Способ получения серосодержащих ртутьорганических соединений
Владельцы патента RU 2629393:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) (RU)
Изобретение относится к области фармакологии, а именно к способу получения серосодержащих ртутьорганических соединений. Способ получения серосодержащих ртутьорганических соединений формулы - RS-Hg-SR, где R - это а), или б), или в) соответственно:
,
,
,
путем взаимодействия водного раствора диацетата ртути с цистеином, или глутатионом, или ацетилцистеином с последующим выделением полученного продукта фильтрованием, промывкой водой и высушиванием при комнатной температуре до постоянного веса, при этом взаимодействие проводят при молярном соотношении соли ртути и цистеина, или глутатиона, или ацетилцистеина 1:2, а реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 45-90 минут. Вышеописанный способ позволяет повысить выход целевого продукта при существенном упрощении способа его получения. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 пр.
Изобретение относится к биоорганической химии и может быть использовано в экспериментальной медицине.
В качестве исходных органических соединений используются аминокислоты или пептиды, содержащие сульфгидрильную группу (цистеин, глутатион, ацетилцистеин и т.д.). Тиоловые группы являются важнейшими функциональными группами белков, они участвуют в формировании их пространственной структуры и, соответственно, активных центров путем образования дисульфидных связей (-S-S-) между остатками цистеина в разных участках одной пептидной цепи или в отдельных пептидных цепях белковой молекулы. Максимальное сродство ртути к -SH (тиоловым, сульфгидрильным) группам обуславливает приоритетный характер их взаимодействия. При взаимодействии активных групп белков (прежде всего, -SH групп) с ртутью и ее соединениями, применяемыми в физиологических (биотических) концентрациях, конформационные изменения белковой молекулы происходят без деструкции химических связей и поэтому имеют обратимый характер. В этих случаях комплементарность активных центров белков к субстратам и соответственно скорость реакций их взаимодействия может меняться как в сторону повышения - при оптимизации пространственного положения групп их активных центров по отношению к субстрату, так и в сторону снижения - при уменьшении сродства к субстрату. Таким образом, реализуется регуляторная роль ртути в биохимических реакциях. Биотический эффект, в отличие от токсикофармакологического, проявляется при воздействии на организм химических веществ в концентрациях, не возбуждающих защитных барьеров. Биотики - свойственные организму вещества, оказывающие в физиологических концентрациях положительное влияние на процессы в организме. Указанные характеристики биотиков в полной мере относятся к ртути - она постоянно присутствует в организме, ее введение в количествах, соответствующих физиологической концентрации, оказывает благотворное действие на процессы жизнедеятельности.
Ионы ртути (Hg2+) обладают самой высокой из всех элементов способностью к комплексообразованию с органическими веществами, а комплексы переходных элементов, как известно из вышесказанного, являются источниками микроэлементов в биологически активной форме, обладающих высокой мембранопроницаемостью и ферментативной активностью.
Известен способ получения средства иммуномодулирующего, противоопухолевого, противовирусного и обезболивающего действия, путем взаимодействия дихлорида ртути, или арсенита калия, или арсената натрия в количестве 0,01-1,5 мас. % с фармацевтически пригодными разбавителями, а именно натуральным виноградным белым вином с содержанием сахара 3-4 мас. %, или с молочной сывороткой с содержанием сахара 3-4 мас. %; или со смесью свиного жира, меда натурального и этилового спирта [Патент Украины №26641, кл. A61K 33/28, А61К 33/36, опубл. 1999 г.]. Указанные количества дихлорида ртути в известном средстве подобраны экспериментально и обеспечивают эффективность действия заявляемого препарата. Снижение содержания дихлорида ртути нижеуказанного предела или повышение выше заявленного предела нецелесообразно, так как не обеспечивает достижения желаемого результата.
В качестве натурального виноградного белого вина можно использовать, например, одно из следующих марок вин "Муцвани", "Совиньон" и другие. В технологию изготовления таких вин входит стадия нагревания до 60°С для прекращения сбраживания части сахаров. При указанной температуре происходит обратимая коагуляция растительных белков, в небольшом количестве входящих в состав вина, в результате чего освобождаются сульфгидрильные группы белков и вследствие этого устраняется токсичность раствора.
