CC BY
12Е.А. Дикусар1, В.И. Поткин1, С.Г.Степин2
ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ЛИТИЕВЫЕ, НАТРИЕВЫЕ И КАЛИЕВЫЕ ДИСОЛИ (Е)-(3-АЛКОКСИ-4-ГИДРОКСИБЕНЗИЛИДЕН)АМИНО-2-УКСУСНЫХ ИЛИ
4-БЕНЗОЙНЫХ КИСЛОТ
1Институт физико-органической химии Национальной академии наук
Республики беларусь 2Витебский государственный технологический университет
Взаимодействием ванилина или ванилаля с аминокислотами - глицином, Ь-а-аланином, L-валином, L-лейцином, L-изолейцином, Ь-триптофаном, 4-аминобензой-ной кислотой и метилатами лития, натрия, калия в среде кипящего абсолютного метанола синтезированы водорастворимые литиевые, натриевые и калиевые соли (Е)-[3-метокси- или 3-этокси-4-(литий, натрий или калийокси)бензилиден]амино-2-уксусных или 4-бензойных кислот. Строение синтезированных соединений подтверждено данными элементного анализа, инфракрасными спектрами, протонным магнитным резонансом.
Ключевые слова: глицин, Ь-а-аланин, Ь-валин, Ь-лейцин, Ь-изолейцин, Ь-триптофан, 4-аминобензойная кислота, ванилин, ванилаль, бензилиденаминокис-лоты, соли лития, натрия, калия, фунгицидная и бактерицидная активность.
ВВЕДЕНИЕ дования по разработке новых препаратив-
ных методов получения производных ами-Природные аминокислоты и их произ- нокислот [4,5] и исследованию их свойств
водные являются физиологически актив- и превращений [6]. Перспективными про-
ными соединениями, проявляющими вы- изводными аминокислот являются их во-
сокую биологическую активность [1-3]. В дорастворимые соли, пригодные для соз-
связи с этим представляют интерес иссле- дания разнообразных лекарственных форм
[7,8]. Ванилин и его производные являются душистыми веществами [9], проявляющими антиоксидантную активность [10].
Английский хирург Джозеф Листер еще в 1865 году впервые предложил применять для лечения открытых ран повязки, смоченные в растворе карболовой кислоты (фенол, антисептик Листера). Джозеф Листер, изучив работы Луи Пастера (научно доказывающие, что причиной процессов гниения являются микроорганизмы), пришёл к выводу, что в рану больного микроорганизмы попадают с рук хирурга, а также из воздуха. И в 1867 году Листер опубликовал статью под названием «О новом способе лечения переломов и гнойников с замечаниями о причинах нагноения», в которой изложил основы своего антисептического метода лечения ран. Это был настоящий прорыв в медицине и в частности в хирургии. Однако предложенное Джозефом Листером применение карболовой кислоты в качестве антисептика имело множество противников. Это объяснялось тем, что карболовая кислота обладает сильным раздражающим действием на ткани пациента, а также на руки хирурга. К тому же она весьма токсична [11,12]. Этих недостатков лишены функционально замещенные производные фенола.
Целью настоящей работы является разработка препаративного метода синтеза устойчивых водорастворимых литиевых, натриевых и калиевых солей (Е)-[3-метокси- или 3-этокси-4-(литий-, натрий- или калийоксибензилиден]амино-
2-уксусных (XIII-XXX, XXXIV-LI) или 4-бензойных кислот (XXXI-XXXIII, LII-LIV) из природных альдегидофенолов ванилина (I) или ванилаля (II) ) и аминокислот - глицина (III), L-a-аланина (IV), L-валина(V), L-лейцина (VI), L-изолейцина (VII), L-триптофана (VIII) или 4-амино-бензойной кислоты (витамин В10).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Инфракрасные (ИК) спектры синтезированных соединений записаны на ИК Фу-рье-спектрофотометре Protege-460 фирмы «Nicolet» в таблетках бромида калия. Спектры протонного магнитного резонанса (ЯМР 'Н ) получены на спектрометре Tesla BS-587A (100 МГц) для 5%-ных растворов в дейтерированном диметилсульфоксиде или D20, химические сдвиги определяли
относительно внутреннего стандарта - те-траметилсилана. Для взвешивания использовали электронные аналитические весы ВЛР-200 г, 2 кл. точности ГОСТ 19491-74 с погрешностью не более 0,5 мг.
