WATER-SOLUBLE SUPRAMOLECULAR COMPLEXES OF GOSSYPOL WITH TRISODIUM GLYCYRRHIZINATE: SYNTHESIS AND PHYSICOCHEMICAL CHARACTERIZATION

УДК: 547.2:547.9

Аннотация

В данном исследовании приведены данные по получению водорастворимых супрамолекулярных комплексов госсипола с тринатриевой солью глицирризиновой кислоты (ТНСГК) в молярных соотношениях 1:4 1:9 и 1:15. Структура полученных водорастворимых супрамолекулярных комплексов были изучены методами ультрафиолетовой (УФ) и инфракрасной (ИК) спектроскопии. УФ спектрах при длине волны 253 нм наблюдаются максимумы поглощения, характерные для электронных переходов π→π* двойных связей сопряженной связи –С=О и двойной связи у С кольца ТНСГК и с увеличением содержания сапонина  проявляется «гиперхромный эффект» который объясняется увеличеним ауксохромных групп (-COOH, C=O) состава молекулы-хозяина. В ИК спектрах в области 3350-3200 см⁻¹ в виде широкого плеча указывает на наличие межмолекулярных водородных связей между госсиполом и тритерпеновым сапонином и характерные валентные колебания альдегидных групп исходного госсипола 1750 см⁻¹ происходит сдвиг в область 1650-1620 см⁻¹, что также свидетельствует об их участии в образовании межмолекулярных водородных связей.

Abstract

This study presents data on the synthesis of water-soluble supramolecular complexes of gossypol with the trisodium salt of glycyrrhizic acid (TSSGA) in molar ratios of 1:4, 1:9, and 1:15. The structure of the resulting water-soluble supramolecular complexes was studied using ultraviolet (UV) and infrared (IR) spectroscopy. In the UV spectra, absorption maxima characteristic of the π→π* electronic transitions of the conjugated –C=O double bond and the double bond at the C ring of TSSGA were observed at a wavelength of 253 nm. An increase in the saponin content produced a "hyperchromic effect," which is explained by an increase in the auxochromic groups (-COOH, C=O) in the host molecule. In the IR spectra, a broad shoulder in the 3350–3200 cm⁻¹ region indicates the presence of intermolecular hydrogen bonds between gossypol and the triterpene saponin. The characteristic stretching vibrations of the aldehyde groups of the initial gossypol at 1750 cm⁻¹ shifted to the 1650–1620 cm⁻¹ region, which also indicates their participation in the formation of intermolecular hydrogen bonds.

Ключевые слова: госсипол, глицирризиновая кислота, ТНСГК, супрамолекулярные комплексы, водорастворимость, УФ-спектроскопия, ИК-спектроскопия, водородные связи.

Keywords: gossypol, glycyrrhizic acid, TSSGA, supramolecular complexes, water solubility, UV-spectroscopy, IR-spectroscopy, hydrogen bonds.

Введение

Госсипол — это уникальное природное полифенольное соединение, выделяемое из семян и других частей хлопчатника (Gossypium spp.). Благодаря широкому спектру биологической активности он вызывает значительный интерес в фармацевтической и медицинской науке. Многочисленными исследованиями подтверждено, что госсипол обладает антиоксидантными, противовирусными, антибактериальными, противоопухолевыми и противовоспалительными свойствами. При этом содержание и свойства госсипола в различных видах хлопчатника, в частности в G. hirsutum, могут существенно варьироваться в зависимости от срока хранения сырья и метода экстракции хлопкового масла [1, c. 5922]. Однако практическое применение госсипола ограничено его крайне низкой водорастворимостью. В связи с этим в последние годы активно разрабатываются подходы по повышению его растворимости, в частности путём получения водорастворимых супрамолекулярных комплексов. Известен ряд производных госсипола, на основе которых созданы лекарственные препараты, такие как «Рагосин» и «Мегосин», рекомендуемые для лечения вирусных гепатитов и обладающие свойствами индукторов интерферона. Ранее были получены их водорастворимые супрамолекулярные комплексы с глицирризиновой кислотой и её солями [2, c 41-45, 3, c. 25].

Впервые были синтезированы три иминоазопроизводных госсипола, на основе которых получены водорастворимые комплексы. При синтезе производных госсипола были использованы в качестве заместителей по альдегидной группе и по С-4 атома госсипола гетериламины. УФ- и ИК-спектрометрическими методами изучены физико-химические свойства синтезированных водорастворимых комплексов. [4, c. 135-143].

