Терпеноиды и флавоноиды Pulicaria salvifolia и Pulicaria uliginosa тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ БИООРГАНИЧЕСКОН ХИМИИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА САДЫКОВА А. С.

ЭШ БАКОВ А КОМИЛА АЛИБЕКОВНА

ТЕРПЕНОИДЫ И ФЛАВОНОИДЫ PULICARIA SALVIIFOLIA И PULICARIA ULIGINOSA

02.00.10 — Биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных веществ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте химии растительных веществ АН РУ.

Научный руководитель: доктор химических наук,

профессор МАЛИ КО В В. М.

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

профессор У. Н. Зайнутдинов

Ведущая организация: Ташкентский Фармацевтический

В _ча^ио па ¿<и,сдапш1 \^.пси,палнстриваппи1 и ъиосм

Д 015.21.01 при Институте биоорганической химии им.акад. Садыкова А. С. АН РУ по адресу: 700143, Ташкент, ул. X. Аб-дуллаева, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИБОХ АН РУ.

кандидат химических наук старший научный сотрудник Ш. Ю. Исламбеков

Ученый секретарь Специализированного Совета доктор химических наук, проф.

Актуальность проблемы, Растительной мир в настоящее время также, ках и во времена зелисого Ибн Сипы, остается неисчерпаемым источником новых природных биологически активных веществ. Наряду с широким спектром физиологического действия растительные вещества обладают большим разнообразней углеродных скелетов, циклов, Функциональных групп и химических свойств, поэтому их химическое исследование всех'да актуально.

Цель работа. Целью диссертации было исследование двух представителей рода Pulicaria сен. Asteraceae: P.sal. vil folia и Р.uliginosa. выделение и разделение терпекоидов и флавоноидов. идентификация известных, установление строения новых соединений, изучение их химических и спектральных свойств, разработка способов получения наиболее физиологически активных компонентов.

Научная новизна работы заключается в том. что: -выделены и установлено строение 3 новых клсродановых днтерпе.чоидов и 1 нового флавона из P.salviifolia. . •

-вперзые подвергнут химическому исследованию вид Р.uliginosa, из которого выделены и идентнСицнровшш 1 сесквитерпено-вкй лактон и 1 флавон.

Практическая ця'ч:псть диссертация заключается в разработке нового способа получения гипогллкемгчеоксго препарата сальзифо-лтша. позволяющего увеличить его. выход '8.5 раз. На способ получено пояшпельное реаенке на заявку от 29.06.92 г. М 4943487. йа основа изучения дннакики накопления сальвифолина в различные периоды вегетации было показано, что максиыалмгае его содержание праходатся на период цветения-и начал» плодсновения.

На защиту. выносятся, следукдЕие- основный положения:

1. Результаты исследования по выделению и идентификации терай.чсидоЕ и флавонсидов дзух видов растений рода Pulicaria.

2. Доказательство строений! трех новых дитерпеноидов кдерадгшосого ряда и одного коеого Ф лапок а.

3. Разработка нового способа получения препарата "СальвифолтГа (увеличивающего его выход в 5 раз) .

4. Исследование динамики накопления сальвифолина в растении Pulicaria salviifolia в различные периоды его вегетации.

Публикация и апробация работы. Результаты исследования были опубликованы в 6 статьях в журналах "Химия природных соединенна". "Киме вг фармация". доложены на конференциях молодых уче-

ных ИХРВ АН РУз (1991.1992 г.), 1-ом Международном Узбекско-Ту-рецкон симпозиуме по химии растительных веществ (Тапхент, 1994Г).

Работа выполнена в лаборатории химии кумаринов и тсрпеноидов ордена Трудового Красного Знамени Института хгаши растительных веществ АН Республики Узбекистан.

При выполнении дисс ертационной работы соискатель пользовался консультациями кандидата химических каук. старшего научного сотрудника Сагитдиновой Г. В.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация изложена ка 104 страницах и состоит из введения, литературного обзора (глава 1), обсуждения собственных исследований (глава 2), экспериментальной части (глава 3), выводов и списка литературы, включающего 100 источников и приложении. ; куда входят акты нспы-таний. Работа иллюстрирована 7 таблицами, 10 рисунками.

Литературный обзор состоит из четырех разделов, где впервые собран, систематизирован и обобщен материал но всем изученным видам Pulicaria.

