Международный
научный журнал

Микробиологические свойства третичных спиртов на основе дибензо-18-краун-6


Microbiological proporties of tertiary alcohols on the base of dibenzo-18-crown-6

Цитировать:
Микробиологические свойства третичных спиртов на основе дибензо-18-краун-6 // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Козинская Л.К. [и др.]. 2018. № 10(52). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6337 (дата обращения: 18.08.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

В ходе исследования выявлены соединения представляющие практический интерес: 4’,4”( 5”)-ди-(метилфенилоксиметил)-дибензо-18-краун-6 обладает биоцидным действием по отношению к бактериям и представляется наиболее эффективным и перспективным ингибитором в борьбе с микробной коррозией в условиях жаркого климата; соединения 4’,4”( 5”)-ди-(метилфенилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 и 4’,4”( 5”)-ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 обладают явной антибиотической активностью по отношению к Fusariumsolani и Alternariaalternate и оказывают влияние на развитие микросклероций, изменяя морфологию и цвет колоний с черного на серый; 4’,4”( 5”)-ди-(метилпропилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 обладает фунгистатической активностью по отношению к Fusariumsolani. Процент ингибирования роста фитопатогена на 3-и сутки опыта составляет 20%

ABSTRACT

During investigation have been revealed some compounds presenting practical interest in particular: 4’,4”( 5”)-di(methylphenyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 has possessed biocidal action regarding to bacteriums and can be used us effective and perspective inhibitor in fight with microbes corrosion in condition of hot climate; compounds 4’,4”( 5”)-di(methylphenyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 and 4’,4”( 5”)-di(methylallyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 have possessed by antibiotical activity regading to Fusarium solani and Alternaria alternate and have influenced on development of microscloies changing morphology and colour of colloniums from black on grey; compound 4’,4”( 5”)-di(methylpropyloxymethyl-)-dibenzo-18-crown-6 has possessed by fungistatic activity regarding to Fusarium solani and at this percent of inhibition on phytopathogen growth on third twenty-four of test was equaled 20.

 

Ключевые слова: ингибитор, фунгистатическая и антибиотическая активность.

Keywords: inhibitor, fungistatic and antibiotical activity.

 

Многообразие синтезированных к настоящему времени краун-эфиров приводит к необходимости проведения систематических исследований в терминах «структура – биологическая активность» среди структурно – подобных макроциклов, с целью изучения таких факторов, как размер макроцикла, природа заместителей, на микробиологическую активность. Результативный анализ позволяет прогнозировать биологические свойства краун-эфиров, осуществлять направленный синтез веществ с новыми свойствами, а также исследовать механизм биологического действия этих макроциклов.

Краун-эфиры и их производные обладают противомикробной и противопаразитарной активностью [1, с. 35]. Кроме того, с их помощью из организма выводятся токсичные тяжелые металлы, а также радиоактивные изотопы цезия и стронция.

Ранее [2, с. 200; 3, с. 147] были проведены исследования по действию около 100 производных бензокраун-эфиров на рост микроорганизмов, в том числе возбудителей бактериальных и грибковых заболеваний хлопчатника. Наиболее высокой активностью обладал ди-трет-бутил-дибензо-18-краун-6, который в концентрации 8-32 мкг/мл полностью подавлял развитие грибов. Близкая активность выявлена у дибутил-, дипропил- и диамилпроизводных дибензо-18-краун-6.

В тоже время нефтедобывающая промышленность несет огромные потери, связанные с микробной и электрохимической коррозией металлоконструкций. Биокоррозия приводит к огромному экономическому ущербу в промышленности, в основном, в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей.

Процесс биокоррозии сопровождается резким ухудшением эксплуатационных показателей нефтепромысловых трубопроводов, снижением их прочности, увеличением скорости образования микротрещин. Вопросы рационального использования нефтепромысловых трубопроводов в условиях рыночной экономики приобретают особо важное значение. Это объясняется тем, что нефтяная промышленность Узбекистана является одной из крупнейших отраслей тяжёлой индустрии. В связи с этим борьба с биокоррозией продолжает оставаться одной из самых важнейших проблем в системе мероприятий, направленных на повышение темпов добычи нефти. Поэтому биоповреждения металлических трубопроводов и конструкций в настоящее время выдвинуты в Узбекистане в новую самостоятельную отрасль науки.