Ванилин (I), ванилаль (II), глицин (III), L-a-аланин (IV), L-валин (V), L-лейцин (VI), L-изолейцин (VII), L-триптофан (VIII), 4-аминобензойная кислота (IX), литий, натрий и калий использовали с содержанием основного вещества 99,5±0,3%. Метанол дважды перегоняли над гидридом кальция с применением елочного дефлегматора.
Методика синтеза солей (Е)-[3-метокси-или 3-этокси-4-(литий, натрий или калий-оксибензилиден]амино-2-уксусных или 4-бензойных кислот (ХШ-ЬГУ). К 50 мл абсолютного метанола при охлаждении до 0оС в атмосфере аргона осторожно прибавляли
0,02 моль щелочного металла № или К). После полного растворения щелочного металла в метаноле к образовавшемуся раствору метилата щелочного металла (Х-ХЛ) прибавляли в один прием смесь 0,01 моль альдегида (I, II) и 0,01 моль аминокислоты (Ш-ЕХ). Смесь кипятили с обратным холодильником в атмосфере аргона 3-4 ч до полного растворения всех компонентов реакции. Растворитель удаляли в вакууме. Выход солей (ХШ-ЦУ) составлял около100%.
Биологические испытания проводили по методикам, аналогичным описанным в работе [13].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Устойчивые водорастворимые литиевые, натриевые и калиевые соли (Е)-[3-метокси-или 3-этокси-4-(литий-, натрий- или калий-оксибензилиден]амино-2-уксусных (XIII-XXX, XXXIV-LI) или 4-бензойных кислот (XXXI-XXXIII, ^0^^) образуются при взаимодействии ванилина (I) или ванилаля (II) (природных альдегидофенолов) с аминокислотами - глицином (III), L-a-аланином (IV), L-валином (V), L-лейцином (VI), L-изолейцином (VII), L-триптофаном (VIII) или 4-аминобензойной кислотой (витамин В10) (IX) и метилатами лития (X) натрия (XI) или калия (XII) в среде кипящего абсолютного метанола. Мольные соотношения: ароматический альдегид, аминокислота, ме-тилат щелочного металла - 1:1:2.
После удаления метанола в вакууме литиевые, натриевые и калиевые соли (Е)-[3-метокси- или 3-этокси-4-(литий, на-
трий или калийокси)бензилиден]амино-2-уксусных или 4-бензойных кислот (XIII-LIV) получены с количественным выходом и степенью конверсии около 100% и чистотой более 99%. Выход и чистота дисолей
зависят от чистоты исходных компонентов (I-XII) и соблюдения стехиометрии реакций и не зависят от строения аминокислот, ароматических альдегидов и щелочного металла (рисунок 1).
о
ХХХІ-ХХХІІІ ьп-ь^
Я = Ме (І, ХІІІ-ХХХШ), Et (II, ХХХ^-Ы^; Я1 = Н (III, ХШ^, XXXIV-XXXVI), Ме (IV, XVI-XVIII, ХХХУІІ-ХХХІХ), Ме2СН (V, ХІХ-ХХІ, ХЬ-ХЬІІ), Ме2СНСН2 (VI, ХХІІ-ХХІУ XLШ-XLV),
Ме
Ме
(VII, XXV-XXVII, XLУI-XLVШ);
(VIII, XXУIII-XXX, ХЫХ-Ц);
М = Li (X, XIII, XVI, XIX, XXII, XXV, ХХШП, XXXI, XXXIV, XXXVII, ХЪ, ХПІІ, XLУI, ХПХ, иІ), Na (XI, XIV, XVII, XX, XXIII, XXVI, XXIX, XXXII, XXXV, XXXVШ, Хи, xLIV, xLУII, Е, ип), К (ХІІ, XV, XVIII, XXI, XXIV, XXVII, XXX, ХХХІІІ, XXXVI, XXXIX, ХЛІ, XLV, XVIII, LI,
Рисунок 1 - Схема синтеза солей (XШ-LIУ)
Реакция идет с участием как карбоксильных, так и фенольных функциональных групп и приводит к образованию дисолей. Достоинством данного метода является одностадийность процесса, количественные выходы целевых продуктов и простота их очистки. Вместо двухстадийного метода получения сначала бензили-денаминокислот, а затем их солей предложен одностадийный метод. Кроме этого, исключена стадия синтеза, выделения и очистки алкоголятов щелочных металлов.
