CC BY
75
УДК 547.599.2
СИНТЕЗ И БАКТЕРИЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ АМИДОВ ДЕГИДРОАБИЕТИНОВОЙ КИСЛОТЫ
© СяоПин Жао1, ДзенКванг Сонг1, С.Р. Кушнир2, А.Б. Радбиль2 , Б.А. Радбиль2
1 Институт химической переработки лесных продуктов Академии леса КНР, г. Нанкин (КНР)
2ООО ««Научно-внедренческая фирма Лесма», Московское шоссе, 85, Нижний Новгород, 603950 (Россия) E-mail: [email protected]
Синтезированы 10 образцов амидов на основе дегидроабиетиновой кислоты (ДАК). Определены их физикохимические свойства и бактерицидная активность к некоторым микроорганизмам. Показано, что изученные амиды ДАК обладают заметной бактерицидной активностью, превышающей, в основном, активность исходной ДАК. Установлено, что бактерицидная активность существенно зависит от структуры амидов и природы используемого для синтеза амина.
Ключевые слова: дегидроабиетиновая кислота, амид, бактерицидная активность
This research was financially supported by grants from Forestry Commonwealth Industry Special Foundation
of China (№4-8) and National Natural Science Foundation of China (№30771690).
Введение
Смоляные (дитерпеновые) кислоты, основным доступным источником которых является канифоль, представляют собой главным образом монокарбоновые кислоты гидрофенантренового ряда. Для них характерны реакции как по карбоксильной группе, так и по гидрофенантреновому ядру. Благодаря этому на основе канифоли и смоляных кислот получают многочисленные продукты, которые находят применение в различных более чем 50 отраслях хозяйственной деятельности.
Смоляные кислоты и их производные обладают, как известно, широким спектром биологической активности. Можно считать доказанным, что введение в молекулу смоляных кислот азотной функции приводит к существенному усилению биологической активности смоляных кислот.
В работе [1] впервые было показано, что дегидроабиетиновая кислота (ДАК) является достаточно эффективным бактерицидным и фунгицидным препаратом. Азометины (основания Шиффа), полученные нами из дегидроабиетиламина и производных бензальдегида, также проявляют бактерицидную активность [2]. Впервые полученные нами четвертичные аммониевые соединения [3] наряду с достаточно высокой фунгицидной, бактерицидной обладают и поверхностной активностью.
В работе [4] доказано, что амиды, полученные на основе ДАК и первичных аминов (анилина, бензилами-на, о-толуидина и некоторых других), оказывают бактерицидное действие на споровые бактерии, кишечную палочку и другие микроорганизмы.
Кроме того, амиды смоляных кислот обладают фармакологическими свойствами. В частности, в работах [5, 6] было доказано, что амиды смоляных кислот обладают гипохолестеринемической активностью и способны регулировать содержание холестерина в плазме крови теплокровных животных, а в работе [7] сообщается о гастрозащитной и цитостатической эффективности амидов ДАК.
В настоящем сообщении приведены данные о синтезе некоторых амидов ДАК и их бактерицидной активности.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Экспериментальная часть
Синтез амидов ДАК осуществляли следующим образом.
В раствор, содержащий 0,3 моль амина в 60 мл толуола, медленно при постоянном перемешивании дозировали при комнатной температуре раствор 0,1 моль хлорангидрида ДАК в 60 мл толуола. Реакционную смесь перемешивали в течение 8 ч, после чего ее обрабатывали 5%-ным раствором НС1. Далее толуольный раствор амида ДАК промывали водой до нейтральной реакции, сушили прокаленным №2804 в течение 1214 ч и отфильтровывали. После этого удаляли из фильтрата растворитель, а полученные амиды перекри-сталлизовывали из смеси гексана и этанола.
Хлорангидрид ДАК получали согласно [8]. Другие использованные химикаты имели квалификацию ЧДА или ХЧ и дополнительной очистки не подвергались.
ИК-спектры регистрировали на спектрофотометре Вю-Яа^185 ГЯ. Температуру плавления определяли на приборе ХТ-5. 'Н-ЯМР-спектры снимали на спектрометре БРХ-300 Вгикег ЛУЛМСБ-300, растворитель -СБС13. Элементный анализ был выполнен на приборе РБ-2400 СИМ.
