Биологически активные синтетические органические красители

Кузнецов Дмитрий Николаевич; Кобраков Константин Иванович; Ручкина Анна Геннадьевна; Станкевич Галина Сергеевна

Т 60 (1)

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИИ. Серия «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ»

2017

V 60 (1)

IZVESTIYA VYSSHIKH UCHEBNYKH ZAVEDENIY KHIMIYA KHIMICHESKAYA TEKHNOLOGIYA

2017

DOI: 10.6060/tcct.2017601.5423

Для цитирования:

Кузнецов Д.Н., Кобраков К.И., Ручкина А.Г., Станкевич Г.С. Биологически активные синтетические органические красители. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 1. С. 4-33. For citation:

Kuznetsov D.N., Kobrakov K.I., Ruchkina A.G., Stankevich G.S. Biologically active synthetic organic dyes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 1. P. 4-33.

Дмитрий Николаевич Кузнецов (ЕЗ), Константин Иванович Кобраков, Анна Геннадьевна Ручкина, Галина Сергеевна Станкевич

Кафедра органической химии, Московский государственный университет дизайна и технологии. ул. Садовническая, д. 33, стр.1, Москва, Российская Федерация, 117997 E-mail: [email protected] (М)

БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ КРАСИТЕЛИ

Настоящий обзор построен на публикациях, найденных с помощью базы данных CAS (Chemical Abstracts Service), доступной через STN (The Scientific and Technical Information Network) по биоцидным красителям или соединениям, которые могут быть отнесены к ним по химическому строению. Систематизация проведена по особенностям строения хромофорной системы красителя. Особое внимание уделяется зависимости «строение - свойство» в ряду структурно подобных соединений. В обзоре не рассматриваются биоцидные свойства красителей, выделенных из природного сырья.

Ключевые слова: красители, окрашенные соединения, биологическая активность, биоцидность, текстильные материалы

Dmitry N. Kuznetsov (M), Konstantin I. Kobrakov, Anna G. Ruchkina, Galina S. Stankevich

Department of Organic Chemistry, Moscow State University of Design and Technology. Sadovnicheskaya st., 33/1, Moscow, 115035, Russia E-mail: [email protected] (M)

УДК: 667.28

Д.Н. Кузнецов, К.И. Кобраков, А.Г. Ручкина, Г.С. Станкевич

UDC: 667.28

D.N. Kuznetsov, K.I. Kobrakov, A.G. Ruchkina, G.S. Stankevich

BIOLOGICALLY ACTIVE SYNTHETIC ORGANIC DYES

This review is based on the publications found in CAS (Chemical Abstracts Service) database available from STN (The Scientific and Technical Information Network) with respect to dyes, and the compounds that can be classified as the dyes molecular variants. The substances were categorised based on the dyes chromophore properties. Special care was taken to determine the "composition - property" profile within the range of structurally similar compounds. An extensive list of literature references is provided to support the review's subject, including the authors' own studies on the synthesis, properties and applications of coloured biologically active compounds. The view covers the uses of coloured biologically active compounds as textile dyes and the uses in other industries such as medical, agricultural etc. The review is substantially focused on biocidal azo dyes for the reason of the great variety of possible diazo and azo components which are used for the synthesis of dyes to create an abundance of biocidal dyes with a wide scale of colors. Usage of dyes which add expressed biocidal properties to the coloured textile and other materials and make them resistent to physical and chemical agents is a subject of obvious practical interest, as this enables the combination of two manufacturing processes in one step: coloration and special chemical treatment. Moreover, as it appears from the review, biocidal dyes may be used as additives to the primary dye, without affecting the colour of the object being dyed, albeit in quantities sufficient to endow the required biocidal properties. As demonstated by the review, streamlined synthesis of textile dyes exhibiting biocidal properties, which are able to make a material resistent to biodeterioration or add medicinal properties to the material, is hard to accomplish due to the lack of profound understanding of the mode of action of such compounds. However, the available "composition - property" data and the computer-aided screening data of the biological activity of organic compounds allow us to model and synthesise target products with a high degree of confidence. The review doesn't cover the properties of biocidal dyes derived from natural raw materials.

Key words: dyes, dyed compounds, biological activity, biosidity, textile materials

Еще на заре зарождения химии, технологии получения и применения красителей для колориро-вания различных материалов (текстиль, кожа, мех, дерево и т.д.), было обнаружено, что многие из них обладают «лечебными» и/или защитными свойствами от разного рода заболеваний.

В последующем заслуга подробного исследования состава (а так называемые «природные» красители являются, как правило, многокомпонентной смесью различных органических соединений) и строения окрашенных соединений принадлежит именно химикам-фармацевтам, которые ввели многие из изученных соединений в арсенал химико-фармацевтических препаратов.

С развитием в XIX-XX веках химии, технологии получения и применения синтетических красителей определяются и основные направления использования красителей, обладающих биологической (фунгицидной, антимикробной, бактерицидной и т.д.) активностью. Это, с одной стороны, получение окрашенных материалов медицинского назначения, обладающих лечебными или защитными свойствами, с другой стороны -

получение текстильных материалов, окрашенных красителями, обеспечивающими защиту материала от биоповреждений. В некоторых случаях краситель обеспечивает и тот, и другой эффект.

В то же время выделился ряд соединений, которые являются окрашенными, т.е. имеют хромофорную систему и, возможно, позиционируются как красители, однако используются в различных областях человеческой деятельности, например, медицина, производство фото-киноматериалов, производство светодиодов, лазеров и др., и не применяются для колорирования каких-либо материалов.

Приступая к подготовке настоящего обзора, в попытке обобщения имеющегося в литературе материала авторы столкнулись с обозначенной проблемой классификации обсуждаемых соединений под термином «биологически активные красители».

В связи с изложенным было принято решение базироваться на определении «краситель», данном в книге Б.И. Степанова [1] и принятом в настоящее время. В соответствии с этим определением

главным свойством красителя является способность «интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитных излучений (световую энергию) в видимой и ближних (ультрафиолетовой и инфракрасной) областях спектра и придавать эту способность другим телам». Вопросы практического применения таких соединений, целесообразность их применения в каждой области человеческой деятельности являются вторичными.

В представленном материале по тексту авторы старались обратить внимание на вопросы использования окрашенных биологически активных соединений как в качестве «классических» красителей, так и в других областях производственной и культурной деятельности человека.

1. Полиметиновые красители

Хромофорная система полиметиновых красителей характеризуется наличием цепочки сопряженных двойных связей, состоящей из свободных или замещённых метиновых (-СН=) групп, с элек-тронодонорным (ЭД) и электроноакцепторным (ЭА) заместителями по концам цепи [1, 2].

В качестве примера можно привести основный краситель желтого цвета - перхлорат бис(диметилимид)глутаконового альдегида 1.

HC

0 ClO4

CeH^

■К(СЫз)2

Авторами работы [4] обнаружено, что красители 3 и 4, содержащие в структуре несколько тиазольных колец, проявляют антигельминтную

активность в отношении плоских червей.

Ы3С.

HC

СЫ

Препарат 5, представляющий собой соль полиметинового красителя с бензотиазольными фрагментами и 2,4,5-трихлорфенола, активен в отношении плоских и круглых червей [5].

В молекулах используемых полиметиновых красителей ЭД и ЭА заместители или один их них, а также часть метиновых групп могут быть связаны с ароматическими ядрами (бензол, нафталин) или гетероциклическими системами, такими как хино-лин, индол, бензоксазол, бензотиазол и др., которые помимо свойств сильных хромофоров обладают ярко выраженной биологической активностью.

Красители данной группы обладают бак-териостатическими и хемотерапевтическими свойствами, в частности проявляют высокую фун-гицидную и антигельминтную активность. Их рекомендовано применять для борьбы с паразитами.

Так, например, помоат пирвиния 2 является эффективным лекарственным препаратом для лечения энтеробиоза (заболевание, вызываемое кишечными паразитарными червями - острицами) [3].

HC

Cl

В патенте, являющемся продолжением вышеприведенных исследований, заявлена серия из 300 полиметиновых красителей общей формулы 6. Предложенные соединения рекомендованы к использованию в качестве потенциальных био-цидных препаратов широкого спектра действия, особенно для борьбы с насекомыми - вредителями сельскохозяйственных культур, а также с грибковыми заболеваниями, могут быть использованы в виде растворов или эмульсий для опрыскивания пораженных объектов, а также могут применяться для составления порошковых композиций в смеси с минеральными компонентами [6].

