Синтез и исследование антибактериальной и антигрибной активности гетероциклических аминосолей глицирризиновой кислоты

Synthesis and research of antibacterial and anti-fungal activity of heterocyclic amino salts of glycirrizinic acid
Цитировать:
Синтез и исследование антибактериальной и антигрибной активности гетероциклических аминосолей глицирризиновой кислоты // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Эсанов Р.С. [и др.]. 2020. № 7 (73). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/9600 (дата обращения: 31.10.2020).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Используя ряд гетероциклических аминов, были синтезированы новые соли глицирризиновой кислоты. Структура этих соединений подтверждена на основе изучения их физико-химических и спектральных характеристик. Исследованы их антимикробная и антигрибная активности.

ABSTRACT

Using a series of heterocyclic amines, new salts of glycyrrhizic acid were synthesized. The structure of these compounds is confirmed by studying their physico-chemical and spectral characteristics. Their antimicrobial and antifungal activity was investigated.

 

Ключевые слова: синтез, глицирризиновая кислота, гетероциклические амины, антимикробная и фунгицидная активности.

Keywords: synthesis, glycyrrhizic acid, heterocyclic amines, antimicrobial and fungicidal activity.

 

Введение

Биологическая активность многочисленных модификаций глицирризиновой кислоты (ГК) обусловлена особенностями ее химической структуры. С целью создания новых фармацевтических средств проводятся исследования по получению комплексов глицирризиновой кислоты с аминокислотами, алкалоидами, антибиотиками и др. Среди них известны препараты, обладающие противовоспалительными, анальгезирующими, антиаллергическими, гиполипидемическими, антиоксидантными, антитоксическими, гепатопротекторными, иммунотропными, антимикробными и противоопухолевыми свойствами [2; 5; 1; 3; 4].

Несмотря на широкий спектр проводимых исследований в этом направлении, актуальность синтеза новых соединений на основе химической модификации ГК, которые обладали бы высокой биологической активностью и специфичностью действия, они ведутся во многих научных лабораториях мира. Учитывая свойство ГК образовывать супрамолекулярные комплексы, в настоящей статье, используя эту комплексообразующую способность, предпринята попытка модифицировать ГК путем взаимодействия ее со следующими гетероциклическими аминами: 3-амино-1,2,4-тризолом; 2-аминопиримидином; 2-аминотиазолом; 2-аминобензотиазолом; 4-амино-м-крезолом; 2-амино-2-метилфенолом; 2-амино-4,6-диметилпиридином; 6-амино-3-пиколином и 2-амино-4-метилпиридином, исследовать их на предмет антибактериальной и антигрибной активности.

Целью данного исследования является синтез ряда аминосолей ГК с некоторыми гетероциклическими аминами и изучение их антибактериальной и антигрибной активности.

Методы и материалы

ИК-спектры синтезированных соединений снимали в диапазоне частот колебаний 400–4000 см–1 на спектрометре Perkin Elmer-10.6.1 (США). Измерение спектров поглощения проводили на спектрофотометре Shimadzu 1280 (Япония). Температуру плавления определяли на приборе ПТП ТУ 25-11-1144.

Для ЖХ-МС использован ВЭЖХ (Agilent Technologies-1260, USA), колонка с обращенной фазой 2,1 × 150 мм (3,5µ) Eclipse XDB (Agilent Technologies, USA). МС проводили методом APCI-масс-спектрометрии (atmospheric pressure chemical ionisation), используя масс-спектрометр 6420 Triple Quad LC/MS (Agilent Technologies, USA). Регистрацию масс-спектров образцов проводили с положительной ионизацией.

Сканирование фрагментов проводили методом TIC (total ion current) в диапазоне 50–1100 масс. Условия МС: расход газа осушителя – 4 л/мин, температура газа – 325 °С, давления газа в распылителе – 20 psi, температура испарителя – 350 °С, напряжение на коронарные иглы – 4 микроампер, напряжения на капилляре – 4500 Вт.

Общая методика синтеза гетероциклических аминовых солей глицирризиновой кислоты. Смесь 1 ммоли ГК и 1 ммоли оснований растворяли в 25 мл абсолютного этанола, кипятили в течение 10–15 мин. Растворитель удаляли в вакууме (1мм рт. ст., при 30–40 °С). Соли I-X получали в виде однородной хрупкой пористой массы.

