Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему

Встановлено, що найвища адсорбція лідокаїну на поверхні кремнезему при рН~8,1, близькому до величини рКа лідокаїну (рК=7,9), тобто в області рН, оптимальній для реалізації максимальної біологічної дії. Методом термопрограмованої десобційної мас-спектрометрії досліджено взаємодію анестетика лідокаїну...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Кулик, Т.В., Дудік, О.О., Паляниця, Б.Б., Барвінченко, В.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України 2010
Назва видання:	Хімія, фізика та технологія поверхні
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28977
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему / Т.В. Кулик, О.О. Дудік, Б.Б. Паляниця, В.М. Барвінченко // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 2. — С. 187-193. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-28977
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-289772011-11-27T12:27:30Z Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему Кулик, Т.В. Дудік, О.О. Паляниця, Б.Б. Барвінченко, В.М. Встановлено, що найвища адсорбція лідокаїну на поверхні кремнезему при рН~8,1, близькому до величини рКа лідокаїну (рК=7,9), тобто в області рН, оптимальній для реалізації максимальної біологічної дії. Методом термопрограмованої десобційної мас-спектрометрії досліджено взаємодію анестетика лідокаїну з поверхнею високодисперсного кремнезему. Для зразка лідокаїну, отриманого методом рівноважної адсорбції з лужного середовища, при температурі 220–230ºС на термодесорбційних кривих спостерігаються максимуми для іонів з m/z 171, 147, 131, 130, 121, 116, тобто в цих умовах відбувається десорбція лідокаїну в молекулярній формі в результаті розкладу адсорбційного комплексу четвертинної амонієвої солі лідокаїну по силанольній групі. Розраховано кінетичні параметри розкладу цього адсорбційного комплексу: енергія активації, порядок реакції та передекспоненційний множник. Установлено, что максимальная адсорбция лидокаина на поверхности кремнезема наблюдается при рН~8,1, близком к величине рКа лидокаина (рК=7,9), то есть в области рН, оптимальной для реализации максимального биологического действия. Методом термопрограммированной десорбционной масс-спектрометрии исследовано взаимодействие анестетика с поверхностью высокодисперсного кремнезема. Для образца лидокаина, полученного методом равновесной адсорбции из щелочной среды, при температуре 220–230ºС на термодесорбционных кривых наблюдаются максимумы для ионов с m/z 171, 147, 131, 130, 121, 116, то есть в этих условиях происходит десорбция лидокаина в молекулярной форме в результате разложения адсорбционного комплекса четвертичной аммониевой соли лидокаина по силанольной группе. Рассчитаны кинетические параметры разложения этого адсорбционного комплекса: энергия активации, порядок реакции и предэкспоненциальный множитель. It has been found that the highest adsorption of lidocaine on silica surface is observed at рН~8.1 similar to рКа of lidocaine (рК=7.9), that is in a region of рН optimal for realization of maximum biological effect. The interaction of lidocaine with fumed silica surface has been studied by the temperature-programmed desorption mass spectrometry. Maxima for ions with m/z of 171, 147, 131, 130, 121, 116 on the thermal desorption curves have been observed at the temperature of 220-230°C for the lidocaine sample prepared by the equilibrium adsorption procedure from alkaline medium. That is, under these conditions desorption of lidocaine in molecular form takes place as a result of decomposition of adsorption complex between quaternary ammonium salt of lidocaine and silanol group. The kinetic parameters of decomposition (activation energy, order of reaction, pre-exponential factor) of this adsorption complex on silica surface have been calculated. 2010 Article Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему / Т.В. Кулик, О.О. Дудік, Б.Б. Паляниця, В.М. Барвінченко // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 2. — С. 187-193. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 2079-1704 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28977 544.723:543.226:547.917 uk Хімія, фізика та технологія поверхні Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Встановлено, що найвища адсорбція лідокаїну на поверхні кремнезему при рН~8,1, близькому до величини рКа лідокаїну (рК=7,9), тобто в області рН, оптимальній для реалізації максимальної біологічної дії. Методом термопрограмованої десобційної мас-спектрометрії досліджено взаємодію анестетика лідокаїну з поверхнею високодисперсного кремнезему. Для зразка лідокаїну, отриманого методом рівноважної адсорбції з лужного середовища, при температурі 220–230ºС на термодесорбційних кривих спостерігаються максимуми для іонів з m/z 171, 147, 131, 130, 121, 116, тобто в цих умовах відбувається десорбція лідокаїну в молекулярній формі в результаті розкладу адсорбційного комплексу четвертинної амонієвої солі лідокаїну по силанольній групі. Розраховано кінетичні параметри розкладу цього адсорбційного комплексу: енергія активації, порядок реакції та передекспоненційний множник.
