Uchebnik

Из африканской улитки Аchatino fulica, выделены дипиранокумарины, тормозящие размножение вируса СПИД, наиболее активны из них 2 стереоизомера:

Фуранокумарины также описаны линейные и ангулярные, все они обладают фотодинамической активностью, но наиболее активен ксантотоксин; который используется в медицине для лечения витилиго и псориаза. Препарат Аммифурин представляет собой смесь бергаптена, изопимпинеллина и ксантотоксина.

Реже в растениях, чаще в грибах содержатся изокумарины. В водяном перце (Poligonum hidropiper), в моркови описан 6-О-метилмеллеин:

изокумарин 6-О-метилмеллеин

341

Такого типа структуры легко связываются с аминокислотами своего растения и обладают тератогенным действием, вызывая рождение потомства с недоразвитым мозгом и уродствами скелета, например, микотоксин из

Penicillium охратоксин:

Из 3-замещенных кумаринов грибов и бактерий выделен кумариновый гликозид 3-амино-4-оксизамещенное производное, которое является антибиотиком новобиоцином и используется для лечения стафилококковых инфекций дыхательных, мочевыводящих путей, при заболеваниях кожи, остеомиелите:

Хлоркумарин из индийского растения Toddalie, хлортикол, хлоркулол из растений Murrayа семейства Rutaceae и многие другие обладают высокой антибактериальной активностью:

Из алкилпроизводных наибольшей активностью обладает брахикумарин – антибиотический компонент корней Brachyclados megalanthus и феруленол токсическое вещество Ferulа:

Средиземноморская водоросль Daуcladus синтезирует 3,5,7-триокси- кумарин, окрашивающий пространство в желтый цвет при повреждении водоросли.

Кумарины, как лактоны, хорошо растворимы в органических растворителях: хлороформе, этиловом эфире, спирте этиловом, жирах и жирных маслах, в водных растворах щелочей, причем нагревание в этом случае

342

часто приводит к раскрытию гетерокольца и образованию оксикоричных кислот, а при нагревании до 1000С кумарины возгоняются в виде игольчатых кристаллов. В воде, в большинстве случаев, агликоны нерастворимы, а гликозиды растворяются, как правило, в воде и практически нерастворимы в органических растворителях.

В зависимости от структуры, кумарины имеют голубую, синюю, фиолетовую, зеленую, желтую флюоресценцию в УФ-свете. После обработки пятен на бумаге щелочью и высушивания, флюоресценция усиливается.

Для качественного обнаружения кумаринов используют реакции:

Добавляют 1-3 мл 10% раствора калия едкого в метаноле, нагревают 5 минут на водяной бане, появляется желтое окрашивание. Затем добавляют 5-6 капель свежеприготовленного реактива Паули по Кутачеку (см. фенолы), появляется от коричнево-красного до вишневого окрашивание (окси- и

метоксикумарины).

«Лактонная проба». Добавляют 10 капель 10% раствора калия едкого в метаноле, нагревают 5 минут на водяной бане, перемешивают и нейтрализуют 10% раствором кислоты хлороводородной до кислой реакции, появляется помутнение или выпадает осадок (большинство кумаринов).

Добавляют 1-3 мл пиридина, затем по каплям 1-3 мл 0.1н раствора натрия гидроксида. При этом окраска переходит от желтой, через зеленую, к синей в присутствии 1-3 капель спиртового раствора бромтимолового синего

(дикумарин, оксикумарины).

Добавляют 1-3 капли 1% спиртового раствора хлорида железа окисного, появляется различное окрашивание для кумаринов и изокумаринов, синефиолетовое (дикумарин).

Добавляют 2-3 мл 0.1н раствора натрия гидроксида, нагревают на водяной бане (60-700С) в течение 5 минут, быстро охлаждают на льду и добавляют 2 мл свежеприготовленного раствора диазосульфокислоты, появляется интенсивное красное окрашивание (фурокумарины).

Добавляют 1-3 мл кислоты серной концентрированной, появляется изумрудно-зеленое окрашивание (фурокумарины).

Добавляют 1-3 мл 10% раствора калия гидроксида, появляется красное окрашивание (фурокумарины).

