CC BY
60
547.972.35
БРОМИРОВАНИЕ КВЕРЦЕТИНА ^БРОМСУКЦИНИМИДОМ © Э. Р. Каримова1*, Л. А. Балтина2, Т. М. Габбасов2, М. И. Абдуллин1
1Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.
2Уфимский Институт химии РАН Россия, Республика Башкортостан, 450054 г. Уфа, пр.Октября, 71.
Тел./факс: +7 (347) 228 62 55.
*ЕтаИ: elza-karimova@mail.ru Радикальным бромированием кверцетина (КВ) Nбромсукцинимидом (NBS) синтезированы бромпроизводные КВ - потенциальные биологически активные вещества. Установлено, что состав продуктов реакции бромирования КВ NBS зависит от соотношения КВ и бромирующего реагента. Взаимодействием КВ с эквивалентным количеством NBS в смеси четыреххлористого углерода и метанола при 30-50 °С в течение 5 ч получена смесь 6,8-дибром-КВ 2 и 6-бром-КВ 3. При использовании двухкратного избытка NBS соотношение продуктов 2 и 3 составило 2:1, а при использовании 3 экв. NBS - 4:1. Действием на КВ 5 экв. NBS в тех же условиях получили 6,8-дибром-КВ 2 с содержанием 95% (выход 46%). Анализ продуктов реакции проводили ВЭЖХ. Строение всех синтезированных соединений подтверждено спектральными методами (ИК, ЯМР
1Н и 13С) и элементным анализом.
Ключевые слова: флавоноиды, кверцетин,
Одним из современных подходов к дизайну новых лекарственных препаратов является использование в качестве исходных субстратов природных соединений, обладающих определенным видом биологической активности.КВ является известным биофла-воноидом с Р-витаминной активностью, который широко используется в медицине в качестве средства для лечения заболеваний, связанных с нарушением проницаемости капилляров, антиоксиданта, гепато-протектора, противовоспалительного, противоязвенного и канцеропревентивного агента. Несмотря на широкое применение КВ и исследование его фармакологических свойств, работ, посвященных изучению зависимости структура-активность в ряду его производных практически очень мало. Основной проблемой в фармакологических исследованиях является низкая биодоступность КВ, рутина и родственных им флавоноидов [1-4].
Химическая модификация флавоноидов и введение новых функциональных групп оказывают существенное влияние на биоактивность и биодоступность производных или приводят к появлению новых видов активности. Так, 3 -замещенные в кольце А флавоны являются более высокоактивными антиоксидантами по сравнению с 7-замещенными, а 3.7-замещенные фла-воны представляют интерес в качестве потенциальных кардиопротективных агентов в противоопухолевой терапии доксорубомицином [5, 6].
Направления модификации флавоноидов обусловлены их высокой реакционной способностью как в реакциях электрофильного замещения в ароматических
бромирование, N-бромсукцинимид, NBS.
кольцах А и Б, так и нуклеофильном замещении по фе-нольным гидроксильным группам.
Наличие ароматических колец и гидроксильных групп в молекуле КВ делают его перспективным скаф-фолдом (матрицей) для химических трансформаций с целью получения новых биологически активных веществ для медицины.
Ранее нами была изучена реакция электрофильно-гобромирования КВ бромом (Вг2) в различных условиях с использованием высокоэффективнойжидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для анализа продуктов реакции и идентификацией продуктов ЯМР-спектроскопией [7, 8].
В продолжение этих работ мы изучили реакцию радикального бромирования КВ 1 №бромсукциними-дом (ЫВ8) (схема 1) с использованием ВЭЖХ для анализа продуктов реакции. Результаты опытов представлены в табл. 1.
Бромирование КВ ЫВ8 в смеси четыреххлористого углерода и метанола при соотношении КВ и бромирую-щего реагента 1: 1ммоль при 30-50 °С в течение 5 ч привело к образованию смеси, содержащей исходный КВ 1и бромпроизводные КВ 2 и 3 в соотношении 1.3:1.
Бромирование КВ двухкратным избытком ЫВ8 изменило соотношение дибромзамещенного 2 и моноб-ромзамещенного 3 продуктов на 2:1. При проведении реакции бромирования КВ в тех же условиях с увеличением количества КВ8 до 3 экв. общий выход продукта реакции не изменился, но соотношение продуктов 2 и 3 стало 4:1. При использовании 5 экв. ЫВ8 и проведении реакции при 30-50 °С в течение 5 ч мы получили 6,8-дибром-КВ 2 с содержанием 95% (выход 46%).
