CC BY
71
УДК 547.913.5+547.914.4
ЭКСТРАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПОЧЕК БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ BETULA PENDULA ROTH. (BETULACEAE). 2. КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ОКСИДЫ. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ
© Д.Н. Ведерников , В.И. Рощин
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С. М. Кирова, Институтский пер., 5, Санкт-Петербург, 194021 (Россия)
Е-mail: [email protected]
Сообщение посвящено исследованию состава углеводородного экстракта почек березы повислой Betula pendula (Betulaceae). В экстракте идентифицированы нор-сесквитерпеновый альдегид - биркеналь ((18,48,7К)-4,8,8-триметил-2-метилен-бицикло[5.2.0]-нонан-4-аль), оксид ß-кариофиллена, триглицериды жирных кислот, ацетаты сесквитерпеновых спиртов: (6К)-ацетокси^-кариофиллен ((1К,6К,98)-ацетокси-4,11,11-триметил-8-метиленбицикло[7,2,0]ундец-4-ен), 14-ацетокси^-кариофиллен ((Ж,98)-14-ацетокси-4,11,11-триметил-8-метиленбицикло[7,2,0]ундец-4-ен), (6Я)-ацетокси-а-гумулен ((6К)-ацетокси-4,11,11-триметил-8-метил-циклоундец-1,4,8-триен), aß и ßa оксиды 14-ацетокси ß-кариофи-ллена (14-ацетокси-4,5-эпокси-4,11,11-триметил-8-метиленбицикло[7,2,0]ундец-4-ен); тритерпеновое соединение - дам-марадиенон (3-оксо-даммара-20(21), 24-диен).
Определены газохроматографические индексы удерживания всех идентифицированных соединений.
Ключевые слова: Betula pendula Roth. (Betula verrucosa Ehrh.), вегетативные почки, углеводородный экстракт, нор-сесквитерпеновый альдегид, ацетаты сесквитерпеновых спиртов, кариофилленолы, гумуленол, даммарадиенон, жиры, оксиды сесквитерпеноидов.
Введение
Ранее [1] авторы сообщали о составе алканов и сесквитерпеновых углеводородов, высших жирных кислот (свободных и связанных в виде сложных эфиров). В настоящей работе приведены результаты исследования состава терпеноидов: карбонильных соединений, оксидов и сложных эфиров.
Экспериментальная часть
Для анализа использовали хромато-масс-спектрометр с газовым хроматографом 6850А, модели G2629A с селективным масс-спектрометрическим детектором HP5973 Network и модели - G2577A фирмы «Agilent Technologies, Inc». Энергия ионизации - 70 эВ. Температура сепаратора - 280 °С, ионного источника - 230 °С. Колонка кварцевая HP-5MS 30000x0,25 мм со стационарной фазой (5% фенилметил-силоксан) толщиной 0,25 мкм. Сесквитерпеноиды анализировали с программированием температуры термостата от 100 до 280 °С со скоростью 5 °С в минуту; три-терпеноид - от 150 до 280 °С со скоростью 5°С в минуту и 30 мин изотермы при 280 °С. Температура испарителя -280 °С. Скорость газа носителя (гелия) -1 см3/мин. Дозируемый объем - 1 мкл. Индексы удерживания веществ определили по временам удерживания н-алканов фирмы Aldrich. Алканы выбрали такими, чтобы время удерживания характеризуемых соединений находилось между их временами удерживания. Индексы удерживания рассчитали после определения коэффициентов функции I=ax2+bx+c, где I - индекс удерживания, т - время удерживания. Для расчета использовали программу Advanced Grapher 2.08. Индексы удерживания сравнили с данными для аналогичных соединений. Количественные составы фракций определяли методом внутренней нормализации.
ЯМР-спектры снимали на приборе Bruker-AM 500 (500 МГц); в качестве растворителя использовали CDCl3. ИК-спектры снимались на приборе ИК-Фурье-спектрометр ФСМ 1201 ООО «Мониторинг» в пленке. Оптическое вращение определяли на приборе СМ-3, растворяя вещества в хлороформе.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Методы выделения экстрактивных веществ (28,8% от массы сухих почек), подготовки экстракта и разделения его на фракции методом адсорбционной хроматографии, омыление фракций, содержащих сложные эфиры, приведены в [1]. Ацетилирование спиртов проводили смесью уксусный ангидрид - пиридин (1 : 2) при комнатной температуре.
Щелочной гидролиз ацетатов спиртов проводили в 0,5 N растворе КОН в этаноле в течение 1,5 ч при кипении.
2.4-динитрофенилгидразон был получен реакцией 2,4-динитрофенилгидразина с альдегидом в диметил-формамиде, с использованием в качестве катализатора соляной кислоты [2, с. 371].
Альдегид был восстановлен боргидридом натрия в тетрагидрофуране.
Полученные при омылении спирты разделяли методом флэш-хроматографии на силикагеле (5/40 ЬасИеша) с применением градиентного элюирования системой бензол - ацетон.
Даммарадиенон. 1пл = 71-72 °С [а]с25 = +150 °(с = 0,1; СНС13). Литературные данные [3]: 1пл = 70-71 °С, [а]в25 = +154° (с = 0,3; СНС1з).
