автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Состав, строение и биологическая активность терпеноидов из древесной зелени хвойных растений

>Г6 - 5

ОД

ИЮН 1995

На правах рукописи

РОЩИН ВИКТОР ИВАНОВИЧ

СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ТЕРПЕНОИДОВ ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ХВОЙНЫХ РАСТЕНИЙ

05.21.03 - Технология и оборудование химической

переработки древесины: химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

Санят-Петврб)грг -1955

Работа выполнена а Санкт-Петербургской лесотехнической академии

Официальные оппоненты:

. доктор химических наук, профессор ДМИТРЕНКО Л.В. доктор химических наук, профессор КИСЛИЦИН А.Н. доктор химических наук, профессор ПОТАПОВ Г.П.

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный технический университет растительных полимеров

Защита состоится Об 1995 г. в Н часов на заседании диссертационного совета Д.05.21.03. Санкт-Петербургской Лесотехнической академии по адресу: Санкт-Петербург, 194018, Институтский пер. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан " 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Калинин Н.Н.

Общая характеристика работы

Проблема повышения эффективности использования лесосырьевых ресурсов и расширения ассортимента продуктов из древесного сырья является приоритетной для лесного комплекса страны. Ее решение заключается в комплексном подходе к использованию всей биомассы дерева, в том числе и древесной зелени (ДЗ), получаемой в процессе заготовки древесины или в процессе рубок ухода. На один кубометр заготавливаемой древесины в лесу остается от 200 до 600 кг элементов кроны.

Крона дерева, особенно ее листовая составляющая, является наиболее важней, специфической частью организма. Специфичность ее заключается, в частности, в том, что благодаря листу, процессам протекающим в нем, обеспечивается мызнь и прирост биомассы всего дерева. Набор синтезируемых соединений в корнях, стволовой часта дерева, коре, хвое, смоляных ходах может состоять как из одних и тех же соединений, так и различающихся по структуре соединений. Эта соединения могут обладать физиологической активностью и непосредственно участвовать в яизни клетки, а могут выполнять защитную функцию клетки, органа или всего организма. В этом смысле клетки листовой часта растений должны обладать наибольшей видовой специфичностью вторичных метаболитов, как в синтезе физиологически активных веществ, так и в синтезе соединений, необходимых для защиты жганенноважного органа растения от естественных вредителей.

Изучение состава соединений экстрактивных веществ составляющих частей кроны дерева является важным и актуальным как с точки зрения понимания процессов, происходящих в живом организме растения, так и для практического рационального использования экстрактивных веществ.

Работы Ф.Т.Солодкого - основоположника нового направления в лесохимии и последующие работы касались, в основном, практики использования древесной зелени, разработки технологии продуктов, базирующихся на известных,важных для живых организмов соединениях - производных хлорофилла и каротаноидах. Детальное исследование состава соединений древесной зелени, понимание роли групп и индивидуальных соединений в жизнедеятельности растений, знание их структурных особенностей и биологической активности позволит целенаправлено разработать новые препараты с использованием технологических процессов, учитывающих эти особенности, расширить сферу применения продуктов из древесной зелени.

Исследования выполнялись в соответствии с планом НИР Лесотехнической академии, входили в Программы ГКНТ и координировались планами АН СССР "Химия древесины и ее основных компонентов", Минвуза СССР. "Восстановление и рациональное использованиелесных ресурсов", ГНТП "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья".

Цель исследования состояла в многоаспектном изучении состава и биологической активности групп и индивидуальных соединений экстрактивных веществ элементов кроны (Pinus sylvestris L., Picea abies (L) Karst, Abies sibirica L), и разработке на основе видовой специфичности сырья технологических схем получения новых продуктоэ.

Научная нопизиа. Разработана схема анализа экстрактивных веществ элементов древесной зелени хвойных и лиственных пород деревьез. Выполнено систематическое исследование состава экстрактивных веществ элементов ДЗ сосны, ели, пихты, в том число доказано строение более 30 неизвестных ранее

природных соединений. Установлена динамика накопления и расходования основных соединений (пояипренолов, токоферолов и изоабиенола) в зависимости от возраста хвои в годовом цикле жизни, влияние географических факторов на состав и содержание соединений в хвое сссны, предложены схемы и выявлены особенности биосинтеза терпеноидов в хвое сосны, ели и пихты, изучена биологическая и специфическая активность отдельных групп и индивидуальных терпеноидов.

Практическая ценность работы. Установление состава и свойств компонентов экстрактивных веществ древесной зелени сосны обыкновенной, ели европейской и пихты сибирской и их биологической активности позволило предложить стратегию их переработки, в результате чего созданы ценные биологически активные препараты и разработаны технологические схемы их получения, реализованные в опытно-промышленных или лабораторных масштабах в Сосновском и Стренческом мехлесхозах, АО "Воскресенские минудобрения", ТОО "Пинен", Тихвинском ЛХЗ. Изучены медико-токсикологические свойства 9 новых продуктов, для 6 из них разработана необходимая научно-техническая документация и проведено внедрение (препараты "Биотон","Терпеноксамат","Репеллент РХ-87", "Хвойный", "Ропрен", "Силбиол").

Проведены успешные полевые испытания в растеневодстве трех экологически безопасных средств защиты сельскохозяйственных растений для борьбы против вредителей-насекомых и болезней растений ("Хвойный" и "Хвойный-2") и против грызунов плодовых деревьев (Репеллент РХ-87). Средства защиты растений "Хвойный" и "Репеллент РХ-87" используются в хозяйствах курортных зон Краснодарского края.

Апробация работы. По материалам диссертации сделаны доклады с публикацией тезисов на Международных симпозиумах ЮФРО (Рига 1989, Монреаль 1990), Международных конференциях "Фундаментальные исследования древесины" (Смоленице 1988, Варшава 1990), IX Советско-индийском симпозиуме по химии природных соединений (Рига 1989), IX Конгрессе геронтологов (Бадгофгаштейн, Австрия 1990), Международной конференции нейрофармакологов (Санкт-Петербург, 1992), Международной конференции "Биотехнология-94" (Санкт- Петербург 1994), Всесоюзных конференциях по химии и использованию экстрактивных веществ дерева 1982-1990 годов и др.

Публикации результате о исследования. По материалам работы опубликовано

/О V статьи, включая две обзорные. Получено 14 авторских свидетельств СССР и два патента России. Часть данных включена в учебное пособие "Подсочка и побочное пользование лесом" (М, Экология 1993) и Методические указания для студентов 1У и У курсов по дисциплине'Переработка древесной зелени". Отдельные части работы опубликованы в виде тезисов в материалах Международных, Всесоюзных и Всероссийских конференций и симпозиумов.

Структура диссертации. Диссертация изложена страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемой литературы ( 5 Ч Ч наименований) и приложения, включающего акты испытаний и внедрения.

Исследование химического состава экстрактивных веществ из ДЗ сосны обыкновенной, ели европейской, пихты сибирской.

Основные лесосбразующие хвойные растения Европейской части России относятся к ботаническому семейству сосновых РИзсеае. Наиболее распространенными

видами являются ель европейская (Picea abies (L) Karst), сосна обыкновенная (Pínus silvestris L), пихта сибирская (Abies sibirica L).

Объект исследовании - крона деревьев или ДЗ состоит из трех элементов: листовой части (хвоя), коры и одревесневшей части ветвей (побеги). ДЗ сосны и ели в настоящее время используется для химической переработки. ДЗ пихты сибирской, перерабатывается, в основном, с получением пихтового масла. Из ДЗ сосны получают хлорофиллокаротинозую пасту, хвойный воск и эфирные масла. ДЗ ели, иногда в смеси с ДЗ сосны, перерабатывают на хлорофиллин натрия, провитаминный концентрат и бальзамическую пасту.

Экстрактивные вещества из разных частей дерева, в том числе и ДЗ, растворимые а углеводородных растворителях состоят из двух групп веществ: терпеноидов и ациклических соединений нормального строения. Первая группа представлена moho-, сескви-, ди- и тритерпеноидами. Среди них идентифицированы представители различных классов: спиртов, углеводородов, альдегидов, кетонов, кислот и соединения с несколькими кислородсодержащими функциональными группами.

До начала наших работ были известны отрывочные сведения по составу экстрактивных веществ из хвои сосны обыкновенной и ели европейской. Практически отсутствовали сведения о составе экстрактов из хвои пихты сибирской и побегов изучаемых видов.

Для изучения состава экстрактивных веществ из ДЗ разработали общую схему их анализа. Использование этой схемы при изучении экстрактивных веществ разных родов и видов хвойных и лиственных древесных растений, продуктов переработки ДЗ показало ее применимость и надежность как на стадии выделения индивидуальных соединений, так и в количественной оценке отдельных групп и классов соединений. В каждом конкретном случае, в зависимости от объекта исследований, в схему анализа вносились соответствующие коррективы.

Методологически работа по изучению экстрактивных веществ была построена следующим образом. На первом этапе проводилось исследование состава экстрактивных веществ элементов ДЗ индивидуального дерева. Это позволяло установить основные отличия в составе соединений хвои и побегов и специфику их биосинтеза. На следующем этапе исследований проводили изучение состава производственных образцов экстрактов и отдельных продуктов, что давало возможность выявить влияние производственных факторов на лабильные соединения. Далее изучали влияние времени года на динамику накопления и расходования основных соединений, представляющих как теоретический, так и практический интерес. Затем изучали влияние географических факторов на состав соединений. Параллельно проводилось изучение биологической активности интересующих нас соединений или отдельных групп веществ. Общими для них были медико-токсикологические исследования. Исходя из структурных особенностей соединений, определяли возможное направление их использования в качестве биологически активных продуктов.На последнем этапе исследований разрабатывали технологические схемы переработки экстрактивных веществ, технологические приемы и режимы проведения процессов.

Для изучения химического состава экстрактивных веществ отобрали образцы ДЗ сосны обыкновенной, ели европейской (Ленинградская обл.) и пихты сибирской (Пермская обл.). Элементы исходной ДЗ содержали 20-25% целлюлозы, 21-30% лигнина. В одревесневших побегах содержание этих групп веществ было выше, чем в хвое. Хвоя изученных древесных пород содержит более 30% веществ, извлекаемы» полярными растворителями (этанол, иэопропанол). Из побегов ДЗ ели

и пихты извлекается этими экстрагентами в два раза меньше экстрактивных веществ, чем из хвои. Наибольшее количество веществ, растворимых в малополярных растворителях содержат элементы ДЗ сосны (15-9%), а наименьшее (7-4%) -ели.

