КИСЛОТНО-ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ N-н-ПРОПІЛ, N-н-БУТИЛ ТА N-н-ГЕПТИЛ ПОХІДНИХ АМІНОМЕТАНСУЛЬФОКИСЛОТИ

Автор(и)

  • R. E. Khoma Одеський національний університет імені І.І. Мечникова; Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини, Україна
  • A. N. Chebotaryov Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Україна
  • L. T. Osadchiy Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини, Україна
  • S. V. Vodzinskiy Одеський національний університет імені І.І. Мечникова; Фізико-хімічний інститут захисту навколишнього середовища і людини, Україна
  • S. V. Toporov Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Україна

DOI:

https://doi.org/10.18524/2304-0947.2019.1(69).158502

Ключові слова:

амінометансульфокислоти, буферні розчини, термодинаміка іонізації, ліпофільність

Анотація

Здійснено рН-метричне дослідження кислотно-основних властивостей N-н-пропіл (n-PrAMSA), N-н-бутил (n-BuAMSA) та N-н-гептил (n-HpAMSA) похідних амінометансульфокислоти (YAMSA) у водних розчинах в області 293 – 313 K. Розраховано іон-молекулярний склад систем YN+ H2CH2SO2O- – YNHCH2SO2O- – H2O, концентраційні константи дисоціації за другим ступенем n-PrAMSA, n-BuAMSA і n-HpAMSA (в ізоелектричній точці при іонній силі 4,94∙10-4 М) та визначені температурні залежності ΔG, ΔH та ΔS в інтервалі температур 293 – 313 К. Показано, що зазначені YAMSA у водних розчинах існують при співвідношенні CNaOH/QYAMSA < 0,5 переважно у вигляді цвиттер-іонів; вміст аніонів YNHCH2SO2O- прямо пропорційний співвідношенню CNaOH/QYAMSA. Методом QSAR оцінена липофільність зазначених кислот. Виявлено кореляції між результатами експериментів і даних квантово-хімічних розрахунків. У випадку амінів, для котрих емпирична функція, що поєднує їхні основність та ліпофільність (рKа + lgPow) ≤ 11,08, з підвищенням їхнього pK aсила відповідних їм кислот (pKYAМSA ) понижується. Визначено межі рН буферної дії їхніх водних розчинів при 298 К; показано, що за допо- могою n-PrAMSA, n-BuAMSA і n-HpAMSA можна підтримувати кислотність середовища в області фізіологічних значень рН (6,8 ÷ 7,8). Показано, що посилення електроноакцепторних властивостей N-замісника призводить до зниження впливу температури на значення термодинамічних функцій дисоціації амінометансульфокислот, синтезованих з амінів, для котрих рKа + lgPow ≤ 11,08. Із зростанням температури значення ΔH і ΔS дисоціації n-PrAMSA та n-BuAMSA знижуються, а n-HpAMSA – навпаки, підвищуються, причому для n-PrAMSA та n-BuAMSA при T < Tекстр. реакція є ендотермічною, а при T > Tекстр. – екзотермічною. Для процесу дисоціації досліджених кислот відзначена ентальпійно-ентропійна компенсація з «ізотермодинамічною температурою» 303 К.

Посилання

Dolan J.W. Back to Basics: The Role of pH in Retention and Selectivity. LCGC Europe, 2017, vol. 35, no 1, pp. 30–33.