ИК, vшax (в пленке) см-1 : 3443, 2947, 2870, 2252, 1705 (С=О), 1612, 1459, 1383, 1112, 1079, 916, 732. ЯМР'Н 5 м.д.: 5,13 (1Н, т, I = 7,3 Ш, СН2-СН=С); 4,73 с; 4,70 с С =СН2, 2,45 м СН2-СО, 1,67 (с ,СН3 ), 1,60 (с, СН3 ); 1,06; 1,02; 1,00; 0,93; 0,86 (все с от СН3 ).
ЯМР13С 5 м.д.: 39,90 т (С-1), 34,06 т (С-2), 218,47 с (С-3), 47,70 с (С-4), 55,31 д (С-5), 19,60 т (С-6), 34,69 т (С-7), 40,30 с (С-8), 49,96 д (С-9), 36,75 с (С-10), 21,88 т (С-11), 24,94 т (С-12), 45,30 д (С-13), 49,30 с (С-14), 31,30 т (С-15), 29,70 т (С-16), 47,70 д (С-17), 15,30 кв (С-18), 15,8 кв (С-19), 152,58 с (С-20), 107,59 т (С-21), 34,03 т (С-22), 27,00 т (С-23), 124,44 д (С-24), 131,48 с (С-25), 25,70 кв (С-26), 26,7 кв (С-27) 26,69 кв, (С-28), 20,97 кв (С-29), 16,05 кв (С-30).
2.4-динитрофенилгидразон (18,48,7К)-4,8,8-триметил-2-метиленбицикло[5.2.0]-нонан-4-аля. ^ = 111115 °С. ([а]25с= -117°(с=0,855, СНС13)).
Данные спектров ЯМР:Н и 13С приведены в таблицах 1 и 2.
14-ацетокси-в-кариофиллен (6). [а]с25 = +13,6°(с1,10, СНС13). Литературные данные [22]: [а]с25 = +14,02° (с 1,03, СНС13). 1кип = 170 °С при 4 мм рт. ст.
ИК, vшax (в пленке) см-1: 2926, 2867, 1736, 1454,1369,1237,1040.
(6Я)-ацетокси-р-кариофиллен (7). ИК vшax (в пленке) см-1: 3443, 3072, 2955, 2880, 1735, 1635, 1460, 1380, 1240, 1150, 1030, 980, 900.
Масс-спектр: 262(0,06), 247(0,5), 220(3,8), 205(4,4), 202(19,3), 187(28,0), 173(6,5), 159(41,6), 145(40,2), 133(82,5), 131(89,4), 119(36,2), 105(55,5), 91(73,5), 79(56,5), 69(63,5), 43(100), 41(64,6).
(6Я)-ацетокси-а-гумулен (8). Масс-спектр: 262(1,3), 247(0,4), 220(2,5), 202(65,4), 187(27,0), 173(6,3), 159(45,9), 146(27,7), 145(28,3), 134(86,8), 119(93,1), 109(62,9), 107(55,3), 94(42,8), 80(100), 69(45,3), 55(26,4), 43(91,8).
(6Я)-гидрокси-а-гумулен. Масс-спектр: 220 (2,3), 202 [М-Н2О]+ (23); 187 (13); 159 (31); 147 (30); 146 (17); 145 (35); 134 (24); 133 (42) 131 (47), 129 (16); 123 (18); 122 (22); 121 (30); 119 (73), 117 (34), 105 (100).
14-ацетокси-4,5-эпокси-Р-кариофиллены (9). ИК, vшax (в пленке) см-1: 2925, 2855, 1739, 1455, 1368, 1235, 1034, 894.
Масс-спектр: 278(0,2), 263(0,3), 236(0,5),235(0,8),218(1,9), 205(3,2), 203(6,5),189(3,6), 187(3,7), 185(7,8), 175(10,0), 159(9,1), 157(8,0), 149(15,6), 145(8,7), 136(17,8), 133(19,2), 131(14,4), 119(30,4), 108(35,1), 93(66,2), 91(52,8), 79(56,3), 43(100).
Константы спин-спинового взаимодействия:
2.4-динитрофенилгидразон (1): 5,6а = 10,9 Гц; 5,6р = 5,5 Гц; 1,7 = 10,0 Гц; 1,9а = 10,2 Гц;
1,9Р = 11,0 Гц; 7,6а=8,2 Гц; 7,6р=3,2 Гц;
6аР: 5,6а = 5,5 Гц; 5,6р = 10,9 Гц; 7,6а = 5,3 Гц; 7,6р = 12,5 Гц; 10р,9 = 10,4 Гц; 10р,10а = -10,4 Гц; 14,14' = -12,0 Гц;
6ра: 5,6р = 12,0 Гц; 14,14' = -11,9 Гц;
7: 6,5 = 10,4 Гц; 6,7а = 10,4 Гц, 6,7р = 6,9 Гц; 7р,7а = -11,5 Гц; 9,10а = 9,2 Гц; 9,10р = 10,0 Гц;
1,9 = 9,2 Гц; 1,2а = 10,5 Гц; 1,2р = 8,2 Гц, 10р,10а = -1,0 Гц;
8: 1,2 = 16,0 Гц; 5,6 = 9,7 Гц; 6,7р = 5,0 Гц; 6,7а = 8,4 Гц; 7а,7р = -12,3 Гц; 3а,3р = -13,8 Гц; 3а,2 = 8,4 Гц; 3р,2 = 6,5 Гц; 9,10а = 7,5 Гц; 9,10р = 7,6 Гц; 10а,10р = -12,5 Гц;
(6Я)-гидрокси-а-гумулен: 1,2 = 15,9 Гц; 5,6 = 9,6 Гц; 6,7р = 5,2 Гц; 6,7а = 8,4 Гц; 7а,7р = -12,3 Гц; 3а,3р = -14,0 Гц; 3а,2 = 8,3 Гц; 3р,2 = 6,6 Гц; 9,10а = 4,0 Гц; 9,10р = 8,6 Гц; 10а,10р = -13,0 Гц;
9aß: 1,9=1,2a=10,0 Гц; 5,6a = 10,9 Гц; 5,6ß = 3,9 Гц; 9,10ß = 10ß,10a = 10,5 Гц; 9,10a = S,4 Гц; 14,І4' = -І2,2 Гц; 14n',3ß = і,3 Гц;
9ßa: 5,6ß = 11,6 Гц; 5,6a = 2,7 Гц; 7ß,7a = -12,9 Гц; 7ß,6ß = 6,2 Гц; 7ß,6a = 2,0 Гц; 14,14' = -12,0 Гц.
