CC BY
86
Химия растительного сырья. 2011. №2. С. 103-106.
Низкомолекулярные соединения
УДК 543.51:547.918:547.551.525.211.1
МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ГЛИКОЗИДОВ СО СТРЕПТОЦИДОМ (СУЛЬФАНИЛАМИДОМ)
© А.В. Лекарь1, Е.В. Ветрова2, Н.И. Борисенко1, Л.А. Яковишин3 , В.И. Гришковец4
1Эколого-аналитический центр Южного федерального университета, ул. Зорге 7, Ростов-на-Дону, 344090 (Россия)
2НИИ физической и органической химии Южного федерального университета, пр. Стачки 194/2, Ростов-на-Дону, 344090 (Россия) 3Севастопольский национальный технический университет, факультет радиоэлектроники, кафедра физики (цикл химии), ул. Университетская, 33, Севастополь, 99053 (Крым, Украина), e-mail: [email protected] 4Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского, химический факультет, кафедра физической и аналитической химии, пр. Вернадского, 4, Симферополь, 95007 (Крым, Украина)
Впервые методом масс-спектрометрии с ионизацией электроспреем исследовано молекулярное комплексообразо-вание стрептоцида (сульфаниламида) с 3-O-a-L-рамнопиранозил-(1^2)-O-a-L-арабинопиранозидом хедерагенина (a-хедерином) и его 28-O-a-L-рамнопиранозил-(1^4)-O-P-D-глюкопиранозил-(1^6)-O-P-D-глюкопиранозиловым эфиром (хедерасапонином С). Установлено, что a-хедерин образует со стрептоцидом комплекс состава 1 : 1. Комплексы хедерасапонина С и стрептоцида с молярным соотношением 1 : 1, 2 : 1 и 2 : 2 оказались более устойчивыми. Сделан вывод о влиянии строения гликозидов и стрептоцида на процесс комплексообразования.
Ключевые слова: тритерпеновые гликозиды, a-хедерин, хедерасапонин С, стрептоцид, сульфаниламид, молекулярный комплекс, масс-спектрометрия с ионизацией электроспреем.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Фонда CRDF и Министерства образования РФ по российско-американской программе «Фундаментальные исследования и высшее образование» и программы «Развитие научного потенциала высшей школы» Рособразования РФ (проекты РНП 2.2.2.2.3915, BP3C04, BP4M04).
Введение
Снижение терапевтических доз лекарственных веществ, пролонгирование действия, повышение растворимости и расширение спектра биологической активности возможно при их клатрировании растительными гликозидами [1]. К настоящему времени такой подход детально рассмотрен для глицирризиновой кислоты, являющейся основным тритерпеновым гликозидом корней солодок Glycyrrhiza L. Получены молекулярные комплексы глицирризиновой кислоты с производными пиримидина, нестероидными противовоспалительными средствами, простагландинами, кардиоактивными и психотропными препаратами [2].
В качестве перспективных комплексообразователей нами предложены тритерпеновые гликозиды a-хедерин (гликозид 1) и хедерасапонин С (гликозид 2). Гликозид 1 представляет собой 3-O-a-L-рамнопиранозил-(1^■2)-0-a-L-арабинопиранозид хедерагенина, а 2 - 3-0-a-L-рамнопиранозил-(1^■2)-0-a-L-арабинопиранозил-28-O-a-L-рамнопиранозил-( 1 ^4)-0-р^-глюкоппранозил-(1 ^6)-0-р-0-глюкопиранозид хедерагенина. Гликозиды 1 и 2 - одни из самых распространенных сапонинов растений семейства аралиевых Araliaceae Juss. [3, 4]. Они входят в состав противокашлевых препаратов геделикс [5, 6] и проспан [5, 7], содержащих экстракт листьев Hedera helix L.
* Автор, с которым следует вести переписку.
30
29
24
23
28
'coor2
h2n
■so2—nh2
OH
Гликозид 1: R1=Rha/>a-(1^2)-Ara^a^, R2=H
Стрептоцид
Гликозид 2: R1=Rha/>a-(1^2)-Arapa^,
R2=^PGlc^-(6^1)-pGlc^-(4^1)-aRha^
Недавно исследованы молекулярные комплексы гликозида 1 с холестерином [8], силденафилом (виагрой) [9], а также 1 и 2 с протеиногенными аминокислотами [10-12], парацетамолом и левомицетином [13].