ISSN 1998-4812
Вестник Башкирского университета. 2015. Т. 20. №4
1207
Таблица 1
№ Соотношение КВ и NBS (ммоль) Условия реакции Выход продукта, г Состав продукта реакции (%)
1:1
1:2
1:3 1:5
30 мл CCl4, 20 мл MeOH, 30-50 °C, 5 ч
0.20
0.21
0.22 0.23
1 (17.4)
2 (34.1)
3 (25.4) 1 (10.8)
2 (52.7)
3 (27.5)
1 (5.6)
2 (60.9)
3 (14.8) 2 (95.3)
Таким образом, состав продуктов реакции бромиро-вания КВ NBS зависит от соотношения КВ и бромирую-щего агента. Основным продуктом реакции при радикальном бромировании КВ является 6,8-дибром-КВ 2.
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 'Н и 13С регистрировали на спектрометре АМХ-300 с рабочей частотой 300 ('Н) и 75.5 (13С) МГц в DMSO-d6, внутренний стандарт - тетраметилси-лан. Отнесения сигналов в спектрах ЯМР 13С были сделаны c использованием пакета программ ACD LABS и литературных данных для КВ [9].
ИК-спектры записаны на спектрометре IR Prestige-21 (Shimadzu) в пасте с вазелиновым маслом.
Тонкослойную хроматографию (ТСХ) проводили на пластинках Сорбфил (Сорбополимер, Россия), используя систему растворителей этилацетат-этанол, 25:1. Пятна веществ обнаруживали 5%-ным раствором H2SO4 с последующим нагреванием при 110-120 °С в течение 2-3 мин. Колоночную хроматографию проводили на силикагеле КСК (фракция 50-150) (Сорбополимер). Температуры плавления определяли на микростолике Boetius.
ВЭЖХ анализ проводили при 20-22 °С на жидкостном хроматографе Shimadzu LC-20 со спектрофото-метрическим детектором SPD-M20 A при длине волны 360 нм на обращено-фазовой колонке Luna C18 (250x4.6 мм) в режиме изократического элюирования смесью ацетонитрила-воды, 40:60 (v%) при скорости потока подвижной фазы (ПФ) 1 мл/мин. Объем вводимой пробы в элюенте 20 мкл при концентрации 2 мг/мл. Ошибка измерений ±0.5%.
Для синтезов использовали фармакопейный КВ (УфаВИТА). В качестве эталонных образцов применяли КВ с чистотой 99% (PhytoPlan®, Heidelberg) и 6.8-ди-бромкверцетин, полученный нами (99.5%)[8]. Очистку растворителей проводили по методикам [10].
Бромирование кверцетина N-бромсукцинимидом
1 ммоль КВ (0.3 г) растворяли в смеси 30 мл СС14 и 20 мл МеОН и прибавляли небольшими порциями 2-5ммоль (0.36-0.89 г) N-бромсукцинимида. Смесь перемешивали 2-5 ч при 30-50 °С, реакцию контролировали с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ). Затем реакционную смесь выливали в холодную воду, выпав-
ший осадок отфильтровывали, промывали водой, сушили и анализировали продукты ВЭЖХ. Разделение продукта реакции проводили колоночной хроматографией на силикагеле. Идентификацию выделенных веществ проводили по ТСХ с метками и спектральными методами. Выходы и состав продуктов реакций приведены в табл. 1.