Определение антимикробной активности. Определение антимикробной активности проведено методом диффузии в агар, методом дисков [6] по отношению к тест-культуре бактерий Bacillus subtilis,Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, а также грибам Alternaria alternaria и Fusarium oxysporum, но не подавляет рост Candida albicans, Trichoderma viride, Mucor sp., Monilia sp. Этот метод основан на оценке угнетения роста тест-микроорганизмов. Оценку результатов проводили путем измерения диаметра зон задержки роста вокруг диска, включая диаметр самого диска: отсутствие зоны задержки роста – испытуемая культура не чувствительна к данной концентрации препарата; диаметр зоны задержки роста 12 мм – умеренная чувствительность культуры к данной концентрации препарата; диаметр зоны задержки роста более 14 мм – высокая чувствительность испытуемой культуры к данной концентрации объекта исследования. Результаты по антимикробной активности исследуемых объектов представлены в табл. 3.

Результаты и их обсуждение

Комплексы получены реакцией глицирризиновой кислоты и соответствующими гетероциклическими аминами в абсолютном этаноле, которые получены с количественным выходом 94–96 % от теоретического.

Синтезированные соединения (I-X) охарактеризованы физико-химическими константами, их строение подтверждено данными ИК-, УФ- и масс-спектроскопии (табл. 1, 2).

В ИК-спектре синтезированных веществ валентные колебания групп ОН и NH наблюдались при 3500–3100 см–1. Валентные колебания карбоксильной группы в молекуле ГК показаны при 1720 см–1, тогда как в солях эти колебания наблюдались при 1685–1705 см–1. Сдвиг этих частот колебаний до 35–15 см–1 свидетельствует о наличии электростатических взаимодействий между карбоксильной группой в молекуле ГК и аминогруппой в гетероциклических аминах.

 

Рисунок 1. Общая схема синтеза аминосолей ГК

 

Таблица 1.

Некоторые физико-химические свойства полученных комплексов ГК

 

 

R+

 

Выход,

%

Т. пл., °С

(с разложением)

Брутто

формула

Растворимость

Мr. г/моль

1

2

3

4

5

6

7

1

I

97

180±1

C44H66O16N4

вода

907

2

II

94

190±1

C46H67O16N3

вода

918

1

2

3

4

5

6

7

3

III

96

185±1

C45H66O16N2S

вода

923

4

IV

95

195±1

C49H68O16N2S

вода

973

5

V

94

170±1

C49H71O17N

вода

946

6

VI

96

160±1

C49H71O17N

вода

946

7

VII

95

200±1

C48H71O16N3

вода

946

8

VIII

96

210±1

C48H70O16N2

вода

930

9

IX

97

193±1

C48H70O16N2

вода

930

10

X

95

205±1

C48H70O16N2

вода

930

 

Таблица 2.

УБ- и ИК-параметры аминосолей ГК

R+

УФ λmax, нм (lgε)

Частота колебаний, ИК-спектр, см–1

1

2

3

4

1

I

258 (2,44)

ν(OH, NH) = 3100–3500, ν(CH3, CH2) = 2930, 2890, ν(С = O) = 1688, ν(С = O) = 1660 (11C = О), δ(NH3+) = 1420, ν(O–Н) = 1041, ν(С = С, С = N) = 1602, 1508, 1542

2

II

225 (3,36), 258 (2,47)

ν(OH, NH) = 3400–3470, ν(CH3, CH2) = 2927, 2885 ν(С = O) = 1705, ν(С = O) = 1680 ν(С = O) = 1634 (двойная связь), δ(NH3+) = 1430, ν(O–Н) = 1041, ν(C = С) = 1542, 1523

3

III

256 (2,9)

ν(OH, NH) = 3200–3450, ν(CH3, CH2) = 2924, 2900, ν(С = O) = 1699, ν(С = O) = 1638(двойная связь), δ(NH3+) = 1439, ν(O–Н) = 1040, ν(С = С, С = N) = 1603, 1542, 1523

4

IV

220 (2,60), 259 (2,04)

ν(OH, NH) = 3100–3500, ν(CH3, CH2) = 2925, 2895, ν(С = O) = 1701, ν(С = O) = 1645 (двойная связь), δ(NH3+) = 1440, ν(O–Н) = 1041, ν(С–Н) = 750 (бензольное кольцо)