Для изучения химического состава экстрактивных веществ использовали петролейнорастворимую часть изопропанольных экстрактов из элементов ДЗ. Это позволило наиболее полно извлечь искомые вещества из элементов ДЭ и наметить возможные подходы к разработке технологии, основанной на использовании полярных зкстрагентоз.

Для характеристики экстрактивных веществ ДЗ растворимых в петролейном эфире, использозали общепринятую кислотно-щелочную схему. Для более подробной характеристики кислотной части экстракта в схему ввели метод колоночной хроматографии, что позволило определить наряду с высшими жирными и смоляными кислотами и содержание "полярных" кислот, т.е. кислот, которые кроме карбоксильной группы содержат и другие кислородсодержащие функциональные группы. В отличие от живицы, экстрактивных веществ стволовой части дерева, в элементах ДЗ эта группа кислот является основной в количественном отношении (30-80% от суммы свободных кислот).

Выделенные из экстрактов хвои и побегов нейтральные вещества, исследовали по схеме, представленной на рис.1 на примере исследования состава хлорофиллокаротиновой пасты. В целом схема основана на том положении, что растительные объекты, несмотря на большое разнообразие в составе индивидуальных соединений, содержат "обязательный набор" групп и классов соединений (н-алканы, терпены, сложные эфиры, третичные и первичные дитерпеновые спирты и др.), различающихся по хроматографическим характеристикам. Выделенные группы веществ обычно имели сложный состав и их подвергали дальнейшему разделению на более узкие фракции. Выделение отдельных фракций родственных соединений, как правило, требовало сочетания химических и физдао-хшических методов анализов. Некоторые соединения были выделены в виде различных производных.

Состав нейтральных веществ экстрактов хвои и побегов сосны, елн и

пихты.

Нейтральные вещества из различных элементов ДЗ хвойных пород, состоят из одинаковых классов и групп соединений (табл.1). Количественное их содержание можзт отличаться весьма значительно даже в пределах одного вида. Основными классами нейтральных соединений являются спирты и сложные зфиры. На содержание отдельных групп соединений элементов ДЗ одного вида оказывает влияние место произрастания дерева и время года отбора образцов. Так, в ДЗ пихты содержание борнилацетата выше в хвоо пихты произрастающей в Красноярском крае и Пермской обл., чем на Алтае. В побегах сосны обыкновенной, отобранной в Красноярском крае, в апреле содержание три- и диацилглицеринов было Слизко 1:1, в другое время года содержание триацилглицеринов было выше, чем диацилглицеринов. Значительные колебания в содержании сложных зфиров и спиртов отмечено нами для хвои сосны разных хемотипов. Так, в хвое сосны, произрастающей в южных (Ростовская обл.) и западных (Белоруссия, Словакия,

Схема анализа нейтральных вещэстп экстрактов из ДЗ и продуктов ее переработки

Найтрсльны» сицвсгпа I

л——»

Колоночная

ндивидуштьныек.^ | соадинвния !'

РИС. 1

Чехия) регионах Европы, при общем снижзнии доли нейтральных вещеста в экстрактах содержание сложных эфиров увеличивается в них до 60%, а содержание спиртов уменьшается до 25%. В экстрактах хвои сосны и? этих районов не найден изоабиенол, который является основным компонентом экстрактов из хвои сосны.

Таблица 1

Групповой состав нейтральных веществ.

Содержание, % от нейтральных веществ Сосна Ель Пихта

Группы веществ хвоя побеги хвоя побеги хвоя побеги

углеводороды 3,6 4,3 5,3 4,1 5,8 8,7

в том числе:

алканы 0,6 0,4 2,2 3,2 1,8 3,2

терпены 3,0 3,9 3,1 0,9 4,0 5,5

Сложные афиры 18,0 64,6 45,6 51,9 47,0 45,3

в том числе:

ди- и триацил-

глицерины 1,2 29,2 1,0 10,0 следы 10,0

ацетаты спирхов 7,9 0,6 31,0 0,8 34,5 14,9

Альдегиды 0,2 1,5 1,0 0,5 следы следы

Оксиды 1,0 0,3 0,5 0,5 следы следы

Спирты 59,5 25,7 32,0 34,0 37,3 38,0

в том числе: стерины 12,7 10,0 5,8 13,5 8,7 10,0

Полифункциональны«»

кислородсодержащие

соединения, около 15,0 4,0 15,0 9,0 10,0 10,0

Углеводороды. Углеводороды из элементов ДЗ состоят из алкансв и терпенов. Содержание алканов в побегах ели и пихты выше, чем в хвое. Терпены из хвои и побегов состоят из мсно-, сескви- и дитерпенов. В элементах ДЗ всех изученных видов хвойных идентифицированы сквален (0,5-1,5% от углеводородов) и каротин. Содержание сквалена в хвое примерно в два раза выше, чем в нейтральных веществах ветвей.

Состав монотерпенов в элементах ДЗ близок и различается соотношением отдельных соединений. В элементах ДЗ сосны высокое содержание а. -пинена (28,8 и 18,6% здесь и далее соответственно от терпенов хвои и побегов) и 3-карена (12,0 и 16,5%). В хвое ели и пихты соотношение а -пинена и камфена близко 1:1. В побегах пихты содержание камфена (10,3) в три раза выше, чем а -пинена (3,1%). В элементах ДЗ ели относительно высокое содержание а -пинена (7,0 и 10,0%), а в хвое и побегах пихты - 3-карена (10,1 и 26,3%). Элементы ДЗ пихты отличаются от других видов высоким содержанием р -фелландрена (8,9 и 6,6%).

Сесквитерпены ДЗ разных видов хвойных отличаются не только соотношением компонентов (в элементах ДЗ сосны доминируют муролены - 22,3 - 23,1%, ели -кадинены 12,0-12,8%, пихты - три- и тетрациклические сесквитерпены 18,7 и 23,5%), но и составом соединений. Так, только в элементах ДЗ пихты идентифицированы бизгболен (5 и 5,5%) и сибирен (содержание в терпенах побегов - 4,8%). В

элементах ДЗ пихты также высокое содержание лонгифолена (13,7 и 15,5%), сосны а-муролена (16,1 и 14,7%),ели 5-кадинена (более 12%). Можно считать, что основным путем биосинтеза сесквитерпенов из фарнезилпирофосфата является 1,10 циклизация цис-, транс-фарнезилпирофосфата с образованием муроленов и кадиненов. Причем в элементах ДЗ сосны преимущественно с цис-сочленением колец (муролены). В элементах ДЗ пихты активно протекает процесс 1,6- и 1,11-циклизации цис-, транс-фарнезилпирофосфата с образованием в первом случае бизаболена, а во-втором лонтопинена (2,3 и 3,3%), лонги циклена (0,8 и 2,6%) и лонгифолена. В ДЗ пихты, в отличие от сосны и ели, осуществляется 1,10-циклизация полностью транс- фарнезилпирофосфата до селинанового углеводорода сибирена.

Доля дитерпенов среди изопреноидных углеводородов элементов ДЗ невелика (25%). Причем в элементах ДЗ ели и пихты основным соединением является дегидроабиетадиен (1,5 -2,5%), а в хвое сосны - неоабиетадиен (1,5%). В элементах ДЗ сосны кроме соединений абиетинового типа, широко представлены углевродороды и пимарового типа.

Фракции алканов хвои и побегов ели, пихты и сосны состоят из практически одинакового набора соединений С ^ - С 32 и различаются содержанием отдельных компонентов. Так, в хвое и побегах сосны основными компонентами являются н-алканы С21 и С23 , составляющие около половины фракции. В элементах ДЗ ели и пихты содержание индивидуальных соединений различается незначительно.

Эфпры смоляных кислот. Основными соединениями этой группы являются метиловые эфиры трициклических дитерпеновых (смоляных) кислот пимарового и абиетинового типов. В ПМР-спектре фракций из хвои и побегов ели европейской наряду с сигналами в виде синглетов в области 3,6-3,7 м.д. (-СООСН3) имелисьсигнапы, характерные для фрагмента -О-СН2-СН3. При хроматомасс-спектрометрическом анализе идентифицированы метиловые эфиры дегидроабиетиновой, абиетиновой, неоабиетиновой и 8(9), 15-изопимарадиен -18-овой кислот, а также этиловые эфиры 8(9),15-изопимарадиен-18-овой (0,9 и 0,5% от суммы эфиров смоляных кислот хвои и ели соответственно), пимаровой (1,5 и 1,0%), палюстровой (1,5 и 2,0%), изопимарозой (17,4 и 4,7%), дегидроабиетиновой (33,4 и 48,9), абиетиновой (17,7 и 9,6%) и неоабиетиновой (8,1 и 15,6) кислот. О наличии этиловых эфиров смоляных кислот среди природных соединений ранее не сообщалось.

Из фракций полифункциональных соединений нейтральной части элементов ДЗ ели выделен метиловый эфир 15-гидроксидегидроабиетиновой кислоты (ИК-, УФ-, ПМР-спектры). В нейтральных веществах сосны этот компонент сопровождался трудноотделимым 15-гидроксиметмлабиетатом. Соотношение метиловых эфиров 15-гидроксикислот составляло 1:1 (ГЖХ).

Ацетаты спиртов. Ацетаты спиртов идентифицированы во всех элементах ДЗ изученных видов хвойных. Основную их часть составляют в хвое ацетаты полипренолов, в побегах эта группа соединений отсутствует.Вторая группа - ацетаты моно-, сескви- и дитерпеновых спиртов в элементах ДЗ сосны и ели содержится в небольших количествах. Во фракциях сложных эфиров элементов ДЗ пихты, за счет борнилацетата, эта группа конкурирует с фракцией ацетатов полипренолов. Ацетаты терпинеола, борнеола и/ераниола найдены в элементах ДЗ сосны, ели и пихты. Среди сесквитерпеноидов только ацетат лонгиборнеола выделен из ДЗ пихты. В литературе сведения о наличии ацетата лонгиборнеола з природных источниках отсутствуют. Ацетат геранилгераниола определен в элементах ДЗ сосны и ели, а

ацетат зр-гидрокси-транс-биформена только в побегах сосны. Последнее неожиданное соединение для сосны обыкновенной. Ранее не сообщалось о наличии лабданоедов в живице или экстрактах из стволовой части дерева или коры сосны обыкновенной. Замещение в положение Сз дитерпеноидов также крайне редко встречается среди соединений хвойных древесных растений.

Эфмры высших жирных кислот и алифатических, трнтерпенооых спиртов и стеринсв. Сложные зфиры омыляли. Состав кислот (в виде метиловых эфиров), стеринов и алифатических спиртов определяли методом ГЖХ. Фракцию тритерпеновых спиртов разделили на индивидуальные соединения, строение которых устанавливали спектральными методами.

