CC BY
94
УДК 634.0.813.2
СОСТАВ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ХВОИ
ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ
THE COMPOSITION OF EXTRACTIVES ESTERS SIBERIAN LARCH
NEEDLES
Миксон Д.С., Рощин В.И. (Санкт-Петербургский государственный
лесотехнический университет имени С.М.Кирова, г. Санкт-Петербург, РФ) Mikson D.S., Roshchin V.I. (Saint Petersburg State Forest Technical University)
Ключевые слова: хвоя, Larix Sibirica Ledeb., древесная зелень, сложные эфиры Key words: conifers, LarixSibiricaLedeb., foliage ,esters
Введение
Род Larix на территории Российской Федерации среди древесных растений является одним из главных и наиболее распространенных лесообразующих пород. Лиственничные леса занимают около 40% всей лесопокрытой площади нашей страны[1].Из 12 видов лиственниц, произрастающих в России, лиственница сибирская является наиболее распространенным видом [2].
В промышленности активно используется только стволовая часть лиственницы, составляющая около 40% биомассы дерева. Остаточный биоматериал (вершинки, крона дерева, корни) относят к категории отходов и не используют в переработке. Однако многочисленными исследованиями установлено, что именно крона дерева - древесная зелень, является основным местом биосинтеза питательных веществ и соединений, выполняющих регуляторнуюфункцию жизнедеятельности растения и защитную функцию. Низкая степень использования биомассы дерева, вероятно, связана с недостаточной изученностью состава биологически активных веществ из различных частей кроны, а также и листопадностью хвои. Последнее обстоятельство влияет на состав древесной зелени (охвоенные побеги и обесхвоенные ветви) в течение года, что затрудняет использование кроны дерева в промышленном масштабе и соответственно, снижает интерес к изучению биологически активных веществ частей кроны дерева. Объектом данного исследования являлась хвоя летнего и осеннего сборов лиственницы сибирской.
Методическая часть.
Образцы древесной зелени летнего сбора были отобраны в Турунтаевском лесничестве Томской области и осеннего сбора - желтая, опадающая хвоя, в Ботаническом парке СПБГЛТУ. Хвою летнего сбора отделяли вручную от побегов. Образцы хвои измельчали до размера 1-2 мм и характеризовали по содержанию экстрактивных веществ. Экстракцию проводили в аппаратах Сокслета ёмкостью 50 мл (петролейным эфиром, диэтиловым эфиром, этилацетатом, пропан- 2-олом) по стандартной методике [3], растворитель отгоняли, остаток экстрактивных веществ высушивали до постоянной массы. Содержание экстрактивных веществ, растворимых в горячей воде, определяли стандартным методом настаивания[3]. Соотношение масса хвои : вода 1:50,
экстрагирование проводили при температуре кипения.
Наработку экстрактивных веществ проводили в аппаратах Сокслета емкостью 1000 мл в течение 10 часов. В качестве экстрагента использовали пропан- 2- ол. Растворитель отгоняли на роторном испарителе, остаток последовательно экстрагировали петролейным эфиром, затем диэтиловым эфиром и этилацетатом. Ранее было установлено, что извлечение веществ, растворимых в петролейном эфире (пределы кипения 40-70 oC) из суммы экстрактивных веществ, извлекаемых пропан-2 -олом, близко по выходу и составу экстрактивных веществ, выделяемых из древесной зелени углеводородным экстрагентом (нефрас) в промышленных экстракторах оросительно-дефлегмационного типа.
Экстрактивные вещества, извлеченные пропан-2-олом, экстрагировали из оводненного 1: 1 раствора органическими растворителями на установке с обратным холодильником при температуре 50-60oC и постоянном перемешивании.
Вещества (дважды по 5 г), растворимые в петролейном эфире и выделенные из пропан-2-ол экстракта, разделяли на группы соединений по кислотно-щелочной схеме определения группового состава [4,5]. Оставшуюся часть экстракта (176 г) разделили на свободные кислоты и нейтральные вещества.
Нейтральные вещества хвои летнего сбора методом колоночной хроматографии разделили на фракции, различающиеся по полярности соединений. Сорбент- силикагель марки «Merck» 40-60 ммк, элюент-петролейный эфир, петролейный эфир с добавкой от 2 до 50 % диэтилового эфира, затем диэтиловый эфир и этанол.
Фракцию сложных эфиров подвергли щелочному гидролизу 0.5М КОН в этаноле с получением неомыляемых веществ и «связанных» кислот [5,6].
