Содержание к диссертации
Введение
1. Природные каютаноеые производные
1.1. Общие сведения 7
1.2. Химические методы установления строения 22
1.3 Спектральные методы исследования каротановых производных 33
1.4. Стереохимия каротановых производных 39
1.5. О биогенезе каротановых производных 45
2. Тепичные сложные эфиры Ferula
2.1. Сложные эфщы Ferula, ceratophylla 49
2.2. Сложные Зфирн Ferula microcarpa 57
2.3. Сложные эфира Ferula rubroarenosa 65
2.4. Сложные эфщы Ferula lapldosa 73
2.4.1. Строение и стереохимия лшидина 74
2.4.2. Строение и стереохимия лапиферина 85
2.4.3. Строение и стереохимия лапиферинина 95
2.4.4. Строение и стереохимия лапидолина, лапидолинина и лапидолидина 104
2.5. Биологическая активность сложных эфиров фешл 11
3. Экспериментальная часть
3.1. Общие замечания 117
3.2. Сложные эфирн Ferula ceratophylla 118
3.З. Сложные эфщы Ferula microcarpa 121
3.4. Сложные эфщн Ferula rubroarenosa 124
3.5. Сложные эфщн Ferula lapidoea 128
Выводы 140
- Химические методы установления строения
- О биогенезе каротановых производных
- Сложные эфщы Ferula lapldosa
- Строение и стереохимия лапидолина, лапидолинина и лапидолидина
Введение к работе
Растительный мир нашей планеты часто образно называют "зеленой аптекой". И не без оснований. Действительно, огромное количество растений человек издавна применял с лечебной и профилактической целью. К числу таких растений относятся и представители рода ферула, занимающие почетное место в восточной медицине, а также пользующиеся широкой популярностью в странах Европы.
Еще Авиценна заметил благотворное действие смол ферул на организм человека и применял их для лечения многих заболеваний /I/. Некоторые виды ферул попрежнему используются в народной медицине, а отдельные представители - и в научной /2, 3/.
Хорошо известны в народе их противосудорожное, противовоспалительное, глистогонное действие. Смолы ферул в виде настоек, эмульсий, пластырей эффективны при лечении неврастении, астмы, злокачественных опухолей, незаживающих язв и ряда других заболеваний человека и животных /2,4,5/. Обнаружены контрацептивные и фитонцидные свойства экстрактов из ферул /6,7,8/.
Широко используются растения этого рода в качестве пряно-ароматического и консервирующего сырья в пищевой промышленности /2,9/.
Многие представители являются эфироносами, медоносами и. хорошими кормовыми растениями, влияющими на улучшение качества продукции животных /9-II/.
Однако, несмотря на очевидную перспективность в хозяйственном отношении и ценные терапевтические свойства, обусловленные наличием биологически активных веществ /12-15/, большинство растений рода долгое время оставались без внимания исследователей. Особенно это касается среднеазиатских видов, хотя во флоре Средней Азии и Казахстана растения рода ферула наиболее широко представлены. Здесь сосредоточено около 80 % из 130 произрастающих в СССР видов /16-18/,
Все вышеизложенное определило актуальность систематических исследований растений рода ферула, начатых в 1970 г, в лаборатории химии кумаринов и терпеноидов Ордена Трудового Красного Знамени Института химии растительных веществ АН УзССР. К настоящему времени изучено около 40 видов, выделено и установлено строение свыше 100 терпеноидных кумаринов и сложных эфи-ров. Вперше обнаружены природные сложные зфиры моно-и сескви-терпеновых спиртов с ароматическими кислотами.
В результате изучения биологических свойств выявлена естрогенная, противовоспалительная, антифидантная, антимикробная, фунгицидная и ростстимулирущая активность компонентов ферул /19-22/. На основе эстрогенных свойств сложных эфиров карота-нового типа созданы два препарата для применения в медицине и сельском хозяйстве /21,23,24/.
Частью этих широких исследований явилась настоящая работа, в задачу которой входило: разделение сложноэфирных компонентов четырех произрастающих на территории Средней Азии видов ферулы - ф.роголистной, ф.мелкоплодной, ф.краснопесчаниковой и ф.каменной; установление строения и стереохимии новых соединений и идентификация известных; передача выделенных соединений на биологические испытания для выявления ценных физиологических свойств с целью поиска путей их применения.
В ходе выполнения поставленных задач были получены следующие результаты, определившие новизну и практическую ценность работы. Из четырех указанных растений выделено 19 индивидуальных сложных эфиров терпеноидннх спиртов с алифатическими и ароматическими кислотами, 13 из которых оказались новыми. Для всех новых соединении на основании анализа спектральных параметров, химических превращений и корреляцией с известными соединениями установлены строение и стереохимия.
Для каротановнх сложных эфиров лапидина и лапиферина определена абсолютная конфигурация асимметрических центров.
Конфигурация ацильных производных нового каротанового спирта лапидолина подтверждена рентгеностигктурннм анализом.
