Строение и состав продуктов экстракции и модификации биологически активных соединений в среде субкритической воды

*Относительно сухого корня аралии; ** относительно традиционного метода экстракции Показано (Табл. 3), что экстракция субкритической водой с добавлением следов аммиака в статическом режиме позволяет извлечь в 1.9 раза больше аралозидов А, В и С, чем традиционно используемый метод экстракции метанолом. Этот результат можно объяснить тем, что в субкритических условиях происходит как более эффективное проникновение растворителя вглубь мицеллы, так и частичное разрушение клеток растения, способствующее извлечению аралозидов. Добавление небольшого количества аммиака позволило перевести смесь различных солей аралозидов в водорастворимую аммонийную соль. При этом следует отметить, что и чистая вода без примеси аммиака в субкритических условиях позволяет извлечь большее количество аралозидов по сравнению с традиционным методом. Кроме преимуществ в доле извлечения, в субкритических условиях процесс экстракции аралозидов идет в 3 раза быстрее, к тому же с использованием экологически безопасного растворителя–воды. 3. Изомеризация апорфинового алкалоида глауцина в фенантреновый алкалоид дес-глауцин в среде субкритической воды Изучена изомеризация нерацемической смеси энантиомеров природного апорфинового алкалоида глауцина в фенантреновый алкалоид дес-глауцин в среде субкритической воды при температуре 200-300ºС в герметических условиях. В результате исследования был получен дес-глауцин (в англоязычной литературе seco-glaucine) с выходом 53%. Глауцин Дес-глауцин VII VIII Природный апорфиновый алкалоид (+)-глауцин ((S)-N-метил-1’,2’,7,8-тетраметоксидибензо[de,g]октагидрохинолин), выделяемый из мачка желтого (Glaucinum flavum), является противокашлевым препаратом центрального действия. Входит в состав целого ряда импортных противокашлевых препаратов. В растениях глауцин присутствует в двух формах: (+)-глауцин-основной алкалоид и (-)-глауцин-минорный. Наличие у глауцина побочного действия (гипотензивного эффекта) связывают с присутствием именно (-)-гла-уцина. При расщеплении связи C-N между хиральным атомом углерода и атомом азота глауцин превращается в дес-глауцин, представляющий собой производное фенантрена. Целевое производное глауцина - дес-глауцин, также обладает выраженным противокашлевым действием. При этом у дес-глауцина не обнаружено побочного гипотензивного эффекта и дес-глауцин в 1,5 раза менее токсичен, чем глауцин (LD50=82,5). Кроме того, эти производные глауцина не являются хиральными соединениями, поэтому оба энантиомера глауцина в условиях нашей реакции дают один и тот же продукт, как следствие, увеличивая выход целевого продукта. Распространение дес-глауцина в качестве лекарственного препарата, ограничивается, прежде всего, экономическими соображениями из-за отсутствия эффективных методов его получения из самого глауцина. Таким образом, поиск эффективных способов получения дес-глауцина и его производных представляется перспективным направлением. Показано, что в среде субкритической воды при температуре 200-300ºС происходит изомеризация нерацемической смеси (+)- и (-)-глауцина в дес-глауцин, что доказано данными ЯМР – и масс-спектрометрии. Рис. 10 Масс-спектр дес-глауцина VIII При прямом вводе раствора препаративно выделенного из субкритической воды дес-глауцина в масс-спектрах положительных ионов обнаружены ионы с однотипными значениями ионов m/z, которые были приписаны аддуктам дес-глауцина VIII с молекулярной массой 355 с катионом Н+, Na+ (m/z 356 и 378, соответственно) (Рис.10). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, δ, м.