5

V

256 (2,68)

ν(OH, NH) = 3100–3500, ν(CH3, CH2) = 2932, 2895 ν(С = O) = 1701, ν(С = O) = 1660 (двойная связь), δ(NH3+) = 1450, ν(O–Н) = 1042

6

VI

259 (2,42)

ν(OH, NH) = 3150–3550, ν(CH3, CH2) = 2925, 2905, ν(С = O) = 1698, ν(С = O) = 1592 (двойная связь), δ(NH3+) = 1425, ν(O–Н) = 1039, ν(С = С) = 1600

7

VII

225 (2,6), 258 (2,17), 296 (1,10)

ν(OH, NH) = 3150–3550, ν(CH3, CH2) = 2900, 2864, ν(С = O) = 1698, ν(С = O) = 1643 (двойная связь), δ(NH3+) = 1415, ν(O–Н) = 1041, ν(С = С, С = N) = 1596

8

VIII

237 (2,91), 258 (2,34), 310 (1,45)

ν(OH, NH) = 3100–3500, ν(CH3, CH2) = 2924, 2850, ν(С = O) = 1702, ν(С = O) = 1631 (двойная связь), δ(NH3+) = 1450, ν(O–Н) = 1041, ν(С = С, С = N) = 1621, 1582, 1503

9

IX

234 (2,12), 260 (2,20), 300 (1,45)

ν(OH, NH) = 3100–3500, ν(CH3, CH2) = 2924, 2830, ν(С = O) = 1685, ν(11C = О) = 1652, δ(NH3+) = 1430, ν(O–Н) = 1042, ν(С = С, С = N) = 1640

10

X

237 (2,95), 260 (3,03), 296 (1,78)

ν(OH, NH) = 3100–3550, ν(CH3, CH2) = 2927, 2885, ν(С = O) = 1700, ν(11C = О) = 1661, δ(NH3+) = 1425, ν(O–Н) = 1041, ν(N–C = О) = 1652

 

В УФ-спектрах соединений I-X присутствуют характерные максимумы поглощения.

При изучении ультрафиолетовых (УФ) спектров при ближней ультрафиолетовой области спектра полученных аминосолей ГК показано, что они поглощают электромагнитные излучения при 250–270 нм. Максимальные значения поглощения, полученные при УФ, приведены в таблице 2.

Методом ЖХ-МС определены молекулярные массы и приблизительная химическая структура синтезированных соединений (табл. 1).

Изучение антимикробной активности. Результаты определения антимикробной активности исследуемых объектов представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Антимикробное действие соединения V и ГК в различных концентрациях

 

 

Микроорганизм

Зона подавления роста (мм)

Соединение V

ГК

Концентрация веществ (мг/мл)

4

12

16

50

50

Бактерии

6

8

11

17

5

Bacillus subtilis

Escherichia coli

6

12

18

Staphylococcus aureus

10

16

17

20

8

Грибы

13

17

Alternaria alternaria

Fusarium oxysporum

8

10

13

 

С помощью проведенных экспериментов установлено, что из 10 синтезированных комплексов глицирризиновой кислоты с 4-аминокрезолом (V) в концентрациях 4, 12, 16 и 50 мг/мл обладали антимикробным действием, подавляя рост вегетативных клеток бактерий Bacillus subtilis и патогенных бактерий Escherichia coli, Staphylococcus aureus, но не обладали антимикробным действием по отношению к Pseudomonas aeruginosa.

Согласно полученным экспериментальным данным препарат V обладает широким спектром антимикробной активности, подавляя рост тест-микроорганизмов (бактерий и грибов). Зона задержки роста бактерий Bacillus subtilis при концентрации 6 мг/мл наименьшая, с возрастанием концентрации подавление роста бактерий увеличивает вплоть до концентрации 50 мг/мл. Аналогичная зависимость наблюдается и для Staphylococcus aureus. Следует отметить, что по отношению к этому микроорганизму при активности исследуемого препарата в концентрациях от 4 мг/мл до 50 мг/мл чувствительность Staphylococcus aureus выше более чем в 12 раз. Умеренная чувствительность Escherichia coli проявляется при концентрации V 16 и 17 мг/мл, а наибольшее подавление роста тест-микроорганизмов препаратом V выявлено при его концентрации 50 мг/мл. Способность ингибировать рост конидий грибов Alternaria alternaria установлена в концентрациях V 13 и 17 мг/мл. В этих концентрациях подавление роста Fusarium oxysporum в 1,3 раза слабее. Сравнительное исследование антибактериальной активности V и ГК при 50 мг/мл показало, что чувствительность ГК по отношению к росту Bacillus subtilis и Staphylococcus aureus в 3,4 и 2,5 раза слабее, чем активность препарата V.

