CC BY
18
№ 10(52)
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
октябрь, 2018 г.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
МИКРОБИОЛОГИЯ
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТРЕТИЧНЫХ СПИРТОВ НА ОСНОВЕ ДИБЕНЗО- 18-КРАУН-6
Козинская Любовь Константиновна
преподаватель Национального университета Узбекистана,
Узбекистан, г.Ташкент, Е-mail: lubasha_1985@mail.ru
Козинский Ростислав Константинович
химик, ООО «МИШН», РФ, г. Москва, E-mail: rostislav1982@rambler.ru
Ташмухамедова Айниса Каримовна
д-р хим. наук, профессор, Национального университета Узбекистана,
100174, Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: tas-aynisa@yandex. ru
Нурмонов Сувонкул Эрхонович
д-р техн. наук, профессор, Национального университета Узбекистана,
100174, Узбекистан, г. Ташкент K-mail:nurmonov_se@mail.ru
Мавлоний Машкура Игамовна
д-р биол. наук, профессор, Институт микробиологии Узбекистана,
100128, Узбекистан, г. Ташкент, Е-mail: microbio.uz
MICROBIOLOGICAL PROPORTIES OF TERTIARY ALCOHOLS ON THE BASE OF DIBENZO-18-CROWN-6
Lyubov Kozinskaya
Lecturer, National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent
Rostislav Kozinskiy
Chemist, LLC «MIKAN» Russia, Moscow
Aynisa Tashmukhamedova
Doctor of chemistry, professor, National University of Uzbekistan
Uzbekistan, Tashkent,
Библиографическое описание: Микробиологические свойства третичных спиртов на основе дибензо-18-краун-6 // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Козинская Л.К. [и др.]. 2018. № 10(52). URL: http://7universum. com/ru/nature/archive/item/633 7
№ 10(52)
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
октябрь, 2018 г.
Suvonkul Nurmonov
Doctor of technical science, professor, National University of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Mashkura Mavloniy
Doctor of biology, professor, Institute of microbiology,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В ходе исследования выявлены соединения представляющие практический интерес: 4',4"(5")-ди-(метилфе-нилоксиметил)-дибензо-18-краун-6 обладает биоцидным действием по отношению к бактериям и представляется наиболее эффективным и перспективным ингибитором в борьбе с микробной коррозией в условиях жаркого климата; соединения 4',4"(5")-ди-(метилфенилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 и 4',4"(5")-ди-(метилаллилоксиме-тил-)-дибензо-18-краун-6 обладают явной антибиотической активностью по отношению к Fusarium solani и Alternaria alternate и оказывают влияние на развитие микросклероций, изменяя морфологию и цвет колоний с черного на серый; 4',4"(5")-ди-(метилпропилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 обладает фунгистатической активностью по отношению к Fusarium solani. Процент ингибирования роста фитопатогена на 3 -и сутки опыта составляет 20%
ABSTRACT
During investigation have been revealed some compounds presenting practical interest in particular: 4',4"(5")-di(methylphenyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 has possessed biocidal action regarding to bacteriums and can be used us effective and perspective inhibitor in fight with microbes corrosion in condition of hot climate; compounds 4',4"(5")-di(methylphenyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 and 4',4"(5")-di(methylallyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 have possessed by antibiotical activity regading to Fusarium solani and Alternaria alternate and have influenced on development of microscloies changing morphology and colour of colloniums from black on grey; compound 4',4"(5")-di(methylpropyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 has possessed by fungistatic activity regarding to Fusarium solani and at this percent of inhibition on phytopathogen growth on third twenty-four of test was equaled 20.
Ключевые слова: ингибитор, фунгистатическая и антибиотическая активность.
Keywords: inhibitor, fungistatic and antibiotical activity.
Многообразие синтезированных к настоящему времени краун-эфиров приводит к необходимости проведения систематических исследований в терминах «структура - биологическая активность» среди структурно - подобных макроциклов, с целью изучения таких факторов, как размер макроцикла, природа заместителей, на микробиологическую активность. Результативный анализ позволяет прогнозировать биологические свойства краун-эфиров, осуществлять направленный синтез веществ с новыми свойствами, а также исследовать механизм биологического действия этих макроциклов.
Краун-эфиры и их производные обладают проти-вомикробной и противопаразитарной активностью [1, с. 35]. Кроме того, с их помощью из организма выводятся токсичные тяжелые металлы, а также радиоактивные изотопы цезия и стронция.
