обычно очень слабая и её определение основано на наблюдаемом исчезновении данной полосы при дейтерировании \ 12]. Б спекірах монокарбонов ых диаминокислот, которые содержат де-протонировэнную карбоксильную группу и протонированную аминогруппу, образующие биполярный цвипер-ион, а также вторую NH2-rpymiy? кроме полос поглощения, типичных для аминокислот наблюдаются две полосы поглощения в области 3500-3300 см" (Av lOO см" ), обусловленные валентными симметричными и антисимметричными колебаниями NH2-группы [13].
В ИК-спектрах аминокислот, содержащих гетероциклические и ароматические заместители, наблюдаются полосы поглощения, характеризующие колебания этих структурных групп. Валентные колебанизі имида-зольного кольца лежат в области 1490-1501 см"1, полоса антисимметричных валентных колебаний связи NCa-C( карбоксильный) при 1110 см"1 (при значениях рН от 4 до 7) заменяется новой полосой 1100 см"1, соответствующей координации по азоту аминогруппы [18]. Ароматические аминокислоты характеризуются наличием полос поглощения ароматического цикла в интервале 3000-2000 см"1, однако их идентификация загруднена вследствие наличия в этой области очень широкой полосьт поглощения, обусловленной колебаниями NH3+ и ОН-групп [13]. Таким образом, наличие в ИК-сяектрах аминокислот полос поглощения, характеризующих колебания карбоксилатяой группы и протониро-ванной аминогруппы подтверждают существование кристаллических аминокислот в цвиттер-ионной форме. Спектры полифункциональных амиио кислот имеют ряд отличительных черт, связанных с наличием полос поглощения, обусловленных колебаниями дополнительных функциональных Групп этих аминокислот. Соответственно, все вышеизложенные корреляции являются надежной основой для идентификации аминокислот как класса соединений. Исследованию комплексов различных металлов с аминокислотами метолом ИК-спектроскопии посвящено большое количество работ [14-25]. Основным способом установления участия в йомплексообразовании функциональных групп аминокислот и определении чипов образующихся связей в комплексных соединениях является сравнительный анализ ИК-спектров комплексов со спектрами свободны лигандов. Выводы о способах координации аминокислотных остатков с металлом в комплексных соединениях делают на сновании исчезновенц появления или смещения тех или иных полос в ИК-спектрах комплексов Координация металла аминогруппой а локислоты приводит к исчезновению полос поглощения, обусловленных колебаниями протониро-ванной аминогруппы, и появлению полос, характерных для NH2-rpynnbL
Полосы поглощения, характеризующие валентные симметричные и антисимметричные колебания аминогруппы в области 3300-3100 см"1, обнаружены в ИК-спектрах глицинатов металлов, ХоТЛ нх отнесение в спектрах данных соединений осложнено наличием в згс)М интервале частот широкой полосы поглощения, обусловленной колебаниями ОН кристаллизационной воды [19]. Исследование внутрикомплексных соединений глицина и лейцина, не содержащих кристаллизационной во:Ы, проведённое Роченбергом [20] при низких температурах, позволило побить резкие хорошо разрешимые полосы валентных колебаний NH2-rpVnnbJ в их ИК-спектрах. Бы явлено смещение этих полос на 150-200 см" в область низких частот по сравнению с некоординированной аминогруппой и сохранение расщепления между ними, что согласуется с представлением о донорно-акцепторной связи с участием свободной пары электронов атома азота [14-17,20,22]. Следовательно, можно констатировать, что если аминогруппа аминокислоты участвует в донорно-акцепторной связи H2N:— М, то ИК-спектр в об-..щсти 3300-3100 см"1 содержит дубле» полос с расщеплением между ними AVWIOOCM"1. Полосы валентных колебаний СОО -1-рупны аминокислот1 также чувствительны к влиянию координацкии и межмолекулярного взаимодействия. Относительно спектрального поведения данной функциональной группы при коми лексообра звании имеется достаточно простая закономерность; участие СОО-группы в образовании связи М-ОСО приводах к смещению в ИК-спектрах комплексов полос симметричного колебания в низкочастотную область, антисимметричного в высогочастотную и? соответственно, к возрастанию расщепления между ними ( Av=Vag-vs ) [13-17,19-21]. В общем, частота антисимметричного валентного колебания значительно более чувствительна