Таким образом, комплекс V можно рекомендовать в качестве потенциального фармакологического средства, обладающего выраженным антимикробным действием.

 

Список литературы:
1. Комплексные соединения глицирризиновой кислоты с противомикробными препаратами / Р.М. Кондратенко, Л.А. Балтина, С.Р. Мустафина, А.Ф. Исмагилова [и др.] // Хим.-фарм. журн. – 2003. – Т. 37. – № 9. – С. 32–35.
2. Комплексы β-глицирризиновой кислоты с нестероидными противовоспалительными средствами как новые транспортные формы / Г.А. Толстиков, Л.А. Балтина, Ю.И. Муринов, В.А. Давыдова [и др.] // Хим.-фарм. журн. – 1991. – Т. 25. – № 2. – С. 29–32.
3. Яковишин Л.А., Грошковец В.И., Корж Е.Н. Супромолекулярный комплекс моноаммониевой соли глицирризиновой кислоты (глицирами) с кофеином // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. – 2017. – Т. 3 (69). – С. 270–277.
4. Яковишин Л.А., Грошковец В.И., Корж Е.Н. Супромолекулярный комплекс моноаммониевой соли глицирризиновой кислоты (глицирами) с аргинином и глицином // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Биология. Химия. – 2014. – Т. 27 (66). – С. 131–137.
5. Medetbekov B.M., Arystanova T.A., Ordabayeva S.K. New complex compound of the glycyrrhizinic acid with antibacterial activity // Mater. Of II Inter. conf. on natural products: chemistry, technology & medicinal perspectives. – Almaty (Kazakhstan). – 2007. – P. 147.
6. NCCLS. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing; ninth informational supplement M100-S9. – 1999. – V. 19. – № 1. – Р. 134.

 

Информация об авторах

базовый докторант Института Биоорганической химии имени А. Садыкова АН РУз., Узбекистан, г. Ташкент

Basic doctoral student of the Institute of Bioorganic Chemistry named after A.Sadykov ASRUz, Uzbekistan, Tashkent

д-р хим. наук, ведущий научный сотрудник, лаборатории низкомолекулярных биологических активных соединения Института Биоорганической химии имени А. Садыкова АН РУз., Узбекистан, г. Ташкент

Dr. Chemistry. Science, Leading Researcher, Laboratory of Low Molecular Biological Active Compounds, Institute of Bioorganic Chemistry named after A.Sadykov ASRUz, Uzbekistan, c. Tashkent

канд. биол. наук, ст. науч.сотр.  Института микробиологии Академии наук Республики Узбекистан, Узбекистан, г.Ташкент

candidate of biological sciences, senior researcher of the Institute of Microbiology, Uzbekistan Academy of Sciences, Uzbekistan, Tashkent

канд. биол. наук, старший научный сотрудник Института микробиологии Академии наук Республики Узбекистан, Узбекистан, г.Ташкент

candidate of biological sciences, senior researcher of the Institute of Microbiology, Uzbekistan Academy of Sciences, Uzbekistan, Tashkent

канд. биол. наук, старший научный сотрудник Института микробиологии Академии наук Республики Узбекистан, Узбекистан, г.Ташкент

candidate of biological sciences, senior researcher of the Institute of Microbiology, Uzbekistan Academy of Sciences, Uzbekistan, Tashkent

д-р биол. наук, вед. науч. сотр. лаборатории низкомолекулярных биологически активных соединений, Институт биоорганической химии Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doct. Biol. sciences, Leading Researcher Laboratory of low molecular weight biologically active compounds Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent

канд. хим. наук, ст. науч. сотр. лаборатории физико-химических методов исследования, Институт биоорганической химии Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Cand. Chem. Sciences, senior researcher. Laboratory of physical and chemical research methods Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top