CC BY
4УДК 547.541.2.
Махмудова Э.Г., канд. хим.наук, вед.науч.сотр. лаборатории «Алициклические функционгльныемономеры» Института Нефтехимических процессов Национальной Академии Наук Азербайджана
(Баку,Азербайджан)
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТРИ- И ТЕТРАЦИКЛИЧЕСКИХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ
Аннотация. Представлен обзор результатов научных исследований в области применения три- и тетрациклических карбоновых кислот и их функционально замещенных производных. Показаны основные направления применения этих соединений, перспективы их использования в фармацевтической и других отраслях промышленности. Отмечается, что три- и тетрациклические кислоты могут быть применены в лакокрасочной, парфюмерной, косметической промышленности, а также в сельском хозяйстве.
Ключевые слова, три- и тетрациклические карбоновые кислоты, смоляные кислоты, антимикробные препараты, сиккативы, фунгициды
В настоящей работе показаны результаты исследований в области применения три- и тетрациклических карбоновых кислот, отмечены их основные представители и важнейшие направления их применения.
Одними из основных представителей трициклических кислот являются смоляные кислоты, имеющие общую формулу С^Нгт^СООН. Эти кислоты вырабатываются всеми хвойными деревьями семейства сосновых и являются основной составной частью живицы, соснового осмола, талового масла и канифоли. В индивидуальном виде смоляные кислоты представляют собой бесцветные кристаллические вещества, способные при охлаждении затвердевать в аморфном состоянии. Эти кислоты в воде нерастворимы, однако хорошо растворяются в органических растворителях. В виде индивидуальных веществ смоляные кислоты ввиду экономической неэффективности процесса и нецелесообразности разделения, как правило, не выделяют. Смесь их в виде канифоли используют для различного применения и получения производных. Соли щелочных металлов смоляных кислот растворимы в воде и используются для проклейки бумаги и картона, как эмульгаторы. Нерастворимые соли смоляных кислот используются в качестве сиккативов и подслоев для других покрытий с целью увеличения адгезии. Эфиры смоляных кислот являются хорошими пленкообразователямии применяются в производстве лакокрасочных материалов. Некоторые смоляные кислоты обладают противовирусной активностью и используются как инсектракарициды, фунгициды, а также регуляторы роста растений.
Основными представителями смоляных кислот являются,
СООН
Пимаровая
COOK
Сандракопимаровая
COOK
Изопимаровая
COOK
Левопимаровая
COOK
Палюстровая
Абиетиновая
COOK
Неоабиетиновая
"COOK
Дегидроабиетиновая
Дигидроабиетинвоая Ламбертиановая
Так, в работе [1] изучен химический состав смоляных кислот живицы хвойных (Pinus sylvestris, Picea exelsa) методом газовой хромато-массспектрометрии с предварительной дериватизацией отобранных проб силилирующим реагентом. Установлено, что доминирующей компонентой смоляных кислот нативной живицы этих хвойных, является дегидроабиетиновая кислота (40-60%), что определяется, предположительно, стадией депротонирования промежуточного абиет-8,14-енил-13 катиона в процессе биосинтеза.
Статьи [2,3] посвящена изучению подофилла шеститычиночного. (Podophyllumhexandrum Royle), культивируемого на Северном Кавказе. В работах изложены результаты исследования компонентного состава жирного масла семян подофилла шеститычиночного. Впервые в масле семян этого растения идентивицировано 20 жирных кислот: линолевая, олеиновая, гексадекановая, дегидроабиетиновая, абиетиновая, стеариновая и др. Полученные данные можно использовать для разработки новых эффективных фитопрепаратов.
Показано [4], что продуктами сверхкритической экстракции древесины Pinus sylvestris L. диоксидом углерода являются порошкообразная канифоль и живичный экстракт, суммарный выход которых достигал 25 % от веса древесины.
111
Полученные порошкообразная канифоль и живичный экстракт являются чистыми высококачественными продуктами, в состав которых в основном (до 56,9 %) входят смоляные кислоты (изопимаровая, пимаровая, дегидроабиетиновая, абиетиновая). Внедрение способа сверхкритической экстракции сосновой древесины в производство позволит получать значительное количество чистых живичных материалов без высоких технологических затрат
Рассмотрены проблемы химии дитерпеновых (смоляных) кислот, продуцируемых лесными хвойными деревьями России. Главным объектом обсуждения являются кислоты, получаемые технологичными методами из живиц, канифоли, а также экстракцией отходов лесопромышленного комплекса. Новым в подходе является представление производных смоляных кислот как предмета тонкого органического синтеза и медицинской химии. Впервые обобщены данные о фармакологических свойствах смоляных кислот и их производных, полученных путем целенаправленного синтеза. Собраны сведения о фармакологии растительных метаболитов, имеющих родственные структуры с обсуждаемыми смоляными кислотами [5].
