Размещено на http://www.allbest.ru/

.

Полипренолы из растительного сырья

Введение

Полипренолы (PPre) (рис. 1), полиненасыщенные алифатические терпеновые спирты, относятся к классу низкомолекулярных биорегуляторов. Данные соединения участвуют в транспорте гидрофильных частиц в процессе биосинтеза полисахаридов, гликопротеинов, пептидогликанов и подобных им углеводсодержащих биополимеров через клеточную мембрану у про- и эукариотов [1]. Полипренолы проявляют противовирусную, противоязвенную, иммуномодулирующую и ряд других активностей, являются синтонами для производства лекарственных препаратов [1, 2].

Рис. 1. Структура полипренолов из сульфатного мыла (m=3-5), из ДЗ ели (m=11-15), из ДЗ пихты (m=12-16).

Полиизопреноидные спирты могут быть синтезированы или выде-лены из природных источников. Синтез данных соединений сопряжен с рядом трудностей стерического характера. К настоящему моменту уда-лось синтезировать полипренолы С₃₀ [3]. Природные источники содержат полипренолы С₂₅-С₅₀₀ в различных количествах - от 0.0001 до 5% от веса абсолютно сухого сырья (а.с.с.) [4].

Настоящая работа посвящена исследованию полипренолов из древесной зелени (ДЗ) пихты и ели и из сульфатного мыла (СМ).

Результаты и дискуссия

Выбор в качестве источников РPre растительного сырья обусловлен относительно высоким содержанием в нем изучаемых соединений - в среднем от 0.05 до 2% от веса сухого сырья [4] (в тканях млекопитающих и микроорганизмах содержание полипренолов на порядок меньше [6]). Древесная зелень, как и сульфатное мыло, выбранные в качестве источников РPrе - побочные продукты определенных технологических процессов, что имеет значение для разработки промышленной схемы их утилизации.

Столь различные, на первый взгляд, объекты исследования (СМ и ДЗ) в данной работе объединены единым принципом извлечения из сырья нейтральных компонентов и, в частности, PPre. В обоих случаях мы имеем дело с эмульсионной экстракцией.

Выделение полиропенолов из сульфатного мыла

СМ образуется в процессе варки древесины на первой стадии технологического процесса производства бумаги. СМ представляет собой эмульсию, где основными поверхностно-активными веществами выступают натриевые соли смоляных и жирных кислот, а также компоненты деструкции лигнина. В состав СМ входят также углеводороды, спирты и сложные эфиры терпенового ряда [7]. Для эффективной экстракции СМ неполярным растворителем - петролейным эфиром (п.э.), необходимо деэмульгирование, которое осуществляется низкомолеку-лярными спиртами - этанолом и изопропанолом.

В табл. 1 показаны результаты извлечения нейтральных веществ и полипренолов из сульфатного мыла в зависимости от применения различных деэмульгирующих систем.

Табл. 1. Извлечение нейтральных веществ и полипренолов из СМ.

Данные табл. 1 показывают, что соотношение ком-понентов C₃H₇OH : CM : H₂O = 0.5 : 1.0 : 1.0 является наибо-лее эффективным для выделения комплекса нейтральных веществ (НВ) и полипренолов. Содержание полиизопреноидных спиртов составляет при этом 12.7% от веса нейтральных веществ.

Выделенные адсорбционной хроматографией PPre (схема 1) представляют собой смесь гомологов с различной длиной цепи, что характерно для этого класса соединений. ВЭЖХ на обращеннофазной колонке Separon C₁₈ и спектрами ¹Н ЯМР установлено, что смесь состоит из пяти гомологов, содержащих от 6 до 10 изопреновых единиц с преобладанием спиртов С₃₅-С₄₀. Реализация схемы 1 позволяет выделить из СМ, помимо РPre, ряд полезных и биологически активных продуктов, таких как ситостерин, бетулин, сесквитерпеноиды, смоляные и жирные кислоты.

Выделение полипренолов из древесной зелени ели и древесной зелени пихты

Эмульсионная экстракция нейтральных компонентов из ДЗ основана на обработке измельченного растительного сырья водно-щелочными растворами при перемешивании. При этом образуется эмульсия, где поверхностно-активными веществами выступают соли эндогенных смоляных и жирных кислот, компоненты частичной деструкции лигнина и ряд других амфифильных соединений. При перемешивании, которое способствует увеличению площади поверхности липофильной фазы и интенсификации массопереноса, образуются мицеллы, способные включать в себя липиды ДЗ. В табл. 2 приведен рад эмульгирующих систем и выход нейтральных компонентов и полипренолов их ДЗ ели и пихты.

Табл. 2. Извлечение нейтральных веществ и полипропенолов из древесной зелени ели и пихты.

Табл. 2 демонстрирует, что интенсификации процесса экстракции способствуют факторы, увеличивающие площадь поверхности дисперсионной фазы. В настоящем исследовании в качестве таких факторов применяли добавки неполярного растворителя при перемешивании и ультразвук (УЗ). Так, добавление петролейного эфира (1 : 10 часть от объема смеси) увеличивают выход НВ из ДЗ пихты, в среднем, в 2 раза. Воздействие ультразвука в течение 30 мин. приводит к возрастанию на 30% выхода НВ из того же источника.