ТЕГПЕНОКДЫ И СЯАВОНОКДЬГ Р'ЛЛСАГЛА SALVIIFO'uXA И PULICARIA ШЛЫКОВА Дптерпенскда Pulicaria salviiíclia

Pulicaria salviifolia Bgí ln Wem (блоиница ыалреслистная, сем. Asteraceae) многолетнее растение, достигающее высоты 1 к, имеет сильный специфический запах полыни, покрыто беловатым налетом. произрастает иг сухих каменисто-зебкистых склонах, на галэчниках и на выходах пестроцветных пород, в основном в Средней Азии.

F&HG& ксследсллаьа ¡¿¿.дзе^на** часть , йло^^цы lí^s^ccjIiíc í

ной, собранной в стадии цветения вблизи селения Хо;:абад Папского района Наманганской области, при этом выделены 5 веществ: саль-вин. сальвини.ч. хардвнккиевая кислота, сальвифодин, сальвицин. Эти вещества имеют выраженный гипогликемический эффект. Из них сальвифолин показал самый высокий гипогликемический эффект.

Мы исследовали надземную часть Pulicaria salviifolia. собранную в разных местах произрастания. Предварительные исследования показали, что химический состав растения Р.salviifolia. соб-

раннего йз 5 мест произрастания (Ташкентской обл. окрестности Ллгрета. окрестности Чарвака. Республика Таджикистан, окрестности г. Айии, Самаркандской обл. по берегам р. Зарафяан, Наманганс-кой обл. село Пунган.) одинаковый, а корни из всех мест отличаются ст надземной части по химическому составу.

Из хлороформного экстракта надземной' часта наряду с ранее выделении« вещсстзанк, кногократным. хроматографирозанием выделили еще четыре нозых вещества: сальвицинин, сальвицинолнд А и В. пуликарин. По спектральным характеристикам и химическим свойствам они были отнеегкы к хлероданозым днтерпеноидам и флавонам.

Строение сальвицинина (I). С22Н305. хорошо растворяется в водных растворах бикарбоната натрия и щелочей, что свидетельствует о его кислотной природе.

ИК-спзктр:(см"1) 3600-3200 (гидроксильная группа). 1740 (слохкоэфирная карбонильная группа), 1570 (карбонильной группы).

Масс-спектр: а/г 378 СИ*). 360 (М-Нг0Г„ 333 «-СС0НГ.

Спектр ПМ? характеризуется следукжми сигналами: сянглетп по 38 третичных-мстильнух групп при 0,65 и 1,12 и.д.: дублет (ЗН) вторичного метила при 0,7 м.д., Д=6.5 Гц; трохпротон.чмЯ синглет мэтнлъной группы при дзойкоЗ связи при 1.62 м.д.; узкий трехпро-тоянкй.синглет протоков ацетильной группы при 1.96 м.д. Однопро-тоннг-гл ушфеннм? триплет при 7,04 м.д. с31=7,0 Гц относится к протону при двойкой сЕяги, сопряжзнноЗ.с карбонплом: при 5.2 м.д. резонирует сигкал олефинозс-гс- протона боковой алифатйчесхой цепи в виде триплета с 3Л=5,5 Гц. При 3.6 м.д. резонирует сигнал протона, гениального к гялроксильлоП группе, в виде одяопротсн-ного ушренкого триплета,-•• ^"6.23 Гц, Двухкротоньай - дублет при 4,42 м.д.'.;'.1=5,5 Гц. откосятся к чегшгеноией группе, связанной с ацетог.сильной группой.

Состав салызицшаша. количэстео и характер иегилыак групп в сочетании с сигналом олефжового протона при 7,04 м.д. (т.30 Гц) позволяет- отнести его к датерпеноидам клероданоного тина с боковой алифатической цепочкой. Действительно, при щелочном гидролизе из I получена. клероданоБля кислота сальвицин (П). иден-тифицкрозанная' по физико-химическим и спектральным параметрам. По составу сальБицян и сальвицинин различается иа одну ацетиль-нуи группу. Срагнеииа спектров ПНР I и II (таблица 1) указывает на то, что сальшщинш язлейтся моноацетатом сальвицина по

ХС.нультнплетяость и КССВ протоноа в спектрах ПМР сальвицини-иаШ н его производных (О-ПЩС. 100 МГц. d. и.д. J. Гц)

