CC BY
25
СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ И АНТИГРИБНОЙ АКТИВНОСТИ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ АМИНОСОЛЕЙ ГЛИЦИРРИЗИНОВОЙ КИСЛОТЫ
Эсанов Рахмат Султон угли
базовый докторант (PhD) лаборатории низкомолекулярных биологически активных соединений, Институт биоорганической химии Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: esanovr@mail.ru
Тилябаев Заитжан
д-р биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории низкомолекулярных биологически активных соединений,
Институт биоорганической химии Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Мамадрахимов Азимжон Акпаралиевич
канд. хим. наук, ст. науч. сотр. лаборатории физико-химических методов исследования, Институт биоорганической химии Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Махсумханов Ахмаджон Аъзамханович
канд. биол. наук, ст. науч. сотр. Лаборатории микробной экобиотехнологии, Институт микробиологии Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Алимова Барно Хасановна
канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаборатории микробной экобиотехнологии, Институт микробиологии Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Пулатова Озодахон Мансуровна
канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаборатории микробной экобиотехнологии, Институт микробиологии Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Гафуров Махмуджан Бакиевич
д-р хим. наук, вед. науч. сотр. лаборатории низкомолекулярных биологически активных соединений, Институт биоорганической химии Академии наук Республики Узбекистан,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
SYNTHESIS AND RESEARCH OF ANTIBACTERIAL AND ANTI-FUNGAL ACTIVITY OF HETEROCYCLIC AMINO SALTS OF GLYCIRRIZINIC ACID
Rakhmat Esanov
Basic doctoral student (PhD), Laboratory of low molecular weight biologically active compounds of the Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan. Tashkent
Zaitjan Tilyabaev
Doct. Biol. sciences, Leading Researcher Laboratory of low molecular weight biologically active compounds Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Azimjon Mamadrahimov
Cand. Chem. Sciences, senior researcher. Laboratory of physical and chemical research methods Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: Синтез и исследование антибактериальной и антигрибной активности гетероциклических аминосолей глицирризиновой кислоты // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Эсанов Р.С. [и др.]. 2020. № 7(73). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/9600 (дата обращения: 05.07.2020).
Akhmadzhon Makhsumkhanov
Cand. Biol. Sciences, senior researche. Laboratory microbial ecobiotechnology Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Barno Alimova
Cand. biol. Sciences, senior researche. Laboratory microbial ecobiotechnology Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Ozodahon Pulatova
Cand. biol. Sciences, senior researche. Laboratory microbial ecobiotechnology Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Mahmudjan Gafurov
Doct. Chem. Sciences, Leading Researcher Laboratory of low molecular weight biologically active compounds Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Используя ряд гетероциклических аминов, были синтезированы новые соли глицирризиновой кислоты. Структура этих соединений подтверждена на основе изучения их физико-химических и спектральных характеристик. Исследованы их антимикробная и антигрибная активности.
ABSTRACT
Using a series of heterocyclic amines, new salts of glycyrrhizic acid were synthesized. The structure of these compounds is confirmed by studying their physico-chemical and spectral characteristics. Their antimicrobial and antifungal activity was investigated.
Ключевые слова: синтез, глицирризиновая кислота, гетероциклические амины, антимикробная и фунгицид-ная активности.
Keywords: synthesis, glycyrrhizic acid, heterocyclic amines, antimicrobial and fungicidal activity.
Введение
Биологическая активность многочисленных модификаций глицирризиновой кислоты (ГК) обусловлена особенностями ее химической структуры. С целью создания новых фармацевтических средств проводятся исследования по получению комплексов глицирризиновой кислоты с аминокислотами, алкалоидами, антибиотиками и др. Среди них известны препараты, обладающие противовоспалительными, анальгезирующими, антиаллергическими, гиполи-пидемическими, антиоксидантными, антитоксическими, гепатопротекторными, иммунотропными, антимикробными и противоопухолевыми свойствами [2; 5; 1; 3; 4].
Несмотря на широкий спектр проводимых исследований в этом направлении, актуальность синтеза новых соединений на основе химической модификации ГК, которые обладали бы высокой биологической активностью и специфичностью действия, они ведутся во многих научных лабораториях мира. Учитывая свойство ГК образовывать супрамолеку-лярные комплексы, в настоящей статье, используя эту комплексообразующую способность, предпринята попытка модифицировать ГК путем взаимодействия ее со следующими гетероциклическими аминами: 3-амино-1,2,4-тризолом; 2-аминопиримиди-ном; 2-аминотиазолом; 2-аминобензотиазолом;
4-амино-м-крезолом; 2-амино-2-метилфенолом; 2-амино-4,6-диметилпиридином; 6-амино-3-пиколи-ном и 2-амино-4-метилпиридином, исследовать их на предмет антибактериальной и антигрибной активности.