Бактерицидную активность синтезированных амидов ДАК изучали путем измерения диаметра зоны ингибирования [9]. Для этого 0,5 мл суспензии спор каждого из исследованных микроорганизмов добавляли в стерильную агаризированную среду непосредственно перед ее затвердеванием, заливали смесь в стерильные чашки Петри диаметром 9 см и оставляли затвердевать. Готовили растворы тестируемых соединений в диме-тилформамиде в концентрации 2-10-6 г/мл. Далее стерильные диски из фильтровальной бумаги диаметром 7 мм смачивали в соответствующем растворе тестируемого соединения и помещали каждый из дисков в чашки Петри. Чашки Петри выдерживали при температуре 35 °С в течение 48 ч, затем измеряли зоны ингибирования роста микроорганизмов. Эксперимент был выполнен трижды с каждым из тестируемых соединений.
Результаты и обсуждение
Известно, что карбоксильная группа дитерпеновых кислот расположена у третичного атома углерода и пространственно затруднена. Поэтому многие реакции, обычно характерные для алифатических кислот, в случае со смоляными кислотами протекают с трудом. Однако, как известно, реакционную способность ди-терпеновых кислот можно усилить путем введения в карбоксильную группу активирующих частиц. В частности, нами был использован путь преобразования ДАК в ее хлорангидрид обработкой треххлористым фосфором [8]. Это позволило осуществить синтез амидов ДАК в «мягких» условиях по следующей схеме:
РСЦ
Я1Я2КИ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 О 10
Я 1 = И И И И И И Ме Ме Г"4) Л
Я 2 = И РИ о-Ме-РИ о-Б-РИ р-Б-РИ РИ
Всего было синтезировано 10 амидов (1-10) на основе ДАК и аммиака (1), анилина (2), о-метиланилина (3), бензиламина (4), о-фтор- (5) и п-фторанилина (6), Ж-метиланилина (7), Ж-метилбензиламина (8), пиридина (9) и морфолина (10).
Выход амидов ДАК составил (%): 1-73,5, 2-69,8, 3-63,2, 4-48,8, 5-58,5, 6-46,3, 7-47,6, 8-69,9, 9-54,7, 10-61,8. Соединение 8 по внешнему виду представляет собой бесцветную жидкость, остальные амиды -бесцветный кристаллический порошок.
Физико-химические свойства синтезированных амидов приведены в таблице 1, а их ИК- и :Н ЯМР-спектры приведены в таблице 2.
Таблица 1. Физико-химические свойства амидов ДАК
№ Брутто- формула Т °С -*-пл^ Элементный состав
рассчитано найдено
С Н N C H N
1 С20Н2!ДО 170* 80,27 9,б9 4,б8 80,29 9,71 4,71
2 СМН33^ 139 83,20 8,80 3,73 83,21 8,78 3,70
3 С27Н35^ 154.5 83,29 8,99 3,59 83,34 9,01 3,б4
4 С27Н35^ б4 83,29 8,99 3,59 83,31 8,97 3,59
5 ^^FNO 93 79,39 8,14 3,5б 79,27 8,19 3,52
б СМН3^Ж> 141 79,39 8,14 3,5б 79,43 8,07 3,52
7 С27Н35^ 103.5 83,29 8,99 3,59 83,21 9,10 3,29
8 С28Н37^ - 83,37 9,18 3,47 83,34 9,08 3,49
9 ^^NO 1бб 81,74 10,08 3,82 81,71 9,98 3,79
