1

Sinteza fază finală 2007-2010: Studii spectroscopice si teoretice pe sisteme moleculare complexe de interes biomedical, Cod proiect ID_501. 1. Caracterizarea experimentală fizico-chimică, modelarea teoretică DFT şi investigarea unor efecte de solvent asupra structurii şi proprietăţilor compuşilor benzotiazolidinici (5pX-BT cu X=Br, F, NO2) cu proprietăţi antimicrobiene. Oxazolidinonele sunt o nouă clasă de antibiotice cu un mecanism unic de inhibiţie a sintezei proteinelor bacteriene. Linezolidele sunt compuşi din această clasă care manifestă un spectru larg de activitate antibacteriană, dar manifestă de asemenea, efecte adverse cum ar fi inhibiţia monoaminei oxidaze şi mielosupresia. Din acest motiv şi în contextul

dezvoltării fenomenului de rezistenţă bacteriană care apare frecvent utilizând antibiotice, sunt propuşi şi folosiţi noi compuşi heterociclici care conţin în structura lor o serie de unităţi similare celor din clasa linezolidelor. În acest sens, derivaţii tiazolidinici -2 tion -4 ona au fost obţinuţi prin înlocuirea unui atom de oxigen din inelul oxazolidinon cu un atom de sulf. Datele antimicrobiene ale tiazolidin -4 onelor, indică o activitate inhibitorie moderată spre puternică, comparativ cu cea a streptomicinei. Cei 4 derivaţi tiazolidin-2-tion-4-ona (DTT) studiaţi de noi (Fig.1) au fost sintetizaţi conform Schemei 1 în cadrul grupului Catedrei de Chimie Farmaceutică, Facultatea de Farmacie, Universitatea de Medicină şi Farmacie „Iuliu Haţieganu” Cluj-Napoca şi au fost testaţi împotriva streptococului β-hemolitic prin determinarea concentraţiei minime inhibitorii, demonstrându-se că au activitate superioară ampicilinei folosite ca standard împotriva acestei bacterii. Din aceste motive am devenit interesaţi de structura moleculară şi electronică a derivaţilor DTT ca agenţi antimicrobieni puternici, folosind pentru aceasta tehnicile experimentale RMN, FT-IR, FT-Raman, SERS, cuplate cu calcule de chimie cuantică bazate pe Teoria Funcţionalei de Densitate (DFT), funcţionala hibridă B3LYP. Date structurale. Calcule DFT. Structurile compuşilor 5pBr-BTT·DMSO, 5pF-BTT şi 5pN-BTT·THF au fost determinate prin difracţie de raze X pe monocristale cu un difractometru Bruker Smart Apex CCD la temperatura de 297 K. Structurile au fost determinate prin metode directe folosind softul SHELX-97 şi rafinate prin proceduri de minimizare. Ele au fost vizualizate cu programul Diamond din softul Crystal Impact GbR . Datele cristalografice pentru structurile 5pBr-BTT·DMSO şi 5pF-BTT, au fost raportate şi depozitate în baza de date Cambridge Crystallographic Data Centre, (CCDC) - Nr. 635824 şi 635825. În stare solidă, două molecule de 5pBr-BTT împreună cu două molecule de solvent (DMSO) formează dimeri prin legături de hidrogen între atomii de oxigen din moleculele

de DMSO şi grupul tionic din 5pBr-BTT (Fig. 2a); aceşti dimeri sunt suprapuşi în lungul axei cristalografice a). Moleculele 5pF-BTT formează dimeri prin legături de hidrogen duble directe O(8)···H(7)' ale căror lungimi sunt 1.994Å (Fig. 2b).

Fig.2a Fig.2b

SNH

S

O

Br

5-para-bromo-benziliden-tiazolidin-2-tion-4-ona (5pBr-BTT)

SNH

S

O

F

5-para-fluoro-benziliden-tiazolidin-2-tion-4-ona (5pF-BTT)

SNH

S

O

O2N

5-para-nitro-benziliden-tiazolidin-2-tion-4-ona (5pN-BTT)

NS

NH

S

O

5-3-piridil-metiliden-tiazolidin-2-tion-4-ona

(5-3PMTT) Fig.1 Derivaţii tiazolidin-2-tion-4-ona

2

Lungimile legăturilor, unghiurile de valenţă şi unghiurile diedre determinate experimental prin măsurători de difracţie de raze X şi calculate teoretic în urma optimizării geometriilor la nivelul de teorie B3LYP/6-31+G(d,p) pentru compusul 5pBr-BTT sunt date în Tabelul 1. Deoarece compuşii investigaţi au fost optimizaţi în fază gazoasă, discrepanţele observate pot fi uşor atribuite efectelor de împachetare ale cristalului. Merită menţionat faptul că lungimile legăturilor dintre carbon şi halogen pentru 5pBr-BTT

şi 5pF-BTT sunt foarte bine reproduse de calculele teoretice. Astfel, aceste valori experimentale/teoretice sunt 1.896/1.904Å şi 1.356/1.354Å pentru 5pBr-BTT respectiv pentru 5pF-BTT. Distanţele medii C–C în inelele benzilidenice ale primilor doi compuşi sunt aproape identice: 1.380Å pentru 5pBr-BTT şi 1.379Å pentru 5pF-BTT. În inelele tiazolidinice, valorile experimentale ale lungimilor legăturilor au valori similare pentru cei doi compuşi, cu excepţia legăturilor C(2)-N(3), S(1)-C(5) şi C(4)-O(8), toate acestea fiind mai scurte în 5pBr-BTT decât în 5pF-BTT.Pentru considerarea interacţiunilor intermoleculare, geometria moleculei 5pBr-BTT a fost optimizată plasând 2 molecule de DMSO în jurul inelului tiazolidinic, aşa cum indică datele de difracţie de raze X. Pentru molecula 5pF-BTT am propus două modele teoretice: primul este modelul dimeric, care descrie legăturile de hidrogen care

se formează în stare solidă indicate de datele de difracţie de raze X, iar al doilea model este reprezentat de complexul 5pF-BTT·DMSO, folosit pentru a descrie legătura de hidrogen formată în stare lichidă, compusul 5pF-BTT fiind dizolvat în DMSO pentru măsurătorile RMN.

Pentru calculul sarcinilor atomice parţiale s-a folosit setul de bază 6-31G(d), demonstrat a fi mult mai adecvat in aceste scopuri, iar în locul analizei Mulliken de populaţie s-a folosit analiza naturală de populaţie. Această metodă NPA este mult mai puţin dependentă de setul de bază folosit în calcul. Din punctul de vedere al sarcinilor parţiale, prin trecerea de la compusul 5pBr-BTT la 5pF-BTT se constată că sarcina parţială a atomului de Br în primul compus este de +0.082e, iar a atomului de F în al doilea compus este de -0.324e. Alte diferenţe se constată pentru atomii C13 şi C15 care devin mai negativi în 5pF-BTT cu 0.056e. De asemenea, sarcina atomului C14 se schimbă de la valoarea negativă (-0.101e) în 5pBr-BTT la o valoare pozitivă (+0.443e) în compusul cu F. Derivaţii tiazolidin-2-tion-4-ona (DTT) s-au studiat din punct de vedere al stabilităţii energetice sub cele trei forme tautomerice: tion, tiol şi enol, atât în gaz cât şi în soluţie de apă şi DMSO. Geometriile acestor compuşi au fost optimizate la nivelul de teorie B3LYP/6-31G(d) în fază gazoasă precum şi prin folosirea modelului de solvent SCRF-PCM. Echilibrul tautomeric tion-tiol-enol depinde puternic de sistemul investigat şi de mediul folosit. Astfel, momentele dipolare ale formelor tionice şi tiolice pentru 5pBr-BTT sunt similare în fază gazoasă, rămânând comparabile în apă şi DMSO. Au fost calculate de asemenea şi valorile energiei orbitalilor moleculari HOMO şi LUMO pentru formele tautomerice tionice, tiolice şi enolice pentru derivaţii tiazolidin-2-tion-4-ona (Tabel 2). Este foarte importantă diferenţa ΔE(HOMO-LUMO), pentru că această diferenţă (HOMO-LUMO) este direct proporţională reactivitatea moleculei. Rezultatele obţinute prin RMN. In vederea obtinerii de noi date structurale si a unor efecte de solvent asupra complecsilor investigati, precum si compararea acestora cu rezultatele teoretice au fost utilizate spectroscopiile RMN, FT-IR, FT-Raman. Derivaţii tiazolidin-2-tion-4-ona (DTT) au fost investigaţi prin RMN pe probe lichide cât şi teoretic, cu ajutorul calculelor DFT obţinându-se astfel valorile tensorilor de ecranare pentru nucleele de carbon şi de hidrogen . Spectrele experimentale 1H, 1H-1H COSY şi 13C au fost înregistrate la temperatura camerei cu un spectrometru RMN Bruker Avance 400, utilizând ca standard intern tetrametilsilan (TMS) şi solventul deuterat DMSO-d6 (δH=2.51 ppm). Înainte de a măsura primul compus, s-a înregistrat spectrul 1H RMN al solventului pur, apoi, exact peste această cantitate de solvent, s-a adăugat probă 5pBr-BTT şi s-a înregistrat spectrul 1H RMN (Fig.3). Este important de menţionat acest fapt, pentru a putea compara valorile integralelor semnalelor specifice protonilor din solvent şi ale protonilor apei din solvent. În zona 7-8 ppm se regăsesc semnalele protonilor de pe inelul aromatic H17, H18, H19 şi H20, dispuse sub formă de dubleţi suprapuşi: H17 cu H20 şi H18 cu H19. Valoarea integralei semnalului sub formă de singlet specifică protonului H10 a fost aleasă 1 şi în funcţie de această valoare s-au integrat celelalte semnale din