Кислотная составляющая сложных эфиров имеет обычный набор соединений: пальмитиновая, олеиновая, линолевая, линоленовая, бегеновая, лигноцериновая кислоты составляют 60-80% от суммы кислот.

Ситостерин - главный компонент спиртовой составляющей сложных эфиров. Циклоартенол и 24-мзтипенциклоартанол присутствуют в элементах ДЗ всех изученных видов хвойных. Цитростадиенол выделен из элементов ДЭ ели и пихты, а обтузифолиол только из элементов ДЗ пихты.Во фракции стеринов идентифицирован кампестеркн. В элементах ДЗ соСны в следовых количествах определены зфиры стигмастерина и холестерина.

Алифатические спирты, полученные при омылении сложных эфиров из элементов ДЗ состояли из алканов с четным от 14 до 34 количеством атомов углерода в цепи молекул. Доля спиртов с 19, 21, 23 атомами углерода в цепи молекул составляла в сумме 3-6% от фракции. В элементах ДЗ сосны содержание эфиров арахинового, бегенового, лигноцерипового спиртов, а в элементах ДЗ ели и пихты бегеноаого, лигноцернлового, ¿26 и Сз8 -спиртов превышало 60%.

Трнацнл- к днацилглнцерины. Эти группы веществ определены в хвое и побегах всех трех изученных видов хвойных. Содержание триацилглицеринов выше, чем диацилглицеринов. Побеги более обогащены ацилглицеринами, чем хвоя. Высшие хэдрнае кислоты ацилглицеринов по составу компонентов не отличаются от кислот полученных из сложных эфиров. Содержание отдельных компонентов во фракции кислот различно. Ненасыщенные С^д кислоты олеиновая, линолевая, линоленовая триацилглицеринов составляют 65-75%, диацилглицеринов - 45-60%, а сложных эфиров -45-55%.

Простые эфнры, кгтоны н лактоны. Соединения, входящие в эти группы, являются, в основном, серратеновыми тритерпеновдами и ланостаноидами. Эти соединения часто содержат и другие функциональные группы. Нами найдены серратеновые соединения только в побегах ели и сосны, а лзностаноиды - в хвое и побегах пихты.

1.Г?=ОАЦ 2^=ОН

3. =0Н Я2 =Я3=Н Я4 =ОСНз

4. =0Н Я2=Н К3=К4=0

5. =0Н Р2=Я4=Н Р3=ОСН3

6. к1=я3=н рг2=К4=осн3

7. В! =Я2 =0 ^=0СН3 Рд=Н

8. К! =Я4 =Н Я2 =0Н Р3=ОСН3

9. R1 =Я2 =Я3=Р4 =0

Из побегов сосны и ели выделено семь серратеновых соединений, для которых установлено строение. Шесть из них ранее были выделены из экстракта коры различных видов сосны и ели. 3,21-дикето-серрата-14-ен (9) впервые выделен нами из растительного сырья. Исследование экстрактов из побегов и коры показало, что источником серратеновых соединений экстрактов из побегов сосны и ели язляется только кора.

Из элементов ДЗ пихты сибирской выделен один известный лактон - абиеслактон (10) и три (11-13) неописанных ранее соединения. Абиеслактон найден нами только о побегах.

Менее полярные лактоны. злгаируемые из хроматографической колонки перед ситостерином, разделили на сигикагеле с добавкой нитрата серебра. По спектральным данным соединению, элюируемому га колонки первым, приписана структура(13). Для определения абсолютной конфи!урации соединений(11-13) использовали также данные для кислот из побегов и хвои пихты, строение которых установлено нами, и литературные данные для соединения(14).

10

11.RO 12. Я=ОН

о

Соединение (11) имеет брутто-формулу С30Н42О3 (масс-спектрометрия высокого

разрешения). В его УФ-спектре имеется интенсивный максимум при 280 нм(е25000). Соединения(11) и (13) по данным ПМР-спектров (табл.2) имеют одинаковую боковую

цепь. Циклическая система соединения (11) и кислоты (15), имеют одинаковые сигналы протонов у С^и метальных групп циклической части молекул (табл.2). О ПМР-спектры соединения^ 3) и(14) также совпадают для сигналов протонов у С2 и метальных групп у атомов углерода циклической системы.

15. Р=СООН 16. **=СООСНэ

При обработке соединения (11) спиртовым раствором щёлочи с последующим подкислением и экстракцией диэтаповым эфиром с растворенным диазометаном получили соединение, ПМР-спектр которого был тождественен таковому для метилового эфира кислоты(16). Такое превращение является доказательством строения кетолактонз(11). Конфигурацию двойной связи С22-С23 установили при выведении структуры второго лактона(13).

Кетолактон(13) имеет в ПМР-спектре одинаковые сигналы для протонов у С2 с известным соединенмзм(14), чго указывает на положение двойной связи Сд-Сд у обоих соединений (табл.2).-

Таблица 2

Данные ПМР-спеквроп соединений 11,13,14,15 *,**

Соединение С2-2Н С7-Н С20-Н С22-Н С24-Н С20-СН3 С25-СН3

11 2, 47дд 5,61дя 2,8б!ЕК 4,£>5д б,Э5к 1,02д 1,96д

(8,0; (7,0; (10;10; (10) (1,5) (6,7) (1,5) 6,5) 3,0;3,0) 6,7)

13 2,39ддд - 2,6бек 4,95д 6,95к 1,02д 1,97д (15,5; <Ю;10; (10) (1,5) (6,7) (1,5) 6,5;3,5) 6,7)

2,56ддд (15,5;11,0 5,0)

14 2,ЗЭддд - 0,89д (15,5;6,5; (6,0) 3,5)

2,56ддд (15,5;11,0; 5,0)

15 2,47дд 5,б1дт - - 6,14к 0,89д 2,01д

(8,0;6,5) (7,0;3,0;3,0 (1,8) (6,0) (1,8)

« Условнее обозгшчекия: Д-дублет, Г-триплет, К-згвартет.

** Отнесение сигналов соединений(11),(13) и (15) подтверждено

вксперниеяваки с дззейимм раоопанаом.

На кривой кругового дихроизма для лактонов(11) и (13) наблюдается интенсивный

отрицательный эффект Коттона (£280 = -11), соответствующий максимуму поглощения в УФ-спеюре и отвечающий электронному переходу в сопряженной Соковой цепи обоих соединений. Сигналы протонов боковой цепи в ПМР-спектре такисе совпадают. Таким образом соединения(11) и (13) имеют одинаковую боковую цепь, принадлежат к одному стереохимическому ряду, что и соединение 15, и отличаются друг от друга положением двойной связи а кольце Б.

Конфигурация двойной связи С22-С03 в обоих соединениях - 22Z установлена на основании наблюдения эффекта Оверхаузера: 5% на сигнале протона у С22 при облучении протона у С24. Сигнал протона у С20 при таком облучении не изменялся.

ТаблицаЗ

Лактоны, кетоки и простив эфкры экстрактивных веществ элементов ДЭ сосны, ели и пихты, % от суммы соединений

Сосна Ель Пихта

Компоненты хвоя побеги хвоя побеги хвоя повезти

Суима соединений от

нсйтрапьеых в-в, % + 2,6 + 1,0 6,0 2,6

зр-метоксисеррат-

14-ея,21-он - - 10,0 - -

21(5-метоксисеррат-

14-еи,3-он - - 30,0 - -

3 -меаоксисеррат-

14-ен,21р-ол - - 10,0 - -

3ß,21а-диматокси-

серрат-14-ен - 30,8 10,0 - -

За-метоксисеррат-

14-ен-21-он - 3,8 - - -

3,21-дион-серрат-

14-ен - 23,1 - — — —

За-матоксисеррас-

14-ен-21а-ол - 7,7 - - -

абиеслактон - - - - - 21,5

(22Z)-Зоксо-9р-

ланосаа-7,22,24-

триен-26,23-олид - - - 33,3 19,2

(22ZJ-3-OKCO-9ß-

ланоста-8(9),22,24-

триен-26,23-олид - - - 16,2 12,7

(22Z)-За-гидрокси-

эр-ланоста-7,22,24

-вриен-26,23-олид - - - 18,9 10,6

Лактога неустанов- 18,0 /

ленного строения + - - 13, S

п-метексиацевофенон 60,0 20,6 - - —

Диметиловкй эфир

пкносияьвина 30,0 10,0 - -

Спирты. Спирты экстрактивных веществ хвои и побегов являются основной группой нейтральных веществ. Высшие жирные спирты состоят из нормальных насыщенных первичных спиртов от до С32. Отличительной чертой жирных спиртов хвои является наличие нонакозанола-10 (1,5% отмассы сухой хвои).

Терпеноиды представлены моно-, сескви-, ди- и тритерпеновыми спиртами (табл.4). В экстракте из хвои ели найдено 3,6% от нейтральных веществ свободных полипренолов. Полифункциональные соединения с кислородсодержащими группами найдены среди дитерпеноидоз экстрактов хвои и побегов сосны и ели. В элементах ДЗ сосны и ели кроме первичных трициклических спиртов идентифицированы третичные дитерпеновые спирты: 18-норпимаринол, 18-норизопимаринол и 18-нордегидроабиетинол которые доминируют среди компонентов этой фракции.

В побегах трех видов хвойных присутствует в значительных количествах цис-абиенол(17). Он жз найден и в хвое пихты. В хвое ели и пихты преобладает эпиманоол(18). Несколько ниже содержание его в побегах этих видов хвойных. Б элементах ДЗ ели найдены и окисленные формы эпиманоола - эпиторулозол(19) и зпиторулозаль (20).

Спиртовая фракция из хвои сосны содержит в качестве главного компонента нейтральных веществ изоабиенол(21). Выделен также неизвестный среди природных соединений пинифолодиол(22). Его строение доказано сравнением спектральных характеристик вы^ленного пинифолодиола и полученного из пинифоловой кислоты(23). Изоабиенол и пинифолодиол не найдены в побегах сосны обыкновенной, но выделено соединение, которое после ацетилирования дало кристаллы с Т пл.118-119°С, [а]25о + 48 (с 2,30; хлороформ), масс-спектр (т/г):

330(М+): УФ-спектр (этанол): Хтах 232 нм (628000). По данным ПМР-спеетра для выделенного соединения предложена структура Зр-ацетокси-транс-биформена(1). Моноцикпические дитерпеноиды представлены спиртом изсцембролом(24), который выделен только из побегов ДЗ ели. В хвое сосны и ели найден моноциклический спирт 5S,-8S-repMaKpa-1E,6E-ftneH-5-on(25). Из экстрактов хвои и побегов ели выделен 5-кадиноп(26), а из элементов ДЗ сосны: а-кадинол(27) и Т-муролол(29). Эпикубенол(ЗО) и трицихлические спирты кубебол(31) и зпикубебол(32), а также лонгиборнеол пр'лутствуют в элементах ДЗ пихты.