Данная технология значительно упрощает выделение целевых продуктов и сокращает время проведения синтеза.
Синтезированные соли (XIII-LIV) представляют собой бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в метаноле, этаноле и воде. Соли лития и натрия не гигроскопичны, а соли калия расплываются при контакте с влагой воздуха, но легко могут быть получены в сухом виде путем удаления следов воды при азеотропной отгонке их с бензолом.
Строение солей (Е)-[3-метокси- или
3-этокси-4-(литий, натрий или калийокси-бензилиден]амино-2-уксусных или 4-бен-зойных кислот (XIII-LIV) доказано данными ИК и ЯМР :Н спектров, а состав под-
твержден данными элементного анализа. Температуры плавления и данные элементного анализа солей (XШ-LГУ) приведены в таблице 1. Чистота солей (XШ-LГУ), по данным спектроскопии ЯМР 'Н, составля-
Таблица 1 - Температуры плавления и данные элементного анализа солей (XIII-LIV)
№ Т. пл., оС Найдено, % Формула Вычислено, % М вычислено
С Н М N С Н М N
ХГГГ > 320, разл. 56,75 3,88 5,93 6,03 С10Н9^04 54,33 4,10 6,28 6,34 221,06
XIV > 320, разл. 47,81 3,66 17,90 5,14 С10Н9^°4 47,44 3,58 18,16 5,53 253,16
XV 198-199 42,62 3,34 27,08 4,58 С10Н9К№ 42,09 3,18 27,40 4,91 285,38
XVI > 320, разл. 56,69 4,45 5,61 5,43 56,20 4,72 5,90 5,96 235,09
XVII 258-259 49,90 4,35 17,06 4,88 С11Ни№2Ш4 49,45 4,15 17,21 5,24 267,19
Х^ГГ 87-88 44,52 3,81 25,94 4,16 С11Н11К^04 44,13 3,70 26,12 4,68 299,41
XIX > 320, разл. 59,81 5,99 5,03 5,17 С13Н15^04 59,34 5,75 5,28 5,32 263,14
XX 263-264 53,22 5,32 15,10 4,35 С13Н15^°4 52,89 5,12 15,57 4,74 295,24
XXI 193-194 47,46 4,78 23,32 4,01 С13Н15К№ 47,68 4,62 23,88 4,28 327,46
XXII 288-289 60,29 6,34 4,67 4,82 ^1,4^4 60,67 6,18 5,01 5,05 277,17
XXIII 250-251 54,82 5,80 14,36 4,22 С14Н17^04 54,37 5,54 14,87 4,53 309,27
XXIV 174-175 49,54 4,86 22,53 3,78 С14Н17КД04 49,24 5,02 22,90 4,10 341,49
XXV > 320, разл. 60,99 6,35 4,62 4,88 ВДтЦЩ 60,67 6,18 5,01 5,05 277,17
XXVI 255-256 54,70 5,78 14,80 4,32 С14Н17№^04 54,37 5,54 14,87 4,53 309,27
XXVII 97-98 49,61 4,89 22,65 3,87 С14Н17К2^4 49,24 5,02 22,90 4,10 341,49
ХХ^П > 320, разл. 65,61 4,38 3,69 7,84 65,16 4,60 3,96 8,00 350,22
XXIX 243-244 59,90 4,48 11,76 7,05 С19Н#аЛ04 59,69 4,22 12,03 7,33 382,32