Tabelul 1.

5pBr-BTT·DMSO Difracţie de raze X

Calculat (5pBr-BTT·2DMSO)

Lungimea legăturilor (Å) N(3)-H(7) 0.853 1.047 N(3)...O(25) 2.792 2.758 O(25)...H(7) 1.962 1.716 C(23)...O(8) 3.396 3.360 O(8)...H(23A) 2.524 2.376 Unghiurile de valenţă (º) N(3)-H(7)-O(25) 163.8 173.1 C(23)-H(23A)-O(8) 151.0 149.1 Unghiurile diedre (º) C(2)-N(3)-H(7)-O(25) -139.6 -164.2 N(3)-H(7)-O(25)-S(24) -97.0 -40.4 S(24)-C(23)-H(23A)-O(8) 38.7 14.7 C(4)-O(8)-H(23A)-C(23) -24.8 43.1

3

spectru, precum şi spectrul solventului. Astfel, valorile integralelor semnalelor dispuse sub formă de dubleţi suprapuse de o parte şi de alta a singletului sunt în jur de 2, ceea ce validează faptul că peak-urile respective corespund la doi protoni. Spectrul 1H-1H COSY RMN rezolvă problema diferenţierii perechilor de protoni de pe inelul aromatic.

Din acest spectru (Fig. 4), se observă două interacţiuni: o interacţiune între perechile de protoni şi o interacţiune între o pereche de protoni şi singletul corespunzător protonului H10. Perechea de protoni cea mai apropiată de protonul H10, aflată la două legături de carbon este perechea H17 - H20. Rezultatele RMN au arătat faptul că în stare lichidă coexistă tautomerul tiolic cu cel tionic, acesta din urmă fiind implicat într-o legătură de hidrogen intermoleculară.

În spectrul experimental 1H RMN al moleculei 5pF-BTT, s-a observat o modificare a suprapunerii dubleţilor semnalelor protonilor de pe inelul aromatic. Astfel, peak-ul corespunzător protonilor H18 şi H19 apare sub formă de triplet la 7.40ppm, iar peste dubletul de dubleţi de la circa 7.7ppm, corespunzător protonilor H17 şi H20 se suprapune semnalul corespunzător protonului H10. Valoarea integralei tripletului corespunzător protonilor H18 şi H19 a fost aleasă 1, iar valoarea integralei semnalelor H17 şi H20, împreună cu semnalul protonului H10 este 1.5, ceea ce confirmă existenţa a 3 protoni responsabili de acest semnal.. La fel ca şi în cazul compusului 5pBr-BTT, compusul 5pF-BTT prezintă cele 2 forme tautomerice în stare lichidă, tiolică şi tionică – cu formarea legăturii de hidrogen intermoleculare, fapt care se observă la fel şi în spectrul 1H RMN, semnalul protonului H7 regăsindu-se în spectrul experimental pentru ambele forme tautomericre, exact ca şi în cazul compusului 5pF-BTT.

Spectrul experimental 1RMN pentru compusul 5pN-BTT este foarte asemănător cu cel al compusului 5pBr-BTT,

Tabelul 2. Energiile orbitalilor moleculari HOMO şi LUMO şi a diferenţelor de energie dintre aceştia pentru cele 3 forme tautomerice în gaz, apă şi în DMSO (în e.V.).

NH SH OH NH SH OH Compus Orbitali NH

în gaz SH

în gaz OH

în gaz în apă în apă în apă în DMSO în DMSO în DMSOHOMO -6.37 -6.34 -6.10 -6.23 -6.30 -6.16 -6.28 -6.25 -6.14 LUMO -2.82 -2.62 -3.06 -2.72 -2.64 -3.01 -2.75 -2.60 -3.03 5pBr-

BTT ΔE(HOMO-LUMO) 3.55 3.72 3.04 3.52 3.66 3.15 3.53 3.65 3.11

HOMO -6.32 -6.28 -6.03 -6.32 -6.27 -6.12 -6.26 -6.29 -6.09 LUMO -2.71 -2.50 -2.96 -2.73 -2.58 -2.93 -2.67 -2.58 -2.95 5pF-

BTT ΔE(HOMO-LUMO) 3.61 3.78 3.08 3.59 3.69 3.19 3.58 3.71 3.15

HOMO -6.52 -6.51 -6.12 -6.40 -6.42 -6.30 -6.47 -6.55 -6.29 LUMO -2.86 -2.65 -3.09 -2.75 -2.63 -3.05 -2.81 -2.73 -3.09 5-

3pMTT ΔE(HOMO-LUMO) 3.66 3.86 3.03 3.65 3.80 3.25 3.66 3.82 3.21

HOMO -6.81 -6.83 -6.40 -6.51 -6.56 -6.41 -6.53 -6.57 -6.42 LUMO -3.40 -3.25 -3.57 -3.21 -3.14 -3.40 -3.22 -3.15 -3.41 5pN-

BTT ΔE(HOMO-LUMO) 3.41 3.58 2.83 3.30 3.41 3.01 3.31 3.42 3.01

Fig. 3 Spectrul experimental 1H RMN (zona 7-8 ppm) al compusului 5pBr-BTT în DMSO, la temperatura camerei

Fig. 4 Spectrul experimental COSY 1H-1H RMN al compusului 5pBr-BTT în DMSO, la temperatura

camerei

4

diferenţa fiind doar că semnalul caracteristic protonului H10 se regăseşte la valoarea de 7.74ppm, iar semnalele celorlalţi protoni apar la valori uşor mai ridicate ale deplasărilor chimice, faţă de compuşii cu Br şi F. De asemenea, valorile deplasărilor chimice corespunzătoare protonului H7 certifică existenţa ambelor forme tautomerice. În paralel cu măsurătorile experimentale, optimizările geometriilor şi calculul spectrelor RMN au fost calculate şi deplasările chimice relative faţă de TMS (Tabel 3).

2. Cercetări privind compuşii alergenici din plante şi parfumuri (limonen, linalol, izoengenol) precum şi a unor compuşi bioactivi din plante (mentă, busuioc, trandafir, citrice) prin MS, GC/MS şi metode spectroscopice vibraţionale 2. 1. Determinarea componenţilor cu potenţial alergenic din plantele studiate utilizate în alimentaţie şi parfumerie prin MS şi GC/MS.

