КИСЛОТНО-ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ N-н-ПРОПІЛ, N-н-БУТИЛ ТА N-н-ГЕПТИЛ ПОХІДНИХ АМІНОМЕТАНСУЛЬФОКИСЛОТИ
DOI:
https://doi.org/10.18524/2304-0947.2019.1(69).158502Ключові слова:
амінометансульфокислоти, буферні розчини, термодинаміка іонізації, ліпофільністьАнотація
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
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Вісник Одеського національного університету. Хімія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Правовласниками опублікованого матеріалу являються авторський колектив та засновник журналу на умовах, що визначаються видавничою угодою, що укладається між редакційною колегією та авторами публікацій. Ніяка частина опублікованого матеріалу не може бути відтворена без попереднього повідомлення та дозволу автора.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