format	Article
author	Кулик, Т.В. Дудік, О.О. Паляниця, Б.Б. Барвінченко, В.М.
spellingShingle	Кулик, Т.В. Дудік, О.О. Паляниця, Б.Б. Барвінченко, В.М. Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему Хімія, фізика та технологія поверхні
author_facet	Кулик, Т.В. Дудік, О.О. Паляниця, Б.Б. Барвінченко, В.М.
author_sort	Кулик, Т.В.
title	Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему
title_short	Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему
title_full	Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему
title_fullStr	Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему
title_full_unstemmed	Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему
title_sort	адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему
publisher	Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
publishDate	2010
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28977
citation_txt	Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему / Т.В. Кулик, О.О. Дудік, Б.Б. Паляниця, В.М. Барвінченко // Хімія, фізика та технологія поверхні. — 2010. — Т. 1, № 2. — С. 187-193. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.
series	Хімія, фізика та технологія поверхні
work_keys_str_mv	AT kuliktv adsorbcíâtahímíčníperetvorennâlídokaínunapoverhnívisokodispersnogokremnezemu AT dudíkoo adsorbcíâtahímíčníperetvorennâlídokaínunapoverhnívisokodispersnogokremnezemu AT palânicâbb adsorbcíâtahímíčníperetvorennâlídokaínunapoverhnívisokodispersnogokremnezemu AT barvínčenkovm adsorbcíâtahímíčníperetvorennâlídokaínunapoverhnívisokodispersnogokremnezemu
first_indexed	2025-07-03T09:07:07Z
last_indexed	2025-07-03T09:07:07Z
_version_	1836616125673111552
fulltext	Хімія, фізика та технологія поверхні. 2010. Т. 1. № 2. С. 187–193 _____________________________________________________________________________________________ * " Контактний" автор tanyakulyk@gala.net ХФТП 2010. Т. 1. № 2 187 УДК 544.723:543.226:547.917 АДСОРБЦІЯ ТА ХІМІЧНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЛІДОКАЇНУ НА ПОВЕРХНІ ВИСОКОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМУ Т.В. Кулик*, О.О. Дудік, Б.Б. Паляниця, В.М. Барвінченко Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України вул. Генерала Наумова 17, Київ 03164, Україна Встановлено, що найвища адсорбція лідокаїну на поверхні кремнезему при рН~8,1, близькому до величини рКа лідокаїну (рК=7,9), тобто в області рН, оптимальній для реалізації максимальної біологічної дії. Методом термопрограмованої десобційної мас-спектрометрії досліджено взаємо- дію анестетика лідокаїну з поверхнею високодисперсного кремнезему. Для зразка лідокаїну, отри- маного методом рівноважної адсорбції з лужного середовища, при температурі 220–230ºС на термодесорбційних кривих спостерігаються максимуми для іонів з m/z 171, 147, 131, 130, 121, 116, тобто в цих умовах відбувається десорбція лідокаїну в молекулярній формі в результаті розкладу адсорбційного комплексу четвертинної амонієвої солі лідокаїну по силанольній групі. Розраховано кінетичні параметри розкладу цього адсорбційного комплексу: енергія активації, порядок реакції та передекспоненційний множник. ВСТУП Місцеві анестетики класу анілідів широко використовуються в медичній практиці для всіх видів місцевої анестезії [1, 2]. Лідокаїн – 2-(диетиламіно)-N-(2,6-диметилфеніл)етаміду гідрохлорид (ЛД) застосовується в хірургії для інфільтраційної, епідуральної і спіналь- ної анестезії, для термінальної анестезії сли- зових оболонок в стоматології, офтальмоло- гії, урології, пульмонології та інших галузях медицини [1]. Крім того, ЛД використовуєть- ся як високоефективний антиаритмічний за- сіб в кардіології. Таке