Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 8
1.1. Полипренолы как класс природных соединений 8
1.1.2. Разнообразие структур полиизопреноидных соединений 8
1.1.3. Количественное содержание полиизопреноидных соединений в растениях 11
1.1.4. Сезонная и возрастная динамика распределения полипренолов 12
1.1.5. Содержание полипренолов в вегетативных органах растений 13
1.1.6. Полипренолы хвойных растений 14'
1.1.7. Биосинтез полиизопреноидных соединений 17
1.1.8. Биологические функции полиизопреноидов 18
1.1.9. Физиологическая активность полипренолов и их производных 19
1.2. Выделение полипренолов из смесей 19
1.2.1. Хроматографические методы разделения 20
1.2.2. Нехроматографические методы разделения 22
1.3. Структурные характеристики полипренолов 24
1.4. Химические преобразования полипренолов 26
1.4.1. Получение галогенопроизводных 26
1.4.2. Синтез тозилатов и мезилатов 27
1.4.3. Окисление полипренолов 27
1.4.3.1. Окисление а-концевой группы полипренолов 27
1.4.3.2. Синтез а,со-дигидроксипроизводных полипренолов 28
1.4.3.3. Синтез карбоксипроизводных полипренолов 29
1.4.4. Синтез аминопроизводных полипренолов 29
1.4.5. Восстановление полипренолов 30.
1.4.5.1.Синтез долихолов присоединением оптически активной С5-единицы 32
1.4.5.2.Синтез долихолов восстановлением двойной связи а-звена 32
1.4.6. Природные пренилированные соединения 38
1.4.7. Синтез пренилированных ароматических соединений 39
2. Обсуждение результатов 47
2.1. Природные полипренолы. Эмульсионная экстракция из растительного сырья 47
2.1.1. Выделение полипренолов из ДЗ ели и пихты 47
2.1.2 Состав нейтральных веществ эмульсионного экстракта ДЗ 55
2.1.3. Выделение бетулапренолов 58
2.2. Химические преобразования растительных полиизопреноидов 60
2.2.1. Синтез аминопроизводных полипренолов 62
2.2.1.1 .Синтез полипрениламина 63
2.2.1.2. Синтез ІчГДчї'-бисполипренилзтилендиамина и N-полипренилэтилендиамина 64
2.2.1.3. Синтез 13-К-(аминоэтил)-К-(полипренил)-амида-15,17- диметилового эфира хлорина Єб 65
2.2.1.4. Синтез г>[,г>['-Бис(3,4-диметоксибензил)-г>Г-полипренил- N'-этилендиамина 67
2.2.2. Алкилирование фенола полипренолами в присутствии фенолята алюминия 69
2.2.3. Восстановление полипренолов 73
2.2.3.1. Восстановление сопряженных карбонильных соединений LiAlHVCuI 74
2.2.3.2. Восстановление карбонильных соединений NaBHV NiCb 6Н20 76
2.2.3.3. Восстановление терпеиовых аллильных спиртов NaBbLt/NiCb 6Н20 79
3. Экспериментальная часть 82
Выводы 101
Литература 103
Приложения 118--
- Разнообразие структур полиизопреноидных соединений
- Хроматографические методы разделения
- Выделение полипренолов из ДЗ ели и пихты
- Алкилирование фенола полипренолами в присутствии фенолята алюминия
Введение к работе
Необходимость разработки новых путей синтеза производных полиизопреноидов обусловлена их ролью в процессе жизнедеятельности живых организмов. Полиизопреноды - природные низкомолекулярные биорегуляторы. Они входят в состав клеточных мембран тканей практически всех биологических объектов, где осуществляют транспорт гидрофильных молекул в ходе биосинтеза полисахаридов, гликопротеинов и подобных им углеводсодержащих полимеров, а также служат «липидным якорем» для локализации молекулы на мембране. Полиизопреноиды содержатся в тканях растений и млекопитающих в виде свободных спиртов и производных различных классов соединений. Так, 5% белков человеческого организма имеет фарнезильный или геранильный фрагменты. Кофермент Q, пластохинон, менахинон, хлорофилл являются пренилированными ароматическими соединениями. Биологические функции, которые выполняют полипренолы и их производные обуславливают широкий круг их физиологической активности. Отмечены иммуномодулирующие, противовоспалительные, противоязвенные, гепатопротекторные и антиканцерогенные свойства этих соединений при низкой токсичности (LD5o~4000 мг/кг).