Вещество и растворитель Положение протонов

11-3 !Ь6 11-14 |2Н-15 СИ3-16 СНз-17 СН3-16 СН3-20 0СН3 ОАс

СальвицишшШ" 7.04 # 3.6 5.2 4.42 1.62 0.7 1.12 0.65 - 1.36

CDC13 т 7.0 т ' • 6.25 Т 6.5 д 6.5 fi а.е\ Д 6.5 с с с

Сальвицин(И)'* 7.1 3.62 5.32 4.1 i-6 0.72 1.14 0.65 - - ■ - ;

COCI3 ;:т. т ■''. т ; Д с Д с с

7.0 6.0 6.5 6.5 , ЗИ 6.5

Лактон (III) 5.4 3.64 5.26 4.45 1.62 0.92 0.96 0.8 - " 2.0

CDCI3 т 5.6 дд ^ 12 4.0 т 7.0 Д 7.0 с Д 6.5 с с с

Метиловый эфир 5.78 3.63* 5.65 4.42 1.65 0.59 1.4 0.51 3.63 2.0

сальвицшшна(Ш Т !1 т Д С д с с с с,

C5D5!I 7.0 6.5 6.5 6.5 :

Диацетат мети- 5.78 4-7 5.25 4.5 1.64 0.77 1.32 0.7 3.6 1.92

лового эфира т дд Т Д с Д с с с с

сальвицктша(У) е.о 10 6.5 6.5 6.5 2.0

* Наложение снпшюз Н-6 и 0СН3.

*< Наблюдается также .сигнал протона карбсхснлмюй группы при 8.9 м.д.в виде уш. с

первичной гидроксильной группе при С-15. так как в спектре ПНР сальвицинина сигнал протоков Н-15 претерпевает низкопольный сдвиг на Д5 0,32 м.д. и соответственно наблюдается высокопольный сдвиг сигнала олефинового протона Н-14 на 0.12 м.д. Сигнал вторичной гидроксильной группы Н-6 не изменяется.

Таким образом, сальвицкнин имеет строение 6а-окси-15-ацеток-си-1Э-карбокси-тпргнс-клерода-3,13 (14)-диена (I).

При ацетилирсвании салы.кцкна и сальвицинина была выявлена способность этих вецеств к лактонизации. Из обоих веществ в присутствии уксусного ангидрида в пиридине при комнатной температуре был получен лактон III С22Нзг04 360 (Ч*). в КК-спектре которого наблюдается четкая полоса поглощения к-лактонкого нарбонила при 1780 см"1 и сложкоэфирного при 1745 см*1. В спектре ЛИР лак-тона III (таблица 1) наблюдается высокополькое смещение сигналов Н-3 к H-1S, лактс::ный протон резонирует при 3,64 м.д. в виде дублета дублетов с КССВ 12 и 4 Гц. Ги'гкалы боковой азгифати«ескоч цепи'практически не изменяют свой характер и положение (Н-14. 2Н-15. СН3-1б).

Химические превращения сальвицинина (I)

Ацетнлировать вторичную гидроксильную группу в сальвкишине удается только после предварительного метилирования карбоксильной группы диазометаном.

Строение сальвицинолида А (У!). С20Н2605, т. пл. 146-150°. В НК-спектре имеются полосы поглощения гидроксильной группы (3400 см"1), карбонила а.р-ненасыщекного ^-лактона (1752.1663 см"'), совокупность полос при 755 и 1669 см"1 характерна для а,6-ненасыщенной карбоновсй кислоты. Молекулярная пасса 348 установлена масс—спектрометрически.

Спектр ПМР близок к спектрам ПНР производных клеродана, ранее выделенных из этого растения.

В области сильных полей кабдадаются сигналы трех метальных групп (СН3 -17, СН7-18, СНя-20. см.табл. 2.3). При 7,06 м.д. (уи.т, ,1»4»0 Гц, 1Н).наблюдается характерный дли кяеродановых производных сигнал винильного протона в группировке -СН»С<[00К Количество и характер сигналов метальных групп, триплеткый сигнал винильного протона■позволяют отнести сальвнциладцд А к про игзодным клеродана. в области гакгкдроксилькых протонов наблида-егся однопрстоиныЛ упаренный триплет (Л*5,5 Гц) при 3.75 к. д. Отнесение сигналов Н-14 и Н-16 удалось сделать по результатам экспериментов с деотшм облучением. При снятии саектра 1ШР б двйтсром-гтаколе' кабледастгя • дальняя КССВ этих протонов.-' которых больсие константы вицинального взаимодействия, а геминальные. близки к нулю. Однопротонный.дублет дублетов при 5.82 м.д. (J-16.0: 10.0 Гц) относится к вицинальному к ним протону при С-14, отсутствие дополнительных расщеплений в сигнале этого протона указывает на то, что соседний атом углерода С-13 четвертичный и сигналы очень характерны для такого фрагмента датерпешцюв. Последнее хорошо согласуется с тем, что при 1.22 м.д. наблюдается сигнал метила С-16 при атоме углерода.