широке використання ЛД вимагає розробки ефективних методів аналізу цього анестетика. Тому проблемі визначення ЛД та його метаболітів в крові, сироватці та ткани- нах присвячений ряд робіт [3–5]. Методи ана- лізу з застосуванням мас-спектрометрії най- більш перспективні, особливо у зв'язку з роз- витком нових методів іонізації, таких як, на- приклад, електро-спрей іонізація (ЕСІ або ESI) [4], поверхнево-активована лазерно-десорб- ційна іонізація (ПАЛДІ або SALDI) [5, 6] та інші. Ці підходи дозволяють швидко аналізу- вати нативні зразки сироватки та крові без до- даткової пробопідготовки та розробляти висо- кочутливі експрес-методики визначення лі- карських речовин та їхніх метаболітів в крові і тканинах. Для встановлення механізмів поверх- невої іонізації в методі ПАЛДІ та будови іо- нів, що при цьому утворюються, необхідні дані про структуру адсорбційних комплексів та механізми їхніх термоперетворень на пове- рхні. Особливо інформативними можуть бути дані, отримані методом термопрограмованої десобційної мас-спектрометрії (ТПД МС). Ра- ніше було показано [7], що метод ТПД МС дозволяє визначати термічну стабільність, ідентифікувати продукти та розраховувати кінетичні параметри термічних перетворень молекул на поверхні неорганічних сорбентів і є, таким чином, інструментом для встановлен- ня будови адсорбційних комплексів і типів адсорбційних взаємодій на поверхні. В структурі вище згаданого класу анесте- тиків присутня третинна аміногрупа та амід- ний зв’язок, який забезпечує більш тривалий знеболюючий ефект порівняно зі складноефір- ними аналогами [1, 2]. Наявність амідного зв’язку та відповідно енергетичного бар’єру обертання навколо зв’язку С(О)–N [8] призво- дить до конфірмаційної лабільності молекули ЛД в залежності від оточення (ступінь криста- лічності) та умов середовища – полярності розчинника, величини рН та концентрації роз- чину. Тому молекула ЛД в залежності від ото- чення може знаходитися у вигляді цис-, транс- ізомерів, мономерів з внутрішньомолекуляр- ним водневим зв’язком, димерів і асоціатів з міжмолекулярним водневим зв’язком [9, 10]. Т.В. Кулик, О.О. Дудік, Б.Б. Паляниця, В.М. Барвінченко _____________________________________________________________________________________________ 188 ХФТП 2010. Т. 1. № 2 Адсорбція на поверхні кремнезему та форму- вання різних типів адсорбційних комплексів за участі різних функціональних груп може стабілізувати певні конформації ЛД у вигляді цис- або транс- форми. Це, в свою чергу, може впливати на біодоступність та ефективність анестетика при його застосуванні в комплекс- них медичних засобах на основі високодиспе- рсного кремнезему (ВДК) та полімерів. Інтерес до ЛД значно зріс після появи принципово нової форми доставки лікарських засобів через шкіру, а саме трансдермальної матричної системи місцевої дії [11]. Для роз- робки нових комплексних медичних засобів на основі ВДК та лідокаїну необхідні фізико- хімічні дослідження його взаємодії з поверх- нею кремнезему. Тому метою нашої роботи було одержання кількісних характеристик процесів адсорбції-десорбції ЛД на поверхні ВДК в залежності від рН рівноважного розчи- ну та встановлення механізмів взаємодії ЛД з поверхнею ВДК за допомогою ІЧ- спектроскопії та термопрограмованої десоб- ційної мас-спектрометрії (ТПД МС). ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА В роботі були використані лідокаїну гід- рохлорид (АТ "Галичфарм", м. Львів, Украї- на); стандарт-титри NaOH та HCl – класифі- кації "х.