Хлорофилл и его производные широко применяются в медицинской практике.
В частности, хлорин еб является действующим веществом в медицинских
препаратах - фотосенсибилизатором для фотодинамической терапии раковых
заболеваний. Различные производные фенола проявляют антиоксидантные к
радиопротекторные свойства. Структура противоракового препарата, способного
ингибировать множественную лекарственную устойчивость, «SDB-этилендиамин»,
представляет собой ароматическое производное этилендиамина.
Полиизопреноидный фрагмент, включенный в структуру этих и подобных соединений, может послужить вектором для обеспечения доставки молекулы к клеткам-мишеням.
Долихолы (Dol) являются важнейшими производными полипренолов (РРге), выполняющими в клетках тканей млекопитающих функции, подобные тем, которые полипренолы выполняют в растительных клетках. Синтез долихолов возможно осуществить восстановлением двойной связи в аллильном положении полипренола. Для этого необходимо подобрать методику реакции,
обеспечивающую селективность процесса и учитывающую особенности, восстанавливаемого субстрата.
Перспективными источниками полиизопреноидов являются древесина и
древесная зелень (ДЗ) хвойных и лиственных пород деревьев, где содержание РРге
составляет от 0,001 до 2% от веса абсолютно сухого сырья (а.с.с). Извлечение
РРге из природного сырья предполагает разработку эффективного
экстракционного метода, позволяющего рационально решить задачу получения исходных реагентов для синтеза и исследования производных РРге.
Таким образом, уникальная биологическая роль полиизопреноидов в процессе жизнедеятельности живых организмов определяет актуальность исследования этого класса соединений: разработку методов эффективного селективного извлечения их из растительного сырья и синтеза на их> основе производных с известной и новой физиологической активностью.
Цель работы - разработка рациональных путей синтеза производных полипренолов, выделенных из растительного сырья, для получения аналогов природных соединений и новых производных с физиологической активностью.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые
синтезирован амид хлорина еб, содержащий полиизопренильный фрагмент.
Полученное соединение являєіся потенциальным фотосенсибилизаторами (ФС)
для фотодинамической терапии (ФДТ) раковых заболеваний. В результате реакции
восстанови іельного амипирования получен 1Ч,^Р-бис(3,4-диметоксибензил)-М-
полипренил-]Ч'-этилендиамин, аналог ингибитора множественной лекарственной
устойчивости «SDB-этилендиамина». Алкилированием фенолов изопреноидными
аллильными спиртами в присутствии органоалюминиевых катализаторов
синтезированы орто- и яа/?а-замещенные пренилфенолы, которые по данным
скрининга биологической активности, с большой долей вероятности могут
проявить антиоксидантные и радиопротекторные свойства. Селективным
восстановлением аллильной двойной связи полипренолов и сопряженной
карбонильной системы полипрепалей комплексными гидридами металлов в
присутствии кислот Льюиса синтезированы долихолы. Модернизирован метод
экстракции нейтральных липидов и полипренолов из сульфатного мыла (СМ)
(вторичного продукта переработки древесины березы). Разработан и запатентован
метод эмульсионной экстракции нейтральных веществ и полипренолов водными растворами оснований из древесной зелени хвойных пород. Определены факторы, влияющие на эффективность извлечения нейтральных компонентов и полипренолов из древесной зелени ели и пихты.
Публикации и апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены па 8 международных и российских конференциях: 3-ем Совещании «Лесохимия и органический синтез», Сыктывкар, 1998; Международной конференции по натуральным продуктам и физиологически-активным веществам, Новосибирск, 1998; I Всероссийской конференции «Химия и технология растительного сырья», Сыктывкар, 2000; XIX Европейской конференции по изопреноидам, Польша. Гданьск. 2001; II Всероссийской конференции «Химия и технология растительного сырья», Казань, 2002; IX Международной конференции по химии порфиринов и их аналогов, Суздаль 2003; III Международной конференции «Экстракция органических соединений», Воронеж 2005; IV Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительного сырья», Сыктывкар, 2006; II Международной конференции «Химия, структура и функции биомолекул», Минск, 2006.