Ar-(CR=CR1)p-(CR2=CR3)q-(CR4=)rAr1, 6

где: Ar и Ar1 - полизамещенные пиразолы, изокса-золы, тиазолы, имидазолы, пиридины или их соли, R, R1, R2, R3, R4 - водород, галогены, алкилы, цик-лоалкилы, гидроксиалкилы, алкокси, алкилтио, циано, замещенный арил.

Авторами приведена сравнительная инсектицидная активность всех соединений, в качестве тест-объекта использована табачная листовертка (Tobacco Budworm). Полученные результаты срав-

3

4

з

1

H3C

нивали с показателями контрольной партии гусениц. Ингибирующее действие препарата оценивали по отсутствию привеса живой массы насекомых и по количеству погибших особей. Например, обработка табачных листьев, служащих питанием для гусениц, соединениями общей формулы 7 приводит к их 100% смертности.

R3

R2

R, R1 - метил, этил, н-пропил; R2, R3 - фенил; о- и и-хлорфенил; и-фторфенил Если R и R1 - н-бутил, или R2 и R3 - водород или м--хлорфенил, то наблюдается 100% инги-бирование роста, но не гибель гусениц, замена одного бензотиазольного кольца на хинолиновый приводит к тем же результатам.

В американском патенте [7] рекомендовано применение в качестве бактерицидных препаратов для защиты ростков риса от болезнетворных бактерий: Xanthormonas orysae, Xanthormonas citri, Bacterium tobacum, Xanthormonas pruni и др. поли-метиновых красителей с азотистыми гетероциклическими фрагментами, например, красителей 8, 9:

ей,

N

I

C2H5

CH

Красители в виде йодидов, бромидов, суль-фонатов или хлоратов эффективно защищают растения (на уровне антибиотика — стрептомицина), могут применяться в течение всего вегетативного периода, и не представляют опасности для людей и животных. Испытания проведены как на тест-культурах, так и на 4-5-листовых саженцах риса.

Реакцией конденсации хромон-3-карбокс-альдегида с метиленактивными гетероциклическими компонентами синтезированы полиметино-вые красители, в которых в качестве электронодо-норного фрагмента выступает фрагмент хромона, а в качестве электроноакцепторного - различные производные бензазолов, хинолина, пиридина. Полученные красители общей формулы 10 инги-

бируют рост микробов Bacillus subtilis и Staphylo-coccus aureus, являющихся возбудителями многих смертельно опасных для человека инфекций [8].

ClO4

10

R - метил, этил; А - водород или анелированное бензольное кольцо В работе [9] авторы предлагают полиме-тиновый краситель 11 в качестве регулятора бактериального состояния воды для выращивания рыбы в искусственных водоемах.

C2H

CH

ii

Ряд работ [10-13] посвящен изучению антибактериальной и фунгицидной активности некоторых производных полиметиновых красителей несимметричной и симметричной структуры, содержащих конденсированные гетероциклы. В работе [11] исследовано влияние кватернизации на уровень биологической активности в отношении бактерий: Staphylococcus aureus, Staphylococcus albus, Bacillus coagulance и некоторых видов грибов: Aspergillus niger, Penicillium cyclopium. Авторами показано, что на уровень биологической активности исследованных соединений существенное влияние оказывает состояние атомов азота в структуре гетероцикла. Так, в соединении 12 ква-тернизация атома азота N2 резко снижает биологическую активность. В то же время, кватерниза-ция двух атомов азота N1 и N2 также снижает активность, однако в значительно меньшей мере.

Интересно, что в исходном для синтеза красителя 12 гетероцикла 13 кватернизация атома азота N1 приводит к усилению фунгицидности.

nh2

N1 N 12 \

Ph

A

R

7

8

3

9

N NH2

В более поздней работе этих авторов [14] описан синтез соединений, активных в отношении некоторых видов бактерий (Bacillus cereus, Staphylococcus citrus) и обнаружено, что антимикробная активность монометинового красителя 14а ниже, чем у диметинового 14б, а введение алкильного заместителя в полиметиновую цепь увеличивает антимикробную активность (краситель 14в).

H3CH2C.,

CH2CH3

14 a-в

14а n = 0, R = H; 14б n = 1, R = H; 14в n = 1, R = CH3

По мнению авторов, это может быть связано с электронодонорным влиянием метильной группы на сопряженную систему. Отмечено, что полученные красители уступают по активности исходным соединениям для их получения 15 a,б [14].

т

N

X

N

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

X

O CH

15 а,б

O

H

N4 /C2H5 + N

O CH

2 I

Серия полиметиновых красителей общей формулы 17 обладает антимикробной активностью в отношении грамотрицательных (Escherichia coli) и грамположительных (Staphylococcus aureus) бактерий. Отмечено, что галогенпроизводные проявляют большую активность в отношение Sta-phylococcus aureus и Escherichia coli, чем алкил- и алкоксипроизводные. Уровень антимикробных свойств протестированных соединений ниже, чем у известных антибиотиков [15].

/N^

C2H5 N

2 5 H

16

а: Х = Н; б: X = РЬ Сравнительный анализ активности соединений 15 a,б показал, что к незначительному снижению бактерицидной активности приводит замена атома водорода у азота (15а) на фенильный фрагмент (15б) или кватернизация соседнего атома азота (соединение 16). К полной потере бактерицидной активности приводит замена метильных групп в соединении 16 на СШСН(ОС2Н5)2.

N

I

CH2CH3

CH3

17

X = H, Cl, I, Br, Me, OMe; Y = H, NO2, OMe, OEt; n = 0, 1

Проведены испытания антибактериальной (Bacillus stearothermophillus, Serratia species и Pseudomonas species) и фунгицидной активности (Penicillium species и Alternaria species) серии моно-, ди- и тетраметиновых цианиновых красителей 18-20. Как оказалось, соединения активны против всех бактерий и неактивны в отношении грибов. Производные хинолина обладают более

H

о

I

O

Y

O

X

O

высокими показателями, чем производные кумарина. Введение метильной группы в 4-положение также приводит к некоторому росту бактерицидной активности. В ряду цианиновых красителей 18-20 эффективность в отношении всех испытанных видов бактерий повышается в порядке 20>19>18 [16].

HO'

19

X

HO'

20

A = 1-этилпиридиний-2-ил, 1-этилхинолиний-2-ил, 1-этилпиридиний-4-ил; Z = O, NH; X = CH3, H;

R = H, Ph, CH3.

Антибактериальную активность выше эталона (ампицилин) проявляют соединения 21 и 22 в отношении грамположительных бактерий (Bacillus subtilis, Micrococcus luteus, Bacillus megaterium, Staphylococcus aureus, Streptomyces sp., Bacillus cereus) и грамотрицательных бактерий (Serratia Mar, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmnella sp., Pseudomonas sp). Соединения 21 проявили также фунгицидную активность против Candida albicans и Aspergillus flavus на уровне нистатина [17].

N

CH

NH

Me I

N

HC

22 a-c Me I a: A = 1-метилпиридиний-2-ил; b: A = 1-метил-хинолиний-2-ил; c: A = 1-метилпиридиний-4-ил Исследованиями, проведенными на биологических объектах in vitro, показано, что полиме-тиновые красители общей формулы 23 являются более мощными антагонистами агрегации тау-белка, чем метиленовый синий. Соединения этого класса авторы рассматривают как терапевтические мишени в создании препаратов для лечения болезни Альцгеймера. [18].

R2

21 a-c

23

Х = S, O, Ш2; ^ = C2H5, CзH7, (CH2)зSOз-; R2 = H, CHз; п = 0-3 2. Азокрасители

Хромофорная система азокрасителей характеризуется наличием цепочки сопряженных двойных связей, в которую входят одна или несколько азогрупп [1, 2]:

N Я1 N '

где: Я, Я1, R2 - фенильные, нафтильные или гетероциклические радикалы

Азосоединения - наиболее многочисленный класс красителей, не имеющий аналогов в природе, на их долю приходится более половины известных и промышленно выпускаемых марок красителей. Для красителей этого класса существует заложенная в методологии синтеза возможность широкой вариации строения, а, следовательно, и цвета.

Среди азокрасителей ароматического ряда найдены вещества с акарицидной активностью. Азобензол 24 и п-хлоразобензол 25 являются среди них наиболее эффективными, на их основе раз-

X

A

R

A

работаны препараты для защиты сельскохозяйственных культур от клещей и домашних животных - от паразитов [19].

N=N

H2NO2S

26

В противоположность ему 1,2,4-триамино-бензол 27 не только неактивен против микроорганизмов, но и весьма токсичен для человека, поэтому, сегодня Пронтозил практически не применяется в медицине [20].

