СИНТЕЗ МЕДНЫХ И ЦИНКОВЫХ СОЛЕЙ МЕТИОНИНА И

УДК 547. 461.4
СИНТЕЗ МЕДНЫХ И ЦИНКОВЫХ СОЛЕЙ МЕТИОНИНА И
ГЛИЦИНА
*Кадырова Р.Г. – профессор; Кабиров Г.Ф. – д.в.н., профессор;
Муллахметов Р.Р. – к.в.н., доцент
*Казанский государственный энергетический университет, тел.: (843) 519-42-23
Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э.Баумана
Ключевые слова: метионин, глицин, соли меди, цинка.
Keywords: methionine, glycine, salts of copper and zinc.
Метионин, глицин, их медные и цинковые соли являются
биологически активными веществами, имеющими важное значение в
жизни человека и питании животных.
Метионин входит в состав белков и пептидов. Относится к числу
незаменимых аминокислот, необходимых для поддержания роста и
азотного равновесия организма. Особая роль метионина в обмене веществ
связана с тем, что он содержит подвижную метильную группу.
Способность метионина отдавать метильную группу обусловлен его
липотропный эффект (удаление из печени избытка жира). Метионин
участвует в синтезе холина, адреналина, креатина и других биологически
важных соединений; активирует действие гормонов, витаминов (В12,
аскорбиновой и фолиевой кислот) и ферментов. Путем метилирования и
транссульфирования метионин обезвреживает токсичные соединения.
Применяют его для лечения и предупреждения заболеваний и токсических
поражений печени (цирроз, хронический гепатит), для лечения дистрофии.
Введение метионина при атеросклерозе вызывает снижение содержания в
крови холестерина и повышение уровня фосфолипидов.
Метионин помогает в некоторых случаях шизофрении, так как
снижает уровень гистамина. Метионин кормовой применяется как
серосодержащая аминокислотная добавка в рационах питания животных и
птиц. Он является структурной аминокислотой, необходимой для
биосинтеза протеина [1,2.] Отечественные ветеринарные препараты].
Глицин относится к заменимым аминокислотам. Так же, как
аминомасляная кислота (ГАМК) является центральным нейромедиатором
тормозного типа действия. Улучшает метаболические процессы в тканях
головного мозга. Относится к средствам, способствующим нормализации
сосудов мозга.
В живых клетках глицин используется в качестве строительного
блока при синтезе пуриновых колец, участвует в биосинтезе
протопорфирина, непосредственного предшественника гема и хлорофилла.
109
В медицине глицин применяют в комплексной терапии нарушения
мозгового кровообращения [1,3].
В
последние
годы
активно
развивается
медицинская
микроэлементология. Коррекция микроэлементного статуса позволяет
существенно улучшить состояние больных при различных заболеваниях.
Рост зоотехнических и экономических показателей в животноводстве
и птицеводстве связан с повышением потребности животных и птицы в
биологически активных веществах и микроэлементах.
Микроэлементы содержатся в продуктах в очень маленьких
количествах. Длительный недостаток минеральных веществ или их
избыток может привести к нарушению обменных процессов и различным
заболеваниям. Для решения проблемы минеральной недостаточности
применяют неорганические соли, оксиды. Эти препараты доступны, но они
токсичны и трудно усваиваются организмом. Для коррекции рационов и
восполнения, недостающих жизненно необходимым микроэлементов
перспективными являются комплексные соединения хелатной структуры,
содержащие биогенные металлы и полидентатные лиганды кислотметаболитов цикла кребса, аминокислот.
Эффективность хелатных форм аминокислот с биогенными
металлами подробно описана в работах [4,5].
Показано [4], что метионинат меди оказывает благотворное влияние
на морфологический и биохимический состав крови овец, больных
эндемической болезнью и способствует их выздоровлению. Повышает
неспецифическую и специфическую резистентность организма животных.
Метонинат меди является эффективным лечебным и профилактическим
средством при алиментарной анемии овец, гипокупрозе свиней и по
эффективности действия превосходит сульфат меди.
Разработаны рекомендации по применению смеси метионината меди
с метионином для лечения алиментарной анемии поросят [6].
Смесь медной соли метионина с метионином стимулирует рост,
развитие и продуктивность животных. Препарат положительно действует
на функцию кроветворных органов, поднимает уровень гемоглобина,
содержание эритроцитов. Смесь применяется в качестве добавки к
комбикормам для кур, овец, свиней, восполняющий в рационах дефицит
метионина, цистина, меди.