По теме работы опубликовано 19 печатных работ, в том числе 4 патента РФ, 7 статей, тезисы 8 докладов на международных и всероссийских научных конференциях.
Разнообразие структур полиизопреноидных соединений
Существует зависимость между видом растительного источника и длиной цепи полиизопреноидных соединений. Например, для большинства покрытосемянных растений (семейств Annonaceae, Apocynaceae, Eukommiaceae, Euphorbiaceae, Guttiferae, Moraceae) длина цепи полиизопреноидных соединений составляет 9-13 звеньев с преобладанием РРге С55- Содержание РРге в этих растениях - от 0,006 % {Ostatus aquifoliuni) до 0,283 % {Ficuc subrepanda) от веса сырья. Причем в рамках одного семейства могут наблюдаться различия как в содержании полиизопреноидных соединений, так и в длине их цепи. Например, представители семейства Magnoliaceae содержат от 0,030 % {Michelia fuscata) до 0,275 % {Liriodendron tulipifera) РРге от свежего сырья. Представители семейства Theaceae Camelia sasanqua и Camelia sinensis имеют в цепи 11-12 и 6-9 изопреновых звеньев, соответственно. Растения ряда семейств (например, Capparis и Potentilla) содержат гомологический ряд РРге с двумя максимумами длин цепи. Например, для Capparis verrucosa характерны максимумы длин цепи 14-15 и 21-22 изопреновых звеньев. Среднее содержание полипренолов в растительном сырье составляет 0,2-0,5 % от веса абсолютно сухого сырья (а.с.с). В некоторых растениях эти соединения не обнаружены, но есть и "рекордсмены".
Было замечено изменение содержания полиизопренодных соединений от возраста растения и в течение годового цикла. Впервые явление зависимости содержания РРге в листьях растений в течение годового цикла было описано Вельбурном и Хеммингом [24]. Изучая вечнозеленые растения, в частности, гевею, они показали, что содержание РРге в листьях этих растений увеличивается за период с апреля по октябрь в 80-600 раз. Сезонное колебание содержания РРге в хвое ели европейской Picea abies исследовано В.И.Рощиным с сотрудниками [24]. Было показано, что в процессе жизнедеятельности хвои (в первые 7 месяцев) содержание полипренолов непрерывно возрастает, начиная с конца мая (формирование хвои) до февраля месяца следующего года. В период с марта по май наступает некоторое снижение в содержании РРге, а затем их содержание увеличивается вновь. Кроме того, содержание РРге в хвое ели разного возраста увеличивается с возрастом хвои. Особенно велика разница в содержании РРге хвои первого и второго года жизни. Эта цифра может увеличиваться в 2-7 раз соответственно [13,23].
У листопадных растений наблюдается несколько иная зависимость. Например, для ольхи клейкой [25] максимум содержания полиизопреноидов в листьях и ветвях приходится на май месяц; для хлопчатника - на фазу бутонизации [26], и в последующие месяцы происходит понижение количества этих соединений.
Полипренолы содержатся преимущественно в фотосинтезирующих тканях растений. Но имеются данные о содержании вышеозначенных соединений и в других вегетативных органах растения. Полиизопреноидные соединения обнаружены в обесхвоенных побегах и коре кедра сибирского [27], семенах, корнях и цветах каучуконосных деревьев, семенах и проростках растений семейства Ginkgo и семенах сосны [28]. Результаты детального исследования с помощью двухмерной ТСХ содержания полипренолов и долихолов в различных вегетативных органах Hevea brasiliensis, Ginkgo biloba и Pinus sylvestris (таблица 2) демонстрируют, что накопление полиизопренодных соединений в различных тканях происходит индивидуально для каждого вида растений. Например, с возрастом в листьях растения Hevea brasiliensis содержание полипренолов увеличивается в 49 раз, тогда как в листьях Ginkgo biloba - в 160 раз. Возрастное накопление долихолов в листьях Hevea brasiliensis увеличивается в 3 раза, в листьях Ginkgo biloba - снижается на треть. Интересны показатели содержания полипренолов и долихолов в семенах растений. Семена Hevea brsiliensis содержат долихолов в 9 раз больше, чем полипренолов, семена Ginkgo biloba - в 2 раза, а семена Pinus silvestris - примерно равное количество.