Al’bert A. Izbiratel’naja toksichnost’. Fiziko-himicheskie osnovy terapii. vol. 2, Medicine, Moscow, 1989, 432 p. (in Russian)

Manallack D.T. The pKa Distribution of Drugs: Application to Drug Discovery. Perspect Medicin Chem., 2007, vol. 1, pp. 25–38. https://doi.org/10.1177/1177391X0700100003

Ferreira C.M.H., Pinto I.S.S., Soares E.V., Soares H.M.V.M. (Un)suitability of the use of pH buffers in biological, biochemical and environmental studies and their interaction with metal ions – a review. RSC Adv., 2015, vol. 5, no 39, pp. 30989 – 31003. http://dx.doi.org/10.1039/c4ra15453c

Khoma R.E., Osadchiy L.Т., Dlubovsriy R.M. Aminomethanesulphonic Acids And Its N-Derivatives are Components of N. Goods Buffers. Visn. Odes. nac. univ. Him., 2015, vol. 20, no 3, pp. 66-75. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2015.3(55).54005 (in Russian)

Grygorenko O.O., Biitseva A.V., Zhersh S. Amino sulfonic acids, peptidosulfonamides and other related compounds. Tetrahedron., 2018, vol. 74, no 13, pp. 1355-1421. http://dx.doi.org/10.1016/j.tet.2018.01.033

Badeev Yu.V., Korobkova V.D., Ivanov V.B., Pozdeev O.K., Gil’manova G.Kh., Batyeva É.S., Andreev S.V. Aminoalkanesulfonic acids and derivatives: Synthesis and antiviral activity. Pharm. Chem. J., 1991, vol. 25, no 4, pp. 272-274. http://dx.doi.org/10.1007/bf00772113

Gryaznov P.I., Kataeva O.N., Naumova O.E., Musin R.Z., Al’fonsov V.A. Reaction of β-iminoalcohols with sulfur dioxide. Synthesis of (±)-(2-hydroxyalkylamino)phenyl(isopropyl)-methanesulfonic acids. Russ. J. Gen.Chem., 2010, vol. 80, no 4, pp. 761-764. http://dx.doi.org/10.1134/s1070363210040134

Khoma R.E., Ennan A.A., Gridina T.L., Fedchuk A.S., Lozitskiy V.P., Godovan V.V., Antonenkko P.B., Trokay I.I., Gel’mol’dt V.O. Synthesis, structures, physico-chemical characteristics and biological activity of aminomethanesulfonic acids. Materials of the VIII National Congress of Pharmacists «Pharmacy of the 21st Century: Trends and Prospects». Kharkiv, 13-16 September 2016. – vol. 1, pp. 54-55. (in Russian)

Khoma R.E. Electrochemical Properties of Aminomethanesulphonic Acid – Water System. Visn. Odes. nac. univ. Him., 2013, vol. 18, no 3, pp. 89-95. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2013.3(47).31179 (in Russian)

Khoma R.E. Electrochemical Properties of Aminomethanesulphonic Acids N-Derivatives. Visn. Odes. nac. univ. Him., 2013, vol. 18, no 4, pp. 63-68. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2013.4(48).37890 (in Russian)

Khoma R.E. Thermodynamics of the dissociation of aminomethanesulfonic acid and its N-substituent derivatives at 293-313 K. Russ. J. Phys. Chem., 2017, vol. 91, no 1, pp. 76-79. https://doi.org/10.1134/S0036024417010125

Khoma R.E., Gel’mbol’dt V.O., Shishkin O.V., Baumer V.N., Koroeva L.V. Synthesis, crystal structure, and spectral characteristics of N-(Hydroxyethyl)aminomethanesulfonic acid. Russ. J. Gen. Chem., 2013, vol. 83, no 5, pp. 969-971. http://dx.doi.org/10.1134/S1070363213050149

Khoma R.E., Gel’mbol’dt V.O., Ennan A.A., Baumer V.N., Puzan A.N. Synthesis, Crystal Structure, and Spectral Characteristics of N-(Tert-butyl)aminomethanesulfonic Acid. Russ. J. Gen. Chem., 2015, vol. 85, no 10, pp. 2282-2284. http://dx.doi.org/10.1134/S1070363215100102

URL: http://hypercube.com (date of the application 06.12.2018)

Khoma R.E., Chebotaryov A.N., Bud’ko L.S., Osadchiy L.T. Buffer solutions based on glycine. Visn. Odes. nac. univ. Him., 2018, vol. 23, no 1, pp. 109-122. http://dx.doi.org/10.18524/2304-0947.2018.1(65).124551 (in Ukranian)