Ранее [2, с. 200; 3, с. 147] были проведены исследования по действию около 100 производных бензо-краун-эфиров на рост микроорганизмов, в том числе возбудителей бактериальных и грибковых заболеваний хлопчатника. Наиболее высокой активностью обладал ди-трет-бутил-дибензо-18-краун-6, который в концентрации 8-32 мкг/мл полностью подавлял развитие грибов. Близкая активность выявлена у ди-бутил-, дипропил- и диамилпроизводных дибензо-18-краун-6.
В тоже время нефтедобывающая промышленность несет огромные потери, связанные с микроб-
ной и электрохимической коррозией металлоконструкций. Биокоррозия приводит к огромному экономическому ущербу в промышленности, в основном, в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей.
Процесс биокоррозии сопровождается резким ухудшением эксплуатационных показателей нефтепромысловых трубопроводов, снижением их прочности, увеличением скорости образования микротрещин. Вопросы рационального использования нефтепромысловых трубопроводов в условиях рыночной экономики приобретают особо важное значение. Это объясняется тем, что нефтяная промышленность Узбекистана является одной из крупнейших отраслей тяжёлой индустрии. В связи с этим борьба с биокоррозией продолжает оставаться одной из самых важнейших проблем в системе мероприятий, направленных на повышение темпов добычи нефти. Поэтому биоповреждения металлических трубопроводов и конструкций в настоящее время выдвинуты в Узбекистане в новую самостоятельную отрасль науки.
По данным зарубежных исследований, от 50 до 70% коррозийного разрушения металлического оборудования и конструкций рассматривается как результат микробной деятельности. Биокоррозии металлических материалов и оборудования посвящена большая часть докладов конференций "Microbiology in Civil Engineering", проводящихся регулярно по инициативе вышеуказанного Комитета, а также Международной ассоциации микробиологов [4, с. 177].
№ 10(52)
Исследования по микробиологической коррозии проводятся в ряде нефтедобывающих стран [5, с. 65] (России, США, Украине, Азербайджане и др.). Однако специфичность состава и биология микроорганизмов-возбудителей биокоррозии нефтепромысловых трубопроводов в условиях жаркого, резко континентального климата Центральной Азии изучались в недостаточном объеме. Система эффективной антикоррозионной защиты трубопроводов, насосов, нефтехранилищ в специфических природных условиях нуждается в ингибиторах биокоррозии нового поколения.
В продолжение исследований полученных ранее третичных спиртов на основе дибензо-18-краун-6 [6, с. 41] были изучены ростстимулирующие, фунгиток-сичные и ингибирующие свойства новых соединений.
1. Изучение ростстимулирующей активности третичных спиртов на основе дибензо-18-краун-6
Третичные спирты на основе дибензо-18-краун-6 обладают ингибирующей активностью по отношению к всхожести и прорастанию семян хлопчатника;
2. Эксперименты по определению фунгиток-сической активности препаратов проводили на двух возбудителях сельскохозяйственных растений -Fusarium solani, который производит вомитоксин (ДОН), ниваленол (НИВ), зеараленон (ЗЭА), Т-2 ток-
октябрь, 2018 г.
Проведены исследования ростстимулирующей и фунгитоксичной активности следующих соединений краун-эфиров:
1. 4',4"(5")-ди-(метилпропилоксиметил-)-ди-бензо-18-краун-6
2. 4',4"(5") -ди-(метилбутилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6
3. 4',4"(5")-ди-(метилфенилоксиметил-)-ди-бензо-18-краун-6
4. 4',4"(5") -ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6
При определении ростстимулирующей активности использовали семена хлопчатника сорта С-6524, время инкубации 2, 4 и 7 дней, концентрации соединений 10,0, 5,0 и 2,5 мкг/мл.
Все испытанные соединения краун-эфиров не обладают заметной ростстимулирующей способностью, а напротив, проявляют ингибирующую активность на всхожесть и прорастание семян хлопчатника.
син и вызывает фузариоз растений, при которой поражается корневая система, стебли, листья, колосья, зерно.
Alternaria alternate, который выделяет более десятка опасных токсинов, в том числе альтернариол, тенеазоновая кислота и др., поражающие все органы культурных растений, вызывая их гниение и порчу.
На основании проведенных экспериментов выявлено, что все образцы краун-эфиров обладают явной
Au NT'
ЛЛЛ, хим
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
Рисунок 1. Контроль роста семян хлопчатника без добавления краун-соединений
Рисунок 2. Контроль роста (ингибирование) семян хлопчатника с добавлением краун-соединений
№ 10(52)
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
октябрь, 2018 г.