Таблица і. Спектральные ЯИТ^ данные сесквитерпеновых соединений
6 (6R)- 9
С 1* aß ßa 7 S гидрокси-a- гумулен aß ßa
1 2,40 дд (5,5) 1,77 ддд 5,17 д 5,15 д 1,79ш.т
2a - (5,3) (J=12,0) 1,5S м 5,56 дт 5,56 дт
2ß - 1,60 м - -
3a 2,60 с 2,54 м 2,73 дд 2,69 дд
3ß 2,60 с 1,56 м 2,34 дд 2,29 дд
5a 1,6S м 5,60 dd - 5,23 д 4,99 д 4,9S д 3,00 дд -
5ß 2,11 м - 5,51 ш.д - - - - 3,11 дд
6a 1,5 м - - -
6ß 1,5 м 5,50 дт 5,54 дт 4,55 дт
7a - 1,S5 дт 2,79 дд 2,45 дд 2,04 дд
7ß 1,S4 дд 1,97 дд 2,04 м 2,43 дд 2,52 ддд
9a 1,5 м 2,25 дд 4,97 дд 4,95 дд 2,67 дд
9ß 1,5 м - - - - - - -
10a 4,7S ш.с 1,5S дд 1,S0 д 1,79 дд 1,6S дд
10ß 4,54 ш.с 1,56 т 1,41дд 1,93 д 1,96 дд 1,5S т
11 7,44 с - - - - - - -
12 1,1S с 1,00 с 1,00 с 0,95 с 1,0S с 1,07 с 1,00 с 1,00 с
13 0,96 с 0,99 с 0,9S с 0,96 с 1,04 с 1,02 с 0,9S с 0,96 с
14 0,99 с 4,44 д 4,32 1,67 с 1,76 с 1,69 с 4,55 д 4,36 д
14’ - 4,6S д 4,6S д - - - 3,61 дд 3,75 ш.д
15 - 4^1ш. с 4,S7ш.с 5,03 ш.с 1,4S с 1,45 с 5,02 ш.с 5,13 с
15’ - 4,96 ш.с 4,99ш.с 4,95 ш.с - - 4,S4 ш.с 5,02 с
CHjCOO - 2,03 с 2.01 с 2,01 с 2,01 с 2,0S с 2,0S с
*Приведены сигналы 2,4-динитрофенилгидразона (сигналы протонов заместителя: 10,95 (1Н, с NH), 9,10 (1H, д, J = 2,4, Н-3'), S,27 (1Н, дд, J = 9,6; 2,4, Н-5'), 7,S6 (1Н, д, J = 9,6, Н-6')).
Таблица 2. Спектральные ЯMР13C данные сесквитерпеновых соединений
С 1* 6 (6R)-гидрокси- a-гумулен 9
aß ßa aß ßa
1 41,1 д 51,2 д 55,S д 141,3 д 49,6 д 54,2 д
2 151,5 с 2S,S т 29,6 т 126,4 д 26,5 т 27,4 т
3 47,0 т 34,0 т 29,3 т 39,4 т 33,6 т 30,S т
4 41,S с 133,3 с 133,3 с 131,7 с 60,1 с 60,S с
5 39,1 т 131,2 д 131,1 д 130,1 д 63,S д 61,0 д
6 26,0 т 29,3 т 30,3 т 66,6 д 30,4 т 29,6 т
7 49,7 д 34,9 т 39,9 т 49,2 т 29,0 т 36,5 т
S 34,S с 152,9 с 154,7 с 150,1 с 151,2 с 152,S с
9 39,9 т 49,3 д 49,1 д 127,5 д 49,0 д 47,3 д
10 107,1 т 40,3 т 42,6 т 41,7 т 39,9 т 42,5 т
11 157,S т 32,S с 32,S с 36,6 с 34,5 с 33,2 с
12 30,2 кв 22,3 кв 21,9 кв 16,6 кв 21,5 кв 21,6 кв
13 31,0 кв 30,0 кв 29,9 кв 2S,0 кв 30,0 кв 30,0 кв
14 21,S кв 61,4 т 65,4 т 19,0 кв 64,1 т 6S,1 т
15 - 113,5 т 111,5 т 25,5 кв 113,7 т 112,6 т
СН3СОО 21,1 кв 21,1 кв 20,9 кв 21,0 кв
СН3СОО 171,2 с 171,2 с 171,3 с 171,3 с
*Приведены сигналы 2,4-динитрофенилгидразона (сигналы углеродов заместителя: 12S,5 с(С-І'), 145,4 с (С-2'), 129,9 д (С-3'), 137,6 с (С-4'), 123,4 д (С-5'), 116,6 д (С-6')).
