Фитоэкдистероиды растений Silene brahuica, S.claviformis и Rhaponticum carthamoides

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ИНСТИТУТ БИООРГАНИЧЕСКОЙ  ХИМИИ

имени АКАДЕМИКА  А.С.САДЫКОВА

 

 

                                                                                     На правах рукописи

                                                                                               УДК 547. 926

 

САДИКОВ ЗАФАР  ТУРГУНОВИЧ

 

 

Фитоэкдистероиды  растений Silene brahuica,

 S.claviformis и Rhaponticum carthamoides

 

 

02.00.10 - Биоорганическая  химия, химия  природных

      и физиологически  активных веществ

 

А В Т О Р Е  Ф Е Р А Т

 

 

диссертации на соискание  ученой степени

 кандидата химических  наук

ТАШКЕНТ – 2 0 0 5

Работа выполнена в Институте  химии растительных веществ имени

академика С.Ю.Юнусова АН Республики Узбекистан

 

 

Научный руководитель: доктор химических наук, проф. З.Саатов

 

 

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор                                                                    

                                   У.Н.Зайнутдинов                                

                   доктор химических наук, профессор

                                  З.А.Кулиев

 

 

 

Ведущая организация: Ташкентский Фармацевтический Институт

 

 

 

 

Защита состоится  «______»_____________________2005 г. в ______ ч.  на заседании Специализированного Cовета Д 015.21.01 при Институте биоорганической химии имени академика А.С.Садыкова АН РУз ( 700143, Ташкент, проспект академика Х.Абдуллаева, 83). 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биоорганической  химии им. акад. А.С.Садыкова АН РУз.

 

 

Автореферат разослан «____»_________________2005 г.

 

 

Ученый секретарь

Специализированного совета

доктор биологических наук                                         О.Х.Саитмуратова                      

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

 

Актуальность темы. Среди разнообразных вторичных метаболитов, синтезируемых растениями, заметное место занимают экдистероиды. По своей структуре эти вещества идентичны или близки к гормонам линьки и метаморфоза членистоногих и, по всей видимости, играют значительную роль в экологической системе растения - насекомые.

В настоящее время становится ясным, что соединения данного типа широко распространены в растительном мире. Кроме того, растительные источники  экдистероидов как по качественному  составу, так и по количественному содержанию, имеют значительное превосходство перед    животными организмами.

Экдистероиды проявляют различные  виды биологической активности. Они  обладают анаболическим, гипогликемическим, гепатопротекторным свойствами, кроме  того, препятствуют развитию атеросклероза, оказывают        положительное  влияние при лечении миокардита и переломов костей.

В связи с изложенным выше, одной из актуальных задач  современной биоорганической химии  является поиск доступного растительного  сырья, богатого экдистероидами, изучение их строения и состава, определение физико-химических характеристик, выявление физиологической активности новых веществ и разработка на их основе препаратов для медицинской практики.

Диссертация выполнена  в лаборатории химии гликозидов Института химии растительных веществ им. акад. С.Ю.Юнусова АН РУз в период 1996-2004 гг. Она является составной частью исследований по координационному плану НИР, проводимых в рамках темы 2.29.5.1 «Химическое строение тритерпеновых, иридоидных гликозидов и экдистероидов из растительных объектов. Характерные особенности биосинтеза и метаболизма этих соединений». 

Цель работы. Целью данной работы явилось выделение и изучение структуры гормонов линьки и их производных из растений Silene brahuica,       S.claviformis и Rhaponticum carthamoides и выявление их биологической активности.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Выделение и идентификация экдистероидов из растений              S.brahuica (корни), S.claviformis (надземная часть) и Rh.carthamoides (семена).
2. Изучение химических и спектральных свойств новых соединений, доказательство их строения, выявление их структурных и стереохимических особенностей.
3. Накопление основных экдистероидов и передача их на биологические испытания.

Научная новизна. В ходе выполнения диссертационной работы выявились следующие результаты, имеющие научную новизну:

1) Изучены экдистероиды растений  рода S.brahuica, S.claviformis и Rh. carthamoides.

- Из растения S.brahuica выделено 5 экдистероидов, из которых три оказались новыми.

- Впервые изучено на содержание  экдистероидов растение S.claviformis. Разработана схема извлечения экдистероидов из этого растения. Из надземных органов этого растения выделено 6 экдистероидов, из которых два оказались новыми.

- Из семян растения Rh.carthamoides выделено 2 экдистероида. Один из них является новым соединением.

2) Строение выделенных соединений  установлено на основании химичес-  ких превращений, спектральных  данных с использованием современных  методов исследования (масс-, ИК-, ¹Н, ¹³С ЯМР-) при совместном анализе двумерных гомоядерных ¹Н/¹H COSY, TOCSY и ROESY и гетероядерных ¹Н-, ¹³С HSQC и HMBC -спектров.

3) При биологических  испытаниях обнаружена адаптогенная  активность некоторых экдистероидов  выделенных из растения S.claviformis.

Практическая  значимость. Растения Silene brahuica и S.claviformis являются новым перспективным источником для получения лекарственного препарата “экдистен”. В результате фармакологических изучений выявлена адаптогенная активность экдистерона и интегристерона А, на основе экдистерона могут быть созданы новые эффективные лекарственные средства адаптогенного действия.

На защиту выносятся  следующие положения:

- Изучение растений Silene brahuica, S.claviformis и Rhaponticum carthamoides на содержание экдистероидов

-  Выделение и установление  структуры новых и известных  веществ

- Изучение биологической  активности экдистероидов выделенных  из S.claviformis

Апробация работы. Результаты работы доложены на 3-ей конференции молодых учёных, посвящённой памяти академика С.Ю.Юнусова (Ташкент, 1999 г.) и 13-ой международной конференции Ecdysone Workshop (Йена,     1998 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 5 статей и тезисы двух докладов.  