Добавляют 1-3 мл щелочного раствора натрия нитропруссида, появляется оранжевое окрашивание, добавляют 1-3 мл кислоты уксусной, концентрированной окраска меняется на фиолетово-красную (фурокумарины в отличие от кумаринов).

Добавляют 1-3 мл свежеприготовленного диазосульфаниламида, появляется оранжевое, красно-оранжевое или фиолетовое окрашивание

(производные кумаринов). От действия раствора йода или реактива Драгендорфа, цвет меняется на коричневый.

343

Методы выделения кумаринов

Для выделения кумаринов из растительного сырья обычно применяют экстракцию различными растворителями: метиловым и этиловым спиртом, бензолом, хлороформом, этиловым и петролейным эфирами.

Наиболее исчерпывающая экстракция кумаринов, как агликонов, так и гликозидов достигается этиловым спиртом. Получаемый после отгонки спирта густой экстракт последовательно фракционируют разнополярными растворителями: хлороформом, этиловым эфиром, ацетоном и др.

В некоторых случаях целесообразно растительный материал предварительно обрабатывать петролейным эфиром, а затем исчерпывающе экстрагировать хлороформом, этиловым и метиловым спиртом.

С целью отделения кумаринов от сопутствующих веществ, часто сконцентрированный экстракт из растительного сырья обрабатывают 0.5% водным раствором калия гидроксида для удаления кислотных и фенольных компонентов. Затем экстракт обрабатывают 5% водно-спиртовым раствором КОН в течение 1 часа, при этом в кумаринах раскрывается лактонное кольцо и образуются соли кумариновых кислот. Одновременно происходят и другие реакции: омыление соответствующих жиров и других сложных эфиров. Индифферентные составные части экстракта (стерины, спирты, углеводороды) удаляются обработкой щелочного раствора этиловым эфиром. Водно-щелочной раствор подкисляется кислотой хлороводородной разбавленной. При этом освобождаются органические кислоты, а присутствующие кумариновые кислоты переходят с отщеплением элементов воды в кумарины. Смесь кислот и кумаринов извлекается этиловым эфиром. Кислотные составные части из лактонной фракции можно удалить добавлением по каплям 0.5% КОН в раствор, в который они переходят, в то время как нейтральные кумарины, как более устойчивые по отношению к разбавленной щелочи, остаются в эфире.

При описанном методе выделения суммы кумаринов, сложно избежать их частичной деструкции, поэтому как для очистки кумаринов от сопутствующих веществ, так и для выделения индивидуальных соединений широкое распространение получили хроматографические методы. В качестве сорбента при хроматографировании кумаринов чаще всего используется оксид алюминия и силикагель. Кумарины хорошо элюируются с колонки смесью петролейного эфира с хлороформом, бензолом, смесью бензола с этилацетатом, смесью бензола с метиловым спиртом в различных соотношениях. Эфирные масла, глицериды, стероиды и тритерпены обычно элюируются в первых фракциях, затем следуют кумарины. Кумарины на колонке и в элюатах обнаруживаются по флуоресценции в УФ свете.

Методы бумажной и тонкослойной хроматографии в исследовании растительных кумаринов позволяют быстро устанавливать однородность экстракта(элюата), проводить сравнительный качественный анализ образцов и препаративное выделение индивидуальных соединений.

Ввиду плохой растворимости кумаринов в водных и лучшей – в неполярных фазах, разделение их осуществляется путем распределительной

344

хроматографии на импрегнированной бумаге. В качестве подвижной фазы используют бензин, петролейный эфир (70-1100), смесь петролейный эфир – бензол – метиловый спирт (5:4:1). Хроматографическая бумага, как правило, предварительно пропитывается 20% водным раствором этиленгликоля или пропиленгликоля, либо 10% раствором формамида в спирте метиловом.

Помимо бумажной хроматографии, широко используется хроматография в тонком слое оксида алюминия или силикагеля. Хорошее разделение кумаринов в тонком слое было достигнуто при применении следующих систем:

1петролейный эфир – этилацетат (2:1, 7:3, 8:2);

2н-гептан – бензол (4:1);

3н-гексан - этилацетат (7:1);

4хлороформ – метанол (19:1);

5хлороформ – диэтиловый эфир (7:3);

6толуол – метанол – ацетон (10:10:0.8);

7дихлорметан - метанол (97:3).