В состав молочной сыворотки также входят обратимо коагулированные белки с высвободившимися сульфгидрильными группами - SH, которые обратимо блокируются ионами ртути или ионами мышьяка, вследствие чего токсичность раствора снижается до нуля. Можно предположить, что в этих средах (вина, сыворотки) образуются серосодержащие ртутьорганические соединения, которые не выделены в чистом виде, их состав при этом не установлен и не изучен.
Известен способ получения хелатных комплексов ртути с цистеином и метионином, включающий взаимодействие дихлорида ртути с водным раствором цистеина или метионина при соотношении ртути и, соответственно, α-аминокислоты 1:(2-3), выдерживание смеси при температуре 35-40°С в течение 60-90 мин, охлаждение реакционной смеси до 18-20°С и выдерживание при этой температуре в течение суток, после выдержки при температуре 18-20°С дополнительно обрабатывают ледяным раствором NaCl в течение 1,5-2,0 ч [Патент РФ №2456001, кл. A61K 33/28, А61К 31/198, C01G 13/00, А61Р 35/00, А61Р 31/12, А61Р 37/02, А61Р 33/00, опубл. 20.07.2012]. Выход при получении хелатного комплекса ртути с цистеином формулы C6H13O4N2S2HgCl 80% от теоретически возможного. Выход при получении хелатного комплекса ртути с метионином формулы.
Однако известный способ имеет ряд недостатков, он достаточно трудоемок, продолжителен по времени (сутки реакционную смесь выдерживают при 18-20°С), требует дополнительной обработки ледяным раствором NaCl.
Помимо этого, вызывает большое сомнение образование хелатного комплекса в случае взаимодействия дихлорида ртути с цистеином формулы C6H13O4N2S2HgCl. Учитывая максимальное сродство ртути к SH-группе, о чем свдетельствует уменьшение активности функциональных групп в реакциях с ртутью в ряду; -SH > -CONH2 > -NH2 > -СООН - образование хелатного комплекса маловероятно.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ получения комплекса ртути с цистеином формулы Hg(CH3H6O2SN)2, включающий взаимодействие хлорида ртути (II) с водным раствором цистеина при соотношении ртути и, соответственно, α-аминокислоты 1:(2-3), выдерживание полученного раствора при 50-60°С в течение суток, выпаривание реакционной смеси на роторном испарителе при температуре 80-85°С, охлаждение полученного остатка до комнатной температуры, размещение колбы с остатком в бане со льдом, обработку полученного осадка ацетоном, фильтрование и высушивание при комнатной температуре до постоянного веса. Выход - 30-35% от теоретического [патент Украины №55308, кл. A61K 31/198; A61K 31/305; А61Р 37/02, опубл. 2003-03-17]. Серосодержащие ртутьорганические соединения, в частности меркурий ди-(2-амино-3-тиопропионовая кислота), формулы:
Hg(C3H6O2SN)2 обладает противоопухолевым, противовирусным, иммуномодулирующим и противопаразитным действием.
Однако известный способ имеет ряд недостатков, он достаточно трудоемок, продолжителен по времени (сутки реакционную смесь выдерживают при 50-60°С), необходимо применение роторного испарителя для выпаривания растворителя при температуре 80-85°С, применение бани со льдом, обработка конечного продукта ацетоном и низкий выход целевого продукта - 35% от теоретического.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение выхода целевого продукта при существенном упрощении способа его получения.
Поставленная задача решается способом получения серосодержащих ртутьорганических соединений формулы - RS-Hg-SR, где R - это а), или б), или в) соответственно:
,
включающим взаимодействие водного раствора диацетата ртути с цистеином или глутатионом или ацетилцистеином с последующим выделением полученного продукта фильтрованием, промывкой водой и высушиванием при комнатной температуре до постоянного веса, при этом взаимодействие проводят при молярном соотношении соли ртути и цистеина, или глутатиона, или ацетилцистеина 1:2, а реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 45-90 минут.
Целесообразно реакционную смесь выдерживать при комнатной температуре при встряхивании, а после фильтрования реакционной смеси осадок на фильтре промывать дистиллированной водой при ее расходе 30-50 см3.
