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