В основе впервые изолированных соединений лежат терпено-идные спирты, относящиеся по строению углеродного скелета к пяти структурным типам - камфана, гермакрана, гумулана, гвайя-на и каротана. И поскольку большинство из них принадлежат к типу каротанов, новейшей группе природных соединений, то обзор литературы мы сочли целесообразным посвятить именно этим соединениям (охват литературы до 1984 г.).
Биологическая активность выделенных сложных эфиров изучалась в лабораториях фитотоксикологии, фармакологии и химиотерапии. При этом установлено, что фероцин и фероцинин обладают высокой антимикробной активностью в отношении граммполо-жителышх бактерий, сочетающейся с противогрибковым действием.
Лапидин, Е-чимгин, фероцинин и элоксиферолин (рубафери-дин) проявляют антифидантную и инсектицидную активность. Чим-ганидин оказывает эстрогенное действие, сравнимое с активностью тефэстрола, внедряемого в медицинскую практику. Обнаруженные свойства открывают перспективу практического использования этих соединений.
Работа выполнена в лаборатории химии кумаринов и терпе-ноидов ЙХРВ за период 1977-1983 гг.
Химические методы установления строения
Для определения углеродного скелета каротанов применяется классический метод дегидрирования /47,48/. В качестве дегидри-рущих агентов при этом используются сера, палладий на угле, чаще селен /27,43,47,62/. Реакция проводится при нагревании (280-320), иногда в атмосфере азота /62/ или углекислого газа /27/. В подавляющем большинстве случаев основным продуктом реакции является 1,7-диметил-4-изопропилнафталин (даукален) с примесью азуленов, хотя описано и образование только азуленов /27,62/. Применение метода исчерпывающего гидрирования с последующим дегидрированием в мягких условиях (S, 180-220) /43/ дает тот же результат. По мнению Голуба и сотр. /43/ образование даукалена ІУ является следствием изомеризации в условиях реакции лабильного азуленового скелета ХХХШ в более устойчивый нафталиновый ІУ. Для выяснения характера гидроксильных групп и определения их положения и ориентации относительно соседних заместителей используются общепринятые реакции окисления, ацетилирования и элиминирования. Окисление каротанов, содержащих вторичные гидроксильные группы, до кетопроизводных осуществляют хромовым ангидридом в уксусной кислоте /69/ или ацетоне /47/« В случав соединений, чувствительных к кислотам, реакцию проводят в пиридине /41,43/, В качестве окислителя иногда используется реактив Джонса /47/. Окисление ненасыщенных еесквитерпеношх производных с гидрок-сильной группой, расположенной в -положении к двойной связи, может сопровождаться миграцией последней с образованием ol,f -ненасыщенной кетогруппировки, как например в случав ферутинола (яшкеанадиола) ХХШ /69/. Аксиальные гидроксильные группы окисляются с большей скоростью, чем экваториальные /43/. Соединения, имеющие вторичные гидроксильные группы, в большинстве случаев легко ацетилиртются уксусным ангидридом в пиридине при комнатной температуре или при нагревании. Разница в реакционной способности различно ориентированных гидроксильных групп нередко позволяет селективно этерифицировать Третичные гидроксильные группы ацетилируются в более жестких условиях, хлористым ацетилом в н, н-диметиланилине при нагревании. Однако при этом, кроме ацетилирования, идет побочная реакция дегидратации с образованием ненасыщенных соединений /76/. Отщепление третичных гидроксильных гірш в каротановых производных осуществляется с помощью дегидратирующих агентов -хлористого тионила /43,46,62/ или хлорокиси фосфора /62/. При наличии нескольких оксигрупп характер конечных продуктов зависит от температурных условий реакций.
Так при обработке лазерпитина XX хлористым тионилом в пиридине при 0С отщепляется только одна гидроксильная группа ХШТ. Повышение температуры реакционной смеси до 85С приводит к образованию соединения ХГОП с двумя олефиновыми связями /43/. Аналогичным образом изменяются в щелочной среде все производные лазерола со структурным элементом -СН(ОН) - СО - С (ОН)-. Соединения без гидроксильной группы при С8 устойчивы к дегидратации в щелочной среде и отщепляют только сложноэфирные группы. Результаты реакции дегидратации могут быть использованы для решения не только стіуктуршх, но и стереохимических вопросов. Это обусловлено ее относительной стереоспецифичностью, т.е. транс-элиминирование протекает быстрее, чем цис. И различие в скоростях, определяемое по соотношению образующихся эпимерных продуктов, нередко дает возможность делать конкретные выводы о конфигурации заместителей. Так, преимущественное образование дауцена ХЬП при дегидратации каротола П позволило приписать изопропильной группе экваториальную ориентацию при известной аксильной конфигурации гидроксильной группы /76,78/. Бпоследет- вий это было подтверждено рентгеноструктурным анализом и стерео-специфическим синтезом /79-83/. Присутствие о(-диольной группировки можно установить по образованию сульфитов с тионилхлоридом /46/ и изопропилиденовых производных с ацетоном в присутствии сульфата меди /46/ или п-толуолсульфокислоты /84/. Кроме того, соединения с указанным структурным фрагментом легко окисляются йодной кислотой /43/. Количество и характер двойных связей в каротановых соединениях определяют гидрированием, с использованием в качестве катализаторов платины (в виде R02) и палладия на угле. Реакцию проводят обычно в спирте или уксусной кислоте /47,62/. Характер конечных продуктов гидрирования зависит от условий проведения реакции, а также от строения исходного соединения.