Канифоль представляет собой смолу хвойных деревьев, основным компонентом
1 13
которой является абиетиновая кислота. Проведен сравнительный : Н и С ЯМР-анализ термических реакций двух образцов канифоли и выделенной из нее абиетиновой кислоты при температурах 190 и 220°С с открытым доступом воздуха [6,7]. В исходных образцах присутствовали 7 смоляных кислот: абиетиновая, дегидроабиетиновая, изопимаровая, неоабиетиновая, палюстровая, пимаровая и сандаракопимаровая. В выделенной абиетиновой кислоте (82,9%) в качестве примеси присутствовали дегидроабиетиновая, изопимаровая, неоабиетиновая и палюстровая кислоты. Было установлено, что нагревание канифоли при 190°С приводит к обратимой изомеризации смоляных кислот абиетанового скелета с установлением нового соотношения их содержания.
В работе [8] предложен способ получения карбоксамидов изопимаровой кислоты, обладающих анальгетической активностью.
Основными представителями тетрациклических кислот являются тетрациклины, являющиеся антибиотиками класса поликетидов. В группу тетрациклинов входят несколько амидных производных тетрациклических кислот, обладающих общим спектром и механизмом антимикробного действия, близкими фармакологическими характеристиками. Их отличие заключается в степени антибактериального действия, особенностями всасывания, метаболизма и др. Основным представителем этого класса тетрациклических кислот является тетрациклин [9].
ОН О ОН О О тетрациклин
В работе [10] сообщается, что тетрациклины - это антибиотики широкого спектра действия, обнаруженные как натуральные продукты с исключительными биологическими и химическими свойствами против грамположительных и отрицательных бактерий. Многие члены этого семейства также обладают некоторыми неантибактериальными свойствами, такими как противовоспалительное действие, иммунодепрессант и ингибирование липазы. Различные исследования показывают взаимосвязь структурной активности семейства тетрациклинов, которая показывает биоактивность, силу и селективность по отношению к биологической мишени, в частности, зависит от модификации нижних и верхних периферических зон тетрациклинового скелета.
Показано [11], что аналоги тетрациклина ингибируют матриксные металлопротеиназы и вызывают апоптоз в некоторых типах раковых клеток. В настоящем исследовании цитотоксические эффекты доксициклина TCNA (DOXY), миноциклина (MINO) и химически модифицированного тетрациклина-3 (COL-3) были исследованы на линии клеток острого миелоидного лейкоза человека HL-60. Все три соединения вызывали сильные цитотоксические эффекты и гибель клеток. Эти результаты показывают, что тетрациклины обладают терапевтическим потенциалом при лейкемии.
ОН О НО Н О О
В работе [12] предложена новая стратегия лечения ранних раковых поражений и запущенных метастатических заболеваний посредством избирательного нацеливания на раковые стволовые клетки, также известные как клетки, инициирующие опухоль. Для этой цели были опробированы 7 известных антибиотиков, среди которых наилучшие результаты показали тетрациклиновые антибиотики.
Отмечается, что семейство тетрациклинов включает тетрациклин, доксициклин и миноциклин, которые на протяжении десятилетий эффективно использовались в качестве
антибиотиков. Новые применения этих соединений появились после того, как было обнаружено их влияние на функцию митохондрий. Цитостатическая и цитотоксическая активность этих соединений была показана против клеточных линий различного происхождения опухолей. Кроме того, тетрациклины и химически модифицированные тетрациклины подавляют активность нескольких матриксных металлопротеиназ. Учитывая важность этих ферментов для инвазии опухолевых клеток и способности к метастазированию, необходимо изучить возможность использования тетрациклинов в терапии рака. Авторы получили удовлетворительные результаты в этих исследованиях [13].
Еще одним важным представителем тетрациклических кислот является фузидовая кислота. Она представляет собой антибиотик, выделяемый из культуральной жидкости гриба ¥ш1ёшт соссгпеит. Фузидиевая кислота активна главным образом в отношении грамположительных микроорганизмов. Кислоту используют при заболеваниях, вызываемых микроорганизмами, устойчивыми к другим антибиотикам. Она малотоксична, практически не оказывает побочного действия.