Кумарин и его производные могут быть разделены методом ВЭЖХ на колонках с «обращенной» фазой, состоящей из неподвижной фазы Kromasil С18 и подвижной фазы состава вода - ацетонитрил (1:3) при расходе подвижной фазы 2 мл/мин (400С) и УФ-детектировании (254 нм). Высокое разрешение получено в системе ODS RP18 сорбент / метанол + вода (8:2).

Предложена методика разделения и анализа кумаринов на колонке (300х3.9) с μ-Бондапаком С18 в потоке смеси диоксана и 0.01М раствора гидрофосфата натрия (36.3:63.7) (рН=7.3) при расходе подвижной фазы 1.3 мл/мин и использовании УФ-детектора (340 нм).

Кумарины из надземной части чертополоха кудрявого и поникшего разделяли на колонках силикагеля, элюируя гексаном, смесями его с хлороформом и хлороформа с метанолом (9:1, 8:2, 7:3). Контроль за разделением веществ проводился методом ТСХ на пластинках Silufol в системах бензол – ацетон 1:2 и бензол – метанол – ацетон 8:2:10. Физикохимические характеристики выделенных кумаринов представлены ниже:

345

Химические свойства кумаринов

Как отмечалось выше, все кумарины можно рассматривать как производные α-пирона, сопряженного с ароматической системой бензольного кольца (9,10-бензо-α-пирон).

α-пирон является лактоном ненасыщенной кислоты, поэтому кумарины

–фенилпроизводные лактонов, существуют в таутомерных формах:

При растворении кумаринов в щелочной среде лактонное кольцо раскрывается с образованием кумариновых кислот белого или желтого цвета:

Длительное воздействие щелочей, особенно в присутствии катализаторов, вызывает изомеризацию кумариновых кислот в кумаровые, которые лактонного кольца не образуют, т.е. наблюдается цис-транс изомерия:

В щелочной среде в присутствии диазореактива проходит реакция:

При комнатной температуре проходит реакция бромирования, а в присутствии разных катализаторов и восстановление:

346

 Асимметричные молекулы присоединяются направленно, в соответствии со смещением электронной плотности:

 По реакциям электрофильного обмена в бензольном кольце, в зависимости от условий, образуются различные продукты. Так, при нитровании при комнатной температуре образуется 6-нитрокумарин, при 1000 образуется 3,6-динитрокумарин. Аналогично проходит реакция сульфирования, при 1000

6–кумаринсульфокислоты, при 150-1600 3,6-кумариндисульфокислоты.

*4-оксикумарины отличаются по свойствам от всех других оксикумаринов

за счет енолизации. Фурокумарин реагирует с бензолом в присутствии AlCl3, кумарин – не реагирует даже при нагревании.

Большинство аминометилированных кумаринов проявляют способность стимулировать ЦНС, являются антагонистами барбитуратов, антиконвульсантами, анальгетиками, антипиретиками и др.

Реакцию С-аминометилирования осуществляют кипячением оксикумаринов с замещенными 1,1-диаминометанами в абсолютном диоксане:

Полученные соединения обладают нейротропным действием.

 Реакция Манниха - один из методов химической модификации, в результате которой в молекулу вводится фармакофорная группа основания, которая при превращении в аммонийную соль делает молекулу растворимой в водных системах, т.е. биодоступной.

347

К классическим условиям реакции Манниха для гидроксисоединений со скелетом бензопирана, относится взаимодействие с амином и формальдегидом в спирте при длительном нагревании. Однако, более приемлемым является введение аминометильной группировки с использованием замещенных 1,1- диаминометанов, т.к. для такого взаимодействия характерна высокая скорость реакции и отсутствие побочных процессов.

Орто-положение, относительно ОН-группы, предпочтительно для реакции Манниха для всех фенольных соединений, т.к., в первую очередь, образуется водородная связь между субстратом и реагентом Манниха, а затем атака ортоположения. При этом, реакцию С-аминометилирования осуществляют кипячением оксикумаринов с замещенными 1,1-диаминометанами в абсолютном диоксане. При реакции с кумаринами (1) и (2) аминометильная группировка вступает в положение 6 системы 2,3-дигидро-циклопента[с]хромен-4-она, а в случае кумаринов 3 и 4 направляется в положение 8, что согласуется с данными ПМР-спектроскопии.