Например, при восстановлении вагинатина XXXI в уксусной кислоте в присутствии платинового катализатора образуется тет-рагидровагинатин ХЫП /62/. При использовании же в качестве растворителя этилового спирта продуктами реакции являются ок-сидигидровагинатон ХЫУ и о -метилмасляная кислота ХЬУ. Т.е. в этом случае наряду с насыщением двойных связей происходит гид-рогенолиз сложноэфирной группировки, что указывает на аллиль-ное расположение последней. Наиболее интересной особенностью соединений каротанового типа является образование внутренней окиси в свшчленном кольце. Эта реакция относится к трансануляршш и осуществляется не по углеродной цепи, а через пространство, т.е. между атомами, находящимися на противоположных концах цикла. В качестве нук-леофила при этом выступает третичная гидроксильная rjynna, действию которой подвергается электрофил, в данном случае углеродный атом, несущий двойную связь или кислородсодержащую функцию - эпоксидное кольцо или гидроксильную группу. Реакция сопровождается миграцией водорода атакующей гидроксильной группы к месту атаки. Характерный признак рассматриваемой реакции, как и любой трансанулярной - ее стереоспецифичность, т.е. она может протекать только при определенной ориентации взаимодействующих звеньев. Это свойство широко используется при решении стерео-химических проблем /46,76,78/. Легче всего образование окисного мостика через цикл происходит в случае соединений с третичной гидроксильной группой при Cg. Например, при восстановлении карбонильной группы вагина-тина ХШ литийалкмогидридом, кроме вагинатриола L получено соединение II, являющееся результатом согласованных процессов элиминирования эфирной группы и миграции двойной связи при ан-химерном участии гидроксильной группы /62/. Окисление вагинатриола L активированной окисью марганца приводит к количественному превращению его в соединение ЫП, что доказывает существование аллильной гидроксильной группы в вагинатриоле. Первой стадией реакции является образование « -ненасыщенного кетона ЫП Затем осуществляется внутримолекулярная конденсация по Михаэлю /85/, т.е. взаимодействие третичной гидроксильной группы с образовавшейся сопряженной системой /62/.
О биогенезе каротановых производных
При установлении строения природных терпеноидных соединений неоценимую роль играет биогенетическое правило /103-105/, согласно которому исходной точкой биогенеза сесквитер-пенов в природе является реально существующий алифатический спирт фарнезол (цис- или транс-). Из последнего при помощи известных в органической химии циклизаций и перегруппировок можно вывести углеродные скелеты практически всех сесквитерн неновых соединений. Это приводит либо к точным структурным формулам природных соединений или к аналогам, от KOTOJHX путем окислительных и восстановительных реакций приходят к природным веществам, Каротановые производные относятся к нерегулярным сескви-терпенам, углеродный скелет которых ,а, следовательно, и биогенез несколько необычны. Пути происхождения этих соединений в растениях изучены недостаточно, однако имеются некотоіне предположения. Первое экспериментальное исследование по этому вопросу на примере каротола с использованием изотопного метода провел чешский ученый Соучек /97/. Опираясь на биогенетическое изопреновое правило, автор предположил, что образование каро-танов в растении может осуществляться двумя путями. Первый из них включает циклизацию десятичленного моноциклического карбоний-иона ЬХХУШ, образующегося из транс-фарнезилпирофос-фата LiTOTV который в свою очередь синтезируется из уксусной кислоты ЬХХІУ через мевалоновую LXX7, с последующей миграцией метальной группы. Второй вероятный путь предполагает непосредственную циклизацию трансфараезилпирофосфата ЬХГО по синхронному механизму транс-антипараллельного присоединения в бициклический каротановый скелет LXKIX. Выделив радиоактивный каротол, синтезированный в растении из меченой уксусной кислоты, Соучек, путем химической деструкции показал, что радиоактивность при С8 - атоме составляет 1/6 часть радиоактивности всей молекулы. Отсвда следует, что миграция метильной группы от С не происходит. Таким образом, было поставлено под сомнение существование промежуточного моноциклического иона ХХУШ, и более приемлемым представился второй путь синтеза каротанов: К такому же выводу пришла группа японских исследователей /64/, изучая биосинтез асптерровой кислоты из меченого ацетата натрия (13СН3 СОСЯ а, 14СН3С0Шга).