д.): 2,53 (т, 3H, CH3), 3,22 (м, 2Н, CH2), 3,50 (м, 2Н, CH2), 3,90-4,10 (4с, 12Н, 6ОCH3), 7,22 (с, 1H, ар.), 7,40 (с, 1H, ар.), 7,60 (д, 1H, ар.), 7,85 (д, 1H, ар.), 9,45 (ушир.м., 2H, NH2 ). Использование предлагаемой методики получения дес-глауцина открывает полезную перспективу. Экстракция алкалоида или суммы алкалоидов перегретой водой из мачка желтого обеспечивает получение дес-глауцина в одну стадию с хорошим выходом и создает возможность его дальнейшей модификации в субкритических условиях, как по фенантреновому ядру, так и по вторичной аминогруппе. Наличие у дес-глауцина желтой люминесценции может сделать его перспективным недорогим материалом для использования в синтезе соединений для молекулярной электроники (в том числе, полимерных). Наряду с поиском эффективных методик модификации БАС в последней части работы была изучена возможность получения макроциклических соединений со свойствами молекулы «хозяина» в супрамолекулярных комплексах типа «гость» - «хозяин». В качестве целевого модельного соединения был выбран циклотривератрилен и, соответственно, в этой части работы было изучено взаимодействие вератрола и параформа в среде субкритической воды. В последнее десятилетие разнообразные производные циклотривератрилена стали объектом многопланового исследования в связи с развитием супрамолекулярной химии (Supramolecular Chemistry, 2nd edition J. W. Steed and J. L. Atwood, 2009). В литературе ранее уже сообщалось о нескольких успешных примерах электрофильного ароматического замещения в субкритической воде в отсутствие катализаторов Льюиса (А A. Kruse, E. Dinjus, J. Supercritical Fluid, 39(3), 362-380, 2007). Исходя из этих посылок, при взаимодействии вератрола IX с параформом в среде субкритической воды можно было ожидать образования макроцикла циклотривератрилена ЦТВ XI. При взаимодействии вератрола и параформа в субкритической воде без добавления катализатора, в нашей работе впервые получена смесь продуктов, из которой хроматографически (методом ТСХ) был выделен ЦТВ XI c выходом 11%. По всем характеристикам выделенный в работе макроцикл полностью совпадает (по данным ЯМР – и масс-спектрометрии ) с аналогом полученным в классических условиях. Масс-спектрометрический анализ, соответствующей хроматографической (ТСХ) фракции, показал, что она на 94% состоит из ЦТВ XI и на 6% из циклотетравератрилена XII. IX X Циклотривератрилен XI циклотетравератрилен XII В масс-спектрах регистрируются положительно заряженные ионы с однотипными значениями m/z, которые приписаны аддуктам ЦТВ XI с катионами NH4+, Na+, K+ в соотношении 1:1 (m/z 468, 473 и 489), 2:1 (m/z 918, 923 и 939) и 3:1 (m/z 1368, 1375 и 1389), соответственно (Рис.11). Рис. 11 Масс-спектр положительно заряженных ионов со значениями m/z от 448 до 497 Масс-спектрометрия с электроспрей ионизацией, в отличие от метода ЯМР 1Н, кроме макроцикла ЦТВ XI показала наличие в полученном образце макроцикла циклотетравератрилена XII с молекулярной массой 600. Последний регистрируется в масс-спектрах положительных ионов в виде аддуктов циклотетравератрилена XII с катионами NH4+, Na+ K+ в соотношении 1:1 (m/z 618, 623 и 639), соответственно. Масс-спектрометрия регистрирует также образование смешанных аддуктов вида тример: катион NH4+: тетрамер с m/z 1068, 1073 и 1089, соответственно (рис. 12). Рис. 12 Масс-спектр положительно заряженных ионов со значениями m/z от 1058 до 1095 Двузаряженных ионов в масс-спектрах не обнаружено. Соотношение тример XI /тетрамер XII для полученного в субкритической воде образца определено с учетом площади пиков m/z методом внутреннего нормирования и составило 94% для триммера и 6% для тетрамера. В таблице 5, суммированы данные масс-спектрометрии при детектировании положительно заряженных ионов продуктов реакции выделенных ТСХ. Таблица № 