к этим влияниям, чем частота симметричною колебания [19]. В таблице 1 приведены частоты антисимметричною и симметричного валентных колебаний СОО"- группы и их разігосгь в спектрах различных аминокислот и их комплексов с металлами, Наиболее подробно, и на наш взгляд корректно, проведено изучение валентных колебаний СОО в ИК-спектрах различных аминокислотных комплексных соединений металлов Е растворах D20. кристаллогидратах и безводном кристаллическом состоянии Накамото с сотрудниками [21J. Авторы показали, что в любом агрегатном состоянии для комплексов ряда металлов независимо от природы лигаида величина расщепления Av -Va увеличивается в следующем порядке:
Методы исследования комплексны соединений
Реіистрация НК-опектрои твёрдых образцов в области 4000-400 см" осуществлялась на РІК Фурье спектрометре Vector 22 фирмы Bruker, Обработка спектральной информация проводилась по программе OFUS.3 версия 2,2. Образцы для съёмки готовились в виде таблеток в матрице бромистого калии с регламенти ров энным и навесками вещества и матрицы, Условия записи спектральной информации выбраны таким образом, чтобы снести к минимуму аппаратные искажения. Ренггеноаморфность соединений определяли рснтгено ] азовым анализом с помощью дифрактометра ДРОІЇ-3. Термическую устойчивость комплексов определяли термогравимет-ричееким методом. ДериватограымьР получены на дериватографе Q-1000 системы KPaulik, J.PauliL L.Erdey в атмосфере воздуха. Скорость нагревания составляла 10С в минуту. Образцы нагревали до 1000С, Для оценки растворимости использовали температурный шейкер и сушильный шкаф марки typ Su-12. Взвешивание проводили па аналитических весах марки ВЛР-200. Определение рН растворов и рН-метрическое титрование проводили с помощью прецизионного рН-метра ОР-205/1 с индикаторным стеклян-ным ЇЇ в качестве стандартного хлорсеребряным электродами, отколибро-ванными по буферным растворам. Для термостатирования использовали термостат TypeNBF фирмы Medingen Dresden. ) ИК-спехтры, рентгенограммы, дериватограммы получены С растаем научных сотрудников ИХХТ СО РАН Павленко Н.И., Чумакова В.Г., Никулина М,Я, Предварительными исследованиями было установлено, что на образование комплексов в системах серебро(1)-аминокислота (глутаминовая кислота (HsGlu), триптофан (НТгр), аргшшп (HArg) и гистидин (HHis)")] влиявзт следующие параметры: рН раствора аминокислоты, соотношение реагентов, состав среды. Был проведен поиск оптимальных условий, обеспечивающих максимальный выход веществ. Поскольку темпераіура в интервале 0-50&С не оказывает значительного влияния на выход продуктов, синтез осуществляли при комнатной температуре. На основании полученных результатов (табл.З) предложены методики сишеда. Комплекс серебра с глутаминоврй кислотой_(1) К 40 мл 0-05 М раствора AgN03 приливали 20 мл этилового спирта и 20 мл 0.05 М раствора глутаминовой кислоты (рН Ю раствора глутамино вой кислоты создавали добавлением гидроксида натрия).
После перемешивания реагентов по всему объёму образуется мелко-дисперсный осадок, которому давали отстояться в течение часа. Осадок центрифугировали, шщтельно промывали декантацией спиртам и сушили в эксикаторе в тёмном месте до постоянной массы. Выход продукта 60,5% от теоретического. Комплекс серебра с триптофаном (П) К 20 мл 0.05 М раствора триптофана (рН=11 раствора триптофана со-щавали добавлением гидроксида натрия) приливали 30 мл 0.05 М раствора нитрата серебра. При перемешивании реагентов очень быстро образуется осадок белого цвета, который центрифугировали, тщательно промывали декантацией водой, спиртом и сушили при температуре 50-60С до постоянной массы. Выход продукта 68%. Комплекс серебра с арщшшрм_(Д1) К 20 мл 0.05 М раствора аргинина (рН=12.2 раствора аргинина создавали добавлением NaOH) приливали 40 мл 0.05 М раствора AgNO После перемешиваний реагентов образуется осадок белого цвета, которому давали отстояться в течение 20-30 мин. Осадок центрифугировали, тщательно промывали декантацией водой, спиртом и сушили до постоянной массы в эксикаторе в темном месте. Выход 83.5% от теорешческого. Комплекс серебра с пзстидином (W) К 20 мл 0.05 М раствора гястидина (рН=П раствора гиетидина создавали добавлением гидроксида натрия) приливали 40 мл 0.05 М раствора нитрата серебра.