Методом ЯМР на яд-то pax хоС было показано, что в синтезированной грибом Aspergillus terreus радиоактивной кислоте обогащенными изотопами оказались положения С2, С4, С5, С7, Сд, С12, С14 и С15 каро-танового скелета. Это свидетельствует о том, что последний, по всей вероятности, является следствием непосредственной циклизации ациклического транс, цис-фарнезилпирофоофата. Паркер и сотрудники в обзоре, /106/, касающемся биогенеза сесквитерпенов, предполагают несколько иной путь возникновения каротола, а следовательно, и каротановых производных в природе. По их мнению наиболее вероятная схема биогенеза включает циклизацию моноциклического катиона LXXX, образующегося из цис-фарнезилпирофосфата, в бщтткличеокий катион L.XXIX, с последующим 1,3-гидридннм сдвигом и депротонированием в диен ХШ. Из последнего при стереоспецифической гидратации образуется каротол П: Учитывая это, американские исследователи считают /88/, что синтез акоранов из ШШ через "каротоловый эфир" можно рассматривать как "биосинтез in vitro" каротанов и акоранов. То есть, вполне вероятно, что биогенез каротола в природе может осуществляться через промежуточный моноциклический тригональний карбоний ион LXXX. Подводя итог литературным сведениям, следует отметить, что вопрос о механизме образования соединений каротанового типа в растениях остается спорным и для детального уточнения требует более глубоких экспериментальных исследований. Не раскрыта также их биологическая роль в природе. В богатой и разнообразной флоре земного шара род ферула (Ferula) семейства Зонтичных (Apiaceae ) объединяет свыше 160 видов» На территории Советского Союза произрастает более 130 видов, причем максимальное разнообразие последних (около 80 %) сосредоточено в республиках Средней Азии /9,16,18/. Обнартжение биологически активных веществ в растениях этого рода /12-15/ и их богатые сырьевые запасы послужили основанием к детальному химическому исследованию его видов с целью создания ценных лекарственных препаратов и поиска биологических моделей для получения синтетических и полусинтетических аналогов с разнообразным спектром биологического действия. Четыре изученных нами растения - ферула мелкоплодная, ф. краснопесчаниковая, ф.роголистная и ф. каменная, относятся к наиболее распространенным среднеазиатским видам подрода Peu cedanoides (Boiss) Korov. - самого многочисленного в системе рода /3,18,109/. Из 19 видов подрода, ранее исследовавшихся в химическом отношении, подавляющее большинство flAj продуцируют сложные эфиры ароматических и алифатических кислот с сесквитерпеновы-ми спиртами, которые по строению углеродного скелета представлены в основном тремя типами - каротана, гумулана и гер-макрана /14,110/. П.І. Сложные эфиН Ferula ceratophylla Ferula ceratophylla Regel et Schmalch. (ферула роголист-ная - вид, эндемичный для Сырдарьинского Каратау, произрастает на каменистых склонах и осыпях в поясе горных степей /3, 18/. Это многолетнее поликарпическое растение с крупными кор- нями относится к кордовым и известно также в культуре /3,9/. По сообщению Н.П.Кирьялова /12/, в корнях ферулы роголистной (место и период сбора не указаны) содержится гермакрановый спирт - ангрендиол. Мы исследовали корни растения, собранного в горах Каратау Казахской ССР в фазу плодоношения, однако ангрендиола не обнаружили.
Из фенольной фракции метанольного экстракта методом колоночной хроматографии на силикагеле мы выделили два новых сложных эфира - фероцин и фероцинин /III-II3/, которые по совокупности химических свойств и спектральных данных отнесены к классу гумуланов. І мулановне производные принадлежат к одному из наименее распространенных среди ферул типов еесквитерпеноидов и, кроме ф.роголистной, найдены лишь в трех видах - в ф.можжевеловой /96,115,116/, ф.ксероморфной /117,118/ и ф.чаткальской /119/. П.І.І. Фероцин и фероцинин. Фероцин (І) 022%83» М 0, т#пл 7-128 и Фероцинин (II) С23Н30О4, М 370, т.