Целью данного исследования является синтез ряда аминосолей ГК с некоторыми гетероциклическими аминами и изучение их антибактериальной и антигрибной активности.
Методы и материалы
ИК-спектры синтезированных соединений снимали в диапазоне частот колебаний 400-4000 см-1 на спектрометре Perkin Elmer-10.6.1 (США). Измерение спектров поглощения проводили на спектрофотометре Shimadzu 1280 (Япония). Температуру плавления определяли на приборе ПТП ТУ 25-11-1144.
Для ЖХ-МС использован ВЭЖХ (Agilent Tech-nologies-1260, USA), колонка с обращенной фазой 2,1 X 150 мм (3,5ц) Eclipse XDB (Agilent Technologies, USA). МС проводили методом APCI-масс-спектрометрии (atmospheric pressure chemical ionisation), используя масс-спектрометр 6420 Triple Quad LC/MS (Agilent Technologies, USA). Регистрацию масс-спектров образцов проводили с положительной ионизацией.
Сканирование фрагментов проводили методом TIC (total ion current) в диапазоне 50-1100 масс.
Условия МС: расход газа осушителя - 4 л/мин, температура газа - 325 °С, давления газа в распылителе -20 psi, температура испарителя - 350 °С, напряжение на коронарные иглы - 4 микроампер, напряжения на капилляре - 4500 Вт.
Общая методика синтеза гетероциклических аминовых солей глицирризиновой кислоты. Смесь 1 ммоли ГК и 1 ммоли оснований растворяли в 25 мл абсолютного этанола, кипятили в течение 10-15 мин. Растворитель удаляли в вакууме (1мм рт. ст., при 30-40 °С). Соли I-X получали в виде однородной хрупкой пористой массы.
Определение антимикробной активности. Определение антимикробной активности проведено методом диффузии в агар, методом дисков [6] по отношению к тест-культуре бактерий Bacillus subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, а также грибам Alternaria alternaria и Fusarium oxysporum, но не подавляет рост Candida albicans, Trichoderma viride, Mucor sp., Monilia sp. Этот метод основан на оценке угнетения роста тест-микроорганизмов. Оценку результатов проводили путем измерения диаметра зон задержки роста вокруг диска, включая диаметр самого диска: отсутствие зоны задержки роста - испытуемая культура не чувствительна к данной концентрации препарата; диаметр зоны задержки роста 12 мм - умеренная чувствительность культуры к данной концентрации
препарата; диаметр зоны задержки роста более 14 мм - высокая чувствительность испытуемой культуры к данной концентрации объекта исследования. Результаты по антимикробной активности исследуемых объектов представлены в табл. 3.
Результаты и их обсуждение
Комплексы получены реакцией глицирризиновой кислоты и соответствующими гетероциклическими аминами в абсолютном этаноле, которые получены с количественным выходом 94-96 % от теоретического.
Синтезированные соединения (1-Х) охарактеризованы физико-химическими константами, их строение подтверждено данными ИК-, УФ- и масс-спектроско-пии (табл. 1, 2).
В ИК-спектре синтезированных веществ валентные колебания групп ОН и МЫН наблюдались при 3500-3100 см-1. Валентные колебания карбоксильной группы в молекуле ГК показаны при 1720 см-1, тогда как в солях эти колебания наблюдались при 1685-1705 см-1. Сдвиг этих частот колебаний до 35-15 см-1 свидетельствует о наличии электростатических взаимодействий между карбоксильной группой в молекуле ГК и аминогруппой в гетероциклических аминах.
где: М^
Ы+ = н^к-^
N1-1
3-амино-1,2,4-триозол I
N=4
Н2МЧ //
2-аминопиримидин II
ИЛ
И- , '/ \\
2-аминотиозол III
2-аминобензотиозол IV
сн.
Н3С ^ он 4-амино-м-крезол V
НО
5-амино-2-метилфенол VI
Н21Ч' "14 "сн3 6-амино-З-пиколин VIII
н,с
N
Н2]ЧГ N СН3
2-амино-4,6-диметилпиримидин VII
сн,
н,]ч
N
2-амино-З -пиколин IX
2-амино-4-метилпиридин X
Рисунок 1. Общая схема синтеза аминосолей ГК Некоторые физико-химические свойства полученных комплексов ГК
Таблица 1.