Обращает на себя внимание факт дифференцированного накопления долихолов и полипренолов в цветах, молодых побегах и в молодых корнях {Hevea brasiliensis). Цветы характеризуются высоким содержанием полипренолов при отсутствии долихолов. Обратная картина наблюдается для молодых побегов и молодых корней этого растения с тем отличием, что содержание долихолов в них сравнительно невысоко.
Существует ряд научных исследований, посвященных изучению особенностей полиизопреноидных соединений хвойных [3,8,9,13,23,29]. Содержание полипренолов в хвойных растениях в 10-50 раз больше, чем в лиственных [10,11]. Возможно, что полипренолы хвойных растений, концентрируясь в мембранах клетки, кроме своей основной функции (участие в биосинтезе), поддерживают в стабильном («текучем») состоянии мембрану при перепадах температуры окружающей среды в течение года. Для листопадных деревьев вторая функция пренолов не важна, что и находит свое отражение в меньшем содержании полиизопреноидов [23]. Интересные эксперименты, подтверждающие эту гипотезу, описаны Т. Хойнацким с сотрудниками [13]. Колебания в содержании РРге наблюдалось при изучении древесной зелени 9 хвойных деревьев в декабре, марте и мае. Эксперименты выполнялись на двухлетних деревьях, которые были специально выращены из саженцев за год до эксперимента, а затем половина из них выдерживались в условиях открытого воздуха, повергаясь всем погодным климатическим изменениям в период с декабря по май. Другая половина растений за 5 месяцев "до проведения анализов была перемещена в термостатическое стеклянное помещение, расположенное на той же самой территории. Таким образом, вторая группа растений получала равное с первой группой количество света, но температура выдерживалась в пределах 8-15С. Помещенные в искусственные условия растения не показали каких-либо патологических изменений в течение 11 месяцев эксперимента. В растениях, выращенных па открытом воздухе, наблюдались заметные сезонные колебания в содержании РРге, характерные для каждого вида растений. У растений, выращенных в контролируемых условиях, изменения в содержании РРге также заметны, однако их ритм был несколько сглажен. Другой особенностью полиизопреноидных соединений голосемянных растений и, в частности, растений хвойных пород, является разнообразие гомологов, отличающихся длиной цепи [8, 9, 13]. Полиизопреноидные соединения имеют строение WT2Cm-OH, где m = 8-26 и могут находиться в форме свободных спиртов или эфиров. В таблице 3 приведено содержание полипренолов (суммарно спиртов и эфиров) и распределение по длине цепи (в скобках указана преобладающая длина цепи соединений).
Хроматографические методы разделения
Современные методы разделения-и анализа смесей изопренологов включают газо-жидкостную (ГЖХ), тонкослойную (ТСХ), высоко-эффективную жидкостную (ВЭЖХ), суперкритичесую (СКЖХ) и адсорбционную колоночную (АКХ) хроматографию. Метод ГЖХ для анализа полипренолов достаточно проблематичен, поскольку образцы могут разрушаться под воздействием высоких температур. Тем не менее, метод применялся для идентификации соланезола [34] с использованием неподвижной жидкой фазы Dexsil 300, бетулапренолов на 1% SE-30 [35]. Анализ смесей полипренолов методом ТСХ часто проводится па пластинках, обработанных парафином. В качестве подвижной фазы при этом применяются водно-ацетоновые смеси, насыщенные парафином. В работе [36] описано разделение токоферолов, филохинона; плазмахинона, убихинона, фитола. соланезола на пластинках, обработанных нитратом серебра. В качестве элюента использовали смеси гексан/этилацетат/диизопропиловый эфир, петролейный эфир хлороформ-ацетон. Техника двумерной тонкослойной хроматографии позволила отделить долихолы от дигидродолихолов с последующим разделением каждого семейства на индивидуальные соединения [37]. Разделение смесей гомологов проводили на пластинках Si02 и обращеннофазных пластинках С18, используя системы растворителей толуол/этилацетат (19/1) и ацетонитрил/ ацетон (19/1).