Очень быстро образуется осадок белого цвета, который центрифугировали, промывали декантацией водой, спиртом и сушили при температуре 50-60С до постоянной массы. Выход продукта 71%, Синтезированные соединения в воздушно сухом состоянии представляю! собой ректгеноаморфные вещества светло-бежевою цаега, малорастворимые в воде. Действие 0.1и. раствора соляной кислоты разрушает вещества с образованием AgCL Аналогично действует 0.9%-ный раствор хлорида натрия на вещее аа I и 1IL Вещества І, Ш и IV нерастворимы также в серной кислоте, а вещество IV и в а:їотой кислоте. Бее вещества хорошо растворяются в растворе аммиака, веіцества L 11 иШ-в 0J и. азошой КИСЛОТЕ, вещества II и IV - в 0.9/6-ном растворе хлорида натрия. Полученные вещества охарактеризованы по данным элементною анализа и термоіраішметрии. В комплексах определено содержание Ag. С, II и N, которое даёт следующий состав комплексов: Ag:Glu 2:L Ag:Trp=3:2, Ag:Arg=2:I и Ag;His 2:], Полученные результаты подівер-ждают целочисленные асхиометрические соотношения мегалл-.іш-анц, полученные при поиске оптимальных условий синтеза. Данные элементного анализа синтезированных соединений представлены в таблице 4.
ИК-спектроекопическое изучение синтезированных соединений
ИК-спектры изучаемых аминокислот в сравнении со спектрами соответствующих комплексов приведены на рис,9-12, Как следует из представленных спектров: все исследуемые аминокислоты в кристаллическом состоянии находятся в виде биполярных цвнггер-ионов. Спектры поглощения синтез ированных веществ имеют сложный характер, поэтому нами идентифицированы только колебательные частоты, относящиеся к амино-И карбоксильным группам, являющимся метал лсвязывающими центрами. На основании установленных закономерностей в спектрах аминокислот [8-13] проведено отнесение основных полос ИК-спекгров глутаминовой кислоты, триптофана, аргинина и гистидина. Результаты отнесения представлены в таблице 6. В спектрах всех изучаемых аминокислот наблюдаются полосы поглощения, обусловленные колебаниями протоннрованной аминогруппы и карбоксилатной группы. Поскольку исследуемые аминокислоты являются трифункциональньтми, их ИК-спектры, помимо данных полос поглощения содержат полосы, характеризующие колебания дополнительных функциональных групп, входящих в состав изучаемых аминокислот. Так в ИК-спектре аргинина присутствуют полосы поглощения, обусловленные колебаниями аминогруппы гуанидиновой группировки. Полоса при 3360 см"т отнесена нами к антисимметричным валентным колебаниям. а полоса при 3261 см"1 - к симметричным валентным колебаниям NHr-группы, не участвующей в образовании цвиттер-иона [13]. Б спектре кристаллической дикарбоновой глутаминовой кислоты наблюдается полоса поглощения карбонильной группы СООН при Ї663 см" . Смещение данной полосы в низкочастотную область по сравнению с обычными частотами этих колебаний может быть вызвано образованием межмолекулярных водородных связей в кристалле [84].
Полоса поглощения при (260 см 1 характеризует, на наш взгляд смешанные валентные ко лебания С-О и деформационные колебания О-Ы что не противоречит литературным данным [11]. В спектре гистидина полоса при 1499 см"1 обусловлена колебаниями имидззольного кольца, а полоса при 3401 см"1 в спектре триптофана принадлежиі валентным колебаниям N-H индолыюго цикла [18]. Сравнительным анализом ИК-спектров лигандов и комплексов с использованием имеющихся литературных данных [14-17,19.20] нами проведено отнесение основных полос поглощения в спектрах комплексов серебра с глугаминовой кислотой, триптофаном, аргинином и гистидином, результаты которого представлены в таблице 6. Из сравнения спектров аминокислот и их комплексов (рис,9-12) вид но, что характер спектров комплексов отличен от спектров соответствующих аминокислот. В спектрах всех комплексных соединений отсутствуют полосы поглощения, принадлежащие колебаниям протон и ров анной аминогруппы, Две появившиеся полосы поглощения в области 3300-3200 см"1, на наш взгляд, обусловлены антисимметричными и симметричными валентными колебаниями аминогруппы. Смещение этих полос на 150-200 см" в область низких частит по сравнению с некоординированной аминогруппой и сохранение расщепления между ними Av lOO см"1 позволяет констатировать, что аминогруппы всех изучаемых аминокислот участвуют в комплек-сообразовании за счет донор но-акцеторноЙ свя:щ типа R-H2N:— Ag, Дан-ный вывод хорошо согласуется с выводами авторов [14-17,19,20,23-25], исследовавших комплексы различных аминокислот с металлами,
Следует отметить, что в случае комплекса серебра с аргинином аналогичные изменения претерпевают и полосы валентных колебаний NHj-группы гуанидииовой группировки при 3360 и 3261 см"1. В спектре комплексного соединения эти полосы смещаются в низкочастотную область (3285 и 3188 см" ), что свидетельствует о координации лиганда также и аминогруппой гуанидииовой группировки, вероятно, с образованием хе-латного цикла с участием азота а-аминогруппы и азота гуанидиновой группировки. Установлено, чю полосы валентных колебаний СОО-группы также чувствительны к влиянию координации и межмолекулярното взаимодействия. Участие их в связи M-OCG приводит к смещению полос симметричного колебания в низкочастотную область, антисимметричного-в высокочастотную и, соответственно, возрастанию расщепления между ними (Av=Vag-vfi) [14-17,19-25]. Эти полосы самые интенсивные в спектрах комплексов. В таблице 6 представлены результаты отнесения частот колебаний карбоксилатной группы в комплексных соединениях серебра в сравнении с таковыми для соответствующих аминокислот. Из приведённых данных следует, что величина расщепления Av возрастает в ИКчгпектрах всех четырех изучаемых веществ. Этот факт свидетельствует о том, что карбоксилатиая группа также образует координационную связь с ионом серебра.