Обсуждение результатов
Фракции 2 и 3 [1] разделения нейтральных веществ углеводородного экстракта березовых почек (в сумме 20,2% от экстракта, или 5,8% от почек) объединили и повторно разделили на колонке с силикагелем. Результаты выделения индивидуальных соединений и групп веществ приведены в таблице 3.
Таблица 3. Результаты хроматографии суммарной фракции 2 и 3 нейтральных веществ петролейного экстракта почек березы
№ фракции Элюент Содержание, % от а.с. почек Основное соединение фракции Газохромато-графический индекс удерживания (I) Метод идентификации
1 ПЭ* 3,8 Биркеналь 1466 ИК, ЯМР ‘н, ЯМР 13С, масс-спектр
2 ПЭ : ДЭ* (1%) 5,7 4р,5а-эпоксид кариофиллена 1613 (1626 для такой же фазы [4]) ИК, ЯМР ‘н, ЯМР 13С, масс-спектр
3 ПЭ ДЭ (2-3%) <0,1 Триглицериды жирных кислот ИК, ЯМР ‘н
4 ПЭ ДЭ (3-4%) 0,3 Даммара-диенон 3438 ИК, ямр ‘н, ЯМР 13С, масс-спектр
5 ПЭ ДЭ (5-6%) 20,7 Ацетаты сескви-терпеновых спиртов 1770-1810 ИК, ямр ‘н, ЯМР 13С, масс-спектр
6 ПЭ ДЭ (6-7%) 5,0 4,5-эпоксиды 14-ацетокси-Р-кариофиллена 1944 ИК, ямр ‘н, ЯМР 13С, масс-спектр
6' 5'
(1)
(2)
НФГ1
Основное вещество (95%) фракции 1 давало качественную реакцию на 2,4-динитрофенилгидразин и имело полосу поглощения на ИК-спектре при 1730 см1 , сигнал протона при 9,56 м.д. на спектре ЯМР 1Н, 14 сигналов на спектре ЯМР 13С и в том числе сигнал при 206,2 м.д. Дальнейший анализ структуры соединения производился на синтезированных 2,4-динитрофенилгидразоне (НФГ 1) и соответствующим спирте, полученных восстановлением боргидридом натрия. Синтезированный НФГ 1 был кристаллическим продуктом. На ЯМР 1 Н спектре соединения присутствовали широкие синглеты интенсивностью 1Н каждый с центрами 4,78 и 4,54 м.д., характерными для экзометиленовой группы; сигналы на 1Н при 2,40 и 1,84 м.д. обычно соответствуют протонам у атомов углерода, находящихся в производных кариофиллена в месте сочленения колец; сигналы метильных групп с центрами при 1,18; 0,99; 0,96 м.д., два последних обычно относят к сигналам гемме-тильных групп ((СН3)2-С<) производных кариофиллена. Поэтому предположили, что выделенное соединение - нор-сесквитерпеновый альдегид. В результате анализа двумерных спектров ЯМР (COSY, XHCORR,) спирта была предложена структура 1 [5], но не определена абсолютная конфигурация молекулы (расположение ме-тильной и альдегидной группы при четвертом атоме углерода). Спектральные данные (ЯМР:Н и ЯМР13С) альдегида совпали с литературными [6] для (1) - (1S,4S,7R)-4,8,8-триметил-2-метилен-бицикло[5.2.0]-нонан-4-аля, названного биркеналем и обнаруженного в эфирном масле почек березы пушистой. Содержание альдегида в масле составило 11,7% с выходом масла - 5-8% [6]. В [6] опубликованы также результаты NOESY-эксперимента при анализе альдегида, а также подробные спектральные данные как альдегида, так и соответствующего спирта. Здесь мы приводим иллюстрацию анализа NOESY-эксперимента для спирта (рис. 1), которая подтверждает установленную абсолютную конфигурацию альдегида. В [7] приведены результаты установления абсолютной конфигурации методом встречного синтеза. В наших экстрактах, в отличие от эфирного масла березы пушистой [6], не удалось обнаружить продукт восстановления альдегида (1) - соответствующий спирт.
13
Предполагается [5], что альдегид образуется при окислении известного углеводорода - 2-метилен-4,8,8-триметил-4-винилбицикло[5.2.0]-нонана (2). Действительно, имеются данные, что концевые углероды, связанные двойной связью, после эпоксидирования биотрансформиру-ются в карбонильную группу с отщеплением углерода [8].
Не менее важен вопрос: каким образом получается такой углеводород? Известно, что возможна перегруппировка кариофиллена с образованием соединения (2) и его изомера по С4 при воздействии температуры (>240 °С) [9] или ультрафиолета [10]. В последнем случае образуется в основном изомер с противоположным соединению (2) расположением метильной и винильной групп. Возможен и альтернативный путь образования подобной молекулы, в котором не участвует фарнезилпиро-фосфат - классический источник сесквитерпеновых соединений [11]. Для фарнезилпирофосфата, в котором все изопреновые звенья соединены голова к хвосту, невозможно представить биопревращение, которое может привести к сочленению, как в углеводороде 2. Но для синтеза монотерпенов предполагается [11], что в геранилпирофосфате происходит миграция пирофосфатной группы I—>III с образованием линаноил-пирофосфата с винильной группой (рис. 2). Образовавшийся карбкати-он V далее может взаимодействовать с изопентенилпирофосфатом с образованием VI и дальнейшей циклизацией, обычной для фарнезилпи-рофосфата.
