Главная

Исследовательские группы

Научный журнал
Хвойные бореальной зоны
(в перечне ВАК)

Введение

Фенольные соединения - одна из самых многочисленных и широко распространенных групп природных соединений, привлекающих внимание, особенно в последние годы, благодаря необычайно широкому спектру их биологической активности.
Кора лиственницы является неиспользуемым отходом деревоперерабатывающих предприятий, но может быть богатым источником биологически активных фенольных соединений, содержание которых достигает 15-18% от веса сухой коры.

Экспериментальная часть

Этилаиетатный экстракт коры лиственницы сибирской (8 г), полученный по схеме, описанной в работе [4]. фракционировался методом флэш­хроматографии с использованием в качестве сорбента силикагеля, в качестве элюента - смеси хлороформ-метанол с увеличением доли последнего. При этом были получены следующие фракции, содержащие: I фенолокислоты и их эфиры (0-4% СН3ОН в СНС13, 0,99 г. ); И - мономерные флавоноиды (6­
10% СН3ОН в СНСЬ, 1,2 г); III ­спиробифлавоноиды и проантоцианидины (15­20% СН3ОН в СНСЬ, 2,9 г), IV - олигомеры (30% СН3ОН в СНС13, 1,7 г), V - полимеры (100% СН3ОН в СНС13, 1,02 г). Рехроматографией этих фракций выделялись индивидуальные соединения или субстанции, обогащенные определенными компонентами, которые анализировались
методами ТСХ и ВЭЖХ. Методы выделения и идентификации фенолокислот и их эфиров описаны в работах [4, 12].
Анализ флавоноидных соединений методом ТСХ осуществляли на пластинках Silufol в системах: бензол - ацетон (4:1; 2:1, 1:1), гексан ­этилацетат (3:1; 3:2, 1:1; 2:3), проявитель ­диазотированная сульфаниловая кислота, А1С13, раствор ванилина в конц. HCI. ВЭЖХ-анализ флавоноидных фракций проводили на приборе Милихром-4 с УФ-детектором при следующих условиях:

Колонка - 64 мм х 2,0 мм
Сорбент -СепаронС|8
Аналитическая длина волны - 280 нм

Подвижная фаза - ацетонитрил в 2%-ной уксусной кислоте (градиент от 3:7 до 1:1, об.) Скорость потока подвижной фазы - 100 мкл/мин
Идентификацию известных соединений осуществляли хроматографическими методами сравнением с аутентичными образцами. Неизвестные соединения выделяли либо в нативном (фенольном) виде, либо в виде ацетатов. Ацетилирование фракций и соединений проводили как описано в [5]. Установление строения соединений осуществляли с использованием методов УФ-, ИК-и ЯМР­спектроскопии.
УФ-спектры растворов соединений в метаноле получены на приборе Specord UV VIS. ИК спектры снимали на приборе Specord 75IR в таблетке с КВг (2,5 мг/ЗООмг КВг).
Спектры ЯМР 'Н и |3С образцов регистрировали на приборе Bruker DPX 400 с рабочей частотой 400 и 100 МГц, соответственно, в CDC13, (CD3)CO и в CD3OD. Отнесение сигналов в спектрах ЯМР 'Н и '"С осуществлено с использованием двумерной спектроскопии: методик HMQC, HMBC, COSY, NOESY и многоимпульсной последовательности JMOD.

Обсуждение результатов

Фенольные соединения коры лиственницы, идентифицированные нами и обнаруженные ранее другими исследователями [4, 7-16], рассматриваются, начиная от фенолкарбоновых и оксикоричных кислот до конденсированных таннинов.

Фенолокислоты
Среди растительных фенольных соединений оксикоричные кислоты занимают особое положение. Они широко распространены в растениях и являются биогенетическими предшественниками большинства других фенольных соединений [3]. В коре хвойных растений фенолкарбоновые и оксикоричные кислоты входят в состав фенольного воска и
соон

представлены как в свободном состоянии, так и в виде сложных эфиров с алифатическими спиртами. [2,8,12,13,15 ].
В этилацетатном экстракте коры лиственницы сибирской нами было установлено наличие следующих кислот: фенолкарбоновых ­и-оксибензойной, протокатеховой, ванилиновой кислот и, впервые, сиреневой кислоты, а также оксикоричных - и-кумаровой (цис-, транс-формы), феруловой (цис-, транс-формы) и кофейной кислот [4].
ChH=CH—СООН