пл. 107-108 - оптически активные кристаллические соединения, хорошо растворимые в бензоле, хлороформе, умеренно - в эфире, метаноле, плохо - в гексане и нерастворимые в воде. В УФ-спектре фероцина отмечаются максимумы при 218 и 253 нм (lg4,43; 4,33), характерные для хромофора п-оксибензоила. Максимумы 219, 252 и 295 нм (lg 4,43; 4,31; 3,94) в спектре фероцинина обусловлены 3,4-диоксибензоильным хромофором. В присутствии щелочи длинноволновые максимумы в спектрах I и П претерпевают батохромные сдвиги на 51 и 64 нм соответственно, что указывает на присутствие в молекулах обоих соединений свободной фенольной п-оксигрушш. Последнее подтверждается тем, что вещества на холоду обратимо растворяются в щелочах. Сложноэфирную природу фероцина и фероцинина раскрывают их ИК-спектры, а также результаты щелочного гидролиза. В ИК-спектрах I и П (рис. I и 2) наблюдаются полосы поглощения карбонила сложного эфира ароматической кислоты (1680 и 1705 с Г соотв.), а также ароматического ядра и гидроксиль-ных групп. При нагревании в водно-спиртовом растворе щелочи оба соединения расщепляются, образуя один и тот же сесквитерпеновнй спирт Ш, CjgH O, М 220 І названный фецеролом, и ароматические кислоты: фероцин- п-океибензойную ІУ, а фероцинин - ванилиновую У (Схема ЇЇ.І). Согласно данным Ж-спектра (рис. 3) в молекуле фецерола Ш имеются гидроксильная группа (3200-3500 см "1), экзометилен (3080, 1648, 910 см""1), транс-дизамещенная (1600, 970 см-"1) и тризамещенная (840, 895 см-1) двойные связи (120-122). Максимум поглощения в его УФ-спектре с A JUC 244 нм (ig 4,44) характерен для сопряженной диеновой системы. Анализ спектра I3MP Ш (рис.4, табл.ПД) подтверждает наличие указанных структурных элементов. В области олефиновнх протонов проявляются следующие сигналы: дублеты при 5,32 и 5,74 м.д. (по IH, j - 16 1), относящиеся к протонам транс-дизаме-щенной двойной связи; дублеты при 4,72 и 4,78 м.д. (по Ш, J = 2 Гц), определяющиеся протонами экзометиленовой группы, и триплет с центром 5,17 м.д. (IH, jj « jg в 7,5 Гц), ооуслов-ленннй олефиновым протоном тризамещенной двойной связи.
Сложные эфщы Ferula lapldosa
PSrula lapidosa Korov. (ферула каменная) - эндемичный для Средней Азии горный вид, произрастающий преимущественно на каменистых южных склонах или речных террасах от среднего до субальпийского пояса. Основная часть ареала ферулы каменной находится в пределах Киргизии /3,109/. Это растение известно в народе как кордовое /9/. Мы изучали корни, заготовленные на перевале Чигирин. Киргизской ССР. Ранее двумя группами исследователей в корнях этого вида, собранных в Багамском ущелье и Сусамырской долине (Кирг.ССР), были обнаружены сложные эфщн камфанового ( і-чимгин) и гер-макранового (феролин, чимганидин) типа /144,156/. Известных веществ в исследуемом объекте мы не обнаружили, а из нейтральной фракции спиртового экстракта корней многократным хроматографированием выделили шесть новых веществ: лапидин, лапиферин, лапиферинин, лапидолин, лапидолинин, ла-пидолидин. По спектральным характеристикам и химическим свойствам они были отнесены к сложным эфирам каротановых спиртов с ароматическими и алифатическими кислотами. Состав и физико-химические константы выделенных веществ представлены в таблице П.5. Лапидин (XXIX) С2онзо4 ХРШ0 растворяется во всех органических растворителях и нерастворим в воде. В его ИК-спек-тре (рис.19) отмечаются полосы поглощения сложноэфирного кар-бонила (1710 см"1), гидроксильной группы (3550 см" 1) и карбонильной группы, находящейся в семичленном цикле, в сопряжении с двойной связью (1640 см" ). Последнее подтверящается наличием в УФ-спектре максимума, характерного для ( ненасыщенного кетона, с imftx230 нм (lg 4,D8). Масс-спектр лапидина обычен для сложных эфиров сеск-витерпеновнх спиртов (157) и имеет пики ионов с ш/z 334 (М "), 291 (М-С3Н?)+, 251 (M-CgE )4", 234 (M-C5HQ02)+, 216 (М-С5Н802 -Н20)+, 191 (M-CgHgOg - С3Н7)+, 173 (М-С5%02 - СдН7 --%0)+. При щелочном гидролизе лапидина 5-$ным водно-спиртовым раствором соды получили сесквитерпеновнй спирт лапидол XXXV, С15%4з» W " 252) (схема П.5). Из кислой части гидро- лизата выделили эквимолярное количество ангеликовой кислоты XXXVI, которую идентифицировали с известным образцом по тем пературе плавления и ИК-спектру. Таким образом, лапидин является моноэфиром лапидола и ангеликовой кислоты. В масс-спектре лапидина XXIX и лапидола ХЮ отмечаются интенсивные пики (М -43), обусловленные отливом изопропильной группы. В спектрах IMP обоих соединений (таблица П.6, рис.20 и 21) присутствуют сигналы двух метильных групп в виде дублетов с константой спин-спинового взаимодействия равной 6 Гц, и метильной группы при двойной связи.
