Основные положения, выносимые на защиту:

• 
  термохимия растворения терпеноидов, алкалоидов, флавоноидов и их производных в диоксане, 96%-ном этаноле и воде;
  
• 
  калориметрическое исследование температурных зависимостей теплоемкости терпеноидов, алкалоидов, флавоноидов и их производных;
  
• 
  энтальпии сгорания, плавления и образования исследуемых соединений;
  
• 
  стандартные энтальпии образования неорганических производных природных соединений.
  

Анализ литературных данных в области термодинамики природных соединений, как терпеноидов, алкалоидов, флавоноидов и их производных показал практическое отсутствие исследований в данном направлении. Имеются сведения по изучению термодинамических характеристик алкалоида никотина и его производных, а из термодинамических данных терпеноидов известны лишь некоторые энтальпийные характеристики монотерпенов.

Термохимическое исследование растворения терпеноидов проводили при 25 С на изотермическом дифференциально автоматическом калориметре ДАК-1-1А. Погрешность измерения энергии тепловыделений 1,5-2 %. Проверку калибровки прибора проводили путем измерения Н⁰ растворения трижды перекристаллизованного KCl при разбавлениях, равных 1:1600, 1:2400, 1:3200 (моль соли:моль воды). Усредненное значение энтальпии растворения КCl в воде (17860  283 Дж/моль) хорошо согласуется с рекомендованной величиной, равной 17577  34 Дж/моль и справочными данными по Н⁰ растворения КСl при указанных разбавлениях.

Энтальпии растворения монотерпеноидов – пиразольного пулегона C₁₀H₁₆N₂O₂, оксима циклоартемизиа кетона С₉H₁₇NO, сесквитерпеновых лактонов с одинаковой общей формулой С₁₅Н₁₈О₃ – арглабина, ахиллина, эстафиатина, леукомизина, -сантонина и сесквитерпеновых лактонов артемизинина С₁₅Н₂₂О₅, стизолицина С₁₉Н₂₄О₇, оксима гроссмизина С₁₅H₁₉NO₄, кристаллогидратов аустрицина С₁₅Н₁₈О₄2Н₂О, гроссмизина С₁₅Н₁₈О₄2Н₂О, матрикарина С₁₇Н₂₀О₅, 9-гидроксиэпибальзамина С₂₀Н₂₆О₆, 8-(4-гидроксисенециоат) 9-гидроксиэпибальзамина С₂₀Н₂₆О₇, производных сесквитерпеновых лактонов гидрохлорида диметиламиноарглабина С₁₇Н₂₅О₃NHCl, метилиодида диметиламиноарглабина С₁₈Н₂₈О₃NI, метилиодида диэтиламиноарглабина С₂₀Н₃₂О₃NI, гидроиодида диметиламиностизолина С₁₇Н₂₈О₄NI, метилиодида диметиламиногроссгемина С₁₈Н₂₈О₄NI, метилиодида диэтиламиногроссгемина С₂₀Н₃₂О₄NI, нового производного сесквитерпенового лактона – нитрата диметиламиноарглабина С₁₇Н₂₅О₃NНNO₃, тритерпеноидов – глицирретовой кислоты С₃₀Н₄₆О₄ и бетулина С₃₀Н₅₀О₂ в диоксане, 96 %-ном этаноле и воде при различных разбавлениях исследовали при 25 С на изотермическом калориметре ДАК-I-IА. При каждом разбавлении проведено по 5 параллельных опытов и результаты усреднялись.

На основании известной зависимости Н^m_раст.=a+b (m – моляльная концентрация) энтальпии растворения монотерпеноидов далее и других терпеноидов экстраполированы в область бесконечного разбавления, которые описываются следующими уравнениями (кДж/моль):

Н^m_раст. C₁₀H₁₆N₂O₂ = 47,4 – 539,1 , (1)

Н^m_раст. С₉H₁₇NO = 55,8 – 631,6 , (2)

решением которых найдены стандартные энтальпии образования C₁₀H₁₆N₂O₂ и С₉H₁₇NO в стандартном растворе 96 %-ного этанола, равные соответственно 47,40,6 и 55,80,9 кДж/моль.

Характер растворения лактонов в 96 %-ном этаноле противоположен вышеуказанному. В данном случае величины Н⁰ растворения арглабина, ахиллина, эстафиатина, леукомизина с увеличением степени разбавления раствора незначительно, но монотонно падает.

