СИНТЕЗ И БАКТЕРИЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ АМИДОВ

ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2008. №2. С. 91–94.
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)
2
ООО «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, бензиламина, 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.
92
СЯОПИН ЖАО, ДЗЕНКВАНГ СОНГ, С.Р. КУШНИР, А.Б. РАДБИЛЬ, Б.А. РАДБИЛЬ
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 НСl. Далее толуольный
раствор амида ДАК промывали водой до нейтральной реакции, сушили прокаленным Na2SO4 в течение 12–
14 ч и отфильтровывали. После этого удаляли из фильтрата растворитель, а полученные амиды перекристаллизовывали 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 Bio-Rad-185 IR. Температуру плавления определяли
на приборе XT-5. 1Н-ЯМР-спектры снимали на спектрометре DPX-300 Bruker AVANCE-300, растворитель –
СDCl3. Элементный анализ был выполнен на приборе PE-2400 CHN.
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 диметилформамиде 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 дитерпеновых 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:
PCl3
R1R2NH
OH
Cl
O
NR1R2
O
R
1
R
2
O
1
2
3
4
5
6
7
8
=
H
H
H
H
H
H
Me
Me
=
H
Ph
o-Me-Ph
bz
o-F-Ph
p-F-Ph
Ph
bz
9
10
O
N
N
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), N-метиланилина (7), N-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 1Н ЯМРспектры приведены в таблице 2.
СИНТЕЗ И БАКТЕРИЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ …
93
Таблица 1. Физико-химические свойства амидов ДАК
Элементный состав
рассчитано
С
Н
N
C
1
С20Н29NO
170*
80,27
9,69
4,68
80,29
2
С26Н33NO
139
83,20
8,80
3,73
83,21
3
С27Н35NO
154.5
83,29
8,99
3,59
83,34
4
С27Н35NO
64
83,29
8,99
3,59
83,31
5
С26Н32FNO
93
79,39
8,14
3,56
79,27
6
С26Н32FNO
141
79,39
8,14
3,56
79,43
7
С27Н35NO
103.5
83,29
8,99
3,59
83,21
8
С28Н37NO
–
83,37
9,18
3,47
83,34
9
С25Н37NO
166
81,74
10,08
3,82
81,71
10
С24Н35NO2
156
78,05
9,49
3,79
78,11
*
в работе [10] – 172 °С с массовой долей основного вещества 97% (ГЖХ).
Бруттоформула
№
Тпл., °С
найдено
H
9,71
8,78
9,01
8,97
8,19
8,07
9,10
9,08
9,98
9,57
N
4,71
3,70
3,64
3,59
3,52
3,52
3,29
3,49
3,79
3,84
Таблица 2. ИК- и 1Н ЯМР-спектры амидов ДАК
№
1
2
3
ИК-спектр: (KBr, см-1)
3432 и 3445(N–H); 2935; 1630 и
1610(O=C–N); 1460; 1378
3428 и 3340(N–H); 2960; 1660, 1525 и
1311(O=C–N); 1600; 1500; 1384; 750
3303 и 3288(N–H); 2960; 1640, 1454 и
1382(O=C–N); 1603; 1586; 1500
4
3456 и 3345(N–H); 3000; 1633, 1455 и
1381(O=C–N); 1527; 1500
5
3465 и 3316(N–H), 2961; 2930; 2868;
1654, 1515 и 1387(O=C–N), 1613; 760
3424 и 3357(N–H); 2956; 2863; 1660,
1510 и 1305(O=C–N); 1608; 831