17.

18. R=CH3

19. R=CH2OH

20. R=CHO

21.

22. R=R, =CH2OH 24. 25.

23. R=Ri =COOH

Неизвестное ранее соединение из экстракта хвои пихты, по данным масс-спектра' являлось сесквитерпеноидом: m/z, %; 222(CisH260, М+,17%), 204(90), 189(40), 137 и 135(по 40), 81(100). Т.пл. 89-91 °С (возгонка), [а]23о + 15,6 (с 5,2: хлороформ). Оно содержало третичный гидрооксил (ИК-спектр: 3610см-1), ПМР-спектр: 1,09 м.д., синглет, ЗН, -С(ОН)СНз; трехзамещеннуга двойную связь - 5,52 м.д. 1Н, изопропильную группу - дублет с центром 0,99 м.д., J=7 Гц, 6Н и септет на 1Н с центром 2.19 м.д. Смещение сигнала протона у третичного атома углерода изопропильной группы в более низкое поле, указывает на его аллипьное положение к двойной связи. Сигнал 0,79 м.д. относится к ангулярной метильной группе. Учитывая спектральные характеристики соединения и его возможный биосинтез (110 циклизация транс-, трзнс-фарнезилпирофосфата) для него предложена структура 4-гидрокси-селина-б-ен (33). Новый сесквитерпеноид(ЗЗ) выделен и из побегов пихты (табл. 4).

Таблица 4

Состав спиртов экстрактивных веществ хвои и побегов сосны, ели и пихты

Содержание, % от суммы спиртов

Компонент

Сосна Оль

хвоя побеги хвоя побеги

Пихта хвоя побеги

1 2 3 4 5 6 7

Монотерпеноиди: 1,5 1,5 4,7 4,8 18,5 18,0

а-терпениол 0,8 1,2 0,7 3,0 0,8 0,5

борнеол 0,4 1,2 0,7 1,5 16,6 16,3

гераниол 0,2 + 0,5 0,2 0,5 0,3

фенхол - - - 0,3 0,3

Сесквитерпеноиды: 1,5 1,5 1,2 4,0 12,5 8,0

неролидол - - - - 0,5 0,3

7R- и 78-биаа-

Оололы (4:1) - - - - 6,7 4,5

5-кадинол 0,5 1,2 1,0 3,6 - -

а-кадинол 0,1 + - - - -

Т-кадикол 0,2 + - - - -

Т-муролол 0,3 0,1 - - - —

5S,вЗ-гермакра-

-1Е,6Е-диен-5-ол 0,3 - + - — -

продолжение саблицы 4

лонгиборнеол селина-б-еи-4-ол эпикубенол кубебол и эпхкубебол 1:1

Дихерпеноиды:

геракилтеракиол гер&ниллиналоол фияол

изсценброл

цис-абиенол

иэоабиенол

апиыакоол

зр-гидрокси-

траис-биформен

апитсрулоаол

эпиторулоааль

пимаринол

сандракопимаринол

изолимарииол

абисхикол

дегидройбкехинол

лаоабиевииол

18 - норпггкармнол

1С-11СрИЭОПИ24£рИНОЛ

18-иорабиегшзол

18-нордегидроабие-

танол

ганифолодоюл иеоабмзиоя

Триаерпакоида:

циклсаряеиол

2 fi-хюкылеэдикло-

аргакол

цилросгадиеиол обзгушфолиол сиеосгерип кахлесгорми

Полипреноли

- - -

71,0 35,0 35,0

+ + +

- - 0,5

0,5 - 3,4

- 17,8 -

33,2 - -

- - 13,5

— 5,8 _

- - 3,8

- - 1,2

0,8 2,3 -

0,2 0,5 -

0,3 1,2 3,1

0,5 0,4 0,3

0,5 0,8 3,1

0,2 0,2 0,9

0,2 0,3 +

0,1 0,2 2,2

0,1 + 0,5

0,1 1,2 3,0

0,1 - -

+ — -

22,5 42,0 25,5

0,8 0,3 1,6

0,3 0,4 4,7

- - 1,0

20,5 38,1 16,6

0,8 0,8 1,6

- - 11,2

- 0,5 0,3

- 2,4 0,6

- 0,8 0,3

- 1,3 1,8

32,0 6,0 38,0

+ + +

0,5 - -

- 2,4 -

2,1 - -

5,9 1,4 36,6

3,2 1,9 0,8

1,2 _ —

+ _ _

2,4 + +

0,3 +

2,9 + +

1,5 - +

+ - -

2,5 + +

1,0 - +

2,0 + +

49,0 25,5 21,0

2,1 0,5 0,2

5,е 0,5 0,2

- + -

- + -

35,7 20,6 21,3

5,2 3,5 5,2

4Г

он

26

Н 27

Н. 28

29

30

31

Н, 32

Сопоставление структур выделенных спиртов, особенно дитерпеноидов, дает возможность представить схемы биосинтеза из общего предшественника - герснилгеранилпирофосфата (ГГФФ, рис.2). Моиио выделить пять основных направлений циклизации ГГФФ. 1.Стабилизация карбкатиона лабд-13-ен-пирофосфата путем гидроксилирования по С8 и образования сопряженных двойных связей в боковой цепи с получением в дальнейшем цис-абиенола (путь 1а) или изоабиенола (путь 16). Путь 1а осуществляется в побегах всех трех видов хвойных и в ХЕое пихты сибирской. В элементах ДЗ пихты этот путь циклизации ГГФФ -основной. Путь 16 осуществляется только в хвое сосны. 2. Стабилизация катиона лзбдадиенилпирофосфата путем гидроксилированмя по С19 с образованием зпиманоола(18). Этот путь является основным для хвои ели европейской и осуществляется в элементах ДЗ пихты и не характерен для сосны. 3. Образование лабданоидов, вероятно, осуществляется только в побегах сосны. Биосинтез дитерпеноидов с кислородсодержащей группой при С3 в литературе не рассмотрен. Можно предположить, что циклизация ГГФФ в случае биосинтеза Зр -гидрокси-транс-биформена 2 можзт осуществляться через прсмежуточноэ соединение 2,3-окскд-ГГФФ, т.е. аналогично биосинтезу тритерпеноидов из 2,3-сксид-сквалена. 4. Биосинтез циклических дитерпеноидоз с образованием макроцикпического спирта изоцемброла(24), протекает в ели через стадию С^-Си циклизации ГГФФ после элиминирования пирофосфата и стабилизации карбкатиона гидроксилированием. 5. Образование трициклических дитерпеноидов. Этот путь менее характерен для элементов ДЗ пихты. Биосинтез этих дитерпеноидов протекает с получение?.! углеводородоз пимарового, а затем абиетинового типов и с последующим их окислением оксидозами, главным образом по Сд .

Особенности биосинтеза нейтральных дитерпеноидов в элементах ДЗ позволяют выделить хемотаксономическио признаки видов. Элементы кроны дереза более информативны, чем стволовая часть дерева или жизица.Подтверадением такого вывода можзт явиться исследование по определению содержания изоабиенола в хвое сосны из разных мест произрастания.

Возможные направления циклизации ГГОФ в элементах ДЗ сосны, ели и пихты

Рис.2

В хвое 1-го года сосны, произрастающей в Ленинградской обл. содержание изоабиенола быстро возрастаете 0,10% (май) до 1,36%(август) (здесь и далее от массы сухой хвои). В зимне-весенний период содержание изоабиенола снижается -до 1,00%. В хвое более старшего возраста оно практически стабильно - от 1,10% (весна) до 1,50% (зима).

Изучение содержания изоабиенола в хвое сосны из разных мест произрастания: Сибирь, Уральский регион, Северо-Запад России показало, что содержание изоабиенола составляет 1,1-1,5%. а в хвое сосны га Белорусии, Словакии, Чехии, Ростовской обл. изоабиенол отсутствует. Эш результаты позволяют считать, что для сосны обыкновенной существуют несколько хеморас вида. Проектирование цехов по переработке ДЗ должно учитывать этот факт. Например, препарат "Силбиол" можно получить из ДЗ сосны, произрастающей только в определенных регионах России.

Альдегиды и оксиды. Эти группы соединений составляют от 0,2 до 1,5% от нейтральных веществ из элементов ДЗ сосны и ели и, еще значительно меньше из элементов ДЗ пихты. Альдегиды представлены трициклическими дитерпеноидами абиетинового, пимарового и изопимарового типов. В хвое сосны и ели содержание изопимариналя выше (48-52%), чем в побегах (26- 27%). В побегах, напротив, дегидроабиетиналь составляет основную часть фракции альдегидов (60-70%), в хвое - (40-50%). Некоторые соединения (эпиторулозаль(20) в ДЗ ели, 4-эпкимбрикаталовая кислота в хвое сосны) кроме альдегидной содержат и другие функциональные группы.

Среди оксидов найдены два соединения: эпиманоилоксид (34) и маноилоксид (35). Эти соединения идентифицированы в элементах ДЗ сосны и ели. В элементах ДЗ пихты найден только эпиманоилоксид.

До наших исследований в литературе были приведены отрывочные сведения по состазу кислот экстрактивных веществ хвои ели и сосны, отсутствовали данные по составу кислот побегов ели, сосны и элементов ДЗ пихты.

Изучений состава кислот проводили методом колоночной хроматографии -суммарные кислоты разделяли на фракции, различающиеся по полярности входящих в них компонентов. Выделенные смоляные и жирные кислоты после мэтилирозания анализировали методом ГЖХ. Из фракций более полярных, чем смоляные и высшие жирные кислоты, выделяли индивидуальные соединения с использованием колоночной хроматографии на силикагеле или силикагеле с добавкой нитрата сэреСра после их метилирования. Групповой состав суммарных кислот представлен в табл. 5.

Кислоты из элементов ДЗ отличаются от кислот экстрактивных веществ стволовой части дерева и эклзиц высоким содержанием "полярных" соединений. Особенно высока их доля в экстрактах из хвои.

34

35

Кислоты экстрактивных веществ из элементов ДЗ

Для свободных высших жирных кислот из элементов ДЗ характерно высокое содержание пальмитиновой, олеиновой, линолевой, изолинолевой и линоленовой кислот. Содержание ненасыщенных кислот в хвое выше, чем в побегах. В ДЗ сосны не найдена пальмитолеиновая кислота, которая идентифицирована (8-14% от суммы жирных кислот) в элементах ДЗ ели и пихты. В элементах ДЗ ели содержание изолинолевой кислоты выше, чем линолевой. В элементах ДЗ сосны и пихты - наоборот.