ч."; високодисперсний кремнезем ВДК (питома поверхня 300 м2/г) виробництва Калуського дослідно-експериментального за- воду ІХП НАН України (ГОСТ 14922-77), який є субстанцією для виробництва медич- ного препарату "Силікс". ВДК був попере- дньо прогрітий на повітрі протягом 2 годин при 400°С для видалення адсорбованих орга- нічних домішок. Залежність величини адсорбції ЛД на по- верхні ВДК від рН розчину була досліджена при кімнатній температурі (20±2ºС). Наважку кремнезема (0,3 г) додавали до розчину гід- рохлориду лідокаїну (C0=1,45·10-4 моль/л, V=30 мл). Необхідну величину рН суспензій в інтервалі рН=3,2–8,1 отримували додаван- ням розчинів NaOH і HCl при перемішуванні. Суспензії перемішували протягом 2 годин. Значення рН суспензій вимірювали безпосе- редньо після додавання розчинів лугу та кис- лоти, періодично в процесі перемішування, а також після встановлення рівноваги (іономір И-160М). Після встановлення рівноваги су- спензії центрифугували (8000 об/хв, 20 хвилин), відділяли кремнезем від розчину та сушили твердий залишок при кімнатній температурі. Величину адсорбції розрахову- вали по різниці концентрацій лідокаїну в розчинах до та після адсорбції. Концентрацію ЛД визначали спектрофотометрично по мо- дифікованій методиці [12] після екстракції з водних розчинів хлороформом за допомогою барвника бромкрезоловий пурпуровий водо- розчинний БКП при довжині хвилі 480 нм з використанням фотоелектроколориметра КФК-2МП. Зразки ВДК з концентрацією ЛД на поверх- ні 0,1–0,6 ммоль/г отримували методом імпре- гнування. До наважки 1 г ВДК додавали 25 мл водного розчину ЛД (рН=8,1), перемішували і сушили при кімнатній температурі. ІЧ-спектроскопічні дослідження були про- ведені на спектрофотометрі FT-IR NEXUS (Thermo Nicolet) з використанням приставки дифузного відбиття. Був використаний метод розведення зразка в KBr в масовому спів- відношенні 1:5 (загальна маса складала 0,3 г). При отриманні ІЧ-спектра зразка ЛД гідрохло- риду використовувалося масове співвідношен- ня 1:15. Для ТПД МС досліджень був використаний зразок з концентрацією лідокаїну на поверхні ВДК А=11,4 мкмоль/г (адсорбція з водного розчину при рН=8,1), одержаний методом рів- новажної адсорбції. ТПД МС дослідження проводилися на мо- нопольному мас-спектрометрі МХ-7304А (Суми, Україна) з іонізацією електронним ударом, переобладнаному для проведення термодесорбційних вимірювань, за методи- кою, описаною в роботі [7]. Розрахунок неізо- термічних параметрів проводився лише для чітко розділених максимумів, форма і поло- ження яких на температурній шкалі добре від- творювалися в декількох експериментах. ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ Дослідження залежності величини адсорб- ції ЛД на поверхні кремнезема від рН рівно- важного розчину вказує на наявність двох об- ластей рН (рис. 1), в яких взаємодія анестети- ка з сорбентом може відбуватися за різними механізмами. Це узгоджується з даними, от- риманими [13] при дослідженні адсорбції ак- ридину на поверхні кремнезему. Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну _____________________________________________________________________________________________ ХФТП 2010. Т. 1. № 2 189 Рис. 1. Залежність величини адсорбції лідокаїну на поверхні кремнезему від величини рН рів- новажного розчину (C0=1,45·10-4 моль/л) При рН=3,2–6 величина адсорбції ЛД не залежить від рН. В цих умовах ЛД перебуває в протонованій формі, а силанольні групи крем- незема практично недисоційовані. Очевидно, адсорбція ЛД в цьому інтервалі рН відбува- ється внаслідок утворення водневозв'язаних комплексів за участю карбонільної групи амі- дного зв'язку та силанольної групи (1) ≡Si–O–H + O=C(R)–CH2–N(Et)2H + → → ≡Si–OH…O=C(R)–(Et)2HN+. (1) При збільшенні рН середовища від 6 до 8,1 спостерігається різке зростання адсорбції ЛД, обумовлене підвищенням як концентрації