По данным зарубежных исследований, от 50 до 70% коррозийного разрушения металлического оборудования и конструкций рассматривается как результат микробной деятельности. Биокоррозии металлических материалов и оборудования посвящена большая часть докладов конференций "Microbiology in Civil Engineering", проводящихся регулярно по инициативе вышеуказанного Комитета, а также Международной ассоциации микробиологов [4, с. 177].

Исследования по микробиологической коррозии проводятся в ряде нефтедобывающих стран [5, с. 65] (России, США, Украине, Азербайджане и др.). Однако специфичность состава и биология микроорганизмов-возбудителей биокоррозии нефтепромысловых трубопроводов в условиях жаркого, резко континентального климата Центральной Азии изучались в недостаточном объеме. Система эффективной антикоррозионной защиты трубопроводов, насосов, нефтехранилищ в специфических природных условиях нуждается в ингибиторах биокоррозии нового поколения.

В продолжение исследований полученных ранее третичных спиртов на основе дибензо-18-краун-6 [6, с. 41] были изучены ростстимулирующие, фунгитоксичные и ингибирующие свойства новых соединений.

1. Изучение ростстимулирующей активности третичных спиртов на основе дибензо-18-краун-6

Проведены исследования ростстимулирующей и фунгитоксичной активности следующих соединений краун-эфиров:

1. 4’,4”( 5”)-ди-(метилпропилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

2. 4’,4”( 5”)-ди-(метилбутилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

3. 4’,4”( 5”)-ди-(метилфенилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

4. 4’,4”( 5”)-ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

При определении ростстимулирующей активности использовали семена хлопчатника сорта С-6524, время инкубации 2, 4 и 7 дней, концентрации соединений 10,0, 5,0 и 2,5 мкг/мл.

Все испытанные соединения краун-эфиров не обладают заметной ростстимулирующей способностью, а напротив, проявляют ингибирующую активность на всхожесть и прорастание семян хлопчатника.

 

Рисунок 1. Контроль роста семян хлопчатника без добавления краун-соединений

 

Рисунок 2. Контроль роста (ингибирование) семян хлопчатника с добавлением краун-соединений

 

Третичные спирты на основе дибензо-18-краун-6 обладают ингибирующей активностью по отношению к всхожести и прорастанию семян хлопчатника;

2. Эксперименты по определению фунгитоксической активности препаратов проводили на двух возбудителях сельскохозяйственных растений –

Fusarium solani, который производит вомитоксин (ДОН), ниваленол (НИВ), зеараленон (ЗЭА), Т-2 токсин и вызывает фузариоз растений, при которой поражается корневая система, стебли, листья, колосья, зерно.

Alternaria alternate, который выделяет более десятка опасных токсинов, в том числе альтернариол, тенеазоновая кислота и др., поражающие все органы культурных растений, вызывая их гниение и порчу.

На основании проведенных экспериментов выявлено, что все образцы краун-эфиров обладают явной фунгитоксической активностью по отношению к изученным фитопатогенным грибам Fusarium solani и Alternaria alternate:


 

Рисунок 3. Контроль фунгицидной активности краун-соединений грибов Fusarium solani и Alternaria alternate 

 

Изменения в цвете микросклероций Alternaria alternata с черного на серый наблюдали при концентрации в 5 мкг/мл у краун эфиров 4’,4”( 5”)-ди-(метилфенилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 и 4’,4”( 5”)-ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6. Кроме этого, вначале опыта цвет воздушного мицелия Alternaria alternata в течение долгого периода 4-5 суток оставался белого цвета, тогда как в контроле, уже через 2 суток цвет микросклероций становился черного, как и положено для этого гриба цвета. Следовательно, 4’,4”( 5”)-ди-(метилфенилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 и 4’,4”( 5”)-ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 оказывают влияние на развитие микросклероций Alternaria alternata, изменяя морфологию колоний.

По отношению к фитопатогену Fusarium solani 4’, 4”( 5”)-ди-(метилпропилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 проявил фунгистатическую активность в концентрации 5 мкг/мл. Процент ингибирования роста фитопатогена на 3-и сутки опыта составляет 20%.