Некоторые из сульфаниламидов являются биологически универсальными соединениями, имеющими противораковые, противомалярийные и противотуберкулезные свойства. Продолжаются работы по поиску перспективных нетоксичных аналогов. Реакцией азосочетания 4-гетероцикло-сульфамоилфенилдиазония с салициловой и тио-салициловой кислотами получены соединения общей формулы 29 [21].

028 /

ЫЫ \ Не!

O

X = O, S; Het = метил и метокси замещенные пи-римидины, фураны или тиазины Исследована активность этих соединений, а также их комплексов состава 1:1 с Fe3+, Cu2+, Hg2+ в условиях in vitro в отношении бактерий: Staphylococcus aureus, Serratia rhodnii, Bacillus cereus, Pseudomans aruginosa и грибов: Alternaria alternata, Penicillium chrysogenum и Aspergillus flovus. Батерицидная и фунгицидная активность продуктов сочетания тиосалициловой кислоты и в большей степени их хелатов превосходит показатели аналогичных производных салициловой кислоты, наилучшие результаты отмечены для комплексов с ртутью. Тем же автором получены пи-перидино-, морфолино-8-хинолинольные [22] и

В 1935 г. Герхард Домагк совершенно неожиданно обнаружил, что краситель Пронтозил 26, известный как «красный стрептоцид», может оказывать мощное антибактериальное действие в отношении стрептококков. Лишь позднее стало ясно, что в организме под действием ферментов Пронтозил расщепляется на 1,2,4-триаминобензол 27 и амид сульфаниловой кислоты 28, который и оказывает высокий терапевтический эффект.

КН2

HN

NH

+

SO2NH2

27 28

хиноксалиноновые (хиноксалинтионовые) [23] азопроизводные 30, 31, чьи комплексы с железом, медью, а особенно с ртутью проявляют значительную активность против штаммов шести видов бактерий: Serratia marcescens, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, Micrococcus luteus, Klebsiella pneumonia и Staphylococcus aureus.

O2S /

HN \

Het

SO2-N X

2 w

HO

N

X

02^ — -- ^

ЫЫ \

Не!

31 НО N

X = О, СН2; Het = метил и метокси замещенные пиримидины, фураны или тиазины В английском патенте [24] приведена серия азокрасителей, полученных на основе м-трифторметиланилина, которые можно использовать в качестве активного компонента дезинфицирующих, бактерицидных, фунгицидных, антисептических и лекарственных препаратов. Ы2Ы

HN

32

3

H,N

N=N

H2N

h2n

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

33

OCH3

N=N

h2n

CH3

34

В американском патенте 1958 г. [25] приведен пример использования фунгицидного циклического дисазосоединения 35 в виде 0,08% спрея для обработки яблонь. Препарат полностью подавляет рост гриба Venturia inaequalis (яблочная парша), развивающегося как на листьях, так и на плодах. Это же соединение в качестве красителя способно колорировать текстильные материалы (в частности хлопок) в различные оттенки желтого цвета. О биоцидных свойствах окрашенной ткани не сообщено.

Cl-

Соединения 32-34 способны окрашивать ацетат целлюлозы, полиэфирные, шерстяные, шелковые волокна и кожу в цвета желто-оранжевой гаммы, и обеспечивают окрашенным материалам биоцидные свойства относительно Bacillus Coli, Staphylococcus aureus, Fomes annosus, Streptococcus scarlatinae, Aspergillus niger и др. Так окрашенная марлевая ткань применяется для местной стерилизации перед хирургической операцией.

Cl

£

Cl

N=N

35

Cl

CH3

N

/

CH3

■N=N-

Синтезированы и описаны три серии кати-онных моноазокрасителей [26] в виде четвертичных аммониевых солей, имеющих самостоятельное применение в качестве биоцидов, выпускающихся промышленностью под торговыми марками: Bromo Geraminum и Domiphen Bromide.

CH3

O—CH2CH2-N—CnH2n+1 Br CH3

36a

CH3

O "CH CH2—^CnH2n+i Br CH3

CH3

^ у-CH2 N CnH2n+1 Br

H CH3

36в

n = 3,

Анализ результатов испытаний в водных растворах в отношении Staphylococcus aureus и Escherichia coli показал уменьшение бактерицидной активности в следующем ряду красителей 36a>366>36B. Эффект усиливается с ростом длины углеводородного радикала при четвертичном

8, 12.

атоме азота, обнаружено позитивное влияние эфирного кислорода на ингибирование бактериального роста. Вместе с тем следует признать, что сравнение антимикробных характеристик аммониевых солей, использованных в синтезе красителей с показателями самих красителей не в пользу последних.

3

Отмечено, что незначительные структурные изменения в молекулах вызывают серьезные изменения биоцидных свойств. Показано [27], что 3-метокси-4-аминоазобензол обладает гепатокар-циногенными свойствами и мутагенной активностью в отношении Escherichia coli и Salmonella typhimurium, в то время как 2-метокси-4-аминоазо-бензол в тех же условиях абсолютно не активен.

Азобензолы, благодаря структурным особенностям, являются чрезвычайно важными промышленными колорантами. Они могут быть полезными и в других областях. Однако их применение тормозится вероятной карциногенностью и мутагенностью их метаболитов. Авторы работы [28] использовали компьютерные возможности (пакет программ CODESSA, совмещенный с AMPAC 5.0) для расчета квантово-химических, термодинамических, электростатических, геометрических и др. параметров 43 структурно подобных азокрасителей 37a^ с целью предсказания потенциальной карци-ногенности. Оптимизация структур проведена с применением полуэмпирической системы АМ1.

CH,

R''

\-N=N'

OH

CH3

OH

Ar-N^

N Ar ^

CH3

OH ^k OH

OH

-N ^ N Ar OH 39

OH

,N

N

OH

40

NO

R'

37 a-в

37a R = R'= CH3; R", R'" = CH3, COOH, COH, CH2OAC; 37б R = R'= H; R'', R''' = CH3, OH, OPr, OMe, OEt, OCH2CH2OH; 37в R = H R' = CH3; R'', R''' = CH3, OH, COOH, CH2OH.

Уровень мутагенности аминоазобензолов 37a-в и их метаболитов авторы оценивали по имеющимся в литературе сведениям об их распределении в системе октанол-вода. Более или менее однозначный вывод, как оказалось, можно сделать только о неактивности двух соединений: 3-метокси-4'-диэтиламиноазобензола и 2-метоксиаминоазо-бензола. В других случаях расчетный уровень был сильно занижен или не был определен вообще [29].

В обсуждаемом ряду азокрасителей безусловно выделяются соединения, полученные на основе производных фенолов, нафтолов, салициловой кислоты и ее аналогов, т.к. перечисленные гидроксилсодержащие производные являются сильными биоцидами.

Синтезированные на основе метилфлоро-глюцина азокрасители общей формулы 38 и 39, проявляют активность в отношении часто встречающихся на текстильных материалах микро-мицетов (Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Ulo-cladium ilicis, Penicillium chrysogenum).

Ar = функционально замещенные арильные, нафтильные и гетарильные радикалы.

Установлено, что моноазосоединения 38 проявляют ярко выраженную фунгицидную активность. А азокраситель 40 для окрашивания шерсти и капрона полностью подавляет рост гриба Aspergillus niger и Ulocladium ilicis как в виде 0,1% раствора, так и на окрашенном материале.

Интересно отметить, что дисазосоедине-ния 39 по фунгицидной активности уступают мо-ноазосоединениям 38 [29-31].

Наибольшее распространение как антисептики и фунгициды получили анилиды салициловой кислоты. Сильной фунгицидной активностью обладают хлор- и бромсалициланилиды, которые используют для лечения грибковых заболеваний человека и животных, а также в качестве антисептиков [19].

В диссертации Козловой С.Е. [32] описан синтез новых анилидов салициловой кислоты 41-45.

R

41-45

41 Я = Я1 = Я2 = Я3 =Я4 = Н; 42 Я = Я1 = Я2 = Я4 = Н, Я3 = С1; 43 Я = Я1 = Я3 = Н, R2 = Я4 = С1; 44 Я = Я1 = С1,

Я2 = Я4 = Н, R3 = N02; 45 Я = Я1 = С1, R2 = Я4 = Н, Я3 = NH2

Соединения 41-44 использовали как азосо-ставляющие, а анилид 45 - как диазосоставляю-щую для синтеза азокрасителей. Все образцы шерстяной ткани, окрашенные кислотными красителями, проявляют высокую активность по отношению

R

3

R

4

R

к плесневым грибам, сохраняющуюся после восьмичасовой промывки в проточной водопроводной воде. В некоторых случаях наблюдается количественное снижение и бактериальной обсемененности (на примере Staphylococcus aureus и Escherichia coli).