10 СмН35№Э2 15б 78,05 9,49 3,79 78,11 9,57 3,84
в работе [10] - 172 °С с массовой долей основного вещества 97% (ГЖХ). Таблица 2. ИК- и 1Н ЯМР-спектры амидов ДАК
№
ИК-спектр: (KBr, см- )
Н1 ЯМР-спектр: (CDCl3, 5/ррт, 300 MГц)
5
6
7
8
9
10
3432 и 3445(N-H); 2935; 1б30 и 1610(O=C-N); 14б0; 1378 3428 и 3340(N-H); 29б0; 1бб0, 1525 и 1311(O=C-N); 1б00; 1500; 1384; 750 3303 и 3288(N-H); 29б0; 1б40, 1454 и 1382(O=C-N); 1б03; 158б; 1500
345б и 3345(N-H); 3000; 1б33, 1455 и 1381(O=C-N); 1527; 1500
34б5 и 3316(N-H), 29б1; 2930; 28б8; 1б54, 1515 и 1387(O=C-N), 1б13; 7б0 3424 и 3357(N-H); 295б; 28б3; 1бб0, 1510 и 13O5(O=C-N); 1б08; 831 3455 и 3060(N-H); 2871; 1629(O=C-N); 1591; 1494; 1270 3408; 2950; 1625(O=C-N); 1495; 1450; 1253
3445; 295б; 2858; 1618(O=C-N); 1450; 1250; 1100
3430; 2900; 2848; 1634(O=C-N); 1450; 1388; 1222; 1022
7.27-б,88 (3H,C=CH-); 5,б4 (2H,CONH2-); 2,83 (1H, -CH(Me)2); 2,99-1,5б (10H, -CH2-); 1,54 (1H,>CH-); 1,30-1,23 (12H, -CH3)
7,28 (1H,CONH-); 7,5б-б,90 (8H,C=CH-); 2,85 (1H, -CH(Me)2); 2,93-1,б1 (10H, -CH2-); 1,б3 (1H,>CH-); 1,44-1,25 (12H, -CH3)
7,41 (1H,CONH-); 7,83-б,91 (7H,C=CH-); 2,8б (1H, -CH(Me)2); 2,931,83 (10H, -CH2-); 2,29 (3H,C=C-CH3); 1,77 (1H,>CH-); 1,4б-1,25 (12H, -CH3)
7,30 (1H,CONH-); 7,37-б,89 (7H,C=CH-); 4,52 (2H,NH-CH2); 2,8б (1H, -CH(Me)2); 2,87-1,52 (10H, -CH2-); 1,31 (1H,>CH-); 1,25-0,91 (12H, -CH3)
7,81 (1H,CONH-); 8,37-б,92 (7H,C=CH-); 2,8б (1H, -CH(Me)2); 2,93-1,б4 (10H, -CH2-); 1,б1 (1H,>CH-); 1,4б-1,25 (12H, -CH3)
7,23 (1H,CONH-); 7,51-б,91 (7H,C=CH-); 2,85 (1H, -CH(Me)2); 2,921,81 (10H, -CH2-); 1,59 (1H,>CH-); 1,42-1,24 (12H, -CH3)
7,40-б,90 (7H,C=CH-); 3,25 (3H,N-CH3); 2,83 (1H, -CH(Me)2); 2,8б-1,59 (10H, -CH2-); 1,45 (1H,>CH-); 1,2б-0,8б (12H, -CH3)
7.28-6,90(8H,C=CH-); 3,46(2H,N-CH2); 3,25(3H,N-CH3); 2,83(1H, -CH(Me)2); 2,84-1,53 (10H, -CH2-); 1,32(1H,>CH-); 1,29-0,89(12H, -CH3)
7.28-б,91 (3H,C=CH-); 3,84 (4H,CONCH2-); 2,8б (1H, -CH(Me)2); 2,84-1,57 (16H, -CH2-); 1,55 (1H,>CH-); 1,3б-1,24 (12H, -CH3)
7.28-б,92 (3H,C=CH-); 3,74 (4H,CONCH2-); 3,б3 (4H,OCH2-); 2,85 (1H, -CH(Me)2); 2,87-1,73 (10H, -CH2-); 1,4б (1H,>CH-); 1,3б-1,22 (12H, -CH3)
4
В ИК-спектрах синтезированных амидов отчетливо проявляется полоса поглощения в области 1б20-1бб5 см-1, характерная для валентных колебаний связи O=C-N<. Химсдвиги в 1Н ЯМР-спектрах, а также данные по элементному составу хорошо согласуются с расчетными. Все это подтверждает предложенный состав полученных и идентифицированных соединений - амидов ДАК.
Бактерицидная активность амидов ДАК была изучена на трех видах микроорганизмов - E. Coli, B. Sub-tilis и S. Aureus - путем измерения зоны ингибирования их роста и приведена в таблице 3.