№ R+ Выход, % Т. пл., °С (с разложением) Брутто формула Растворимость Мг. г/моль
1 2 3 4 5 6 7
1 I 97 180±1 С44Н66016№ вода 907
2 II 94 190±1 С46И67016К3 вода 918
1 2 3 4 5 6 7
3 III 96 185±1 С45Н66016К2Б вода 923
4 IV 95 195±1 С49Н68016К2Б вода 973
5 V 94 170±1 С49Н71017К вода 946
6 VI 96 160±1 С49Н71017К вода 946
7 VII 95 200±1 С48Н71016К3 вода 946
8 VIII 96 210±1 С48Н70016К2 вода 930
9 IX 97 193±1 С48Н70016К2 вода 930
10 X 95 205±1 С48Н70016№ вода 930
Таблица 2.
УБ- и ИК-параметры аминосолей ГК
№ R+ УФ Хтах, нм (^е) Частота колебаний, ИК-спектр, см-1
1 I 258 (2,44) v(0H, ЫН) = 3100-3500, v(CHз, СН2) = 2930, 2890, \<С = О) = 1688, \<С = О) = 1660 (ПС = О), 5(№+) = 1420, \<О-Н) = 1041, \<С = С, С = N = 1602, 1508, 1542
2 II 225 (3,36), 258 (2,47) \<0Н, ЫН) = 3400-3470, v(CHз, СН2) = 2927, 2885 \{С = О) = 1705, v(С = О) = 1680 \{С = О) = 1634 (двойная связь), 5(Ш3+) = 1430, \<О-Н) = 1041, \<С = С) = 1542, 1523
3 Ш 256 (2,9) \<0Н, ЫН) = 3200-3450, v(CHз, СН2) = 2924, 2900, \<С = О) = 1699, \<С = О) = 1638(двойная связь), 5(№+) = 1439, \<О-Н) = 1040, \<С = С, С = N = 1603, 1542, 1523
4 IV 220 (2,60), 259 (2,04) \<ОН, ЫН) = 3100-3500, v(CHз, СН2) = 2925, 2895, \<С = О) = 1701, \<С = О) = 1645 (двойная связь), 5(ЫН3+) = 1440, \<О-Н) = 1041, \<С-Н) = 750 (бензольное кольцо)
5 V 256 (2,68) \<ОН, ЫН) = 3100-3500, v(CHз, СН2) = 2932, 2895 \<С = О) = 1701, \<С = О) = 1660 (двойная связь), 5(ЫН3+) = 1450, \<О-Н) = 1042
6 VI 259 (2,42) v(OH, NH) = 3150-3550, v(CH3, CH2) = 2925, 2905, v(C = O) = 1698, v(C = O) = 1592 (двойная связь), S(N№+) = 1425, v(O-H) = 1039, v(C = C) = 1600
7 VII 225 (2,6), 258 (2,17), 296 (1,10) v(OH, NH) = 3150-3550, v(CH3, CH2) = 2900, 2864, v(C = O) = 1698, v(C = O) = 1643 (двойная связь), S(N№+) = 1415, v(O-H) = 1041, v(C = C, C = N) = 1596
8 VIII 237 (2,91), 258 (2,34), 310 (1,45) v(OH, NH) = 3100-3500, v(CH3, CH2) = 2924, 2850, v(C = O) = 1702, v(C = O) = 1631 (двойная связь), S(N№+) = 1450, v(O-H) = 1041, v(C = C, C = N) = 1621, 1582, 1503
9 IX 234 (2,12), 260 (2,20), 300 (1,45) v(OH, NH) = 3100-3500, v(CH3, CH2) = 2924, 2830, v(C = O) = 1685, v(nC = О) = 1652, SÇNH3+) = 1430, v(O-H) = 1042, v(C = C, C = N) = 1640
10 X 237 (2,95), 260 (3,03), 296 (1,78) v(OH, NH) = 3100-3550, v(CH3, CH2) = 2927, 2885, v(C = O) = 1700, v(nC = О) = 1661, SÇNH3+) = 1425, v(O-H) = 1041, v(N-C = О) = 1652
В УФ-спектрах соединений 1-Х присутствуют характерные максимумы поглощения.