ди- соційованих силанольних груп, так і концент- рації непротонованих молекул ЛД в розчині. Взаємодія анестетика з кремнеземом в цих умовах відбувається як за іонним механізмом (2), так і за рахунок взаємодії між недисоційо- ваними силанольними групами з непротоно- ваною молекулою ЛД (3) ≡Si–O- ++NH3–R→≡Si–O- +NH3–R (2) ≡Si–O–H + NH2–R → ≡Si–O- +NH3–R. (3) Адсорбція досягає максимуму при рН=8,1, тобто при значеннях рН, близьких до величи- ни рКа ЛД (рКа=7,9), коли половина молекул ЛД знаходиться в протонованій формі, а друга половина в незарядженій формі. а б Рис. 2. Мас-спектр при температурі 221°С та криві термодесорбції для іонів m/z 171, 131, 130, 121, 73, 72, 38, 36, отримані при термолізі зразка лідокаїну, адсорбованого на повер- хні кремнезему з рівноважного розчину при рН=8,1 (А=11,4 мкмоль/г) Дослідження адсорбції при більш високих значеннях рН обмежене зростанням розчин- ності ВДК в лужному середовищі. Таким чином, встановлено цікавий факт: максимальна адсорбція ЛД спостерігається при значеннях рН, при яких найбільш ефек- тивні місцеві анестетики. Відомо, що при рН 7,3 приблизно 16% молекул цих сполук залишаються неіонізованими [1]. Транспорт ЛД через мембрану всередину клітини здійс- нюється в незарядженій формі у вигляді не- іонізованих молекул, а біологічна дія реалізу- ється при зв’язуванні з рецептором протоно- ваної форми ЛД. ТПД МС дослідження зразків лідокаїну гідрохлориду та лідокаїну у формі вільної Т.В. Кулик, О.О. Дудік, Б.Б. Паляниця, В.М. Барвінченко _____________________________________________________________________________________________ 190 ХФТП 2010. Т. 1. № 2 основи показало, що при нагріванні у ваку- умі вони не розкладаються, а сублімуються. При цьому в мас-спектрах спостерігаються дочірні іони з m/z 147, 131, 130, 121, 120, 116, 86, 73, 72, 58 та інші, що утворилися в джерелі іонів мас-спектрометра під дією електронів з молекулярного іона ЛД. Мас- спектри досліджених зразків ЛД узгоджу- ються з мас-спектрометричними даними, одержаними методом іонізації електронами [14]. На ТПД-кривих для дочірніх іонів не спостерігаються максимуми, що свідчить про відсутність термічної деструкції та ста- більність молекули ЛД у даному діапазоні температур. Інтенсивність іонного струму фрагментних іонів ЛД зростає зі збільшен- ням температури термолізу. Для дослідження термолізу лідокаїну, адсорбованого на поверхні кремнезему, був використаний зразок, отриманий методом рівноважної адсорбції з лужного розчину (рН=8,1), оскільки при такому значенні рН спостерігається максимальна адсорбція. На відміну від термолізу зразків ЛД в конден- сованому стані, на ТПД-кривих дочірніх іонів з m/z 147, 131, 130, 121, 120, 116, 86, 73, 72, 58 спостерігається максимум при Тмакс=221ºС (рис. 2). Очевидно, цей макси- мум обумовлений формуванням на поверхні кремнезему адсорбційного комплексу ЛД та його подальшою деструкцією при нагріван- ні. Оскільки при рН=8,1 на поверхні кремне- зему ЛД адсорбується переважно за рівнян- ням (2), то і максимум при Тмакс= 221ºС по- в'язаний з руйнуванням комплексу алкіла- монієвої солі по силанольній групі за схе- мою (рис. 3) і десорбцією ЛД в молекуляр- ній формі. В мас-спектрах, одержаних при термолізі адсорбованого зразка ЛД, в усьому темпера- турному діапазоні відсутні лінії з m/z 35, 36, 37, 38, які відповідають хлороводню. Це сві- дчить про те, що хлороводень не входить до структури адсорбційного комплексу та від- сутній на поверхні адсорбента, модифікова- ного ЛД. Очевидно, іони хлору залишаються в розчині після проведення адсорбції, центрифугування та відділення адсорбента. Рис. 3. Термічні перетворення адсорбційного комплексу ЛД на поверхні кремнезему; будова