Thermal destruction of d -mannose condensation products using p -aminoacetanilide in solvent-free systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Thermal destruction of D-mannose condensation products using p-aminoacetanilide in solvent-free systems, such as paraffinic oil and a KBr-matrix, was studied by the methods of electronic and vibrational spectroscopy. The thermal destruction of mannosylamine in a KBr matrix is accompanied by intense coloration. At the same time, the bands in the IR spectra characterizing the functionalization of aminoacetanilide retain their position and intensity, which indicates the absence of transformation of the amine fragment. The appearance of the 1645, 1680, 1690 cm-1 bands of enone O=C-C=C- fragments is noted, along with the 1750 and 1780 cm-1 bands attributed to the stretching C=O vibrations of esters and lactones likely formed as a result of transformation of the primary mannosylamine degradation products. The thermal destruction of a mannosylamine suspension in paraffinic oil shows a lower transformation of the mannosyla-mine structure in comparison with experimental processes in a KBr matrix. The spectra depict the bands of С = O vibrations in different structural environments, as well as the signal shift of 1280 cm-1 into the low- frequency region characterizing the elimination of arylamine. The reflection spectra of the alcohol solutions of destruction products demonstrate the presence of only the 1750 cm-1 band; the 1780 cm-1 band does not appear probably due to the instability of lactones in solutions, which causes their recyclization. An analysis of vibrational spectra showed the absence of bands characteristic of melanoidin N-heterocycles due to the predominant formation of acyclic conjugated systems and carboxylic acid derivatives in the studied solvent-free systems. In the electronic spectra of the alcohol solutions of destruction products in both systems, maxima of about 260 nm were recorded. These maxima correspond to the absorption of oxyenone chromophores and the continuous absorption region in the visible part of the spectrum, caused by the formation of extended chromophores, i.e. condensation products of the intermediates of mannosylamine decomposition. The obtained results can be useful both when selecting conditions for the Maillard reaction with a given functionalization and when developing methods for the synthesis of antioxidant agents for protecting polymers and oils.