При составе Ci5%43 наличи двойной связи, карбонильной и изопропильной групп лапидол должен иметь бициклический каротановый скелет, что подтверждается образованием даукале-на ХХХУП при дегидрировании ХХП палладием. Из трех атомов кислорода, входящих в состав молекулы лапидола, один образует кетогруппу, а два других представлены гидроксильными группами. В спектре IMP лапидола (рис.21) проявляется сигнал только одного гемгидроксильного протона (м, 4,48 м.д.), следовательно, одна из двух имеющихся гидроксильных групп являете? ся вторичной, а другая - третичной. Положение названных заместителей и двойной связи определяли на основании химических превращений (схема П.5) и спектральных данных. В скелете каротана для третичной оксигрушга возможны три положения: С4, С5 и CJJ, последнее из которых исключается на основании мультиплетности сигналов метильных групп при CJJ (д, 0,82 и 0,86 м.д.). Дегидратацией лапидина тионилхлоридом в пиридине получили два ангидропроизводных - ангидролапидин А ХШШ и ангид-ролапидин В XXXIX одинакового состава С20%83 316 » в ИК-спектрах которых нет полос поглощения гидроксильной группы. Спектр ПМР ангидролапидина А очень схож со спектром исходного соединения, разница лишь в том, что сигнал гемацильного протона из мультиплета превращается в квартет с . = 8 Гц, J2 = 5 Гц и проявляется в более слабом поле (5,74 м.д.). В спектре IMP ХШХ, в отличие от ХХХУШ, в области слабых полей появляется сигнал еще одного олефинового протона при 5,39 м.д. в виде уширенного синглета, а гемацильный протон имеет вид мультиплета при 5,30 м.д. Сравнивая мультиплетность и значения химических сдвигов сигналов гемацильных протонов в спектрах ангидропроизвод-ных А и В и учитывая появление дополнительного сигнала олефинового протона в последнем можно заключить, что третичная и вторичная гидроксильные группы находятся по отношению друг к другу в 1,3-положении. Это возможно в том случае, если третичная оксигруппа присоединена к С4, а вторичная - к Cg. В УФ-спектре лапидола, как и в спектре лапидина, имеется максимум поглощения -ненасыщенного кетона с 241 нм.
Проявление сигналов протонов метальной группы при двойной связи и олефинового протона в несколько более слабом поле, чем обычно, показывает, что карбонильная группа сопряжена с двойной связью, а наличие в ЙК-спектре лапидола (рис. 22) полосы поглощения карбонила при 1640 см"-1 обусловлено его расположением в семичленном цикле. Таким образом, если двойная связь расположена при Cg-С9, карбонильная группа должна находиться при CJQ. Положение двойной связи при СГС8 и кетогруппы при С6 не согласуется с мультшілетностью сигнала гемгидроксильного протона. Последний в ПМР-спектрах лапидола, лапидина и его производных (табл. П. 6) проявляется в виде мультиплета или секстета, что исключает НаХОЖДеНИе ВТОРИЧНОЙ ГИДРОКСИЛЬНОЙ ГІУШШ ПРИ CJQ. Восстановление лапидина боргидрвдом натрия привело к образованию дигидролапидина С20н324 ХЬ в ИК-спектре которого исчезла полоса поглощения карбонильной группы, а в спектре ПМР (рис.23) отмечается диамагнитный сдвиг сигналов ангулярной ме-тильной группы (д = 0,28 ы.д.), метшш при двойной связи US. 0,2 м.д.) олефинового и гемацильного протонов (д"= 0,52 и 0,55 м.д. соотв.), что согласуется с предложенным положением карбо-нила при CJQ. При действии на дигидролапишш перфталевой кислоты образуется эпоксидигидролапидин ХЫ С20%2% MP-спектр его характеризуется появлением сигнала эпоксидного протона (2,80 м. д., д, j= 5 Гц) и присутствием сигналов гемгидроксильного (3,33 м.д., д, J= 5 Гц) и гемацильного (5,17 м.д., сек., J = 10,5; 10,5; 5,0 Гц) протонов. Следует отметить, что при переходе от лапидина к дигид-ролапидину и эпоксидигидролапидину сигнал гемацильного протона из мультиплета превращается в четко разрешенный секстет с J= 10,5; 10,5; 5,0 Гц. Такая же картина характерна для сложных эфиров каротанового спирта яшкеанадиола (йерутинола) /47, 51, 68/. При щелочном гидролизе эпоксидигидролапидина получили эпоксидигидролапидол ХЬП С15Н2604. В спектре ПМР ХШ (рис.24), снятом в дейтеропиридине, проявляются сигналы, изопропильной группы (0,83; 1,00 м.д., д, J= 6 Гц, по ЗН), ангулярной ме-тильной группы (1,28 м.д., с, ЗН), метила при эпоксидном кольце (1,43 м.д., с, ЗН), эпоксидного (3,10 м.д., д = 5 Гц) и двух гемгидроксильных протонов (3,73 м.д., т, Jj- = j2 = 5 Гц и 4,35 м.д., м). Кроме того, присутствуют дублеты от двух вторичных гидроксильных групп при 5,7 и 6,67 м.д. с j= 5 Гц и
Строение и стереохимия лапидолина, лапидолинина и лапидолидина