Перспективным методом является суперкритическая жидкостная хроматография (СЖХ). С помощью этой техники удалось обнаружить изопренолог С!го в листьях Ginkgo Biloba [38], чего ранее не удавалось сделать методом ВЭЖХ. Кроме того, методом СЖХ удалось выявить, что содержание полипренолов в данном сырье выше, чем было известно ранее. Гель-хроматографией на Lipidex 5000 [39] можно получить полипреиолы высокой чистоты. К недостаткам метода следует отнести большое время элюирования. Так, для выделения бетулапренола С45 потребовалось 100 часов, а для долихола С95 - гораздо больше. Тем не менее, "коммерческие" долихолы получают именно таким способом. ВЭЖХ является одним из самых распространенных методов для анализа смесей полиизопреноидных соединений. Для этого, как правило, используют обращепо-фазные колонки С18. В ряде работ [22, 29,38, 40, 41] применяли УФ детектор (Л.=210 нм). Для повышения чувствительности метода в некоторых случаях получают флуоресцентные производные полиизопреноидных соединений. Таким образом, определялся уровень долихолов в человеческой плазме [42, 43].
Выделение индивидуальных веществ из смесей преноланалогов осуществляется методом препаративной ВЭЖХ [44] на обращенно-фазной колонке ODS системой растворителей возрастающей полярности: к смеси метанол/изопропанол/вода, 60/40/5 добавляли от 0 до 50 % смеси изопропанол/гексан, 30/70. Полученные индивидуальные компоненты имели чистоту более 95 %. 1.2.2, Нехроматограф ические методы разделения
Для выделения полиизопреноидов в укрупненных масштабах хроматографическое разделение экстрактов оказывается дорогостоящим. Поэтому в практике применяют предварительное разделение экстрактов нехроматографическими методами, которые учитывают физико-химические свойства полипренолов: фракционированное растворение, фракционированное осаждение с охлаждением, молекулярная перегонка или комбинация этих методов [45]. Метод дробного растворения Полиизопренодные соединения хорошо растворяются в неполярных органических растворителях, таких как пентан, гексан и т. п., и, с другой стороны, плохо растворяется в полярных растворителях, например, в метаноле или воде. Поэтому, используя эту разность растворимостей, можно удалить большую часть примесей, легкорастворимых в полярном растворителе. Метод фракционированного осаждения с охлаждением Полиизопреноидные соединения затвердевают при температуре ниже -10С. Следовательно, если экстракт оставить в охлаждающем режиме при температуре (-15) - (-30) С, то полипренолы можно очистить от примесей, которые не затвердевают при такой температуре. Однако, полиизопреноидные соединения не обладают хорошей кристалличностью и, затвердевая, становятся похожими на воск, поэтому вышеуказанным способом трудно обеспечить его полную очистку. Желательно применять этот метод с другими методами очистки. С другой стороны, кристаллические примеси, содержащиеся в смеси, можно удалить путем их предварительного осаждения. Метод молекулярной перегонки Полиизопреноидные соединения имеют большой молекулярный вес, поэтому, используя метод молекулярной перегонки, можно удалить примеси с низким молекулярным весом. Например, при молекулярной перегонке, осуществляемой в вакууме глубиной 10"3-10"8мм рт. ст. и нагревании смеси до 100-250С происходит разделение на низкокипящую и высококипящую фракции. При этом требуемое вещество концентрируется в высокомолекулярной фракции. Комбинированный метод Как правило, с помощью отдельно взятого метода не получается выделить фракцию полипренолов достаточно высокой чистотой, и вышеуказанные методы используются в различных сочетаниях. Так, проф. Рощиным была предложена следующая схема выделения полипренолов из ировитаминного концентрата хвои сосны. 1. Осаждение восков из бензина или петролейного эфира при 0С. 2. Отгонка летучих веществ (вакуум -1мм рт. ст., 200С). 3. Омыление спиртовой щелочью (3% раствор, 2-кратный объем с последующим распределением в системе бензин/вода). 4. Отмывание этанолом осадка. 5. Растворение осадка в ацетоне и осаждение нерастворимых компонентов при пониженной температуре. Для выделения концентрата полипренолов из экстрактивных веществ листьев, шелковицы группой авторов [46] была предложена альтернативная схема разделения, включающая следующие стадии. 