Структура и  объем работы. Работа изложена на 105 страницах и   состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы, включающего 155 наименований и приложения. В диссертации приведено 15 таблиц, 15 схем и 6 рисунка. В первой главе рассматриваются свойства экдистероидов и особенности их строения. Приведена таблица, включающая 30 известных экдистероидов. Вторая глава посвящена обсуждению собственных исследований по выделению и определению структуры изученных соединений. В третьей главе приведены экспериментальные данные.

Полученные нами данные были подвергнуты статистической обработке  с применением пакета прикладных программ статистического анализа  на компьютера IBM Pentium-IV с вычислением среднеарифметической (M), среднего квадратичного отклонения (σ), стандартной ошибки (m), относительных величин (частота, %), критерия Стьюдента (t) с вычислением вероятности ошибки (Р). За статистически значимые изменения принимали уровень достоверности Р<0,05.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

С целью поиска экдистероидов мы продолжили изучение растений Silene brahuica Boiss и Rhaponticum carthamoides (Willd) Iljin. Растение Silene claviformis химическому изучению подвергалось впервые. Предварительные хроматографические анализы показали, что все три растения содержат экдистероиды.

Фитоэкдистероиды Silene brahuica Boiss

Ранее было изучено растение Silene brahuica Boiss, произрастающее в Ташкентской области. С целью сравнения на содержание экдистероидов, нами было изучено растение Silene brahuica Boiss, произрастающее в долине Шонкемин (Киргизстан). Предварительный хроматографический анализ на ТСХ показал, что как по качественному составу, так и по количественному содержанию они отличаются друг от друга.

Нами было подвергнуто  глубокому изучению подземные органы растения S.brahuica. Выделение экдистероидов из Silene brahuica проводили по схеме 1. Из корней этого растения мы выделили 5 экдистероидов.

Соединения 7, 8 по своим физико-химическим константам и спек-                                                                                  тральным данным (масс-, ИК-, ¹Н и ¹³С ЯМР) идентифицировали с известными экдистероидами – экдистероном и силенеозидом С соответственно. Соединения 1 (интегристерон А-25-ацетат), 4 (силенеозид Н), 5 (силенеозид G) являются новыми экдистероидами (табл.1.)

 

Схема 1. Схема выделения  фитоэкдистероидов из корней Silene  brahuica

Таблица 1.

Физико-химические свойства фитоэкдистероидов,

выделенных  из Silene brahuica

Название соединения	Суммарная формула	Т.пл., 0С	[a]Do , в CH3OH	Выход,  в %
Интегристерон А-    25-ацетат        (1)	C29H46O9	198-200	-	0.001
Силенеозид H (4)	C35H56O14	210-212	-	0.0005
Силенеозид G (5)	C39H64O17	225-227	121±2	0.0016
Экдистерон     (7)	C27H44O7	240-242	60.7±2	0.0940
Силенеозид С (8)	C33H54O13	232-234	90.0±2	0.0032

 

Строение интегристерон  А-25-ацетата (1)

Первым новым экдистероидом  выделенным из S.brahuica является интегристерон А-25-ацетат. В ИК спектре этого соединения имеются полосы поглощения обусловленные гидроксильными группами (3200 см^-1) и a,b-ненасыщенной кетогруппировкой (1655 см^-1), а также имеются полосы поглощения при 1730 и 1244 см^-1, указывающие на наличие сложноэфирного остатка. Присутствие в спектре ПМР экдистероида 1 трехпротонного синглета при 1,96 м.д. свидетельствует о наличии в этом соединении одной ацетильной группы. Щелочное омыление экдистероида 1 привело к интегристерону А (схема 2, соединение 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 2. Химические превращения интегристерон А-25-ацетата (1)

В масс-спектре соединения 1 пик иона с m/z 379 (разрыв связи С-20-        С-22) и его производные с m/z 361, 343 и 325 позволяют предположить, что ацетильная группа расположена в боковой цепи, а не в стероидном ядре.

При сравнении данных спектров ПМР соединения 1 и интегристерона А (схема 2, соединение 2) существенное различие выявляется только в положении сигналов метильных групп при С-26 и С-27, которые сдвигаются в слабое поле (табл. 2). Этот факт позволяет предположить, что в экдистероиде 1 ацетильная группа присоединена к оксигруппе при С-25.

Ацетилированием экдистероида 1 получили пентаацетат (3) (схема 2).

В спектре  ПМР пентаацетата (3) сигналы СН₃-26 и СН₃-27 практически не изменились.

Исходя из полученных данных, можно заключить, что соединение 1 является интегристерон А-25-ацетатом и определено как новый экдистероид.

 

Таблица 2.

   Химические сдвиги  протонов интегристерона А-25-ацетата  (1), интегристерона А (2) и его  ацетильного производного (3)

(d, м.д., C₅D₅N, О-ТМС )

Соединение	Положение протонов
	Н-1	Н-2	Н-3	Н-7	Н-9	Н-22	СН3-18	СН3-19	СН3-21	СН3-26/27	OAc
1	4.30	-	4.38	6.30	3.60	3.87 д 3J=9.4Гц	1.26	1.43	1.63	1.44 1.50	1.96
2	4.30	4.30	4.30	6.17	3.57	3.77	1.19	1.40	1.58	1.39
3	5.85	5.60	5.60	6.12	3.62	5.03	1.46	1.46	1.62	1.41 1.46	1.98(6Н) 2.08(9Н)