XXX 53-54 55,46 4,00 18,42 6,38 С19Н16КДА 55,05 3,89 18,86 6,76 414,54
XXXI > 320, разл. 63,97 4,08 4,64 4,76 63,63 3,92 4,90 4,95 283,13
XXXII > 320, разл. 57,62 3,41 14,40 4,11 С15Н11^Д04 57,15 3,52 14,59 4,44 315,23
XXXIII 285-286 52,03 3,27 22,30 3,85 С15Н11К^04 51,85 3,19 22,51 4,03 347,45
XXXIV > 320, разл. 56,45 4,92 5,63 5,64 56,20 4,72 5,90 5,96 235,09
XXXV 267-268 49,64 4,32 16,90 5,03 С11Ни№2Ш4 49,45 4,15 17,21 5,24 267,19
XXXVI 178-179 44,36 3,98 25,90 4,42 С11Н11К^04 44,13 3,70 26,12 4,68 299,41
XXXVII > 320, разл. 58,03 5,10 5,62 5,19 ^13^4 57,86 5,26 5,57 5,62 249,12
XXXVШ 256-257 51,44 4,84 16,07 4,62 С12Н13^04 51,25 4,66 16,35 4,98 281,22
XXXIX 203-204 46,23 4,31 24,72 4,32 СПН13К^04 45,98 4,18 24,95 4,47 313,43
XL 304-305 60,90 6,35 4,69 4,80 ВДтЦЩ 60,67 6,18 5,01 5,05 277,17
XLI 253-254 53,99 5,28 14,64 4,30 С14Н17№^04 54,37 5,54 14,87 4,53 309,27
XLП 77-78 48,87 4,90 22,57 3,86 С14Н17К2^4 49,24 5,02 22,90 4,10 341,49
XLШ 288-289 62,10 6,72 4,43 4,54 С15Н19^04 61,87 6,58 4,77 4,81 291,20
XLIV 227-228 55,89 5,81 13,83 4,06 С15Н^а2^4 55,73 5,92 14,22 4,33 323,30
XLV 200-201 50,93 5,44 21,87 3,75 С15Н19К№ 50,68 5,39 22,00 3,94 355,51
ХК^ 290-291 62,08 6,57 4,60 4,56 С15Н19Ч^4 61,87 6,58 4,77 4,81 291,20
Хита 242-243 56,06 5,98 13,80 3,97 С15Н19^°4 55,73 5,92 14,22 4,33 323,30
XLVШ 177-178 50,51 5,52 21,64 3,60 С15Н19К2^4 50,68 5,39 22,00 3,94 355,51
XLГX 284-285 66,32 5,18 3,47 7,34 ВДДОА 65,95 4,98 3,81 7,69 364,25
L 227-228 60,94 4,40 11,28 6,75 ВД^а^ 60,61 4,58 11,60 7,07 396,11
и 188-189 56,74 4,19 18,06 6,28 С20Н18КЛ04 56,05 4,23 18,25 6,54 428,56
ЦІ > 320, разл. 64,85 4,58 4,78 4,52 ^13^4 64,67 4,41 4,67 4,71 297,16
ЦІІ 267-268 58,57 4,18 13,67 4,06 С16Н13^04 58,36 3,98 13,96 4,25 329,26
LГV 296-297 53,43 3,50 21,35 3,48 С16Н13К^04 53,16 3,62 21,63 3,87 361,48
ет 99,5±0,4%. Полученным соединениям (XIII-LIV) приписана (Е)-конфигурация по аналогии с родственными (Е)-азометинами
- производными ванилина и ванилаля [4, 5], и согласно данным спектроскопии ЯМР :Н [11]. Соли (XVI-XXX, XXXVII-LI) - производные природных аминокислот - L-a-аланина (IV), L-валина (V), L-лейцина (VI), L-изолейцина (VII) и L-триптофана (VIII) являются хиральными соединениями и не подвергаются рацемизации в процессе их получения [4, 5].
