CC BY
121
Химия растительного сырья. 2011. №4. С. 121-129.
УДК 582.632+547.913.5+547.914.4
ЭКСТРАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ВЕТОК БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ BETULA PENDULA ROTH. 1. ГРУППОВОЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ. НЕЙТРАЛЬНЫЕ ЭКСТРАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА КОРКИ
© Д-Н. Ведерников , Е.Е. Смирнова, Е.Ю. Смирнова, В.И. Рощин
Санкт-Петербургскаялесотехническаяакадемия им. С. М. Кирова,
Институтский пер., 5, Санкт-Петербург, 194021 (Россия) e-mail: kaf.chemdrev@mail.ru
Это сообщение посвящено исследованию группового химического состава отдельных анатомических элементов веток: луба, древесины, корки и состава нейтральных веществ эфирных экстрактов корки веток березы повислой Betula pendula (Betulaceae). В составе экстрактивных веществ идентифицированы тритерпеноиды, сесквитерпеноиды, фитол, а-токоферол, Р-ситостерин, компоненты эпикутикулярных восков. Определены газохроматографические индексы удерживания всех идентифицированных соединений.
Ключевые слова: Betula pendula Roth. (Betula verrucosa Ehrh.), тонкие ветки, групповой химический состав отдельных частей веток, углеводородный и эфирный экстракт, нейтральные вещества, тритерпеновые соединения олеанового и лупанового рядов, компоненты эпитикулярных восков, сесквитерпеноиды, фитол, токоферол.
Введение
Изучение экстрактивных веществ веток березы перспективно для использования отходов лесозаготовок с целью получения лекарственных и косметических препаратов. Предпосылкой для этого являются давно известные в народной медицине лекарственные свойства почек и листьев. Разрабатываемые технологии переработки древесной зелени березы могут включать стадии отделения почек и листьев от веток [1, с. 56], а также совместное использование. Во всех случаях необходимо знание химического состава тонких веток - отхода лесозаготовок древесины березы и санитарных рубок. Ранее исследовался групповой состав ветвей в целом, в сравнении с составом древесины ствола [2]. Отмечается меньшее содержание целлюлозы 39,2% в сравнении с древесиной ствола - 45,1%; большее количество пентозанов и лигнина: 27,1-25,5% и 22,1-20,6%, соответственно. Большее количество минеральных веществ, экстрактивных, как водорастворимых, так и извлекаемых спирто-бензольной смесью, 4,64 и 2,3%, соответственно [2]. В данной статье приводим результаты исследования группового состава анатомических элементов веток, выполняющих различные функции, а также состава нейтральных экстрактивных веществ корки, переходящих в раствор при экстрагировании петролейным и диэтиловым эфирами.
Экспериментальная часть
В данной работе исследовали побеги, отходящие от скелетных ветвей, диаметром в срезе от 4 до 10 мм, длиной около 60 см и возрастом 2-5 лет, в начальной фазе формирования корки, с темным цветом покровных тканей. Исследуемые побеги имели хлорофиллоносный слой (феллодерма) с внутренней стороны образуемой корки (перидерма) [3].
В качестве объекта исследования использовали ветки березы повислой Betula pendula Roth., заготовленные в апреле на границе Ленинградской и Новгородской областей. Возраст березы около 16 лет, высота 8 м. Диаметр веток позволил разделить их скальпелем на корку (132,5 г воздушно-сухая), луб (165,5 г) и древесину (710,6 г). Посторонние примеси (лишайники, песок, почки) были удалены. При разделении зеленый слой в большей степени оказывается на корке, в меньшей степени на лубе. Каждые части были измельчены и высушены до воздушно-сухого состояния. Для характеристики исходного сырья корка, древесина и луб были измельчены на рубительной машине. Каждую часть веток экстрагировали в аппарате Со-кслета петролейным эфиром, этиловым эфиром, этанолом. В остатке после экстракции этиловым спиртом
* Автор, с которым следует вести переписку.
были определены целлюлоза азотно-спиртовым методом; пентозаны бромид-броматным полумикромето-дом [4]. Для удаления суберина проводили омыление спиртовым раствором щелочи [5]. В остатке после удаления суберина делигнификацией надуксусной кислотой была определена холоцеллюлоза [4]. В исходном сырье были также определены: количество веществ, растворимых в горячей воде, азот по Кьельдалю [6], минеральные вещества - сжиганием [4]. Для определения лигнина по методу Классона сырье после экстракции этанолом проэкстрагировали 1% водным раствором NaOH [4].
Для изучения состава соединений экстрактивных веществ корку, луб и древесину раздельно проэкстрагировали последовательно петролейным эфиром (70-100 °С), а затем диэтиловым эфиром в аппарате Сокслета емкостью 1000 мл в течение 16 ч. Из полученного петролейного экстракта (ПЭ) при упаривании до половины объема и охлаждении выпал осадок, который отфильтровали, высушили до постоянного веса, часть осадка прометилировали диазометаном [7] и анализировали хромато-масс-спектрометрическим методом (ХМС). Фильтрат разделили на нейтральные вещества и кислоты [8].