Так, в работе [14] отмечается, что фузидовая кислоты (РА) и ее натриевая соль -фузидат (SF) имеют проблемы проникновения в кожу и стабильность, приводящие к снижению их активности. Таким образом, целью данного исследования была разработка наноэмульгелей FA и SF для улучшения антибактериальной активности препаратов. Показано, что наноэмульгели являются многообещающей системой доставки FA и SF, которая помогает улучшить стабильность и антибактериальную активность лекарств.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что основными областями применения три- и тетрациклических кислот являются парфюмерная, косметическая и лакокрасочная отрасли промышленности, а также в сельском хозяйстве. Кроме того. многие представители этого класса органических соединений обладают высокой биологической активностью, в связи с чем успешно применяются в фармакологии.
1. Племенков В.В. К вопросу о нативном содержании смоляных кислот в живицах хвойных / В.В.Племенков, С.А.Апполонова, Д.А.Кирлица // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. - 2004. - Т.5,№ 1. - С. 30-32.
н
фузидовая кислота
ЛИТЕРАТУРА
2. Лукашук, С.П. Жирнокислотный состав масла подофила шеститычиночного / С.П.Лукашук // Научные ведомости. - 2012. - Т. 19, № 16 - с. 167-169
3. Лукашук. С.П. Биоэлементный состав подофила шеститычиночного / С.П.Лукашук // Фармация и фармакологияю - 2014. - Т 2, № 5. - С.8-10
4. Бакиер С. Альтернативный способ получения сосновой живицы методом сверхкритической экстракции диоксидом углерода / С. Бакиер, Э. Байко, Н.В. Черных,
B.П.Флейшер // Лесной журнал. - 2016. - № 6. - С. 130-141.
5. Толстиков Г.А. Смоляные кислоты хвойных России. Химия, фармакология. / Г.А.Толстиков, Т.Г.Толстикова // Изд-во Гео. - 2011. - Новосибирск. - 391 с.
6.Скаковский Е.Д. ЯМР-анализ термических реакций смоляных кислот канифоли / Е.Д.Скаковский, Л.Ю.Тычинская, С.В.Матвейчук, А.Ю.Клюев // Труды БГТУ. Серия 2. - № 1. - С. 74-81.
7. Латышевич И.А. Структура основных компонентов модифицированных терпеноидномалеиновых аддуктов / И.А.Латышевич, Е.И.Гапанькова, А.Ю.Клюев, Н.Г.Козлов // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - 2019. -Т. 226. -
C.171-184.
8. Патент RU 0002726613, 2019 - Карбоксамиды изопимаровой кислоты, обладающие анальгетической активностью / М.А.Громова, Ю.В.Харитонов.
9. Chopra, I. Tetracycline Antibiotics: Mode of Action, Applications, Molecular Biology, and Epidemiology of Bacterial Resistance / I.Chopra, M.Roberts // Microbiol. Mol. Biol. Rev. -2001. - Vol. 65, N 2. - pp. 232-260.
10. Tariq, S. Tetracycline: Classification, Structure Activity Relationship and Mechanism of Action as a Theranostic Agent for Infectious Lesions-A Mini Review_/ S.Tariq, S.Faheem, A.Rizvi, U.Anwar / Biomedical Journal of Scientific and Technical Research. - 2018. - Vol. 7, N 2. - pp. 321-327.
11. Song, H. Cytotoxic effects of tetracycline analogues in acute myeloid leukemia / H. Song, M. Fares, K. Maquire, A. Siden // PLos One. - 2014. - Vol. 9, N 12. - pp. 114-117.
12. Lamb, R. Antibiotics that target mitochondria effectively eradicate cancer stem cells, across multiple tumor types: Treating cancer like an infectious disease / R.Lamb, B. Ozsvari, C. Lissanti, H. Tanovitz // Oncotarger. - 2015. - N 6. - pp. 4569-4584.
13. Saikali, Z. Doxycycline and other tetracyclines in the treatment of bone metastasis / Z. Saikali, G. Sinah // Anticancer Drugs. - 2003. - Vol. 14, N 10. - pp. 773-778.
14.Eid, A. Antibacterial Activity of Fusidic Acid and Sodium Fusidate Nanoparticles Incorporated in Pine Oil Nanoemulgel / A. Eid, J. Istateveb, N. Salhi // Dovepress. - 2019. -Vol. 14. - pp. 9411-9421.
