Известны лечебные свойства некоторых простейших растений. К числу таких растений относятся многие виды лишайников. Издавна лишай- ники использовались в народной медицине, как целебные растения. В последние годы было обнаружено, что лишайники являются своеобразными индикаторами чистоты окружающей среды. Лишайники - это простейшие растения, которые можно встретить в различных тепловых поясах. Усниновая кислота является одним из спе- цифических лишайниковых веществ, которые образуются в процессе мета- болизма и не стречаются в других группах организма. Среди свойств усниновой кислоты, как биологически активной, для человека наибольший интерес представляет ее антибактериальная актив- ность, которая уже нашла применение в медицине: препарат бинан ( натриевая соль усниновой кислоты) применяется при лечении многих за- болеваний, в том числе, против туберкулеза, а также как противоожо- говое средство, которое можно купить в аптеках. Это и определило ин- терес к усниновой кислоте. Целью нашей работы явилось на первой стадии работы выделе- ние ее из лишайников разного происхождения, очистка и идентификация с помощью методов хроматографии и ИК-спектроскопии. ИК-спектр выделенного желтого кристаллического вещества имел следующие полосы поглощения: 3400 - 3100 смљ5-1љ0 - валентные колебания OH группы, 1693 смљ5-1љ0 - валентные колебания C=O группы, 1500 и 1600љ5 љ0смљ5-1љ0 - валентные колебания C=C связи в ароматичес- ком ядре, 3070 - 3021 смљ5-1љ0 - валентные колебания C-H в ароматическом ядре. Сравнение с литературными данными дало возможность доказать, что ИК-спектр выделенного образца принадлежит усниновой кислоте. Далее нами была поставлена задача модифицировать структуру усниновой кислоты с целью придания ей других свойств как биологически активно- го вещества. Первоначально нами была изучена реферативная литература по ус- ниновой кислоте и ее производным. С этой целью был просмотрен рефе- ративный журнал "Химия" за годы, прошедшие после установления струк- туры усниновой кислоты до настоящего времени (1979-1998 г. г.). До 1997 года модификаций усниновой кислоты не проводилось. Единственная работа, которая содержит сведения о модификации усниновой кислоты является патентом, в котором указана структура полученного соедине- ния. Это дитартрат 5,7-О-бис(диэтиламиноэтил) усниновой кислоты. В работе указано, что полученное соединение обладает противоопухолевой активностью. Таким образом мы могли сделать вывод о важности и перс- пективности выбранного нами направления проведения работ на основе природного вещества - усниновой кислоты. Для того чтобы провести химические превращения усниновой кисло- ты, мы подробно рассмотрели ее структуру с целью нахождения активных реакционных центров. Итак, усниновая кислота по своей структуре представляет собой сложное соединение с конденсированными кольцами. Одно из них носит является производным бензола с тремя функциональными группами: две гидроксильных группы, находящихся друг к другу в мета-положении и в орто-положении по отношению к одной из них имеется ацетильная груп- па. Другой шестичленный цикл не имеет ароматического характера, так как один из атомов углерода находится в sp3- гибридации, имеются две кето-группы (мета-положение) и находящаяся между ними ацетилная группировка. Оба кольца соединены и образующийся пятичленный цикл содержит атом кислорода. Этот пятичленный цикл является гидрирован- ным фураном с метильной группой у одного из атомов углерода. Усниновая кислота: ОН О Ѓ СН3 Ѓ Ѓ СОСН3 Ѓ ЃЃ Ѓ Ѓ О О НО Ѓ СОСН3 Таким образом в структуре усниновой кислоты есть один резорци- новый цикл с ацето-группой и и второй резорциновый цикл, являющийся его кето-формой и с другим расположением ацето-группы. Активными ре- акционными центрами являются гидрокси-группы в ароматическом кольце и ацето-группы. Нами были выбраны в качестве реакционных центров эти гидроксильные группы. Прежде всего гидроксильные группы такого типа (фенольного типа) проявляют довольно сильные кислотные свойства, а также могут вступать в реакции алкилирования и ацилирования. Другим типом реакций этого ароматического ядра могут быть реакции электро- фильного замещения в самом ядре. Проявление сильных кислотных свойств усниновой кислоты