В этой же работе исследованы и биоцидные свойства азокрасителей для белковых и целлюлозных волокон. В качестве азосоставляющей автор применял 8-оксихинолин, многие производные которого, как известно, проявляют биологическую активность как фунгициды и бактерициды [19]. Окрашенные этими красителями белковые и целлюлозные волокна

обладают высокой устойчивостью против плесневых грибов, причем уровень биозащиты зависит от количества красителя, закрепившегося на волокне.

Автор отмечает, что биологическая активность синтезированных красителей определяется свойствами исходных анилидов салициловой кислоты и 8-гидроксихинолина [32].

Сотрудники ЦНИИШерсти в 1980 г. запатентовали ряд азокрасителей 46-48 для шерстяного и хлопкового волокна (оранжево-красная гамма), содержащих различные активные фрагменты: салициланилидный (46), монохлортриазиновый и трихлорфеноксидный (47 и 48) [33].

о

N H

но

N

SO2CH2CH2OSO3Na

OCH

46

SONa

SO3Na

N SO3Na

OH

В патенте [34] приводят другие структурно подобные азокрасители широкой цветовой гаммы с общей формулой 49 для крашения шерсти.

А-N=N-B 49

A =

R = H, SO3Na, R1 = H, Br;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

БГ у R1 R

O

Все предложенные в патентах [33, 34] красители придают тканям высокую фунгицидную активность в отношении грибов, распространённых на текстильных материалах технического назначения. Выкраски обладают высокой устойчивостью к физико-химическим воздействиям.

Среди испытанных в отношении грибов Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Ulocladium ilicis, Penicillium chrysogenum азосоединений 50-54 краситель 50, полученный на основе 3,5-динитроани-лина, проявил высокий уровень биологической активности (90%). Замена нитрогруппы в диазоком-поненте на метокси-группу приводит к снижению фунгицидной активности на 30% (краситель 51). Азосоединения 52-54 проявили меньшую активность (около 20%). Все представленные в работе азосоединения имеют широкую цветовую гамму (от желтого до черного) и могут быть использованы для колорирования различных текстильных материалов как из природных, так и синтетических волокон методами крашения и печати. Выкраски имеют высокую устойчивость к действию сухого и мокрого трения, стирки и пота [35, 36].

HOv

ON

H3CO.

NO9

H3CO.

CH3

NO9

no9

54

Ведение гетероциклического фрагмента в молекулу азокрасителя, как правило, приводит к повышению биологической активности или увеличению ее уровня.

Индийскими авторами [37] синтезирована серия азосоединений общей формулы 55 на основе 4-гидроксикумарина, проявляющих высокую фунгицидную активность в отношении грибов Helminthosporium oryzae и Alternaria tenuis, вызывающих заболевания риса, снижающих всхожесть семян, изреживание всходов, уменьшающих ассимиляционную поверхность листьев, а иногда вы-зывающех полегания посевов. Предлагаемые для этой цели вещества из синтезированной серии при концентрации 1:1000 подавляют рост Alternaria tenuis на 80-88%, Helminthosporium oryzae на 8790%. Наибольшую активность проявляет соединение 55, где R = 4-Cl.

OH

52

R = H, NO2, OH, Cl, Br, OCH3, 2,3-(CH3)2

R

Позднее авторами [38] показано, что азо-соединения общей формулы 55 обладают ярко выраженной антимикробной активностью в отношении Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella typhi, но не активны в отношении Pseudomonas aeruginosa.

Показано также, что серия 3-арилазо-7-гидрокси-4-метилкумаринов общей формулы 56

NH2

N

HN-

проявляет активность в отношении Agrobacterium tumefaciens, Azatobacter spp., B. megatherium,, B. sub-tilis, RhodococcuIs rhodochorus [39].

Азосоединения общей формулы 57 могут оказаться перспективными для разработки химио-терапевтических противораковых препаратов [4046]. Механизм их действия основан на ингибиро-вании циклинзависимых киназ (CDK-ингибиторы).

R

NH

Где: R = H, CH3 F, Cl, OH, Br, I, CH2NH2 H3C NH V HN^NHii

' T S 1

57

'O

II

O O

O

Y"O'

NH O

OCX

H3CO-

O*/ ,_N OV

sIH O ^CO^ >-NH O

4

HC

// -N ^sl / Vnho

N "O

H

OU

N

-N "S s

S

V-NHO

HC

Дисазокрасители 59a-к получены [47] через стадию образования аминоазопиразола 58 по схеме:

X

V

X

Y+ -

xv-N2 Cl

+

CN NH2

\=c' 2 /C C\

H CH3

HCl, AcOH, NaNO2 NC—CH2-CN

N

CH3 и CN

NH

X

>4

X

w

N-NH

58

X

CH

NH2—NH2 • H2O

.CN

,NH

\ _

N-C^

N-NH CN

N NH2

, A /NH

\\

N-NH ,NH

59 a-к

59a, X = H; 59б X = p-OCH3; 59в X = p-Cl; 59г X = p-Cft; 59д X = m-OCft; 59е X = m-Cl; 59ж, X = m-

CH3; 59з X= o-OCH3; 59и X = o-Cl; 59к X = o-CH3.

Испытания антимикробной активности проведены на группе микроорганизмов восьми видов: Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Micrococcus luteus, Enterococcus faecium, Escherichia coli, Proteus vulgaris, Candida albicans, Candida glabrata. Красители 59a-B, д, е обладают неожиданно высокими фунгицидными свойствами в отношении C. Glabrata, красители 59в, д, е - против плесневых грибов С. Albicans, уровень защиты, сравнимый с препаратом флюконазолом, достигается при меньших концентрациях активного вещества.

Группа красителей, на основе азосостав-ляющих 60-63 с биофорным фрагментом хлор-или дихлор-1,3,5-триазина, рекомендована для одновременного крашения и биозащиты хлопчатобумажных материалов [48]. Известно широкое применение производных 1,3,5-триазина в производстве фунгицидов и гербицидов [19].

SONa

SO3Na

азогруппе. Отмечается также тот факт, что красители, синтезированные непосредственно на волокне, лучше защищают ткань от биоразрушения [48].

Синтезированы красители на основе 6-замещенных 2,3,5-трихлорпиридинов и изучены их свойства. Активность такого рода соединений привела к созданию в 80-х годах серии эффективных пестицидов широкого спектра действия [20]. Образцы шерстяной ткани, окрашенной красителями 64 и 65, проявили высокую биостойкость к действию плесневых грибов [49].

„он

SO3Na

Cl

SO3Na

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Cl

65

В группе азокомпонентов на основе производных дихлорпиридина 66 и гетарилзамещен-ного 1,3,5-триазина (67 и 68) [50] наивысшую фунгицидную активность проявляет соединение 66, а наименее активно соединение 67.

Cl

COOH

66

Отмечено, что замещение одного из двух атомов хлора в соединении 60 на остаток анилина (61) резко снижает биозащитные свойства обработанной ткани, а введение в остаток анилина групп, входящих в состав структур биологически активных соединений (62 и 63), повышает биозащитные свойства. Биологическая активность красителей зависит также от строения диазосоставляющей. Так, если для азосочетания используют хлористый м-бромфенилдиазоний, то образующийся краситель обеспечивает окрашиваемому материалу более высокий биозащитный эффект, чем краситель, в котором атом брома находится в о-положении к

OH

Такая же закономерность сохраняется и в ряду азосоединений, синтезированных на их основе. При исследовании образцов окрашенной ткани оказалось, что кислотные красители, полученные

на основе соединения 66, защищают белковые ткани от биоповреждений, в то время как активные красители, в которых в качестве азосоставля-ющих использовали соединение 67, такой защиты не обеспечивают. Таким образом, выявлена зависимость между биологической активностью исходных гетерилсодержащих азокомпонентов, азосо-единений, полученных на их основе, и образцов,

окрашенных с их использованием. Установлено, что биоцидные свойства изученных красителей зависят в большей степени от структуры соединения, чем от способа закрепления красителя на волокне.

Авторами [51, 52] с целью придания био-цидных свойств красителям и пигментам предложено галогенировать аминогруппу по типу:

X,

N.