В ИК спектрах солей (Е)-[3-метокси-или 3-этокси-4-(литий, натрий или калий-оксибензилиден]амино-2-уксусных или 4-бензойных кислот (XIII-LIV) наблюдались следующие характеристические полосы поглощения (v, см-1): СН аром. -3100-3005, 860-640; СН алиф. - 2980-2830; C=N - 1648-1626; асимм. и симм. валентные колебания -С02- - 1610-1580, 14151405; С=С аром. - 2605-1590, 1515-1505; C-O - 1290-1240, 1175-1160, 1030-1015; и отсутствовала полоса поглощения C=O альдегид. - 1700-1685, характерная для исходных бензальдегидов (I, II).
В ЯМР :Н спектрах солей (Е)-[3-метокси- или 3-этокси-4-(литий, натрий или калийоксибензилиден]амино-2-уксус-ных или 4-бензойных кислот (XIII-LIV) присутствовали следующие сигналы протонов (5, м.д.): сигналы группы (MeO) проявлялись в виде синглета в диапазоне 3,903,98 (3Н) (XIII-XXXIII); группы (EtO) - в спектрах соединений (XXXIV-LIV) сигналы протонов группы EtO проявляются в виде триплета в интервале 0,90-1,35 м.д. (Ме) и квартета при 3,82-4,28 м.д. (СН2). Сигналы ароматических протонов расположены в диапазоне 6,80-7,56 м.д., протоны азометиновой группы (HC=N) проявляются в виде синглета в области 8,10-8,55 м.д., что характерно для азометинов, имеющих (Е)-конфигурацию [14].
В Ик и ЯМР :Н спектрах солей (XIII-LIV) присутствовали полосы поглощения и сигналы протонов, подтверждающие наличие соответствующих структурных фрагментов аминокислот (III-IX) [15,16].
Ряд полученных солей (XIII-LIV) проявил высокую фунгицидную активность по отношению к штаммам Alternnaria alternata, Aspergillus niger, Botritis cinerea, Fusarium oxysporum, Monilia sp., Mucor sp., Penicillum lividum и штаммам бактерий Escherichia coli B, Pseudomonas
aeruginosa PA01, Pseudomonas putida M, Serratia marcescens, Pantoea herbicola EH103, Salmonella typhimurium TA100, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis 494, Sarcina lutea, Mycobacterium smegmatis [13,17,18]. Эти соединения могут представлять интерес для разработки антисептических средств наружного применения (мыла и моющие средства медицинского назначения), обладающих фунгицидным и бактерицидным действием. Поскольку ванилин, ванилаль и их производные имеют приятный запах, то мыла на их основе не нуждаются в применении отдушек и могут иметь повышенную стабильность при хранении за счет антиоксидантной активности [10].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Взаимодействием ванилина или ва-нилаля с аминокислотами и метилатами лития, натрия или калия в среде кипящего метанола с количественным выходом получены водорастворимые дисоли лития, натрия, калия (Е)-(3- алкокси-4-гидроксибензилиден)амино-2- кислот высокой чистоты.
Синтезировано 41 новое химическое соединение и изучены их физико-химические свойства и спектральные характеристики.
Установлено, что синтезированные соединения проявляют ярко выраженную фунгицидную и бактерицидную активность к целому ряду штаммов грибов и бактерий и могут найти применение в качестве лекарственных средств.
SUMMARY
E.A. Dikusar, V.I. Potkin, S.G. Stepin WATER-S0LUBLE 0F LITHIUM, S0-DIUM AND P0TASSIUM DISALTS (E)-(3-ALK0XY- 4-HYDR0XY)BENZYLIDENE) AMIN0 ACETIC AND BENZ0IC ACIDS
By the interaction of vanillin or vanillal with amino acids - glycine, L-valine, L-leu-cine, L-isoleucine, L-tryptophane and 4-amino benzoic acid lithium, sodium or potassium methylate in boiling methanol were synthesized water-soluble lithium, sodium and potassium salts of (E)-[3- methoxy or 3-ethoxy -4-(lithium, sodium or potassiumoxy)benzyli-dene]amino acetic and 4-benzoic acids. The structure of the synthesized compounds was
confirmed by elemental analysis, infrared spectra, H1 NMR spectroscopy.