Нейтральные вещества хроматографировали на колонке, заполненной силикагелем АСКГ с размером зерен 100-200 меш (г. Воскресенск). Получили фракции, из которых выделяли индивидуальные соединения. В качестве элюента использовали петролейный эфир с добавкой от 1 до 50% диэтилового эфира, а затем петролейный эфир возрастающей добавкой от 40 до 100% ацетона. Для контроля выхода веществ из колонки применяли тонкослойную хроматографию (ТСХ), в качестве проявителя использовали 10% спиртовой раствор H2SO4 с добавлением ванилина. Идентификацию соединений проводили сравнением масс-спектров и индексов удерживания с банком данных NIST. Кроме этого, сравнивали время удерживания, масс-спектры и значения Rf ТСХ с образцами ранее выделенных нами соединений с установленным строением. Некоторые выделенные соединения идентифицировали с помощь ЯМР1Н-спектроскопии. Остаток от экстракции петролейным эфиром экстрагировали диэтиловым эфиром. Полученный экстракт (ДЭ) разделили на «сильные» и «слабые» кислоты и нейтральные вещества. Кислоты в виде метиловых эфиров и нейтральные вещества анализировали методом ХМС.
Определение хлорофиллов и каротиноидов. Для определения количеств пигментов применялся спектрофотометрический метод с использованием длин волн - 665 нм для хлорофиллов и 440 нм для каротиноидов [9]. Для определения хлорофилла брали экстракт веток, полученный экстрагированием свежесобранного сырья (8 г) этиловым спиртом. Для определения каротиноидов использовался экстракт, полученный экстрагированием свежесобранного сырья петролейным эфиром. Данный экстракт хроматографировали на колонке с силикагелем, желтые пигменты элюировали: 1 фракцию (Р-каротин) петролейным эфиром с добавкой 5% диэтилового, 2 фракцию (ксантофиллы) элюировали петролейным эфиром с добавкой до 20% диэтилового эфира.
Восстановление альдегидов и кетонов проводили NaBH4 в этаноле при комнатной температуре.
Окисление реактивом Джонса исследуемых соединений проводили в ацетоне водным раствором смеси хромовой и серной кислот при комнатной температуре [10].
Щелочной гидролиз фракции сложных эфиров (табл. 4, фракция 11; ИК-спектр: полоса поглощения 1720 см-1) проводили кипячением 50 мг вещества в 10 мл 0,5 н раствора KOH в этаноле в течение 1,5 ч. После отделения солей жирных кислот от неомыляемых веществ соли перевели в кислоты подкислением 10% H2SO4, а кислоты метилировали диазометаном для ХМС анализа. Неомыляемые соединения также анализировали методом ХМС.
Инструментальные методы анализа
Спектральные методы установления строения выделенных соединении. Для хромато-масс-спектрометрического анализа использовали хромато-масс-спектрометр с газовым хроматографом 6850А, модели - G2629A с селективным масс-спектрометрическим детектором HP5973 Network, 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. Температура колонки: программирование температуры от 150 до 280 °С со скоростью 5 °С/мин и 20 мин изотермы при 280 °С. Температура испарителя - 280 °С. Скорость газа носителя (гелия) - 1 см3/мин. Дозируемый объем - 0,1 мкл. Метод определения индексов удерживания (I) соединений приведен в [11]. Количественные составы фракций определяли методом внутренней нормализации.
ИК спектры снимались на приборе ИК-Фурье-спектрометр ФСМ 1201 ООО «Мониторинг» в пленке.
Спектры поглощения снимались на спектрофотометре UV-2400PC Series.
ЯМР-спектроскопия. Прибор - Bruker-AM 500 (500 МГц). Растворитель - CDCl3 , 5-шкала.
Фитол. ЯМР1Н спектр: 5Н 5,40 м.д. (г, 1=7,9 Гц, 1Н, С(СН3)=СН-), 4,15 (д, 1=7,9 Гц, 2Н, СН2-ОН),
1,96 (т, 1=6,8 Гц, 2Н, -СН2-С(СН3)=СН-), 1,64 (с, 3Н, -С(СН3)=СН-), 1,53-0,99 (19Н,СН2-СН(СН3)), 0,84 и 0,84 (д, 1=6,4 Гц, 6Н, СН3-СН-СН3), 0,82 и 0,82 (д, 1=6,4 Гц, 6Н, СН3-СН). Спектр выделенного соединения тождественен спектру фитола [12].
Р-Амирин. ЯМР'Н спектр: 5Н 5,13 м.д. (т, 1=3,3Гц, 1Н), 3,24 (м, 1Н), 1,14; 0,99; 0,97; 0,94; 0,84; 0,79 0,87; 0,87(с,3Н каждый, 8СН3). Спектр выделенного соединения тождествен спектру р-амирина [13].