Рис. 1. Наблюдаемые пОеБ взаимодействия в МОБ8У эксперименте на продукте восстановления альдегида (1)
OPP
OPP
OPP
OPP
IV
Рис. 2. Гипотетическая схема биосинтеза углеводорода (2)
I
II
(3)
Фракция 2 содержала одно вещество, которое дало на спектре ЯМР:Н сигналы, характерные для протонов экзометиленовой группы, при 4,95 и 4,84 м. д., сигнал протона при 2,58 м.д., сигнал протона у атома углерода, связанного с кислородом, при 2,86 м.д., сигналы двух метильных групп при Сі2,Сіз в виде синглетов с центрами 0,99 и 0,97 м.д. и метильной группы при 1,18 м.д. На спектре ЯМР13С проявились 15 сигналов углеродных атомов, среди них сигналы при 151,8 и 112,8 м.д., соответствующие углеродам экзометиленовой группы, и сигналы при 59,7 и 63,7 м.д., обычно характерные для углеродов, связанных с кислородом. В ИК-спектре отсутствовали полосы поглощения валентных колебаний групп -ОН. По результатам спектральных характеристик соединения предположили, что это оксид. Ранее [12-14] неоднократно в эфирных маслах почек берез фиксировали оксид кариофиллена (3). Спектры ЯМР соединения, выделенного нами, совпали со спектрами соединения (3) из [15]. Спектральные характеристики, а также индекс удерживания в ГЖХ совпали с характеристиками оксида кариофиллена фирмы Aldrich.
Фракция 3 (масло) имела на ЯМР 1Н спектре сигналы протонов в области 4,1-4,2 м.д., характерные для функциональных групп остатка глицерина (-О-СН2-СН(О-)-СН2-О-), а также сигналы протонов у атомов углерода с центрами 5,3; 2,8; 2,3; 0,88 и 0,96 м.д. остатков высших жирных кислот. В ИК-спектре фракции имеется полоса поглощения при 1720 см-1, характерная для сложных эфиров, а Rf фракции на ТСХ оказалась идентичной значению Rf фракции триацилглицеридов подсолнечного масла. В совокупности полученные данные свидетельствовали о том, что фракция 3 содержит жиры. О композиционном составе жиров сообщается в [16].
Фракция 4 содержала соединение, которое давало качественную реакцию с 2,4-динитрофенилгидразином, имело полосу 1705 см-1 на ИК-спектре. Отсутствовали сигналы протонов в области 9 м.д. на спектре ЯМР 1Н, но имелся сигнал углерода при 218,47 на спектре ЯМР 13С. Полученные данные позволили предположить, что выделенное вещество является кетоном. Количество метильных групп (химические сдвиги синглетов протонов СН3-групп на спектре ЯМР 1Н проявились в виде синглетов с центрами при 1,67; 1,60; 1,06; 1,02; 1,00; 0,93;
0,86 м.д.) оказалось равным 7, что обычно для тритерпеновых соединений. Кроме того, наблюдались 4 сигнала углерода при двойных связях на спектре ЯМР13С синглеты: 152,58 и 131,48; дублет 124,44 и триплет 107,59. Синглет и триплет на спектре ЯМР13С, а также широкие синглеты 4,73; 4,70 м.д. на спектре ЯМР 1Н предполагают наличие в соединении экзометиленовой группы. Триплет 1Н при 5,13 м.д. (J=7,3 Гц), сигналы метильных групп при 1,67 и 1,60 м.д. (ЯМР 1Н) и сигналы углеродов двойной связи при 131,48 и 124,44 м.д. (ЯМР 13С) указывают на наличие в молекуле группировки: -СН=С(СН3)2.
Такая группировка возможна для боковой цепи тритерпеноидов, например, со структурой даммарана, соединения которого обычны для листьев березы [17]. Отсутствие каких либо других кислородсодержащих функциональных групп (ИК-
спектр, ЯМР13С) и молекулярная масса 424 (масс-спектр), наличие экзометиленовой группы позволили предположить, что молекула имеет строение даммарадиенона (4). Соединение 4 ранее фиксировали в смоле Pistacia lentiscus [18]. Кроме соединенния (4) в смоле содержится коммерчески доступный (Aldrich) дипте-рокарпол (5), масс-спектр которого [19] почти не отличается от масс-спектра (4) из-за быстрой потери воды и дальнейшей аналогичной фрагментации. Нагревание соединения (5) в среде уксусного ангидрида приводит к образованию (4) [3]. Проведя аналогичную обработку диптеракарпола (5) из фирмы Aldrich мы получили соединение, спектральные характеристики которого, а также индекс удерживания и 1пл идентичны соединению (4). В литературе нами не найдено данных о выделении даммарадиенона из каких-либо органов или тканей представителей семейства березовых.