5 Данные масс-спектрометрии электроспрей ионизации при детектировании положительно заряженных ионов продуктов синтеза m/z, Да S/N I Катион N 468,2032 1 615,1 39 452 NH4+ 3-циклотривератрилен 473,1587 808,8 20 180 Na+ 3 489,1320 4 422,5 117 643 K+ 3 618,2633 163,4 4 475 NH4+ 4-циклотетравератрилен 623,2187 739,4 20 002 Na+ 4 639,1913 428,6 11 224 K+ 4 918,3830 279,3 9 769 NH4+ 3+3 923,3410 6 003,6 211 956 Na+ 3+3 939,3116 1 462,2 51 933 K+ 3+3 1073,3984 420,4 10 157 Na+ 3+4 1373,5181 5 291,5 93 666 Na+ 3+3+3 Поскольку было обнаружено, что водный раствор имеет кислую реакцию, то наиболее вероятно, что в среде субкритической воды происходит необратимое диспропорционирование формальдегида (реакционная среда в холостом опыте имеет рН = 3,5): Образующаяся муравьиная кислота катализирует реакцию Блана между вератролом и оставшимся формальдегидом, приводящую к образованию 3,4-диметоксибензилового спирта и последующих продуктов его конденсации. Остальные продукты реакции пока не выделены и, соответственно, не идентифицированы. Среди них содержатся несколько веществ, люминесцирующих в УФ-свете. Выводы 1. Разработана и изготовлена установка для проведения экстракции и гидролиза биофлаваноидов в субкритической воде. Разработана экологически чистая методика экстракции кверцетина с использованием субкритической воды. Показано, что экстракция в среде субкритической воды позволяет извлекать кверцетин из горца перечного в 7,6 раз больше, по сравнению с традиционным методом. 2. Методом масс-спектрометрии с электроспрей распылением показано, что в среде перегретой воды гидролиз рутина идет без использования кислотных катализаторов, требуемых при традиционных методиках. 3. Разработана экологически дружественная методика экстракции дигидрокверцетина в среде субкритической воды. Показано, что экстракция субкритической водой в проточном режиме превосходит по эффективности традиционные методики выделения дигидрокверцетина из растительного сырья в 1,4 раза. При экстракции субкритической водой в статическом режиме наблюдается выход ДКВ, соизмеримый с традиционными методиками. 4. Продемонстрированы возможности использования масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением для установления состава экстрактов, полученных в среде субкритической воды, из корня аралии маньчжурской. Наличие и концентрация аралозидов А, В и С в полученных экстрактах определены методом ВЭЖХ/МС с ионизацией электрораспылением. 5. Разработана экологически чистая методика изомеризации глауцина до дес-глауцина в среде субкритической воды с выходом 53%. Предложенный подход позволяет развить методики получения широкого спектра фармацевтически приемлемых солей (хлоридов, бромидов, фосфатов, цитратов и др.) дес-глауцина с использованием недорогого, экологически чистого растворителя - субкритической воды. 6. Методами масс-спектрометрии изучены продукты взаимодействия вератрола и параформа в среде субкритической воды. Впервые в среде субкритической воды получены макроциклы циклотривератрилена и циклотеравератрилена, широко используемые в супрамолекулярной химии в качестве молекулы «хозяина» при разработке супрамолекулярных комплексов типа «гость» - «хозяин». Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: Борисенко С. Н., Бичеров А. В., Павлюк О.В., Харабаев Н.Н., Борисенко Н. И., Ветрова Е. В., Минкин В. И., Борисенко Р. Н., Лекарь А.В. Разработка метода получения дес-глауцина в среде субкритической воды. Журнал «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика». – 2009. – Т. 4. - № 3. – С. 3-6 Борисенко С.Н., Руднев М. И., Бичеров А.В., Рябцова О.В., Борисенко Н.И., Ветрова Е.В., Минкин В.И., Лекарь А.