В соответствии с результатами экспериментов, наиболее активным субстратом в реакции аминометилирования является 7-окси-2,3-дигидроцикло- пента[с]хромен (1), взаимодействие с которым происходит в течение 0.5-1 ч. При использовании хлорпроизводного (2) необходимо более длительное нагревание – в течение 2-4 ч. Для осуществления реакции Манниха с метилзамещенным производным (3) необходимо более длительное нагревание (5-10 ч.), в случае 9-окси-7-метил-2,3-дигидроциклопента[с]хромен-4-она (4) для завершения реакции нагревание проводится в течение 1-3 ч.:

1: R=H; 2: R=Cl; 5: R=H, R1=R2=CH3; 6: R=Cl, R1=R2=CH3;

7: R=H, R1=R2=CH2CH3; 8: R=Cl, R1=R2=CH2CH3; 9: R=H, R1R2=(CH2)4;

10: R=Cl, R1R2=(CH2)4; 11: R =Cl, R1R2=CH2CH(CH3)CH2CH2;

12: R= H, R1R2=CH(C2H5)CH2CH2CH2CH2; 13: R = Cl, R1R2=CH(C2H5)CH2CH2CH2CH2;

14: R=H, X=CH2; 15: R=C1, X=CH2; 16: R=Cl, X=CH(CH3); 17: R=H, X=O; 18: R=Cl, X=O;

19: R=H, X=NCH3; 20: R=Cl, X=NCH3; 21,27: R1=R2=CH3; 22,28: R1=R2=CH2CH3;

23,29: R1R2=(CH2)4; 24,30: R1R2=CH2CH(CH3)CH2CH2; 25: R1R2=CH(C2H5)CH2CH2CH2CH2;

31: X=CH2; 32: X X=CH(CH3); 33: X=O; 34: X = NCH3.

348

Благодаря высокой биоактивности, природные кумарины и их синтетические аналоги служат базой для создания новых медпрепаратов.

Дикумарины являются спутниками кумаринов в растениях, но минорными среди продуктов биосинтеза, особенно в продуктах жизнедеятельности микроорганизмов. Из Aspergillus glaucus выделены микотоксины – котанин и его аналог с 8,8’-С-С-связью. 5,5’- и 5,8’-сочетание характерно для эуфорбетина и его изомера, выделенных из молочая Euphorbia lathyris. Другие варианты сочетания мономеров представлены ниже:

тоддасиатин ипомопсин

 При взаимодействии с α-галогенкетонами в условиях реакции Вильямсона, получены продукты карбоалкилирования:

Химический состав препаратов на основе кумаринов (Аммифурин из плодов амми большой, Бероксан из плодов пастернака посевного, Псорален из плодов и корней псоралеи костянковой) изучен методом ВЭЖХ на основе индексов удерживания и относительных оптических плотностей, определяемых по площадям соответствующих пиков при последовательном дозировании образцов с детектированием на разных длинах волн (220, 254, 317±13 нм).

 Фурокумарины под действием света димеризуются с образованием фотодимеров циклобутанового строения:

349

Синтез дикумаринов осуществлен сочетанием кумариновых фрагментов

сиспользованием кумарин-4-уксусных кислот с замещенными салициловыми альдегидами по схеме:

35-38,40-43,45-48 39,44,49

8,13,24,39: R=H; 9,14,29,44: R=CH3; 10,15,49: R=OH; 16: R1=H; 17: R1=8-OCH3;

18: R1= 6-Br; 20,35: R=R1=H; 21,36: R=H, R1=8-OCH3; 22,37: R=H, R1= 6-Br; 23: R=H, R1=7-OAc; 25,40: R=CH3, R1=H; 26,41: R=CH3,R1=8-OCH3; 27,41: R=CH3,R1=6-Br;

28: R=CH3,R1=7-OAc; 30: R=OAc,R1=H; 31: R=OAc, R1=8-OCH3; 32: R=OAc, R1=6-Br; 33: R=OAc, R1=7-OAc; 34: R=OAc; 38: R=H, R1=7-OH; 43: R=CH3, R1=7-OH;

45: R=OH, R1=H; 46: R=OH, R1=8-OCH3; 47: R=H, R1= 6-Br; 48: R=OH, R1=7-OH

350