Бетулиновый альдегид. ЯМР1Н спектр: 5н 9,24 м.д. (с, 1Н), 4,68 и 4,57 (д, каждый на 1Н, 1=0,4Гц, С=СН2), 3,21 (дд, 1=9,5; 6,1Гц, 1Н, >СН-ОН), 2,94(ддд, 1=9,5; 6,0; 0,5Гц, 1Н), 1,67(д, 1=0,5Гц, 3Н), 1,20; 0,90; 0,85; 0,80; 0,75 (синглеты, 15Н, 5СН3). Спектр выделенного соединения тождествен спектру бетули-нового альдегида [14].
Масс-спектр: 440(18), 425(10), 422(9), 411(23), 407(6), 397(8), 379(12), 232(18), 219(15), 207(54), 203(39), 189(100), 175(46), 161(25), 147(26), 135(62), 121(58), 119(59), 107(61), 95(64), 81(63), 67(42), 55(54), 43(46), 41(44).
Олеаноловый альдегид. ЯМР1Н спектр: 5н 9,29 м.д. (с, 1Н), 5,34(т, 1=3,5Гц, 1Н, -СН2-СН=С<), 3,20 (дд, 1=5,6; 11,0 Гц; 1Н, >СН-ОН), 1,90(дд, 1=4,5; 9,2 Гц; 1Н, СН=С-СН<), 1,09; 0,99; 0,96; 0,92; 0,87; 0,78;
0,77 (синглеты, 21Н, 7 СН3).
Масс-спектр: 440(2), 411(1), 393(1), 257(1), 232(29), 217(6), 207(19), 203(100), 189(21), 175(13), 147(8), 133(10), 119(12), 105(13), 93(10), 81(11), 69(11), 57(7), 41(10).
3-Оксо-лупан-28-ол. ЯМР1Н спектр: 5н 4,66 и 4,56 м.д. (широкие синглеты на 1Н каждый, С=СН2), 3,79 и 3,31 (дд, 1=10,7; 4,0 Гц, 1Н, СН2-ОН), 2,41 (м, 2Н, СН2-СО), 2,37 (дд, 1=11,0; 5,5 Гц, 1Н, СН-С(СН3)=СН2), 1,68, 0,79; 0,93; 0,96; 1,00; 1,06 (синглеты по 3Н каждый, 6СН3). Спектр выделенного соединения тождествен спектру 3-оксо-лупан-28-ола [15].
Масс-спектр: 440 (27); 422(16); 410(37); 409(97), 397(13); 383(12); 379(16); 355(14); 342(17); 315(14); 286(20); 245(33); 233(22); 219(21); 217(19); 205(72); 203(94); 191(59); 189 (93); 187(33); 177(57); 175(43); 163(33); 161(42); 159(42); 147(44); 145(46); 135(53); 133(53); 121(69); 119(73); 109(61); 107(80); 105(81); 95(100); 93(60); 91(77);81(82); 79(68); 69(50); 55(81); 44(43); 41(58).
Обсуждениерезультатов
Характеристика исходных образцов корки, луба, древесины ветвей, луба и бересты ствола приведены в таблице 1. Относительное содержание коры в стволе меняется. На относительной высоте около 0,1 от высоты ствола содержание коры составило 14%, а на высоте 0,9 - 18% [16]. В ветвях соотношение древесина - луб - корка: 73,4 : 15,1 : 11,3 от массы сухих веток. Таким образом, относительное содержание коры в ветках (26%) выше, чем в стволе. Как корка ствола (береста), так и корка веток содержат извлекаемые различными растворителями вещества, но в корке веток значительно меньше липофильных веществ, чем в корке ствола, и значительно больше веществ, экстрагируемых горячей водой.
Хлорофилл отсутствует в бересте, а в ветках сосредоточен в феллодерме, которая при разделении в большей степени оказалась на корке. В корке присутствуют каротиноиды. Содержание каротиноидов в пересчете на ветки составило 3,3 мг/кг а.с.с. По литературным данным содержание каротина в ветках древесной зелени березы с толщиной среза побега не более 3 мм составляет 9-14, а с толщиной среза более 3 мм - 7-10 мг/кг а.с.с. [1, с. 65]. Потери могут быть связаны с условиями подготовки сырья для анализа. Каротин является лабильным соединением. Появление фотосинтезирущих пигментов в ветках связано с их ассимиляционнной функцией [17].
Выделенные последовательной экстракцией петролейным и диэтиловым эфиром, экстрактивные вещества (2,6% ПЭ и 3,0% ДЭ от массы сухой корки) разделили на группы соединений (табл. 2). ПЭ в основном состоит из нейтральных веществ (около 60%) и свободных кислот. ДЭ содержит больше кислот. Кристаллический осадок, полученный при отгонке части растворителя от извлеченных петролейным эфиром веществ, состоит из тритерпеновых соединений с двумя кислородсодержащими функциональными группами (табл. 3). Основные соединения осадка - тритерпеновые диолы: бетулин и олеанол, остальные соединения представлены тритерпеновыми кислотами.
Фракции нейтральных веществ ПЭ (18 фракций), выделенные колоночной хроматографией, исследовали методом ХМС, состав фракций представлен в таблице 4.
Соединения 1-12, 17-21, 23, 24, 26, 27, 29, 34, 35, 38, 40, 41, 42 идентифицированы сравнением хроматографических характеристик (ХМС, ТСХ) с характеристиками заведомых образцов соединений, выделенных ранее из различных частей березы.
