CC BY
122
Химия растительного сырья. 2001. №4. С. 21-24.
УДК 547.972
ПОЛИМЕР ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ
© С.З. Иванова, Т.Е. Федорова, Л.А. Остроухова, С.В. Федоров, Н.А. Онучина,
В.А. Бабкин
Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, ул. Фаворского, 1, Иркутск (Россия) e-mail: [email protected]
Из древесины лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) и лиственницы даурской (Larix dahurica Turch. синоним L. gmelinii (Rupr.) Rupr) выделен новый полимер, мономерной единицей которого является флаванонол дигидрокверцетин. На основе данных ЯМР 13С установлено, что мономерные единицы связаны межфлавановой связью С6-С8.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минпромнауки РФ в рамках подпрограммы «Комплексное использование древесного сырья».
Введение
Комплексная безотходная технология переработки биомассы лиственницы сибирской и даурской разрабатывается в течение ряда лет в лаборатории химии древесины ИрИХ СО РАН. Предложенная схема переработки древесины лиственницы позволяет получить ряд практически значимых и биологически активных продуктов - природный полисахарид арабиногалактан, флавоноид дигидрокверцетин (ДКВ), смолу лиственничную экстракционную [1]. Дигидрокверцетин - основное флавоноидное соединение древесины лиственницы сибирской и даурской, его содержание составляет до 1,5% от веса абсолютно сухой древесины. Дигидрокверцетин (таксифолин; 2,3-дигидро-3,5,7-тригидрокси-2-(3,4-дигидроксифенил)-4Я-1-бензопиран-4-он) впервые обнаружен в древесине
дугласовой пихты в конце 40-х годов [2]. К настоящему времени установлено, что это соединение распространено довольно широко, но его промышленное получение возможно только из древесины лиственницы сибирской и даурской благодаря высокому содержанию и особенностям качественного и количественного состава экстрактивных веществ этих пород. Технология получения этого ценного биологически активного соединения разработана в 90-е годы в нашей лаборатории [3-5].
Получение дигидрокверцетина сопровождается выделением полимерного соединения (соединение I), установлению строения которого посвящена данная работа.
Экспериментальная часть
Экстрактивные вещества извлекали из измельченной древесины этилацетатом при комнатной температуре. Выход суммарного экстракта составлял 4-5% от веса сухой древесины. После упаривания этилацетата экстракт обрабатывали горячей водой (90°С) для удаления из него основного количества дигидрокверцетина. В результате этой операции получается субстанция, содержащая 92-94% основного вещества - ДКВ и сопутствующие флавоноиды - дигидрокемпферол (до 6%) и нарингенин (до 2%).
Остаток экстракта обрабатывали гексаном для удаления фракции терпенов и смолистых веществ. Нерастворимый в гексане остаток (до 30% от веса всего экстракта или ~ 1% от веса воздушно сухой древесины) представляет собой индивидуальное соединение I, предварительная характеристика которого проведена с использованием метода ВЭЖХ, ИК- и УФ -спектроскопии.
* Автор, скоторым следует вести переписку.
ВЭЖХ-анализ флавоноидной фракции экстракта осуществляли на приборе Милихром-4 с УФ-детектором и обращенно-фазной колонкой. Хроматографию проводили при следующих условиях: колонка - 64x2,0 мм; сорбент - сепарон С18; аналитическая длина волны - 290 нм; подвижная фаза -ацетонитрил в 2%-й уксусной кислоте (градиент от 3 : 7 до 1 : 1, об.); скорость потока подвижной фазы -100 мкл/мин.
На хроматограмме фракции флавоноидов (рис. 1), полученной методом ВЭЖХ, содержатся пики ДКВ, дигидрокемпферола, нарингенина и соединения I. Относительные времена удерживания (ВУ) флавоноидов (ВУ ДКВ принято за 1) следующие: дигидрокемпферола - 1,4±0,15; нарингенина -1,9±0,15; соединения I - 3,7±0,15.
Молекулярная масса соединения I определена методом эбулиоскопии [8] и составляет около 2400.
УФ-спектры растворов ДКВ и соединения I в этиловом спирте снимали на приборе Specord UV VIS: УФ-спектр раствора соединения I в области длин волн от 230 до 380 нм имеет полосу поглощения с максимумом при 290±2 нм, минимумом при 250±2 нм, плечо при 327±2 нм. УФ-спектр раствора ДКВ имеет аналогичные полосы поглощения: Xmax 290нм; Xmin 250 нм; плечо при 327 нм.
ИК-спектры ДКВ и соединения I снимали на приборе Specord 75IR в таблетке с KBr (2,5 мг/300 мг KBr). Получены полностью идентичные спектры (vC0 1630см-1).
Спектры ЯМР 13С образцов регистрировали на приборе Bruker DPX 400 с рабочей частотой 400 МГц в CH3OD (ДКВ и соединение I) и CDCl3 (ацетаты ДКВ и соединения I). Отнесение химических сдвигов (ХС) резонансных сигналов в спектрах ЯМР 13С исследованных препаратов дано в таблице 1.
Ацетилирование соединения I: 0,75 г. соединения I растворяли в 10 мл безводного пиридина, добавляли 10 мл свежеперегнанного уксусного ангидрида и оставляли в темноте на 24 часа. Затем реакционную смесь переносили в 150 мл холодной воды со льдом при энергичном перемешивании и оставляли в холодильнике на 6-7 часов. Выпавший осадок отфильтровали и многократно промыли на фильтре холодной водой до полного удаления пиридина и уксусного ангидрида. Выделение полного ацетата из реакционной смеси осуществляли путем хроматографирования на колонке с силикагелем в системе бензол-ацетон с увеличением доли последнего от 2 до 10% об. Контроль за ходом выделения проводили методом ТСХ. Для анализа методом ЯМР 13С были взяты фракции 14-16, содержащие полный ацетат соединения I.
