1

СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОФЕИНА

супрамолекулярные взаимодействия кофеина с рецепторами различной природы

Студентка группы11СО: Глазкова Марина Николаевна

Научный руководитель: зав. кафедрой ЕНД, к. х. н. Герман Константин Эдуардович

совместно с д.х.н. Григорьевым М.С.

МОСКОВСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ «РЕАВИЗ»Кафедра естественнонаучных дисциплин

иИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ЭЛЕКТРОХИМИИ

им. А.Н. ФРУМКИНА РАН Лаборатория химии технеция

Актуальность

• Кофеин – самая крупнотоннажная лекарственная форма, выпускаемая промышленностью. Употребляется практически всем населением Земли.

• Современные кристаллографические базы указывают на необычно низкую точность определения строения кофеина и его соединений

• Необходимо разработать методы увеличения точности описания молекулярного строения кофеина и его производных для последующего моделирования его поведения в биохимических процессах.

2

3

Цели и задачи:• Синтез и ренгеноструктурный анализ

новых производных кофеина с введением химических групп, позволяющих увеличить точность решения структур этих соединений и моделировать его поведение в присутствии рецепторов различной природы;

• Изучение «слабых» химических взаимодействий кофеина с водой, неорганическими кислотами и ионными соединениями (супрамолекулярных взаимодействий).

ReO4-

4Синтез монокристаллов и рентгеноструктурный анализ

Кофеин и его катион

Перренат-анион

+

нНитрат-анион

Кобальт гекса-аква-катион

Химическая посуда для синтеза, роста кристаллов

и фильтрации

5

• Химические реакции примененные в синтезе с солями тяжелых металлов:

1. Caffeine + Co(ReO4)2*5H2O + H2O =

[Caffeine*Co(H2O)6(ReO4)](ReO4)

2. Caffeine + H2O + Cr(NO3)3 =

[Caffeinium]+...NO3- + Cr(OH)(NO3)2

6

Caffeine*HNO3(моноклиная) Caffeine*HNO3(триклинная)

Отбор кристаллов под микроскопом

7

8

Устройство современной керамической

рентгеновской трубки

Современный рентгеновский монокристальный дифрактометр стоит ~1000 000 USD. Данный Bruker APEX приобретен на средства, выделенные указом

Президента РФ для радиохимических исследований

9

Установка монокристаллов в гониометр

10

Правильно установленный монокристалл и система отражений

от него в обратном пространстве

11

Один из кристаллов разрушился при охлаждении до -173оС

12

Кристаллографические характеристики новых соединений

13

Параметр [Caffeine*

Co(H2O)6

(ReO4)] (ReO4)

Caffeinemon *

HNO3

Caffeinetricl *

HNO3Брутто-формула

пр. гр. P-1 P2(1)/c P-1

a, Å a = 7.3324(7), = 74.903(3),

8.4361 5.9225= 80.410

b, Å b = 9.223(3) = 89.935(8),

 9.3354 =101.988

7.0253= 77.788

c, Å c = 12.6095(10), = 71.054(3)

 14.8523 13.7224 = 80.130

V, Å3 775.40(12) A3 1144.2(1) A3 544.7(1) A3

= 1089 (для z=4)

Z 2 4 2Ячейка триклинного нитрата кофеиния на 10 %

плотнее моноклинного аналога

14

Определение состава и характера Н-связи в новом соединении Caffeine*Co(H2O)6(ReO4)]

(ReO4)

Определение характера упаковки кофеина и ионов в новом соединении

Caffeine*Co(H2O)6(ReO4)](ReO4)

15

КофеинКофеин

упакованупакован

«валетом»«валетом»

Гекса аква Гекса аква

кобальткобальт

образует образует H-H-связисвязи

и с кофеиноми с кофеином

и с перренатоми с перренатом

• Вторая химическая реакция, примененная в синтезе:

• C НИТРАТОМ ХРОМА РЕАКЦИЯ НЕ ИДЕТ

Caffeine + Cr(NO3)2 + H2O =

[Caffeine*Cr(H2O)6(ReO4)](ReO4)

Caffeine + H2O + Cr(NO3)3 =

Caffeine*HNO3 + Cr(OH)(NO3)2

16

Caffeine*HNO3(моноклин) Caffeine*HNO3(тирклин)

Т.о. образуется нитрат кофеина (кофеиния) !

Причем в двух кристаллических модификациях

Моноклинная модификация Caffeine*HNO3

17

Упаковка в моноклинной модификации Caffeine*HNO3

18НЕ УСТОЙЧИВА и при охлаждении разлагается !

Триклинная модификация Caffeine*HNO3

19

Упаковка в триклинной модификации Caffeine*HNO3

20УСТОЙЧИВА

Выводы

• Получены монокристаллы 2х новых соединений кофеина (1 – в двух модификациях)

• С высокой точностью определены их структуры и получены исходные данные для математического моделирования поведения кофеина

21