Urbansky E.T., Schock M.R. Understanding, Deriving, and Computing Buffer Capacity. J. Chem. Educ., 2000, vol. 77, no 12, pp. 1640-1644. http://dx.doi.org/10.1021/ed077p1640

Christensen J.J., Izatt R.M., Wrathall D.P., Hansen L.D. Thermodynamics of proton ionization in dilute aqueous solution. Part XI. pK, ΔH°, and ΔS° values for proton ionization from protonated amines at 25°. J. Chem. Soc., 1969, vol. A0, no 0, pp. 1212−1223. http://dx.doi.org/10.1039/j19690001212

Khoma R.Е., Ennan А.А.-А., Chebotaryov А.N., Vodzinskii S.V., Mayans’kaya А.O. Thermodynamics of ethanolammonium cationes dissociation in aqueous solutions. Vіsn. Odes. nac. unіv., Hіm., 2017, vol. 22, no 1, pp. 6-19. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2017.1(61).94707 (in Russian)

Sangster J. Octanol-Water Partition Coefficients: Fundamentals and Physical Chemistry. J. Phys. Chern. Ref. Data., 1989, vol. 18, no 3, pp. 1111–1229. http://dx.doi.org/10.1063/1.555833

Roy R.N., Robinson R.A., Bates R.G. Thermodynamics of the two dissociation steps of N-tris(hydroxymethyl) methylglycine (Tricine) in water from 5 to 500. J. Am. Chem. Soc., 1973, vol. 95, no 25, pp. 8231-8235. http://dx.doi.org/10.1021/ja00806a004.

Hunter K.A. Acid-base Chemistry of Aquatic Systems. Dunedin, 1998, pp. 51-52.

Vereshchagin A.N. Inductive Effect. Constants of Substituents for Correlation Analysis. Nauka, Мoscow, 1988, 108 p. (in Russian)

Goldberg R.N., Kishore N., Lennen R.M. Thermodynamic Quantities for the Ionization Reactions of Buffers. J. Phys. Chem. Ref. Data., 2002, vol. 31, no 2, pp. 231-370. http://dx.doi.org/10.1063/1.1416902

Roy R.N., Roy L.N., Hundley K.E., Wehmeyer T.R., Tebbe L.S. Thermodynamics of the Second Dissociation Constants (pK2) of Piperazine-N,N′-bis-2-hydroxypropanesulfonic Acid (POPSO Sesquisodium Salt) and Associated Thermodynamic Functions from (278.15 to 328.15) K. J. Biophys. Chem., 2014, vol. 5, no 4, pp. 143-151. http://dx.doi.org/10.4236/jbpc.2014.54016

Khali M.M., Mahmoud R.K., Babiker S.E. Thermodynamic Study of the Second-Stage Dissociation of 2-Aminoethanesulfonic Acid (Taurine) in Water at Different Ionic Strength and in Dioxane-Water Media. J. Chem. Sci. Techn., 2014, vol. 3, no 2, pp. 49-57. http://dx.doi.org/10.1002/adic.200490119

Ryde U. A fundamental view of enthalpy-entropy compensation. Med. Chem. Comm., 2014, vol. 5, no 9, pp. 1324-1336. https://doi.org/10.1039/C4MD00057A

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-03-04

Як цитувати

Khoma, R. E., Chebotaryov, A. N., Osadchiy, L. T., Vodzinskiy, S. V., & Toporov, S. V. (2019). КИСЛОТНО-ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ N-н-ПРОПІЛ, N-н-БУТИЛ ТА N-н-ГЕПТИЛ ПОХІДНИХ АМІНОМЕТАНСУЛЬФОКИСЛОТИ. Вісник Одеського національного університету. Хімія, 24(1(69), 92–104. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2019.1(69).158502

Номер

Розділ

Статті