X

1

NY"N

NH OH

X

NY"N

X—N OH

N=N-R

SO3H

N=N-R

SO3H

69

X = Cl, Br; X1,

Соединения общей формулы 69 рекомендовано использовать в качестве добавок в красящие композиции для колорирования пластиков, резины, дерева, волокнистых материалов, а также в составе красок и эмалей для органических покрытий. Окрашенные материалы проявляют высокую устойчивость к действию бактерий, плесневых грибов.

В диссертации Рыбиной И.И. [53] представлена серия азокрасителей общей формулы 70 и 71, а также краситель 72, содержащие 3,5-дихлорпиридильный фрагмент. Азокрасители в различной степени (10-70%) подавляют рост микроорганизмов (Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Ulocladium ilicis, Penicillium chrysogenum). В большинстве случаев наблюдается подавление спороношения грибниц. Подавление спороноше-ния приводит к уменьшению вероятности распространения грибной инфекции и к постепенному отмиранию мицелиальных клеток гриба.

X2 = Cl, Br, I, F

SO3Na

/

N=N

Ar

72

R = H, CH3; R2 = o-OH, «-N(CHa)2, n-OH, м-OH; R3 = H, M-CH3, 5-OCH3, n-NO2; Ar = C6H5, n-HOOC-C6H4, n-HSO3-C6H4; Ar1 =

HOR

Описаны азокрасители оранжево-красного цвета на основе другого биологически активного соединения - 5-аминопиразола. Среди азосоеди-нений общей формулы 73 найдены красители, способные обеспечить эффективную биозащиту тканей от действия плесневых грибов: Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Ulocladium ilicis, Penicillium chrysogenum [54].

,R

R1

Ar

A

-,N

N'

R2

R = Me, Ph,

R1 = Me, Ph,

n-Cl-Ph; R3 = Ph, 3,4-(CH3O)2-Ph;

nh2 OH

SO3Na

74

75

Cl

HO XN"'

Наибольшую активность среди синтезированных и изученных соединений проявляют красители 74-76, которые при концентрации 0,1% на 90% подавляют рост микромицетов.

SO3Na

При исследовании зависимости активности в ряду аминопиразол - азокраситель авторы работы сделали выводы, что при переходе от исходных аминопиразолов к получаемым из них азокрасителям фунгицидная активность в целом сохраняется.

В недавно опубликованной работе египетских ученых на основе 5-аминопиразола синтезирована серия активных азрокрасителей с общей формулой 77, способных придать хлопчатобумажным тканям антимикробную активность в отношении Staphylococcus aureus, Serratia marces-cens, Shigella dysenteriae, Enterobacter cloacae, Escherichia coli, Candida albicans [55].

CK

NaO3S

77

SO3Na

R = H, Cl, CH3

Азопиразолы формулы 79-81 синтезированы азосочетанием солей диазония 78, содержащих в качестве заместителей в арильном фрагменте гетероциклический (морфолильный, пирроли-дильный, пиперидильный, 4-метилпиперидильный) радикал и функциональные группы (нитрогруппа, ацетильная группа, атом хлора и др.), проявляют средний уровень ингибирования по отношению к тем же микромицетам [56, 57]. В синтезе использованы также амины, содержащие 3,5-дихлорпи-ридильный фрагмент, влияние которого на био-цидные свойства красителя показано в более ранних работах [58].

Азосоединение 82 на основе хинолин-4-карбоновой кислоты окрашивает шерстяные и по-ликапроамидные волокна. При концентрации 0,1% (в воде) обеспечивает 100 %-ное подавление роста грибов Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Ulocladium ilicis, Penicillium chrysogenum [58].

NaOS

R

и3' ^Г "и1

и2

78

е

С1

ГУ

и2-/ \-N

НО

РЬ

и1 и

79 Нз'

НС

и2-К \ N

НО

и1 и и3

>Л

41 /г ^

^ // ЫН

N-\ |

N

80 Н3С

НО

N

и1 и

N

81

Я = Н, СН3, 0СН3, N02, ^^ , /

^^ У ■ -о 1 -

, ^^ ; Я3 = Н, N02, С1,

; Я1 = СОСН3, Н, N02, ОСН3, СООН, С1;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

СН3

ГГ

СНз , C0NH:

2,

НООС

ГЛ

О'

82

СН3

/

N

СООН

\

Лг 84

^ л /

83

©

■N2a

рН 8,5

-ОН

СООН

Н3С

\

Лг

85 Я = Бг, Лг = С6Н4СН3-4; 86 Я = N02, Лг = СбН

85, 86

3

К

3

и

2

Я

О

N

и

Изучение фармакологических свойств продуктов конденсации солей диазония 83 с производными пиразолона 84 показало, что соединения 85 и 86 проявляют высокую противовоспалительную активность, значительно превосходящую активность эталонов, а соединение 86 проявляет также заметную противосудорожную активность.

Описано соединение 87, обладающее высокой противоопухолевой и антилейкемической активностью [58].

Н3С

НООС

Основываясь на идее создания высокоэффективных фунгицидных азокрасителей для защиты различных материалов от биоповреждений, вызываемых разнообразными микроорганизмами, на

протяжении многих лет на кафедре Органической химии МГУДТ ведутся работы по разработке общего подхода (алгоритма) синтеза полифункциональных арил(гетарил)азосоединений, позволяющих спроектировать структуру соединения с необходимым набором практически важных свойств до начала синтеза, а также работы по выявлению взаимосвязи между строением соединений и уровнем проявляемой ими фунгицидной активности [59].

Отдельного упоминания заслуживают азо-красители, способные взаимодействовать с ионами металлов.

В работе [60] исследованы субстантивные (прямые) красители, сорбирующие соли металлов, например меди и хрома, которые сами по себе являются антисептиками. Это относится к красителям, имеющим в структуре комплексообразующие группы. Для изучения использовали Прямой темно-зеленый 88, Прямой коричневый КХ 89, Прямой черный 3 90, Прямой желтый светопрочный 3Х 91, Прямой синий светопрочный КУ 92. Все красители хорошо защищают ткань от гниения.

НО

8О3Н

аО3Н

СООН

НО

Н9№

88

Ж?

89

8О3Н

ЫН2 ОН

ЫН2 СОО№

8О3Н

90

НО

8О3Н СОО№

ОН

О

91

но

■шн.

803Н

В работе [61] предложено использовать для противогнилостной пропитки льняных тканей Прямой желтый светопрочный 3Х 91, Прямой коричневый КХ 89. Крашением при небольших концентрациях красителя в джиггере (0,006-0,05%) с последующим закреплением в ванне с медным купоросом и хромпиком удается получить выкраски с хорошей противогнилостной устойчивостью и оттенком, близким к обычной противогнилостной пропитке с применением дубильных экстрактов.

На кафедре ХТВМ МГТУ им АН. Косыгина в 1963 г. выполнена работа [62], в которой проведено изучение антимикробных свойств вискозной ткани и трикотажа, окрашенных четырьмя активными красителями с последующей обработкой солями серебра и меди. При использовании солей серебра во всех случаях наблюдалось 100% снижение бактериальной обсемененности, а при использовании меди в количестве 1,09% от массы волокна - 97-98% снижение.

Отмечалось, что шерстяные ткани, окрашенные некоторыми кислотными и активными красителями, а также обработанные солями серебра и меди, проявили высокую антимикробную активность даже после мокрых обработок [63].

Исследована биологическая активность промышленных хромсодержащих красителей состава 1:1; 1:2, а также хромовых красителей, образующих комплексы с металлом в процессе крашения [32]. Каждым из красителей были выкрашены образцы чисто шерстяной ткани, подвергнутые затем биологическим испытаниям. Как оказалось, хромсодержащие красители, представляющие собой комплексы состава 1:1, сообщают ткани высокие антибактериальные свойства (снижение бактериальной обсемененности - 100%). Хромсо-держащий краситель - комплекс состава 1:2 и красители, образующие комплексы в процессе крашения, проявляют значительно меньшую бактерицидную активность (снижение бактериальной обсемененности в среднем составляет 50-70%). Исследованные красители не сообщают ткани устойчивости к действию плесневых грибов, за исключением красителя Хромового желтого К 93,

производного салициловой кислоты. Объяснения этим экспериментальным фактам авторы работы не приводят.

Н038

он

соон

В работе [64] высказано предположение, что биоцидные свойства красителей связаны со способностью последних образовывать хелатные циклы с металлами - активаторами микробных ферментов, извлеченными из грибной мицеллы, и тем самым ингибировать их активность. Объектами исследования служили выпускаемые промышленностью хромовые красители, в которых в о,о'-положении к азогруппе находятся комплексообра-зующие группы (-ОН, -СООН, -КШ) или красители, содержащие остаток 8-гидроксихинолина. Примерами могут служить Хромовый синий К 94 и Хромовый прочно-оранжевый Г 95.