S-a urmărit identificarea şi determinarea unor alergeni volatili din 3 tipuri de săpun (Pink Rose, Lilac Violet şi Onur), detergent lichid Pur, after shave Adidas, odorizanţi de maşină din comert şi uleiuri de trandafir, folosind cuplajul cromatografie de gaze - spectrometrie de masă (GC/MS). Concret s-a folosit un spectrometru de masă Thermo Finnigan GC-MS (DSQ) cuplat cu un cromatograf de gaze Trace GC. Coloana capilară Rtx-5MS a avut lungimea de 30m, 0.25mm diametru şi 0.25µm grosimea filmului de metil fenil polisiloxan. Programul de temperatură folosit a fost de 50oC, 2 min, apoi cu viteză de 10oC/min creşte până la 250oC (în 10min), debit heliu 1ml/min. Energia electronilor a fost de 70eV, iar curentul de emisie 100µA. In probele de săpun Lilac au fost identificaţi

componenţii alergenici din tabelul nr.1 care au eluat la timpii de reţinere prezentaţi în tabel. Determinarea cantitativă s-a făcut prin calculul acestora faţă de etalonul etil benzene (poziţia 1 în tabel 4).

Tabelul 3 Deplasările chimice calculate pentru conformerii şi tautomerii compusului 5pBr-BTT şi valorile experimentale C1TN C2TN C1TH1 C1TH C2TH C2TH1

Nucleu Calculat cu B3LYP/6-31G(d)

Experimental

H7 7.13 7.21 3.50 4.84 4.75 3.39 3.37; 13.86 H10 7.15 6.24 7.42 7.42 6.68 6.63 7.60 H17 7.16 9.55 7.19 7.19 9.91 9.91 7.52 H18 7.25 7.28 7.23 7.23 7.29 7.30 7.72 H19 7.33 7.16 7.26 7.29 7.13 7.13 7.72 H20 7.17 6.86 7.17 7.25 6.83 6.81 7.52 C2 190.1 190.3 181.5 183.2 182.8 174.7 195.8 C4 157.2 154.9 169.0 168.5 165.3 159.3 169.9 C5 124.3 127.5 127.5 126.6 133.6 127.9 130.6 C9 127.2 132.4 128.8 129.3 133.4 126.3 132.6 C11 124.8 125.2 125.1 125.2 125.8 119.3 132.6 C12 130.1 127.3 129.9 129.9 128.2 121.9 132.8 C13 126.0 126.4 126.0 125.9 126.4 120.1 126.8 C14 140.1 141.7 139.3 139.3 141.2 134.9 132.8 C15 126.3 124.9 125.9 126.0 124.5 118.1 130.6 C16 123.1 130.3 122.6 122.7 129.7 123.5 124.7

RT: 0.00 - 23.54

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22Time (min)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Rel

ativ

e A

bund

ance

pine

ne

rose

ace

tate

lilia

l

citro

nello

l

linal

ool

limon

ene

EB

8.96

5.38

14.66

14.25

10.99 13.667.93 22.739.54 11.16 22.096.98

20.8015.32 17.9711.8317.85

NL:4.94E5TIC F: MS HS-Pink_Rose2

Fig. 5. Cromatograma cu compuşii separaţi şi identificaţi în săpun Pink Rose (30 min la 70˚C)

5

Se observă în tabelul nr.1 că linaloolul este alergenul care depăşeşte cantitatea maximă admisă (0,01%). Cu toate acestea pe eticheta săpunului erau trecuţi toţi alergenii identificaţi de noi.

In cazul săpunului Pink Rose s-a determinat (tabel nr. 5, fig.5) o cantitate mai mare de linalool. Pe etichetele sapunurilor Lilac si Pink

2. 2. Determinarea GC/MS a unor compuşi bioactivi din plante (mentă, busuioc, lavandă, trandafir, citrice, etc.) şi stabilirea unor aspecte structurale prin diferite metode spectroscopice In extractele din plante, un rol important îl joacă compuşii terpenici, acizii graşi şi flavonoidele. Aromele şi substanţele odorante sunt compuşi bioactivi care din cauza concentraţiilor uneori extrem de mici, sunt separaţi şi determinaţi structural cu dificultate, pas esenţial în aplicarea acţiunii lor terapeutice caracteristice. Uleiurile volatile se obţin, la scară industrială, prin antrenare cu vapori de apă. Identificarea compuşilor organici din plante este importantă deoarece separarea şi cunoasterea structurii lor chimice constituie pasul esenţial în explicarea acţiunii lor terapeutice caracteristice. S-a observat ca un ulei volatil are mai mulţi compuşi principali dintre care unul este caracteristic, compus de bază, care dă aroma uleiului. In prezent plantele sunt tot mai mult studiate pentru acţiunile lor terapeutice. In Tabelul 6 sunt daţi comparativ câţiva dintre componenţii identificaţi în probele de ulei de trandafir din Moldova, Bulgaria si Ucraina.

Tabel 6. Compararea compoziţiei uleiurilor volatile de trandafir din diferite regiuni DB-5(arome1:50oC(2')8oC/'-250(10')) Mold Bulg Ucraina Nr. Component tR %MS %MS %MS 1 etanol 1.4 0.79 0.19 2 pentanol 3.2 0.14 0.14 3 3-hepten-2-one 3.5 0.11 0.06 4 cis-3-hexenol 4.7 0.30 0.54 0.31 5 1-hexanol 4.9 0.31 0.30 6 1-heptanol 6.91 0.13 0.05

7 6-methyl-5-hepten-2one 7.23 0.10 0.04 8 benzyl alcohol 8.22 0.56 1.04 0.69 9 linalool oxide 8.96 0.40 0.42 0.22 10 trans-linalool oxide 9.26 0.20 0.21 11 linalool 9.52 3.34 1.88 1.66 12 rose oxide 9.97 0.07 0.10 13 phenetol 10.35 51.00 60.51 69.18 14 1-nonanol 10.95 0.13 0.46 15 terpinene-4-ol 11.08 0.25 0.35 16 terpineol 11.36 1.03 1.25 0.54 17 geraniol 12.03 8.2 7.22 5.84 18 Z-citral 12.19 1.06 0.89 0.99 19 nerol 12.56 14.08 9.92 8.97 20 E-citral(geranial) 12.72 2.03 1.61 1.78 21 neryl acetate 14.2 0.17 0.18

Tabel nr. 5 Alergenii determinaţi în săpun Pink Rose Tr(min) component mg

5.38 EB 0.044 7.93 Limonene 0.004 8.96 Linalool 0.017 10.99 citronellol 0.012 14.99 lillyal 0.001

Tabel nr. 4 Alergenii determinaţi în săpun Lilac Tr(min) Component mg

5.32 Etil benzene (EB) 0.044 7.91 Limonene 0.005 8.49 diMeoctenol 0.012 8.69 Metoxybenzylalcohol 0.005 8.93 Linalool 0.019 9.55 Contaminant 0.008

10.43 phenylethylaceate 0.006

10.79 acetyl aldehyde phenyl diMeacetate 0.012

12.52 Citronellol 0.034 14.92 Lilial 0.005

6

22 dimethyl heptadiene 14.31 0.30 0.42 23 geranyl acetat 14.5 0.33 1.27 0.21 24 trans-beta-damascenone 15.1 0.06 0.00