связанном с кислородной Функцией. АВС-экзометиленовая система протонов при С-14 и с-15 также подтверждена методом двойного резонанса.

Таким образом, совокупность спектральных характеристик позволяет предложить для сальвицинолида В строение 13-ок-си-транс-клерода-3.14-диен-6-а.19-олида (IX).

Строение пуликярина (X).Колоночной хроматографией спиртового экстра1ста на силккагеле наряду с выделенными дитерпеноидами кле-роданового типа, мы вьшелили новое производное флавонола состава С, 9Н, 808 (X), т.пл. 180-181° и. назвали'его.пуликарином.

УФ-спектр [^^58, 272. 351 нм (lg t 3,61: 3.53: 3.77)] характерен для производных флавонола, замецениых по гидроксиль-ной группе при С-3. КК-сг.ег.тр: 3110.16S5.1610.1520.1470.1360 СМ"1. Масс-спектр: (m/z) (!Г)>=374, (Г

Спектральные данныепуднхарнна я его молекулярная масса, свидетельствуют о том, что пуликарин относится к дигидрокси-тет-раметоксифлавонам- Ион Ш*-1)=373 в масс-спектре соответствует иону, образованному при отрыве протона от 6-0Н-группы.

Анализ УФ-спектров пуликарина с ионизирующими и комплексооб-разущими яобавкаки Ä1C1-, А1С13+НС1, JlaQCH3, CH3C00Na. СН, С00-Na+H3B03 показывает, что в пуликарине в положениях 3.5, 7,4' отсутствуют свободные гидроксильные группы, т.е. эти группы метилированы.

В спектре ПМР (CDC1,, 100 МГц) наблюдаются сигналы, характерные для окси-метоксизамещенных флавонов; Мультиплет (2Н) при 7.55 м. д. соответствует протонам Н-21 и Н-61; дублет (1Н) при 6.95 м.д. относится к протону Н-51, синглет (Ш при 6,42 м.д. характерен для•протона Н-8, сигналы четырех метоксильных групп в виде четырех узких сшглетов (по ЗН) наблюдаются в области 3,75. 3.78, 3,82, 3.85 м.д., при 6,05 м.Д. в виде синглета (Iii) проявляется сигнал гидроксилыюй группы, который исчезает в спектре

При ацетидирсшании пулик&рина образуется диацетат СгзН220]0 (XI), охарактеризованный спектрально.

Сплавление пуликарина со щелочью приводит к образованию изо-ванилиновой кислоты (XII). что однозначно определяет расположен ине метокси- и гадрокскгрупп в кольце В.

На основании вышеизложенных данных пуликарин имеет строение 6,31 -дигидрокси-3,5.7,4!-тетраметоксифлавона (X).

Химические превращения пуликарина (X)

CHjOCO^Y^Y^OCH, óchj о

СЕСКВКТЕРПЕКОВД! И ОДАБСШЫ PULICARIA ULIGINOSA

Блошница болотная - Pulicaria uliginosa STEW (P.dysentirica) произрастает в Цектральнсй-Азии. Иране. Афганистане, юге Европы и ранее химическому исследованию не подвергалась.

Строение гайллардина (XIII) Мы исследовали надземную часть блошницы болотной, собранную ь Ферганской долине (Узбекистан) в период цветения. Для экстракции сырья использовали хлороформ.метанол. Сумму разделили колоночной хроматографией на силикагеле, из хлороформного экстракта выделили оптически неактивное кристаллическое вещество С17Н2г05, т.пл. 188-190°. [а]^ 0" (с 0.5; хлороформ).

Согласно ИК-спектру вещество отнесли к ацилкрованным '¡(-лак-тонам (3520, 1770, 1735. 1S80 см"1). Оно имеет ацетильную и гид-

роксильную группы, что потверждает масс-спектрометрия и данные спектроскопии UfiP.

Б касс-слектре отмечаются пики ионов с u/z ЗОоОГ), 288 (К* -Н20). 247 (М* -ОСОСИз ).

