|
Источники лучистой энергии. Для
правильного выбора источника лучистой энергии прежде всего необходимо
выяснить, какая область спектра является наиболее эффективной для процесса
фотолиза. По этому вопросу имеется ряд исследований.
Еще в 1927 г. было установлено [27], что эффективность
процесса фотолиза при 313 нм очень низка. Позднее экспериментально было
показано [28], что при 302,5 нм фотохимическая реакция для эргостерина мало
активна; для 7-дегидрохолестерина длины волн 245,3; 253,7; 265,2; 280,4 и
302,5 нм дают одинаковый эффект на 1 квант энергии.
При 313 нм не наблюдалось активации провитамина.
. Линия же в 296,7 нм дает несколько больший эффект, чем
другие. Эти же авторы еще ранее показали на крысах, что при 296,7 нм фотолиз
дает наибольшую эффективность.
Между тем другие исследователи [29] также на крысах
показали, что линия 280,4 нм дает наилучшие результаты.
Г. Розенберг [17] утверждает, что наибольший выход
витамина D при наименьшем количестве побочных продуктов получают при длине
волны облучающего света 275—300 нм. В. Вендт, исходя из спектров
светопоглоще- ния фотодериватов, предложил ступенчатый процесс облучения
7-дегидрохолестерина лампами с различными спектрами излучения: первая стадия
облучения осуществляется люминесцентными эритемными лампами с излучением в
области 280—340 нм и с максимумом при 310—312 нм. Затем не выключая эритемных
ламп, зажигают бактерицидные лампы ([253,7 нм\. На этой стадии происходит превращение
накопившегося люмистерина в тахистерин. Последний под влиянием эритемных ламп
(Хгоах=280 нм) превращается в витамин D3 [30].
Данные различных исследователей об оптимальной области
спектра, хотя не вполне сходятся, но очень близки. По-видимому, область
спектра 275—300 нм можно принять как оптимальную для процесса фотолиза
эргостерина и 7-дегидрохолестерина.
Казалось бы, что при помощи специальных светофильтров
можно изолировать область спектра 275—300 нм и таким образом добиться
наивысшего эффекта фотохимической реакции. В этом направлении были проведены
многие исследования и изучены светофильтры, поглощающие область спектра с
длиной волны короче 275 нм и больше 313 нм. Для этой цели применяли стекла
специального состава, селективно пропускающие свет [31, 32], или различные
растворы органических и неорганических соединений, как, например, бензол [33,
34], ксилол, дифенил [34], уксуснокислый свинец [35], нитрит калия [33],
сероуглерод [36]. Для поглощения области спектра короче 275 нм применяют 5%
-ный раствор бензола в спирте, ксилола, дифенила в бензоле (концентрация
0,005%), 5%-ный раствор уксуснокислого свинца, а для поглощения света с
длиной волны больше 313 нм — четыреххлористый углерод [17].
Необходимо, однако, отметить, что светофильтры не нашли
широкого производственного применения. Кривые абсорбционных максимумов
фотодериватов, получаемых при фотолизе (см. 47), показывают насколько близки
они между собой, а следовательно, и абсорбция света происходит в трудно
разграничиваемых пределах [19].
Влияние растворителя на эффективность фотолиза.
Принципиально эргостерин может активироваться при облучении его в твердом,
жидком и парообразном состоянии. При облучении его в твердом состоянии
продукты облучения на поверхности вещества действуют как светофильтр и
защищают лежащие ниже слои от проникновения ультрафиолетового света.
Практически эффективность процесса облучения эргостерина в твердом виде не
превышает 10% эффективности облучения в растворах. Облучение
эргостерина в парообразном виде еще более низко, так как
точка плавления (165° С) близка к температуре изомеризации кальциферола
(160—190° С) в пирокальциферол и изопирокальциферол, а следовательно, часть
образуемого кальциферола изомеризуется. В связи с этим в практике эрго-
стерин обычно облучают в растворенном состоянии.
Процесс превращения эргостерина в эргокальциферол
протекает лишь при условии поглощения раствором лучистой энергии, поэтому
весьма важно при облучении раствора создать условия надлежащего контакта
между потоком ультрафиолетовых лучей и частицами растворенного вещества.