известно из литературных данных [ ]: при добавлении щелочи происходит растворение усниновой кислоты, сопро- вождающееся изменением усилением окраски усниновой кислоты. Сохраня- ется также качественная реакция с хлорным железом, свойственная фе- нолам. Благодаря этим свойствам усниновой кислоты мы поставили цель модификации ее структуры путем алкилирования по реакции Вильямсона. Нами в качестве модельного вещества был выбран резорцин для от- работки реакции алкилирования в условиях реакции Вильямсона. Обычно реакция Вильямсона в случае фенолов выполняется при использовании фенолятов натрия с алкилирующим реагентом: алкилгалогенидом или ди- алкилсульфатом [ ]. Кроме того, известно, что реакция может быть осуществлена без предварительного получения фенолята, если использо- вать поташ в среде диметилсульфоксида и соответствующего активного реагента. Диметилсульфоксид является великолепным растворителем для проведения реакций между веществами органического и неорганического характера. Свежепрокаленный поташ помещается в диметилсульфоксид, загружаются остальные реагенты и при нагревании происходит реакция алкилирования. Такая реакция неописана для резорцина в этих услови- ях. Поэтому мы исследовали возможность алкилирования резорцина мето- дом тонкослойной хроматографии в небольших количествах исходных ве- ществ. Превращение проводили следующим образом. Методика опыта. В трехгорлую колбу помещали 10 мл диметилсуль- фоксида, 1 г резорцина (моль), 2,7 г поташа, 2, 8 г йодистого метила инагревали при постоянном перемешивании до 50 градусов Цельсия. Ход реакции контролировали с помощью метода ТСХ. Реакция закончилась че- рез через 8 часов. На хроматограмме (система растворителей хлоро- форм:этилацетат 6:1) были обнаружены два пятна новых веществ, одно из которых по мере протекания реакции уменьшалось. Поскольку функци- ональных групп две, поэтому алкилировании сначала проходило по одной из них, а при накоплении метилорованнной гидроксигруппе, параллельно проходило алкилировании другой гидроксигруппы, поэтому на хроматог- рамме мы обнаружили два новых пятна моно- и диалкилированных произ- водных резорцина. Далее был использован этот опыт для этилирования бромэтаном в присутствии поташа и в среде диметилсульфоксида усниновой кислоты. Методика опыта. В трехгорлую колбу помещали 10 мл диметсульфок- сида, 1 г усниновой кислоты, 0,2 г поташа и 0,2 г бромэтана. Реакцию проводили при постоянном перемешивании и нагревании до температуры не более 50 градусов Цельсия. Перемешивание продолжали в течение 5 часов. Хроматография показала наличие двух новых пятен, которые мо- гут принадлежать производным усниновой кислоты: моно- и диэтилуснино- вой кислоте. Хроматографический контроль реакций. ‚ЂЂЂЂЂЂЂѓ ‚ЂЂЂЂЂЂЂѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ Ѓ. . .Ѓ Ѓ. . .Ѓ „ЂЂЂЂЂЂЂ… „ЂЂЂЂЂЂЂ… Рис. 1. Хроматограмма Рис. 2. Хроматограмма реакциии алкилирования реакциии алкилирования резорцина. усниновой кислоты 1 - резорцин; 1 - усниновая кислота; 2 - реакционная смесь; 2 - реакционная смесь; 3 - диметилсульфоксид. 3 - диметилсульфоксид. Методика выделения веществ из реакции. После окончания проведе- ния реакций алкилирования как резорцина, так и усниновой кислоты ре- акционную смесь охлаждали и добавляли воду до полного растворения осадка. В случае усниновой кислоты оставался осадок органического типа. К этому раствору добавляли бензол (или хлороформ) для экстрак- циии органических веществ из водного раствора. Раствор встряхивали и наблюдали расслоение жидкости. Органический слой отделяли, а водный слой еще дважды экстрагировали растворителем. Объединенные органи- ческие вытяжки промывали водой и сушили над хлористым кальцием. Пос- ле высушивания, упаривали растворитель и получали органические ве- щества. В случае усниновой кислоты выделено кристаллическое вещест- во. Анализ этого вещества проводится. Проделанная работа позволяет сделать вывод о возможности моди- фицирования структуры усниновой кислоты. Можно использовать различ- ные алкилирующие средства для получения широкого спектра веществ, изучение биологической активности которых можно показать среди них наиболее перспективные.
© ярославский областной Центр Дистанционного Обучения школьников, 1999