In fig.6 este arătată cromatograma de separare a extractului de muşetel şi structura chimică a unor componenţi. S-au analizat de asemenea uleiuri volatile de busuioc şi lavandă. Rezultatele comparative ale componenţilor separaţi din acestea sunt date în tabelul 7. Identificarea compuşiilor organici din plante este importantă deoarece separarea şi cunoaşterea structurii lor chimice constituie pasul esenţial în explicarea acţiunii lor terapeutice caracteristice. S-a observat că un ulei volatil are mai mulţi compuşi principali dintre care unul este caracteristic, compus de bază, care dă savoarea şi aroma uleiului. 3. Prepararea şi studiul structural al unor compuşi moleculari cu proprietăţi cardiovasculare, antiinflamatorii, antibacteriene şi interacţiunea lor cu diferiţi ioni tranziţionali în vederea îmbunătăţirii stabilităţii şi acţiunii lor farmaceutice Cercetarea în industria chimică şi farmaceutică se bazează pe tehnici spectroscopice precum rezonanţa magnetică nucleară şi spectroscopia vibraţională, care servesc la elucidarea structurilor compuşilor investigaţi. Pe de altă parte, datorită dezvoltării intense în ultimii ani a tehnologiei informaţiei, atât din punct de vedere al hardului cât şi al softului ştiinţific dedicat, calculele de chimie cuantică (DFT) pot ajuta într-o măsură foarte mare la determinarea structurilor moleculare, la interpretarea spectrelor experimentale cât şi la calculul unor parametri fizico-chimici care nu pot fi determinaţi experimental. Oxazolidinonele au atras o atenţie deosebită ca şi o clasă nouă de antibiotice cu un mecanism unic de inhibiţie a sintezei proteinelor bacteriene. Linezolidele sunt compuşi din această clasă care manifestă un spectru larg de activitate antibacteriană, dar manifestă de asemenea, efecte adverse cum ar fi inhibiţia monoaminei oxidaze şi

Lavandă (ulei) Component tR M %MS Alfa-pinen 3.49 136 9.06 beta-pinen 4.22 136 7.50 beta-myrcen 4.51 136 4.68 p-cymen 5.11 134 0.87 Limonene 5.36 136 5.81 cineol (eucalyptol) 5.22 154 29.02 cis-ocimene 5.36 136 0.29 Ocimene 5.55 136 1.63 linalool oxid 6.1 170 0.58 Ocimene 6.27 136 0.58 Linalool 6.55 137 83.64 octenyl acetate 6.75 0.29 Camphor 7.27 152 16.36 Borneol 7.68 154 4.91 Menthenol 7.9 154 5.81 Alfa-terpineol 8.18 154 5.72

Tabel 7. Compuşii organici din uleiul de lavandă

Fig. 7. Structura şi schema de numerotare a atomilor, pentru compusul 5-3-piridil-metiliden-tiazolidin-2-tion-4-ona Fig. 8. Spectrele experimentale FT-IR şi FT-IR/ATR

pentru compusul 5-3pMTT.

7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5

pA

50

100

150

200

250

FID1 A, (RAZVAN\MUSNATS0.D)

12

3

4

5

6

7 8

9

Fig. 6. Componenţii separaţi şi identificaţi în extract de muşeţel: 1. spathulenol; 2. alpha-bisabolol oxide B M=238(20.2min); 3. alpha

bisabolol M=220 (20.6min) 4. herniarin M=176(21.46min); 5.bisabolol oxide A(21.8min) M=238; 6. en-in-dicycloether M=200;

7. ethyl palmitate; 8. ethyl linoleate; 9.achilin M=246 (27min);

7

mielosupresia. Din acest motiv şi în contextul dezvoltării fenomenului de rezistenţă bacteriană care apare utilizând antibiotice frecvent, sunt propuşi şi folosiţi noi compuşi heterociclici care conţin în structura lor o serie de unităţi similare celor din clasa linezolidelor, pentru a produce noi agenţi antimicrobieni. În acest sens, derivaţii tiazolidinici -2 tion -4 ona au fost obţinuţi prin înlocuirea unui atom de oxigen din inelul oxazolidinon cu un atom de sulf, derivaţi din care face parte şi compusul 5-3-piridil-metiliden-tiazolidin-2-tion-4-ona (Fig. 7). Spectrele experimentale FT-IR şi FT-IR/ATR sunt date în Fig. 8. În acord cu rezultatele teoretice, banda experimentală de la 3481 cm-1 din spectrul FT-IR corespunde vibraţiei de întindere ν(NH). Valoarea teoretică corespunzătoare acesteia este de 3461 cm-1, în foarte bun acord cu valoarea experimentală, fapt care duce la concluzia că în stare solidă grupul NH nu participă la formarea de legături de hidrogen intermoleculare. Vibraţiile ν(CH) sunt prezise de calcule în foarte bună concordanţă cu datele experimentale. Astfel, valorile teoretice sunt 3042 cm-1, 3061 cm-1 şi 3071 cm-1, iar valorile experimentale corespondente sunt 3035 cm-1, 3051 cm-1 şi 3064 cm-1. O altă bandă caracteristică este datorată vibraţiei de întindere ν(CO) a cărei valoare calculată este de 1745 cm-1, iar banda experimentală este deplasată la o valoare mai mică la 1707 cm-1, conform calculelor acest mod este cuplat cu vibraţiile ν(CC), δ(NH) şi δ(CH). Vibraţiile ν(CC) dau naştere unor benzi experimentale la 1605, 1586 şi 1568 cm-1, iar valorile teoretice corespunzătoare acestor benzi au fost calculate la 1604, 1578 şi respectiv 1551 cm-1. Prin compararea spectrului Raman cu spectrul SERS şi aplicând regulile de selecţie SERS poate fi dedus modul de adsorbţie al moleculei pe suprafaţa de argint precum şi geometria de adsorbţie. Spectrul Raman al probei este dominat de o bandă de grup la 1550 cm-1, atribuită vibraţiilor de întindere a legăturilor duble, cea mai intensă bandă fiind la 1605 cm-1. Urmărind spectru SERS, se poate observa că cea mai intensă bandă se situează la 1587 cm-

1. Cea mai mare contribuţie la această bandă se datorează vibraţiei de întindere ν(NC). Astfel, cel mai probabil, atomul de azot N15 este implicat în adsorbţia moleculei pe suprafaţa de argint şi în timpul vibraţiei de întindere ν(NC) componentele tensorilor de polarizabilitate perpendiculari pe suprafaţa de argint suferă o modificare semnificativă. Această condiţie implică o orientare preponderent perpendiculară pe suprafaţa de argint a inelului piridinic. Dofetilida ca medicament, (Fig. 9) este capabilă

să suprime aritmia cardiacă crescând timpul de repolarizare. Acest medicament creşte perioada de blocarea de repolarizare în muşchiul cardiac prin blocarea curentului ionilor de K+, fără afectarea proprietăţilor de blocare a canalelor de către ioni de Ca. Deviaţia standard în reproducerea întregului spectru Raman (Fig.10) al dofetilidei este 11.4 cm-

1 şi 13.8cm-1 prin metoda B3LYP şi respectiv BLYP, dacă modul ν(NH) este inclus. Dacă acest mod nu este considerat, deviaţia este 9.0cm-1 şi 11.6cm-1. În zona numerelor de undă mari se regăsesc benzile care corespund vibraţiilor de întindere a NH şi CH. Numerele de undă calculate în această regiune a spectrelor de vibraţie sunt sistematic mai mari decât corespondenţi lor. Asemenea diferenţe sunt observate de obicei pentru vibraţii XH (X=N,O) şi particular pentru vibraţii NH datorate interacţiunilor intermoleculare prin grupurile NH si NH2. De asemenea pentru dofetilide, acest dezacord este cel mai probabil datorat unor astfel de interacţiuni intermoleculare prin grupurile NH. Această concluzie este susţinută şi de potenţialele electrostatice moleculare calculate care au valori pozitive mari în regiunea celor două legături NH. Altă explicaţie pentru această nepotrivire este anarmonicitatea mai mare a vibraţiilor XH unde X= C, N. Amlodipina inhibă pătrunderea transmembranară a ionilor de calciu la nivelul musculaturii cardiace sau vasculare. În figura 12 sunt date spectrele FT-IR/ATR experimentale şi simulate ale amlodipinei. Modurile normale de vibraţii au fost calculate cu programul Gaussian folosind metoda B3LYP/6-31G(d). Activităţile Raman au fost transformate în intensităţi Raman folosind ecuaţia:

Fig.9. Structura moleculară şi schema de numerotare a atomilor pentru molecula Dofetilide.

Fig. 10. Spectrele FT-Raman (a) experimentale şi simulate pentru molecula dofetilide la temperatura camerei

8

Deşi intensităţile relative nu sunt bine prezise pentru toate benzile IR si Raman, totuşi acesta ajută în atribuirea modurilor normale de vibraţie in spectrele experimentale.