R=Ri=H - и-оксибензойная R=H - я-кумаровая
R =H, R,= ОН протокатеховая R=OH- кофейная
R=H, R|=OCH3- ванилиновая R=OCH3 - феруловая
R= Ri= ОСН3 -сиреневая

Сложные эфиры фенолокислот                             лиственницы сибирской наряду с фракцией
В литературе имеются сообщения о алкилферулатов была выделена фракция выделении из коры лиственницы сибирской алкилкумаратов. Комплексом физико-химических алкилферулатов [7, 15]. Спиртовая часть эфиров методов анализа (УФ-, ИК-спектроскопии, представлена рядом высших «-алифатических спектроскопии ЯМР |3С, хроматомасс­спиртов С2 0 -С24, среди которых доминируют спектрометрии) установлено, что в состав эйкозанол и докозанол. сложных эфиров входит /яранс-я-кумаровая
Нами при изучении этилацетатного кислота и высшие н-алифатические спирты с экстракта коры доминирующим содержанием н-эйкозанола [12].
-О — (СН2)п —СН 3

R=H, п=18 - эйкозанилкумарат R=OCH3, п=18 - эйкозанилферулат R=OCH3, n=20 - докозанилферулат
Флавоноидные соединения коры нарингенина, который считается лиственницы обсуждаются в последовательности, предшественником всех флавоноидов [3]. соответствующей их возможной биогенетической Флаваноны. В коре лиственницы
взаимосвязи, начиная от флаванона                      обнаружен только один представитель флаванонов - нарингенин [4].

R=H-HapHHreHHH
Флавонолы и дигидрофлавонолы. В коре идентифицирован ряд флавонолов: кемпферол, кверцетин, мирицетин,
изорамнетин, и два дигидрофлавонола ­дигидрокемпферол (аромадендрин)и
дигидрокверцетин (таксифолин) [4], причем доминирующим является дигидрокверцетин. Кроме этого, в коре обнаружены три гликозида кверцетина: 3-а- L-рамнофуранозид, 3-а- L­
арабинофуранозид,, З-се-Ь-арабинопиранозид [8].

Интересно, что в коре лиственницы флавонолы, имеющие галлоильный (трижды замещенный) тип замещения в кольце В, представлены только мирицетином, тогда как г хвое были обнаружены моно -и диметоксилированные производные мирицетина ­ларицитрин и сирингетин, соответственно [11].
Из метоксилированных флавонолов в коре идентифицирован представитель кверцетинового ряда - изорамнетин [4].
Флаван-3-олы. Об обнаружении флаван-3­олов в коре лиственницы сообщается в ряде работ [8, 9, 13]. Идентифицированы (-)­эпиафцелехин, (-)-эпикатехин, (+)-катехин [8, 9] и (+)-галлокатехин, 7-0-|3-глюкопиранозид (­

эпикатехина, 7-О-Р-глюкопиранозид (+)-катехина и рамнозид (+)-катехина [13]. Следует отметить, что галлоильный тип

R=R,=H - (-)­эпиафцелехин R=OH, R,= H­(+)-катехин, (-)-эпикатехин R=R,=OH - (+)­галлокатехин
собой пеларгонидин, ацилированный двумя ароматическими кислотами: и-гидроксибензойной по положению 3 гетерокольца С и феруловой кислотой по положению 7 кольца А.

Листвинидин
нового бифлавоноидного соединения лиственола Бифлавоноиды и процианидины. [Ю]. Структура этого соединения была В 1973 году было опубликовано сообщение определена более корректно в 1985 году Шеном

об идентификации в коре лиственницы сибирской 3. и сотр, выделившими этот бифлавоноид, названный авторами лариксинолом, из коры
лиственницы Гмелина [18,19.]. Использование авторами более совершенных методов анализа позволило установить, что данное соединение является представителем нового класса флавоноидных соединений спиробифлавоноидов, причем спирановая система

Димерные диастереизомерные процианидины В-1, В-2, В-3, В-4, образующиеся на основе (-)-эпикатехина и (+)-катехина, были обнаружены нами во фракциях, содержащих

