Способ получения серосодержащих ртутьорганических соединений
METHOD FOR OBTAINING SULFUR-CONTAINING ORGANOMERCURY COMPOUNDS

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.
2+
Ионы ртути (Hg) 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.
6
13
4
2
2
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 CHONSHgCl 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.
6
13
2
2
2
2
Помимо этого, вызывает большое сомнение образование хелатного комплекса в случае взаимодействия дихлорида ртути с цистеином формулы CHO4NSHgCl. Учитывая максимальное сродство ртути к SH-группе, о чем свдетельствует уменьшение активности функциональных групп в реакциях с ртутью в ряду; -SH > -CONH> -NH > -СООН - образование хелатного комплекса маловероятно.
3
6
2
2
Наиболее близким техническим решением к заявленному является способ получения комплекса ртути с цистеином формулы Hg(CHHOSN), 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:
3
6
2
2
Hg(CHOSN) 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.
3
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 см.
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.
-3
3
3
6
2
2
К раствору 0,28 г (2,3×10-3 моля) цистеина в 4 мл дистиллированной воды добавляют раствор 0,39 г (1,15×10 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 см), высушивают при комнатной температуре до постоянного веса. Выход 0,465 г (92% от теоретического). Результаты элементного анализа соединения состава Hg(CHOSN) приведены в таблице 2.
Пример 2.
-3
-4
3
10
16
6
3
2
К раствору 0,384 г (1,2×10 моля) глутатиона (восстановленного) в 5 мл дистиллированной воды добавляют раствор 0,200 г (6,2×10 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 см). Сушат при комнатной температуре до постоянного веса. Выход 0,379 г (75% от теоретического). Результаты элементного анализа соединения состава (CHOSN)Hg приведены в таблице 3.
Пример 3
-3
-3
3
5
8
3
2
К раствору 0,326 г (2,×10 моля) ацетилцистеина в 5 мл дистиллированной воды добавляют раствор 0,319 г (1,×10 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 см), оставляют сушиться при комнатной температуре до постоянного веса. Выход 0,446 г (85% от теоретического). Результаты элементного анализа соединения состава Hg (CHOSN) 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.