Лалидолин (ХХШ) С24%68» «л идолинин (ХХХШ) С28%810 и лапидолидин (ХХХІУ) C2gH3gOg - кристаллические, оптически активные соединения, хорошо растворимые в полярных органических растворителях. Лалидолин Х50Ш имеет в УФ-спектре максимум ненасыщенного карбонила -J\mftJ(2I8 нм ( lg 3,72) /62/. Сложноэфирную природу его раскрывает ИК-спектр (рис.34), содержащий интенсивные полосы поглощения сложноэфирных карбонильных групп насыщен- т т ной (1755 см" -1-) и ненасыщенной (1720 см ) алифатических кислот, сложноэфирных -С-0- связей (1240, 1280 см ), тризамещен-ной двойной связи (970, 1650 см"1) и гидроксильной группы (3500 см-1). В спектре IMP ХЮШ (рис.35, табл.П.9) проявлены сигналы протонов изопропильной группы (д, 0,83 и 0,85 м.д., по ЗН, j = 7 Гц), третичной метильной группы (с, 1,25 м.д., ЗН), метила при эпоксидной группе (с, 1,41 м.д., ЗН), эпоксидного протона (д, 2,80 м.д., - J = 5 Гц) и трех гемацильных протонов (п, 4,87 м.д., J= 6 Тцї д, 5,2 м.д., J= 5 Гц; м, 5,32 м.д., їїт = 24 Гц), а также протонов двух ацетильных и ангелоильного остатков. Наличие указанных функциональных групп в молекуле лапидолина согласуется с результатами его масс-спектрометрического распада под действием электронного удара: в его масс-спектре отмечены пики ионов с m/z409 (М-С3Н?)+, 349 (409 - СН3С00Н)+, 309 (409 - С5Н802)+, 249 (349 - C5Hg02)+, 266 (309 - СН3С0)+, 232 (249 - 17)+. Лапидолинин ХХХШ, судя по спектральным данным, близок по строению к лапидолину и отличается от последнего только тем, что имеет в своем составе ароматическое ядро (ИК: 1520, 1600 см"1, рис.36) 1 В его УФ-спектре тлеются максимумы 211, 264 и 295 нм (Eg 4,38; 4,08; 3,83), характерные для 3,4-диоксибен-зоильного хромофора. ШР-спектр лапидолина ТХШ (табл. П.9, рис.37) в основном повторяет спектр лапидолина ХЕШ, но в отличие от него содержит сигналы протонов остатка вератровой кислоты /к, 7,60 м.д. (IH, J = 9; 2,5 Гц); д, 6,78 м.д. (IH, J= 9 Гц); д, 7,36 м.д. (IH, J = 2,5 Гц); с, 3,85 и 3,88 м.д. (по ЗН)/ вместо ангеликовой. Присутствие вератроильного остатка в молекуле ХХХШ подтверждается пиками соответствующих ионов в масс-спектре: ш/г 352 (М-СдНд У -, 309 (491-С9Н1004)+. Анализ приведенных спектральных характеристик и образование даукалена ХХХУП при дегидрировании ХХШ и ХХХШ с палладием, дают основание отнести их к классу каротанов.
При щелочном гидролизе (схема П.8) обоих соединений получили один и тот же каротановый спирт лапидолинол ьуп с15%65 (ИК-сявктР» рис.38), а из кислой части гидролизатов выделили ангеликовую я вератровую кислоты. Из вышеизложенного ясно, что лапидолин и лапидолинин являются триэфирами лапидолинола. Сопоставление спектров IMP описанного ранее лапиферино-ла ЬУ (табл. П.8) и лапидолинола ЬУП (табл. П.9) приводит к выводу, что они имеют небольшую разницу в строении, заключающуюся в наличии в молекуле последнего еще одной гидроксильной группы. Это обусловливает появление в спектре ЬУП соответствующего дополнительного сигнала: дублета гемгидроксильного протона при 4,43 м.д. с j= 5 Гц. Расположение гидроксильной группы при CjQ однозначно определяется характером расщепления сигнала эпоксидного протона при Сд - дублет при 2,80 м.д., J= 5 Гц (вместо триплета при 2,78 м.д., J= 7J7 Гц в лапифериноле). Таким образом, лапидолинол имеет строение 2,4,6,10-тетраокси-8,9-эпоксикаротана. Такому заключению полностью соответствуют спектральные данные ЬУП. Так, его масс-спектр характеризуется пиками ионов, обусловленных последовательным отрывом от молекулы спирта изопропильной группы m/z 243 (М-43)+ и четырех молекул воды: m/z 225 (249-Н20)+, 207 (225-%0)+, 189 (207-1 0)+, 171 (189-1 0)+. А в его ПМР-спек-тре (рис.39) присутствуют сигналы от одной третичной гидро-ксильной группы (с, 3,3 м.д.) и трех вторичных /уш.с, 6,51 м.д.; д, 6 ,13 М.Д. ( J = 2,5 Гц); д, 5,79 м.д. ( j= 5 Гц)/. Расположение кислотных остатков в лапидолине и лапи-долинине вытекает из следующих данных. При мягком гидролизе ХХХП и ХХХІП раствором Nag получили ангеликовую и вератровую кислоты соответственно и одинаковые диацетаты CJ H3QO? ЬУШ. В спектре ПМР последнего (табл. П.9, рис.40) сохраняются сигналы обеих ацетильных групп, а мультиплет, относящийся к протону при Cg, сдвигается в более сильное поле до 4,36 м.д. Отсюда следует, что ан-геликовой кислотой в ХХХП и вератровой в ХХХШ этерифицирова-нн гидроксильные группы при Cg, а ацетильные остатки в обоих соединениях расположены при С2 и CJQ. Сравнительный анализ спектров ПМР лапидолина, лапидо-линина и известных соединений сходного строения позволил установить ориентацию заместителей и порядок сочленения колец. Характерная картина расщепления протона при Cg в ХХХП и ХХХШ с соседними протонами (м, їїj = 24 и 23 Гц соответст- венно) указывает на его аксиальную ориентацию и о -экваториальную ориентацию гемшального к протону ацильного остатка при транс-сочленении циклопентанового кольца с циклогептановым /159/. Наличие в спектрах лапидолина и лапидолинина дублетов при 2,80; 2!,88 соответственно ( j = 5 Гц) является результатом взаимодействия эпоксидного протона с вицинальным гемацильным протоном при CJQ (д, 5,20 и 5,14 м.д., J= 5 Гц).