Остальные концентрации 4-х краун эфиров – 2 и 10 мкг/мл не проявили антагонистической активности по отношению к изученным фитопатогенным грибам.

3. Ингибирующая активность третичных спиртов на основе ДБ18К6 к биокоррозии нефтяного оборудования:

На предприятиях НХК «Узбекнефтегаз», а именно нефтяных месторождениях Зафар, Шода, Тошкудук, Маржон наиболее активными участниками процессов биокоррозии нефтепромысловых трубопроводов в условиях жаркого резко-континентального климата Центральной Азии являются представители семейств бактерий:

Pseudomonaceae,     Rhodococcaceae,     Vibrionaceae,

Micrococcaceae         Desulfovibrioceae и др.

Микробиологический посев проводили на жидкую и твердую минеральную среду Раймонда следующего состава (г/мл): KNO3-1.0; NaHPO4- 0.8; KPO 0.14; МgSO4- 0.1; NaCl- 1.0; вода дистиллированная - 1 часть; 1-1.5% стерильной нефти. Чашки Петри с посевом инокулировали в термостате при температуре 20-30 0С, затем и в политермостате.

В исследованиях использованы питательные среды Раймонда с добавлением вышеуказанных синтезированных препаратов в концентрациях от 0.001 мг/на литр до 600 мг/на литр с интервалом 20 мг/на литр. Контролем служили эти же агаровые среды, но без добавления биоцидов (рис.4):

 

Рисунок 4. Контроль роста бактерий в среде без добавления биоцидов и с добавлением 4’,4”(5”)-ди-(метилфенилоксиметил)-дибензо-18-краун-6

 

Разработанный нами метод позволил быстро определить минимальные концентрации каждого препарата, ингибирующие рост бактерий – возбудителей биокоррозии. Исследования показали эффективность и перспективность использования в качестве антимикробных ингибиторов биокоррозии 4’,4”( 5”)-ди-(метилфенилоксиметил)-дибензо-18-краун-6 из исследованных препаратов, которое в концентрации 0,01 мг на 1л элективной питательной среды, полностью уничтожали бактерии родов Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeroginoza, Desulfovibrio vulgaris, Desulfovibrio sp., Rhodococcus eruthropolis, Gallionella minor и др., вызывающих коррозию металлической поверхности нефтепромыслового оборудования и трубопроводов. Повышение концентрации до 0,4% не усиливает его биоцидного действия.

Таблица 1.

Влияние 4’,4’’(5’’)-ди-(метилалкилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6 на рост микроорганизмов

 

 

 

 

Соединение в концентрации0,1мг/л

где R=

Культуры микроорганизмов,

зона отсутствия роста, в см

Pseudomonas putida

Pseudomonas turcosa

Arthrobacter chroococcum

Micrococcus album Micrococcus sulfurous

Ps aeroginoza

Desulfovibrio vulgaris Desulfovibrio sp.

Rhodococcus eruthropolis Rhodococcus luteus Rhodococcus terrae

1

-CН3

1,5

1,5

1

1,5

1

1

2

2Н5

1,5

1,5

1

1

1

1

3

-н3Н7

1

1

0,5

0,5

0,5

0,5

4

-н4Н9

1

0

0,5

0,5

1

0,5

5

-н5Н11

1,0

1

1,5

1

1

0,5

6

-СН2-СН=СН2

3

3,5

3,5

3

3,5

3

7

6Н5

6

4

4,5

4

4

4,5

8

Контроль

0

0

0

0

0

0

*Примечание: 0_отсутствие подавления роста микроорганизмов, т.е. рост хороший;

**Примечание « - « подавление роста СВБ, т.к. не наблюдается образования черного осадка сульфида железа и отсутствует запах сероводорода;

+++_ сульфид железа не образуется, есть запах сероводорода.

 

Остальные органические соединения:

1. 4’,4”( 5”)-ди-(диметилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

2. 4’,4”( 5”)-ди-(метилэтилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

3. 4’,4”( 5”)-ди-(метилпропилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

4. 4’,4”( 5”)-ди-(метилбутилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

5. 4’,4”( 5”)-ди-(метилпентилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

6. 4’,4”( 5”)-ди-(метилаллилоксиметил-)-дибензо-18-краун-6

не оказывали значительного бактеристатического или бактерицидного влияния на микроорганизмы.