Фракция 5 содержала ацетаты сесквитерпеновых спиртов. На ИК-спектре фракции имелись полосы 1720 и 1240 см-1, характерные для ацетатов, а на спектре ЯМР1Н суммарной фракции проявлялись интенсивные сигналы протонов у атомов углерода ацетильных групп при 2,00-2,05 м.д. Результаты хромато-масс-спектрометрии также подтвердили наличие во фракции соединений с молекулярными ионами 262, соответствующие ацетатам сескви-
HO
26
25
O'
терпеновых спиртов. На ТСХ в системе петролейный эфир - 5% диэтилового эфира фракция проявлялась одним пятном. Для разделения на индивидуальные соединения провели щелочной гидролиз для превращения ацетатов в спирты. Индивидуальные спирты были выделены методом флэш-хроматографии. Для проверки влияния проведенной обработки на возможные изменения в строении сесквитерпеновых соединений каждый из выделенных спиртов был проацетилирован, и полученные продукты анализировали методом хромато-масс-спектрометрии. Масс-спектры и времена удерживания полученных продуктов совпали с соответствующими данными для исходных ацетатов спиртов исходной фракции.
По данным анализа методом хромато-масс-спектрометрии фракции 5 и продуктов ее щелочного гидролиза, она состоит из пяти соединений, три из них, строение которых было установлено, в количественном содержании превышали 90%. Основным продуктом омыления фракции ацетатов спиртов является 14-гидрокси-р-кариофиллен. Спектр ЯМР 1Н вещества имеет сложную структуру сигналов. Имеются два сигнала протонов у атома углерода двойной связи С5 с центрами 5,43 и 5,35 м.д., четыре сигнала экзометиленовых протонов С15 при 5,05; 4,93; 4,88 и 4,75 м.д., сигналы протонов С14 при 4,3-4,7 м.д. Также наблюдаются 4 сигнала метильных групп в области 0,95-0,99 м.д., обычно соответствующие гем-диметильным группам. На спектре ЯМР13С присутствовали сигналы 30 атомов углерода: сигналы углеродов двойных связей: экзометиленовой: 154,0 и 113,1 м.д., а также 159,0 и 111,5; трехзамещенной: 138,0 и 128,9; а также 137,8 и 129,5, сигналы углеродов, связанных с гидроксильной группой: 60,2 и 62,0 м.д. Таким образом, спектры ЯМР :Н и ЯМР 13С дают полное представление о присутствии двух веществ во фракции. 14-гидрокси-р-кариофиллен был впервые выделен из можжевельника Juniperus oxycedrus [20], и в этой работе было доказано существование двух конформеров одного соединения. Выделенное нами соединение было проацетилировано, и спектральные данные продукта (ар], ИК, ЯМР:Н, ЯМР 13С, масс-спектр) полностью совпали с данными 14-ацетокси-р-кариофиллена (14-ацетокси-4,11,11-триметил-8-метиленбицикло[7,2,0]ундец-4-ен), который был синтезирован подобным образом из 14-гидрокси-р-кариофиллена [21]. Спектральные данные для 14-гидрокси-р-кариофиллена здесь не приводятся, так как подробно даны в [21]. Спирт 14-гидрокси-р-кариофиллен (1,7% от масла) и его ацетат (32,5%) были зафиксированы в эфирном масле почек березы пушистой [6]. Соединение (6) при комнатной температуре существует в виде двух конформеров с соотношением 32 : 68 (по интегралам сигналов протонов у С15 и С14 на спектре ЯМР1Н), а соответствующий спирт существует в виде двух конформеров с соотношением 42 : 58 [21]. Конформеры образуются в результате вращения плоскости двойной связи относительно плоскости циклобутанового кольца. У соединения (6) преобладает ар-конформер, в котором протон у пятого атома углерода направлен в сторону наблюдателя от плоскости кольца. У 14 гидрокси-р-кариофиллена преобладает Ра-конформер. Спектр соединения, выделенного нами, показал такое же соотношение конформеров. По данным ГЖХ, соединение (6) является основным веществом (31,5%) эфирного масла исследуемых нами почек (выход масла - 8%), собранных до распускания.
Также из продуктов омыления фракции ацетатов сесквитерпеновых спиртов был выделен 6-гидрокси-р-кариофиллен ((6Я)-гидрокси-4,11,11 -триметил-8-мети-ленбицикло [7,2,0]ундец-4-ен), который ранее был зафиксирован в почках в виде сложного эфира кумаровой кислоты [16].
Ранее спирт, соответствующий структуре (7), был выделен из эфирного экстракта почек [22] и углеводородного экстракта корки березы повислой [23]. В [24] опубликованы подробные спектральные данные и результаты определения абсолютной конфигурации соединения, а в [25] проведен конформационный анализ. Соединение (1К,6Я,98)-6-ацетокси-р-кариофиллен было также обнаружено [6] в эфирном масле почек березы пушистой в количестве 5,0%.