Предлагаемый способ основан на взаимодействии водных растворов ацетата ртути (II) и цистеина или его производных согласно схеме:
где
Указанный результат достигается тем, что в качестве исходной соли ртути вместо хлорида ртути (II) используют ацетат ртути (II), который имеет ряд преимуществ по своим физико-химическим свойствам. Ацетат ртути обладает лучшей растворимостью и ионизирующими свойствами в водных растворах. Химические свойства хлорида и ацетата ртути (II) представлены в таблице 1.
1) Справочник химика. Т.II. С. 178, 1951.
2) Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М «Химия», 1989. С. 52, 307.
Взаимодействие проводят при молярном соотношении соли ртути и цистеина или его производных, равном 1:2, согласно стехиометрии, приведенного уравнения (1) реакции взаимодействия диацетата ртути и исходных веществ, содержащих активную сульфгидрильную группу.
Пример 1.
К раствору 0,28 г (2,3×10-3 моля) цистеина в 4 мл дистиллированной воды добавляют раствор 0,39 г (1,15×10-3 моля) диацетата ртути в 4 мл дистиллированной воды. Мгновенно выпадает осадок. Реакционную смесь выдерживают 45-60 мин, встряхивая, при комнатной температуре. Полученный осадок отфильтровывают, обильно промывают дистиллированной водой (50 см3), высушивают при комнатной температуре до постоянного веса. Выход 0,465 г (92% от теоретического). Результаты элементного анализа соединения состава Hg(C3H6O2SN)2 приведены в таблице 2.
Пример 2.
К раствору 0,384 г (1,2×10-3 моля) глутатиона (восстановленного) в 5 мл дистиллированной воды добавляют раствор 0,200 г (6,2×10-4 моля) диацетата ртути в 2 мл дистиллированной воды. Реакционную смесь встряхивают и через 3 минут выпадает осадок. Смесь выдерживают 90 минут при комнатной температуре, периодически встряхивая. Затем осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой (-50 см3). Сушат при комнатной температуре до постоянного веса. Выход 0,379 г (75% от теоретического). Результаты элементного анализа соединения состава (C10H16O6SN3)2Hg приведены в таблице 3.
Пример 3
К раствору 0,326 г (2,×10-3 моля) ацетилцистеина в 5 мл дистиллированной воды добавляют раствор 0,319 г (1,×10-3 моля) диацетата ртути в 4 мл дистиллированной воды. Реакционную смесь выдерживают 45-50 мин, встряхивая, при комнатной температуре. Полученный осадок отфильтровывают, обильно промывают дистиллированной водой (50 см3), оставляют сушиться при комнатной температуре до постоянного веса. Выход 0,446 г (85% от теоретического). Результаты элементного анализа соединения состава Hg (C5H8O3SN)2 приведены в таблице 4.
Указанные различия дают возможность значительно упростить процесс получения соединений ртути с серо- и азотсодержащими органическими кислотами:
существенно повысить выход - 75-92% от теоретического;
сократить продолжительность процесса - с 24 часов в прототипе до 45-90 минут в предлагаемом способе;
исключить термическую обработку реакционной смеси при t=50-60°C в течение суток - реакция в предлагаемом способе идет при комнатной температуре;
технически упростить процесс, исключая отгонку на роторном испарителе, как в прототипе, что не требует сложного оборудования и промывку конечного продукта ацетоном. В предлагаемом способе отмывку готового продукта производят водой.
1. Способ получения серосодержащих ртутьорганических соединений формулы - RS-Hg-SR, где R - это а), или б), или в) соответственно:
,
,
,
путем взаимодействия водного раствора диацетата ртути с цистеином, или глутатионом, или ацетилцистеином с последующим выделением полученного продукта фильтрованием, промывкой водой и высушиванием при комнатной температуре до постоянного веса, при этом взаимодействие проводят при молярном соотношении соли ртути и цистеина, или глутатиона, или ацетилцистеина 1:2, а реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 45-90 минут.
2. Способ получения серосодержащих ртутьорганических соединений по п. 1, отличающийся тем, что, реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре при встряхивании.
3. Способ получения серосодержащих ртутьорганических соединений по п. 1, отличающийся тем, что после фильтрования реакционной смеси осадок на фильтре промывают дистиллированной водой при ее расходе 30-50 см3.