он но

803Ш

94

8о3н

он

Все исследуемые хромовые красители, нанесенные на техническое сукно без хромирования, сообщали устойчивость к действию плесневых грибов. Активность усиливается при введении нитрогруппы в о-положение к гидроксильной

группе. По-видимому, в этом случае, возможно образование хелатного цикла с комплексообразу-ющими группами в молекулах красителя, например Хромового коричневого К 96 и Хромового темно-зеленого С 97. О2Ы ОН

°О3Н

ON

■nh,

96

ON

OH

HN

o2n

SO3Na

NaOS

-"3° 97

Крашение технического сукна хромовыми красителями, производными салициловой кислоты, как без хромирования, так и с последующим хромированием подтвердило высказанное предположение, т.к. устойчивость к действию плесневых грибов проявилась у сукна, окрашенного упомянутыми красителями без хромирования. Но у красителей 98 и 99, фиксирующихся на волокне за счет карбоксильной группы, входящей в состав активного центра, биологическая активность не проявляется. Автор это объясняет тем, что в результате образования солевой связи между красителем и волокном хелатобразующие группы оказываются заблокированными.

o2n

COOH

ON

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

OH

99

ности волокон «застила» из активных центров, способных связывать ионы металлов - активаторов ферментов микроорганизмов и с определенной ориентацией молекулы красителя на поверхности волокна.

3. Арилметановые красители

Хромофорная система арилметановых красителей характеризуется наличием электроно-донорного и электроноакцепторного заместителей по концам цепочки сопряжённых двойных связей, включающей два ароматических остатка и соединяющий их центральный углеродный атом [1, 2].

Еще в 40-50-х годах XX века описаны антимикробные свойства трифенилметановых, тиа-зиновых, акридиновых красителей [65]. Было найдено, что перевязочные материалы, пропитанные растворами красителей Кристаллического фиолетового (C.I. 42555), Малахитового зеленого (C.I. 42000), Бенгальского розового (C.I. 45440), Аурамина (C.I. 41000), обладают высокими бактерицидными свойствами против определённых микроорганизмов [66].

Малахитовый зеленый находит широкое применение в медицине в виде спиртовых растворов для дезинфекции открытых ран, а также в лечении опоясывающего лишая, вызываемого вирусом Varicella zoster [70]. Механизм действия Малахитового зеленого основан на проникновении в цитоплазму клетки и вытеснении водорода из жизненно важных метаболитов клетки, а также способностью образовывать труднорастворимые комплексы с кислотными радикалами [67].

В работе [68] приведена серия промыш-ленно выпускаемых ксантеновых красителей: Eosin Y 100, Rhodamine B 101, Phloxime B 102, Pyronine Y 103, проявляющих фунгицидную активность относительно большой группы патогенных грибов (Ascomycota, Basidiomycota, Oomycpta), развивающихся на овощных культурах.

г^Ч

COOH

Таким образом, автор делает вывод, что появление устойчивости к действию плесневых грибов у окрашенного текстильного материала может быть связано с образованием на внешней поверх-

HO'

100

H2N

• а

102

HC

103

Впервые антисептическая (бактерицидная) активность соединений акридинового ряда была описана в 1913 г. К. Браунингом и В. Гильмуром, что стало революционным открытием в лечении гнойных ран в период первой мировой войны [69].

В литературе описано большое количество лекарственных препаратов акридинового ряда [70, 71]. В настоящем обзоре приведем пример одного такого красителя 104, применяемого в медицине в качестве антисептического и противомикробного препарата - Риванола (лактат этакридина), в основном, в отношении кокков.

NH

H,N'

OC2H5

N 104

H2N ^ N ^ NH2 CH3

105

Механизм действия риванола обусловлен способностью катиона красителя вытеснять водород из структуры микроорганизма. Риванол находит широкое применение как антисептическое средство при первичной обработке и лечении инфицированных ран, язв, флегмон, абсцессов, фурункулов, карбункулов в виде промываний, примочек и тампонов. Для промывания плевральной (эмпиема) и перитонеальной полостей (гнойный перитонит), при гнойных циститах; для инъекций в полость суставов при гнойных артритах. При остром и хроническом кокковом конъюнктивите, воспалении слизистой оболочки полости носа, рта, зева, десен, уха, а также в дерматологии [72].

Известны работы, в которых молекулу риванола прививают к макромолекуле целлюлозы с целью придания ей антимикробных свойств [73, 74]. Присоединение риванола к производным целлюлозы ионной или сравнительно легко гидроли-зующейся ковалентной C=N связью придает волокну антибактериальную активность. При образовании устойчивой негидролизуюшейся в мягких условиях ковалентной (C-N) связи между риванолом и функциональными группами модифицированной целлюлозы волокнистый материал не проявляет антибактериальной активности. Аналогичные результаты были получены на производных целлюлозы, содержащих другой препарат акридинового ряда - трипафлавин 105 [73, 74].

4. Ариламиновые красители

Хромофорная система ариламиновых красителей характеризуется наличием электронодо-норного и электроноакцепторного заместителей по концам цепочки сопряжённых двойных связей, включающей два ароматических остатка и соединяющий их центральный атом азота [1, 2].

По химической структуре большинство из них являются четвертичными аммониевыми основаниями.

Антимикробное действие таких соединений связано со способностью накапливаться на поверхности раздела фаз, в результате чего изменяется поверхностное натяжение, проницаемость мембран оболочки, нарушается осмотическое равновесие, что приводит к гибели клетки [72].

Ариламиновый краситель, являющийся производным фентиазина - Метиленовый синий, впервые синтезированный Генрихом Каро в 1876 году, нашел широкое применение в медицине в качестве антисептического средства при ожогах, пиодермии, фолликулитах, воспалительных заболеваниях мочевыводящих путей, а также в качестве антидота при отравлениях цианидами, окисью углерода, сероводородом, нитритами, анилином и его производными [75].

Красители 106-108 предложено применять в качестве фотосенсибилизаторов для местного лечения микробных заболеваний, вызванных патогенными лекарственно устойчивыми бактериями Staphylococcus aureus и Enterococcus faecium [76, 77].

СНз СНз ci

О

НС

СН

106

H2N

НС

СНз

N

Cl

G

СН

N 107

Cl

е

R

N

108

Ri = морфолино, диэтиламино, ^н-СзШ)2; R2 = ^н-СзШЬ, N^-€^9)2, К(н-С5ИП)2, N^5)2, К(н-СбИ1з)2.

Опробовано [68] применение промышлен-но выпускаемых тиазиновых красителей Thionine 109 и Toluidine Blue O 110 для противогрибковой обработки овощных культур. Несмотря на близкое строение, активность проявляет только соединение 109. Так, например, при его концентрации 0,2 моль/л зона подавления роста для группы Asco-mycota в среднем 10-15 мм (максимальна в случае Endothiaparasitica (Murill) - 25 мм).

HN

©

Ж,

N 109

HN

НС

СН3

Cl

.0

СН

N

110

Выявлена также фунгицидная активность относительно грибов Ascomycota в ряду промыш-ленно выпускаемых диазиновых красителей: Safranine O 111, Neutral Red 112, Janus Green B 113 и оксазинового - Nile Blue A 114 [68].

Н,С^ ^^ ^N^ ^^ ^СН,

Н2№

Cl

©

N^

СН,

111

N

Н3С

^Н2

СН3

112

СН

Н3С

113

N

I

СН3

© ©

Cl

г"3

снз

114

5. Азометиновые красители Хромофорная система азометиновых красителей характеризуется наличием цепочки сопряженных двойных связей, в которую в качестве

S

одного или нескольких звеньев входят азометино-вые группы [1, 2].

Описан синтез двух активных 115, 116 и двух кислотных 117, 118 азометиновых красителей, в структуру которых включен фрагмент мощного противомикробного средства - фурагина 119.

Механизм бактериостатического действия

NO

фурагина 119 обусловлен влиянием на энзимы микробных клеток, переносящих молекулу водорода. Действует как на грамотрицательные, так и на грамположительные микроорганизмы (Staphylococcus aureus, Staphylococcus faecalis, Entero-bacteriaceae, Staphylococcus epidermidis, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli).

2 \

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

o ch ^^

H

115

OCH3

SO2CH2CH2OSO3Na

NO

Л

H3CO

O

^CH N.

CH

SO3Na

SO2CH2CH2OSO3Na

116

NO-

Л

OH

O

CH

jCH -N.