Сравнение состава свободных, "связанных" высших жирных кислот и кислотной составляющей ацилглицеринов показывает, что содержание ненасыщенных кислот уменьшается в ряду ацилглицерины > "связанные" кислоты > свободные кислоты.

Условно названные "полярные" кислоты, имеют в своих структурах кроме карбоксильной и другие кислородсодержащие функциональные группы. Состав полярных кислот хвои и побегов сосны различен. Из экстрактивных веществ хвои сосны выделены соединения двух рядов лабданоидов - 4-эпиимбрикатового и антикопалового.

В экстрактивных веществах стволовой части дерева и живицы сосны лабданоиды не найдены.

Таблица 5

Групповой состав свободных кислот

Содержание, % от суммы кислот Группы веществ сосна ель пихта

хвоя побеги хвоя побеги хвоя побеги

Выс. жир.к-хы 10,9 12,3 23,8 10,5 9,4 21,4

Смоляные кислоты: 20,8 42,5 8,7 24,0 3,9 23,2

сандракопимаро-

вая 0,2 0,2 следы следы следы 2,6

пимаровая 0,9 9,2 2,0 1,3 следы следы

палюстровая и

(или) левопима-

ровак 5,1 2,9 2,2 2,0 следы 4,7

иэопимаропая 2,3 24,9 11,6 1,7 ■7,1 следы

детидроабиети-

новая 19,6 32,3 84,2 95,0 83,2 48,0

абиетиновая 66,0 26,3 следы следы 8,4 38,1

неоабиетиновап 5,9 4,2 следы следы следы 6,2

Полярные кислоты 68,3 45,2 61,5 65,5 86,7 55,4

Наличие кислородсодержащих функции у С18 и С15 в соединениях, выделенных из хвои сосны, доказано синтезом до известного пинифолодиола. Соединения^ 6, 37, 41,43) впервые выделены из природного сырья. Кроме указанных соединений было выделено еще одно неизвестное ранее соединение(44). Оно, вероятно, получено при метилировании диззометаном альдегидокислоты(3 7) в качестве артефакта. Лабданоиды, но в значительно меньшем количестве, были нами выделены и из экстрактов побегов. В окоренных побегах, такие соединения не найдены. Вероятно, из-за связи части смоляных ходов хвои с флоэмой коры побегов,эти соединения содержатся в побегах сосна.

Для побегов сосны характерны трициклические дитерленовые кислоты абиетинового и дзгидроабиетиноэого рядов с кислородсодержащими группами при

С7, С12 и С15. Семь соединений выделены в количестве 0,1 - 0,2% от суммы кислот. Трудноразделимые15-гидроксиаСиетиновая(45)и

сооп

36. Р=СООН Я.,=СН2ОН 41.Я=СН2ОН 44.

37. Я=СООН Я^СНО 42. R=COOH

38. Я=СООН Я^СООН 43. Р=СН2ОАц

39. Р=СООСН3 R1=COOH

40. Р=СООСН3 R1=COOCHз

15-гидроксидешдроабиетиновая(46) кислоты, их метиловые эфиры (из нейтральных веществ) найдены и в экстрактах из хвои. Наиболее высокое содержание этих соединений определено в образце хвои сосны, произрастающей в Чехословакии. Ранее из живиц некоторых видов хвойных были выделены 15-гидроксидегидроабиетиновая и 7-кетодегидроабиетинозая(47) кислоты. Остальные пять соединений впервые выделены из природных источников (табл. 6). Образование полярных трициклических дитерпеновых кислот абиетинового и детдроабиетинового рядов возможно в результате автоокисления соответствующих кислот.

Данные по строению кислот позволяют предположить схемы их биосинтеза. Можно выделить четыре основных пути превращения лабдадиенилпирофосфата. Одно из направлений - циклизация с образованием изопимарановой (пимаргновой) структуры с дальнейшей изомеризацией до соединений абиетинового типа. Последующее окисление оксигеназами атома С18 углеводородов дает соответствующие спирты, альдегиды, кислоты. Этот путь является общим для образования трициклических дитерпеноидов и протекает в клетках эпителия

'СООН

46. Я=ОН Я.,=Я2=Я3=Н 45. Я^^Н Я=ОН

47. Я=Я3=Н Я1=Я2=0 50. Я=Н Я1=Я2=0

48. Я=К1=Я2=Н Я3=ОН 51.И=Я1=Н Я2=ОН

49. Я=Я2^3=Н Я<=ОН

стволовой часта дерева и элементах ДЗ. Образование лабданоидоз протекает в хвое. Гидроксилмровоние по С^, инициированное отщеплением пирофосфата, окисление по С18 приводит к образованию лабданоидов двух рядов. Образование

соединений 4-элиимбрикатового ряда протекает с более быстрым окислением С18 до карбоксильной группы с последующим ее метилированием и последовательным окислением С и от спирта до карбоксила. У соединений антикопалового ряда, напротив, более интенсивно протекает окисление С^ до карбоксила и постепенное окисление C^g. Причем часть 18-гидроксиантикопаловой кислоты ацетилируется, а часть претерпевает окисление.

"Полярные" кислоты из элементов ДЗ пихты состоят из кето- и гидроксикислот ланостанового и других типов тритерпеноидов, а также, что характерно для побегов, из двухосновных ненасыщенных кислот нормального строения и ферулатов высших жирных кислот. Практически все выделенные соединения из фракций кислот элементов ДЗ впервые найдены в них, а многие - впервые в природных источниках. Из наименее полярной фракции кислот побегов выделили кристаллы (т.пл. 66-71°С), имеющие сложнозфирную группу (ИК-спеюр 1710 см-1 ), бензольное ядро (1520 и 1610 см-1), фенольный гидроксил (3545 cwr1) и транс-двойную связь (985 и 1640 см*1). После омыления фракции выделили феруловую кислоту (ПМР) и смесь спиртов С-а - С?5 \ГЖХ). Основными компонентами спиртовой составляющзй были спирты С22 (74%) И С24 (23 Ya).

Кроме ферулатов, из фракции кислот побегов выделили две двухосновных кислоты гексадекан-1,16-диовая и октадекан-9-ен-1,18-диовая кислоты (ПМР, масс-спектрометрия).

Остальные фракции кислот из хвои и побегов состояли из тритерпеноидов ланостанового и родственных типов соединений. Основной компонент(52) среди тритерпеноидных кислот был наименее полярным. Он присутствовал как в хвое, так и в побегах, Его строение было установлено спектральными методами. Позднее Sh.Hasegawa такое же соединение выделил из семян пихты фирмановой и подтвердил предлагаемое строение соединения(52) методом рентгеноструктурного анализа.

Таблица 6

Состав "полярных" кислот иэ элементов ДЗ сосны

Содержание,% от суммы кислот

Кислоты хвоя побеги

Пинифоловая 6.0 +

Монометилпинифолат 23 .7 +

15-гидрокси-4-эпиимбрикатоловая 1.4 0.4

15-оксо-4-эпиимбрикаталовая 1.3 +

Дегидропинифоловаи 0.5 +

18-гидроксиангикопаловая 1.3 0.4

18-ацетоксиантикопаловал 1.3 1.2

7-оксодегидроабиетиновая - 1.3

12-тидроксидегидроабиетиновая - 0.5

7а-гидроксидегидроабие-шновая - 0.2

15-гидроксидегидроабиетииовая + 0.1

12-оксоабиетиновая - 0.2

12-гидроксиабиетинопая - 0.4

15-гидроксиабиетиновая •1- 0.1

Монометиловый эфир пиносильвина 1.0 0.4

П-гидроксиацетофенон ч- -

52. R=COOH R1 =CH3 54.

53. R=CH3 R-, =COOH

Фракции более полярных кислот состояли ic нескольких соединений. Для их выделения методом хроматографии испсльзозели предварительную обработку фракций бикарбонатом натрия с целью разделения на "сильные" и "слабые" кислоты, последующее их метилирование, а в некоторых случаях и ацетилироэание гидооксикиспот.

Кислоты(52-54) выделены впервые. В УФ-спектре соединения(54) максимум поглощения Я = 240 нм, обусловлен я - я* - переходом в группе С2з=0 и связан с наличием а-енонового фрагмента. Сигналы протоноз при С24 при двойном резонанса проявляются в виде АВ-системы, что объясняется алляльным спин-спиновым взаимодействием с протонами экзометиленовой группы. R-консригурация асимметрического центра при С20 вытекает из данных спектра фугового дихроизма (КД). Асимметрическая форма кривой с отрицательным эффектом Коттонэ с минимумом при 277 нм и дихрсичным поглощением е=-5,1 объясняется совпадением максимумов поглощения я - л* переходов двух кетогрупп (положительного для С3=0 и более интенсивного и широкого отрицательного эффекта Коттона для С23=0). Последнее указывает на R-конфигурацию ассиметрического центра при С2о •

Строение и стереохимия соединения(55) выведены на основании спектральных и оптических данных и сопоставлением с данными для метилового эфира кислоты(52). Молекулярная масса 482 и базовый пик иона с m/z 325 (100%) позволяет соединение(55) отнести к 3,23-дихетоланостановым произзодным, имеющим две двойные связи. Сигналы в ПМР-спектре олефинового протона с Сгд (квартет 7,05 м.д.) и протонов у С22 (табл. 7) полностью совпадают для метилового эфира кислоты(52) и соединения(55). Отсутствие в ПМР-спектре соединения 55 сигнала для олефинового протона двойной связи в цикле, но одинаковая масса соединений позволяет предположить наличие в структуре четырехзамещенной двойной связи. На ее положение Cg-Cg указывает положительный эффект Коттона

на кривой КД при 285 нм (е= +1,48), характерный для З-кетоланост-8-енового фрагмента. Второй эффект Коттона на кривой КД с отрицательным знаком и экстремумом 350 нм (е = -0,87) указывает на R-конфигурацию асимметрического центра при С 20 .

Из фракции кислот побегов выделили два соединения: абиесоновую (56, фракция ■сильных" кислот) и абиесолидовую (57, фракция "слабых" кислот) кислоты, ранее выделенные В АРалдугоным из живицы.

55 58

Среди кислот хвои найдены кето- и гидроксикислоты нового перестроенного ряда ланостаноидов • мариесианового типа. Впервые этот тип ланостаноидов был определен в семенах пихты мариесиевой ЗИ.Назедаш, который выделил и установил строение мариесиовой кислоты(58). Она в виде диацетата выделена нами из хвои пихты сибирской.