Таблица 1. Характеристика исследуемых образцов коры и древесины ветвей, % от массы сухого сырья
Группы веществ Ветки Ствол
Древесина Луб Корка Береста1- Луб 1:
Целлюлоза 36,6 16,0 23,4
Пентозаны 23,0 21,0 6,3 3,1 21,8
Минеральные вещества 1,1 4,0 1,5 0,3 1,5
Лигнин 23,2 8,6 2,1 7,1 18,1
Азот 0,6 1,4 1,5 0,5 0,5
Суберин - - 38,0 33,1 -
Холоцеллюлоза 45,0 21,0 4,1 8,5 38,7
Экстрактивные вещества, извлекаемые:
петролейным эфиром 1,6 1,6 2,6 8,5
диэтиловым эфиром 1,9 2,0 5,6 19,6 3,0
этанолом 8,7 22,7 14,0 29,1 15,8
горячей водой 8,5 26,3 15,0 0,9 19,3
1% ЫаОН 20,0 51,2 63,5 21,2 25,5
Хлорофиллы2-1 - 43 97 - -
Каротин2-1 - 4 3 - -
Ксантофиллы2-1 11 8
1:1 Для сравнения в таблицу помещены результаты определения состава бересты (корки) и луба березы, отобранных на высоте 7,8 м дерева высотой 26 м. Относительное содержание бересты на выбранной высоте составило 5,7% [16]. 2)Дано в мг/кг а.с.с.
Таблица 2. Групповой состав экстрактивных веществ корки веток
Наименование показателей Содержание, % от массы
экстракта а.с. корки
ПЭ Нейтральные вещества 57,5 1,5
Кислоты 21,0 0,5
Кристаллический осадок 21,3 0,6
ДЭ Нейтральные вещества 35,3 1,0
«Сильные» кислоты 0,5 0,1
«Слабые» кислоты 64,1 1,9
Таблица 3. Состав соединений кристаллического осадка ПЭ
№ Соединение Индекс удерживания Содержание, % от массы
осадка экстракта а.с.корки
1 Олеаноловая кислота (3Р-гидрокси- 3546 6,5 1,4 0,04
олеан-12-еновая) 1:
2 Бетулиновая кислота1- 3560 4,8 1,0 0,03
3 Олеанол (3 р,28-гидрокси-олеан-12-ен) 3640 5,3 1,1 0,03
4 Бетулин 3701 83,4 17,8 0,48
^Соединения идентифицированы в виде метиловых эфиров
Строение ранее выделенных соединений устанавливалось спектральными методами (ЯМР1Н, ЯМР13С, ИК-, масс-спектрометрия). Соединения 6, 7, 8 [18]; 29, 34, 41 [19]; 18, 20, 21, 40 [20] ранее выделяли из бересты; фракции I, IX - из фракций углеводородов и сложных эфиров почек [11]; соединения 12, 17, 18, 19 ранее выделяли из фракции карбонильных соединений и сложных эфиров ПЭ почек [21]; соединения 26, 27,
35, 36 - из фракции спиртов и флавоноидов ПЭ почек [22], соединение 42 - из водного экстракта почек [23]. Индекс удерживания сквалена - 2834 совпал с известным - 2839 [24], определенным после хроматографии на колонке с такой же фазой ИР-5М8. Сквален является предшественником тритерпеноидов, которыми богата кора березы, и ранее был выделен из луба березы и идентифицирован спектральными методами [20]. Каротин был зафиксирован сравнением хроматографических характеристик (ТСХ) с характеристиками Р-каротина, а количество его определено фотоколориметрическим методом.
Состав фракции IV определяли после омыления, и он оказался аналогичным составу соответствущей фракции из ПЭ почек [11]. Фракция содержала 48% неомыляемых соединений и 52% «связанных кислот». В состав неомыляемых входил гомологический ряд насыщенных алифатических спиртов (%): С18 - 0,8; С20 - 32,8; С22 - 51,9; С24 - 8,7; С26 - 3,6; С28 - 1,3; С30 - 0,8. В составе кислотной составлящей сложных эфиров идентифицирован гомологический ряд насыщенных жирных кислот: С16 - 9,8%; С18 -9,0; С20 - 25,3; С22 - 31,0; С24 - 10,4; С26 - 7,1; С28 - 7,4.