1. Экстракция листьев ацетоном. 2. Последовательное осаждение из ацетонового раствора побочных продуктов при температурах 20С и 4С. 3. Удаление ацетона и последующее омыление полученного остатка действием NaOH в метаноле при 50С. 4. Пятикратная промывка полученного продукта 20 %-ным водным метанолом при 50С. 5. Окончательная очистка полипренолов колоночной адсорбционной хроматографией на силикагеле (элюент - толуол). При выделении полипренолов из Ginkgo biloba [47] был предложен следующий метод их предварительной очистки. 1. Измельчение высушенных листьев. 2. Экстракция сырья н-гексаном (1 час при комнатной температуре). 3.Обработка экстракта активированным углем. 4.Гидролиз К2С03. 5. Очистка полиренолов колоночной адсорбционной хроматографией на силикагеле.
Структура полиизопреноидных соединений представляет как аналитический, так и практический интерес. Являясь потенциальным источником для производства медицинских препаратов, данные соединения должны быть адаптированы для-организма человека или животного. Содержание долихолов в тканях млекопитающих невелико (0,04-3000 мг%) [47], поэтому рассматривается возможность применения полипренолов из растительных тканей (содержание РРге в которых составляет до 5% от веса сырья)[13]. Как известно, полиизопреноидные соединения животного происхождения - долихолы 4 представляют собой смесь оптически активных а-насыщенных изопренологов, содержащих две транс -изопреновые единицы после -концевой группы и 12-19 цис- изопреновых единиц. Среди растительных полипренолов встречаются гомологи, имеющие структуру двух типов: W3-Cn-OH (большинство голосемянных) и W2-Cn-OH (некоторые покрытосемянные растения, Betida verrucosa [48], Lactobacillus plantarum [22]). Длина цепи растительных изопреноидов варьируется в широких пределах [13].
Выделение полипренолов из ДЗ ели и пихты
Разработан и запатентован способ извлечения нейтральных липидов, и в частности, полипренолов из древесной зелени (схемаї). [144,145]. Водный раствор основания Перемешивание - Растительное сырье Деэмулъгирование спиртом Экстракция петролейним эфиром Ч/ Эмульсия / \ Омыление - Экстракт (нейтральные вещества) Водно-щелочной раствор V Адсорбционная хроматография Неомыляемые вещества Ф Полипренолы
Принцип способа заключается в создании экстрагирующей эмульсии путем взаимодействия растворов оснований с экстрактивными веществами размолотой древесной зелени. Образующиеся при этом мицеллы способны интенсифицировать процесс извлечения целевых компонентов из растительного сырья за счет увеличения поверхности соприкосновения фаз.
Мицеллообразующими мономерами являются экстрактивные вещества древесной зелени (например, соли смоляных и жирных кислот и др.) Фундаментальной характеристикой мицеллообразующих мономеров является их дифильность, т.е. присутствие в одной и той же молекуле или ионе полярной и неполярной частей [153]. Гидрофобная часть молекулы может состоять из углеводородной цепи различной длины; иногда она содержит ненасыщенные или ароматические фрагменты; она может также иметь разветвленную структуру, состоять из двух и более цепей. Многие молекулы ПАВ, например, такие, как молекулы физиологически важных солей желчных кислот, имеют жесткую структуру в противоположность гибким углеводородным цепям.
Дифильные молекулы имеют тенденцию собираться на поверхности раздела, где гидрофобные группы частично или полностью изолируются от воды, а гидрофильные группы остаются погруженными в воду. Этой общей тенденцией объясняется их поверхностная активность, т.е. способность адсорбироваться на границе раздела вода-воздух или вода-масло (рисунок 1) . Дуализмом молекул обусловлена самоассоциация в растворе, приводящая к образованию агрегатов, в которых органические фрагменты молекул сближены так, что общая площадь контакта гидрофобных групп растворенной молекулы с водой уменьшена. При этом углеводородные цепи образуют жидкое ядро с полярными группами, остающимися на поверхности в контакте с водой (рисунок 2).
