О. І. Панасенко, Т. О. Самура, Н. А. Постол, Р. О. Щербина, А. С. Гоцуля, В. О. Саліонов, А. А.Сафонов, В. П.
Буряк, О. А. Кремзер, І.
В. Мельник, С. М. Куліш,
Запорізький державний медичний університет
УФ-СПЕКТРОФОТМЕТРІЯ ПОХІДНИХ ФУРАНУ
Посеред
сполук, які вміщують в молекулі гетероатом кисню, одним з найбільш важливих є
фуран , ядро якого складає структурну основу багатьох лікарських заходів, що
широко і з успіхом застосовуються в медичній практиці (9). Все це і визначило
інтенсивність досліджень в галузі застосування УФ спектрофотометрії для
похідних фурану.
Ускладнення
при вивченні УФ спектрів похідних фурана викликані певними суперечностями, які
існують до теперешнього часу і повязані із електронною будовою та хімічними
властивостями сполук цього напрямку.
Фуран подібно
піролу та тіофену характеризується секстетом електронів, які утворюють циклічне
супраження (10), у якому приймають участь два р-електрона гетероатома.
Атом кисню в
циклі фурану не має вакантних d-орбіталей. Діємова система
його відрізняється малою супряженністю і в результаті альтернативи зарядів грає
роль напівпровідника подібно звичайному полієновому ланцюгу.
Згідно
квантово-механічним уявленням (14)
ультрафіолетовий спектр обумовлено поглинанням при їх переході з основного на
енергетично більш високий рівень. До основного стану електрони повертаються ,
лише після втрати поглинаної енергії на випромінювання. Ординарного звязку типу
С-С відповідає перехід, який потребує значної втрати енергії і тому є
відповідними смугами поглинання далекому регіоні УФ світла (А-смуга ).
Електрони подвійного звязку С = С, С = О, N = N, легше збуджуються, а відвідний
їм перехід має спектральну смугу в межах 200 нм (К-смуга). Незвязана пара
електронів кисню, нітрогену та сірки при збуджені переходять на n або m рівні. Зона поглинання переходу
знаходиться в межах 260 - 280 нм( В-смуга)
Ультрафіолетові
спектри сполук фуранового ряду в полярних і неполярних розчинниках характеризуються
інтенсивною К-смугою і менш інтенсивною В-смугою (1).
При введенні електродонорних або
електроакцепторних субстантів до циклу фурану смуги поглинання зазнають сильне
батохромне зміщення , в результті чого в зоні близького ультрафіолету з’являється
смуга високої інтенсивності. В цієї ж праці співставлені максимуми 3,3 та 2,2- дифуранів із близькими по будові тетраєнами:
Близкість
характеристик цих речовин вказує на дієнову природу звязків фуранового циклу.
Однак слід відзначити і доволі значну різницю між цими даними, що можливо
пояснити роллю електронів атому кисню.
Adriano та співавтори (20, 21) також
вказують на те, що введення субстітуєнтів до молекули приводить до батогромного
зсуву К-смуги, значення яких залежність від типу введеної групи або окремих
атомів. Ряд авторів (1, 11, 22) на підставі даних експерименту зробили висновок
що включення до ланцюга субстітуєнтів декількох подвійних звязків викликає
довгохвильове зміщення К-смуги , яка є характерною для полієнових систем. У
залежності від величини індуктивного або мезомерного впливу при взаємодії із
фурановим циклом субстітуєнти викликають батохромний зсув, який змінюється у
наступному порядку: Я А. Єйдус та співавтори (1).
Відзначають, що зміщення ,яке викликається нітрогрупою – сильним
електроноакцептором – є максимальним для системи фурану, як електродонора. Це
підтверджується тим, що УФ-спектри 5-нітрофурану, 5-нітрофурфунолу та
5-нітрофуранкарбонової кслоти проявляють максимум поглинання в дуже вузькому інтервалі
довжин хвиль (300 – 310 нм.) При введенні у якості другого субстітуєнта
електродонорної групи (метил- або аміно-) смуга поглинання зміщується вбік
довгих хвиль, що може бути пояснено трансмісійною передачею електронної
густини.
Б. Чубар (15), Н. Борисова, В. Т.
Кульневич (2) при вивченні впливу розчинника на спектри поглинання похідних
фурана встановили , що К-смуга цих сполук перетерплює батохромне зміщення
полярності розчинника . Ці зміни викликанні переросроділом електронів і за
принципом подібні впливу субстітуєнтів. Характер електроноакцепторного звязку в
положенні 5 визначає здатність субстітуєнта викликати батохромне зміщення
К-смуга, яке зростає у наступній послідовності: для 5-електродонорної групи
спостерігаються такі ж самі послідовності (20, 25).
