Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время химия азотсодержащих гетероциклических соединений привлекает в себе внимание исследователей. Интерес к этим соединениям обусловлен широкими возможностями их практического применения в промышленности, медицине, органическом синтезе. Создание новых производных азотсодержащих гетероциклов, обладающих заданными свойствами, в том числе и биологической активностью, требует разработки простых и надежных методик идентификации соединений, а также подходов, позволяющих прогнозировать их физико-химические характеристики.
В ряду методов физико-химического исследования хроматография занимает ведущее место. Кроме того, использование хроматографии для моделирования процессов, протекающих в реальных биологических объектах, позволяет получить информацию о механизмах биологической активности веществ и особенностях их поведения в живых организмах. Математическое моделирование таких процессов с выявлением корреляционных зависимостей между молекулярными параметрами, физико-химическими характеристиками веществ и величинами их хроматографического удерживания - один из наиболее перспективных подходов, позволяющих изучать межмолекулярные взаимодействия, а также устанавливать связь между строением и свойствами веществ. Существенным моментом при создании новых лекарственных препаратов является изучение возможности вывода их и их метаболитов из организма. С этой точки зрения, исследование адсорбции веществ из водных растворов активными углями, особенно в области малых концентраций, представляет не только теоретический, но и практический интерес. Активные угли широко используются как для поглощения паров органических веществ из воздуха и газов, так и для удаления нежелательных компонентов из водных сред, в том числе и из биологических жидкостей. Знание кинетики сорбции биологически активных веществ позволяет выявить особенности их поведения в реальных биологических объектах, а также оценить возможность использования активных углей в качестве энтеро- и гемосорбентов.
Возможности метода ЯМР-диффузометрии с импульсным градиентом магнитного поля (ЯМР ИГМП) позволяют измерить величины коэффициентов самодиффузии (КСД) молекул как в свободном, так и в адсорбированном состоянии, выявить доступность пор сорбента для молекул сорбатов. С этой точки зрения, информация, полученная в ходе ЯМР измерений, безусловно, является ценной и может использоваться для целей направленного синтеза и установления связи между структурой и свойством соединений.
Целью работы являлось установление взаимосвязи между строением, физико-химическими и биологическими свойствами молекул и исследование особенностей поведения впервые синтезированных производных пятичленных азотсодержащих гетероциклов в системах, позволяющих моделировать процессы,
протекающие в реальных биологических объектах. В связи с поставленной целью в задачи исследования входило:
-
Изучение общих закономерностей удерживания производных пятичленных азотсодержащих гетероциклов в прямофазной и обращенно-фазовой жидкостной хроматографии.
-
Поиск корреляционных зависимостей, связывающих параметры хроматографического удерживания со структурными и физико-химическими свойствами сорбатов.
-
Изучение устойчивости в водных растворах производных пятичленных азотсодержащих гетероциклов методами обращенно-фазовой жидкостной хроматографии и ЯМР-диффузометрии с импульсным градиентом магнитного поля.
-
Изучение адсорбции 1,2-диазола (имидазола) и 1,2,4-триазола (триазола) из водных растворов активными углями типа ФАС-1 и ФАС-2 интерферометрическим методом.
-
Изучение самодиффузии имидазола и триазола в водных растворах и в активном угле ФАС-2 при их адсорбции из водных растворов методом ЯМР-диффузометрии с импульсным градиентом магнитного поля.
6. Определение термодинамических характеристик сорбции веществ
имидазолом и триазолом методом обращенной хроматографии.
Научная новизна.
1. В результате систематического исследования получены данные о влиянии
природы и состава компонентов хроматографической системы на закономерности
удерживания впервые синтезированных производных пятичленных
азотсодержащих гетероциклов с использованием метода колоночной и планарной
хроматографии.
2. Проведен анализ зависимостей физико-химических свойств впервые
синтезированных азолидов от их хроматографического удерживания, структуры и
величин, характеризующих вероятность их биологической активности.
3. Впервые изучен гидролиз имидазолида и-толуолсульфокислоты,
имидазолида метансульфокислоты, бензимидазолида и-толуолсульфокислоты,
бензотриазолида метансульфокислоты в нейтральной, щелочной и кислой средах.
Показана эффективность использования метода жидкостной колоночной
хроматографии и ЯМР-диффузометрии с импульсным градиентом магнитного поля
для исследования кинетики реакции гидролиза.
-
Впервые изучена адсорбция имидазола и триазола из водных растворов активными углями типа ФАС-1 и ФАС-2.
-
Впервые изучена самодиффузия имидазола и триазола в водных растворах и в активном угле ФАС-2 при их адсорбции из водных растворов методом ЯМР-диффузометрии с импульсным градиентом магнитного поля.
6. Впервые методом обращенной хроматографии исследована термодинамика взаимодействия имидазола и триазола с некоторыми н-алканами, н- и изо-спиртами, альдегидами, кетонами, ароматическими углеводородами.
Практическая значимость работы. Данные о хроматографических параметрах удерживания и полученные зависимости хроматографического удерживания от строения, физико-химических свойств исследованных производных гетероциклов позволят прогнозировать хроматографическое поведение веществ и оптимизировать условия их разделения. Показано, что методом ВЭЖХ и ЯМР-диффузомегрии с импульсным градиентом магнитного поля возможно исследование кинетики гидролиза веществ. Установлена возможность концентрирования азолов из водных растворов активными углями типа ФАС. Полученные в диссертации данные могут быть использованы как справочные данные; при установлении связи «строение - физико-химическое свойство» азолидов сульфокислот. Результаты работы применяются в научных исследованиях ИФХ РАН и в учебном процессе Самарского государственного университета.
На защиту выносятся следующие положения.
-
Данные о влиянии природы и состава подвижной фазы на закономерности удерживания впервые синтезированных производных пятичленных азотсодержащих гетероциклов с использованием метода колоночной и планарной жидкостной хроматографии.
-
Результаты исследований зависимостей физико-химических свойств азолидов от хроматографического удерживания, структуры и биологической активности.
-
Результаты изучения гидролиза имидазолида л-толуол сульфокислота, имидазолида метансульфокислоты, бензимидазолида и-толуолсульфокислоты, бензотриазолида метансульфокислоты в нейтральной, щелочной и кислой средах методами ВЭЖХ и ЯМР-диффузометрии.
-
Изотермы адсорбции имидазола и триазола на активных углях ФАС-1 и ФАС-2, измеренные методом нефелометрии.
-
Термодинамические характеристики взаимодействия н-алканов, н- и изо-спиртов, кетонов, ароматических углеводородов с основными фрагментарными структурами исследованных азолидов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены в виде устных и стендовых докладов на следующих симпозиумах и конференциях: на международном симпозиуме по хроматографии (Рим, Италия, 1998 г.), на Всероссийском симпозиуме по теории и практике хроматографии и электрофореза (Москва, 1998 г.), на Всероссийской научной конференции "Молодежь и химия" (Красноярск, 1998 г.), на Всероссийском симпозиуме по химии поверхности, адсорбции и хроматографии (Москва, 1999 г.), на XVI Менделеевском съезде (Санкт-Петербург, 1998 г.), на международном семинаре "Нелинейное моделирование и управление" (Самара, 1998 г.), на VI Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем" (Казань - Москва -
Йошкар-Ола, 1999 г.), на Всероссийской конференции "Современные и теоретические модели адсорбции в пористых средах" (Москва, 1999 г.), на Всероссийской конференции "Химический анализ веществ и материалов" (Москва, 2000 г.).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 13 работ в виде статей и тезисов докладов.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 35 таблиц и список литературы из 190 наименований.