Количество PPre, извлекаемых из ДЗ ели и пихты в большей степени зависит от природы щелочного агента. Опыты, проведенные с ДЗ пихты выявили, что растворы NaOH и КОН эффективнее для извлечения PPre, чем раствор Na₂CO₃. Для экстракции РРrе из ДЗ ели наиболее подходящим щелочным агентом является NaOH.

Выделенные из ДЗ ели и пихты PPre представляют собой сумму гомологов. Данные анализа ВЭЖХ и ¹Н ЯМР спектроскопии свидетельствуют о наличии 15-19 изопреновых звеньев в молекуле PPre ДЗ пихты (с преобладанием спиртов С₈₅-С₉₀) и 14-18 изопреновых звеньев в молекуле PPre ДЗ ели (с преобладанием спиртов С₇₅-С₈₀).

Экспериментальная часть

1. Выделение нейтральных веществ и полипренолов из растительного сырья

На схеме 1 показан способ извлечения PPre из СМ. Сульфатное мыло - побочный продукт целлюлозо-бумажного производства, предоставлено цехом лесохимии СЛПК.

Схема 1. Выделение полипренолов из сульфатного мыла.

Полипренолы из ДЗ ели и пихты выделены способом, показанном на схеме 2. Древесная зелень собрана в окрестностях г. Сыктывкара, высушена при комнатной температуре и измельчена на шнековом измельчителе до размера частиц 1-5 мм.

Разделение суммы экстрактивных веществ

Адсорбционная хроматография.

Нейтральные вещества (НВ) сульфатного мыла разделены на колонке АСК 1.0х0.015 м системой растворителей возрастающей полярности (петролейный эфир : диэтиловый эфир) (п.э. : д.э.). Полипренолы СМ С₃₀-С₄₅ выделены элюентом п.э. : д.э. = 9 : 1 (v/v).

Неомыляемые вещества ДЗ ели и ДЗ пихты разделены на колонке АСК 1.0х0.015 м системой растворителей возрастающей полярности (п.э. : д.э.). Полипренолы ДЗ ели (С₇₅-С₈₅ ) и ДЗ пихты (С₈₅-С₉₅) выделены элюентом п.э. : д.э. = 95 : 5.

Контроль за ходом разделения осуществляли тонкослойной хроматографией (ТСХ) в системе растворителей гексан : д.э. = 3 : 1; проявитель - раствор KMnO₄ c добавлением H₂SO₄.

Омыление нейтральных веществ ДЗ ели и ДЗ пихты проводили спиртовым раствором КОН по известной методике [5].

Общие аналитические методы

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) использовалась для экспресс-анализа содержания PРre в концентрате нейтральных веществ для определения состава гомологов.

ВЭЖХ для экспресс-анализа содержания РPre в концентрате нейтральных веществ проводили на приборе «Милихром-1» на колонке с нормальной фазой Silasorb 600 64х2 мм системой растворителей гептан/диоксан 95/5 (v/v) с использованием УФ детектора при л=214 нм.

ВЭЖХ для разделения полипренолов на гомологи проводили на приборе «Милихром-1» на колонке с обращенной фазой Separon C₁₈ 64х2 мм системой растворителей этанол : диоксан 95 : 5 (v/v).

ИК спектры снимали на приборе Спекорд М-80.

Спектры ¹Н ЯМР снимали на приборе Bruker AM-300.

Спектры ¹³С ЯМР снимали на приборе Bruker AM-75.

Полипренолы (PPre) ИК спектр (KBr, см ^-1): 3330, 1672, 1454, 1380, 1006, 840.

Спектр ¹Н ЯМР (СDCl₃, 300MHz, м.д.): 1.59 (s, CH₃ trans), 1.68 (s, CH₃, cis), 1.72 (s, б-CH₃), 2.1 (br, -CH₂-), 4.1 (d, J=7.0 Hz, -CH₂OH-), 5.1 (br, -C=CH-), 5.4 (t, -C=CH-CH₂OH).

Спектр ¹³С ЯМР (75 MHz, м.д.): 15.94 (CH₃, trans), 17.64 (щ-CH₃, trans), 23.40 (CH₃, cis), 25.68 (щ-CH₃, cis), 26.69 (-CH₂-), 31.90 (-CH₂-, trans-cis), 32.14 (-CH₂-, cis-cis), 39.69 (-CH₂-, trans-trans), 58.90 (-CH₂OH), 124.95 (-C=CH-), 135.14 (-C=CH-).

Схема 2. Выделение полипренолов из древесной зелени пихты и ели.

Литература

полипренол зелень пихта экстракция

1.Григорьева Н.Я., Моисеенков А.М. Хим.-фарм. журн. 1989. No.2. C.144.

2.Серебряков Э.П., Нигматов А.Г. Хим.-фарм. журн. 1990. No.2. C.104.

3. Коптенков В.А., Веселовский В.В, Новиков М.А., Моисеенков А.М. Изв. АН СССР, сер. химич. 1987. No.4. C.817.

4.E. Swiezewska, W. Sasak, T. Mankowski, W. Jankowski, T. Vogman, I. Kraewska, J. Hertel, E. Skocxylas, T. Chojnacki. Acta Biochim. Pol. 1994. No.4. P.221.

5.E. Swiezewska, T. Chojnacki. Phytochem. 1991. No.1. P.267.

6. T. Mankowski, W. Jancowski, T. Chojnacki, P.Frank. Biochem. 1976. No.15. P.2125.

7. Маркова Н.П., Рощин В.И., Ковалев В.Е. Хим. технол. древ. 1986. C.3.

Размещено на Allbest.ru