Вещество не ацетилируется уксусным ангидридом в пиридине при нагревании, что свидетельствует о третичном характере его гидрокскльной группы.

В ПМР-спсктре ваблйдаются сигналы протоков метила при двойной связи (с 1.75 м.д.ЗН), протонов метила при гетероатоме (с 1.18 м.д.ЗН), протонов метила ацетильной группы (с 2.00 м.д.ЗН). лактонного протона (уш.д. J=10 гц.4.4 м.д. 1Н). протонов экзонети-леиа (два дублета при 5.47 и б.12 м.д. с J=3.5 гц. по 1Н каждый), два сигнала в виде сильно угиренных сикглетоз по 1Н при 5.24 и 5. 8 м.д. могут быть отнесены к гемацильному и олефиновому протонам.

Совокупность спектральных данных позволила предложить для lf-лактона несколько альтернативных структур. Для достоверного установления строения кы провели рентгеноструктурный анализ (FCA) кристалла списываемого "¡(-лактона, так как располагали всего несколькими кристаллами вещества.

По результата. РСА иссдедуемий ^-»Ч'тои оказался кдсюгичввд' тоЯлйзрпику (XIII). ранее ■ведел-гктсму иг Gaillardia pulcliella. Inula oculus-chriisti. Inula, britanica L.s. I. , Inula britanica L.var.cftinensis (Rnpr.) Regel. Растение Pulicaria uliginosa -бдсианкца болотная на содержание лактонов исследовалась впервые.

Строение сорб?'»о.ш5на (XIY). Продолтая исследование суммы надземной части растения Pulicaria uliginosa, из метанольного экстракта мы выделили флавон состава С1БН)г06, т. пл. 276-278°.

В НК-епектре флавона присутствуют полосы поглощения при 3360.1658.1625,1570.1520,1440.1350 см"1.

В У?-спектре им'яются максимумы поглощения при Хтзх 272 (lg е=3.64). 340 ни (lg t=3.80).

Масс-спектрометрячёская фрагментация : соединения характерна для распада молекул оксиметоксифлавонов под действием электронного удара: m/z 300 (М*), 299(М'-1). 285 (М*-СНЗ). 257 ОГ-СН3-СО>. В спектре ПНР (ДМСО. 100 МГц) тоже наблюдаются сигналы. характерные для оксйметоксизамещенных флавонов. Дублет при 7, 87 м.д. (J-S. 5 Гц. 2Н),соответствует протонам Н-2! и Н-Б!, дублет при 6. 87 м. д. (J*8.5 Гц. 2Н) относится к протонгл Н-3! и Н-51, синглет при 6.7 м.д. (1Н) характерен для протона Н-3. синглет при 6,5 м.д. (1Н) относится к Н-8. при 3.7 м.д. наблюдается трехпротонный узкий синглет протонов метоксильной группы.

Анализ УФ-спектров с добавками .метилата натрия и ацетата натрия, а также совокупность всех вышеизложенных спектральных характеристик позволили идентифицировать выделенный флавон с сорбифолином - 5, 6,4' -тригидрокси-7-метоксифлавоном (XIY). ранее выделенным из Sorbaria stellipita, Scoparia dulcís. Anvillea garcini, Pieocarphus revolutos.

Из растений рода. Pulicaria сораифолин выделен впервые.

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ.СОДЕРЖАНИЯ САЛЬВИФОЛИНА В СЫРЬЕ

Из Pulicaria salviifolia была выделена кислота, имеющая кле-родановый скелет - сальвифолин. который обладает гнпогликемичес-кой активностью. Для выявления оптимальных мест и периода вегетации сырья мы изучили количественное содержание сальБИфолина из пяти мест произрастания растения.

Воздушно-сухую измельченную надземную часть Pulicaria salvi-ifolia. собранную в период конца цветения-начала плодоношения, экстрагировали этиловым спиртом.

После отгонки этанола, остаток обработали этилацетатом. затем раствором соды. После нейтрализации раствором серной кисло-

ты целевой продукт извлекали этилацетатом. Сальвифолин выделили препаративно на пластинках силуфол.

Аналогично количественное содержание сальвифолина определяли в разных местах произрастания, в различных органах растения и па периодам его вегетации.

В результате проведенных исследований было показано, что максимальное содержаниесальвифолина обнаружено в период цветения и начале плодоношения (таблица 3).

Содержание сальвифолина в растении Pulicaria salviífolia в зависимости от места произрастания и от периода вегетации.