Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

В химии гуминовых кислот известны их комплексообразующие свойства с металлами [1,2]. Данные свойства обусловлены наличием в структуре полимеров карбоксильных и фенольных групп. Комплексообразование гуминовых кислот приводит к получению нерастворимых форм и описано для широкого числа металлов [6]. С другой стороны, данные свойства остались практически не изучены для гуминоподобных веществ и собственно  гуминоподобных кислот (ГПК) различных природных объектов [3]. Комплексообразующие свойства данных веществ  могут оказаться востребованными в медицинской, биологической и экологической областях – для связывания металлов – токсикантов. Достаточно изученный и широко применяемый в медицинской практике объект природного происхождения – мумиё содержащий специфические гуминовые вещества – может быть востребованным в качестве комплексообразующего агента. 

Цель  работы

Сравнительное исследование ИК-спектров комплексных соединений гуминоподобных кислот мумие при взаимодействии с металлами экотоксикантами.

Материалы  и  методы исследования

Исходным сырьем для получения гуминоподобных кислот являлись:

I  –  Мумиë  алтайское  очищенное;  таблетки; 0,2; № 20; ЗАО «Эвалар» (г. Барнаул).

II – Мумиë  Shilajit ;  капсулы;  0,2; №10; «Дабур Лтд.» (Индия).

III – Мумиë; таблетки; 0,2; №30; ООО «Ремак»; Киргизия.

Все  реактивы  и  реагенты  имели  квалификацию "хч" и "чда".

         В настоящей работе гуминоподобные кислоты получали щелочной экстракцией  из препаратов  Ι–III. Исходные образцы  мумиѐ (0,2 г вещества) растворяли  в  0,1М  NaOH, а предварительную  очистку гуминоподобных кислот проводили  3-х  кратным  переосаждением HCI до  pH 1 – 2 с применением центрифугирования в течение 5 мин при 4000-6000 об/мин. Полученную на финальной стадии  субстанцию  темно-коричневого  цвета разделяли на равные части. Часть осадка  высушивали и снимали ИК-спектры. Другую часть растворяли в 0,001М NaOH. Полученный объем разделяли на равные объемы и добавляли в каждый образец по каплям 0,005М раствор ацетата Cu; 0,005М раствор ацетат Cd; 0,005М раствор ацетат Pb. В образцах появлялся нерастворимый  комплекс гуминоподобных кислот с металлами. Осадок отделяли от натанта центрифугированием при 4000-6000 об/мин  и высушивали  для последующего спектрального анализа.

Спектральные характеристики получены инфракрасном фурье-спектрометре ФСМ-1202 (Россия). Полученные образы ГПК смешивалась с калия бромидом (Fluka, Германия) в соотношении 1:100, и  с помощью гидравлического пресса формировался диск. Измерение проводили в диапазоне 4000-400см-1, с разрешением 4см-1 и числом сканов 25. Управление прибором и обработка данных осуществлялась с применением программы Fspec  4,0.

Результаты  и  их  обсуждение

Для изучения влияния металлов – осадителей,  образовавших комплексы с гуминоподобными кислотами мумиё, использовали данные ИК-спектроскопии, позволяющие оценить внутримолекулярные эффекты полимера, обусловленные присутствующими функциональными группами.

Исходный образец ГПК мумиё Эвалар характеризуется следующими особенностями ИК-спектра, рис 1.

 

Рис.1. Участок ИК-спектра (1800–400см-1) образцов мумиё ГПК Эвалар переосаждённый (розов.); при добавлении 0,005М растворов ацетата Cu (II) красн., ацетата Cd(II) зелён.,

ацетата Pb(II) син.

 

Наличием полосы 1715см-1,  обусловленной валентными колебаниями С=О. Известно, что карбоксилат ион даёт две полосы антисимметричных валентных колебаний в области 1650-1550см-1, и более слабая полоса, соответствующая симметричным валентным колебаниям около 1400см-1. При введении ионов металлов происходит смещение указанных полос. На спектрах образца, связавшего ионы металлов, появляется выраженная полоса при 1562см-1 и полоса средней интенсивности около 1400см-1.