Обсуждение результатов
Анализ УФ-, ИК-спектров, ХС сигналов атомов углерода в спектрах ЯМР 13С ДКВ и соединения I (рис. 2), выделенного из древесины лиственницы сибирской, а также их ацетатов, показал их значительное сходство. Однако анализ методом ВЭЖХ показал их значительные различия в процессе распределения при движении по колонке - ВУ соединения I почти в 4 раза больше ВУ ДКВ (рис. 1). Это позволяет предположить, что мы имеем дело с полимером, мономерной единицей которого является дигидрокверцетин.
В литературе не найдено данных о полимерах, образованных флаванонолами. Известно свыше 80 представителей димерных фенольных соединений, образованных флавонами, флаванонами и флаванонолами [6]. Имеются данные о бифлавоноиде, в образовании которого принимает участие молекула ДКВ - [2,2'](+)катехине-(+)дигидрокверцетине [7]. В димерных производных флавона углерод-углеродные связи между мономерными фрагментами в большинстве случаев осуществляются между атомом С-8 одного блока и атомами в различных положениях во втором, чаще всего в положении С-6. Возможно образование углерод-углеродной связи между атомами углерода В-кольца флавоноидных блоков [6, 7]. Для установления типа межфлавоноидной связи в полимере ДКВ изучили его спектры ЯМР 13С. Отсутствие изменений значений ХС сигналов атомов углерода В и С кольца мономерных блоков полимера по сравнению с таковыми для ДКВ (за исключением небольшого диамагнитного сдвига полимеризации ~ 1 м.д.) указывает на то, что эти атомы не участвуют в образовании углерод-углеродных межфлавоноидных связей. Следовательно, связь образована атомами углерода С-6 и С-8 А-колец мономерных флавоноидных единиц, резонансные сигналы которых в спектре ЯМР 13С полимера проявляются в области 112,7 и 111,5 м.д., соответственно. Сигнал с ХС 103,9 м.д. отнесли к атомам углерода С-10 флавоноидных блоков с двумя межфлавоноидными связями.
Рис. 1. Хроматограмма фракции флавоноидов:
1 -дигидрокверцетин, 2 - дигидрокемпферол.
3 - нарингенин, 4 - полимер дигидрокверцетина (соединение I).
180 I 13,
Рис. 2. Спектры ЯМР С соединений: а - дигидрокверцетина; б - полимера дигидрокверцетина (соединение I).
Таблица 1. Химические сдвиги сигналов ядер 13С флавоноидных соединений, м.д.
Соединение 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1' 2' 3' 4' 5' 6'
ДКВ 85,1 73,6 198,3 165,2 97,3 168,6 96,3 164,4 101,8 129,8 115,9 146,2 147,1 116,1 120,9
Полимер ДКВ 83,9 72,6 197,2 164,2 96,4 167,6 95,2 163,4 100,8 128,8 115,2 145,2- 145,2- 115,2 120,1-
112,7 111,5 103,9 147,7 147,7 121,9
Ацетат ДКВ 80,5 73,2 184,9 151,5 111,5 156,5 109,1 162,3 110,7 133,6 122,5 142,2 143,0 123,9 125,4
Ацетат 80,0 73,0 183,9 150,9 111,9 156,1 109,9 161,8 111,1 133,6 122,1 142,0 142,7 123,7 125,3
полимера ДКВ 112,9 112,9 102,8
Сигналы атомов углерода в спектре ЯМР 13С полимера уширены, что свидетельствует о достаточно высокой молекулярной массе этого соединения. По данным метода эбулиоскопии она равна ~ 2400. Следовательно, полимер состоит из 8 мономерных звеньев дигидрокверцетина.
Таким образом, на основании вышеизложенного предложили наиболее вероятное строение соединения I:
Выводы
Комплексным исследованием различными физико-химическими методами установлено, что
выделенное из древесины лиственницы новое флавоноидное соединение является полимером
дигидрокверцетина, состоящим из восьми мономерных единиц, соединенных межфлавановой связью С6-
С8. Предложена его структура.
Список литературы
1. Бабкин В.А., Остроухова Л.А., Малков Ю.А., Иванова С.З., Онучина Н.А., Бабкин Д.В. Биологически активные экстрактивные вещества из древесины лиственницы // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. №3. (в печати).
2. Pew J.C. A Flavonon from Douglas-Fir Heartwood. // J. Am. Chem. Soc. 1948. Vol. 70. №9. P. 3031-3034.
3. Патент РФ № 2000797. Способ выделения дигидрокверцетина / В.А. Бабкин, Н.А. Тюкавкина, Л.А. Остроухова и др. // Б.И. 1993. №37-38.
4. Патент РФ № 2034559. Способ выделения дигидрокверцетина / В.А. Бабкин, Ю.К. Святкин, Л.А. Остроухова и др. // Б.И. 1995 г. №13.
5. Патент РФ №2158598. Способ получения дигидрокверцетина / В.А. Бабкин, Л.А. Остроухова, Д.В. Бабкин, Ю.А. Малков // Б.И. 2000 г. №31.
6. Запрометов М.Н. Фенольные соединения: Распространение, метаболизм и функции в растениях. М., 1993. 272 с.
7. Семенов А.А. Очерк химии природных соединений. Новосибирск, 2000. 664 с.
8. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. М., 1976. С. 466-467.
Поступило редакцию 20 июля 2001 г.