Utilizând spectroscopiile IR, Raman şi RES au fost efectuate studii structurale asupra medicamentelor cu proprietăţi cardiovasculare atenolol (ATE), metoprolol (MET), pindolol (PIN) şi verapanil (VER) precum şi complecşilor acestora cu ionii de Cu(II) în vederea îmbunătăţirii stabilităţii şi a proprietăţilor lor farmaceutice. In urma analizei deplasării benzilor vibraţionale din spectrele IR şi Raman au fost stabilite grupările moleculare, respectiv tipul de atomi implicaţi în coordinarea ionilor metalici. Spectrele RES ale complecşilor de Cu(II) obţinute la temperatura camerei indică o coordinaţie de tip planar-patrată cu un cromofor de tip CuN2O2 în planul xOy. Starea fundamentală pentru electronul paramagnetic este orbitalul dx2-y2 în cazul compuşilor cu ATE, MET şi VER. Pentru compusul cu PIN starea fundamentală este orbitalul dz2. 4. Caracterizarea experimentală fizico-chimică a unor molecule cu proprietăţi de recunoaştere cationică (Murexid, Par, DFO, EDTA) utilizate pentru diferite metale toxice Proprietatea de recunoaştere moleculară este foarte importantă pentru multe procese biologice şi în general pentru viaţă. Recunoaşterea moleculară are loc de către super-molecule cu legături covalente saturate, formând complecşi moleculari pe baza principiilor complementarităţii moleculare şi ţinute împreună de forţe intermoleculare. O clasă interesantă dintre aceste molecule este cea cu proprietăţi de recunoaştere cationică, precum deferoxamina (DFO), acidul etilendiaminetetracetic (EDTA), acidul nitrilodibarbituric (Murexid), pyridylazo rezorcinal (Par) sunt folosiţi în medicina convenţională şi alternativă pentru detoxificarea organismului uman de anumite metale toxice, prin aşa numita terapie de chelatizare. Agenţii de chelatizare conţin de obicei atomi donor precum azot, oxigen sau sulf, care au electroni disponibili să formeze compuşi de coordinaţie cu un ion metalic. În acest proiect au fost efectuate investigaţii experimentale şi teoretice pe acidul 5,5-nitrilobarbituritic (Murexid) şi 4-(2-

pyridylazo) resorcinol (PAR). Murexidul este folosit cel mai adesea pentru chelatizarea ionilor de Ca(II), Cu(II), Ni(II), Co(II) şi metale rare. PAR este de asemenea un indicator foarte des folosit pentru detectarea Cu(II) în urină, pentru analiza Zn(II) în produse farmaceutice. Geometriile optimizate şi harta 3D a potenţialului molecular electrostatic (MEP) sunt prezentate în Fig.13. Aşa cum se observă din distribuţiile MEP, valorile negative V(r) pentru molecula de Murexid sunt asociate cu atomii O14, O15, O16, O17, O18, O19 şi N7. Calculele arată că cele mai negative valori corespund atomului de azot N7 de -0.094 a.u. Pentru PAR, regiunile mai negative sunt asociate atomilor N4, N7, N8, O15 şi O16. După optimizarea geometriilor

Fig. 12. Spectrele FT-IR/ATR experimentale şi simulate pentru molecula amlodipine la

temperatura camerei

Fig. 11 Structura moleculară şi schema de

numerotare a atomilor pentru molecula amlodipine besylate.

a)

b)

Fig.13. Geometriile optimizate şi harta 3D a potenţialului molecular electrostatic (MEP) pentru moleculele PAR (a) si Murexide (b).

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−

−=

kThcSf

Ii

i

iii υυ

υυ

exp1

)( 40

9

moleculare, au fost calculate modurile normale de vibraţie ale moleculelor Murexid şi PAR. Spectrele SERS şi Raman ale moleculelor Murexid şi PAR sunt prezentate în Fig.14. Comparând spectrele SERS şi Raman ale Murexidului (Fig.14), se pot observa câteva diferenţe. Astfel, cele mai intense benzi SERS sunt cele de la 680 şi 727 cm-1, în timp ce benzile Raman de la 1209 şi 1234 cm-1 şi cele din jurul valorii de 1600 cm-1, care sunt printre cele mai intense benzi din spectrul Raman al Murexidului, nu apar în spectrul SERS. Toate aceste schimbări indică clar o interacţie dintre moleculele de Murexid şi particulele de Ag prin intermediul atomului N7. Comparând spectrele Raman şi SERS ale moleculei PAR s-au observat modificări în poziţia şi modificarea în intensitatea relativă a diferitelor benzi, acestea indicând existenţa unei interacţii între molecula PAR şi particulele de Ag. Cele mai intense benzi SERS sunt cele din jurul valorilor de 509, 632, 1000, 1199 şi 1364 cm-1, iar în spectrul Raman cele mai intense benzi apar în jurul valorilor de 532, 935, 1390, 1479, 1597 şi 1618 cm-1. Luând în considerare geometria optimizată a moleculei PAR, considerăm că absorpţia prin atomii N7 şi N8 este mai puţin probabilă din motive sterice (geometrice). Cel mai probabil mod de absorpţie pe suprafaţa de Ag este prin atomul N4.

In concluzie se poate afirma că ambele molecule Murexid şi PAR sunt absorbite într-o orientare predominant perpendiculară pe suprafaţa de Ag, Murexidul prin atomul N7, în timp ce PAR prin atomul N4. Complecşii PAR-Zn(II), Cu(II) şi Fe(III) se formează prin chelatizare cu atomii N4, O15, O16, fiecare spectru SERS având o amprentă spectrală caracteristică. Spectroscopiile IR, RMN şi RES au fost folosite de asemenea şi pentru investigaţia structurală a moleculei cu proprietăţile de chelatizare desferioxamina B (DFO) şi complexul său de Fe(III). Comparând absorpţiile FT-IR ale desferioxaminei B şi complexului DFO-Fe, au fost deduse schimbările structurale datorate chelatizării Fe(III). Astfel prin chelatizarea ionului de Fe(III) a fost evidenţiat un proces de rezonanţă în legatura O=C-N cu stabilizarea legăturilor C=N şi C-O. Acest fapt este confirmat de apariţia a două benzi noi în spectrul IR la 1577 cm-1 şi 1043 cm-1. Prin aceasta se realizează omogenizarea

sarcinii electrice a celor şase atomi de oxigen situaţi în jurul ionului Fe3+ în compusul octaedric feric astfel format. Spectrele RMN ale 1H şi 13C arată că stabilitatea compusului chelat octaedral DFO-Fe se datorează energiei mari coordinative a acidului hidroxamic pentru Fe3+ şi de asemenea, numărului şi spaţierea grupurilor coordinative. Spectrele RES sugerează că DFO are aceeaşi abilitate de chelatizare şi pentru ionii de Mn2+ care au o configuraţie electronică similară cu ionii de Fe3+ (3d5, 6S5/2). 5. Studiul compozitiei unor compusi bioactivi prin spectrometrie de masa (MS) cuplata cu cromatografie (GC-MS) din uleiuri volatile utilizate in tratament (aromoterapie) si alimentatie (menta, busuioc, lavanda, trandafir, citrice) Stabilirea metodelor de extractie a compusilor activi cu actiune terapeutica Studiile pentru obtinerea unor metode de extractie cat mai eficienta a compusilor organici dintr-o matrice biologica sunt de mare importanta. In acest sens metodele trebuie sa aiba randament de extractie ridicat, precizie si consum mic de solventi si de timp. Pentru stabilirea metodei de extractie optime s-a comparat: metoda de extractie lichid-lichid (LLE) cu doua metode diferite de extractie pe faza solida (SPE pe 300 mg RP-18 silicagel legat de C-18 si SPE pe 300 mg TCS sau „amestec de faze”), metoda de extractie prin microunde (MWE) si extractia prin ultrasunete (USE), utilizandu-se un amestec etalon de compusi organici in cantitate cunoscuta. Procedura de extractie nu trebuie sa afecteze structura moleculara a compusilor. Aparatura experimentală: S-a utilizat un cromatograf de gaze cuplat cu un spectrometru de masă (GC/MS), Thermo-Quest, Finnigan, Trace GC-Trace DSQ. Compuşii amestecului au fost separaţi pe o coloană capilară Rtx-5MS, 30m x 0.25 mm, 0,25 μm. Programul de temperatură: 50oC ( timp de 1 min), apoi crestere cu viteza de 8oC/min la 300oC (10 min). Temperatura interfaţei GC/MS şi a sursei de ioni: 250oC. Energia electronilor : 70 eV, curentul de emisie al electronilor : 100μA.