SO3Na

117

o

no:

119

nh

o

Окрашенная красителями 115-118 шерстяная ткань обладает хорошей устойчивостью к физико-химическим воздействиям и антимикробной активностью, которая возрастает с увеличением концентрации красителя в красильной ванне. Например, для красителя 116 1%-ная выкраска образца дает снижение бактериальной обсеменен-ности в случае Staphylococcus aureus на 51%, в случае кишечной палочки - 61,2%. В случае 3%-ной выкраски Staphylococcus aureus на 70%, в случае кишечной палочки - 78,3%. Также показано, что образцы, окрашенные активными красителями 115, 116, обладают более сильной антимик-

NO'

COONa

OH

118

робной активностью, чем кислотные красители 117 и 118 [63].

В работе [78] синтезированы азометино-вые красители общей формулы 120, которые можно применять в качестве дисперсных и катионных красителей для крашения полиэфирных и полиак-рилонитрильных волокон соответственно. Окрашенные образцы показывают фунгицидную активность в отношении гриба Aspergillus niger.

H X

-R2

R1

ч©

N

R

120

Прививка к макромолекуле хитозана азо-метинового красителя 121 придает ему противогрибковые свойства в отношении: Cladosporium cucumerinum, Monilinia fructicola, Colletotrichum lagenarium, Fusarium oxysporum [79].

В патенте [80] предложен синтез большой группы органических соединений, которые по хи-

OH

O^C—CH2Cl

I

CH2O

I/

OH NH

I

O=C—CH2Cl

мической структуре можно рассматривать как азометиновые красители 122, 123. Все соединения могут служить активным веществом для потенциальных лекарственных препаратов для лечения и профилактики трансмиссивной губчатой энцефалопатии (болезни Крейтцфельдта - Якоба или коровьего бешенства).

HO

I

N

121

O—C-CH2—N©

1 2 \_

CH2O N-

O

/

OH NH

HO

O=C-CH2-N®

R = Cl, Br

N-R

,N—R

R-N

ГЛ /Л /

у

R-N

ГЛ /

122

123

H3COOC.

R=

JL

ОСН3 Н3СООС' HOOCT^^QH но'

он

O

-1 n

R

6. Биоцидные красители других классов В работах [81, 82] сообщается о синтезе фунгицидных соединений общей формулы 124, проявляющих высокую активность в отношение грамотрицательных (Escherichia coli) и грамполо-жительных (Staphylococcus aureus) бактерий при низкой концентрации в водном растворе.

t~~\ KHIf '/ \i I Г /1

Окраска ткани из акрилового волокна Ор-лон по стандартной методике для катионных красителей рассматривается как совмещение процесса окрашивания с биоцидной финишной обработкой. Отмечена лучшая фиксация на материале мо-нозамещённого производного 124, степень фиксации увеличивается с ростом углеводородного радикала заместителя. Высокие защитные характе-

124

R1 - H, NH2; R2 - H, NHCOCH2CI; R3 - H, NHCOCH2N+(CH3)2(CH2)nCH3Cl-; n = 3, 7, 11 26 Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 1

ристики в отношении кишечнои палочки и золотистого стафилококка снижаются на половину после 5 стирок, а после 10-ти - полностью утрачиваются [82].

Запатентован метод получения красителей -производных дибензантрона и изодибензантрона [83], которые получали замещением галогена в

галогенметильнои группировке на различные фрагменты. Описан изодибензантроновый краситель 125 с биофорным пиридиновым фрагментом для которого отмечается бактерицидная, инсектицидная и фунгицидная активность. Этот краситель рекомендован для печати по хлопку.

Cl © Г

г\

/ W \_/ \

о

ГЛ гл

N

У®

Cl

125

Обнаружены бактерицидные, фунгицидные и инсектицидные свойства индигоидных (тиоинди-гоидных) красителей, содержащих галогены или фторированные алкильные заместители [84]. Они имеют широкую цветовую гамму и окрашивают хлопок по технологии крашения кубовыми красителями. Например, краситель 126 окрашивает хлопок в зеленовато-синий цвет, 127 - в красный, 128 - в красно-фиолетовый, 129 - в оранжево-розовый.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

F.C

O

126

F.C

128

Имеется работа, описывающая испытания in vitro катионного субфталоцианинового красителя 130 в качестве антибактериального фотосенсибилизатора в отношении грамотрицательных бактерий (Escherichia coli) [85].

130

Фталоцианиновые красители также могут быть использованы как потенциальные фунги-цидные препараты [86, 87]. Так, например, комплексы общей формулы 131 оказывают ингиби-рующее действие в отношении гриба Aspergillus niger, причем фунгицидная активность зависит от природы комплексообразователя и изменяется в ряду: Ni > Zn > Co> Cu. В работе отмечено также, что в процессе инкубирования споры гриба имеют светло-коричневый цвет вместо стандартного черного [86]. Изменение цвета спор может быть связано с образованием комплекса металл-пигмент гриба [88].

129

O

3

O

3

131

M = Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II) Анализ вышеприведенного материала позволяет сделать некоторые выводы.

Использование для колорирования текстильных и других материалов красителей, придающих окрашенным материалам выраженные и устойчивые к физико-химическим воздействиям

ЛИТЕРАТУРА

1. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей. М.: Химия. 1984. 349 с.

2. Гордон П., Грегори П. Органическая химия красителей. М.: Мир. 1987. 344 с.

3. Beck J.W., Saavedra D., Antett G. J., Tejeiro В. The treatment of pinworm infections in Humans (Enterobiasis) with Pyrvinium Chloride and Pyrvinium Pamoate. Am. J. Trop. Med. Hyg. 1959. V.8. N 3. P. 349-352.

4. Dugan B.J., Henrie R.N., Rosen D.S., Shulman I., Shun-xiang Zhang, Y Larry Zhang, Zydowsky T.M. Pat. WO 2004010761, English. Pesticidal cyanine dye deriva-tives. Publ. 02.05.2004.

5. Parke Davis & co Pat. FR 1448707, France. Procédé de préparation d'un composé du 2,4,5-trichlorophénol. Publ. 18.03.1966.

6. Rosen D., Zhang L., Henrie R. Pat. WO 2004010761, English. Pesticidal cyanine dye derivatives. Publ. 02.05.2004.

7. Yuzo Seto Pat. US 3245874, United States. Cyanine dyes as an agricultural bactericide. Publ. 12.04.1966.

8. Panea Ioan, Chiorean Vasile Pat. RO 75092, Romania. Colorants 4-oxo-4H-l-benzopyrano-3-dimethylecianiques non-simetriques et procede d'obtenir Publ. 30.09.1980.

9. Nakagawa Yoshinori, Yoshino Sueo, Kusakari Youichi Pat. JP 60202817, Japanese. Agent for treatment of cultured fish. Publ. 14.10.1985.

10. Khalil Z.H., Koraiem A.I.M., El-Maghraby M.A., Abu-El-Hamd R.M. Synthesis, spectral behaviour and biological activity of benzoxazonyl(quinoxalonyl)-benzfurano-(indolo)-quinoline apocyanine dyes. J. Chem. Tech. Bio-technol. 1986. V. 36. N 3. P. 379-388. DOI: 10.1002/ jctb.280360808.

биоцидные свойства, представляет очевидный практический интерес, т.к. позволяет совместить две технологические операции: колорирование и специальную обработку. Кроме того, как следует из текста обзора, красители с биоцидными свойствами могут использоваться в качестве добавок к основному красителю, которые не влияют на цвет окрашиваемого объекта, но в количествах, достаточных для придания необходимых биоцидных свойств.

Однако из анализа материалов обзора следует, что направленный синтез красителей для текстильных материалов, обладающих биоцидными свойствами и способных либо защищать материал от биоповреждений, либо придавать ему свойства медицинского материала, затруднен вследствие отсутствия глубокого понимания механизма действия препаратов. В то же время имеющаяся информация по взаимосвязи «строение-свойство», а также данные компьютерного скрининга по биологической активности органических соединений позволяют планировать и осуществлять синтез целевых продуктов с большей степенью вероятности успеха.

Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, задание № 4.143.2014/K.

REFERENCES

1. Stepanov B.I. Introduction to the chemistry and technology of organic dyes. М.: Khimiya. 1984. 349 p. (in Russian).

2. Gordon P.F., Gregory P. Organic chemistry in colour. M.: Mir. 1987. 344 p. (in Russian).

3. Beck J.W., Saavedra D., Antett G. J., Tejeiro В. The treatment of pinworm infections in Humans (Enterobiasis) with Pyrvinium Chloride and Pyrvinium Pamoate. Am. J. Trop. Med. Hyg. 1959. V. 8. N 3. P. 349-352.