Таблица 4. Состав нейтральных веществ (НВ) ПЭ корки веток березы
Группы соединений № № Соединение Индекс удер- Выход,
фракции соединения живания (I) % от НВ
Углеводороды I 1 Генейкозан С21Н44 2100 0,29
2 Трикозан С23Н48 2300 1,35
3 Пентакозан С25Н52 2500 1,60
4 Гептакозан С27Н56 2700 5,48
5 Нонакозан С29Н60 2900 0,21
II 6 Р-га^акс-бергамотен 1427 0,19
7 а-Сантален 1437 1,56
8 а-га^акс-Бергамотен 1452 0,56
III 9 10 Сквален С30Н50 Каротин 2834 4 6
Сложные эфиры IV 11 Сложные эфиры жирных кислот и алифатических спиртов 1,73
Альдегиды V 12 4,8,8-триметил-2-метилен-бицикло [5.2.0]-нонан-4-аль (биркеналь) 1470 2,11
13 Докозаналь 2432 0,47
14 Тетракозаналь С24Н480 2635 0,83
15 Гексакозаналь С26Н520 2840 3,02
16 Окгакозаналь С28Н560 3045 6,28
Оксиды сесквитерпенов VI 17 Оксид кариофиллена 1466 0,35
и ацетаты спиртов 18 6-ацетокси-Р-кариофиллен 1770 0,20
19 14-ацетокси-Р-кариофиллен 1806 0,44
Карбонильные соединения VII 20 Лупенон 3367 4,39
21 Бетулоновый альдегид 3561 1,22
VIII 22 Витамин Е (а-токоферол) 3140 3,30
Алифатические спирты IX 23 Докозанол 2493 0,96
24 Тетракозанол 2696 0,32
25 Фитол 2116 0,32
Сескви-терпеновые спирты X 26 6-гидрокси-Р-кариофиллен 1638 0,24
27 14-гидрокси-Р-кариофиллен 1806 0,62
Тритерпеновые спирты XI 28 Р-амирин 3344 0,81
29 Лупеол 3388 20,3
Кето- и альдегидоспирты XII 30 Олеаноловый альдегид 3561 4,29
31 Бетулиновый альдегид 3576 3,02
XIII 32 20-гидрокси-лупан-3-он 3597 0,11
33 28-гидрокси-луп-20(29)-ен-3-он 3683 0,43
Стерины 34 Р-ситостерин 3320 2,74
Флавоноиды XIV 35 4,7-метокси-5-гидроксифлаванон 2695 0,08
Диолы и другие «поляр- XV 36 (4Я,58)-эпокси- 14-гидрокси-Р- 1814 0,47
ные» соединения кариофилл-8( 15)-ен 1802
XVI 37 Олеанол 3640 2,76
38 5р,6а-дигидроксикариофилла-3,8(15)-диен 1811 0,11
39 у-(4-гидроксифенил)-а-метил-пропанол (рододендрол) 1574 3,81
XVII 40 3,20-лупандиол 3613 4,84
41 Бетулин 3701 11,98
XVIII 42 5р,6а,8Р-тригидрокси кариолан 1990 4,62
Не идентифицировано 32 соеди- 9,12
нения
Соединения расположены в порядке элюирования из колонки с силикагелем при разделении методом препаративной жидкостной хроматографии.
На спектре ЯМР1Н фракции V, содержащей алифатические альдегиды, присутствовали сигналы альдегидного протона при 9,74 м.д. и сигналы, характерные для алифатической цепи (1,20-1,30 м.д. от СН2), 0,95-триплет от СН3-СН2-. На хроматограмме фракции (ХМС) присутствовали пики, свидетельствующие о наличии соединений одного гомологического ряда. Масс-спектры соединений были близки, но
массы характеристических ионов отличались на 28 единиц. Индекс удерживания докозаналя 2432 близок к приведенному в литературе 2434 [25], определенный на колонке с аналогичной фазой. Продуктами восстановлении фракции борогидридом натрия оказались соответствующие спирты, аналогичные полученным при омылении фракции IV и свободным спиртам (23 и 24) из фракции IX. Ранее алифатические альдегиды обнаруживали в листьях сумаха пушистого [26]. Литературных данных о присутствии алифатических альдегидов в органах березы не найдено. Соединения 1-5, 13-16, 23, 24 и фракция IV, по-видимому, являются компонентами эпикутикулярных восков, покрывающих наружную часть веток [3].
Во фракции VI идентифицированы сложные эфиры сесквитерпеновых спиртов - ацетаты 18,19 и оксид кариофиллена, ранее выделенные из почек [21].
Масс-спектр а-токоферола (22) совпал с масс-спектром из банка NIST. Дальнейшая идентификация производилось сравнением хроматографических характеристик (ТСХ, ХМС) с характеристиками а-токо-ферола фирмы Aldrich-Sigma.
Биологическая функция витамина Е достаточно однозначна и определяется липофильностью его углеродного скелета и склонностью к окислению гидрохинонового фермента - это соединение является биоантиоксидантом и защищает от окисления липидные фрагменты клеток [27]. а-Токоферол обнаруживают в мембране хлоропласта [28, с.41].
В фракции, содержащей алифатические спирты (23 и 24), присутствовало соединение, идентифицированное по ЯМР1Н-спектру как фитол. Масс-спектр фитола совпал со спектром из банка данных NIST, а индекс удерживания 2116 совпал с 2116 из [29], определенным на колонке с аналогичной фазой.