молекулярного та дочірніх іонів ЛД CH3 CH3 NH2 m/z 121,120, 106,105, 103 CH3 CH3 CNH O m/z 148, 147, 146 N CH3 CH3 CC H N O m/z 174, 171, 170 + + N C2H5 C2H5 H m/z 73, 72, 58, 57, 30, 27 + N C2H5 C2H5 H2 C CHN O + m/z 131,130,116 O Si Tmax=2210C N C2H5 C2H5 CH3 H3C H2 C CN O H H 234 Da e _ N C2H5 C2H5 CH3 CH3 H2 CC H N O 105 120 86 148 72 174 130 OH Si Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну _____________________________________________________________________________________________ ХФТП 2010. Т. 1. № 2 191 Додаткову інформацію щодо будови ад- сорбційних комплексів ЛД можна одержати за допомогою ІЧ-спектроскопії. В ІЧ-спектрі ін- дивідуального зразка гідрохлориду ЛД (див. таблицю) присутні смуга поглинання амід-I, яка відноситься до валентних коливань зв'язка C=O (νC=O=1689 см -1) та смуга амід-II, яка від- повідає сумі частот валентних та деформацій- них коливань зв'язків СN та NH (νСN+δNH=1535 см -1), що узгоджується з літе- ратурними даними [14, 15]. Для проведення ІЧ-спектроскопічних досліджень ЛД на пове- рхні кремнезему були отримані зразки мето- дом імпрегнування кремнезему водним розчи- ном ЛД при рН=8,1, оскільки для зразків, отриманих методом рівноважної адсорбції, не вдалося отримати інформативні ІЧ-спектри внаслідок недостатньої кількості ЛД на повер- хні. В таблиці наведені смуги поглинання амід-I (νC=O=1678 см -1) та амід-II для зразків ЛД на поверхні кремнезему (0,1–1 ммоль/г). Таблиця. Смуги поглинання амід-І та амід-ІІ зразків ЛД Зразок ЛД Смуга амід-I (νС=О), см -1 Смуга амід-II (ννννСN+δδδδNH), см-1 ЛД гідрохлорид, таблетка з КBr 1689 (мономер, цис-форма) 1535 ЛД вільна основа, розчин в СCl4 [9] 1650 (асоціати, транс-форма) 1524 ЛД вільна основа, розчин в СCl4 [9] 1682 (мономер, цис-форма) – ЛД, нанесений на поверхню методом імпрегнування з водного розчину при рН=8,1 (0,1–0,6 ммоль/г) (таблетка з КBr) 1678 1527 ЛД, нанесений на поверхню методом імпрегнування з водного розчину при рН=8,1 (1 ммоль/г) (таблетка з КBr) 1682 1533 Смуга поглинання амід-I практично не змінює свого положення νC=O=1678 см -1 в залежності від кількості ЛД на поверхні кремнезему (0,1–0,6 ммоль/г), що вказує про утворення на поверхні в цих умовах одного типу адсорбційного комплексу. Зміщення положення смуги амід-I в низь- кочастотну область відносно частоти гідро- хлориду ЛД могло б свідчити про асоціацію карбонільної групи на поверхні, однак при цьому одночасно спостерігався б зсув сму- ги амід-II у високочастотну область. Тоді як, навпаки, зсув смуги амід-II (νСN+δNH=1527 см -1) в низькочастотну об- ласть говорить про зменшення двоє- зв’язаності зв’ язку С(О)–N для ЛД на пове- рхні. Очевидно, молекула ЛД в адсорбцій- ному комплексі має переважно цис- конформацію, оскільки положення смуги амід-I за даними роботи [9] найбільш бли- зьке до смуги поглинання цис-конформера (νC=O=1682 см -1). Крім того, відомо [10], що протонована молекула ЛД знаходиться в цис-конформації. Отже, дані ІЧ-спектроско- пії також узгоджуються із запропонованою схемою (рис. 3). Корисні висновки відносно цис-, або транс-конформації ЛД можна зробити з ана- лізу співвідношення інтенсивностей ліній дочірніх іонів з m/z 130 та 121. Ці іони утво- рюються найбільш характерними для амідів шляхами розпаду молекулярних іонів. Утво- рення іона з m/z 130 пов’язане з розривом зв’язку (Н)N–Ar, а іона з m/z 121 з розривом зв’язку С(О)–N. Цілком очевидно, що при збільшенні двоєзв’язаності С(О)–N зв’язку інтенсивність іону з m/z 130 буде переважа- ти інтенсивність іона з m/z 121 і навпаки. При десорбції ЛД з адсорбційного комплек- су інтенсивність 121 переважає 130, як і при термолізі гідрохлориду ЛД в конденсовано- му стані (І(m/z 130):І(m/z 121) ≈ 1:2), тобто утворення адсорбційного комплексу стабілі- зує цис-конформацію аміду. Відомо [8], що бар’ єр обертання для анілідів досить висо- кий (∆G=63–105 кДж/моль), а частота обер- тання навіть для диметилформаміду стано- вить 10 с-1 і, відповідно, для анілідів вона ще менша. Тому в умовах ТПД МС в мас- спектрах реєструється молекулярний іон ЛД Т.