Таблица 7

Данные ПНР-спектров соединений 52, 55 и 14

Соединение

Ахом углерода 52 14 55

2СН3-4 0,69С 0,74с

СН3-10 1,10с 1,10с

СН3-13 0,66с 0,87с

СН3-14 1,05с 1,05с

СН3-20 0,85д (6.5) 0,89д(6.5) 0,90д(6,5)

СН3-25 2,20д (1,5) 2,20д(1,5)

С00СН3 3,79с 3,79с

2Н-2 2,39гд 2,39хд

(15 ,5;5,6;3,0) 2,56вд (15,5 ;5,6;3,1 2,56ид

(15 ,5;11,0;5,0) (15,5;11,0;5

Н-22а 2,27дд (1б,0?10,0) 2,27дд (16,0;10,0)

Н-226 2,61дд (16,0;2,0) 2,61дд (16,0;2,0)

Из наименее полярной фракции кислот выделили в вида метилового эфира соединение(59), строение которого установили путем сравнения его спектральных данных с данными для метиловых эфиров кислоты(52) и мариесиовой кислоты(58). Из более полярной фракции выделили неизвестное ранее соединение(бО). Его идентификацию проводили в виде ацетата. Отличия в спектрах соответствующих ацетатов(59 и 60) касались положения сигналов протона С?4 (7,05 м.д. для 59 и 6,14 м.д. для 60) и мзтильной группы у С25 (дублет 2,19 и 2,01 соответственно).

таое

56

57,

но

о

НО

61

59. Я=СООСН3 Я1=СНЭ

60. Я=СН3 Я^СООСНз

Кроме соединений указанных типов ланостанозого и мариесианозоготипсв тритерпеноидов во фракциях кислот присутствуют соединения еще одного нозого типа - мариесианового В. Соединение(61) отличалось наличием ангулярных метельных фупл у атомов С-ю, Си и Си и двойной связи С^-С^ (ЗЬ.Назедзш). Протон у атома С^г проявляется в виде дублета дублетов с центром 5,48 м.д., в отличие от сигнала протона у С^ в соединениях мариесианового типа • 5,13 м.д., 1Н, широкий синглет, \Л/1/2 = 7,0 Гц.

При работе с кислотами с транс-конфигурацией С24. двойной связи было замечено, что на пластинке ТСХ при алюировании в кювете, а также при хранении в растворах, появляются соединения с цис-конфигурацией двойной связи. Специальные опыты показали, что инверсия части боковой цепи вокруг связи С24-С25 соединэния(52) или его метилового эфира в растворе метанола кпи диэтилозого эфира на солнечном свету в течение 30 минут происходила на 20-25%. При облучении метилового эфира кислоты(52) ртутной лампой в течение часа, такое превращение в метиловый ¡»фир кислоть!(53) достигало 35-40%. Остается невыясненным язляются ли соединения с цис-конфк!урацией двойной связи С24-С25 продуктами биосинтеза или действия солнечного спета на хвою, или превращений соответствующих кислот с транс-конфигурацией двойной связи в процессе экстракции элементоа ДЗ и их выделения.

Изучение состава соединений элементов ДЗ трех видов хвойных пород деревьев сыязило, что клетки хвои и побегоз синтезируют соединения, характерные для денного элемента ДЗ определенного вида дерева. В экстрактах из ДЗ различных видов деревьев присутствуют соединения с достаточно высокой концентрацией: нзосбигнап, бицишмеские кислоты (хвоя сосны), эпиманоол, полилренслы (хвоя ели), цис-абиенол, тритерпэноиды (хвоя пихты) и др. Полученные при исследовании

экстрактивных веществ элементов ДЗ данные позволяют считать, что высокое содержание некоторых соединений перспективно для их выделения.

Полипренолы - физиологически штивные вещества из ДЗ

Функция полипренолов заключается в связывании и переносе от нуклеотидфосфосахаров олигосахаридов к полипептидам (или протеинам) и образовании их комплексов. Этот процесс является общим для клеток всех живых организмов и его нарушение приводит к расстройству их жизнедеятельности.

имеют насыщенное а-изопреновое звено - долихрлы(62), а в полипренолах растений все изопреновые звенья ненасыщенны(бЗ). В последние годы нами из листьев ольхи, K.Carroll из семян риса и маиса и ВА.Ралдугиным из хвои кедра и пихты (частное сообщение) были выделены долихолы. В различных органах животных найдены свободные пренолы, долихолы и их моно- и пирофосфаты. В листьях растений чаще находят ацетаты пренолов. У человека высокое содержание полипренолов в разной форме обнаружено в гипофизе, печени, селезенке, поджелудочной железе, яичниках и надпочечниках. Опухолевые клетки органов отличаются от здоровых на порядок более низким содержанием полипренолов. До наших работ в литературе отсутствовали сведения о пренолах растений, произрастающих в России.

Распространение, содержание, состав и структура полипренолов

Содержание полипренолов (в % от а.с.м.хвои) определили в хвойных и лиственных древесных растениях (табл.8).

Таблица 8

Содержание полипренолов в древесных растениях

Вид Содержание Вид Содержание

Сосна обыкновенная О 6-0,8 Ель европейская 1,1-1,3

Сосна сибирская О 8-1,0 Ель обыкновенная 1,1-1,5

Сосна кулундинская О 7-0,9 Ель аянская 1,1-1,2

Сосна крымская О 9-1,0 Пихва сибирская 1,1-1,2

Сосна карибсгая 0 8-1,0 Пихта белокорая 1,1-1,3

Хвойные древесные растения России разных видов имеют близкое содержание полипренолов. В лиственных растениях полипренолы находятся в следовых количествах. ДЗ изученных видов хвойных растений может служить источником для промышленного выделения полипренолов.

Распределение гомологов пренолов устанавливали методом ВЭЖХ на обращенной фазе. Полипренолы трех видов сосен содержат от 11 до 19 изопреновых звеньев. Пренол-16 является основным во фракциях полипренолов. Соотношение пренолов 15 и 17 различно. Полипренолы из хвои елей близки по составу гомологов. Основные компоненты фракций полипренолов - пренол-15 и пренол-16. Полипренолы из лиственных растений отличаются от хвойных меньшей длиной цепи. Во фракции полипренолов из листьев ольхи идентифицированы долихолы с 11-15 изопреновыми звеньями. Распределение индивидуальных пренолов по длине цепи молекул и их соотношение является специфичным для каждого вида хвойных растений и, возможно, может слу>китъ хемотаксономическим признаком вида.

Исследовали динамику накопления и расходования полипренолов в процессе жизни хвои сосны и ели, листьев березы и ольхи.

С начала формирования хвои сосны и ели из почки (в мае) содержание полипренолов непрерывно нарастает до февраля. В марте и в летние месяцы (хвоя переходит во второй год жизни) концентрация полипренолов в хвое несколько падает, а затем вновь нарастает. В хвое сосны в первые месяцы жизни содержание полипренолов нарастает быстрее, чем в хвое ели, в дальнейшем биосинтез полипренолов в хвое ели протекает более интенсивно. С возрастом содержание полипренолов в хвое увеличивается. Так, в сентябре в хвое ели первого года содержание полипренолов составляет - 0,46, второго года - 1,25, третьего года -1,34% от массы сухой хвои; в хвое сосны - 0,38, 0,51 и 0,65% соответственно.

Таблица 9

Распределение пренолов по длине цепи в некоторых изученных древесных растениях

Вид дерева Содержание, % от фракции полипренолов

Хвойные древесные рлсгекия

Сосна обык-

новенная 1,7 3,5 7,0 27,1 36,3 19,7 4,0 0,7

Сосна кулун-

динская сл. сл. 2,2 8,5 10,5 40,4 23,4 6,0 сл.

Сосна сибир-

ская сл ■ 2,1 13,7 39,9 28,0 10,3 4,3 1,7 сл

Ель европей-

ская сл. сл. 0,7 10,6 33,1 29,2 15,3 6,6 3,1 1,4 сл сл

Ель анякская 0,9 6,0 3 4,1 34,8 14,2 5,6 2,4 0,9 сл.

Пихта сибир-

ская сл. 1,8 5,5 19,0 38,4 23,7 7,1 4,5 сл.

Пихта белоко-

рая сл. сл. 1,2 5,0 20,7 41,9 24,7 5,7 0,8

Количество изопреновых

звеньев 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

продолжение таблицы 9

Вид дерева

Содержание, % о^г фракции полипренолов

Лиственные древесные растения

Еереаа Ольха *

Осина Количество изопреновых звеньев

6.0 20,2 53,0 20,8 сл.

0,7 2,6 4,6 8,7 7,5 15,6 12,1 8.7 21,1 5,6 2,5

0,5 0,5 0,4 2,3 1,4

8.1 40,6 30,0 21,3 сл.

8 9

10

11

12 13

14

15

6

7

5

* В числизеле проколи с полностью ненасыщенными изопренопюи звеньями, в знаменателе - долихолы.

Динамика биосинтеза полипренолов в листьях ольхи и березы иная, чем в хвое ели и сосны. Листья в момент распускания почки синтезируют наибольшее количество полипренолов. В процессе вегетации содержание полипренолов в листьях падает. В конце сентября (перед опадом) в листьях полипренолы не обнаружены.

Динамика накопления и расходования витамина £

Токоферолы (витамин Е) огносятся к соединениям определяющим ценность ДЗ. Одной из функций токоферолов является их антиоксидантное действие. Отмечено благоприятное воздействие токоферолов на ход течения многих заболеваний. Для определения содержания а-токоферола и его ацетата в хвое разработали методику, основанную на их выделении методом препаративной ТСХ.

Определено, что содержаниа токоферолов в хвое ели в 1,5-2 раза выше, чем в хвое сосны. В период формирования хвои (май-июнь) содержание свободной формы токоферола выше, чем ацетилированной. Затем, в последующие месяцы, содержание ацетилированной формы практически всегда выше, чем свободной. В хвое второго года жизни (март-май) содержание токоферолов снижается. Максимум содержания токоферолов наблюдается в хвое глубокой осенью и в зимний период.

Медико-токсикологические и специфические свойства полипренолов

Приведенные сведения и немногочисленные литературные данные 70-80годсв позволяют определить полипренолы исследуемых растений как важнейшую группу биологически активных веществ, представляющую интерес с точки зрения их выделения и использования.