4. Dugan B.J., Henrie R.N., Rosen D.S., Shulman I., Shun-xiang Zhang, Y Larry Zhang, Zydowsky T.M. Pat. WO 2004010761, English. Pesticidal cyanine dye deri-vatives. Publ. 02.05.2004.

5. Parke Davis & co Pat. FR 1448707, France. Procédé de préparation d'un composé du 2,4,5-trichlorophénol. Publ. 18.03.1966.

6. Rosen D., Zhang L., Henrie R. Pat. WO 2004010761, English. Pesticidal cyanine dye derivatives. Publ. 02.05.2004.

7. Yuzo Seto Pat. US 3245874, United States. Cyanine dyes as an agricultural bactericide. Publ. 12.04.1966.

8. Panea Ioan, Chiorean Vasile Pat. RO 75092, Romania. Colorants 4-oxo-4H-l-benzopyrano-3-dimethylecianiques non-simetriques et procede d'obtenir Publ. 30.09.1980.

9. Nakagawa Yoshinori, Yoshino Sueo, Kusakari Youichi Pat. JP 60202817, Japanese. Agent for treatment of cultured fish. Publ. 14.10.1985.

10. Khalil Z.H., Koraiem A.I.M., El-Maghraby M.A., Abu-El-Hamd R.M. Synthesis, spectral behaviour and biological activity of benzoxazonyl(quinoxalonyl)-benzfurano-(indolo)-quinoline apocyanine dyes. J. Chem. Tech. Bio-technol. 1986. V. 36. N 3. P. 379-388. DOI: 10.1002/ jctb.280360808.

11. El-Maghraby M.A., Khalafallah A.K., Hassan M.E., Soleiman H.A. Synthesis and biological activity of pyra-zolo[3,4-d]-8-amino-1-azaquinoxaline dimethine cyanine dyes. J. Chin. Chem. Soc. 1988. V. 35. N 1. P. 53-56. DOI: 10.1002/jccs.198800008.

12. Shindy H.A., Koraiem A.I.M., Khalafallah A.K., Soleiman H.A. New cyanine dyes from 4, 9-dioxopiperi-dino-[2,3-g]-1,2,3,4,6,7,8,9-octahydroquinolinoquinone. Indian J. Chem. 2001. 40B. P. 426-429.

13. Koraiem A.I.M., Khalafallah A.K., Soleiman H.A. Synthesis and spectral behaviour of some novel biheterocyclic metal complexes cyanine dyes. Asw. Sc. Tech. Bull. 2002. V. 21. P. 36-47.

14. Shindy H.A., El-Maghraby M.A., Eissa F.M. Synthesis, photosensitization and antimicrobial activity of certain oxadiazine cyanine dyes. Dyes and Pigments. 2006. V. 70. N 2. P. 110-116. DOI: 10.1016/j.dyepig.2005.04.003.

15. Jha B.N., Jha R.K., D. Kumari Jha, Jhad S.N. Synthesis, visible absorption, photosensitisation and antimicrobial activity of some butadienochromophoric chain-substituted asymmetric cyanines. Dyes and Pigments. 1990. V. 13. N 2. P. 135-154. DOI: 10.1016/0143-7208(90)80028-N.

16. Abd El-Ala R.M., Koraierm A.I.M. Synthesis, absorption spectra studies and biological activity of some novel conjugated dyes. J. Chin. Chem. Soc. 2000. V. 47. P. 389-395. DOI: 10.1002/jctb.280360808.

17. Abd El-Aala R.M., Younis M. Synthesis and antimicrobial activity of certain novel monomethine cyanine dyes. Dyes and Pigments. 2004. V. 60. N 3. P. 205-214. DOI: 10.1016/ S0143-7208(03)00131-1.

18. Chang E., Congdon E.E., Honson N.S., Duff K.E, Kuret J. Structure-activity relationship of cyanine tau aggregation inhibitors. J. Med. Chem. 2009. V. 52. N 11. P. 3539-3547. DOI: 10.1021/jm900116d.

19. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. М.: Химия. 1987. 712 с.

20. Сафонова Т.С. Пути развития химии лекарственных веществ. М.: Знание. 1978. 64 с.

21. Awad IMA Synthesis of some new azosulphonamides based on salicylic acid and thiosalicylic acid, and having antibacterial and antifungal activity. Dyes and Pigments. 1991. V. 17. N 2. P. 123-139. DOI: 10.1016/0143-7208(91)87026-J.

22. Hafez A.A., Awad I.M.A. Azo-dyes related to 5-sulpho-nylpiperidino-and/or morpholino-8-quinolinol. Dyes and Pigments. 1992. V. 20. N 3. P. 197-209. DOI: 10.1016/0143-7208(92)80045-O.

23. Awad IMA Synthesis and application of novel sulpha drugs based on quinoxaline-2-one and/or quinoxaline-2-thione. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1992. V. 53. N 3. P. 227-236.

24. DU PONT Pat. GB 442884, English. Azo compounds and their application and compositions containing the same. Publ. 17.02.1936.

25. Carboni R.A. Pat. US 2904544, United States. Polynuclear nitrogen containing compounds and process of making same. Publ. 15.09.1959.

26. Shen Liu, Jiang Ma, Defeng Zhao Synthesis and characterization of cationic monoazo dyes incorporating quaternary ammonium salts. Dyes and Pigments. 2007. V. 75. N 2. P. 255-262. DOI: 10.1016/j.dyepig.2006.05.004.

27. Bhat K.L., Mendel Trachtman, Bhat C.W. N-hydroxy-monomethoxy-4-aminoazobenzenes: a computational study. Dyes and Pigments. 2001. V. 48. N 3. P. 197-207. DOI: 10.1016/S0143-7208(00)00104-2.

28. Bhat K.L., Mendel Trachtman, Bhat C.W. Mutagenicity of aminoazobenzene dyes and related structures: a QSAR/QPAR

11. El-Maghraby M.A., Khalafallah A.K., Hassan M.E., Soleiman H.A. Synthesis and biological activity of pyra-zolo[3,4-d]-8-amino-1-azaquinoxaline dimethine cyanine dyes. J. Chin. Chem. Soc. 1988. V. 35. N 1. P. 53-56. DOI: 10.1002/jccs.198800008.

12. Shindy H.A., Koraiem AIM., Khalafallah A.K., Soleiman H.A. New cyanine dyes from 4, 9-dioxopiperi-dino-[2,3-g]-1,2,3,4,6,7,8,9-octahydroquinolinoquinone. Indian J. Chem. 2001. 40B. P. 426-429.

13. Koraiem A.I.M., Khalafallah A.K., Soleiman H.A. Synthesis and spectral behaviour of some novel biheterocyclic metal complexes cyanine dyes. Asw. Sc. Tech. Bull. 2002. V. 21. P. 36-47.

14. Shindy H.A., El-Maghraby M.A., Eissa F.M. Synthesis, photosensitization and antimicrobial activity of certain oxadiazine cyanine dyes. Dyes and Pigments. 2006. V. 70. N 2. P. 110-116. DOI: 10.1016/j.dyepig.2005.04.003.

15. Jha B.N., Jha R.K., D. Kumari Jha, Jhad S.N. Synthesis, visible absorption, photosensitisation and antimicrobial activity of some butadienochromophoric chain-substituted asymmetric cyanines. Dyes and Pigments. 1990. V. 13. N 2. P. 135-154. DOI: 10.1016/0143-7208(90)80028-N.

16. Abd El-Ala R.M., Koraierm A.I.M Synthesis, absorption spectra studies and biological activity of some novel conjugated dyes. J. Chin. Chem. Soc. 2000. V. 47. P. 389-395. DOI: 10.1002/jctb.280360808.

17. Abd El-Aala R.M., Younis M. Synthesis and antimicrobial activity of certain novel monomethine cyanine dyes. Dyes and Pigments. 2004. V. 60. N 3. P. 205-214. DOI: 10.1016/ S0143-7208(03)00131-1.

18. Chang E., Congdon E.E., Honson N.S., Duff K.E, Kuret J. Structure-activity relationship of cyanine tau aggregation inhibitors. J. Med. Chem. 2009. V. 52. N 11. P. 3539-3547. DOI: 10.1021/jm900116d.

19. Melnikov N.N. Pesticides. Chemistry, technology and applications. M.: Khimiya. 1987. 712 p. (in Russian).

20. Safonova T.S. Ways of development of the chemistry of drugs. M.: Znanie. 1978. 64 p. (in Russian).