В. Кулик, О.О. Дудік, Б.Б. Паляниця, В.М. Барвінченко _____________________________________________________________________________________________ 192 ХФТП 2010. Т. 1. № 2 в тій конформації, яка була в поверхневому комплексі ЛД. Це підтверджують і розраховані кінети- чні параметри для реакції розкладу адсорб- ційного комплексу алкіламонієвої солі ЛД: температура максимальної швидкості десо- рбції Tмакс= 220±2°С; порядок реакції n=1; енергія активації E≠=143±6 кДж моль -1; пе- редекспоненційний множник (частотний фактор) ν=3,04×1013 с-1. Одержані кінетичні параметри показують, що ця реакція пере- бігає по першому порядку з високою швид- кістю через розупорядкований перехідний стан. Передекспоненційний множник, або частотний фактор, цієї реакції значно біль- ший, ніж частота обертання навколо зв’ язку С(О)–N. ВИСНОВКИ Встановлено, що максимальна адсорбція ЛД спостерігається в інтервалі рН~8,1, бли- зькому до величини рК ЛД (рК=7,9), тобто в області рН, оптимальній для реалізації мак- симальної біологічної дії ЛД. Можна припус- тити, що процеси адсорбції на поверхні крем- незему in vitro в певній мірі моделюють про- цеси розпізнавання на поверхні мембрани та механізми біологічної дії ЛД in vivo. Запропоновано механізм та розраховано кінетичні параметри термічного розкладу поверхневого комплексу алкіламонієвої со- лі ЛД. Показано, що адсорбція на поверхні кремнезему з лужного розчину стабілізує цис-конформацію ЛД в адсорбційному комплексі. Робота виконана за фінансової підтримки гранту НТЦУ № 3832. ЛІТЕРАТУРА 1. Альберт А.. Избирательная токсич- ность. – Москва: Медицина, 1989. – Т. 1. – 400 с. 2. Машковский М.Д. Лекарственные сред- ства. – Москва: Медицина, 1998. – Ч. 1. – 736 с. 3. Bagonluri M.T., Woodbury M.R., Reid R.S. et al. Analysis of Lidocaine and its Major Metabolite, Monoethylgly- cinexylidide, in Elk Velvet Antler by Liquid Chromatography with UV Detec- tion and Confirmation by Electrospray Ionization Tandem Mass Spectrometry // J. Agric. Food Chem. – 2005. – V. 53, N 7. – P. 2386–2391. 4. Streit F., Niedmann P.D., Shipkova М. et al. Rapid and sensitive liquid chroma- tography-tandem mass spectrometry method for determination of monoethyl- glycinexylidide // Clin. Chem. – 2001. – V. 47, N 10. – P.1853–1856. 5. Fujii T., Kurihara Y. Surface Ionization Organic Mass Spectrometry of Imipramine, Desipramine, Clomipramine, and Lidocaine // Anal. Chem. – 1994. – V. 66, N 11. – P. 1884–1889. 6. Alimpiev S., Grechnikov A., Sunner J. et al. On the role of defects and surface chemistry for surface-assisted laser de- sorption ionization from silicon // J. Chem. Phys. – 2008. – V. 128, N 1. – P. 014711–014719. 7. Кулик Т.В., Барвинченко В.Н., Паляница Б.Б. и др. Исследование взаимодействия ко- ричной кислоты с поверхностью крем- незема методом десорбционной масс- спектрометрии // ЖФХ. – 2007. – V. 81, N 1. – С. 88–95. 8. Общая органическая химия / Под ред. Д. Бартона, У.Д. Оллиса. – Т. 4. Карбо- новые кислоты и их производные. Со- единения фосфора / Пер. с англ. / Под ред. О.И. Сазерленда. – Москва: Химия, 1983. – С. 427–430. 9. McMaster P.D., Noris V.J., Stankard C.E. et al. The Solution Conformation of Lido- caine Analogues // Pharm. Res. – 1991. – V. 8, N 8. – P. 1013–1020. 10. Waraszkiewicz S.J., Foye W.O. Local Anes- thetics. 