6,8-Дибромкверцетин (2) (кристаллический порошок зелено-бурого цвета). Rf 0.37-0.39. Т. пл. 243244 °С. ИК-спектр (v, см-1): 3500-3150, 1705, 1695, 1615, 1560. Спектр ЯМР 1Н (300 МГц, 5, м.д., DMSO-d6): 6.94 (д, 1Н, Н5', J 8.5 Гц); 7.68 (д, 1Н, Н6', J 9 Гц); 7.84 (с, 1Н, Н2'). Спектр ЯМР 13С (75.5 МГц, 5, м.д., DMSO-d6):
148.1 (С2), 135.9 (С3), 175.2 (С4), 156.2 (С5), 93.4 (С6), 157.0 (С7), 87.7 (С8), 151.8 (С9), 104.0 (С10), 121.7 (С1'),
115.2 (С2'), 145.1 (С3'), 147.7 (С4'), 115.6 (С5'), 120.2 (С6'). Найдено, %: Br 34.56. С15Н8О7ВГ2. Вычислено, %: Br 34.74. М.в. 460.0. [8]
6-Монобромкверцетин (3) Rf 0.61—0.63. ИК-спектр (v, см-1): 3400-3100 (ОН); 1650; 1610; 1585; 1521 (С6Н5). Т. пл. 265-267 °С. Лит. [11]: т. пл. 270-272 °С. Спектр ЯМР 1Н (ацетон-da, 5, м.д.): 6.26 (1Н, с, Н8), 6.98 (1Н, д, J = 8.5 Гц, Н5'), 7.68 (1Н, Н5', дд, J1 = 2.1, J2 = 10.8 Гц), 7.82 (1Н, Н6', д, J = 2.0 Гц). Спектр ЯМР 13С (75.5 МГц, ацетон-de, 5, м.д.): 148.1 (С2), 136.6 (С3), 176.4 (С4), 162.0 (С5), 99.0 (С6), 164.7 (С7), 94.3 (С8), 157.7 (С9), 104.0 (С10), 123.7 (С1'), 115.6 (С2'), 145.6 (С3'), 146.8 (С4'), 116.0 (С5'), 121.4 (С6'). Найдено, %: Вг 21.8. С15Н9О7ВГ. Вычислено, %: Вг 21.0. М.в. 381.1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Manach С., Scalbert A., Morand С., Remesy С., Jimenez L. Polyphenols: food sources and bioavailability //The American Journal of Clinical Nutrition. 2004. Vol. 79. No.5. Pp. 727-747.
2. Manach C., Williamson G., Morand C., Scalbert A., Remesy C. Bioavailability and bioefficacy of polyphenols in humans. I. Review of 97 bioavailability studies// The American Journal of Clinical Nutrition. 2005. Vol. 81. No. 1 Suppl. Pp. 230S-242S.
3. Kroon P. A., Clifford M. N., Crozier A., et al. How should we assess the effects of exposure to dietary polyphenols in vitro? // The American Journal of Clinical Nutrition. 2004. Vol. 80. No. 1. Pp. 15-21.
4. Lotito S. В., Frei B. Consumption of flavonoid-rich foods and increased plasma antioxidant capacity in humans: cause, consequence, or epiphenomenon? //Free Radical Biology and Medicine. 2006. Vol. 41.No. 12.Pp. 1727-1746.
5. Новиков В. Е. Кардиотоксичность антрациклиновых антибиотиков и ее коррекция био-флавоноидами: монография / В. Е. Новиков, А. В. Крикова. Смоленск: Издательство СГМА, 2008. 92с.
6. Бурлев В. А., ЛединаА. В., Ильясова Н. А. Флавоноиды: значение антиоксидантных и антиангиогенных свойств в акушерстве и гинекологии (обзор литературы) // Проблемы ре-продукции.2010.№ 1. С. 24-31.
7. Baltina L. A., Zarubaev V. V., Baltina L. A., Orshanskaya I. A., Fairushina A. I., Kiselev О. I., Yunusov M. S. Glycyrrhizic acid derivatives as influenza A/H1N1 virus inhibitors // Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters.2015. Vol. 25. Pp. 1742-1746.
8. Karimova E. R., Baltina L. A., Spirikhin L. V., Gabbasov T. M., Orshanskaya Y. A., Zarubaev V. V. Synthesis and Antiviral Activity of Quercetin Brominated Derivatives // Natural Product Communications. 2015. Vol. 10. No. 9. Pp. 1565-1568.
9. Корулькин Д. Ю., Абилов Ж. А., Музычкина Р. А., Толсти-ков Г. А.Природные флавоноиды. Новосибирск: Тео, 2007. 232 с.
10. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М.: Мир, 1970. 543 c.
11. Nagimova A. D., Zhusupova G. E., Erzhanova M. S. Synthesis of biologically active bram^ derivatives of quercetin // Chemistry of Natural Compounds. 1996. Vol. 32. I. 5. Рp. 695-697.
Поступила в редакцию 03.12.2015 г.
BROMINATION OF QUERCETIN BY N-BROMOSUCCINIMIDE © E. R. Karimova1*, L. A. Baltina2, T. M. Gabbasov2, M. I. Abdullin1
1Bashkir State University 32 Zaki Validi St., 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
2Ufa Institute of Chemistry, Russian Academy of Sciences 71 Oktyabrya Ave., 450054 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.