В. Продукты взаимодействия вератрола и параформа в среде субкритической воды. Журнал «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика». – 2009. – Т. 4. - № 2. - 2009 С. 65-70. Борисенко С. Н., Руднев М. И., Борисенко Р. Н., Тихомирова К. С., Борисенко Н. И., Ветрова Е. В., Зимаков Д. В. Масс-спектрометрия аралозидов, извлеченных в среде субкритической воды из корня аралии маньчжурской. – 2009 - Журнал «Масс-спектрометрия». – 2009. – Т. 6. - № 3. – С. 187-190. Лекарь А.В., Борисенко С.Н., Максименко Е.В, Борисенко Р.Н., Ветрова Е.В., Н.И.Борисенко, Минкин В.И. Извлечение биофлавоноида - кверцетина из растительного сырья в среде субкритической воды // Журнал «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика». – 2008. – Т. 3. - № 2. – С. 33-36. Филонова О.В., Борисенко С.Н., Максименко Е.В., Борисенко Р.Н , Лекарь А.В. Борисенко Н.И., Минкин В.И. Разработка методики экстракции дигидрокверцетина из древесины лиственницы в среде субкритической воды // Журнал «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика». – 2008. – Т. 3. - № 2. – С. 37-42. Борисенко С.Н., Тихомирова К.С., Руднев М.И., Борисенко Н.И., Рыбаченко В.И., Г. Шредер Масс-спектрометрия и ЯМР-спектроскопия экстрактов корня аралии маньчжурской, полученного в среде субкритической воды. // Материалы V Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов. - Ростов-на-Дону. - 1-5 июня. - 2009 г. - С. 104 Борисенко С.Н., Тихомирова К.С., Руднев М.И., Борисенко Н.И., Рыбаченко В.И. Разработка методов определения аралозидов в экстракте корня аралии маньчжурской, полученного в среде субкритической воды –// Материалы V Международной научно-практической конференции «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации».- Суздаль. 15-18 сентября 2009 г. - С.62 Борисенко С.Н., Тихомирова К.С., Г. Шредер, Филонова О.В., Максименко Е.В., Ветрова Е.В., Борисенко Н.И., Рыбаченко В.И., Борисенко Р.Н., Руднев М.И. Исследование экстрактов корня аралии полученных в среде субкритической воды // III Всероссийской конференции «Аналитика России». - Краснодар, 27 сентября – 2 октября 2009 г. – С.379 Борисенко С.Н., Тихомирова К.С., Шредер Г. Исследование экстрактов корня аралии полученных в среде субкритической воды // Материалы V Международной научно-технической конференции “Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии. БФФХ - 2009”. – Севастополь. - 21 – 25 апреля. - 2009 г. - С. 212 Борисенко С.Н. Изомеризация глауцина в дез-глауцин в субкритической воде // Тезисы докладов V Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного Научного Центра РАН. – Ростов-на-Дону. - 8-27 апреля 2009. - С.64 Борисенко С.Н., Бичеров А.В. Разработка методов экстракции и модификации изохинолиновых алкалоидов в среде субкритической воды и суперкритического СО2. // Материалы IX Международного Семинара по магнитному резонансу. - Ростов-на-Дону. - 15 – 20 сентября. – 2008. – С. 77 Борисенко С.Н., Бичеров А.В., Павлюк О.В., Борисенко Н.И., Ветрова Е.В., Минкин В.И. Синтез дес-глауцина в субкритической воде. // Материалы IX Международного Семинара по магнитному резонансу. - Ростов-на-Дону. - 15 – 20 сентября. – 2008. – С. 83 Борисенко С.Н., Рябцова О.В., Бичеров А.В., Руднев М.И., Борисенко Н.И., Ветрова Е.В., Блохина В.Г., Минкин В.И., Синтез циклотривератрилена в субкритической воде. // Материалы IX Международного Семинара по магнитному резонансу. - Ростов-на-Дону. - 15 – 20 сентября. – 2008. – С. 84 Борисенко Н.И. Немазанная Н.А., Рябцова О.В., Бичеров А.В., Борисенко С.Н., Блохина В.Г., Борисенко Р.Н., Шредер Г., Рыбаченко В.И. Изучение взаимодействия вератрола с параформом в среде субкритической воды // Материалы IV Международной Конференция по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов. - г. Ростов-на-Дону. 18-22 сентября. – 2007. С. 167 Борисенко С.