2-Diethylamino-2’,6’-acylxylidides // J. Med. Chem. – 1976. – V. 19, N 4. – P. 541–544. 11. Кукушкин М.Л., Хитров Н.К. Общая пато- логия боли. – Москва: Медицина, 2004. – 140 с. 12. Сборник методических указаний. Из- мерение концентрации вредных ве- ществ в воздухе рабочей зоны. – Моск- ва: Федеральный центр госсанэпиднад- зора Минздрава России. – 2003. – Вып. 38. 13. Власова Н.Н., Головкова Л.П., Стука- лина Н.Г. Адсорбция акридина на по- верхности высокодисперсного кремне- Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну _____________________________________________________________________________________________ ХФТП 2010. Т. 1. № 2 193 зема // Химия, физика и технология по- верхности. – 2009. – № 15 – C. 93–97. 14. Spectral Database for Organic Compounds, SDBS / National Institute of Advanced In- dustrial Science and Technology (AIST) Japan [Electronic resource]. – URL http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/. 15. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул / Пер.с англ. – Моск- ва: ИЛ, 1963. – 590 с. Надійшла 06.05.2010, прийнята 25.05.2010 Адсорбция и химические превращения лидокаина на поверхности высокодисперсного кремнезема Т.В. Кулик, О.А. Дудик, Б.Б. Паляниця, В.Н. Барвинченко Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины ул. Генерала Наумова 17, Киев 03164, Украина, tanyakulyk@gala.net Установлено, что максимальная адсорбция лидокаина на поверхности кремнезема наблюдается при рН~8,1, близком к величине рКа лидокаина (рК=7,9), то есть в области рН, оптимальной для реа- лизации максимального биологического действия. Методом термопрограммированной десорбционной масс-спектрометрии исследовано взаимодействие анестетика с поверхностью высокодисперсного кремнезема. Для образца лидокаина, полученного методом равновесной адсорбции из щелочной среды, при температуре 220–230ºС на термодесорбционных кривых наблюдаются максимумы для ионов с m/z 171, 147, 131, 130, 121, 116, то есть в этих условиях происходит десорбция лидокаина в молеку- лярной форме в результате разложения адсорбционного комплекса четвертичной аммониевой соли лидокаина по силанольной группе. Рассчитаны кинетические параметры разложения этого адсорб- ционного комплекса: энергия активации, порядок реакции и предэкспоненциальный множитель. Adsorption and Chemical Transformations of Lidocaine on Fumed Silica Surface T.V. Kulyk, O.O. Dudik, B.B. Palyanytsya, V.M. Barvinchenko Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine 17 General Naumov Street, Kyiv 03164, Ukraine, tanyakulyk@gala.net It has been found that the highest adsorption of lidocaine on silica surface is observed at рН~8.1 simi- lar to рКа of lidocaine (рК=7.9), that is in a region of рН optimal for realization of maximum biological ef- fect. The interaction of lidocaine with fumed silica surface has been studied by the temperature-programmed desorption mass spectrometry. Maxima for ions with m/z of 171, 147, 131, 130, 121, 116 on the thermal de- sorption curves have been observed at the temperature of 220−230°C for the lidocaine sample prepared by the equilibrium adsorption procedure from alkaline medium. That is, under these conditions desorption of lidocaine in molecular form takes place as a result of decomposition of adsorption complex between quater- nary ammonium salt of lidocaine and silanol group. The kinetic parameters of decomposition (activation energy, order of reaction, pre-exponential factor) of this adsorption complex on silica surface have been calculated.

Адсорбція та хімічні перетворення лідокаїну на поверхні високодисперсного кремнезему

Репозитарії

Схожі ресурси