Рузанов Д.О.
Санкт–Петербургский государственный технологический институт(технический университет),
Санкт-Петербург, Россия.
Молодой учёный.
daniilruzanov@yandex.ru
Научный руководитель: Зевацкий Ю.Э.
В настоящее время проводятся широкомасштабные исследования в области фармакологии и прикладной биохимии, для которых необходимы методы экспресс определения значений физико-химических параметров изучаемых биоактивных соединений. Численное значение р Ка существенно для оценки транспортных свойств изучаемых веществ и их метаболитов для развития высокоэффективного биоскрининга [1-2]. К основным современным экспресс-методам определения значений физико-химических параметров можно отнести методы, основанные на применении ВЭЖХ, капиллярного электрофореза, 13C- и 15N-ЯМР и спектрофотометрического титрования.
В настоящей работе описывается новый экспресс-метод определения рКа органических соединений, основанном на фотоэмиссионной спектроскопии. Значение фототока фотоэлемента с внешним фотоэффектом, эммитированным светом, прошедшим через водный раствор органических соединений в зависимости от рН имеет одинаковый характерный вид. Анализируя эти зависимости можно количественно судить о прототролитических равновесиях кислот в растворе.
В первых работах по данному направлению был предложен анализ вольтамперных характеристик (ВАХ) запирания фототока вакуумного фотоэлемента с внешним фотоэффектом, облучаемого светом от лампы накаливания или УФ - лампой, прошедшим через оптическую кювету с раствором изучаемого вещества при определенном значении рН, представляемый из себя набор кривых в координатах ток – напряжение [3-4]. На примере соединений разного класса нами установлено [4], что указанные ВАХ имеют характеристическую точку – пересечение с осью абсцисс при нулевом фототоке. Зависимость значения запирающего напряжения в этой точке от рН имеет характерный вид, напоминающий классическую кривую титрования. Первая производная этой зависимости по рН дает максимум, значение которого по шкале рН близко к литературному значению р Ка исследуемого соединения. Однако этот метод оказался слишком сложным для обработки и требовал значительного времени проведения эксперимента.
В настоящей работе предлагается упростить приведенную выше методику и вместо определения ВАХ требуется только измерить значение фототока вакуумного фотоэлемента в отсутствии запирающего напряжения, при определенном значении рН. Зависимость указанного фототока от рН также напоминает классическую кривую титрования и по виду совпадает с зависимостью запирающего напряжения от рН для одного и того же соединения. На ряде органических соединений показано, что новый метод позволят получить адекватные значения р Ка (табл.1) при этом время эксперимента сокращается до десятка минут.
Таблица. 1 Сравнение значений р Ка (эксп.) с литературными рКа в водном растворе.
| Соединение | р Ка (лит.) | р Ка (эксп.) | ε, % |
| 3-нитрофенол | 8.36 | 8.30 | 0.70 |
| 4-нитрофенол | 7.15 | 7.20 | 0.70 |
| 2,4-динитрофенол | 4,08 | 3.95 | 3.20 |
| 2,6-динитрофенол | 3.71 | 3.72 | 0.30 |
| Бромтимоловый синий | 7.10 | 6.97 | 1.80 |
| Фенолфталеин | 9.30 | 9.31 | 0.08 |
| Пропионовая кислота | 4.87 | 4.63 | 0.30 |
Основными преимуществами нового метода является индифферентность от значений концентрации, что позволяет работать с растворами высокой концентрации, простота в обработке, а также возможность работать с бесцветными и многоосновными кислотами.
Литература:
[1] Avdeef B., Testa G. Cell. Mol. Life Sci. 19,1681-1689 (2002)
[2] Babic S.A., Horvat J.M., Mutavdzic-Pavlovic D., Kastelan-Macan M. Trends Anal. Chem. 12,1043-1061 (2007)
[3] Зевацкий Ю.Э., Самойлов Д.В Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (Технического университета) 6, 44-49 (2009)
[4] Зевацкий Ю. Э., Самойлов Д. В., Рузанов Д.О Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (Технического университета) 9, 54-59 (2010)