Впервые синтезировано 6 новых диазоиминопроизводных госсипола с с различными аминами (о-аминофенолом, 2-аминотиазолом, п- аминобензойной кислотой, 4-аминоантипирином и п-аминодифенилом). Структуры синтезированных соединений подтверждены методами УФ-, ИК-спектроскопии [5, c. 79].

Синтезированы новые азометиновые производные госсипола, 2-оксибензальдегида, 2-оксинафтальдегида и пиридоксаля, диаминогоссипол и на его основе новые основания Шиффа, проведен систематический анализ активности против бактерий и грибков (E.соli, St.aureus, V.dahliae, F.охуsроrum, R.solani, X.malvasearum, S.cerevisiae, C.scotti, С.albicans и В.subtilis) синтезированных соединений, установлена активность супрамолекулярных комплексов мегосина и тагосина с моноаммониевой солью глицирризиновой кислоты (МАСГК) к перитональным жидкостям количества макрофаговых клеток, это даст возможность создавать препараты с более высокими значениями индукторов интерферона на основе мегаферона а также рассчитаны количество ассоциатов  что в реальных системах число ассоциатов ГК может составить n = 2-4. [6, c. 81].

С древних времен солодка считается очень популярным лекарственным растением в традиционной китайской медицине (ТКМ). В Китае солодка известна под названием “ганьцао” - “сладкая трава”. Из корня этого растения выделяют глицирризиновую кислоту. Изучена широкая противовирусная активность этого вещества в отношении таких вирусов, как вирус гепатита, вирус герпеса и коронавирус 2, вызывающий тяжелый острый респираторный синдром (SARS-CoV-2) [7, c. 641].

Глицирризинат аммония часто применяется в гинекологии при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек наружных половых органов, а также влагалища и к таким заболевания которые вызванный грибами рода Candida, различными условно-патогенными микроорганизмами, такими как Gardnerella vaginalis, и аэробными возбудителями, такими как стрептококки и стафилококки. При этом глицирризинат аммония способствует уменьшению воспаления и зуда, а также укреплению местного иммунитета [8, c. 20-26].

Тема получения водорастворимых супрамолекулярных комплексов госсипола с глюконом (или аналогичными гидрофильными компонентами) на сегодняшний день является актуальной, поскольку связана с несколькими важными научными и практическими направлениями. Прежде всего, сам госсипол является очень интересным природным соединением. Он содержится в семенах хлопчатника и обладает высокой биологической активностью: у него выявлены противовирусные, антибактериальные, противоопухолевые и антифертильные свойства. Вместе с тем его практическое применение ограничено двумя основными проблемами — почти полной нерастворимостью в воде и относительно высокой токсичностью. Это усложняет его использование в фармацевтических формах. При разработке же современных лекарств именно растворимость в воде и биоусвояемость являются решающими факторами. Здесь важную роль играет подход супрамолекулярной химии. Это направление основано на создании новых систем посредством нековалентных связей между молекулами (водородные связи, π–π-взаимодействия, электростатические взаимодействия и др.). Поскольку молекула госсипола имеет большое количество фенольных и альдегидных групп, она может легко образовывать комплексы с различными гидрофильными веществами. Комплексы, образуемые с глюконовой кислотой или ее солями, коренным образом изменяют физико-химические свойства госсипола.

Цель работы — получение водорастворимых супрамолекулярных комплексов госсипола с тринатриевой солью глицирризиновой кислоты и определение их физико-химических свойств.

Материалы и методы

Приборы: Automatic FREEZE-Dryer 10-010, Shimadzu UV-1800 (УФ), Shimadzu IRAffinity-1S (ИК), ВЭЖХ Agilent Technologies 1260 (США). Мешалка ММ-5 (ТУ 25-11834-80).

Тонкослойная хроматография на пластинках Silufol UV-254 и Sorbfil ПТСХ-АФ-А (Россия). Системы растворителей: Бензол: ацетон (5:1) и гексан: ацетон (3:1).

Растворители: 96 % и 70 % этиловый спирт, бидистиллированная вода, ацетон, ледяная уксусная кислота (х.ч.), серная кислота (х.ч.), гидроксид натрия (х.ч.), бензин, гексан и хлороформ.