Свободные и «связанные» кислоты - кислотная составляющая сложных эфиров, метилировалидиазометаном, состав соединений устанавливали методом хроматомасс-спектрометрии сравнением масс-спектров пиков соединений со спектрами баз данных известных соединений ((WILEY 275.L, NIST 05.L).
Неомыляемые вещества хроматографировали методом колоночной хроматографии на силикагеле с использованием в качестве элюента петролейного эфира, петролейного эфира с добавкой от 1 до 50% диэтилового эфира, в конце- изопропиловый спирт. Выделенные соединения идентифицировали методом ЯМР-спектроскопии, группы соединений -методом хроматомасс-спектрометрии.
Использовали хроматограф «Agilent Technologies 6850C» с квадрупольным масс-спектрометром «Agilent Technologies 5973N», стандартная кварцевая каппилярная колонка HP-5MS длиной 30 м и с внутренним диаметром 0.25 мм, толщина пленки неподвижной фазы 0.25мкм. Разделение потока 1:100.Температурный режим колонки: для метиловых эфиров кислот- от 150 до 280oC с программированием температуры 5oC / мин; неомыляемых веществ- от 100 до 280 oC с программированием температуры 5 ^/мин.
1 13
Полипренолы идентифицировали по данным ЯМР 1H и C- спектров. Спектры записаны на приборе « JEOL JNM- ECX400A» (399.9 МГц) в растворе CDCl3 ,5 шкала.
ИК- спектры отдельных фракций получены на приборе ИК-фурьеспектрометре ФМС 1201 в таблетках KBr или CCl4.
Обсуждение результатов.
Хвоя летнего и осеннего сборов содержала соответственно 2.5 и 4.6% экстрактивных веществ, растворимых в петролейном эфире(здесь и далее от массы сух. сырья); в диэтиловом эфире 7.2 и 7.4%; этилацетате 12.6 и 14.7 % и пропан-2-оле 32.8 и 21.7 %; горячей воде 35.2 и 15.6%. Осенняя желтая хвоя содержит больше, чем хвоя летнего сбора, экстрактивных веществ, растворимых в углеводородном экстрагенте и других органических растворителях, за исключением пропан- 2- ола. Вероятно, в конце вегетации перед опадением хвои с наступлением апоптоза клеток листа снижается или прекращается биосинтез полярных соединений, необходимых для жизнедеятельности клеток. Доля малополярных соединений, соответственно, возрастает. Косвенным подтверждением этого могут служить результаты, полученные при наработке доли экстрактивных веществ растворимых в петролейном эфире и извлекаемых из пропан-2-ол экстракта. При наработке из хвои летнего сбора было извлечено 33.2% а из опавшей хвои только 6.8%.Доля веществ растворимых в петролейном эфире составила 21.0% от массы экстрактивных веществ, извлекаемых пропан-2-олом из хвои летнего сбора. Из опавшей хвои доля веществ, извлекаемая петролейным эфиром из пропан-2-ол экстракта, значительно выше- 76.9% или 5.2% от массы сухой опавшей хвои.
В части наработанных экстрактивных веществ летней и опавшей хвои, растворимых в петролейном эфире, определили групповой состав. В экстракте летней хвои доля свободных кислот и нейтральных веществ составила 31.5% и 67.5% соответственно, а из опавшей хвои - 21.7% и 67.8%. Нейтральные вещества экстракта летней хвои содержали около 64% неомыляемых веществ и 24 % « связанных кислот», а из опавшей хвои- около 60% неомыляемых веществ и 32% «связанных» кислот.
Основную часть нейтральных веществ(92.2г) разделили методом колоночной адсорбционной хроматографии на 20 фракций. Основная фракция 32.5% от нейтральных веществ, элюируемая из колонки петролейным эфиром с добавкой 2-3 % диэтилового эфира, состояла из сложных эфиров (ИК-спектр: сильные полосы поглощения (1710 и 1242 см-1). После щелочного гидролиза фракции и соответствующих обработок получили «связанные кислоты» (24.7%) и неомыляемые вещества (70.7% от фракции сложных эфиров).
Состав кислотной составляющей сложных эфиров устанавливали методом хроматомасс-спектрометрии. Установлено, что кислотная составляющая сложных эфиров состоит из насыщенных и ненасыщенных высших жирных кислот. Среди насыщенных кислот идентифицированы тетрадекановая, пальмитиновая, 14- метилпальмитиновая, стеариновая, арахиновая, лигноцериновая кислоты. Ненасыщенные кислоты представлены в основном октадеценовыми кислотами. Наряду с линолевой и линоленовой кислотами, являющимися главными среди ненасыщенных кислот древесных растений, компоненты фракции сложных эфиров хвои лиственницы содержат и редко
встречающиеся 5,9,12- и 6,9,12,15-октадеценовые кислоты. Кроме С-18 ненасыщенных кислот, среди соединений кислотной составляющей сложных эфиров идентифицирована 5,11,14- эйкозантриеновая кислота.