Похідні 5-нітрофуранів набувають все більшого значення у звязку з їх
активною фармакологічною та біологічною дією. Значну роль у розвитку хімії
нітрофуранів, як лікарських зсобів, належить Інституту органічного синтезу
Академії наук Латвії (5, 6). УФ спектр 5-нітрофурану має дві широкі смуги
поглинання з максимумами при 226 та 302 нм, при цьому довгохвильова є більш
інтенсивною ніж короткохвильова. (1)
Значну зацікавленість викликає питання про вплив на спектр одночасного
введення у фуранове кільце нітрогрупи в положені 5 та електроноакцепторної – в
положенні 2. Я. П. Страдчно та співавтори (13) зазначають, що таке взаємне
знаходження двух групп у кільці фурану в певній мірі аналогічні n-заміщенню в молекулі
бензолу. Введення двох електроноактивних груп не викликає батохромного зміщення
смуг поглинання і УФ-спектр цієї групи сполук схожий зі смугою поглинання
5-нітрофурану. У більшості карбонілзаміщенних 5-нітрофуранів спостерігається незначний
гіпсохромний зсув у порівнянні зі 5-нітрофурфуролах (23), що знаходиться у явному протиріччі із більш
ранніми твердженнями С. А. Тиллера та Н. О. Салдаболса (7) які стверджували ,
що спектр 5-нітрофурфурола виявляє незначне зміщення у порівнянні із спектром 5-нітрофурану із великою
правдоподібністю пояснюється тим, що карбонільна та нітрогруппа є електроноакцепторами
і конкуренція, яка виникає між ними приводять до послаблення супряження. Це
послаблення супряження компенсує подовження ланцюга, а максимуми поглинання
незначно зміщуєтья при переході від 5-нітрофурану до 5-нітрофурфуролу. При
цьому С. А. Тиллер та Н. О. Салдоболс (7) зі всією очевидністю підтвердили той
факт , що при наявності електродонорної групи в положенні 2, введення
нітрогрупи в положені 5 приводить до збільшення, а не гіпсохромному. Особливу
зацікавленість викликають гідразони похідних 5-нітрофуранів, які проявляють
широкий спектр фармакологічної активності і вивченню спектрів цих сполук
присвячені науковій праці С. А. Тиллера
, Я. А. Ейдуса із співавторами (5, 8, 16)
супряжені системи , в утворені електронних спектрів яких приймають участь п-електрони
подвійних звязків та неподіленної пари електронів азоту . Подовження ланцюгу
супряження спричиняє батохромний зсув смуг поглинання у порівнянні із
карбонілвміщуючими похідними фурану. Вірогідність одержання таумерного ефекту
можливо пояснити зміщенням електронів по ланцюгу супряження в бік електрофільної нітрогрупи, як це можливо уявити
на прикладі 5- нітрофурфуролсемікарбазона ( фурациліну).
Спектри усіх досліджуваних похідних 5-нітрофуранів, які вміщують
гідразинову групу, значно зсунуті батохромно у порівнянні із
карбонілвміщуючими. С. А. Тиллер, Я. А. Єйдус (8), С. А. Тиллер (5), Я. А.
Ейдус, Л. Муцкниеце (19), Я. А. Єйдус та співавтори (17, 18) досліджували УФ- спектри деяких 5-нітро-2-фурилполієнів. Вивчення
спектрів довело, що у всіх досліджуваних сполуках спостерігається зміщення максимумів поглинання в бік довгих хвиль
у міру збільшення кількості подвійних звязків. Окрім того, збільшення кількості
вінільденових груп у боковому данцюгу спричиняє підвищення інтенсивності смуг
поглинання. Це явище було теоритично передбачено в роботі Platt (24). Найбільш повне дослідження
УФ спектрів лікарських засобів 5-нітрофурану (фурагін, фурагін розчинний,
фуразолін, фуразолідон, фурадонін, фурацилін, нітрофурилен та фуразонол) були
досліджені В. П. Буряком (4). Встановлено, що для всіх досліджуваних сполук
найбільш характерною є третя смуга поглинання з інтенсивним максимумом вище 330
нм. Таким чином проведені дослідження свідчать про безумовний звязок між
антимікобною активністю та спектральною характеристикою фізіологічно активних
похідних 5-нітрофурану.