Fig. 14. Spectrele SERS şi Raman ale moleculelor Murexid şi PAR.

10

Procedura de extractie: S-au utilizat diferite proceduri de extractie: antrenare cu vapori sau extractie lichid-lichid (LLE), SPE, USE, MWE. Solventii utilizati in efectuarea studiului (metanol , clorura de metil (DCM), hexanul, acetat de etil , acetona) au provenit de la Chimopar Bucuresti si au fost purificati prin distilare , cand afost necesar. Identificarea componentilor separati cromatografic s-a facut prin comparare cu spectrele de masă din biblioteca de spectre NIST si Wiley. Pentru a obtine o sensibilitate cat mai buna, insertia de sticla a injectorului s-a dezactivat prin tratare cu 5% dimetildiclorsilan, in toluen. 100 μl din compusii urmatori, exceptand heptenona, au intrat in compozitia amestecului astandard (A) utilizat in determinarea compusilor bioactivi: 1. 3-Hepten-2-one utilizat ca si standard extern, 2. 1,8-cineole (eucalyptol) (sintetizat la SC Natex SRL) 3.linalool (Fluka , Suedia), 4. geraniol (Fluka , Suedia) , 5. alpha-terpinyl acetate (Fluka, Suedia) , 6. geranyl acetate (Fluka , Suedia) , 7. amyl salicylate (sintetizat la SC Natex SRL) , 8.myristic acid (C14:O, Polyscience Corporation , Evantson , Ilinois , USA), si 10.stearic acid (C18:O, Polyscience Corporation , Evantson, Ilinois, USA). Puritatea standardelor si solventilor utilizati a fost testata prin GC/MS. 3-Hepten-2-one a fost adaugat seoarat , dupa extractie. Cartusul de 300 mg RO-18 si TC au fost obtinuti din Merck. Procedura de extractie lichi-lichid (LLE) Solventul A este format din acetat de etil: hexan: clorura de metilen, in proportie de 5:1:1 , v/v/v. Se amesteca 30 μl amestec standard A cu 0.9 ml solutie apa distilata : etanol (1:1 , v/v) (sau 0.9 ml extract hidroalcoolic) cu 0.9 ml apa distilata si 0.3 ml solvent A , 3:3:1 , v/v/v. Amestecul se agita timp de 1.5 minute iar apoi este centrifugat 2 minute. O cantitate d e1 μl se injecteaza de doua ori in cromatograf. Procedura de extractie pe faza solida (SPE) Faza solida se conditioneaza cu 3 ml metanol si 3 ml apa distilata. Dupa ce se aplica proba , faza solida se spala si se usuca la vid timp de 10 minute iar apoi urmeaza elutia probei cu 3 x 0.3 ml solvent. Solventul utilizat in cazul cartusului RP-18 cu sicagel legat cu C-18 este solventul A, iar in cazul cartusului TSC (amestec de faze) solventul este cloroform : acetona 1:1 , v/v. Eluentul este obtinut si se adauga 1μl standard intern , iar apoi o cantitate de 1μl se injecteaza in cromatograf cu ajutorul unei siringimicrometrice. Fiecare proba este injectata de doua ori. Procedura de extractie cu microunde (MWE) Metoda de extractie cu microunde se realizeaza la o frecventa de 2.45 GHz timpde 4 secunde , la o temperatura de 60 0C , intr-o fiola cu capac rezistenta la temperatura si presiune (de 3 ori cate 4 secunde , cu recire cu apa rece a fiolei). Cantitatea de 30 μl din amestecul standard A este adaugata la 0.9 ml solutie hidraulica , 0.9 apa distilata si 0.3 ml solvent A.Noul amestec este extras la microunde. Apoi 1μl 3-hepten-2-one , standard intern , este adaugat supernatantului si injectat de doua ori in cromatograf. Procedura de extractie cu ultrasunete (USE) Metoda de extractie se realizeaza cu ultrasunete iradiate printr-o tija introdusa in proba de extractie, intr-un timp de 1 minut , astfel ca temperatura sa nu depaseasca 60 0 C. Proba de analizat se aseaza intr-un vas care contine 30 μl amestec standard A , 0.9 ml solutie hidroalcoolica , 0.9 ml apa distilata si 0.3 ml solvent A. Dupa extractie , 1μl 3-hepten-2-one se adauga la supernatant si se analizeaza de doua ori. Validarea metodelor. Randamentul metodei a fost determinat printr-o calibrare externa cu standardul 3-hepten-2-one , iar rezultatele obtinute in acest caz sunt prezentate in tabelul 8. Valorile medii au rezultat din doua sau trei proceduri de extractie si doua injectari din fiecare extract. Valorile deviatiilor standard relative pentru fiecare procedura de extractie sunt mai mici de 3 % , astfel ca precizia de analiza este foarte buna. Tabelul 8 prezinta valorile medii ale randamentului fiecarei metode de extractie a compusilor bioactivi studiati. Cele mai bune rezultate ale randamentului s-au obtinut in cazul MWE (103%) si USE (101%) , umate de SPE(85.5%) pe cartus RP-18 si LLE(80.8%).

Eucaliptolul este component terapeutic present in salvie, menta 5%,isop, dafin 50%. Linaloolul este component important in coriandru 70%,dafin 20%, magheran 30%, salvie, oregan, melisa. Geraniolul se intalneste in ulei de trandafir, coriandru 3%. Metoda de extractie lichid-lichid (LLE) 3:3:1 , v/v/v se utilizeaza I analiza compusilor bioactivi din plantele medicinale. Deviatiile standard relative in cazul celor patru proceduri diferite de extractie utilizate in cazul analizarii compusilor bioactivi din plante, au fost mai mici de 5%, fiecare extract fiind injectat de doua ori in cromatograf. Identificarea compusilor s-a realizat prin GC/MS. Aceasta metoda a fost aplicata intr-

un studiu care pezenta analiza comparativa a compusilor bioactivi din diferite sorturi de plante apartinand aceleaiasi specii. Diferntele cantitative si calitative care se observa se pot datora diferitelor soiuri, procedurilor de uscare, climei , modului de pastrare, etc. Comparatia intre diferitele metode de extractie s-a dovedit utila pentru caracterizarea compusilor bioactivi din plante medicinale.

