Залежність «структура – токсичність» метильних похідних піридину і N-оксид піридину

Abstract

Досліджена залежність гострої токсичності від хімічної структури та фізико-хімічних властивостей піридину, N-оксид піридину та їх метильних похідних, комплексів N-оксид піридину з органічними кислотами (всього 23 речовини). Показано, що вони є помірно-, або малотоксичними речовинами. Токсичність метильних похідних піридину і N-оксид піридину, в залежності від фізико-хімічних властивостей, змінюється незначно. Метильні групи в структурі піридину і N-оксид піридину, незалежно від їх положення в молекулі, підвищують їх токсичність в 2-3 рази. N-оксид піридину в 2,7 рази менш токсичний ніж піридин, що обумовлено наявністю в піридині кисню біля атому азоту, величиною заряду на атомі азоту, меншою ліпофільністю. Із зменшенням заряду на атомі азоту в молекулах метильних похідних піридину і N-оксид піридину їх токсичність збільшується. Токсичність комплексів N-оксид піридину і його метильних похідних з органічними кислотами змінюється в залежності від структури протонодонорів. Мурашина, щавелева і малеїнова кислоти підвищують токсичність N-оксид піридину та його метильних похідних, бурштинова кислота – знижує токсичність. Токсичність комплексів N-оксид піридину з органічними кислотами може бути обумовлена змінами стану водневих зв’язків з киснем N+→O і воднем в результаті їх взаємодії; Исследована зависимость острой токсичности от химической структуры и физико-химическихь свойств пиридина, N-оксид пиридина, их метильных производных и комплексов N-оксид пиридина с органическими кислотами (всего 23 вещества). Показано, что они являются умеренно или малотоксичными веществами. Токсичность метильных производных пиридина и N-оксид пиридина, в зависимости от физико-химических свойств, изменяется незначительно. Метильные группы в структуре пиридина и N-оксид пиридина, независимо от их положения в молекуле, повышают их токсичность в 2-3 раза. N-оксид пиридин в 2,7 раза менее токсичен, чем пиридин, что обусловлено наличием в пиридине кислорода у атома азота, величиной заряда на атоме азота, меньшей липофильностью. С уменьшением заряда на атоме азота в молекулах метильных производных пиридина и N-оксид пиридина их токсичность увеличивается. Токсичность комплексов N-оксид пиридина и его метильных производных с органическими кислотами меняется в зависимости от структуры протонодоноров. Муравьиная, щавелевая и малеиновая кислоты повышают токсичность N-оксид пиридина и его метильных производных, янтарная кислота – снижает. Токсичность комплексов N-оксид пиридина с органическими кислотами может быть обусловлена изменениями состояния водородных связей с кислородом N+→O и водородом в результате их взаимодействия; The purpose of the work. Determine the dependence of acute toxicity of methyl derivatives of pyridine and pyridine-N-oxide and complexes pyridine-N-oxide with organic acids on their structure and physico-chemical properties. Methods. Toxicological methods – acute toxicity (LD50), physico-chemical methods – calculation of the constants log Ro/w by the program EPIWEB 4.1 and the values of charges on the nitrogen atom of pyridine and N-oxide of pyridine using the Natural Bond Orbital (NBO) method. Results and conclusions. The dependence of acute toxicity on the chemical structure and physical-chemical properties for pyridine, pyridine-N-oxide, their methyl derivatives and pyridine-N-oxide complexes with organic acids (total 23 substances) was studied. It is shown that they are moderately or low-toxic substances. The toxicity of methyl derivatives of pyridine and pyridine N-oxide depending on the physical and chemical properties varies slightly. Methyl groups in the structure of pyridine and pyridine-N-oxide irrespective of the position in the molecule increase their toxicity by 2-3 times. Pyridine- N-oxide is 2.7 times less toxic than pyridine, which is due to the presence of oxygen near the nitrogen atom of the pyridine ring, the magnitude of the nitrogen atom charge and less lipophilicity. With decreasing charge on the nitrogen atom in molecules of methyl derivatives of pyridine and pyridine- N-oxide, their toxicity increases. The toxicity of complexes of pyridine-N-oxide and its methyl derivatives with organic acids varies depending on the structure of the proton donors. Formic, oxalic and maleic acids increase the toxicity of pyridine-N-oxide and its methyl derivatives, and succinic acid reduces it. The toxicity of complexes of pyridine N-oxide with organic acids can be due to changes in the state of hydrogen bonds with oxygen N+→O and hydrogen as a result of their interaction.