Выделение и очистка госсипола: Получение технического госсипола

Технический госсипол получали из масла семян хлопчатника полученного методом холодного прессования при температуре не выше 60 °C. Рафинацию госсипол содержащего масла проводили раствором гидроксида натрия. Полученный раствор нейтрализовали раствором серной кислоты. Выделенный технический госсипол обезжиривали бензином, высушивали и измельчали на лабораторной фарфоровой ступке. Выход 6-8%

Очистка технического госсипола

Очистку технического госсипола проводили путём получения ацетата госсипола (АГ). Технический госсипол растворяли в ацетоне при перемешивании и полученный раствор концентрировали на роторном вакуумном испарителе. Осаждение ацетата госсипола проводили ледяной уксусной кислотой. Процесс пере осаждения повторяли 2–3 раза. Полученные осадки промывали гексаном и смесью ацетон–уксусной кислоты и сушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре 60–80 °C. Чистоту промежуточных продуктов (АГ-1, АГ-2, АГ-3) контролировали методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) на пластинках Silufol UV-254 и Sorbfil ПТСХ-АФ-А (Россия). В некоторых случаях использовали хроматографическую бумагу Whatman №1 (Англия). Выход составлял 62%, 70% и 83% соответственно.

Получение и очистка тринатриевой соли глицирризиновой кислоты (ТНСГК).

В круглодонную колбу объёмом 1000 мл помещали 50 г глицирризиновой кислоты (ГК), растворяли в 500 мл сухого ацетона и при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке ММ-5 (ТУ 25-11834-80) добавляли 10 %-ный раствор гидроксида натрия в метаноле до достижения pH 8–8,5 и прекращения образования осадка. Выпавший осадок светло-жёлтого цвета — тринатриевую соль глицирризиновой кислоты (ТНСГК) — отфильтровывали, промывали ацетоном (3 × 30 мл) и сушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре 100 °C до постоянной массы. Полученный продукт перекристаллизовывали из 80 %-ного этилового спирта (соотношение 1:3). Выход составил 76 %. [9, c. 256-258, 10, c. 30-33].

Получение супрамолекулярных комплексов госсипола с тринатриевой соли глицирризиновой кислоты (ТНСГК)

Супрамолекулярный комплекс госсипола с тринатриевой солью глицирризиновой кислоты в молярном соотношений 1:4. Для этого навеску госсипола (0,878г 0,001М) растворяли в 100 мл 96 % этанола при постоянном перемешивании. В отдельной колбе 3,472г тринатриевой соли ГК (0,004М) растворяли 100мл дистиллированной воды при температуре 65-70 ⁰С и при интенсивном перемешивании в раствор по каплям добавляли раствор госсипола.  Реакционную смесь перемешивали в течение 10–12 часов при комнатной температуре. Этанол отгоняли на роторном вакуумном испарителе. Оставшуюся водную часть сушили лиофильно. Выход составлял 86,9%.

Супрамолекулярные комплексы в молярных соотношениях 1:9 и 1:15 получали по той же методике. Выходы составляли 81,5% и 81,8% соответственно.

Обсуждение полученных результатов

Получение тритнатриевой соли ГК проводилось по выше описанному методу. Чистоту полученных соединений определяли методом ВЭЖХ с при условиях хроматографического анализа: колонка — Poroshell 120 EC-C18, 2,7 мкм, 4,6×100 мм; детектор — диодно-матричный (также возможно использование УФ-детектора); элюент — ацетонитрил: 0,5%-я уксусная кислота (35:65, изократический режим); скорость потока — 0,75 мл/мин; длина волны детектирования — 254 нм; объём вводимой пробы — 10 мкл; температура термостата колонки — 25 °C; время анализа — 15 мин. Как видно изданных приведенных в рисунках 1 и 2. Время удерживания в колонке ГК от ТНСГК отличается. ГК выход составляет (95±2% по ВЭЖХ, рис. 1) и ТНСГК (94±2% по ВЭЖХ, рис. 2)

Рисунок 1. Хроматограмма ГК (0,1мг/мл)

Рисунок 2. Хроматограмма ТНСГК (0,015мг/мл)

Получены супрамолекулярные комплексы в молярных соотношениях Госсипол: ТНСГК 1:4, 1:9 и 1:15. Общая схема получения представлен в схеме1.