Аналогичными свойствами обладает и медная соль глицина.
Хелатные соединения меди с глицином, метионином более полезны для
животных, птиц, чем сульфат меди [Отечественные ветеринарные
препараты. Биологическая роль].
Хелатные комплексы метионина, глицина с цинком обладают более
высокой биологической доступностью (БД) для молодняка свиней и птицы
по сравнению с сульфатом цинка [ООО Нефтегазхимкомплект. РФ
«БиоАмин»]. Цинк входит в состав более 300 ферментов в организме
110
человека. Физиологически цинк является жизненно важным элементом
для роста, развития, воспроизводства, обмена инсулина и для различных
звеньев иммунной защиты. В препаратах цинк должен быть обязательно в
сочетании с органической молекулой, например аминокислотой (цинкметионинат, цинк-глицинат), в хелатной форме, как в Трансфер Факторе
Плюс. Это естественная форма, легко усваемая организмом и не
создающая конкуренции другим микроэлементам при усвоении. Цинк и
медь – конкуренты, если они потребляются не в хелатной форме.
Цинк-метионинат обладает мощными антиоксидными свойствами и
имеет тройное действие – предотвращение образования свободных
радикалов, ликвидация и защита ткани от их атаки [Трансфер Факторы,
как препараты цинка].
Цинк является одним из наиболее важных микроэлементов,
используемых для коррекции микроэлементного статуса, позволяющего
существенно улучшить состояние больных. Это обусловлено с его
влиянием на предотвращение иммунодефицитов и на стимуляцию синтеза
антител при инфекционных заболеваниях туберкулезом. Наиболее
эффективным препаратом, обладающим бактериостатической активностью
в отношении М. tuberculosis, является цинк-глицинат в хелатной форме.
Разработана фармацевтическая композиция, содержащая сульфат цинка и
глицин. Экспериментально подтверждено ее лечебно-профилактическое
действие при инфицировании лабораторных животных микробактериями
туберкулеза [7].
Для обеспечения животноводства биологически активными
добавками в промышленных условиях разработан технологический
процесс получения медных и цинковых солей метионина [8]. Сущность
способа заключается в действии на метионинат натрия, промежуточный
продукт технологического процесса получения метионина, водными
растворами сульфатов меди и цинка, соответственно.
Препарат медной соли метионина выпускают в виде смеси с
метионином [6], [Отечественные ветеринарные препараты]. Сообщается о
получении метионината меди в лабораторных условиях действием на
метионин водным раствором сульфата меди.
В литературе имеются сведения о синтезе медной соли глицина при
взаимодействии глицина с реагентами: водным раствором сульфата меди,
карбонатом, оксидом, гидроксидом меди (II). [Химический каталог].
На основе глицина и сульфата цинка создана фармацевтическая
композиция без выделения цинковой соли глицина [7].
Из анализа данных по способам синтеза медных, цинковых солей
метионина и глицина следует, что соединения получаются лишь
технического качества.
С целью расширения области применения названных препаратов в
медицине, животноводстве нами проведены исследования по разработке
111
способов получения химически чистых медных, цинковых солей
метионина и глицина.
Материалы и методики. Для синтеза медных и цинковых солей
метионина и глицина были использованы следующие реактивы: DLметионин, квалификация «ч», массовая доля основного вещества 99,2 %,
производства ЗАО «Вектон». Глицин (аминоуксусная кислота),
содержание основного вещества 98,5-100%, производства ЗАО
«ЛенРеактив»; сульфаты: СuSO4 ∙ 5H2O, ZnSO4 ∙ 7H2O, гидроксид натрия
марки «х.ч».
1. Синтез медной соли метионина. К суспензии 5 г (0,034 моль)
метионина в 40 мл воды прибавляют 1,36 г (0,034 моль) гидроксида
натрия, перемешивают 10 минут до полного растворения метионина и
нагревают до 60 °С. К гомогенному реакционному раствору присыпают
небольшими порциями 4,3 г (0,017 моль) сульфата меди (II), CuSO4 ∙ 5H2O
при интенсивном перемешивании и выдерживают 20 минут при
температуре 60-65 °С. Затем реакционную смесь охлаждают до 10 °С,
выпавший кристаллический продукт фильтруют, промывают водой от
сульфатов (качественный контроль) и сушат. Получают 6,6 г (94,0%)
метионината меди (II) дигидрата, С10Н20О4N2S2Cu ∙ 2H2O. Содержание
азота (%): найдено – 7,61; вычислено – 7,73. Метионинат меди –
высокоплавкое кристаллическое вещество фиолетового цвета, не
растворяется в воде, спирте.