Необходимо, чтобы растворитель был проницаем для ультрафиолетовых лучей. Если
растворитель поглощает эти лучи, то контакт между частицами эргостерина и
ультрафиолетовыми лучами установится лишь на
поверхности раствора в молекулярном слое. В этом случае
растворитель будет играть роль внутреннего светофильтра. Поэтому выбор
растворителя имеет весьма важное значение для эффективности фотохимической
реакции при облучении эргостерина.
Об этом свидетельствуют данные, приведенные на 48, по
антирахитической активности растворов эргостерина в эфире, циклогексане и
спирте. Из 48 видно, что максимум активности достигается значительно
медленнее (5—6 раз) для эфирного раствора, чем для спиртового; величина
максимума активности для эфира почти в 3 раза больше, нежели для спирта.
В настоящее время серный эфир общепризнан наилучшим
растворителем эргостерина при его облучении. Более медленный (5—6 раз)
процесс активации эргостерина в среде эфира позволяет избегать его
переоблучение.
Влияние кислорода. По этому вопросу в литературе имеются
разноречивые данные. В одних работах [17, 19, 37] подчеркивается вредное
влияние кислорода воздуха на процесс фотолиза эргостерина; при этом
указывается, что фотодериваты более чувствительны к окислению кислородом, чем
провитамины и витамины D; что присутствие окисленных веществ мало отражается
на выход витамина, но очень затрудняет его последующее выделение в
кристаллическом виде.
В других работах [38, 39] указывается, что при удалении
кислорода в процессе облучения не замечено увеличение антирахитической
активности препарата.
Разноречивость данных, вероятно, обусловлена наличием
растворенного воздуха в растворителе, которое не всегда учитывается
исследователями. Лишь полная деаэрация раствора может выявить влияние
кислорода воздуха на эффективность процесса фотолиза.
Вне сомнения, что проведение процесса фотолиза в
присутствии воздуха значительно ухудшает его качество и деаэрация раствора в
процессе облучения должна считаться обязательной.
Влияние температуры. Большинство исследователей отмечает
незначительное влияние температуры на эффективность процесса фотолиза [40].
Исследователи [40] при облучении эргостерина при температуре между —195 и
+78° С наблюдали умеренный температурный эффект. Имеется также указание [40],
что температура не влияет на процесс активации эргостерина.
Одновременно установлено [19], что активация провитамина
протекает более интенсивно в кипящих растворах.
Объясняется это тем, что повышенная температура влияет на
смещение равновесия реакции превращения прекальциферола в кальциферол вправо.
Кроме того, при кипении наблюдается интенсивное перемешивание раствора, а
следовательно, более тесный контакт частиц раствора со световым потоком.
Из изложенного следует, что с наибольшим эффектом процесс
фотолиза может быть осуществлен в состоянии кипения раствора. Такое состояние
раствора является также рациональным с точки зрения максимального удаления
растворенного воздуха.
Влияние концентрации эргостерина. Имеются данные [39], что
при облучении эргостерина в спиртовом растворе при концентрации 0,3%
провитамина достигается выход кальциферола на 5,2—6,3% больший, чем при
концентрации 0,4%.
Надо полагать, что фактор концентрации провитамина в
облучаемом растворе влияет на производительность облучающего аппарата.
Для каждого аппарата опытным путем должна быть установлена
оптимальная концентрация провитамина в облучаемом растворе.
Влияние чистоты эргостерина. Проведенные
исследования [42] показали что фотохимическая реакция облучения эргостерина
идет тем быстрее, чем выше температура плавления эргостерина.
При облучении эргостерина с пониженной температурой
плавления следует удлинить время облучения.
Из изложенных кратких сведений, полученных при изучении
химии витаминов группы D, а также влияния различных факторов на фотолиз
провитаминов D, можно сделать следующие основные выводы:
1. Экспериментально установлено, что наиболее эффективное
превращение эргостерина в кальциферол происходит под влиянием
ультрафиолетового света с длиной волны 275—300 нм. Область с длиной волны
218— 280 нм разрушает кальциферол и превращает его в токсистерины и супрастерины.
• 2. Можно рекомендовать следующие относительно наиболее
эффективные условия для проведения фотолиза провитаминов D в витамин D;
растворитель для получения кристаллического витамина —
эфир; для масляных растворов витамина—либо эфир, либо спирт;
ведение процесса фотолиза в деаэрированном растворе в
присутствии инертного газа:
температура фотолиза — температура кипения растворителя.
Вопросы применения светофильтров, оптимальной
интенсивности лучистой энергии, концентрации провитамина в растворе требуют
дополнительного изучения.
|