Где n: 4, 9, 15

Рисунок 3. Схема 1. Общая схема получения супрамолекулярных комплексов госсипола с ТНСГК

Полученные супрамолекулярные комплексы охарактеризованы некоторыми физико-химическими характеристиками. Полученные данные приведены в таблице 1. Из данных таблицы 1 видно, что полученные супрамолекулярные комплесы хорошо растворимы в воде и в 50% этаноле (в объеме). Средний выход составляет 82-83%. Температуры плавления находятся при 190-225 ⁰С и происходят с разложением. Потому что ТНСГК чистота составляет 94-95% и из за этого плавление происходит с разложением.

Таблица 1. Некоторые физико-химические величины комплекса госсипол:ТНСГК

Система: ацетон:этанол:вода (1:3:5)

Далее для определения химической стркуктуры были сняты ИК спектры супрамолекулярных комплексов, которые приведеные в рисунке 3.

Рисунок 3. ИК-спектры ГУК-3, ТНСГК и комплексов госсипола:ТНСГК (1:4, 1:9, 1:15)

Из данных приведенных в рисунке 3 видно, что валентных колебаний гидроксильных групп в области 3350-3200 см⁻¹ в виде широкого плеча указывает на наличие межмолекулярных водородных связей между госсиполом и тритерпеновым сапонином супрамолекулярных комплексов. Также характерные валентные колебания альдегидных групп исходного госсипола проявляются при 1750 см⁻¹, то в комплексе они проявляются в области 1650-1620 см⁻¹, что свидетельствует об их участии в образовании межмолекулярных водородных связах. Увеличение сигнала гидроксильных групп с увеличением количества сапонина свидетельствует об увеличения числа водородных связей.

Далее ещё раз убедится к тому что получены водорастворимые супрамолекулярные комплексы были исследованы УФ спектроскопией на ближнем и видимой области спектра. Полученные данные приведены в рисунке 4.

Рисунок 4. УФ-спектры Госсипола: ТНСГК (К2 (1:4), К1 (1:9), К3 (1:15))

Из данных приведенных рисунка 4 в УФ спектрах полученных супрамолекулярных комплексов видно, что при длине волны 253 нм наблюдаются максимумы поглощения, характерные для электронных переходов π→π* двойных связей сопряженной связи –С=О и двойной связи у С кольца ТНСГК. Увеличение содержания сапонина в составе комплекса сопровождается ростом сигналов «гиперхромный эффект» поглощения в данной области. Это, в свою очередь, объясняется увеличение ауксохромных групп (-COOH, C=O) состава молекулы-хозяина. Максимум поглощения при длине волны 386 нм, характерный для перехода n→π*, относится к ароматическим кольцам молекулы госсипола и свидетельствует об отсутствии значительных сдвигов длины волны но уменьшение содержания количества «гостья» приводит к «гипохромному эффекту» в данной области спектра. Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.

Выводы

В результате проведённого исследования впервые были получены водорастворимые супрамолекулярные комплексы госсипола с тринатриевой солью глицирризиновой кислоты в трёх молярных соотношениях (1:4, 1:9 и 1:15), и при этом средний составлял 82–83 %.

Методами УФ и ИК спектроскопии установлены что полученные супрамолекулярные комплексы стабилизированы за счет межмолекулярных водородных связей.

Список литературы:

