ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ – ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗИМИДАЗОЛА С ФРАГМЕНТОМ ЭКРАНИРОВАННОГО ФЕНОЛА

В последнее время исследования в области бензимидазолов привлекают все большее внимание, обусловленное широким спектром их практического применения в качестве высокоэффективных антиоксидантов [5, с. 1481].

Синтез «гибридных» молекул потенциальных антиоксидантов, обладающих определенным набором полезных свойств, в том числе проявляющих антиоксидантую активность вызывает несомненный интерес [6, с. 42]. Нам представлялось интересным объединить в одной органической молекуле известный фармакофор, в частности, фрагмент экранированного фенола с молекулой бензимидазола [2, с. 663].

Ранее были синтезированы узкие реакционные серии в ряду бензимидазола с фрагментом пространственно-затрудненного фенола и изучены их окислительно–восстановительные свойства [1, с. 446]. В продолжение исследований в этой области в настоящей работе сообщается о получении 1– (3,5–ди–трет–бутил–4–гидроксифенил) –2–арилбензимидазолов (1–7) и изучении их антиоксидантной активности (рис.1).

Репрезентативый ряд производны бензимидазола с фрагментом экранированного фенола был синтезирован кипячением эквимолекулярных количеств 2,6–ди–трет–бутил–п–бензохинонимина с соответствующими ароматическими альдегидами в безводном толуоле в течение 2 часов при 200 ⁰ С с выходами целевых продуктов 70–80 % [4, с.78].

Рис.1. Бензимидазолы с фрагментом экранированного фенола (1-7)

Полученные соединения являются кристаллическими веществами белого или белого с кремоватым оттенком цвета. Не растворимы в воде, растворимы в органических растворителях – ДМФА, ацетонитриле. Строение продуктов доказано методами ИК– и ЯМР ¹Н– спектроскопии, а также элементным анализом. ЯМР ¹Н cпектры синтезированных соединений записаны на Фурье-спектрометре фирмы Varian Unity (рабочая частота 300 МГц) в CDCl₃ (дейтерированном хлороформе), внутренний стандарт – тетраметилсилан (ТМС). Расчет химических сдвигов протонов вели по шкале δ, м.д.. ИК-спектры сняты на двухлучевом спектрофотометре Specord М-80 в таблетке безводного KBr. Определение массовой доли углерода, водорода, азота проводили на автоматическом анализаторе «CHN», модели ЕА 1108, фирмы «Carlo Erba Instruments» (Италия). Ход реакций и чистоту соединений контролировали методом ТСХ на пластинах «Silufol UV–254» в системе бензол-этанол (4:1), проявитель – пары йода. Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Statistica 6,0 (StatSoft, США) и Excel 2007 (MS Office 2007, США) с применением парного критерия Стьюдента (t).

В ИК–спектрах соединений (1–7), снятых в таблетке безводного KBr имеются характеристические полосы валентных колебаний неассоциированной (ν 3600 см ^-1) и ассоциированной (ν 3400 см ^-1) групп О–Н, полосы валентных колебаний С–Н связей ароматического кольца (ν 3000–3050 см ^-1), полосы валентных ассиметричных и симметричных колебаний С–Н связей трет-бутильных групп (ν 3000–2850 см ^-1). Присутствуют также полосы валентных колебаний  полуторных С–С связей ароматического кольца (ν 1600,1580,1500 см-1), полосы валентных колебаний >C=С< связей (ν 1663–1660 см ^-1), полосы поглощения деформационных колебаний С–Н связей ароматических колец (δ 900–750 см ^-1) полосы поглощения деформационных колебаний С–Н связей трет-бутильных групп (δ 1395–1385 см ^-1). В спектрах ЯМР¹Н синтезированных соединений имеется синглет протонов тре–—бутильных групп (δ 1.38 м.д.); синглет протона гидроксильной группы (δ 5.80), исчезающий при добавлении D₂O; сигналы ароматических протонов (δ 7.2–7.9 м.д.). Физико-химические и спектральные характеристики представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Физико-химические характеристики исследуемых соединений