При элюировании из колонки фракции, содержащей 6-гидрокси-р-кариофиллен, последняя часть элюата содержала второе сопутствующее соединение в соотношении 1 : 9 (ГЖХ). Спектры ЯМР второго соединения получили вычитанием спектра 6-гидрокси-р-кариофиллена из суммарного спектра. Методом хроматомасс-спектрометрии установили, что оба соединения имеют одинаковую молекулярную массу 220, но различаются по распаду молекулы при электронном ударе. В спектре ЯМР 13С второго соединения имеются сигналы 15 атомов углерода. Отсутствуют в спектрах сигналы, характерные для атомов углерода и соответствующих про-
(6)
(7)
(8)
тонов экзометиленовой группы, но присутствуют сигналы протонов и метильной группы у атомов углерода двойных связей С1-С2 и С8-С9, аналогичные сигналам таких связей в гумулене [1]: 5,56 м.д., тд, 1Н при С1; 5,15 м.д., д, 1Н при С2 и 4,95 м.д., дд, 1Н при С9; и синглет протонов метильной группы - 1,45 м.д., 3Н. В спектре ЯМР13С присутствуют соответствующие сигналы углеродов: одной олефиновой: д 141,3 и д 126,4 м.д. (С1 и С2) и атомов углерода одной трехзамещенной двойной связи: с 150,1 и д 127,5 м.д. (С8-С9). На протонном и углеродном спектрах присутствуют сигналы, аналогичные сигналам группировки атомов -СН2-С(СН3)=СН-СН(ОН)- в 6-гидрокси^-кариофиллене. Суммируя полученные спектральные данные для сопутствующего 6-гидрокси^-кариофиллену соединения, предположили, что оно является (6Я)-гидрокси-а-гумуленом((6К)-гидрокси-4,8,11,11-тетраметил-циклоундец-1,4,8-триеном). Данных о выделении (6R)-ацетокси-а-гумулена (8) в литературе не найдено. Сообщалось о выделении а-гумулена [1], кумарата 14-гидрокси а-гумулена [16] из почек березы повислой, 14-гидрокси а-гумулена из Juniperus oxycedrus [26], оксида гумулена из Baeckea frutescenes [27], 10-ацетокси а-гумулена из Seseli vayredanum [28]. Анализ спектральных данных, полученных нами, и спектров известных гумуленов, а также (6R)- гидрокси^-кариофиллена позволяет идентифицировать наличие в почках березы повислой 68-ацетокси-а-гумулена.
Состав фракции ацетатов сесквитерпеновых спиртов и индексы их удерживания приведены в таблице 4.
Таблица 4. Состав фракции ацетатов сесквитерпеновых спиртов и индексы их удерживания
Соединение Количественное содержание, % от суммы Газохроматографический индекс удерживания I
Ацетат 14-гидрокси^-кариофиллена 70 1807
14-гидрокси^-кариофиллен 1702
Ацетат (бЯ)-гидрокси- ß-кариофиллена 19 1771
(бЯ)-гидрокси-Р-кариофиллен 1670
Ацетат (бК)-гидрокси-а-гумулена 2 1789
(бЯ)-гидрокси-а-гумулен 1657
Неидентифицированные 9 1795 и 1810
(минорные компоненты)
CH2OCOCH3
CH2OCOCH3 \,O ,
Кроме 14-ацетокси-р-кариофиллена в экстракте (табл. 3) присутствует и 4,5-эпокси-14-ацетокси-р-кариофиллен (9) в виде двух изомеров ар и Ра в соотношении 8 : 2, чьи спектральные характеристики совпали с [21]. Соотношение изомеров было таким же, как и в [21]. В спектре 1Н ЯМР оксида 14-ацетокси-р-кариофиллена также видны сигналы 2-х изомеров с соотношением 79 : 21. Сигналы протонов Сі4 по два дублета для каждого из двух изомеров наблюдаются при 4,36-4,55 и 3,61-3,75 м.д. Сигналы экзометиленовых протонов у С15 в виде синглетов на 1Н каждый - при 4,84-5,13 м.д.. Синглеты от
СН3СО2 групп интенсивностью в 3Н видны при 2,08 м.д. Характер сигналов остальных протонов у атомов
углерода аналогичен сигналам оксида р-кариофиллена. Данное соединение было синтезировано эпоксиди-рованием 14-ацетокси-р-кариофиллена 3-хлорпероксибензойной кислотой и спектрально охарактеризовано в [21]. Сведений о выделении данного соединения из природных источников в литературе нами не найдено.
=12
aß
ßa
Выводы
Углеводородный экстракт из березовых почек Betula pendula Roth. в группе малополярных кислородсодержащих соединений содержит нор-сесквитерпеновый альдегид, жиры, тритерпеноид - даммарадиенон, производные кариофиллена и гумулена: оксид ß-кариофиллена, (6R)-ацетокси-ß-кариофиллен, новые природные вещества: (6R)-ацетокси-a-гумулен и оксиды 14-ацетокси^-кариофиллена. Определены газохроматографические индексы удерживания всех идентифицированных соединений.
Список литературы
1. Ведерников Д.Н., Рощин В.И. Экстрактивные вещества почек березы повислой Betula pendula Roth. (Betulaceae). 1.Состав жирных кислот, углеводородов и сложных эфиров // Химия растительного сырья. 2009. №3. С.69-73.
1. Физер Л., Физер М. Реагенты для органического синтеза / Пер. с англ. М., 1970. Т. 1. 445 с.
2. Crabbé P., Ourisson G., Takahashi T. Le dipterocarpol-1. Préparation de la 8,14-diméthyl 18-nor-testostéron // Tetrahedron. 1958. V. 3. P. 279-302.
3. Tepe B., Sokmen M., Daferera D., Polission M. Antimicrobial and antioxidative activity of the essential oil and various extracts of Cyclotrichium origanifoliun (Labill) Mandem.& Scheng // J. Food Eng. 2005. V. 69. P. 335-342.
4. Ведерников Д.Н., Шабанова Н.Ю., Галашкина Н.Г., Карачкина Н.Л., Рощин В.И. Необычные терпеноиды березы повислой Betula pendula Roth. // Химия и технология растительных веществ: тез. докл. III Всерос. конф. Саратов, 2004. С. 60-61.
5. Klika K.D., Demicri B., Salminen J-P., Ovcharenko V.V., Vuorela S., HüsnüCan Ba§er, Pihlaja K. New, Sesquiterpe-noid-Type bicyclic compounds from the buds of Betula pubescens - Ring-Contracted products of ß-caryophyllene. // Eur. J. Org. Chem. 2004. P. 2627-265.