Основным соединением (17%) нейтральных веществ является лупеол (фракция XI). Рядом с пиком лупеола на хроматограмме присутствовал пик соединения (индекс 3344) с молекулярным ионом 426, - как у лупеола, но масс-спектр совершенно отличался от спектра лупеола. Масс-спектр совпал с масс-спектрами банка данных а-амирина и p-амирина. Для идентификации соединение было выделено хроматографией на силикагеле. ЯМР1Н спектр соединения (28) совпал со спектром р-амирина [13]. На спектре отсутствовало расщепление в дублеты метальных групп кольца Е пентациклического тритерпеноида, которое должно быть в случае а-амирина. p-амирин имеет углеродный скелет олеанового типа, широко представленный среди соединений коры. Р-Амирин ранее обнаруживали в коре березы желтой [30].
На масс-спектрах соединений (30) и (31) с индексами удерживания 3561 и 3576 присутствовали ионы с максимальной массой - 440. Эта масса отличается на две единицы от массы тритерпеновых диолов: олеанола (37) и бетулина (41). После хроматографического разделения фракции соединения были охарактеризованы с использованием спектров ЯМР1Н. На спектре соединения (31) присутствовали сигналы водо-родов экзометиленовой группы с центрами при 4,68 и 4,57 м.д., сигнал водородов метальной группы, связанной с ненасыщенным углеродным атомом при 1,67 м.д., сигнал водорода при С-3 кольца А тритерпеноида, связанного с гидроксильной группой при 3,21, сигналы пяти метальных групп, характерные для тритерпеноида ряда лупана. При 9,24 м.д. наблюдался сигнал протона альдегидной группы. Масс-спектр и ЯМР 1Н-спектры (31) совпали со спектрами бетулинового альдегида, имеющимися в литературе [14]. ЯМР 1Н-спектр (30) отличается от спектра (31) наличием сигнала протона при 5,34 м.д., а также двух дополнительных сигналов протонов метальной группы и отсутствием сигналов экзометиленовой группы, что характерно для тритерпенов ряда олеана. Сигнал альдегидного протона у (30) проявлялся при 9,28 м.д. Соединение (30) ацетилировали уксусным ангидридом и спектр ЯМР :Н продукта оказался тождественен спектру ацетата олеанолового альдегида [31]. Соединения (30 и 31) восстановили боргидридом натрия, продукты сравнили (масс-спектры, ТСХ, I) с образцами ранее выделенных соединений и идентифицировали тритерпеновые спирты (37) и (41) соответственно. Таким образом, основными соединениями фракции XII являются: олеаноловый и бетулиновый альдегиды. Ранее бетулиновый альдегид обнаруживали в коре Betula platyphylla var. Japonica [32].
Повторной колоночной хроматографией на силикагеле фракция XIII была разделена на три соединения. Масс-спектр соединения (33) с индексом 3683 имел максимальный ион 440. На ЯМР1Н спектре (33) присутствуют сигналы протонов экзометиленовой группы, первичноспиртовой, сигналы 6 метальных групп, в том числе от метильнной группы, связанной с ненасыщенным углеродом, аналогичные сигналам протонов в бетулине (3,28-дигидрокси-лупандиоле), но отсутствовал сигнал от протона при С-3 кольца А тритерпеноида. После восстановления (33) пик с индексом 3683 на хроматограмме (ХМС) исчез, но появился пик с индексом 3701 - бетулина. Так как спектральные и хроматографические характеристики (33)
отличаются от характеристик (31) единственно возможным соединением с массой 440, которое бы дало при восстановлении бетулин, является 28-гидрокси-луп-20(29)-ен-3-он. 28-Гидрокси-луп-20(29)-ен-3-он ранее выделяли из коры березы черной Betula lenta [32] и желтой Betula alleghaniensis [33], ЯМР1Н спектр соединения (33) оказался аналогичным приведенному в [32, 33].
При восстановлении соединения (32) фракции XIII также исчез пик соединения с индексом 3597. Сравнение хроматографических характеристик (ТСХ, ХМС - индекс 3613) продукта восстановления с характеристиками 3,20-лупандиола показало совпадение. 3,20-лупандиола ранее выделили из луба березы [20] и коры березы повислой [34]. Окисление 3,20-дигидроксилупандиола реактивом Джонса привело к образованию соединения (32). Карбонильная группа в 32 может быть только при 3 углеродном атоме, так как спиртовая группировка при 20 атоме является третичной и не окисляется. Таким образом, соединение (32) - 20-гидрокси-лупан-3-он. Масс-спектр 32 совпадает с спектром лупенона из-за легкости отщепления гидроксильной группы при ионизации в условиях масс-спектрометрического анализа. 20-Гидрокси-лупан-3-он ранее обнаруживали во внешней коре Betula alleghaniensis [33].
Олеанол (37) был получен восстановлением олеанолового альдегида (30) и идентифицирован во фракции XVI методом ХМС. Ранее (37) обнаруживали в бересте березы повислой [35].
О выделении 5р,6а,8р-тригидрокси кариолана (42) (1К,48,5К,6К,8К,98)-5,6,8-тригидрокси-4,11,11-триметилтрицикло [6.3. 14-8.01-9]ундекан) сообщалось в [23]. Соединение (42) в корке веток идентифицировано прямым сравнением (I, ТСХ, масс-спектр) с образцом выделенным из почек.
О выделении производного кариофиллена - 5р,6а-дигидроксикариофилла-3, 8(15)-диена (38) из почек березы повислой сообщалось ранее [36].