Phone: +7 (347) 228 62 55 *Email: elza-karimova@mail.ru
One of the current approaches to design of new medicines is to use as starting substrates natural compounds having certain type of biological activity. Flavonoids are biologically active natural compounds possessing a wide spectrum of pharmacological activities. Quercetin (Q) is a known bioflavonoid with P-vitamin activity, which is widely used in medicine for treatment of diseases associated with the violation of capillary permeability, as an antioxidant, hepatoprotective, anti-inflammatory, anti-ulcer and cancer preventive agent. Chemical modification of flavonoids and the introduction of new functional groups have a significant effect on the bioavailability and bioactivity of derivatives and lead to the emergence of new types of activity. The presence of aromatic rings and hydroxyl groups in Q makes it a promising scaffold for chemical transformations in order to obtain new biologically active substances for medicine. The synthesis of Q brominated derivatives was carried out by using a radical brominating reaction with N-bromosuccinimide (NBS). It was found that the composition of the reaction products depends on the ratio of Q and a brominating reagent. The interaction of Q with equivalent quantity of NBS in carbon tetrachloride-methanol mixture at 30-50 °C for 5 h. resulted in the formation of a mixture of 6.8-dibrom-Q 2 and 6-bromo-Q 3. The increase of the reagent quantity led to the increase of 6.8-dibrom derivative 2 content in the reaction products mixture. The ratio of compounds 2 and 3 was 2:1 when two fold NBS excess was used, and 4:1 in the case of using 3 eq. NBS. Use of 5 eq. NBS under the same conditions resulted in the production of 6.8-dibrom-Q 2 with 95% purity (46% yield). Thus, the main product of the radical brominating reaction of Q is 6.8-dibrom-Q. Analysis was carried out by HPLC. Structure of compounds synthesized was confirmed by the spectral methods (IR, NMR 1H, 13C) and elemental analysis.
Keywords: flavonoids, Quercetin, bromination, N-bromosuccinimide.
Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.
REFERENCES
1. Manach C., Scalbert A., Morand C., Remesy C., Jimenez L.The American Journal of Clinical Nutrition. 2004. Vol. 79. No.5. Pp. 727-747.
2. Manach C., Williamson G., Morand C., Scalbert A., Remesy C. The American Journal of Clinical Nutrition. 2005. Vol. 81. No. 1 Suppl. Pp. 230S-242S.
3. Kroon P. A., Clifford M. N., Crozier A., et al. How should we assess the effects of exposure to dietary polyphenols in vitro?. The American Journal of Clinical Nutrition. 2004. Vol. 80. No. 1. Pp. 15-21.
4. Lotito S. B., Frei B.Free Radical Biology and Medicine. 2006. Vol. 41.No. 12.Pp. 1727-1746.
5. Novikov V. E. Kardiotoksichnost' antratsiklinovykh antibiotikov i ee korrektsiya bio-flavonoidami: monografiya [Cardiotoxicity of an-thracycline antibiotics and its correction by bio-flavonoids: monograph] / V. E. Novikov, A. V. Krikova. Smolensk: Izdatel'stvo SGMA, 2008. 92s.
6. Burlev V. A., LedinaA. V., Il'yasova N. A. Problemy reproduktsii.2010.No. 1. Pp. 24-31.
7. Baltina L. A., Zarubaev V. V., Baltina L. A., Orshanskaya I. A., Fairushina A. I., Kiselev O. I., Yunusov M. S. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters.2015. Vol. 25. Pp. 1742-1746.
8. Karimova E. R., Baltina L. A., Spirikhin L. V., Gabbasov T. M., Orshanskaya Y. A., Zarubaev V. V. Natural Product Communications. 2015. Vol. 10. No. 9. Pp. 1565-1568.
9. Korul'kin D. Yu., Abilov Zh. A., Muzychkina R. A., Tolstikov G. A.Prirodnye flavonoidy [Natural flavonoids]. Novosibirsk: Teo, 2007.
10. Gordon A., Ford R. Sputnik khimika [Chemist's companion]. Moscow: Mir, 1970.
11. Nagimova A. D., Zhusupova G. E., Erzhanova M. S. Chemistry of Natural Compounds. 1996. Vol. 32. I. 5. Rp. 695-697.
Received 03.12.2015.