Олигомеры и конденсированные таннины
Анализ олигомерных и полимерных фракций этилацетатного экстракта коры лиственницы сибирской (фракции IV и V, соответственно) методами ИК спектроскопии и спектроскопии ЯМР 13С показал наличие диагностических сигналов спиробифлавоноидов с у-бутиролактонным циклом в спирановой системе (vc=o = 1793,5 и 1789,9 см"1 в ИК спектрах и сигналы с химическими сдвигами (ХС) 61.6, 91,7 и 176.9 м.д. в спектрах ЯМР |3С) [18-20], которые, вероятно, также входят в состав этих соединений.
Данные метода количественной спектроскопии ЯМР |3С позволили оценить стереохимию заместителей в цикле С мономерных единиц олигомерных и полимерных фракций и определить соотношение 2,3-цис-и 2,3-транс-изомеров [1, 6]. Было показано, что в состав фракции IV входят блоки как с 2,3-транс­(ХС С-2 82.1 м.д.), так и 2,3-цис- стереохимией (ХС С-2 79.4 м.д.). Для установления количественного соотношения 2,3- транс-и 2,3­цис-блоков использовали измерение интегральных интенсивностей сигналов с указанными ХС. Это соотношение для фракции IV составило 0,7:1.
представлена двумя бензофурановыми циклами, один из которых является у-лактонным.
Интересно, что из семян винограда Vitis amurensis Rupr. [20] выделен спиробифлавоноид витизинол, являющийся аналогом лариксинола., отличающийся только степенью гидроксилирования колец В.
R=H -лариксинол
11=ОН-витизинол
спиробифлавоноиды, но так как они уже были описаны ранее Шеном и соавт. [19], мы не выделяли их в индивидуальном виде.
Процианидин В-1
Анализ ХС сигналов в области атомов углерода кольца В мономерных единиц фракции IV показал, что олигомерная фракция состоит из процианидиновых (PC) (пирокатехиновый тип замещения кольца В) и пропеларгонидиновых (РР) модулей (п-гидроксифенильный тип замещения кольца В). В работе [17] для количественных измерений соотношения процианидиновых (PC) и продельфинидиновых модулей (PD) в проантоцианидинах были использованы интегральные интенсивности сигналов С-3' и С-4' PC-модулей (ХС 145 м.д.) и С-3' и С-5' PD-модулей (ХС 146 м.д.). Однако в нашем случае сигнал С-4' РР-модулей не является показательным (ХС 157 м.д.), так как в этой области спектра проявляются также сигналы атомов углерода Сар-0 колец А мономерных блоков.
Поэтому для оценки РР:РС соотношения были использованы сигналы атомов углерода при
128.5 м.д. (С-2' и С-6' РР-модулей) и при 119.6 м.д. (С-6' PC модулей). Интегрирование этих сигналов показало, что соотношение флавоноидных модулей с п-гидроксифенильным типом замещения в кольце В к модулям пирокатехинового типа равно 3:1. Отсутствие сигналов четвертичных атомов углерода в области 128.5 м.д. спектра ЯМР 13С фракции IV было подтверждено с помощью методики JMOD
Следовательно, можно предположить, что олигомерные и полимерные флавоноиды коры лиственницы сибирской являются продуктом конденсации димеров спиро-типа (лариксинол), флаван-3-олов и процианидинов(В1-В4).
Таким образом, фенольные соединения коры лиственницы сибирской можно отнести к двум основным группам, исходя из типа гидроксилирования ароматического кольца у фенолокислот и кольца В у флавоноидов - п­гидроксифенильному (монозамещенному) и пирокатехиновому (дизамещенному).

Выводы
Исследован состав фенольных соединений, экстрагируемых этилацетатом из коры лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.). Показано, что в коре присутствует широкий набор фенолокислот и их эфиров, а также
представители практически всех классов флавоноидов, начиная от флаванона нарингенина до бифлавоноидов, проантоцианидинов и конденсированных таннинов. Отмечено, что фенольные соединения можно отнести к двум основным группам, соответствующих типу гидроксилирования ароматического кольца у фенолокислот и кольца В у флавоноидов - п­гидроксифенильному (монозамещенному) и пирокатехиновому (дизамещенному). Показано, что олигомерная фракция состоит из процианидиновых (PC) (пирокатехиновый тип замещения кольца В) и пропеларгонидиновых (РР) модулей (п-гидроксифенильный тип замещения кольца В). Установлено, что бифлавоноиды спиро-типа присутствуют в олиго­и полимерных флавоноидных соединениях, очевидно, как структурные звенья. Проведена оценка стереохимии заместителей в цикле С мономерных единиц олигомерных и полимерных фракций и определено соотношение 2,3 - транс-и 2,3 - цис-изомеров.
Наличие в коре лиственницы сибирской такого большого набора биологически активных фенольных соединений дает основание считать кору ценным сырьем для получения практически значимых продуктов различного назначения: для медицины, пищевой, парфюмерно-косметической промышленности и др.