фунгитоксической активностью по отношению к изученным фитопатогенным грибам Fusarium solani и Alternaria alternate:
Рисунок 3. Контроль фунгицидной активности краун-соединений грибов Fusarium solani и Alternaria
alternate
Изменения в цвете микросклероций Alternaria al-ternata с черного на серый наблюдали при концентрации в 5 мкг/мл у краун эфиров 4',4"(5")-ди-(метилфе-нилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 и 4',4"(5")-ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6. Кроме этого, вначале опыта цвет воздушного мицелия Alternaria alternata в течение долгого периода 4-5 суток оставался белого цвета, тогда как в контроле, уже через 2 суток цвет микросклероций становился черного, как и положено для этого гриба цвета. Следовательно, 4',4"(5")-ди-(метилфенилоксиметил-)-ди-бензо-18-краун-6 и 4',4"(5")-ди-(метилаллилоксиме-тил-)-дибензо-18-краун-6 оказывают влияние на развитие микросклероций Alternaria alternata, изменяя морфологию колоний.
По отношению к фитопатогену Fusarium solani 4',4"(5")-ди-(метилпропилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 проявил фунгистатическую активность в концентрации 5 мкг/мл. Процент ингибирования роста фитопатогена на 3-и сутки опыта составляет 20%.
Остальные концентрации 4-х краун эфиров - 2 и 10 мкг/мл не проявили антагонистической активности по отношению к изученным фитопатогенным грибам.
3. Ингибирующая активность третичных спиртов на основе ДБ18К6 к биокоррозии нефтяного оборудования:
На предприятиях НХК «Узбекнефтегаз», а именно нефтяных месторождениях Зафар, Шода, Тошкудук, Маржон наиболее активными участниками процессов биокоррозии нефтепромысловых трубопроводов в условиях жаркого резко-континентального климата Центральной Азии являются представители семейств бактерий:
Pseudomonaceae, Rhodococcaceae, Vibrionaceae,
Micrococcaceae Desulfovibrioceae и др.
Микробиологический посев проводили на жидкую и твердую минеральную среду Раймонда следующего состава (г/мл): КШз-1.0; МаИР04- 0.8; КРО 0.14; МgS04- 0.1; №С1- 1.0; вода дистиллированная -1 часть; 1-1.5% стерильной нефти. Чашки Петри с посевом инокулировали в термостате при температуре 20-30 0С, затем и в политермостате.
В исследованиях использованы питательные среды Раймонда с добавлением вышеуказанных синтезированных препаратов в концентрациях от 0.001 мг/на литр до 600 мг/на литр с интервалом 20 мг/на литр. Контролем служили эти же агаровые среды, но без добавления биоцидов (рис.4):
Рисунок 4. Контроль роста бактерий в среде без добавления биоцидов и с добавлением 4',4"(5")-ди-
(метилфенилоксиметил)-дибензо-18-краун-6
№ 10(52)
A UNÍ'
ЛЛЛ, хим
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
октябрь, 2018 г.
Разработанный нами метод позволил быстро определить минимальные концентрации каждого препарата, ингибирующие рост бактерий - возбудителей биокоррозии. Исследования показали эффективность и перспективность использования в качестве антимикробных ингибиторов биокоррозии 4',4"(5")-ди-(метилфенилоксиметил)-дибензо-18-краун-6 из исследованных препаратов, которое в концентрации 0,01 мг на 1л элективной питательной
среды, полностью уничтожали бактерии родов Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeroginoza, Desufovib-rio vulgaris, Desufovibrio sp., Rhodococcus eruthropo-lis, Gallionella minor и др., вызывающих коррозию металлической поверхности нефтепромыслового оборудования и трубопроводов. Повышение концентрации до 0,4% не усиливает его биоцидного действия.
Таблица 1.
Влияние 4',4''(5")-ди-(метилалкилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 на рост микроорганизмов
Соединение в концентра-ции0,1мг/л где R= Культуры микроорганизмов, зона отсутствия роста, в см
Micro- Desul- Rhodococ- cus eruthropolis Rhodococ-cus luteus Rhodococ-cus terrae
№ R r-o-N ъъс Ж- Pseudomonas putida Pseudomonas turcosa Arthro-bacter chroococ-cum coccus album Micro-coccus sulfurous Ps aeroginoza fovibrio vulgaris Desul-fovibrio sp.