2. Синтез медной соли глицина. К раствору 5 г (0,66 моль) глицина
в 35 мл воды прибавляют 2,64 г (0,066 моль) гидроксида натрия в течение
10 минут и нагревают до 60 °С. К гомогенному раствору присыпают
небольшими порциями 8,2 г (0,033 моль) сульфата меди (II), CuSO4 ∙ 5H2O
при перемешивании и выдерживают 20 минут при температуре 50 °С.
Реакционную смесь охлаждают до 7-10 °С, выпавший кристаллический
продукт фильтруют, промывают холодной водой от сульфатов
(качественный контроль), спиртом и сушат. Получают 7,6 г (93,5%)
глицината меди (II) дигидрата, С4Н8О4N2Cu ∙ 2H2O. Содержание азота
(%): найдено – 11,21; вычислено –11,30. Глицинат меди – высокоплавкое
кристаллическое вещество ярко синего цвета, частично растворяется в
воде, не растворяется в спирте.
3. Синтез цинковой соли метионина. К суспензии 5 г (0,034 моль)
метионина в 40 мл воды прибавляют 1,36 г (0,034 моль) гидроксида
натрия, перемешивают 10 минут до полного растворения метионина и
нагревают до 60 °С. К гомогенному раствору присыпают порциями 4,9 г
(0,017 моль) сульфата цинка, ZnSO4 ∙ 7H2O при перемешивании
выдерживают 20 минут при температуре 60 °С. Реакционную смесь
охлаждают до 7-10 °С, выпавшие кристаллы фильтруют, промывают водой
112
от сульфитов (качественный контроль), спиртом и сушат. Получают 5,96 г
(93,2%) метионината цинка дигидрата, С10Н20О4N2S2Zn ∙ 2H2O.
Содержание азота (%): найдено – 6,91; вычислено – 7,02. Метионинат
цинка – высокоплавкое кристаллическое вещество белого цвета, не
растворяется в воде, спирте.
4. Синтез цинковой соли глицина. К раствору 5 г (0,066 моль)
глицина в 30 мл воды прибавляют 2,64 г (0,066 моль) гидроксида натрия в
течение 10 минут и нагревают до 50 °С. К гомогенному раствору
присыпают небольшими порциями 9,5 г (0,033 моль) сульфата цинка,
ZnSO4 ∙ 7H2O при перемешивании и выдерживают 20 минут при
температуре 50 °С. Реакционную смесь охлаждают до 7-10 °С, выпавшие
кристаллы фильтруют, промывают водой от сульфатов (качественный
контроль), спиртом и сушат. Получают 7,1 г (89%) глицината цинка
дигидрата, С4Н8О4N2Zn ∙ 2H2O. Содержание азота (%): найдено – 11,12;
вычислено – 11,24.
Глицинат цинка – высокоплавкое кристаллическое вещество белого
цвета, не растворяется в воде, спирте.
Результаты исследований. Медные и цинковые соли метионина и
глицина получают действием сульфатов соответствующих металлов
(присыпание кристаллического реагента) на гомогенную реакционную
смесь кислот и гидроксида натрия в водной среде. Реакции протекают по
схемам (I, II):
I. 2 СН3S
CH2
CH2
CH COONa
CH2
CH2
_
( Na2SO4)
рН 7
NH2
СН3S
+ МеSO4
CH COO
2
Mе
NH2
II. 2Н2 N
CH2
2+
COONa
+ МеSO4
_
( Na2SO4)
рН 7
2+
H2 N
CH2
COO
2
Mе
где Ме: Сu , Zn
Показано, что разработанный способ получения комплексонатов
янтарной кислоты с биогенными металлами [9] является общим способом
и легко моделируется на примере аспарагиновой кислоты, метионина,
глицина.
Оптимальные условия синтеза комплексонатов: температура реакции
113
50-60 °С, время 20 минут, слабощелочная среда. В мягких условиях
реакции получают комплексные соединения высокой степени чистоты с
выходами целевых продуктов 89-94%.