Экспериментальная часть

Питательная среда для выделения микроорганизмов - возбудителей биокоррозии. Для развития железобактерий использован ряд сред. Из которых самая оптимальная - это среда Тайлера.

Среда Тайлера: дрожжевой экстракт 0.05 г, MnSО4·4H2O 0.02 г, Дистиллированная вода 1000 мл

Для получения твердой среды добавляют 2.0 %-ный агар –агара Дифко.

Железо добавляют в виде сернистого железа, которое разбалтывают в расплавленном 1.5% - ном растворе агар-агара и вносят на дно пробирки. После того, как агар застынет, стерильную жидкую среду наливают высоким слоем (5 – 7см) поверх агар –агара и через нее пропускают ток углекислоты. Активную реакцию среды доводят до pH= 6-7.

Осадок сернистого железа получают путем осаждения сернокислого железа сульфидом натрия в эквимолярных растворах. Пробирки поверх ватной пробки затыкают корковой пробкой.

Среда Раймонда (г/л): Na2C03 -0.1; MgS04·7H20 – 0.2; FeS04·7H20 – 0.02; СаС12 – 0.01; MnS04·5H20 – 0.02; К2НР04Х 3H20 – 1.0; NaH2P04·2H20 – 1.5; NH4NO3-2.0; агар – 12.0 [25-29].

Культивирование проводили на круговых качалках при 160 об/мин. Единственным источником углерода и энергии служило стерильное дизельное топливо.

 

Список литературы:
1. С. А. Котляр, Л. А. Конуп, И. П. Конуп, Г. Л. Камалов Противомикробные свойства краун-эфиров, их произ-водных и циклических аналогов. Связь «структура-активность» // В сб.: Связь «структура-свойства» биоло-гически активных веществ. 2003. - Харьков. - С. 35 - 38.
2. С.М. Ходжибаева, М.С. Тураханова, А.К. Ташмухамедова, А.И. Гагельганс Фунгицидная активность заме-щенных циклополиэфиров // 2-ая конференция по химии макроциклов. Одесса, 1984, -С. 200.
3. И. П. Конуп, Л. А. Конуп, Р. Я. Григораш, В. В. Ткачук, С. М. Плужник-Гладырь, С. А. Котляр, Г. Л. Камалов Антибактериальная активность в ряду дибензокраун-эфиров // Украинско-польско-молдавский симпозиум по супрамолекулярной химии. Киев - 24 - 27 ноября 2003 г. : Тезисы докл. - Киев, 2003 - С. 147 - 149.
4. Абдуллин И.Г. Коррозионно-механическая стойкость нефтегазовых трубопроводных систем. М.: Наука, 1997. С. 177.
5. Мавлоний М.И. Биологические и физико-химические свойства противокоррозионных биоцидов для нефте-газовой промышленности // ДАН РУз 2013, №1 –С. 65-67.
6. Козинская Л.К., Ташмухамедова А.К., Синтез третичных спиртов на основе дибензо -18-краун-6 по реак-ции Гриньяра// Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2017. № 11(41).

 

Информация об авторах:

Козинская Любовь Константиновна Kozinskaya Lyubov

преподаватель Национального университета Узбекистана, 100174, Узбекистан, г. Ташкент, улица Вузгородок НУУз

Lecturer, National University of Uzbekistan, 100174, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUUz


Козинский Ростислав Константинович Rostislav Kozinskiy

химик, ООО «МИКOН», РФ, г. Москва 

Chemist, LLC «MIKAN», Russia, Moscow


Ташмухамедова Айниса Каримовна Tashmukhamedova Aynisa

д-р хим. наук, профессор, Национального университета Узбекистана, 100174, Узбекистан, г. Ташкент, улица Вузгородок НУУз

doctor of chemistry, Professor, National University of Uzbekistan, 100174, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUUz


Нурмонов Сувонкул Эрхонович Suvonkul Nurmonov

д-р техн. наук, профессор, Национального университета Узбекистана, 100174, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of technical science, professor, National University of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent


Мавлоний Машкура Игамовна Mashkura Mavloniy

д-р биол. наук, профессор, Институт микробиологии Узбекистана, 100128, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of biology, professor, Institute of microbiology, Uzbekistan, Tashkent


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.