1 -СНз 1,5 1,5 1 1,5 1 1
2 -С2Н5 1,5 1,5 1 1 1 1
3 -Н-С3Н7 1 1 0,5 0,5 0,5 0,5
4 -W-C4H9 1 0 0,5 0,5 1 0,5
5 -н-С5Нц 1,0 1 1,5 1 1 0,5
6 -СН2-СН=СН2 3 3,5 3,5 3 3,5 3
7 -СбН5 6 4 4,5 4 4 4,5
8 Контроль 0 0 0 0 0 0
*Примечание: 0 отсутствие подавления роста микроорганизмов, т.е. рост хороший;
**Примечание « - « подавление роста СВБ, т.к. не наблюдается образования черного осадка сульфида железа и отсутствует запах сероводорода;
+ + +_ сульфид железа не образуется, есть запах сероводорода.
Остальные органические соединения:
1. 4' ,4"(5")-ди-(диметилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6
2. 4',4"(5")-ди-(метилэтилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6
3. 4',4"(5")-ди-(метилпропилоксиметил-)-ди-бензо-18-краун-6
4. 4',4"(5")-ди-(метилбутилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6
5. 4' ,4"(5")-ди-(метилпентилоксиметил-)-ди-бензо-18-краун-6
6. 4',4"(5")-ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6
не оказывали значительного бактеристатиче-ского или бактерицидного влияния на микроорганизмы.
Экспериментальная часть
Питательная среда для выделения микроорганизмов - возбудителей биокоррозии. Для развития железобактерий использован ряд сред. Из которых самая оптимальная - это среда Тайлера.
Среда Тайлера: дрожжевой экстракт 0.05 г, мп804-4и20 0.02 г, Дистиллированная вода 1000 мл
Для получения твердой среды добавляют 2.0 %-ный агар -агара Дифко.
Железо добавляют в виде сернистого железа, которое разбалтывают в расплавленном 1.5% - ном растворе агар-агара и вносят на дно пробирки. После того, как агар застынет, стерильную жидкую среду наливают высоким слоем (5 - 7см) поверх агар -агара и через нее пропускают ток углекислоты. Активную реакцию среды доводят до рН= 6-7.
Осадок сернистого железа получают путем осаждения сернокислого железа сульфидом натрия в эк-вимолярных растворах. Пробирки поверх ватной пробки затыкают корковой пробкой.
Среда Раймонда (г/л): №2С0з -0.1; MgS04•7H20 - 0.2; Ре804-7Н20 - 0.02; СаСЬ - 0.01; Ми804-5Н20 -0.02; К2НР04Х ЗН20 - 1.0; Ма№Р04-2Н20 - 1.5; N^N03-2.0; агар - 12.0 [25-29].
Культивирование проводили на круговых качалках при 160 об/мин. Единственным источником углерода и энергии служило стерильное дизельное топливо.
№ 10(52)
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
октябрь, 2018 г.
Список литературы:
1. С. А. Котляр, Л. А. Конуп, И. П. Конуп, Г. Л. Камалов Противомикробные свойства краун-эфиров, их производных и циклических аналогов. Связь «структура-активность» // В сб.: Связь «структура-свойства» биологически активных веществ. 2003. - Харьков. - С. 35 - 38.
2. С.М. Ходжибаева, М.С. Тураханова, А.К. Ташмухамедова, А.И. Гагельганс Фунгицидная активность замещенных циклополиэфиров // 2-ая конференция по химии макроциклов. Одесса, 1984, -С. 200.
3. И. П. Конуп, Л. А. Конуп, Р. Я. Григораш, В. В. Ткачук, С. М. Плужник-Гладырь, С. А. Котляр, Г. Л. Камалов Антибактериальная активность в ряду дибензокраун-эфиров // Украинско-польско-молдавский симпозиум по супрамолекулярной химии. Киев - 24 - 27 ноября 2003 г. : Тезисы докл. - Киев, 2003 - С. 147 - 149.
4. Абдуллин И.Г. Коррозионно-механическая стойкость нефтегазовых трубопроводных систем. М.: Наука, 1997. С. 177.
5. Мавлоний М.И. Биологические и физико-химические свойства противокоррозионных биоцидов для нефтегазовой промышленности // ДАН РУз 2013, №1 -С. 65-67.
6. Козинская Л.К., Ташмухамедова А.К., Синтез третичных спиртов на основе дибензо -18-краун-6 по реакции Гриньяра// Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2017. № 11(41).