Н., Максименко Е.В., Борисенко Н.И., Шредер Г., Рыбаченко В.И., Борисенко Р.Н. Получение кверцетина гидролизом рутина в субкритической воде. // Тезисы докладов III Международной научно-практической конференции “Сверхкритические флюидные технологии: инновационный потенциал России”. - Ростов-на-Дону - 11-12 октября. – 2006. - С. 9 Борисенко Н.И., Минкин В.И., Шредер Г., Борисенко Р.Н., Щукина С.Н., Лекарь А.В., Борисенко С.Н. Использование субкритической воды для экстракции биологически активных соединений из растительного сырья. // Тезисы докладов III Международной научно-практической конференции “Сверхкритические флюидные технологии: инновационный потенциал России”.- Ростов-на-Дону – 2006. - 11-12 октября. С. 10

Похожие:

	Рабочая программа по дисциплине В. В методы очистки и разделения биологически активных веществ Целью изучения дисциплины «Методы очистки и разделения биологически активных веществ» дать студентам представление о сущности современных...		Синтез и химические превращения n-замещенных 3-имино-3н-фуран-2-онов Работа выполнена на кафедре природных и биологически активных соединений Пермского государственного университета
	Урока: Образовательные Образовательные: изучить состав и строение молекулы воды, физические и химические свойства, этапы промышленной очистки воды		Рабочая программа дисциплины Теоретические основы органической химии... Целями освоения дисциплины Теоретические основы органической химии биологически активных добавок являются
	Урок химии в 8 классе. Тема урока: «Типы химических реакций на примере свойств воды» Цель урока: изучить состав и строение молекулы воды, физические и химические свойства, значение воды для живых организмов, а так...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Познакомить учащихся со способами обеспечения сохранности продуктов в походе, обеззараживания воды, разогрева и приготовления пищи...
	Урок по теме: «Опорно-двигательная система. Строение, состав и свойства костей» Цель урока: изучить состав и функции опорно-двигательной системы, химический состав, строение и свойства костей		I. рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры Целью освоения дисциплины «Вода пищевых продуктов» является приобретение теоретических знаний о физико-химических свойствах воды...
	Тесты по пройденной теме. Задания: в состав каких органических соединений... Изучить строение и свойства белковой молекулы как одной из самой высокоорганизованной структурной единицы живой материи на Земле		Рабочая программа дисциплины Целью изучения дисциплины является освоение теоретическими основами дисциплины «Биохимия» по разделам: строение и состав структурных...
	Рабочая программа дисциплины Целью изучения дисциплины является освоение теоретическими основами дисциплины «Биохимия животных» по разделам: строение и состав...		Программа по дисциплине «Биохимия» Целью изучения дисциплины является освоение теоретическими основами дисциплины «Биохимия» по разделам: строение и состав структурных...
	Трансфер факторы- новое поколение биологически активных добавок к пище Обучающая цель – совершенствовать навык работы в группе при выборе правильного ответа		Программа элективного курса по химии «строение и свойства кислородсодержащих... Одним из вариантов решения этой проблемы является включение в учебный план элективного курса «Строение и свойства кислородсодержащих...
	Темы вашего учебного проекта Данный проект посвящен углубленному изучению классификации, строения, способов получения, применения, биологической роли биологически...		Сложные эфиры. Состав. Номенклатура. Свойства. Применение Рассмотреть состав и строение простейших сложных эфиров, сущность реакции этерификации