Установлено, что применение в синтезе солей водных растворов
сульфатов меди, цинка снижает выход и качество препаратов, так как
сульфаты легко гидролизуются с образованием труднорастворимых
гидроксидов:
–20
–18
ПР = 5 ∙ 10 ; ПР = 7,1 ∙10
Сu(OH)2
Zn(OH)2
Медные и цинковые соли метионина и глицина представляют собой
высокоплавкие кристаллические вещества нерастворимые в воде и спирте.
Для подтверждения структуры полученных солей кроме элементного
анализа проведены качественные реакции на сульфидную серу и
аминогруппу.
Метионин относится к классу тиоэфиров (диалкилсульфидов).
Важнейшие химические свойства тиоэфиров объясняются наличием двух
свободных электронных пар у атома серы сульфидной группы.
В мягких условиях в среде хлороформа метионин, метонинаты меди
и цинка легко присоединяют иод. При этом выпадают кристаллические
продукты темновишневого цвета:
J2. СН3S
CH2
CH2
CH COOH
NH2
J2. СН3S
CH2
CH2
NH2
2+
2+
Mе
CH COO
2
где Ме – Сu , Zn
Также легко присоединяются по сульфидной сере соли тяжелых
металлов, например HgJ2, с образованием обильных осадков. Аналогично
протекает реакция и с реактивом Несслера.
Цинковые соли метионина и глицина (кристаллические продукты
белого цвета) дают качественную реакцию на аминогруппу. С хлоридом
железа (III) образуются хелаты красного цвета. С сульфатом меди в
слабокислой среде в буферном растворе с добавлением ацетата натрия
получаются хелаты ярко синего цвета.
Заключение. Синтезированы медные и цинковые соли метионина и
глицина высокой степени чистоты. Показано, что способ их получения
отличается технологичностью и позволяет приготовить целевые продукты
в количествах, необходимых для широкого исследования биологической
114
активности.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Машковский М.Д. Лекарственные средства. т.1 –
М.: «Новая волна», 2000. с.123-124. 2. Комов В.П., Шведова В.Н.
Биохимия. – М.: Дрофа, 2004. с. 26-28. 3. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д.
Биологическая химия. – М.: Высш. шк., 2003. С. 385-386. 4. Кабиров Г.Ф.
Разработка средств профилактики и лечения гипомикроэлементозов овец и
свиней: Диссерт… докт. вет.наук. – Казань.2000. 317с. 5. Кабиров Г.Ф.,
Логинов Г.П., Хазипов Н.З. Хелатные формы биогенных металлов в
животноводстве. – Казань: ФГО УП ВПО «КГАВМ». 2004. 284 с.
6. Аугутавичюс, Зигмантас-Казимерас Юозович. Патогенические основы
лечения алиментарной анемии свиней: Автореф.. диссерт. канд.вет. наук. –
М.: 2006. 7. Балышев А.В.Разработка и изучение биологической
активности фармацевтической композиции на основе соли цинка (II) и
глицина: Автореф…диссерт…канд. биолог. наук. – М. 2005. 8. А.С. SU
1794940 A1. 03.01.91. Способ получения медной или цинковой соли
метионина./Б.И. Но, В.Е. Шишкин, И.Г. Лисаченко и др. 9. Пат. 2174508.
6
Россия МПК СО7. 10. 10. 2001. Способ получения сукцинатов d-металлов/
Р.Г. Кадырова, К.Х. Папуниди, Б.М. Гильметдинов.
СИНТЕЗ МЕДНЫХ И ЦИНКОВЫХ СОЛЕЙ МЕТИОНИНА И ГЛИЦИНА
Кадырова Р.Г, Кабиров Г.Ф.,Муллахметов Р.Р.
Резюме
Синтезированы медные и цинковые соли метионина и глицина
высокой степени чистоты.
CUPRIC AND ZINC SALTS OF METHIONINE AND GLYCINE SYNTHESIS
Kadyrova R.G., Kabirov G.F., Mullakhmetov R.R.
Summary
Cupric and zinc salts of high grade methionine and glycine were
synthesized.
УДК 619:616.832:615.849.1
КОРРЕКЦИЯ МИЕЛОПОЭЗА У ЖИВОТНЫ Х ПРИ КВАНТОВОМ
ВОЗДЕЙСТВИИ НА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫ Е ТОЧКИ
Калязина Н.Ю ., к.в.н., доцент, Зенкин А.С., д.б.н., профессор
Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева», тел.: 8(342) 25-41-90.
Ключевы е слова: миелобластический росток кроветворения,
лазерно-инфракрасное излучение, стимуляция, животные.
115