11

6. Studiul unor principii active din plante prin GC/MS Plantele sunt tot mai mult studiate pentru efectul lor benefic terapeutic. Componentele lor bioactive sunt de o mare varietate si deosebit de pentru sanatatea umana. Extractele de plante sunt folosite pentru efectul lor terapeutic, antiparazitar, antifungic si citostatic. S-a utilizat microextractia lichid-lichid (LLE) din ceai medicinal (musetel sau menta), agitand timp de 15 minute 1gram planta cu 2 ml etanol: apa ditilata , 1/1 , v/v , intr-o baie de apa la 45 0C. Dupa racire se face o extractie 3:3:1, v/v/v , extract, apa ditilata si solvent A (acetat de etil : clorura de metilen :hexan ) intr-o fiola de 2 ml cu capac. Se agita 2 minute, iar după centrifugare se injecteaza 1 μl din supranatant in GC/MS. Se poate utiliza extractia pe faza solida ca la punctul b de mai sus. Hibridul natural Mentha piperita (Labiatae), cunoscuta si ca peppermint, creste in zonele temperate si este compusa din Menta aquatica / Menta de apa si Menta Spicale / Spearmint. Sunt trei varietati de Mentha piperita L: -varietatea vulgaris sole ( Mitcham) , cea mai raspindita in lume -varietatea sylvestris sole (Ungaria) -varietatea officinalis sole. Speciile de menta cultivate sunt menta neagra si menta alba. Cea mai cultivată specie de menta este menta neagra, Mentha piperita officinalis rubescens camus. Aceasta specie are o recolta de ulei voltil mai mare decat menta alba. Efectul terapeutic al mentei s-a observat in efectul antispastic si antiinflamator, in tulburarile digestive, efect ce este atribuit componentelor esentilale. Substantele naturale bioactive din uleiul de menta demonstreaza inhibitia acetilcolinesterazei. Acidul citric cu mentol are un efect antiacneic si mentonele cu mentol au un efect antialergic. Alte utilizari ale compusilor din plante sunt in cosmetica si industria alimentara datorita proprietatilor active a componentelor lor si pentru activitatile lor genotoxice. Metoda e precisă si rapida pentru stabilirea componenţilor activi ce caracterizeaza diferite genotipuri de plante. Puritatea solutiilor si solventilopr a fost testata de GC/MS. Mentha piperita L eupiperita var. officinale fam. Rubescens camus , “menta neagra” si Mentha crispa L sin Mentha spicata au fost obtinute de la Institutul Agronomic Cluj-Napoca, uleiul esential obtinut prin distilare umeda a fost obtinut de la HOFIGAL SA Bucuresti. S-a utilizat procedura de extractie LLE si aparatura prezentata mai sus. Extract hidroalcolic: 1 gram planta uscata si zdrobita a fost amestecata cu 20 ml ethanol si 20 ml apa distilata si lasata la macerat la temperatura camerei timp de 2 zile. Pentru experiment am folosit florile si tulpinile , dupa care o cantitate de 0.6 ml din macerat s-a amestecat cu 0.6 ml de apa distilata si 0.2 ml solvent A (acetat de etil :hexane:methylen choricle, 5:1:1 , v/v/v). Noul amestec a fost agitat 2 minute si 4µl a fost injectat in cromatograf. Analiza GC si GC/MS a fost facuta imediat dupa extractia. Componentele au fost identificate cu spectrometrul de masa. Procedura de extractie a amestecului standard a fost : 30 µl amestec standard in 0.9 ml solutie compusa din : etanol (1:1 v/v) , 0.9 ml apa distilata si 0.3 ml solvent. Toate acestea au fost amestecate timp de 2 minute dupa care a fost adaugat 1 μl 3-hepten-2-one la solutia obtinuta iar 1μl a fost injectat folosind un injector cu autosampler. Extractia de amestec standard (n=4) a fost folosita pentru o cat mai mare precizie a procedurii de extractie. Mentha piperita a fost extrasa din frunze pe trei cai: 1 gram de planta uscata a fost pusa in 20 ml ethanol timp de 1 ora la 45 0C si 3 μl au fost injectati in GC si analizat de GC/MS 1 gram de planta uscata a fost pusa in 40 ml solutie (apa, ethanol ) pentru 1 ora la 45 0C si apoi 0.9 ml extract cu 0.9 ml apa distilata si 0.3 ml solvent A au fost amestecate asa cum am descris mai sus. 3 μl au fost analizati de GC/MS 1 gram planta uscata a fost pus in 20 ml solutie clorura de metilen: acetona (1:1, v/v) la 45 0C pentru 1 ora si apoi 3 μl au fost injectate si analizate de GC/MS. Mentha crispa L a fost extrasa din frunze in 40 ml ethanol , apa distilata si s-a tinut 1 ora la 45 0C, apoi a urmat extractia in solvent, cum s-a aratat inainte. Rezultate experimentale Pentru analiza au fost folosite diferite tipuri de menta. Dintre acestea cinci au fost cumparate uscate din piata: P1 de la un magazin privat de ierburi , P2 de la un magazin de stat de ierburi, P3 –menta alba a fost culeasa din padure , P4 -menta neagra a fost culeasa din padure si P5 de la o gradina privata. P6 Mentha piperita L. piperita “menta neagra” si P7 Mentha crispa L. au fost cultivate la Intitutul Agronomic Cluj-Napoca. S-a determinat că ca cei mai importanti componenti din uleiul de trandafir sunt fenetolul si nerolul, in uleiul de busuioc componentul important este estragolul, uleiul de lavanda are componeti importanti linalool, linalil acetat, camfor, eucaliptol, iar componentul cei mai intens in citrice este limonenul.

12

7. Studii structurale asupra unor complecşi moleculari (medicamente, aminoacizi) de interes biomedical Au fost investigate prin IR, Raman şi SERS moleculele în formă protonată de atenolol (ATE) şi metoprolol (MET). In vederea unei cât mai corecte atribuiri a benzilor de vibraţie au fost optimizate structurile acestor molecule şi efectuate calcule DFT (Density Functional Theory). Pentru elucidarea modului în care aceste molecule sunt adsorbite pe suprafaţa nanosferelor de Ag s-a ţinut cont de regulile de selecţie SERS şi mapele (MEP) reprezentând potenţialul electrostatic molecular al acestora unde sunt evidenţiate clar zonele moleculare cele mai electronegative. S-a concluzionat în final că ambele molecule sunt adsorbite pe suprafaţa de argint prin atomii de oxigen şi electronii π ai ciclurilor benzenice.

Moleculele studiate au proprietăţi farmaceutice cardiovasculare utilizate în aritmia cardiacă, hypertensiune, cardioprotectoare post infarct miocardic. In fig.15. sunt prezentate structurile moleculare optimizate ale celor două molecule în formă protonată.De asemenea în Fig.16. sunt arătate spectrele Raman, SERS şi Raman calculat pentru molecula ATE, iar în Tabelul 9 este arătat modul de atribuire a benzilor pentru acestea. Adsorbţia acestor molecule pe suprafaţa de argint se realizează prin ciclurile aromatice în poziţie culcată (plană) pentru MET şi înclinată (oblică) pentru ATE. In continuare au fost apoi studiaţi prin metoda rezonanţei electronice paramagnetice (EPR) şi teoria orbitalilor moleculari (MO) doi complecşi de Cu(II) cu simetrie joasă (rombică) aceştia fiind posibile modele pentru medicamente anticanceroase (citostatice).

(a)

(b)

Fig. 15 Structura moleculara pentru atenolol protonat (a) şi metoprolol protonat (b). Table 9. Selected experimental Raman, SERS and theoretical determined wavenumbers for ATE. Experimental wavenumbers (cm-1)

Calculated wavenumbers (cm-1)

Raman SERS B3LYP

Band assignment *

3553 ν(OH)

3453 νs(N19H2)

3349 3306 νas(N12H2)

3147 3189 νs(N12H2)

3045 3039 3031 νas(CH3)

2899 2888 2943 νs(CH2)

2896 νs(CH2)

1614 1610 1605 ν(CC ring)+δ(CH ring)+δ(NH2)

1454 1422 1477 δ(CH3)

1424 1399 1458 δ(CH3)+ δ(C11H2)+ δ(C8H2)

1331 1327 δ(CH2)

1301 1292 1321 δ(CH2)

1244 1244 1260 δ(O10H2)+δ(C11H2)+δ(N12H2)

1205 1207 1218 ν(C6O7)+δ(CH ring)+ν(CC ring)+ δ(CH2)

1140 1166 δas(CH2) +δ(CH ring)

1009 999 δ(CH ring)+in plane ring deformation

944 965 δ(CH3)

859 857 870 ring breathing

825 826 831 γ(CH ring)

636 640 652 in plane ring deformation

366 360 δ(CH2)+δ(N19H2)

Fig. 16. Spectrele experimentale FT-Raman, SERS şi calculate B3LYP/6-31G(d) al moleculei ATE.