Наиболее важной функцией полипренолов является участие в гликозилировании протеинов и протеидов, что особенно важно для мембранообразующих белков. Гликозилирование протеинов обеспечивает защиту от протеолиза в процессе синтеза и транспорта к месту функционирования, позволяет узнавать то место мембраны, в которое они должны встречаться. Антитела, вырабатываемые В-лимфоцитами, тгкхоо в своих активных центрах, отвечающих за взаимодействие антитсло-антиген-рецепгорсв, имеют углеводные участки. Можно предположат», что

полипренолы будут оказывать влияние на иммунный статус организма, репарацию клеток, сперматогенез. Некоторые из возможных направлений использования полипренолов в медицине были исследованы нами.

Известно, что состояние акросомы определяет уровень протеолитической активности сперматозоида и что акросома в процессе сперматогенеза развивается как секреторная гранула от пузырька комплекса Гольджи, а полипренолы являются сырьем для комплекса. Представляло интерес изучить влияние полипренолов растений на сперматогенез у старых животных и молодых с нарушением репродуктивной функции.

Введение полипренолов внугрижелудочно больным животным приводило к стабилизации и обратному течению процесса: возрастает с 2,5 (у больных) до 3,7. (после лечения) индекс сперматогенеза, более чем в 2 раза увеличивается количество нормальных сперматозоидов, восстанавливаются семяродные эпителиальные клетки канальцев семенников, увеличивается вес семенников. Значительно улучшается функциональное состояние сперматозоидов. Установлено, что в группе самок, спаренных с самцами, прошедшими лечение полипренолами, оплодотворение наступало у 75,7% животных. В группе нелеченных животных - в 8,3% случаях.

Современная теория иммунитета организма, позволяет предположить, что вводимые в организм полипренолы растений могут иметь значение для коррекции иммунного ответа. Исследования проводились согласно с Рекомендацией Управления по внедрению новых лекарственных средств и Фармкомитета РФ. Изучение влияния полипренолов на иммунную систему организма показало, что они являются иммуномсдулирующими веществами, избирательно воздействующими на гуморальное звено иммунного ответа и на неспецифическую фагоцитарную активность макрофагов. Это может быть использовано при лечении различных нарушений равновесия в иммунной системе. Они также могут, учитывая их крайне низкую токсичность, являться профилактическими средствами с антистрессорными и адаптогенными свойствами. Такие выводы, полученные по результатам исследований на животных, были подтверждены в клинике Санитарно-гигиенического института, Центра гематологии и гемофиллии, Клинике детских инфекционных заболеваний (Латвия) на больных с патологией иммунного статуса. Изучали противоязвенное действие полипренолов, хлорофиллокаротиновой пасты (ХКП) и нейтральных веществ углекислотного экстракта на модели экспериментальной хронической язвы. Все »«ученные препзраты обладали противоязвенным эффектом. По эффективности действия их можно расположить в ряд: полипренолы > облепиховое масло > нейтральные вещества С02 -экстракта > ХКП. Лечение полипренолами идет более интенсивно, образуется большее число слизистых желез с чем, вероятно, и связано более быстрое заживление, не обнаружено многокамерных кист, перфораций и спаек с другими органами брюшной полости.

Обнадеживающие результаты получены в Центре микрохирургаи глаза. После применения препарата у больных с роговичным синдромом и язвенным кератитом наступило улучшение после лечения препаратом в течение 3-х дней. На 5-7 день лечения явления роговичного синдрома исчезли.

Использование полипренолов в сельском хозяйстве

Известно использование продуктов из ДЗ в качестве кормовых добавок в рацион сельскохозяйственных животных. Изучали влияние на привес цыплят шести индивидуальных соединений и двух продуктов: ХКП и экстракта натурального хвойного. Наиболее высокий эффект достигнут при использовании в качестве кормовой добавки водного хвойного экстракта и полипренолов. Диметиловый эфир линосильвина и феруловая кислота оказывают отрицательное воздействие на привес цыплят.

Были поставлены опыты по выяснению эффективности применения полипренолов на фоне заниженного содержания протеина и витаминов А, Е и Д в основном рационе корма. В опытах на фоне с заниженным содержанием протеина и витаминов, добавка полипренолов достоверно увеличила прирост »ивой массы от 11,7 до 18,8% по сравнению с контролем, но была все-таки на 3-5% ниже, чем у цыплят, получавших рациональное питание. Вероятно, добавка полипренолов способствует более полному усвоению организмом цыплят белковоуглеводно-липидного комплекса корма. Опыты по кормлению поросят-огье,мышей с добавкой в корм полипренолов подтвер>едают эту вероятность. При среднесуточном приросте массы в 461 г при добавке 0,01% полипренолов к сбалансированному корму, прирост живой массы в контроле составил 392 г. Расход кормов на 1 кг привеса соответственно 3,00 и 3,48 кормовых единиц.

В результате изучения полипренолов была установлена возможность их применения в сельском хозяйстае, лечебной и профилактической медицине. Наиболее эффективными областями их использования могут быть иммунология, восстановление репродуктивных функций организма, репарационное противовоспалительное действие, а также заболевания, связанные с нарушением обмена белково-углеводного комплекса и липидов.

Бактерицидные, внрулицндные и фунгицидные свойства лабданоидов

Исследования лабданоидов на бактерицидную и фунгицидную активность против некоторых штаммов микроорганизмов и дрожжевидных грибов типа Candida показали их высокую фунгицидную активность, сравнимую с эталонным фунгицидом 'Нистатином". Исследованные лабданоиды обладают также и сравнительно высокой бактерицидной активностью по отношению к грам-положительным микроорганизмам.

Противовирусное действие лабданоидов, пихтового эфирного масла и препарата "Силбиол". получаемого по разработанной нами технологии, изучали на штаммах вирусов гриппа А и Б, вируса парагриппа 3 типа и респираторносинцитиальном вирусе. Эпиманоол, изоабиенол и препарат "Силбиол" показали сравнимую активность с препаратом "Ремантадин".

На основе препарата "Силбиол" разработана рецептура пропитки бумажных салфеток с целью их применения для профилактики сезонных эпидемий гриппа и уходу за больными.

Завершаются работы по созданию лечебного средства на основе препарата "Силбиол" для использования в гинекологии при лечении хронических форм кольпита. Лечение разрабатываемым средством оказалось эффективнее, чем многократное и длительное лечение известными антибиотиками (тетрациклин, канамицин, доксиниклин и т.п.).

Используя полезные свойства препарата "Силбиол" разработана и выпускается лечебно-профилактическая зубная паста "Лучезарная". Пуск установки в АО "Воскресенские минудобрения" по получению препарата "Силбиол" в количестве

500 кг/год позволит в 1995 году довести выпуск зубной пасты "Лучезарная" до 40 млн тубов в год.

Терненоиды ДЗ - средства защиты сельскохозяйственных растений

В последнее десятилетие проводится активный поиск новых безопасных в экологическом отношении средств защиты растений. Для изучения инсектицидной, репеллентной и ангифидантной активности исследовали препараты из ДЗ шести видов древесных пород. Степень эффективности препаратов была различна. Так, препараты из сосны и ели вызывали смертность у 75-80% личинок колорадского жука. Препарат из ели более активен при действии на тлю капустную, сливовую и персиковую. Наибольшей эффективностью против земляничного листоеда и колорадского жука обладает препарат из пихты.

На основании результатов исследований экстрактивных веществ ДЗ ели европейской создали препарат "Хвойный". Так как соединения препарата "Хвойный", кроме пестициднои могут обладать бактерицидной, вирулицидной и фунгицидной активностью, провели исследования против возбудителей болезней сельскохозяйственных растений и плодов. С целью увеличения активности препарат "Хвойный" модифицировали. Препарат "Хвойный-2" обладает большей эффективностью, чем препарат "Хвойный", но все же меньшей, чем эталонный препарат "Байлетон" (табл.10).

Таблица 10

Оценка эффективности препаратов "Хвойный" и "Хвошшй-2"

Эффективность, То Возбудители боеэней Хвойный Хвойный-2 Байлетон

Парша яблони 20,1 45,5 83,5

Парша мушмулы 27,5 51,5 81,5

Плодовая гниль 41,5 65,5 90,5

Парша персика 39,5 57,9 95,5

Полевые испытания по борьбе с вредителями плодовых деревьев проведены в период 1988-1992 годов на опытных станциях Ленинградской и Тамбовской обл., в совхозах "ДиБногорский" и "Новомихайловскии" Краснодарского края.

После обработки опытных участков препаратами из ДЗ снижался лет бабочек на 60-70%, по сравнению с контрольными участками. Анализ плодов показал, что обработка снизила поврежденность плодов и количество падалицы в 3-4 раза. Препарат "Хвойный-2" уменьшил пораженность паршой листьев и плодов яблони.

У монометилового эфира пинифоловой кислоты было обнаружено свойство отпугивать грызунов. На основе этого соединения был создан препарат "Репеллент РХ-87". Полевые испытания РХ-87, проводимые с 1984 по 1987 год в Молдавии, Краснодарском крае, Ленинградской обл., показали высокую эффективность по защите садов от грызунов - мышей и зайцев. После обработки препаратом у плодовых деревьев не были обнаружены поражения грызунами. В контроле без

защиты до 90% саженцев погибало от зайцев. При защите деревьев известными способами от 6 до 9% саженцев поражались грызунами.

По данным ПО "Кубаньплодопром" для защиты плодовых деревьев совхозов этого объединения потребность в Репелленте РХ-87 составляла 90 т/год (Письмо ПО "Кубаньплодопром" в Бюро химико-лесного комплекса Совмина СССР). Экономическая эффективность ст внедрения в производстве составила в 1988 году в Сосновском химцехе 100446 рублей и 126507 рублей в Стренчском химцехе (Латвия). От применения Репеллента РХ-87 экономический эффект в 1988 году составлял от 40 до 800 рублей на 1 га обрабатываемого сада.

На основе третичных спиртов (абиенолов) из ДЗ сосны обыкновенной получены душистые вещества амбрового направления запаха: амбреинолид и (8)Р-14.15.16-триснорлабдан-12-ен-13,8-оксид - природные аналоги разложения амбреина серой амбры кашалотов.

Проведенные исследования по изучению медико-биологических свойств и специфической активности основных индивидуальных соединений и отдельных фракций экстрактов ДЗ сосны, ели, пихты показали наличие у них потребительских свойств и перспективность их использования.

Технологические аспекты получения новых продуктов из ДЗ

Эфирное масло из ДЗ пихты получают периодическим и непрерывным способом на установке УНП (А.А.Подыниглазов). При этих способах в виде отхода производства получается флорентинная вода, содержащая 0,5-1,5 г/л эфирных масел. С целью организации безотходного производства эфирных масел на основе флорентинных вод нами разработан препарат "Терпеноксамат", производство которого внедрено на Тихвинском ЛХЗ, в МП "Пинен" (Иркутская обл.) и АЗО "Аэрозоль" (Латвия). Препарат предназначен для защиты людей и сельскохозяйственных животных от кровососущих насекомых.