Одним из наиболее важных свойств-мицеллярных систем является их способность солюбилизировать различные соединения. В зависимости от структуры солюбилизата в этом процессе могут участвовать различные связывающие центры, в которых молекула солюбилизата ориентируется различным образом. На рисунке 3 показаны некоторые возможные центры связывания в водных мицеллярных системах сильно гидрофобных (а), дифильных (б), и слабополярных (с) солюбилизаторов.
Учитывая анатомические особенности растительного сырья, представляющего собой разветвленную систему капилляров, возможность мицеллообразования экстрактивными веществами древесной зелени, разработан метод эмульсионной экстракции и определены факторы, оказывающие влияние на эффективность извлечения целевых компонентов. Извлечение нейтральных компонентов (в том числе РРге) из ДЗ (смотри схему 1) состояла из следующих стадий: 1) измельчение ДЗ; 2) смешение измельченного сырья с водным раствором основания; 3) настаивание; 4) перемешивание смеси; 5) фильтрация; 6) деэмульгирование; 7) экстракция неполярным растворителем. (
В процессе настаивания происходит взаимодействие раствора щелочи с экстрактивными компонентами, находящимися в межклеточном пространстве через капилляры и с внутриклеточными компонентами - через поверхность мембраны. Соединения, локализированные в межклеточном пространстве, представлены смоляными кислотами (абиетиновая, левопимаровая). Образующиеся соли смоляных кислот являются ПАВ и формируют мицеллы. Одновременно происходит взаимодействие раствора основания с клеточной стенкой. При этом она частично разрушается за счет растворения гемицеллюлоз, входящих в состав клеточной стенки, тем самым обеспечивается взаимодействие раствора основания с внутриклеточными экстрактивными веществами. Продолжается процесс мицелообразования. Ряд неполярных компонентов, нерастворимых в воде, солюбилизируется мицеллами. Перемешивание интенсифицирует процесс взаимодействия измельченной ДЗ со щелочным реагентом.
Влияние природы и концентрации основания на выход нейтральных веществ и полипренолов из ДЗ ели и пихты Выявление закономерностей эмульсионной экстракции нейтральных веществ (НВ) и полипренолов проводили с использованием 2%, 5%, 10%, 20% водных растворов NaOH и КОН. Процесс образования эмульсии включал в себя стадию настаивания в течение 1 часа, перемешивание в реакторе V = 1 л со скоростью 300 об/мин. Деэмульгирование проводили этиловым спиртом (0,3 мл этанола на 1г а.с.с), экстрагировали нейтральные вещества петролейным эфиром. Количество полипренолов определяли методом ВЭЖХ на колонке Silosorb 600.
Извлечение полипренолов, напротив, значительно зависит от природы катиона щелочного металла основания: эмульсионная система, создаваемая водными растворами NaOH, экстрагирует до 0,18 % целевых компонентов из ДЗ ели, максимум наблюдается для 5 % раствора. Концентрация растворов КОН не оказывает значительного влияния на степень извлечения полипренолов, при этом их выход не превышает 0,06 % от веса а.с.с. .
Алкилирование фенола полипренолами в присутствии фенолята алюминия
Пренилированные производные ароматические соединений являются составной частью биологических объектов и выполняют функцию регулирования жизненных процессов [100, 101, 106]. Биологическая активность природных пренилфенолов стимулирует разработку методов синтеза их аналогов и подобных им соединений. Анализ литературных данных показывает, что существует несколько стратегий, приводящих к алкилированным ароматическим продуктам. В зависимости от условий реакции, применяемых алкилирующих агентов и катализаторов с различным уровнем селективности происходит процесс С-С и С-0 -алкилирования ароматических соединений [4]. Взаимодействие фенолов с полиизопреноидными спиртами - одна из стратегий, обусловленная практической значимостью продуктов реакции и доступностью сырья [5-12].