№ п/п	Т.пл., о С	Выход, %	Найдено, %			Брутто-формула	Вычислено, %
			C	H	N		C	H	N
1	197–199	74.5	77.14	9.60	6.55	C28H41N2O2	76.89	9.38	6.41
2	203–205	70.0	77.02	9.63	6.58	C28H41N2O2	76.89	9.38	6.41
3	193–195	72.0	77.12	9.51	6.77	C28H41N2O2	76.89	9.38	6.41
4	205–207	72.4	56.03	6.28	5.09	C27H36N2O2Br2	55.86	6.21	4.83
5	199–201	80.0	77.25	8.85	7.03	C27H36N2O2	77.14	8.57	6.67
6	216–218	74.5	78.85	10.39	5.48	C35H54N2O2	78.65	10.11	5.24
7	202–204	76.0	78.01	10.20	6.76	C28H42N2O	77.78	9.95	6.64

 

Антиоксидантная активность (АОА) определялась по модифицированной методике с использованием двух тест–систем, содержащих комплекс насыщенных и ненасыщенных жирных кислот кукурузного масла, в которых индукция перекисного окисления (ПОЛ) инициировалась физическими (ультрафиолетовое облучение) и химическими (система Фентона Fe²⁺/H₂O₂) индукторами свободно-радикальных процессов [3, с. 558]. В качестве препаратов сравнения использовались ионол (дибунол) и убихинон (кофермент Q₁₀). Активность выражалась в универсальных (убихиноновых) единицах. Оптическую плотность раствора измеряли на SF –46 при длине волны 450 и 532 нм (где 450 нм соответствует максимуму оптической плотности промежуточных продуктов перекисного окисления – диеновые конъюгаты, а 532 нм — максимуму оптической плотности конечных  продуктов перекисного окисления – малоновый диальдегид).

В результате предварительного анализа в обеих тест-системах была выявлена оптимальная биологическая концентрация  — 1,0 ∙10^-3 моль/л. Расчет степени ингибирования проводили по формуле (1):

% ING = 100 – (I₀/ I_K ∙ 100)                                     (1)

где: –I₀ – оптическая плотность опыта (450+532), ОЕ;

I_K – оптическая плотность контроля (450+532), ОЕ.

АОА выражали в убихиноновых единицах (Q-ед), используя формулу (2):

АОА (Q-ед) = % INGi – % INGQ                              (2)

где: –% INGi – процент уменьшения образования в тест-системе продуктов, реагирующих с ТБК, в присутствии тестируемого синтетического образца; % ING_Q – процент уменьшения образования в тест-системе продуктов, реагирующих с ТБК, в присутствии убихинона.

Антиокислительная активность убихинона во всех тест–системах была принята равной 100% или 1,0 убихиноновой единице. В тест–системе УФО/Fe²⁺ убихинон ингибирует ПОЛ на 11% (1,0); дибунол – на 39% (3,5).

В ряду производных 1–(3,5ди–трет–бутил–гидроксифенил)–2–арилбензимидазолов (1–7) доля высокоактивных соединений составила 85,7 % (6/7). Сравнивая АОА исследуемых соединений (1–7) и веществ – сравнения – убихинона и дибунола, установлено, что соединения (1–6) ингибируют свободно-радикальные процессы на 58–67%, превышая антиоксидантный эффект в той же системе у веществ – сравнения – убихинона и дибунола. У соединения (7) относительно низкое значение АОА, что, по-видимому, объяснятся отсутствием гидроксильной группы. Другие тестируемые образцы этого ряда проявили разновыраженный антиоксидантный эффект (табл.2).

Таблица 2.

Антиоксидантная активность  соединений (1-7) и веществ- сравнения в тест-системе с УФО/ Fe ²⁺ (M ±m; n= 5)

№ соединения	Концентрация, моль/л	Оптическая плотность		АОА, % (Q-ed)
		λ= 450 нм	λ=532 нм
1	1,0 ∙10-3	0,276±0,002	0,074±0,003	65,0 (5,9)
2	1,0 ∙10-3	0,284±0,002	0,116±0,003	60,0 (5,4)
3	1,0 ∙10-3	0,282±0,003	0,108±0,003	61,0 (5,5)
4	1,0 ∙10-3	0,278±0,003	0,082±0,003	64,0 (5,8)
5	1,0 ∙10-3	0,0274±0,005	0,056±0,005	67,0 (6,1)
6	1,0 ∙10-3	0,287±0,004	0,133±0,004	58,0 (5,3)
7	1,0 ∙10-3	0,412±0,003	0,298±0,003	29,0 (2,6)
Убихинон	1,0 ∙10-3	0,460±0,003	0,430±0,001	11,0 (1,0)
Дибунол	1,0 ∙10-3	0,391±0,005	0,219±0,002	39,0 (3,5)