Стрептоцид относится к группе сульфаниламидных лекарственных препаратов. Он плохо растворим в воде. Оказывает противомикробное действие по отношению к стрептококкам, гонококкам, кишечной палочке и прочим бактериям. Его применяют при лечении различных инфекционных заболеваний [14]. В литературе описаны комплексы некоторых других сульфаниламидов с глицирризиновой кислотой [15] и ее моноаммонийной солью [16]. Комплексы 1 и 2 со стрептоцидом ранее получены не были.
Экспериментальная часть
Гликозиды 1 и 2 выделяли из листьев плющей H. taurica Carr. и H. canariensis Willd. и подтверждали их строение по методикам, приведенным в работах [17, 18]. Комплексы 1 получали путем смешивания растворов, содержащих по 1 ммоль гликозида и 1 ммоль стрептоцида, а 2 - в молярном соотношении 1 : 2 (растворитель - смесь 70% водного раствора C2H5OH и CHCl3 в соотношении 3 : 1, по объему). Полученную смесь выдерживали при 40 °C в течение 1,5 ч при постоянном перемешивании. Органические растворители отгоняли в вакууме.
Масс-спектрометрические измерения осуществлены на спектрометре «Bruker Daltonics micrOTOF-Q» с прямым вводом пробы, ионизация электроспреем, детектирование отрицательных и положительных ионов в интервале от 50 до 3000 Да с точностью не менее 1х10-2 Да. Напряжение на капилляре распылителя ±4200 В, параметры газа-осушителя (азот «осч», 5 л/мин, 180 °С) и энергия ионов на квадруполе (5,0 эВ) оптимизированы для детектирования пиков псевдомолекулярных и ассоциатных ионов. Для прямого ввода взяты растворы веществ в ацетонитриле (фирма Merck, квалификация HPLC/MS) в концентрации до 1 мг/мл, скорость ввода не превышала 0,05 мкл/с. Величины m/z и значения относительных интенсивностей (/отн, %) приведены в таблице.
Обсуждение результатов
Особенности масс-спектров индивидуальных гликозидов 1 и 2 в режимах отрицательных и положительных ионов приведены в работе [8]. В режиме отрицательных ионов стрептоцид ионизируется с образованием депротонированного иона [М8*г-Н]- (табл.). В режиме положительных ионов основной пик в масс-спектре принадлежит аддукту с натрием [М8<г+№]+. В спектре также присутствуют менее интенсивные пики с m/z 366,89 и 173,05, принадлежащие, соответственно, ионам [2М8*г+№]+ и [М8*г+Н]+. Причем относительные интенсивности пиков ионов [М8*г+№]+ и [2М8*г+№]+ отличаются почти в 14 раз, а пиков ионов [М^+ШГ и [М8*г+Н]+ - в 50 раз.
Масс-спектр отрицательных ионов смеси гликозида 1 и стрептоцида содержит ионы депротониро-ванных компонентов смеси. Преобладающим является ион [М1-2Н]2-. Идентифицирован слабый пик депротонированного тримера гликозида 1 с m/z 1124,99.
В режиме положительных ионов в смеси 1 со стрептоцидом преобладает [М8<г+Н]+. Кроме того, обнаружены ионы с натрием и калием p^+Na]^ [М8*г+№]+ и [М8*г+К]+, интенсивности которых соотносятся между собой как 5 : 4 : 1. Самоассоциация молекул 1 в условиях эксперимента не установлена.
В режиме отрицательных ионов идентифицирован слабоинтенсивный пик с m/z 921,78, принадлежащий комплексу [М1+М8*г-Н]-. В режиме положительных ионов комплексы 1 со стрептоцидом не обнаружены.
Масс-спектр отрицательных ионов смеси гликозида 2 и стрептоцида содержит пики депрото-нированных молекулярных ионов. Интенсивность пика иона [М^-Н]- в 14 раз больше, чем у [М2-Н]-.
В масс-спектре положительных ионов зафиксированы пики ионов стрептоцида и гликозида
2, содержащие катионы натрия и калия. Причем комплексы с натрием преобладают. Так, например, интенсивности пиков [М^+Ш^ и [М8*г+К]+ отличаются примерно в 6 раз. Для 2 найдены двухзарядные аддукты, имеющие в своем составе только по два иона натрия. Интенсивности их пиков различаются в 1,4 раза. Зафиксированы слабоинтенсивные пики ионов 2 с калием, которые включают, наоборот, только по одному иону калия.