В представленной работе предлагается алкилирование фенола терпеновыми алифатическими спиртами в присутствии органоалюминиевых соединений. Выбор данного подхода обусловлен несколькими факторами. Терпсновые алифатические спирты являются составной частью компонентов растительных тканей и могут быть выделены из них в значительных количествах. Кроме того, полипренолы обладают физиологической активностью, что представляет интерес в плане возможной активности конечных продуктов синтеза.
На примере реакций алкилирования фенола терпеновыми олефинами -камфеном, а-пинепом и дипентеном - было показано, что фенолят алюминия является орто-селективным катализатором [164]. Основными продуктами реакции алкилирования фенола полипренолами являются ор/ио-пренилфенол, яара-пренилфенол и продукты полимеризации. Состав образующихся продуктов зависит от температуры процесса и соотношения реагентов (таблица 4). Исследование реакции показали, что оптимальными условиями образования пренилфенолов можно считать нагрев реакционной смеси без растворителя до 120-130 С при эквимолярном соотношении фенолята алюминия и полипренола. В этом случае наблюдается высокая конверсия и достаточно селективное образование о/?то-замещенного полипренилфенола. Проведение реакции при температуре 80 С в бензоле обеспечило 25 % конверсию исходных соединений в продукты реакции, представляющие собой полимеризованные соединения. Нагрев реакционной смеси до 160 С (реакцию проводили в декане) выгодно изменило ситуацию. С практически полной конверсии исходных продуктов произошло селективное opmo-замещение фенола.
ИК спектр орото-замещенного полипренилфенола содержит полосы поглощения валентных колебаний: связи О-Н в области 3472 см " , связи С-Н - в области 3044 см"1, связи С-С - в области 1592 и 1494 см"1, относящихся к фенолу, а также сигналы внеплоскостных деформационных колебаний связей С-Н бензольного кольца в области 754 см"1, характерных для орто-замещениой ароматической системы. Сигналы полипренльного фрагмента представлены полосами поглощния валентных (1672 см"1) и деформационных (850 см"1) колебаний двойной связи. В спектре ЯМР Н имеется набор сигналов протонов ароматического кольца в области 6.78 и 7.01 м.д., протонов метальных, групп полипренола — 1.6, 1.68, и 1.75 м.д., протонов метановых групп полиненасыщенного соединения - 5.1 и 5,33 м.д., а также дублет протонов метиленовой группы (3.38 м.д.), присоединенной к ароматическому ядру в орто-положение.
При каталитическом способе алкилирования (соотношение (PhO)3 А1:РРгеОН=1:10) реакция проходила при температуре не ниже 140 С без образования продуктов С-алкилирования.
Для модификации растительных полипренолов, имеющих аналогичное долихолам стереохимическое строение (число и последовательность транс- и цис-изопреновых единиц в молекуле) возможны два подхода. Один из них подразумевает присоединение к молекуле полипренола фрагмента из 5 атомов углерода, имеющего изопреновый скелет [79]. Сложность метода заключается в многостадийное процесса и необходимости стереохимического контроля. Другой метод получения долихолов - селективное восстановление а-звена полипренола. Каталитическое гидрирование дает хорошие результаты, но сложное аппаратурное оформление процесса и дорогостоящие катализаторы [86, 88] побуждают искать новые пути восстановления. Весьма перспективными, с этой точки зрения, видятся комплексные гидриды металлов. Реакции с ними протекают в мягких условиях, имеют высокую селективность и дают хороший выход, продуктов. Наличие в молекуле полипренолов нескольких двойных связей обуславливает выбор комплексных гидридов металлов в качестве восстановительной системы.
![Синтез азотсодержащих гетероциклов на основе трансформации 1,2-диалкилдиазиридинов и 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов под действием диполярофилов в ионных жидкостях](/i/i/4498/402007.png "Синтез азотсодержащих гетероциклов на основе трансформации 1,2-диалкилдиазиридинов и 6-арил-1,5-диазабицикло[3.1.0]гексанов под действием диполярофилов в ионных жидкостях Сыроешкина Юлия Сергеевна")