Keywords: glycine, L- a- alanine L-va-line, L-leucine, L-isoleucine, L-tryptophane,
4-aminobenzoic acid, vanillin, vanillal, ben-zylidene aminoacids, lithium, sodium, potassium salts, fungicidal and bactericidal activity.
ЛИТЕРАТУРА
1. Nelson, D.L. Lehninger Principles of Biochemistry / D.L. Nelson, M.M. Cox. - 5th Ed. -New York: W.H. Freeman & Co Ltd.,
2009. - 1100 p.
2. Huges, A.B. Amino Acids, Peptides and Proteins in Organic Chemistry. Vol. 1. Origins and Synthesis of Amino Acids / A.B. Huges. -Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., KGaA, 2009. - 610 p.
3. Barrett, G.C. Amino Acids and Peptides / G.C. Barrett, D.T.Elmore. - Cambridge: Cambridge University Press, 1998. - 480 p.
4. Метиловые эфиры (E, 2S, 3S)-2-арилиденамино-3-метилвалериановых кислот / Е.А. Дикусар [и др.] // Вестник фармации. - 2012. - № 2. - С. 31-38.
5. Дикусар, Е.А. Синтез хиральных азометинов на основе гидрохлорида метилового эфира L-3-фенилаланина и замещенных бензальдегидов ванилинового ряда / Е.А. Дикусар // ЖОрХ. - 2011. - Т. 47. - Вып. 2. - С. 213-216.
6. Сладкова, А.А. Радиационно-индуцированные превращения гидроксилсодержащих аминокислот и их производных в водных растворах. - Автореф. ... канд. хим. н. - Минск: БГУ. - 2012. - 24 с.
7. Stahl, P.H. Handbook of Pharmaceutical Salts. Properties, Selection, and Use / P.H. Stahl, C.G. Wermuth // Weinhem, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA. -2002. - 220 p.
8. Аминовые соли органических кислот / Е.А.Дикусар [и др.] - Нукус: «Кара-калпакстан». - 2009. - 143 с.
9. Технология получения моно- и ди-алкоксибензальдегидов / Е.А. Дикусар [и др.] // Вестник ВГТУ - 2013. - Вып. 24.
- С. 94-102.
10. Антиоксидантная активность производных лигнина / М.В. Потапович [и др.] // Труды БГУ. - 2009. - Т.4. - ч.2. - С. 1-10.
11. Гостищев, В.К. Общая хирургия / В.К. Гостищев. - М.: ГЭОТАР-Медицина.
- 2006. - 620 с.
12. Харкевич, Д.А. Фармакология / Д.А. Харкевич. - М.: ГЭОТАР-Медицина.
- 2000. - 680 с.
13. Синтез, фунгицидная и антимикробная активность аммониевых солей м-карборан-С-карбоновых кислот и гетероциклических аминов / Е.А.Дикусар [и др.] // Весщ НАН РБ. Сер. хiм. навук. -
2010. - № 4. - С. 76-78.
14. Дайер, Д.Р. Приложения абсорбционной спектроскопии органических соединений / Д.Р. Дайер // М.: Химия, 1970. - С. 92.
15. Замещенные бензальдегиды ванилинового ряда в органическом синтезе: получение, применение, биологическая активность / Е.А.Дикусар [и др.] - Минск: Право и экономика. - 2011. - 446 с.
16. Дикусар, Е.А. Бензальдегиды ванилинового ряда. Синтез производных, применение и биологическая активность / Е.А. Дикусар, В.И Поткин, Н.Г. Козлов // Saarbrucken, Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG. - 2012.
- 612 c.
17. Методические рекомендации по испытанию химических веществ на фунгицидную активность / Под ред. Андреевой Е.И. и Картомышевой В.Г. - Черкассы, 1990. - 96 c.
18. Красильников, А.П. Справочник по антисептике / А.П. Красильников. - Минск: Высшая школа, 1995.- 240 c.
Адрес для корреспонденции:
220072, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Сурганова, 13,
Институт физико-органической химии Национальной академии наук Республики Беларусь, тeл +375-17-2841600, моб. +375-29-6228644,
E-mail: [email protected].
Дикусар Е.А.
Поступила 05.03.2013 г.