Таблица 3. Бактерицидная активность амидов ДАК (диаметр зоны ингибирования, см)
Соединения
ДАК 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10
E. Coli. 0,8 0,77 0,73 0,73 1,00 0,93 1,00 1,77 0,97 1,10 0,78
B. Subtilis. 1,17 1,08 0,70 0,70 0,70 1,10 0,70 1,20 1,23 1,70 1,б0
S. Aureus. 0,90 0,85 1,08 1,11 0,75 0,83 0,78 1,б7 2,00 1,б3 1,17
Из приведенных данных видно, что бактерицидная активность синтезированных амидов ДАК зависит от природы микроорганизмов и, как и следовало ожидать, от структуры амидов, обусловленной природой взятых для их синтеза аминов.
Видно, что амиды ДАК обладают избирательной биоцидной активностью. Наибольшей активностью по отношению к E. Coli обладает соединение (7) - диаметр зоны ингибирования составляет 1,77 см, к B. Subtilis - соединение (10) (диаметр зоны ингибирования - 1,6 см), а по отношению к S. Aureus - соединение (8) (диаметр зоны ингибирования - 2 см). Синтезированные амиды ДАК наиболее активны по отношению к S. Aureus, и наименее активны - к B. Subtilis. Причем амиды, в которых атом азота связан с алкильными группами и гетероциклическими кольцами, проявляют более сильное антибактериальное действие.
Полученные нами данные соответствуют принятой точке зрения о том, что введение азотсодержащих функций в дитерпеноиды усиливает их биоцидную и фармакологическую активность.
Выводы
Предложен и реализован эффективный способ получения амидов ДАК. Амиды ДАК обладают избирательной бактерицидной активностью по отношению к микроорганизмам. Бактерицидная активность амидов ДАК зависит от природы используемых для синтеза аминов. Амиды, у которых атом азота связан с алкильной группой и гетероциклическими кольцами, проявляют большую активность, чем ДАК и другие амиды на ее основе.
Список литературы
1. Borglin S. Biologically activities of dehydroabietic acid // Soap. Sanit. Chem. 1947. V. 23, №12. Р. 147-169.
2. Сяопин Жао, Дзен Кванг Сонг, Радбиль А.Б. и др. Синтез и биологическая активность азометинов на основе де-
гидроабиетиламина и производных бензальдегида // Журнал прикладной химии 2007. Т. 80, №8. С. 1334-1336.
3. Патент 2256649 РФ. Четвертичные аммониевые соединения на основе смоляных кислот и канифоли, обладающие фунгицидными, бактерицидными и поверхностно-активными свойствами / С.Р. Кушнир, Б.А. Радбиль, А.Б. Радбиль и др.// Б.И. 2005. №20. С. 25.
4. Горяев М.И., Шарипова Ф.С, Тихонова Л.К. и др. Синтетические превращения смоляных кислот. XIV. Азотсодержащие производные дегидроабиетиновой кислоты // Известия КазССР. Серия химическая. 1977. №2. С. 68-71.
5. Nuray Ulusu N., Ercil D., Koray Sakar M. et al. Abietic acid inhibits lipoxygenase activity // Phytother. Res. 2002. V. 16. P. 88-90.
6. Fujita Y., Sempuku K., Kitaguchi K. et al. New hypocholesterolemic abietamide derivatives. I. Structure-activity relationship // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). 1980. V. 28. №2. P. 453-458.
7. Sepulveda B., Astudillo L., Rodriguez J.A. et al. Gastroprotective and cytotoxic effect of dehydroabietic acid deriva-
tives // Pharmacol. Res. 2005. V. 52. P. 429-437.
8. Кушнир С.Р., Борисова Н.В., Радбиль А.Б. и др. Хлорангидриды смоляных кислот. Сообщение 1. Хлорангид-рид дегидроабиетиновой кислоты // Журнал прикладной химии. 2003. Т. 76, №11. C. 1845-1847.
9. Feio S.S., Gigante B., Roseiro J.C. et al. Biologically activities of rosin derivatives // J. Microbiol. Meth. 1999. V. 35. P. 201-206.
10. Борисова Н.В., Кушнир С.Р., Курский Ю.А. и др. Синтез изоцианатов дитерпеновых кислот // Химия растительного сырья. 2005. №2. С. 21-27.
Поступило в редакцию 16 октября 2007 г.