38 42
Подробности установления строения и физико-химические характеристики 38 и 42 приводятся в подготовленной к печати статье, посвященной ПЭ почек березы повислой.
После экстракции корки петролейным эфиром ее экстрагировали диэтиловым эфиром. Выход экстрактивных веществ составил - 3,0% от а.с. корки. Экстракт разделили на свободные кислоты (66%) и нейтральные вещества (33%). Бетулин и лупеол также преобладает и в составе нейтральных веществ ДЭ (табл. 5). Общее содержание бетулина в корке составляет 1,18% от корки, что значительно меньше, чем выход бетулина из бересты (до 20%) [20].
Таблица 5. Состав нейтральных веществ ДЭ экстракта корки
№ Соединение Индекс удерживания Содержание, %
от суммы соединений НВ от массы сухой корки
1 Р-ситостерин 2994 1,2 0,01
2 Р-амирин 3344 1,1 0,01
3 Лупеол 3042 32,7 0,34
4 Олеаноловый альдегид 3561 4,6 0,02
5 Бетулиновый альдегид 3576 4,8 0,04
6 3,20-Лупан-диол 3613 3,6 0,03
7 Олеанол 3640 3,7 0,03
8 Бетулин 3701 55,2 0,52
Итого 99,3 1,00
Выводы
Определен групповой химический состав анатомических элементов тонких веток березы повислой Betula pendula Roth. Состав корки веток отличается от состава бересты значительным количеством водорастворимых веществ, присутствием хлорофилла, каротина и каротиноидов. Основными соединениями нейтральных веществ экстрактов корки веток березы повислой, полученных экстракцией петролейным и диэтиловым эфиром, являются: бетулин - 1,18%, лупеол - 0,б4%, 3,20 - лупандиол - 0,10%, олеанол -0,10%. В состав экстрактов корки веток входят ранее идентифицированные в составе почек и бересты соединения и соединения, характерные для веток (алифатические альдегиды, алифатические спирты, токоферол, фитол, 4-(4-гидроксифенил)-бутанол-2), олеаноловый и бетулиновый альдегиды, З-оксо-лупан-28-ол). Определены газохроматографические индексы удерживания всех идентифицированных соединений.
Список литературы
1. Кальниньш А.Я., Вальдман А.Р., Андерсон П.П,, Даугавиентис М.О. и др. Лес - сельскому хозяйству. М.,
1978. 192 с.
2. Мутовина М.Г., Бобров А.И., Бондарева Т.А. Исследования в области переработки всей биомассы деревьев лиственных пород // Химия древесины. 1980. №4. С. 98-102.
3. Андреева И.И., Родман Л.С. Ботаника. М., 2002. С. бЗ-б5.
4. Оболенская А. В., Ельницая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы : учеб. пособие для вузов. М., 1991. 320 с.
5. Шарков В.И., Куйбина Н.И., Соловьева Ю.П., Павлова Т.А. Количественный химический анализ растительного сырья. 2-е изд., испр. и доп. М., 197б. 72 с.
6. Жигунов А. и др. Проведение биохимического анализа растительных образцов : практ. рекомендации. Л.,
1979. 44 с.
7. Беккер Г., Бергер В., Домшке Г. Органикум. Практикум по органической химии. М., 1979. Т. 2. 442 с.
8. Рощин В.И., Баранова Р.А., Белозерских О.А., Соловьев В.А. Состав экстрактивных веществ хвои и побегов ели европейской // Химия древесины. 1983. №4. С. 5б-б1.
9. Булда О.В., Рассадина В.В., Алексейчук Г.Н., Ламан Н.А. Спектрофотометрический метод определения содержания каротинов, ксантофиллов и хлорофиллов в экстрактах семян растений // Физиология растений. 2008. Т. 55, №4. С. б04-б11.
10. Bowden K. ПєііЬгоп J.M., Jones E.R.H, Weedon B.C.L. Researches on acetylenic compounds. Part 1. The preparation of acetylenic ketones // J. Chem. Soc. 194б. Pp. 39-45.
11. 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. б9-7З.
12. Kim D.K, Bang M.H, Song M.C., Kim S.U., Chang Y.J., Baek N.I. Isolation of P-sitosterol, phytol, and zingeron 4-O-P-D-glucopyranoside from Chrysanthemum Boleale Makino // Korean J. Medical Crop Sci. 2005. V. 13, N5. Pp. 284-287.
13. Maridass M., Ramesh U. Investigation of phytochemical constituents from Eulophia epidendraea // Intern. J. of Biol. Techn. 2010. V. 1, №1. Pp. 1-7.
14. №que M.E., Shekhar HU., Mohamad A.U., Rahman П., Islam AKM. M., Hossain M.S. Triterpenoids from the stem bark of Avicennia officinalis // Dhaka Univ. J. Pharm Sci. 200б. V. 5, №1-2. Pp. 53-57.
15. Fuchino П., Konishi S., Satoh T., Yagi A., Saitsu K. Chemical evaluation of Betula species in Japan. II. Constituents of Betula platyphylla var. japonica // Chem. Pharm. Bull. 199б. V. 44, №5. Pp. 1033-1038.