3455 и 3060(N–H); 2871; 1629(O=CN); 1591; 1494; 1270
3408; 2950; 1625(O=C–N); 1495; 1450;
1253
6
7
8
9
10
3445; 2956; 2858; 1618(O=C-N); 1450;
1250; 1100
3430; 2900; 2848; 1634(O=C–N); 1450;
1388; 1222; 1022
Н1 ЯМР-спектр: (CDCl3, δ/ррm, 300 MГц)
7,27-6,88 (3H,C=CH–); 5,64 (2H,CONH2–); 2,83 (1H, –CH(Me)2); 2,991,56 (10H, –CH2–); 1,54 (1H,>CH–); 1,30-1,23 (12H, –CH3)
7,28 (1H,CONH–); 7,56-6,90 (8H,C=CH–); 2,85 (1H, –CH(Me)2); 2,931,61 (10H, –CH2–); 1,63 (1H,>CH–); 1,44-1,25 (12H, –CH3)
7,41 (1H,CONH–); 7,83-6,91 (7H,C=CH–); 2,86 (1H, –CH(Me)2); 2,931,83 (10H, –CH2–); 2,29 (3H,C=C–CH3); 1,77 (1H,>CH–); 1,46-1,25
(12H, –CH3)
7,30 (1H,CONH–); 7,37-6,89 (7H,C=CH–); 4,52 (2H,NH–CH2); 2,86
(1H, –CH(Me)2); 2,87-1,52 (10H, –CH2–); 1,31 (1H,>CH–); 1,25-0,91
(12H, –CH3)
7,81 (1H,CONH–); 8,37-6,92 (7H,C=CH–); 2,86 (1H, –CH(Me)2); 2,931,64 (10H, –CH2–); 1,61 (1H,>CH–); 1,46-1,25 (12H, –CH3)
7,23 (1H,CONH–); 7,51-6,91 (7H,C=CH–); 2,85 (1H, –CH(Me)2); 2,921,81 (10H, –CH2–); 1,59 (1H,>CH–); 1,42-1,24 (12H, –CH3)
7,40-6,90 (7H,C=CH–); 3,25 (3H,N–CH3); 2,83 (1H, –CH(Me)2); 2,861,59 (10H, –CH2–); 1,45 (1H,>CH–); 1,26-0,86 (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)
7,28-6,91 (3H,C=CH–); 3,84 (4H,CONCH2–); 2,86 (1H, –CH(Me)2);
2,84-1,57 (16H, –CH2–); 1,55 (1H,>CH–); 1,36-1,24 (12H, –CH3)
7,28-6,92 (3H,C=CH–); 3,74 (4H,CONCH2–); 3,63 (4H,OCH2–); 2,85
(1H, –CH(Me)2); 2,87-1,73 (10H, –CH2–); 1,46 (1H,>CH–); 1,36-1,22
(12H, –CH3)
В ИК-спектрах синтезированных амидов отчетливо проявляется полоса поглощения в области 1620–
1665 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. Subtilis и S. Aureus – путем измерения зоны ингибирования их роста и приведена в таблице 3.
Таблица 3. Бактерицидная активность амидов ДАК (диаметр зоны ингибирования, см)
Микроорганизмы
E. Coli.
B. Subtilis.
S. Aureus.
ДАК
0,8
1,17
0,90
1
0,77
1,08
0,85
2
0,73
0,70
1,08
3
0,73
0,70
1,11
4
1,00
0,70
0,75
Соединения
5
6
0,93
1,00
1,10
0,70
0,83
0,78
7
1,77
1,20
1,67
8
0,97
1,23
2,00
9
1,10
1,70
1,63
10
0,78
1,60
1,17
94
СЯОПИН ЖАО, ДЗЕНКВАНГ СОНГ, С.Р. КУШНИР, А.Б. РАДБИЛЬ, Б.А. РАДБИЛЬ
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.
2.
Borglin S. Biologically activities of dehydroabietic acid // Soap. Sanit. Chem. 1947. V. 23, №12. Р. 147–169.
Сяопин Жао, Дзен Кванг Сонг, Радбиль А.Б. и др. Синтез и биологическая активность азометинов на основе дегидроабиетиламина 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., Rodrıguez J.A. et al. Gastroprotective and cytotoxic effect of dehydroabietic acid derivatives // 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. Хлорангидрид 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.