В ИК-спектре комплекса серебра с глутаминовой кислотой наблюдается также исчезновение полос поглощения, о бу СЛОЙ ленных, колебаниями неионизованной карбоксильной группы: полосы взлетных колебаний С=0 и полосы, харакіеризующей смешанные валентные колебания С -О и деформационные колебания О-И. Присутствие дублета полос поглощения, характеризующих: налетные колебания обеих кар бокси лашых і рупії с возросшим расщеплением позволяет предположить участие в координации обеих СОО-групп, Кроме вышеперечисленных закономерностей спектрального поведения амино- и кар бокси латной групп в ИК-снектрах комплекс)» серебра е гистидином и триптофаном наблюдаются и некоторые особенности, связанные с наличием у данных аминокислот имидазолыюй и индольной группировок соответственно. Наблюдаемая в спектре гистыдина полоса при 1499 см 1, обусловленная колебаниями имидазольного кольца,, в спектре его комплекса с серебром смещается в низкочастотную область и про-ЙВЛЯЄІСЯ при 1463 см-1. Данное смещение, на наш вигляд, вызвано участием в координации пиридинового атома азота иыида зольного цикла. Аішло-ІИЧНЬЇЙ сдвиг тмечен авторами f IS] в ИК-спектрах комплексов серебра с имидазолом и его производными но сравнению со спектрами свободных лигаидов при образовании связи Ag -iNm ., что подтверждает наше предположение об участии атома ачота имидазольной группировки гиети-дина в комплексе-образовании с серебром. Принимая во внимание также участие в координации и аминогруппы гистидина, это приводит, вероятно. к образованию 6-члснного N-N-хслатного цикла Наблюдаемая в спектре триптофана интенсивная полоса при 3401 ем"1, обусловленная валентными колебаниями N-H ивдолыюю циющ, сохраняется и н спектре его комплекса с серебром, что доказывает отсутствие координации атома азота индольной группировки с серебром.
Изучение равновесия комплексообразования серебра с триптофаном
Комплексообразование серебра с триптофаном изучали в растворах с концентрацией лиганда О,=0,050 МОЛЬ/Л И с различными концентрациями нитрата серебра в интервале 3,33 10" -Я,00 10" моль/л, которые титровали раствором щелочи концентрации 0,226 моль/л. Исходный раствор триптофана готовили растворением аминокислоты в растворе гидроксида натрия (вследствие плохой растворимости в воде) и нейтралнзовывали раствором азотной кислоты до рН б, В данной системе также выявлено существование в растворе двух комплексных форм [AgTrp] и [AgTrpJ" в области рН=б4-9, в которых со пряжённое основание аминокислоты f \\ П" - —СН — СОО" координировано аминогруппой и протонированные комплексные формы не обнаружены, Обработка пяти экспериментальных кривых титрования с различными полными концентрациями металла (ряс.20) проведена по аналогии с системой Ag(l)-Glu с использованием уравнений (4.3-4.6). Результаты расчетов представлены в таблицах 15-19. Функция обраювания на рис.2ї имеет характерный вид для случая двухступенчатого равновесия. Небольшое отклонение кривой образования при максимальной концентрации серебра (Сд О7=0.01 моль/л) в области п 1 обусловлено, вероятно, появлением вклада образования полиядерных комплексных форм. В связи с -тгим в таблице 20 результаты расчётов лля системы с максимальной коннен грацией металла приведены в области изменения функции оГ ра:ювания до п 1 и дальнейшая обработка данных проведена в этой области, Константы равновесия образования комплексов серебра с триптофаном рассчитаны по уравнению (4.7) при обработке пяти кривых титрования в отдельности. Результаты представлень! в таблице 21.