Как и для 1, в режиме отрицательных ионов в смеси 2 со стрептоцидом обнаружен пик молекулярного комплекса, в котором молярное отношение гликозида и стрептоцида составляет 1 : 1. Интенсивность пика [М2+М8<г-Н]- - 9,76%, что в 61 раз больше интенсивности пика [М1+М8‘г-Н]-. Также идентифицированы менее интенсивные пики двухзарядных комплексов [2М2+М8*Г+К-3Н]2- и
среди которых первый
Масс-спектры стрептоцида ^г) и его смесей с гликозидами 1 и 2
[2М2+2М8<г+К+Н2О-3Н]2-.
Строение иона Соотношение m/z (Т^, %)
Стрептоцид
[Маг+Ка]+ 194,91 (100)
РМ^+ШҐ 366,89 (7,22)
[М^+НҐ 173,05 (2,07)
[М^-Н]- 171,04 (41,16)
Смесь стрептоцида и гликозида 1
[М^+Н]+ 173,05 (84,55)
[МЯг+Ка]+ 195,02 (17,54)
[М^+КҐ 211,00 (4,41)
[М'+Ыа]+ 773,44 (23,98)
[М^-Н]- 171,11 (4,08)
[(М1-Н)...(М1-Н)]2- или 749,71 (48,00)
[М‘^(М‘-2Н)]2-
[М'-2Н]2- 374,40 (100)
[М'+М^-Н]- 921,78 (0,16)
[3М'-2Н]2- 1124,99 (0,35)
Смесь стрептоцида и гликозида 2
[М^-Н]- 171,04 (84,81)
[М2-Н]- 1219,97 (6,02)
[М2+МЯг-Н]- 1394,06 (9,76)
[2М2+М84г+К-3Н]2- 1325,01 (3,17)
[2М2+2М84г+К+Н2О-3Н]2- 1423,03 (1,53)
[М84г+Н]+ 173,05 (8,61)
[МЯг+Ка]+ 195,02 (100)
[М84г+К]+ 211,00 (16,03)
[М2+2Ша]2+ 633,31 (7,39)
[М2+К+Н]2+ 630,82 (0,24)
[М2+Н]+ 1221,64 (0,23)
[2М2+2Ша]2+ 1243.38 (5.47)
[М2+К]+ 1259,60 (0,41)
преобладает почти в 2 раза. Причем интенсивности пиков ионов всех трех молекулярных комплексов 2 имеют наибольшее значение по сравнению с интенсивностями пиков его комплексов с парацетамолом и левомицетином [13].
Гликозид 2 способен к образованию клатратов [8], поэтому можно предположить, что одна или две молекулы стрептоцида располагаются в полости, формируемой двумя молекулами 2. В образовании комплекса, очевидно, участвуют гидроксильные группы моносахаридных остатков 2 и группы КН2 и 802 стрептоцида. Снижение интенсивности пика [2М2+2М8*Г+К+Н2О-3Н]2- почти в 2 раза можно объяснить вовлечением молекул стрептоцида в самоассоциацию с образованием димера.
Комплекс 1 оказался менее устойчивым, так как его пик имеет низкую интенсивность. Таким образом, хотя в молекуле гликозида 1 имеется свободная карбоксильная группа, она, очевидно, практически не участвует в комплексообразовании. Ранее были получены комплексы 1 с некоторыми аминокислотами [12], образование которых связано с группой СООН. Пики ионов их комплексов, наоборот, более интенсивны.
В режиме положительных ионов комплексообразование стрептоцида с гликозидом 2, так же как и с гликозидом 1, не установлено.
Выводы
1. Впервые растительные гликозиды 1 и 2 использованы для молекулярного капсулирования стрептоцида.
2. Установлено, что монодесмозидный гликозид 1 слабо формирует комплексы со стрептоцидом.
3. Отмечено эффективное комплексообразование для бисдесмозидного гликозида 2. Наиболее устойчивым является комплекс, в котором молярное отношение гликозида и стрептоцида составляет 1 : 1. Найдены клатраты, в которых содержится по две молекулы гликозида и по одной (две) молекулы стрептоцида.
4. Молекулярные комплексы гликозида 2 оказались наиболее устойчивыми по сравнению с ранее полученными комплексами 2 с парацетамолом и левомицетином.
Список литературы
1. Толстикова Т.Г., Толстиков А.Г., Толстиков Г.А. На нути к низкодозным лекарствам // Вестник РАН. 2007. Т. 77. №10. С. В67-В74.
2. Толстиков Г.А., Балтина Л.А., Гранкина В.П., Кондратенко Р.М., Толстикова Т.Г. Солодка: Биоразнообразие, химия, применение в медицине. Новосибирск, 2007. 311 с.