About the authors

I. S. Cherepanov

Udmurt State University

Email: cherchem@mail.ru

References

  1. Gobert J., Glomb M.A. Degradation of glucose: reinvestigation of reactive a-dicarbonyl compounds // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2009. Vol. 57. Issue 18. P. 8591-8597. https://doi.org/10.1021/jf9019085
  2. Wnorowski A., Yaylayan V. Influence of pyrolytic and aqueous-phase reactions on the mechanism of formation of Maillard products // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2000. Vol. 48. Issue 8. P. 35493554. https://doi.org/10.1021/jf9913099
  3. Rubinsztain Y., Yariv S., Ioselis P., Aizenshtat Z., Ikan R. Characterization of melanoidins by IR spectroscopy - I. Galactose - glycine melanoidins // Organic Geochemistry. 1986. Vol. 9. Issue 3. P. 117-125. https://doi.org/10.1016/0146-6380(86)90101-4
  4. Черепанов И.С., Абдуллина Г.М. Изучение диализуемых меланоидиновых фракций водно-этанольных систем D -лактоза - ариламин // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2017. Т. 7. N 2. С. 181-184. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2017-7-2-181-184
  5. Черепанов И.С., Абдуллина Г.М., Корнев В.И. Взаимодействие D-лактозы с ароматическими аминами в водно-этанольной среде // Бут-леровские сообщения. 2016. Т. 46. N 4. С. 71-76.
  6. Abraham J.P., Sajan D., Joe I.H., Jayakumar J.S. Molecular structure, spectroscopic studies and first-order molecular hyperpolarizabilities of p-amino acetanilide // Spectrochimica Acta. Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2008. Vol. 71. Issue 2. P. 355-367. http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2008.01.010
  7. Gatial A., Polovkova А., Breza М. Quantumchemical study of N,N’-diphenyl-p-phenylenedia-mine (DPPD) dehydrogenation // Acta Chimica Slovaca. 2008. Vol. 1. Issue 1. P. 72-84.
  8. Ahmad I., Ullah J., Ishaq M., Khan H., Gul K., Sibbiqui S., et al. Monitoring of oxidation behavior in mineral base oil additized with biomass derived antioxidant using FT-IR spectroscopy // RSC Advances. 2015. Vol. 5. P. 101089-101100. https://doi.org/10.1039/C5RA17753G
  9. Черепанов И.С. Синтез и антиокислительная активность продуктов конденсации D-глюкозы с п-аминоацетанилидом // Химия и технология органических веществ. 2020. N 3 (15). С. 71-78.
  10. Kulakov I.V. Synthesis of new N-aminogly-cosides based on halo-substituted p-phenylenedia-mines and p-aminiphenols // Chemistry of Natural Compounds. 2009. Vol. 45. Issue 4. P. 522-524. https://doi.org/10.1007/s10600-009-9392-0
  11. Kublashvili R. N-glucosides of aminobenzoic acids and aminophenols // Chemistry of Natural Compounds. 2003. Vol. 39. Issue 6. P. 586-588.
  12. Lewin M., Ziderman I., Weiss N., Basch A., Ettinger A. Chromogen formation during alkaline degradation of hydrocellulose and cellobiose // Carbohydrate Research. 1978. Vol. 62. P. 393-398.
  13. Lievens C., Mourant D., He M., Gunawan R., Li X., Li C.-Z. An FT-IR spectroscopic study of carbonyl functionalities in bio-oil // Fuel. 2011. Vol. 90. Issue 11. P. 3417-3423. https://doi.org/10.1016/J.fuel.2011.06.011
  14. Sokolov A.V., Alekseev E.E., Khizhnyak S.D., Galytsin V.P., Pakhomov P.M. Thermooxidative destruction of solvent during production high-strength fibers of ultrahigh-molecular polyethylene (UHMPE) by gel-formation method // Fibre Chemistry. 2018. Vol. 50. Issue 4. P. 270-273. https://doi.org/10.1007/s10692-019-09974-7
  15. Haffenden L.J.W., Yaylayan V.A. Nonvolatile oxidation products of glucose in Maillard model systems: formation of saccharinic and aldonic acids and their corresponding lactones // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008. Vol. 56. Issue 5. P. 1638-1643. https://doi.org/10.1021/jf073290c
  16. Kavitha E., Sundaraganesan N., Sebastian S. Molecular structure, vibrational spectroscopic and HOMO, LUMO studies of 4-nifroaniline by density functional method // Indian Journal of Pure & Applied Physics. 2010. Vol. 48. P. 20-30.
  17. Homma S., Terasawa N., Kubo T., Yoneyawa-Ishii N., Aida K., Fujimaki M. Changes in chemical properties of melanoidins by oxidation and reduction // Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 1997. Vol. 61. Issue 3. P. 533-535. https://doi.org/10.1271/bbb.61.533
  18. Wolf D., Hoffman C., Aldrich P., Skeggs H., Wright L., Folkers K. Determination of structure of e,6-dihydroxy-e-methylvaleric acid // Nutrition Reviews. 1986. Vol. 44. Issue 10. P. 337-339. https://doi.org/10.1111/j.1753-4887.1986.tb07563.x
  19. Nonier M., Vivas N., Vivas de Gaulejas N., Mouche C., Rossy Huguet C., Daugey N. Purification and partial characterization of melanoidins fractions from toasted oak heartwood, comparison with melanoidins from roasted coffee // Journal of Food Research. 2018. Vol. 7. Issue 6. P. 37-57. https://doi.org/10.5539/jfr.v7n6p37
  20. Lewin M. Oxidation and aging of cellulose // Macromolecular Symposia. 1997. Vol. 118. Issue 1. P. 715-724. https://doi.org/10.1002/masy.19971180192
  21. Voigt M., Smuda M., Pfahler C., Glomb M.A. Oxygen-dependent fragmentation reactions during the degradation 1-deoxy-D-erythro-hexo-2,3-diulose // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010. Vol. 58. Issue 9. P. 5685-5691. https://doi.org/10.1021/jf100140h
  22. Beck J., Ledi F., Sengl M., Severin T. Formation of acids, lactones and esters through the Maillard reaction // Zeitschrift fur Lebensmittel-Untersuchung und Forschung. 1990. Vol. 190. Issue 3. P. 212-216. https://doi.org/10.1007/BF01192968
  23. Moshin G., Schmitt F.-J., Kanzler C., Epping J.D., Flemig S., Hornemann A. Structural characterization of melanoidins formed from D-glucose and L-alanine at different temperatures applied FTIR, NMR, EPR and MALDI-ToF-MS // Food Chemistry. 2018. Vol. 245. P. 761-767. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.11.115

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».