Неомыляемые вещества, полученные щелочным гидролизом сложных эфиров, разделили на ряд фракций. Из результатов разделения неомыляемой части сложных эфиров следует, что фракция сложных эфиров представляет собой сложную смесь соединений, состоящую, в основном, из тритерпеновых спиртов и стеринов, дитерпенового спирта фитола, моно - и сесквитерпеновых спиртов. В небольшом количестве ( около 2%) присутствуют насыщенные и ненасыщенные алифатические спирты нормального строения. Кроме спиртов-продуктов щелочного гидролиза сложных эфиров, в исследуемой фракции присутствовали углеводороды основной компонент которых сквален и каротин, а также наименее полярные кислородсодержащие оксиды: маноил- и эпиманоилоксид. Присутствуют также дитерпеновые альдегиды(около 1 % от массы фракции) и метиловые эфиры смоляных кислот,среди которых главными компонентами альдегидов являются сандаракопимариналь, изопимариналь и дегидроабиетиналь,среди сложных эфиров индентифицированы метиловые эфиры изопимаровой, дегидроабиетиновой и абиетиновой кислот.
Наибольшей фракцией неомыляемых веществ элюируемой из хроматографической колонки является фракция 4. По данным ТСХ выделенная
1 13
фракция состояла из одного компонента. По данным ЯМР 1H и C- спектров эта фракция идентифицирована как полипренолы.
Спектр ПМР, 5 шкала, CDCl3: 1.594;1.605 и 1.608 м.д., синглеты по 3H каждый, метил концевой изопропиледеновой группы в транс-конфигурации и 2-е внутренние метильные группы у атомов углерода 3-х замещенных двойных связей в транс-конфигурациях; 1.677 м.д., синглет,45Н ,метильные группы у атомов углерода внутренних 3-х замещенных двойных связей в цис-конфигурации;1.741м.д-3Н,метильнаягруппа у атома углерода трехзамещенной двойной связи в цис-конфигурации а-изопентенильного звена с гидроксильной группой;1.98-2.09 м.д., широкий синглет на 69Н, -CH2- групп изопентенильных звеньев молекулы;4.08м.д., дублет дублетов на 2Н, протоны у атомов углерода первичной спиртовой группы;5.124 м.д.- широкий синглет на 17Н, протоны у атомов углерода 3-х замещенных двойных связей изопентенильных звеньев; 5.440 м.д-триплет дублетов, 1Н, протон у атома углерода 3-х замещенной двойной связи а-изопентенильной группы.
Из данных ЯМР-спектра следует, что полипренолы из хвои лиственницы сибирской отличаются от полипренолов хвои сосны и ели длиной цепи основных пренолов [7]. Полипренолы представляют значительный интерес в качестве субстанции лекарственных средств. В России разработана технология получения полипренолов из древесной зелени [8] на основе которого выпускается лекарственное средство-гепатопротектор «Ропрен».
Список использованных источников
1.Милютин Л.И. Хвойные бореальной зоны.Лиственница.2003, вып.1. -С.6.
2.Савин Е.Н., Романенко В.Р., Ступников В.Г. Лиственница в лесных полосах. -
Красноярск: Изд-во СОАНСССР, 1988. - 93 с.
3.Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. - М.: Экология, 1991. - 164c.
4.Колодынская Л.А., РазинаН.Ю., РощинВ.И., Соловьев В.А. О различии в групповом составе экстрактивных веществ хвои и побегов сосны обыкновенной- Химия древесины,1984.-№5.- С.74-78.
5.Рощин В.И., Баранова Р.А., Белоозерских О.А., Соловьев В.А. Состав экстрактивных веществ хвои и побегов ели европейской- Химия древесины,1983.-№4. -С.56-61
6.Дьяченко Л.Г., Рощин В.И., Ковалёв В.Е. Нейтральные соединения экстрактивных веществ Larixgmelini- Химия природных соединений,1986.-№1.-С.56-63
7.Рощин В.И., Фрагина А.И., Соловьев В.А. Полипренолы и токоферолы из хвои Piceaabies(L.)Karst.-Растительные ресурсы,1986-т.22.-№4. -С.530-536
8.Султанов В.С., Лаптева Е.Н., Рощин В.И. Клиническое исследование гепатопротектора «Ропрен» при заболеваниях гепатобилиарной системы. -Гастроэнтерология Санкт-Петербурга, 2010. -№4. -С.7-11