В таблице 20 приведена итоговая совокупность резу-їьтагов расчётов для пяти систем с различными концентрациями нитрата серебра в области изменения функции образования п 2„ обработка которой методом наименьших квалратов по уравнению (4.7) даёт средние значения константні и Р2 (табл.2ї) Результаты исследования систем серебро (І)-глутамийовая кислота и серебро (І)-триптофан сопоставлены с литературными данными по ком-плексообразованию серебра (!) с бифункциональными аминокислотами (глицином, р-аланнном, у-аминомасляной кислотой и а-аланином), полученными при изучении данных систем методом рН-метрического титрования с использованием стеклянного электрода при 25С и ионной силе 0,5 моль/л КЫОз [56,68]. Согласно этим данным координация серебра с анионами глицина, р-аланина и у-аминомасляной кислоты по второй ступени происходит с аномальным упрочнением комплекса [AgLJ и отрицательными ступенчатыми эффектами lg Kj/K2. Хотя авторы работы [60] утвер-адают, что использование только стеклянного электрода для изучения этих систем не позволяет получать концентрационные константы равновесии и приводит к очень большим доверительным интервалам для оценок констант образования, а при использовании дополнительно серебряного электрода случаев и обратного хода констант1 при различных ионных силах отмечено не было, результаты работы [56] нельзя считать некоррекггными. В данных исследованиях действительно получены смешанные (неконцентрационные) константы. Однако поправка, учитывающая коэффициент активности, входит как в значение Кь так и в значение К2 и, соответственно. представляющий интерес ступенчатый эффект комплексовбразования lg К,/Кз не зависит от типа констант. Б то же время ряд неясных моментов остается и в работе [60].
Так значения lg (Зі комплексов серебра с глицином были определены с большой погрешностью вследствие ограничения верхнего предела рН для предотвращения выпадения осадка Ag20 и, соответственно, малого количества в материальном балансе системы комплексной формы [AgGly2]. В изученных же концентрационных условиях процессами гидролиза можно пренебречь в области рН 9, гак как произведение растворимости Ag?0 в этой области не достигается вследствие закомплексо ваиности ионов серебра с аминокислотй в малой равновесной концептра-цин свободного иона серебра, и измерения в области рН=7- 9 позволили бы получить более надёжные значения копезвдп ig (Ь Не объясняют авторы я отличие константы протонирования аниона глицина от многочисленных литературных данных, полученных различными методами [3,56,58.6i,62j. Таким образом, на основании анализа различных литературных данных для сравнения с .-женери ментальным и результатами настоящей работы были выбраны результаты, полученные авторами [56, 6S]. Из данных таблицы 21 следует, что в растворе глугамшювая кислота образует с серебром комплексы такого же состава JAaL] и [Agl ]" ак і ниций, р-аланин. у-аминомасляная кислота, а-аланин и триптофан. Таким образом, положение аминогруппы в молекуле глутаминовой кислоты в и- и у-положенші не играет существенной стехиомстри ческой роли как и наличие второй карбоксила гной группы, поскольку внутрисферная координация осуществляется аминогруппой.
Увеличение устойчивости комплексов состава fAgL] в ряду глицин Р-аланин у-аминомасляная кислота 156 \ обусловлено увеличением длины уі леводсродїюй цепи и, как следствие, усилением основности атома азота в аминогруппе за счет меньшего влиянии заряда кар бокс платно к группы на электронную плотность ЇЧН2-і-рушіьі. В га же время Ig К, комплекса [AgLJ, где L-a-аланин, составляет 4.23. что обтэяснястся положительным индуктивным эффетогом метальной группировки [68]. Наличие взърой карбоксилатной группы у Glu2", обладающей отрицательным индуктивным эффектом ЩЇ-БЩЦШАМУ., отчасти. компенсируем ТОУЕ эффект. влий.щ саиа чего комплекс серебра с глутамишт-ионом [AgGluT менее устойчив, чем комплекс [AgAiaj, Аналогичная ситуация наблюдается и для комплекса серебра [AgJ.] с триптофаном, иидольная группировки которою также обладает отрицательным индуктивным эффектом и, по-видимому, более