Осаждённый солью свинца образец ГПВ характеризуется относительно смещённой полосой поглощения 1410см-1.

Подобная картина наблюдается и для образца Shilajit. Полоса поглощения 1632см-1, характерная для исходного образца, после процесса комплексообразования нивелируется. ГПК мумиё, связавшие ионы металлов, характеризуются полосами поглощения 1632 см-1 (обусловленная антисимметричными валентными колебаниями) и полоса   1400 см-1 симметричных валентных колебаний карбоксилат иона. Интересно, что в этой же зоне полоса   1567см-1 у образца, обработанного Pb(II), полоса имеет несколько большую интенсивность, что, видимо, обусловлено структурными особенностями образовавшегося хелатного комплекса. Как и у предыдущего образца, после обработки ионами произошло изменение полосам соответствующих валентным колебаниям связи С-О сложных эфиров зона 1300-100см-1, рисунок 2.

 

Рисунок 2. Участок ИК-спектра образцов ГПК  мумиё Shilajit переосаждённый (розов.),  при добавлении 0,005М раствора ацетата Cu (II) красн., Cd(II) зелён., Pb(II) син.

 

 

Для образца ГПК мумиё – ремак также сохраняется эффект смещения полос поглощения, относящихся к карбоксильной группе (1700см-1 у исходного образца). Для различных ионов металлов смещение полос несколько отличительно, так у пробы, обработанной ионами меди (II), проявляется полоса 1410см-1. Для пробы с кадмием эта полоса зафиксирована при 1406 и 1396см-1 соответственно.

Рисунок 3. Фрагмент ИК-спектра образцов ГПК мумие ремак переосаждённый (розов); при добавлении 0,005М раствора меди (II) красн., кадмия (II) зелён., свинца (II) син.

 

Интересно, что у  пробы, обработанной ионами меди (II), обнаруживается полоса 1385см-1, возникающая в результате взаимодействия деформационных колебаний О-Н и валентными колебаниями С-О в ароматических фрагментах структуры ГПК мумиё. У исходной пробы этого образца  полоса 1230см-1, иллюстрирующая структуры фенольных компонентов, исчезает в данной области. На рисунке 3 для всех проб, обработанных указанными  металлами, проявились полосы поглощения в  873,856 и 681см-1,  обусловленные внеплоскостными деформационными колебаниями связей С-Н в ароматических структурах.

В случае применения «жестких» льюисовских кислот комплексообразование протекает по кислородным атомам [4]. В рассматриваемых условиях роль кислотного инициатора выполняет иммобилизованный на ГПК мумиё ион меди (II) или ион кадмия (II), ион свинца (II). Особенности возникающих эффектов обусловлены изменением спектральных характеристик, видимо, в первую очередь по наиболее активным комплексообразующим центрам ГПК и связаны с различной электрон акцепторной активностью с точки зрения льюисовских кислот у используемых ионов металлов. Возникающие сдвиги полос поглощения связаны с изменением заряда внутри органической структуры и эффектами отличающихся дипольных моментов [5].

Выводы

В результате проведенных исследований были рассмотрены комплексообразующие свойства гуминоподобных кислот, выделенных из мумиё. Установлено, что взаимодействие гуминоподобных кислот, выделенных из мумиё, приводит изменением их структурных характеристик. Применение инфракрасной спектроскопии с фурье преобразованием оказалось достаточно информативным для анализа комплексных соединений ГПК с ионами металлов. Особенности возникающих эффектов обусловлены изменением спектральных характеристик и связаны с различиями используемых ионов металла.

Рецензенты:

Кузнецов  П.В.,  д.фарм.н.,  профессор, заведующий кафедрой фармацевтической и токсикологической химии  ГБОУ  ВПО  Кемеровской  государственной медицинской   академии Минздрава  России,  г. Кемерово.

Глушков   А.Н.,  д.м.н., профессор, директор ФГБУН «Институт  экологии  человека  Сибирского  отделения  Российской академии наук»,  г. Кемерово.