16. Ведерников Д.Н., Рощин В.И., Шабанова Н.Ю. Изменение химического состава корки и луба березы повислой Betula pendula Roth. (Betulaceae) по высоте дерева // Химия растительного сырья. 2010. №2. С. 43-48.
17. Alekseev A.A., Matorin D.N., Osipov V.A., Venediktov P.S. Investigation of the photosynthetic activity of bark phel-loderm of arboreous plants using the fluorescent method // Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2007. V. б2, N4. Pp. 1б4-170.
18. Ведерников Д.Н., Шабанова Н.Ю., Рощин В.И. Сесквитерпены бересты Betula pendula Roth. // Растительные ресурсы. 2003. Вып. 3. C. 10б-110.
19. Ведерников Д.Н., Рощин В.И. Состав жирных и тригерпеновых кислот углеводородного экстракта из бересты Betula pendula Roth. // Растительные ресурсы. 2008. Т. 44, №3. С. 75-82.
20. Шабанова Н.Ю. Терпеноиды бересты и луба Betula pendula Roth. Синтез бетулиновой кислоты : автореф. дис. ... канд. хим. наук. СПб, 2005. 25 с.
21. Ведерников Д.Н., Рощин В.И.Экстрактивные вещества почек березы повислой Betula pendula Roth. (Betulaceae). 2. Карбонильные соединения и оксиды. Сложные эфиры // Химия растительного сырья. 2009. №3. С. 75-83.
22. Ведерников Д.Н., Рощин В.И.Экстрактивные вещества почек березы повислой Betula pendula Roth. (Betulaceae). 3. Состав тритерпеновых кислот, флавоноидов, спиртов и эфиров // Химия растительного сырья. 2010. №4. С. 2-10.
23. Карачкина Н.Л., Ведерников Д.Н., Рощин В.И. 1,9,10-тригидрокси-кариолан из почек Betula pendula Roth. // Химия и технология растительных веществ: сб. матер. II Всерос. конф. Казань, 2002. С. Зб.
24. Tkachev, A.V.; Dobrotvorsky, A.K., Vjalkov, A.I., Morozov, S.V. Chemical composition of lipophylic compounds from the body surface of unfed adult Ixodes persulcatus ticks (Acari: Ixodidae) // Experimental and Applied Acarology. 2000. V. 24. Pp. 145-158.
25. Bestmann, П.-J.; Classen, B.; Kobold, U.; Vostrowsky, O.; Klingauf, F.; Stein, U. Steam volatile constituents from leaves of Rhus typhina // Phytochemistry. 1988. V. 27, N1. Pp. 85-90.
26. Vujisic L., Vuckovic I., Tesevic V., Dokovic D., Ristic M.S., Janackovic P., Milosavljevic S. Comparative examination of the essential oils of Anthemis ruthenica and A-arvensis wild-growing in Serbia // Flavour Fragr. J. 200б. V.
21. Pp. 458-4б1.
27. Племенков B.B. Введение в химию природных соединений. Казань, 2001. 37б с.
28. Мецлер Д. Биохимия. М., 1980. Т. 3. 47б с.
29. Shlyakhov A.F. Gas chromatography in organic geochemistry. Moscow, 1984, 221 p.
30. Habiyaremye I., Stevanovic-Janezic T., Riedl B., Garneau F-X., Jean F-I. Pentacyclic triterpenes of yellow birch bark from Quebec // Sixth European Workshop on Lignocellulosics and Pulp. Bordeaux, 2000. Pp. 355-359.
31. Kircher W.H Triterpenes in organ pipe cactus // Phytochemistry. 1980. V. 19. Pp. 2707-2712.
32. Cole B.J.W., Bentley M.D., Пш J. Triterpenoid extractives in the outer bark of Betula lenta (Black birch) // Holzfor-schung. 1991. V. 45, N4. Pp. 2б5-2б8.
33. Cole B.J.W., Bentley M.D., Пш Y., Bu L. Triterpenoid constituent in the outer bark of Betula alleghaniensis (Yellow birch) // Journal of wood chemistry and technology. 1991. V. 11, N2. Pp. 209-223.
34. Bergman J., Lindgren B.O., Svahn C.M. Lupan-Зр, 20-diol and lupan-3p, 20, 28-triol in bark from birch bark Betula verrucosa Erhr. // Acta Chem. Scand. 19бб. V. 20, №. Pp. 1720-1721.
35. Похило Н.Д., Махнев A.K., Уварова Н.И. Состав тритерпеновой фракции экстрактов внешней коры берез Betula pendula и Betulapubescens // Лесохимия и органический синтез : тез. докл. Сыктывкар, 1994. С. Зб.
36. Ведерников Д.Н., Рощин В.И. Сесквитерпендиолы и тритерпеновая кислота из березовых почек Betula pendula Roth. // Химия и технология растительных веществ: тез. докл. V Всероссийской научной конференции. Сыктывкар; Уфа, 2008. С. 9б.
Поступило в редакцию 27 февраля 2011 г.
