Отчет за 1 квартал ( по состоянию на 1 апреля 2019 года)
Ранее нами сообщалось о синтезе гидроксистильбазолов (1а-д) [DOI: 10.1007/s00044-018-2150-8] – аналогов природного антиоксиданта ресвератрола – и исследовании их антирадикальных свойств. Продолжая изучение данных соединений как потенциальных антиоксидантов (АО), мы провели электрохимические исследования, а также изучили кинетику взаимодействия этилолеата (ЭО) с кислородом в присутствии соединений (1а-д).
Таблица 1
Соединение | R |
1а | H |
1б | 4-OH |
1в | 3,5 – (OH)2 |
1г | 3,4 – (OH)2 |
1д | 3,4,5-(OH)3 |
Электрохимическое исследование соединений
Известно, что для некоторых веществ существует корреляция между потенциалами окисления антиоксидантов и их антирадикальной способностью. В целом полагается, что чем легче происходит электрохимическое окисление соединения, тем эффективнее должны быть его антиоксидантные свойства. Электрохимические измерения проводились методом циклической вольтамперометрии (ЦВА) в трехэлектродной электрохимической ячейке. В качестве рабочего электрода использовали стержень из стеклоуглерода, электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод, противоэлектродом служила платиновая проволока.
Для более точной оценки потенциала окисления соединения (2д) был применен метод дифференциальной инверсионной вольтамперометрии.
Анализ вольтамперограмм свидетельствует о том, что в условиях эксперимента все рассматриваемые образцы подвергаются необратимому окислению. Исходя из полученных зависимостей, были определены потенциалы окисления исследуемых соединений (см. таблицу 2).
Таблица 2 – Потенциалы окисления исследуемых веществ и соединений сравнения
Соединение | Ионол | 1а | 1б | 1в | 1г | 1д |
ЕOx, В | 1.27 | 1.09 | 0.77 | 0.96 | 0.75 | 0.60 |
На качественном уровне полученные величины окислительных потенциалов позволяют предполагать высокую антиоксидантную активность веществ (2б), (2г) и (2д), поскольку из литературы известно, что наиболее эффективные антиоксиданты имеют величины потенциалов окисления в интервале 0.6–0.8 В. Следует отметить, что экстремально низкий первый потенциал окисления соединения (1д) заставляет рассматривать возможность взаимодействия данного гидроксистильбазола непосредственно с кислородом воздуха.
Исследование антиоксидантной активности соединений кинетическими методами
Одним из широко применяемых способов оценки антиоксидантной активности является кинетический метод, основанный на волюмометрическом измерении концентрации поглощенного кислорода. В качестве модельных систем в таком методе обычно выступают растворы метилолеата, стирола или этилбензола в инертных неполярных растворителях (обычно хлорбензоле), а инициирование процесса происходит за счет генерирования первичных радикалов при термическом разложении АИБН.
У данного варианта имеется ряд существенных недостатков. Во-первых, изучаемые системы очень сильно отличаются от биологических систем, а во-вторых, при исследовании антиоксидантной активности полифенольных структур в таких условиях возникает проблема с их растворимостью. Исходя из этого, в нашем исследовании мы использовали иную водно-липидную модельную систему, во многом лишенную указанных недостатков.
Антиоксидантную активность в водно-липидной среде изучали волюмометрическим методом в установке типа Варбурга. Субстратом окисления выступал этилолеат в присутствии триметилцетиламмоний бромида в качестве ПАВ и раствора хлорида меди (II) в качестве катализатора. Процесс окисления проводили при t = (60±0,2) °С.
Полученные кинетические кривые поглощения кислорода представлены на рисунке
Графическим методом определяли величину периода индукции (τi), представляющую собой отрезок оси абсцисс, отсекаемый перпендикуляром из точки пересечения касательных к кинетической кривой. Эффективность торможения процесса окисления липидного субстрата определяли совокупностью реакций ингибитора и обозначали как антиоксидантную активность, количественно рассчитанную по формуле
АОА=где τS – период индукции окисления субстрата в отсутствие АО, τi – период индукции окисления в присутствии исследуемого АО.
Из наклона кинетических кривых определяли начальную (Wнач) и максимальную (Wmax) скорости окисления липидного субстрата с добавками антиоксидантов. Полученные параметры приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Кинетические параметры окисления этилолеата в водно-липидной среде в присутствии исследуемых соединений (1×10-3 М) и 2×10-3 М хлорида меди (II), t = 60°С
Соединение | Линия тренда начального участка КК | Wнач×107, М×с-1 | Линия тренда конечного участка КК | Wmax×107, М×с-1 | Wmax(ЭO)/ Wmax (AO) | τi, мин | АОА |
ЭО | y = 0.028x+0.1608 R² = 0.9924 | 3.13 | y = 0.0361x-0.6218 R² = 0.9990 | 4.03 | 1.00 | 24 | – |
ресвератрол | y = 0.0025x-0.0109 R² = 0.8943 | 0.28 | y = 0.035x-7.5752 R² = 0.9979 | 3.91 | 1.03 | 304 | 11.7 |
1а | y = 0.0165x + 0.2902 R² = 0.9948 | 1.84 | y = 0.0336x + 3.1483 R² = 0.9980 | 3.75 | 1.07 | 200 | 7.3 |
1б | y = 0.0076x+0.2259 R² = 0.9928 | 0.85 | y = 0.0299x-5.4554 R² = 0.9974 | 3.34 | 1.21 | 275 | 10.5 |
1в | y = 0.0234x-0.0924 R² = 0.9938 | 2.61 | y = 0.0282x-0.6729 R² = 0.9990 | 3.15 | 1.28 | 57 | 1.4 |
1г | y = 0.0163x-0.0704 R² = 0.9952 | 1.82 | y = 0.0297x-1.9367 R² = 0.9974 | 3.31 | 1.22 | 135 | 4.6 |
1д | y = 0.0139x + 0.2756 R² = 0.9555 | 1.55 | y = 0.0348x – 1.5038 R² = 0.9968 | 3.38 | 1.19 | 93 | 2.9 |
Следует отметить, что эффективность и механизм действия антиоксидантов качественно можно оценить уже по характеру кинетических кривых.
Анализ данных показывает, что в водно-липидной среде ресвератрол проявляет себя как сильный ингибитор. На его кинетической кривой наблюдаются периоды полного торможения, аутоускорения и этап достижения максимальной скорости, сравнимой с Wmax для контрольного субстрата.
Для других анализируемых веществ наблюдается более сложный характер действия в исследуемой системе. В этих случаях кинетические кривые имеют аутоускоренный характер без периода полного торможения. Такой характер КК для соединений (1в) – (1д), возможно, связан с частичным подавлением антиоксидантных свойств фенольного гидроксила за счет образования хелатных комплексов с катионами меди (II). Тем не менее, все соединения замедляли процесс окисления, увеличивая периоды индукции окисления модельного субстрата, а также снижая как начальную, так и максимальную скорости окисления.
Для соединений (1а) – (1д) особо следует отметить значимое снижение (в 1,2 – 1,3 раза) максимальной скорости окисления, которая так и не достигала величины, полученной при неингибированном окислении модельного субстрата. Вероятным объяснением данного явления является способность субстратов (1а) – (1д) не только взаимодействовать с пероксильными радикалами, но и (за счет наличия атома азота в системе) разрушать гидропероксиды молекулярным путем, что кинетически может проявляться в снижении начальной (Wнач.) и максимальной (Wмах.) скоростей окисления этилолеата.
Powered by Froala Editor