13

Aceşti compleşi sunt Cu(II)-bis(8-hydroxyquinolinate) notat prin Cu(8HQ)2 şi Cu(II)-(monothiodibenzoylmethanate) notat prin Cu(DBMS)2. Ambii au simetrie rombică (D2h) cu electronul paramagnetic situat în orbitalul 22 yx

d−

şi prezintă

anizotropie în gradul de covalenţă al legăturilor metal-ligand. După cum se poate observa din Fig.17. cromoforii caracteristici celor doi compuşi sunt CuO2N2 şi respectiv CuO2S2 în aranjamentul trans. Au fost obţinute spectrele EPR atât la temperatura camerei cât şi azot lichid (77K) în solvenţi puri sau diferite amestecuri ale acestora (ex. 40% cloroform + 60% toluen, 20% cloroform + 80% tetraclorură de carbon, 40% piridină + 60% cloroform). In Fig.18. sunt arătate spectrele EPR pentru compusul Cu(8HQ)2 în 60% cloroform + 40% toluen (a) şi 60% piridină +

40% cloroform (b) la 77K. De asemenea parametrii EPR caracteristici sunt daţi în Tabelul 11. Aplicând metoda propusă de Buluqgiu şi colaboratorii pentru simetria rombică şi utilizând valorile parametrilor EPR experimentali obţinuţi au fost calculaţi coeficienţii MO caracteristici tuturor legăturilor metal-ligand pentru complecşii studiaţi. Rezultatele obţinute pentru compusul Cu(8HQ)2 sunt date în Tabelul 10.

Din analiza acestora se constată o puternică anizotropie pentru legătura σ din planul xOy, legătura Cu-O (α’2) fiind de peste două ori mai covalentă decât cea Cu-N (α’’2). Şi în cazul legăturilor π în afara planului cea Cu-O(δ12) este mai covalentă decât Cu-N(δ’’2). Situaţii similare s-au constatat şi pentru legăturile Cu-O, Cu-S din compusul Cu(DBMS)2. In vederea obţinerii unor materiale cu

posibile aplicaţii în dozimetria medicală a fost investigat de asemenea prin IR, Raman şi termonoluminiscenţă sistemul P2O5-BaO-Li2O. Analizând spectrele IR şi Raman s-a ajuns la concluzia că reţeaua structurală a acestor matrici se bazează în principal pe tetraedre PO4 de tip Q2 şi Q3 unite între ele prin punţi de tip P-O-P. Termoluminiscenţa acestor sisteme este dată de impurităţile de bariu şi s-a constatat o liniaritate foarte bună între semnalul termoluminiscent şi doza adsorbită, mai ales peste 10kGy (Fig.19.) arătând astfel calităţi deosebite pentru utilizarea acestor materiale în dozimetria clinică(radioterapie).

Fig.17 The structures of Cu(II)-bis(8-hydroxyquinolinate)

(a) and Cu(II) bis(monothiodibenzoylmethanate) (b).

Fig.18 EPR spectra of Cu(8HQ)2 in 60%

chloroform + 40% toluene (a) and 60% pyridine + 40% chloroform (b) at 77K.

Table 11 EPR parameters for Cu(8HQ)2 in various solvents at 77 K.

│AII│ │A┴│ │NIIa │ │

Na⊥ │ Nsa Nr. Solvent gII g┴

10-4 cm-1

1 60% chloroform 40% toluene

2.219 2.046 176.4 22.8 12.2 8.2 9.5

2 70% carbon tetrachloride 30% ethanol

2.221 2.042 175.8 23.4 12.0 8.1 9.4

3 75% chloroform 25% ethanol

2.224 2.049 172.3 20.6 12.2 8.2 9.5

4 60% pyridine 40%chloroform

2.231 2.051 168.3 21.5 - - -

Table 10. The values of MO coefficients for Cu(8HQ)2 in various solvents

Solvent nr. α2 α2׀ α 2׀׀ β2 δ2׀ δ2׀׀

1 0.77 0.28 0.10 0.73 0.95 1.10 2 0.76 0.28 0.10 0.74 0.91 1.01 3 0.76 0.29 0.10 0.76 1.06 1.19 4 0.75 - - 0.78 - -

0 20 40 60 80 100

0.0

5.0x105

1.0x106

1.5x106

2.0x106

2.5x106

1 10 100

10000

100000

1000000

TL in

tegr

al (c

ount

s)

Dose (Gy)

Integral 1 (180-220 oC) Integral 2 (350-450 oC)

Inte

gral

TL

(cou

nts)

Dose (Gy)Fig. 19. Integral TL output (180-220 oC respectively 350-450 oC) as function of given dose. The inset presents the same data on a log-log scale. All measurements have been performed on a

single aliquot for each glass specimen, as it was observed that the process of recording the TL signal (ramp heating to 500 °C)

reduces all signals to a negligible level (3% of the response recorded after an irradiation of 10Gy).

14

8. Studii prin spectrometria de masă ICP-MS a unor substanţe medicamentoase şi aminoacizi. Determinări de ioni metalici în urme în extracte naturale de interes medical.

Utilizând tehnica diluţiei izotopice în cazul cuplajului gaz cromatografie cu spectrometrie de masă ID-GC/MS au fost evaluate efectele cantitative asupra unor aminoacizi din plasma a două specii de crap în urma unei alimentări controlate cu produse pe bază de Se. Acest element, seleniul, este un foarte puternic protector antioxidant pentru organism împotriva oxidărilor produse de radicalii liberi. Ca standard intern a fost utilizând 15N-Methionina. In Fig.20. este arătată cromatograma cu principalii aminoacizi identificaţi în plasma de peşte. Determinările cantitative au dus la concluzia că majoritatea aminoacizilor liberi ca methionina, acidul glutamic, acidul aspartic, lysina, fenilalanina cresc în cantitate (conţinut) în urma suplimentării cu Se în hrana peştilor. In continuare au fost efectuate o serie de studii prin aceeaşi metodă privind

determinarea conţinutului de micro-elemente (Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Co etc.) în diferite soiuri de vinuri româneşti. Metoda de extracţie cu microunde şi HNO3+HF+HCl a dat randamentul de extracţie cel mai ridicat. In Tabelul 12 sunt arătate conţinuturile de metale (mg/L) în câteva soiuri de vinuri româneşti. Table 12. Continutul de metale in cateva vinuri romanesti

Concentratia (mg/L) Zona Vin Tipul Al Zn Mn Pb Cu Cd Ni Cr Co Sr

Vrancea 2008 sec 1.61 0.75 1.25 0.09 0.34 0.0015 0.06 0. 21 <LOD 0.83 Vrancea 2008 demisec 2.84 1.05 0.83 0.11 0.97 0.008 0.08 0.19 <LOD 1.80 Iasi 2008 demisec 1.66 0.80 1.29 0.04 0.09 0.006 0.06 0.15 <LOD 0.35 Muntenia Feteasca

Regala/2008 sec 1.89 0.95 1.49 0.08 0.35 0.005 0.08 0.17 <LOD 0.44

Transilvania Feteasca alba/2005

sec 3.75 0.32 1.56 0.13 0.22 0.001 0.05 0.3 <LOD 0.80

Transilvania Riesling/2005 sec 2.70 0.23 1.71 0.1 0.44 0.0011 0.04 0.28 <LOD 0.54 Transilvania Traminer

roz/2005 demidulce 3.07 0.40 1.72 0.08 0.15 0.0021 0.05 0.19 <LOD 0.50

Analizând aceste date se poate concluziona că toate soiurile de vinuri româneşti au un conţinut de metale mai mic decât concentraţiile maxime admise de Legea 244/2002 conform căreia în mg/L trebuie să fie: Al < 8, Zn < 5, Pb < 0.2, Cu < 1 şi Cd < 0.01.

Director de proiect Prof. Dr. Onuc Cozar

RT: 10.01 - 36.83

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36Time (min)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Rel

ativ

e Abu

ndan

ce

His

Tyr

Lys

Glu

Orn

Phe

Asp

Cys

MetPro

Ile

Leu

GABA

Val

Ser

Thr

Gly

Ala

36.82

17.33

20.9424.33

12.27 17.5530.3415.21

36.60

27.0634.78

30.5926.81

27.40 31.8418.5533.9827.65

35.7323.42 28.2019.93 33.5825.53

11.67 21.1016.28

NL:1.13E8TIC F: MSEL5

Fig. 20 Amino acid chromatogram of a plasma sample: Ala, Gly, Thr, Ser, Val, Leu, Ile, Cys, Pro, Met, Asp, Phe, Glu, Lys, Tyr, His.