При изучении ультрафиолетовых (УФ) спектров при ближней ультрафиолетовой области спектра полученных аминосолей ГК показано, что они поглощают электромагнитные излучения при 250-270 нм. Максимальные значения поглощения, полученные при УФ, приведены в таблице 2.
Антимикробное действие соедине
Методом ЖХ-МС определены молекулярные массы и приблизительная химическая структура синтезированных соединений (табл. 1).
Изучение антимикробной активности. Результаты определения антимикробной активности исследуемых объектов представлены в таблице 3.
Таблица 3.
V и ГК в различных концентрациях
Зона подавления роста (мм)
Микроорганизм Соединение V ГК
Концентрация веществ (мг/мл)
4 12 16 50 50
Бактерии
Bacillus subtilis 6 8 11 17 5
Escherichia coli - 6 12 18 -
Staphylococcus aureus 10 16 17 20 8
Грибы
Alternaria alternaria - - 13 17 -
Fusarium oxysporum - 8 10 13 -
С помощью проведенных экспериментов установлено, что из 10 синтезированных комплексов глицирризиновой кислоты с 4-аминокрезолом (V) в концентрациях 4, 12, 16 и 50 мг/мл обладали антимикробным действием, подавляя рост вегетативных клеток бактерий Bacillus subtilis и патогенных бактерий Escherichia coli, Staphylococcus aureus, но не обладали антимикробным действием по отношению к Pseudomonas aeruginosa.
Согласно полученным экспериментальным данным препарат V обладает широким спектром антимикробной активности, подавляя рост тест-микроорганизмов (бактерий и грибов). Зона задержки роста бактерий Bacillus subtilis при концентрации 6 мг/мл наименьшая, с возрастанием концентрации подавление роста бактерий увеличивает вплоть до концентрации 50 мг/мл. Аналогичная зависимость наблюдается и для Staphylococcus aureus. Следует отметить, что по отношению к этому микроорганизму при активности исследуемого препарата в концентрациях от 4 мг/мл до 50 мг/мл чувствительность
Staphylococcus aureus выше более чем в 12 раз. Умеренная чувствительность Escherichia coli проявляется при концентрации V 16 и 17 мг/мл, а наибольшее подавление роста тест-микроорганизмов препаратом V выявлено при его концентрации 50 мг/мл. Способность ингибировать рост конидий грибов Alternaria alternaria установлена в концентрациях V 13 и 17 мг/мл. В этих концентрациях подавление роста Fusarium oxysporum в 1,3 раза слабее. Сравнительное исследование антибактериальной активности V и ГК при 50 мг/мл показало, что чувствительность ГК по отношению к росту Bacillus subtilis и Staphylococcus aureus в 3,4 и 2,5 раза слабее, чем активность препарата V.
Таким образом, комплекс V можно рекомендовать в качестве потенциального фармакологического средства, обладающего выраженным антимикробным действием.
Список литературы:
1. Комплексные соединения глицирризиновой кислоты с противомикробными препаратами / Р.М. Кондратенко, Л.А. Балтина, С.Р. Мустафина, А.Ф. Исмагилова [и др.] // Хим.-фарм. журн. - 2003. - Т. 37. - № 9. -С. 32-35.
2. Комплексы p-глицирризиновой кислоты с нестероидными противовоспалительными средствами как новые транспортные формы / Г.А. Толстиков, Л.А. Балтина, Ю.И. Муринов, В.А. Давыдова [и др.] // Хим.-фарм. журн. - 1991. - Т. 25. - № 2. - С. 29-32.
3. Яковишин Л.А., Грошковец В.И., Корж Е.Н. Супромолекулярный комплекс моноаммониевой соли глицирризиновой кислоты (глицирами) с кофеином // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. - 2017. - Т. 3 (69). - С. 270-277.
4. Яковишин Л.А., Грошковец В.И., Корж Е.Н. Супромолекулярный комплекс моноаммониевой соли глицир-ризиновой кислоты (глицирами) с аргинином и глицином // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. - 2014. - Т. 27 (66). - С. 131-137.
5. Medetbekov B.M., Arystanova T.A., Ordabayeva S.K. New complex compound of the glycyrrhizinic acid with antibacterial activity // Mater. Of II Inter. conf. on natural products: chemistry, technology & medicinal perspectives. -Almaty (Kazakhstan). - 2007. - P. 147.
6. NCCLS. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing; ninth informational supplement M100-S9. -1999. - V. 19. - № 1. - Р. 134.