Сесквитерпеновые лактоны с общей формулой С₁₅Н₁₈О₃, но с разной структурой по величине энтальпии растворения в диоксане располагаются в следующий ряд: Н⁰_раст.леукомизин > Н⁰_раст.-сантонин > Н⁰_раст.ахиллин > Н⁰_раст.эстафиатин > Н⁰ _раст.арглабин, а в 96 %-ном этаноле – Н⁰_раст.ахиллин>Н⁰_раст. арглабин > Н⁰ _раст. эстафиатин > Н⁰ _раст. леукомизин.

Следует отметить, что величины DH^m_раств. артемизинина в диоксане и 96 %-ном этаноле заметно зависят от степени разбавления раствора в отличие от предыдущих сесквитерпеновых лактонов и они монотонно увеличиваются с повышением степени разбавления.

Далее методом калориметрии исследованы энтальпии растворения в 96 %-ном этаноле, диоксане и воде при различных разбавлениях ряд лактонов и их производных. Приведенные в таблице 2 лактоны выделены из соответствующих растений, а их производные синтезированы в лаборатории химии терпеноидов, в опытном фармацевтическом цехе АО «НПЦ «Фитохимия» и на кафедре химии СКГУ им. М. Козыбаева на уровне «ч.д.а.» и хроматографической чистоты. В таблице 2 приведены окончательные результаты экстраполяции Н⁰ растворения соединений на бесконечное разбавление.

Результаты калориметрических исследований показывают, что несмотря на одинаковую брутто-формулу аустрицина и гроссмизина их величины Н⁰ растворения значительно отличаются друг от друга почти на 11,0 кДж/моль, что, вероятно, связано с их структурными особенностями. Положительные величины Н⁰_раст. С₁₇Н₂₅О₃NHCl, С₁₈Н₂₈О₄NI, С₂₀Н₃₂О₄NI, С₁₇Н₂₈О₄NI, С₁₈Н₂₈О₃NI, С₂₀Н₃₂О₃NI показывают, что величины их энергий кристаллических решеток превышают на величину энтальпию растворения сумм энергии гидратации составляющих их ионов.

Полученный водный раствор гидрохлорида диметиламиноарглабина далее использовали для получения нового производного – нитрата диметиламиноарглабина по следующей реакции:

С₁₇Н₂₅О₃NHCl (р-р, n Н₂О) + AgNO₃ (тв.) = С₁₇Н₂₅О₃NH⁺ (р-р, n Н₂О) +

+ NO₃^- (р-р, n Н₂О) + AgCl (тв.) – H⁰ взаимодействия. (3)

Средние значения DH^m _взаим. при разбавлениях 1:9000, 1:18000 и 1:36000 равны соответственно -34,980,29, 32,310,28 и 29,750,20 кДж/моль. Полнота протекания реакции (3) подтверждена образованием кристаллического AgCl, рентгенограмма которого соответствовала справочным данным. Из фильтрата в вакууме получены кристаллы нитрата диметиламиноарглабина. Образование его подтверждено методом ИК-спектроскопии.

Таблица 2 – Коэффициенты уравнения Н^m_раст.=a+b и значения стандартной энтальпии растворения сесквитерпеновых лактонов в различных растворителях

Соединение	Коэффициенты уравнения Нmраст.=a+b		DH0раств., кДж/моль
	a	b
96 %-ный этанол
гидроиодид диметиламиностизолина	39,1	-445,6	39,10,6
стизолицин	118,5	-1745,8	118,51,0
оксим гроссмизина	39,9	-417,7	39,90,6
глицерретовая кислота	43,5	-10609	43,50,5
диоксан
матрикарин	63,1	-1034	63,10,8
9-гидроксиэпибальзамина	50,1	-772,8	50,10,4
8-(4-гидроксисенециоат) 9-гидроксиэпибальзамина	78,2	-1975,2	78,21,7
аустрицин (дигидрат)	55,3	-445,4	55,30,4
гроссмизин (дигидрат)	68,4	-704,4	68,40,9
бетулин	109,0	-1659,7	109,01,4
вода
гидрохлорид диметиламиноарглабина	7,16	2163,5	7,160,34
метилиодид диметиламиногроссгемина	44,1	-218,4	44,10,6
метилиодид диэтиламиногроссгемина	23,8	-198,8	23,80,3
гидроиодид диметиламиностизолина	125,5	-2325,5	125,50,9
метилиодид диметиламиноарглабина	86,8	-2206,0	86,81,2
метилиодид диэтиламиноарглабина	87,4	-2042,2	87,41,6

из которого вычислена стандартная энтальпия растворения С₁₇Н₂₅О₃NНNO₃, равная 34,420,39 кДж/моль.

Алкалоиды – гидрохлорид анабазина и гидробромид лаппаконитина получены из АО «Химфарм» (г. Шымкент) на уровне квалификации «ч.д.а.».