6. Домрачев Д.В., Ткачев А.В. Абсолютная конфигурация биркеналя норсесквитерпенового альдегида из эфирного масла почек березы // Химия и технология растительных веществ: тез. докл. IV Всерос. конф. Саратов, 2006, C. 67-68.
7. Duran R., Corrales E., Hernández-Galán R., Collado I.G. Biotransformation of caryophyllene oxide by Botrytis cinerea // J. Nat. Prod. 1999. V. 62. P. 41-44.
8. Ohloff G., Uhde G., Schulte-Elte K.H. Thermische umlagerungen der caryophyllene // Helv. Chim. Acta. 1967. V. 50. S. 561-571.
9. Ohloff G., Schulte-Elte K.H. 41. Zur photochemie des caryophyllens und des iso-cary ophyllens umlagerungen ihrer 1,5-diensysteme nach direkter n,n*-anregung in flüssiger phase // Helv. Chim. Acta. 1971. V. 54. S. 370-397.
10. McGarvey D.J., Croteau R. Terpenoid metabolism // The Plant Cell. 1995. V. 7. P. 1015-1026.
11. Holub, M., Herout V., Horák M., & Sorm F. On terpenes. CIV.* The constitution of betulenols from oil from the buds of white birch (Betula alba L.) // Collection Czechoslov. Chem. Common. 1959. V. 24. P. 3730-3738.
12. Hiltunen R., Väisänen L. Identification of the main compounds in the bud oil of the bud oil of birch (B. Pubescens Ehrh.) By Gas chromatography mass spectrometry and chemical reactions // Acta Pharm. 1983. V. 92. P. 137-143.
13. Вершняк В.М., Степень Р.А. Содержание и состав эфирного масла в различных органах Betula Pendula Roth из Центральной Якутии // Растительные ресурсы. Вып. 3. 1992. C. 86-92.
14. Krebs H.C., Rakotoarimanga J.V., Habermehl G.G. Isolation of spatulenol and (-)-caryophyllene oxide from Vernonia mollissima Don and 1H and 13C Reassignment by two dimensional NMR spectroscopy // Magnetic resonance in chemistry. 1990. V. 28. P. 124-128.
15. Ведерников Д.Н., Галашкина Н.Г., Рощин В.И. Сложные эфиры почек Betula pendula (Betulaceae)// Растительные ресурсы. 2007. №3. C. 84-92.
16. Похило Н.Д., Уварова Н.И. Изопреноиды различных видов рода Betula // Химия природных соединений. 1988. №3. С. 325-341.
17. Marner F.J., Freyer A., Lex J. Triterpenoids from gum mastic, the resin of Pistacia Lentiscus // Phytochemistry. 1991. V. 30. №11. P. 3709-3712.
18. Van der Doelen G.A., Van den Berg K.J., Boon J.J., Shibayama N., De la Rie and E.R., Genuit W.J.L. Analysis of fresh triterpenoid resins and aged triterpenoid varnishes by HPLC-APCIMS(/MS) // Journal of Chromatography A. 1998. V. 809. P. 21-37.
19. Barrero A.F., Ferrol N., Feliciano A.S. & Sánchez J.F. Conformational isomers of 14-hydroxy-9-epi-ß-caryophyllene isolated from the wood of Juniperus oxycedrus // Tetrahedron Letters. 1989. V. 30. №2. P. 247-250.
20. Barrero A.F., Altarejos J., Barragan A., Lara A., Molina J., Oltra J.E. et al. Stereochemistry of 14-hydroxy-ß-
caryophyllene and related compounds // Tetrahedron. 1995. V. 51. №13. P. 3813-3822.
21. Patent №3056410 JP. Caryophylladiene derivative and use thereof / Kaneko Nobutada, Ishii Hiroshi, Morimoto Ikuko.
12.03.1991.
22. Шабанова Н.Ю., Ведерников Д.Н., Рощин В.И. Сесквитерпеноиды корки Betula pendula Roth. // Химия и технология растительных веществ: сб. мат. II Всерос. конф. Казань, 2002. С. 38.
23. Clericuzio M., Toma L., Vidari G. Fungal metabolites, 44. Isolation of a new caryophyllane ester from Lactarius
subumbonatus: conformational analysis and absolute configuration // Eur. J. Org. Chem. 1999. P. 2059-2065.
24. Clericuzio M., Alagona G., Ghio C., Toma L. Ab initio and functional evaluations of the molecular conformations of ß-caryophyllene and 6-hydroxycaryophyllene // J. Org. Chem. 2000. V. 65. P. 6910-6916.
25. Barrero A.F., Enrique Oltra J., Altarejos J., Barragán A., Lara A. Minor component in the essential oil of Juniperus
oxycedrus L. Wood // Flavour and fragrance journal. 1993.V. 8. P. 185-189.
26. Nsui Wing-Yan, Brown G.D. Sesquiterpenes from Baeckea frutescenes // J. Nat. Prod. 1996. V .59. P. 1084-1086.
27. Barrero A.F., Herrador M.M., Arteaga P. Sesquiterpenes and phenylpropanoids from Seseli vayredanum // Phytochemistry. 1992. V. 31. №1. P. 203-207.
Поступило в редакцию 31 октября 2008 г.
После переработки 8 июля 2009 г.