3. Hostettmann K., Marston A. Saponins. Cambrige, 1995. 54В p.
4. Гришковец В.И., Чирва В.Я., Качала В.В., Шашков А.С. Тритерпеновые гликозиды аралиевых: структуры выделенных тритерпеновых гликозидов // Труды Никитского ботанического сада. 2007. Т. 12В. С. 90-102.
5. Зузук Б.М., Куцик Р.В., Зузук Л.И. Плющ вьющийся Hedera helix L. // Провизор. 2003. №12. С. 13-14.
6. Яковишин Л.А., Гришковец В.И. Комплекс тритерпеновых гликозидов лекарственного препарата Hedelix® // Химия природных соединений. 2003. №5. С. 417-41В.
7. Яковишин Л.А., Вожжова М.А., Кузнецова А.Л., Гришковец В.И. Исследование тритерпеновых гликозидов лекарственного препарата нроснан® // Журнал органической и фармацевтической химии. 2005. Т. 3. Вып. 1 (9). С. 57-59.
В. Яковишин Л.А., Борисенко Н.И., Руднев М.И., Ветрова Е.В., Гришковец В.И. Самоассоциация и комнлексо-образование тритерпеновых гликозидов и холестерина // Химия природных соединений. 2010. №1. С. 45-4В.
9. Яковишин Л.А., Рубинсон М.А., Кузнецова А.Л., Гришковец В.И., Корж Е.Н. Молекулярный комплекс тритерпенового гликозида a-хедерина с силденафилом (виагрой) // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Сер. «Биология, химия». 2006. Т. 19. №1. С. 179-1В2.
10. Яковишин Л.А., Гришковец В.И., Рубинсон М.А., Корж Е.Н. Комплексообразование тритерпенового гликозида a-хедерина с гидрофильными протеиногенными аминокислотами // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Сер. «Биология, химия». 2009. Т. 22. №1. С. 20В-213.
11. Яковішин Л.О., Рубінсон М.А. Молекулярні комплекси тритерпенового глікозиду a-хедерину з аліфатичними протеїногенними амінокислотами // Ukrainica Bioorganica Acta. 2009. Т. 7. №1. С. 32-35.
12. Ветрова Е.В., Лекарь А.В., Яковишин Л.А., Борисенко Н.И. Масс-спектрометрическое исследование комплексов тритерпеновых гликозидов (хедерозидов) с аминокислотами // Материалы X Междунар. семинара по магнитному резонансу (спектроскопия, томография и экология). Ростов-на-Дону. 2010. С. 30.
13. Ветрова Е.В., Лекарь А.В., Яковишин Л.А., Борисенко Н.И. Исследование комплексов тритерпеновых гликозидов растений семейства аралиевых (Araliaceae Juss.) с лекарственными препаратами // Материалы X Меж-дунар. семинара но магнитному резонансу (спектроскопия, томография и экология). Ростов-на-Дону, 2010. С. 29.
14. Машковский М.Д. Лекарственные средства : в 2 т., 13-е изд., новое. Харьков, 1997. Т. 2. 592 с.
15. Кондратенко Р.М., Балтина Л.А., Мустафина С.Р., Исмагилова А.Ф., Зарудий Ф.С., Давыдова В.А., Базекин Г.В., Сулейманова Г.Ф., Толстиков Г.А. Комплексные соединения глицирризиновой кислоты с противомик-робными препаратами // Химико-фармацевтический журнал. 2003. Т. 37. №9. С. 32-35.
16. Далимов Д.Н., Исаев Ю.Т., Сайиткулов А.М. Молекулярные комплексы моноаммониевой соли глицирризи-новой кислоты с некоторыми лекарственными средствами и их интерферониндуцирующая активность // Химия природных соединений. 2001. №2. С. 132-134.
17. Шашков А.С., Гришковец В.И., Лолойко А.А., Чирва В.Я. Тритерпеновые гликозиды Hedera taurica I. Строение таурозида Е из листьев Hedera taurica // Химия природных соединений. 19В7. №3. С. 363-366.
1В. Гришковец В.И., Сидоров Д.Ю., Яковишин Л.А., Арнаутов Н.Н., Шашков А.С., Чирва В.Я. Тритерпеновые гликозиды Hedera canariensis I. Строение гликозидов L-A, L-Bb L-B2, L-C, L-D, L-Eb L-Gb L-G2, L-G3, L-G4, L-H[, L-H2 и L-I[ из листьев Hedera canariensis // Химия природных соединений. 1996. №3. С. 377-3В3.
Поступило в редакцию 30 мая 2010 г.