1. Цао Х. и др. Госсипол снижал жизнеспособность клеток и подавлял экспрессию ряда генов в клетках рака толстого кишечника человека // Научные отчеты. – 2021. – Т. 11. – Нет. 1. – С. 5922.
2. Абдушукурова Х.К., Матчанов А.Д., Некоторые физико-химические параметры супрамолекулярных комплексов рагозина с моноаммониевой солью глицирризиновой кислоты / Вестник Гулистанского государственного университета. 2025 / 4 (120) Издательство "Университет," Гулистан - 2025. С. 41-45
3. Абдушукурова Х.К., Режепов К.Ж., Эсанов Р.С., Матчанов А.Д. Получение супрамолекулярных комплексов 1,1',6,6'-тетрагидрокси-5,5'-диизопропил3,3' диметил-7,7'-диоксо-8,8'-диметин-[4 ," 4 " '-димино- (1 ," 1 " '-дифенил2 ," 2 " ', 3 ,"3 " '-тетраметил-5 ,"5 " '-дипиразол) ]-2,2'-динафталина с глицирризовой кислотой. No1/2023 Узбекский научно-технический и производственный журнал. Композиционные материалы. Ташкент - 2023. С. 25
4. Режепов К. Ж., Алимбаева Ш. Б. К. Госсипол и его производные: синтез, модификация и структура //Химия растительного сырья. – 2023. – №. 1. – С. 135-143.
5. Якубова Н. Х. и др. Синтез новых производных госсипола с некоторыми аминами //Universum: химия и биология. – 2021. – №. 1-2 (79). – С. 14-19.
6. Хаитбаев Алишер Хамидович. Синтез, строение и биологическая активность новых производных госсипола  Автереферат док. дисс. Ташкент. 20216. С. 81.
7. Зуо Дж. и др. Обзор противовирусной активности глицирризиновой кислоты, глицирретиновой кислоты и моноглюкуронида глицирретиновой кислоты // Фармацевтика. – 2023. – Т. 16. – Нет. 5. – С. 641.
8. Остафиичук С. и др. Микробиологическая оценка эффективности глицирризиновой кислоты при бактериальном вагинозе — сравнительное исследование //Галицкий лечебный вестник. – 2022. – Нет. 29, число 4. – С. 20-26.
9. Столярова О. В. и др. Выделение глицирризиновой кислоты и ее моноаммонийной соли из корней и корневищ солодки Коржинского (Glycyrrhiza Korshinskyi Grig) //Вестник Башкирского университета. – 2008. – Т. 13. – №. 2. – С. 256-258.
10. Кондратенко Р. М. и др. Получение глицирризиновой кислоты и ее практически важных солей из экстракта солодкового корня //Химико-фармацевтический журнал. – 2005. – Т. 39. – №. 2. – С. 30-33.

References:

1. Cao H. et al. Gossipol reduced cell viability and suppressed the expression of several genes in human colon cancer cells // Scientific Reports. - 2021. – Vol. 11. - No. 1. – P. 5922.
2. Abdushukurova Kh.K., Matchanov A.D., Certain physicochemical parameters of supramolecular complexes of ragozine with monoammonium salt of glycyrrhizic acid / Vestnik Gulistan State University. 2025 / 4 (120) University Publishing House, Guliston - 2025. P. 41-45.
3. Abdushukurova Kh.K., Rezhepov K.Zh., Esanov R.S., Matchanov A.D. Preparation of supramolecular complexes of 1,1',6,6'-tetrahydroxy-5,5'-diisopropyl3,3' dimethyl-7,7'-dioxy-8,8'-dimethin-[4 ," 4 " '-dimino- (1 ," 1 " '-diphenyl2 ," 2 " ', 3 ,"3 " '-tetramethyl-5 ,"5 " '-dipirazol) ]-2,2'-dinaphthalene with glycyrrhizic acid. No. 1/2023 Uzbek Scientific-Technical and Production Journal. Compositional materials. Tashkent - 2023. P. 25
4. K.Zh. Rejepov, Sh.B. Alimbaeva. Gossipol and its derivatives: synthesis, modification, and structure. Kim. Plant raw materials. 2023. No. 1. P. 135–143. DOI: 10.14258/jcprm.20230110881
5. Yakubova N.Kh. et al. Synthesis of new gossypol derivatives with certain amines. Universum: Chemistry and Biology: Electronic Scientific Journal. 2020. 1 (79).
6. Khaitbaev Alisher Khamidovich. Synthesis, structure, and biological activity of new gossypol derivatives. Tashkent. 20216. P. 81.
7. Zuo J. et al. Overview of the antiviral activity of glycyrrhizic acid, glycyrrhetic acid, and glycyrrhetic acid monoglucuronide // Pharmaceutics. - 2023. – Vol. 16. - No. 5. – P. 641.
8. Ostafiichuk S. et al. Microbiological assessment of glycyrrhizic acid efficacy in bacterial vaginosis - comparative study // Galician Medical Bulletin. – 2022. - No. 29, number 4. – P. 20-26.
9. Stolyarova O. V. et al. Isolation of glycyrrhizic acid and its monoammonium salt from the roots and rhizomes of Korzhinsky's licorice (Glycyrrhiza Korshinskyi Grig) // Bulletin of the Bashkir University. – 2008. – Vol. 13. - No. 2. – P. 256-258.
10. Kondratenko R. M. et al. Production of glycyrrhizic acid and its practically important salts from licorice root extract // Chemical-Pharmaceutical Journal. – 2005. – Vol. 39. - No. 2. – P. 30-33.