Библиографический список

1. Вдовин А.Д., Кулиев З.А., Абдуллаев Н.Д. Спектроскопия ЯМР 'Н и ,3С в изучении флаван-3-олов, проантоцианидинов и их производных. III. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса 13С флаван-3-олов и проантоцианидинов // Химия природн. соед. ­1997.-№4. С. 545-568.
2. Громова А.С, Луцкий В.И., Тюкавкина Н.А. Фенолокислоты и их производные из коры некоторых видов пихты, ели и сосны // Химия природн. соед. - 1978. - № 4. - С. 99-102.
3. Запрометов М.Н. Фенольные соединения. -М.: Наука, 1993.-272 с.
   Комплекс мономерных фенольных соединений коры лиственницы / Н.В. Иванова, Л.А. Остроухова, В.А. Бабкин, С.З. Иванова, О.А. Попова // Химия растительного сырья. - 1999. - № 4.-С. 5-7.
4. Полимер дигидрокверцетина из древесины лиственницы / С.З. Иванова, Т.Е. Федорова, Л.А. Остроухова, СВ. Федоров, Н.А. Онучина, В.А. Бабкин // Химия растительного сырья. - 2001. - № 4. - С. 21-24
5. Калабин Г.А., Каницкая Л.В., Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ЯМР природного органического сырья и продуктов его переработки. - М.: Химия, 2000. - 408 с.
6. Лаптева К.И., Тюкавкина Н.А., Остроухова Л.А. Некоторые экстрактивные фенольные вещества коры лиственницы // Изв. СО АН СССР, сер. хим. - 1974. -Вып. 4. - С. 163.
7. Лейман З.А. Изучение полифенолов коры лиственницы сибирской: Автореф. канд. дис. ­Алма-Ата, 1974.
8. Пашинина Л.Т., Чумбалов Т.К., Лейман З.А. Катехины коры Larix sibirica // Химия природн. соед. - 1970. - № 4. - С. 478.
9. Пашинина Л.Т., Чумбалов Т.К., Лейман З.А. Лиственол - новый флавоноид коры Larix sibirica //Химия природн. соед. - 1973. - № 4. 5. ­С. 623-629.
10. Тюкавкина Н.А., Лаптева К.И., Медведева С.А. Фенольные экстрактивные вещества рода Larix // Химия древесины. - 1973. ­№ 13.-С. 3-17.
11. Алкилкумараты коры лиственницы сибирской и даурской / Т.Е. Федорова, С.З. Иванова, Н.В. Иванова, Л.А. Остроухова, СВ. Федоров, В.А. Бабкин // Химия растительного сырья. -2002.- №2.-С . 89-91.
12. Черняева Г.Н., Пермякова Г.В. Фенолкарбоновые кислоты и мономерные флаваны коры Larix sibirica Ledeb. // Растительные ресурсы. - 2000. - Т. 36, № 3. - С. 47-51.
13. Чумбалов Т.К., Пашинина Л.Т. Флавонолы коры Larix sibirica // Химия природн. соед.- 1967.-№3,-С. 216.
14. Чумбалов Т.К., Пашинина Л.Т., Лейман З.А. Полифенолы коры Larix sibirica // Химия природн. соед. - 1973. - № 2. - С. 284-285.
15. Чумбалов Т.К., Пашинина Л.Т., Лейман З.А Флавоноиды коры Larix sibirica // Химия природн. соед. - 1970. - № 6. - С. 763-764.
16. Polymeric proanthocyanidins. Stereochemistry, structural units, and molecular weight / Z. Czochanska, L. Y. Foo, R. H. Newman, L. J. Porter // J. Chem. Soc. Perkin Trans I. - 1980. ­№ 10.-P. 2278-2286.
17. A Novel Spiro-Biflavonoid from Larix gmelini / Z. Shen, CP. Falshaw, E. Haslam, M.J. Begley // J. Chem. Soc. Chem. Commun. - 1985. - N 16.-P. 1135-1137.
18. Procyanidins and Polyphenols of Larix gmelini Bark / Z. Shen, E. Haslam, CP. Falshaw, M.J Begley // Phytochemistry. - 1986. -V.25. - P. Chen // Phytochemistry. - 2000. - V. 53. - P. 1097­2629-2635. 1102.
19. Procyanidins from the seeds of Vitis amurensis / J.-N. Wang, Y. Hano, T. Nomura, Y.-J.