В связи с отсутствием в литературе рентгенографических данных С₃₂Н₄₄N₂O₈HBr на установке ДРОН-2,0 провели его рентгенофазовый анализ и выявлено, что С₃₂Н₄₄N₂О₈HBr кристаллизуется в тетрагональной сингонии со следующими параметрами решетки: а = 12,26 Å; с = 10,72 Å; V° = 1611,3 ų; Z =2, r_рентг.=1,41 г/см ³; r_пикн.=1,38 ± 0,04 г/см³.

Аналогично исследованиям, приведенным в разделе 2, определены энтальпии растворения гидрохлорида анабазина С₁₀Н₁₄N₂HCl и гидробромида лаппаконитина C₃₂H₄₄N₂O₈HBr в воде и взаимодействия их водных растворов с кристаллическим нитратом серебра при разбавлениях, равных соответственно 1:6000, 1:9000, 1:18000 и 1:36000, 1:44000, 1:50000.

На основании зависимости DН^m_раст.=a+b энтальпии растворения С₁₀Н₁₄N₂HCl и C₃₂H₄₄N₂O₈HBr экстраполировали в область бесконечного разбавления. Установлено, что данная корреляция описывается соотноше-ниями:
DH^m _раст. С₁₀Н₁₄N₂HCl = 5,29 – 469,59 , кДж/моль, (5)

DH^m _раст. С₃₂Н₄₄N₂О₈HВr = 6,24 – 1403, кДж/моль, (6)

из которых вычислены стандартные энтальпии растворения С₁₀Н₁₄N₂HCl и C₃₂H₄₄N₂O₈HBr при бесконечном разбавлении, равные соответственно 5,29±0,10 и 6,24 ± 0,17 кДж/моль.

Полноту прохождения реакций взаимодействия алкалоидов с AgNO₃ контролировали методами рентгенофазового анализа (образование кристаллических AgCl и AgBr ) и ИК-, ПМР-спектроскопии (образование новых соединений – нитратов анабазина и лаппаконитина).

Термохимическое определение энтальпии растворения полученного нитрата анабазина в воде проводили при разбавлениях 1:6000; 1:9000; 1:18000. Экстраполированная зависимость DH^m_раств.f описывается соотношением (кДж/моль):
DH^m _раст (C₁₀H₁₄N₂НNO₃) = 20,37 + 390,74 . (7)

Из выражения (7) определена энтальпия растворения С₁₀Н₁₄N₂HNO₃ в бесконечно разбавленном (стандартном) водном растворе, равная 20,37±0,07 кДж/моль.

Методом изотермической калориметрии исследованы энтальпии растворения в воде и 96 %-ном этаноле алкалоида цитизина С₁₁Н₁₄N₂О (I), выделенного в лаборатории химии фенольных и стероидных соединений АО «НПЦ «Фитохимия» на уровне квалификации «ч.д.а.» и его производных, синтезированных на уровне марки «х.ч.» в Институте органического синтеза и углехимии (г. Караганда). Этими производными являются О,О-диметил-N-цитизинилфосфат C₁₃H₁₉N₂O₄P (II), цитизиновинилоксиэтиламинотиомочевины C₁₆H₂₁N₃O₂S (III), цитизинодитио-карбамат триэтиламмония С₁₈Н₂₉N₃ОS₂ (IV), цитизинодитиокарбамат натрия С₁₂Н₁₃N₂ОS₂Na (V) и цитизинодитиокарбамат калия С₁₂Н₁₃N₂ОS₂K (VI).

В таблице 3 приведены результаты экстраполяции термохимических исследований.

Таблица 3 – Коэффициенты уравнения Н^m_раст.=a+b и DH⁰_раств., кДж/моль

Аналогично вышеуказанным соединениям, на калориметре ДАК-I-IA при 25 ºС исследованы энтальпии растворения в воде и в 96 %-ном этаноле при различных разбавлениях: БАСморфолинодитиокарбамата калия С₅Н₈NOS₂К (I), сальсолинодитиокарбамата сальсолина С₂₃Н₃₀N₂O₄S₂ (II), которые получены на уровне квалификации «х.ч.» в ИОСУ (г. Караганда), производные гармина: гидрохлорид N-оксида С₁₃Н₁₃N₂O₂Cl (III) и комплекс гармина с хлорангидридом п-толуолсульфокислоты С₂₀Н₁₉N₂O₃SCl (IV), комплекс стахидрина с хлорангидридом п-толуолсульфокислоты С₁₄Н₂₀O₄NSCl (V), выделенные и синтезированные в АО «НПЦ «Фитохимия» на уровне хроматографической чистоты. В таблице 4 приведены результаты экстраполяции калориметрических исследований.