Дослідження основних оптичних характеристик УФ спектрів похідних
5-нітрофурану (напівширина смуги
поглинання V1/2, інтегральна інтенсивність – А смуг поглинання, сила асцилятора та матричний елемент переходу електронів – М
і к) дозволяє встановити більш глибокий зв’язок між спектрами та будовою молекул, а також вираховувати
дозволеність і вірогідність переходу електронів у спостерігаємих смугах
поглинання (3).
ВИСНОВКИ
1. Існують різні погляди на будову
та природу смуг поглинання похідних 5-нітрофурану. Встановлено, що існують
суперечності про вплив на спектр одночасного введення до фуранового кільця
нітрогрупи в положені 5 та електроакцепторної – положені 2, що безумовно, викликало більш поглиблене вивчення їх спектрів
поглинання.
2. Для лікарських засобів похідних
5-нітрофурану є наявність третьої смуги поглинання з високими величинами
інтегральної інтенсивності (А / fa) сили асцилятора (f).
Дія зазначених сполук хромофори та фармакофори співпадають.
Література
1. Атлас электронных спектров 5-нитрофурановых соединений
/ Я. А. Эйдус,
А. Экмане, К. Вентер, С. А. Тиллер. – Рига, Зинантне, 1968. – 256 с.
2. Борисова Н. Н., Кульневич
В. Т. УФ-спектры карбонилсодержащих фурановых соединений // Химия и гетероцикл. соединений. – 1973. – №
5. – С. 590 – 594.
3. Буряк В. П. Исследование
и разработка качества лекарственных средств, содержащих гетероатом кислорода: дис.
докт. фарм.наук. – Запорожье , 1989. – 240 c.
4. Буряк В. П. Спектральна характеристика лікарських засобів, що містять
гетероатом кисню в молекулі: УФ-спектри лікарських засобів похідних
5-нітрофурану // Фармац. Журн. – 1980. – № 2. – С. 52 – 55.
5. Тиллер С. А. Нитрофураны //
Вопросы использования пентазаносодержащего сырья . – Рига, 1958. – C. 451 – 485
6. Тиллер С. А. Ультрафиолетовые спектры поглощения некоторых нитрофуранов // Фурацилин и опыт его применения. – Рига,
1953. – С. 75.
7. Тиллер С. А., Салдоболс Н. О. Некоторые исследования ультрафиолетовых спектров
поглощения нитрофуранов // Изд. АН ССФ. Сер. физ. – 1953. –Т 17, № 7. – C. 708 – 714.
8. Тиллер С. А., Эйдус
Я. А. Ультрафиолетовые спектры поглощения некоторых нитрофуранов // Изв. АН ССР. – 1951.
– Т. 49
№ 8. – C. 1223.
9. Машковский М. Д. Лекарственные средства – Харьков:
Торсинг, 1998. – Т. 1 – 560 с.
10. Несмянов А. Н, Несмянов Н, А, Начала
органической химии : А. 2-хт. – М.; химия, 1974. –Т. 1. – 693 с., Т. 2. – 744 с.
11. Пещехонова А. Д., Пономарев А. А., Липатова
М. Д. Ультрафиолетовые спектры поглощения некоторых 2,5 – замещенных фуранов // Изд. АН
ССР Сер. Физ. – 1963. – Т. 27 № 1. – C. 58 – 61.
12. Попов Е. М., Коган
Т. А. Строение сопряженных углеводородов с открытыми цепями // Успехи химии . –
1968. – Т. 37, вып. 2 . – C. 256 – 295
13. Страдыно Я. П.
Тиллер С, А., Юрьев Ю. Полярографическое восстановление производных
2-нитрофурана и 2- нитро-селенофена // Докл. АН СССР 1959. – Т. 129, № 4 . – C. 816 – 819.
14. Хигаси К., Баба Х.,
Рембаум А. Квантовая органическая химия. – М.: МИР, 1967. – C. 379.
15. Чубар Б. Некоторые
аспекты роли растворителя в органической химии // успехи химии. – 1965. – Т.
34, – C. 1227 – 1248.
16. Эйдус Я. А., Вентер К. К., Тиллер С. А.
Влияние концевых заместителей в производных 5-нитрофуриполиенов на их
электронные спектры // Докл АНСССР . – 1961.
– Т. 141 , № 3. – С. 655 – 658
17. Эйдус Я. А.,
Вентрер К. К., Тиллер С. А. Электронные
спектры производных 5-нитрофуранов // Тез. док. ХІІ Всесоюз. совещ. по спектроскопии. – Л., 1060 . – C. 157 – 158.