Величина константы спин-спинового взаимодействия этих протонов характерна для -расположения окисного кольца (по аналогии с лапиферо-лом и его производными /94/. Конфигурация связи CJQ-OAC остается неоднозначной, так как анализ молекулярной модели показывает, что величина КССВ протонов Н-9 и Н-10 не зависит от ориентации указанной связи. Относительное расположение изопропильного радикала определили следующим образом. При сравнении спектров IMP лапидолина и лапидолинина видно, что замена остатка алифатической кислоты при С6 на ароматический приводит к парамагнитному сдвигу дублета одной из метильных групп изопропила на 0,12 м.д. (от 0,85 до 0,97 м.д.). Это обусловлено одинаковой ориентацией ацильного остатка при С6 и изопропильной группы /93/. Следовательно, последняя имеет о-экваториальную ориентацию. Предложенная конфигурация асимметрических центров в рассматриваемых соединениях была подтвервдена рентгеноструктур-ным анализом лапидолина, в результате которого установлено также, что сложноэфирная группа при CJQ присоединена о/-связью. Изложенные выше данные позволяют заключить, что лапидо-лин является 4 -окси-2о/, 10о -диацетокси-6 ангелоилокси-8л , 9о -эпокситранскаротаном ХШІ, а лапидолинин имеет строение 4jh роксильных групп (3545, 3430 см- ) сложноэфирных карбонилов ароматической (1700 см" ) и алифатической (1740 см "1) кислот, ароматического адра (1520, 1600 см"1) и сложноэфирных -с-0-свя-зей (1230-1250, 1275 см-1). Согласно УФ-спектру Umcu( 220, 263, 295 нм (lg 4,36; 4,0; 3,78)/ этерифждарующая ароматическая кислота является 3,4-диоксизамещенной. В спектре ПМР ХХХІУ (рис.42, табл.П.9) в области сильных полей отмечены сигналы протонов изопропильноЁ группы 0,84 и 1,04 м.д. (д, J= 7 Гц), ангулярного метила 1,21 м.д. (с) и метила при эпоксидном кольце 1,48 м.д. (с). Кроме того, проявляются сигналы двух гемацильных протонов - широкий мультиплет при 5,30 м.д. ( W.J. = 23 Гц) и дублет с уширенными компонентами при 5,04 УІ ж. ( J= 6 Гц). Два трехпротонных синглета (3,85 и 3,89 м.д.) и группа сигналов в области ароматических протонов /д, 6,82 м.д. ( J = 9 Гц); д, 7,4 М.Д. ( J= 2,5 Гц); к, 7,53 м.д. ( J= 9; 2 Гц)/ отнесены к остатку вератровой кислоты. Узкий синглет при 2,04 м.д. соответствует протонам ацетильной группы. Дублеты при 4,19 м.д. ( J-5 Гц) и 2,91 м.д. ( J = 5 Гц) объясняются вицинально взаимодействующими гемгидроксильным и эпоксидным протонами соответственно. Из продуктов щелочного гидролиза лапидолидина, кроме ла-пидолинола ЬУП, выделили вератровую кислоту НУ (схема П.8). Приведенные данные позволяют сделать вывод, что лапидо-лидин является диэфиром лапидолинола с уксусной и вератровой кислотами. Расположение кислотных остатков определяли следующим образом. В ПМР-спектре ХХХІУ сигналы протонов изопропильной группы проявлены в виде двух дублетов (табл. П.9, рис.42), разница между химсдвигами которіх составляет 0,2 м.д. Такая большая