В ходе исследования АОА исследуемых соединений в тест-системе с применением химических (перекись водорода и сульфат железа (II) – система Фентона Fe²⁺/H₂O₂ индукторов свободнорадикальных процессов установлено, что максимальный ингибирующий эффект наблюдался также в присутствии соединений (1–6) – 56–64 %. Соединение (7) так же проявило менее выраженный эффект. В системе Фентона наблюдалось заметное снижение антиоксидантного действия у всех тестируемых образцов, что свидетельствует о меньшей устойчивости описываемых соединений к химическим индукторам свободно–радикальных процессов (табл.3).

 

Таблица 3.

Антиоксидантная активность  соединений (1-7) и веществ сравнения в тест-системе с H2O2  / Fe ²⁺ (M ±m; n= 5)

№ соединения	Концентрация, моль/л	Оптическая плотность		АОА, % (Q-ed)
		λ= 450 нм	λ=532 нм
1	1,0 ∙10-3	0,278±0,003	0,082±0,002	64,0 (4,0)
2	1,0 ∙10-3	0,323±0,001	0,107±0,001	57,0 (3,6)
3	1,0 ∙10-3	0,321±0,001	0,099±0,001	58,0 (3,6)
4	1,0 ∙10-3	0,281±0,003	0,109±0,006	61,0 (3,8)
5	1,0 ∙10-3	0,280±0,02	0,090±0,01	63,0 (3,9)
6	1,0 ∙10-3	0,326±0,001	0,114±0,001	56,0 (3,5)
7	1,0 ∙10-3	0,429±0,001	0,351±0,001	22,0 (1,4)
Убихинон	1,0 ∙10-3	0,450±0,003	0,390±0,001	16,0 (1,0)
Дибунол	1,0 ∙10-3	0,398±0,005	0,237±0,002	36,5 (2,3)

Таким образом, антиоксидантные свойства изучаемых соединений усиливаются при наличии в их структуре гетероциклической системы бензимидазола, сопряженной с фрагментом пространственно–затрудненного фенола. Отдельные радикалы в различных положениях ароматического кольца, сопряженного с гетероциклом, могут усиливать донорно–акцепторные свойства данного ряда соединений. Так, сопряжение гетероциклического кольца производных бензимидазолов в сочетании с фенилом, замещенным фенилом (2-2–гидроксифенилом, гидрокси–3,5–дибромфенилом, трет-бутильной группой) приводит к появлению высокой АОА у изучаемых соединений.

 

Список литературы:

1.Хубаева Т.О. Синтез и электрохимические свойства производных пространственно– затрудненных фенолов и радикалов на их основе. / Т.О. Хубаева [и др.] // Журнал общей химии. – 2012. – Вып. 82. №3. – С.446 – 454.

2.Хубаева Т.О. 1(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-2-арилбензимидазолы: синтез, свойства, перспективы. / Т.О. Хубаева // Вестник Башкирского университета. – 2011. – Т.16. №3. – С. 663 – 667.

3.Кемелева Е.А. Новые перспективные антиоксиданты на основе 2,6–диметилфенола. / Е.А. Кемелева [и др.] //Биоорган. химия. – 2008. Т. 34. Вып. 4. – С.558–569.

4.Пожарский М.В. Практические работы по химии гетероциклов. / М.В. Пожарский [и др.]. – Ростов –  на Дону: изд– во РГУ. – 1988. – С. 78.

5. Хубаева Т.О. Исследование антиоксидантной активности в области 1-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-2-арилбензимидазолов / Т.О. Хубаева. [и др.] // Журнал общей химии. – 2013.- Т. 83. Вып. 9. – С. 1481– 1485.
6. Хубаева Т.О. Синтез, свойства и антиоксидантная активность производных бензимидазола с фрагментом пространственно-затрудненного фенола / Т.О. Хубаева. [и др.] // Вестник Воронежского гос. ун– та. Серия: Химия. Биология. Фармация. – 2014. – №3. – С. 42– 47.[schema type=»book» name=»ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ АНТИОКСИДАНТОВ – ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗИМИДАЗОЛА С ФРАГМЕНТОМ ЭКРАНИРОВАННОГО ФЕНОЛА» author=»Хубаева Тамара Отаровна, Хубаева Изабелла Владимировна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-16″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]