Кислоты экстрактов из ДЗ сосны и ели обладают инсектицидной, репеллентной, фунгицидной активностями, что явилось основой для создания экологически безопасных средств защиты растений: препараты "Хвойный", "Хвойный-2", "Репеллент РХ-87". Технология получения этих препаратов была разработана с учетом действующего оборудования цехов Сосновского и Стренчского МЛХ и АО "Белый ручей" и внедрена там же.

Как указывалось выше, перспективными для использования могут быть полипренолы и спирты лабданового типа. Для создания технологической схемы глубокого разделения нейтральных веществ из ДЗ сосны и ели необходимо было решить ряд задач: изучить термическую устойчивость индивидуальных соединений и определить оптимальные условия дистилляции под вакуумом; определить растворимость индивидуальных соединений в различных растворителях и подобрать наиболее подходящие, с точки зрения доступности, возможности проведения технологических операций и регенерации в производственных условиях; выяснить оптимальные условия селективной экстракции; исследовать поведение экстрактивных веществ на стадиях омыления сложных эфиров, отделения моно- и сесквитерпеноидов от лабданоидов, получения кристаллической части экстракта и установить оптимальные условия проведения этих технологических операций и их очередность; создать установку препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии для получения полипренолов высокой чистоты.

Решение этих задач позволило разработать два варианта технологии получения новых продуктов.

Таблица 11

Выход основных продуктов глубокой переработки нейтральных веществ из экстракта ДЭ ели

Выход, % от нейтральных веществ Продукты Метод дистилляции Метод селективной

экстракции

Концентрат сексвитерпе-

ноидов 3 - 5 3 - 5

Воск 10 - 13 10 - 13

Силбиол 22 - 26 30 - 35

Концентрат полипренолов 12 - 14 14 - 17

Концентрат высших жирных

кислот 9 - 12 9 - 12

Фитостерины 9 - 12 7 - 9

Концентрат полипренолов содержит 80-85% полипренолов. Увеличить его содержание в препарате выше 95% обычными приемами не удалось. Совместно с фирмой "Ленхром" был разработан препаративный высокоэффективный жидкостной хроматограф. Хроматографическая колонка без замены адсорбента выдерживает более 500 циклов. Контроль за проведением хроматографического разделения осуществляется с помощью двухканального УФ-детектора при длинах волн 210 и 248 нм.

По результатам исследований и опытных выработок инженерной фирмой "Инкор" создан проект цеха глубокой переработки нейтральных веществ. Установка с получением четырех продуктов из нейтральных веществ, в т.ч.препарата "Силбиол", внедрена в конце 1994 года в АО "Воскресенские минудобрения".

Переработка древесной зелени пихты.

Состав терпеноидов ДЗ пихты сибирской значительно отличается от такового ДЗ сосны и ели: более высокое содержание летучих моно- , сесквитерпеноидов и полярных ланостаноидов. При переработке ДЗ пихты с использованием в качестве зкстрагента бензина, первые, при отгонке бензина, будут удаляться совместно. Наличие в ДЗ полярных тритерпеноидов, труднорастворимых в неполярном экстрагенте - Оензине, снижает и выход экстракта. Высокое содержание в нейтральных веществах термолабипьного цис-абиенола не позволяет его выделение таким способом как дистилляция. Поэтому были проведены исследования по определению возможности использования яидкого диоксида углерода в качестве зкстрагента для ДЗ пихты. Проведенные опыты по экстракции ДЗ пихты и сосны на опытно-промышленной установке для экстракции растительного сырья в г.Сухуми показали, что выход экстрактивных веществ, растворимых в жидкой углекислоте, при влажности 20-25% составляет более 4%, при этом не извлекается хлорофилл и его производные.

Состав терпеноидов, извлекаемых диоксидом углерода из ДЗ сосны, незначительно отличается от состава терпеноидов бензиновых экстрактов.

При хранении углекислотного экстракта из ДЗ пихты отделяется кристаллическая часть. По спектральным данным основное вещество кристаллической части идентифицировано как мальтол. Выход мальтола составляет около 10% от углекислотного экстракта или 0,4-0,5% от массы сухой ДЗ пихты. Известно, что мальтол является ценным продуктом для пищевой промышленности. Мальтол используется в качестве добавки улучшающей вкус продуктов и желатинообразующего соединения в кондитерской промышленности. Проведенные исследования показали, что мальтол является практически нетоксичным веществом, обладает вирулицидным действием в отношении вирусов гриппа А и Б, анальгеэирующим, противовоспалительным действием и жаропонижающим эффектом. Кроме этого мальтол ингибирует рост ряда бактерий, обладает антиоксидантным действием. В России он не производится. Источником его получения может стать ДЗ пихты: углекислотный экстракт и флорентинные воды. Технология получения мальтола из углекислотного экстракта достаточно проста и заключается в отделении кристаллической части из углекислотного экстракта, промывке кристаллов, отделении раствора терпеноидов от кристаллической части, возгонке полученных кристаллов мальтола с получением конечного продукта с т.пл. 159-160°С и чистотой 99,0-99,9%. Технология выделения мальтола передана производству Красноярск-26.

ВЫВОДЫ

1. Впервые пра едено детальное исследование растворимых в петролейном эфире экстрактивных веществ элементов ДЗ сосны обыкновенной, ели европейской, пихты сибрской. Разработана схема их анализа, получены данные по составу индивидуальных соединений, определено их количественное содержание, установлено строение более 30 соединений, ранее не найденных в природных объектах, выявлены хемотаксономические признаки видов древесных растений.

2. Установлено влияние географических факторов, времени года на состав соединений и динамику накопления и расходования основных компонентов экстрактивных веществ в хвое сосны обыкновенной и ели европейской, полипренолов в листьях и побегах березы повислой и ольхи клейкой. Высказано предположение, что на территории Европы и Азии произрастает несколько хемотипов сосны обыкновенной. Маркерами хемотипов сосны могут служить пинифоловая кислота и ее монометиловый эфир, 19-эпиманоилоксидная кислота и изоабиенол.

3.Впервые изучен состав и содержание полипренолов в листьях основных прообразующих хвойных и лиственных пород, произрастающих в России. Определено, что изученные лиственные породы семейства березовых содержат полипренолы как в листьях, так и в ветвях. Впервые установлено,что элементы ДЗ ольхи клейкой кроме ацетатов полипренолов, содержат ацетаты долихолов. Полипренолы осины, в отличие от изученных хвойных и лиственных древесных растений, построены из 3-х внутренних изопреновых звеньев с транс-конфигурацией двойных связей. Остальные выделенные полипренолы имеют 2 внутренних изопреновых зсена с транс-конфигурацией двойных связей. Выявлены виды древесных растений - потенциальных источников получения полипренолов.

4. Изучена биологическая активность ряда индивидуальных соединений и отдельных групп веществ, установлено, что в составе экстрактивных веществ ДЗ сосны, ели и пихты имеются соединения, обладающие иммунно- модулирующим действием,

бактерицидной, фунгицидной и вирулицидной активностью, противовоспалительным, контрацептивным, противоязвенным, рано- и ожегозаживляющим эффектом.

5.На основе изученного состава соединений и исследований по медико-токсикологической оценке и их специфической активности разработаны новые препараты из древесной зелени "Силбиол", "Ропрен", "Биотоп", "Терпеноксамат", "Пикрасол", "Фитостерины", "Воск" и др. для лечебной и профилактической медицины, товаров бытовой химии и сельского хозяйства.

6. Организовано промышленное производство указанных в п.5 препаратов, а также экологически безопасных средств защиты сельскохозяйственных растений препаратов "Хвойный" и "Репеллент РХ-87".

7. С учетом особенностей химического состава и биологической активности, соединений предложены и разработаны варианты переработки ДЗ сосны, ели и пихты. Создан проект цеха и документация на продукты глубокой переработки экстрактов из древесной зелени сосны и ели. Предлагаемая технология частично внедрена в АО "Воскресенские минудобрения". Документация на переработку экстрактов, полученных методом углекислотной экстракции ДЗ пихты сибирской, передана предприятию Красноярск-26.

8. Создана теоретическая база для дальнейшего совершенствования и развития лесобиохимического направления в лесохимии.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Рощин В.И., Колодынская Л.А., Павлуцкая И.С!, Разина Н.Ю. Лабдановые кислоты из обесхвоенных побегов сосны обыкновенной// Химия древесины.-1984. N2-C.112-114.

2.Павлуцкая U.C., Рощин В.И., Соловьев ВА Групповой состав хлорофиллокарптиповой пасты и провитаминного концентрата из хвойной древесной зелени// Химия древесины.-1984.- N3.- С.109-112.

3. Рощин В.И., Колодынская ЛА, Ралдугин ВА. Новые лабдановые кислоты// ХПС,-1934.-N1.-C.114-115.

4.Рощин В.И., Колодынская Л.А., Разина Н.Ю., Соловьев ВА О различии в групповом составе экстрактивных веществ хвои и побегов сосны обыкновенной// Химия древесины.-1984.-М5.-С.74-78

5. Рощин В.И., Колодынская ЛА., Ралдугин ВА., Пентегова ВА. Зр-окси-транс-биформен, его ацетат и другие дитерпеновые спирты из побегов'/ xnc.-1985.-N1.-С.122-123.

6. Рощин В.И., Колодынская ЛА., Разина Н.Ю., Соловьев ВА. Трициклические дитерпеновые кислоты из обесхвоенных побегов сосны обыкновенной// Химия древесины.-1985.-N2,-С. 106-107.

7. Рощин В.И., Колодынская Л А., Производные абиетиновой и дегидроабиетиновой кислот из обесхвоенных побегов.'/ Xnc.-1946.-N3. -С.345-351. 3. Рощин В.И., Баранова РА. Терпеноиды хвои Picea abies// ХПС 1986. -N2.

-С.168-176.

9. Фрагина А.И., Рощин В.И., Соловьев В.А. Полипренолы и токоферолы из хвои Picea abies//Растительные ресурсы.-1936.-Т.22. N4.-C.530-537.

Ю.Рощин В.И., Поверинова О.Ю., Ралдугин В.А., Понтегова ВА. Тритерпеновыв спирты из листьев Populus tremula//Xnc.-1986.-N4-C.516-517.

И.Рсщин В.И., Ралдугин В.А., Баранова РА., Пентегова ВА. Новые тритерпеновые кислоты хвои Abies sibirica//ХПС.-1936.-N5.- С.643-649

12.Павлуцкая И.С., Рощин В.И. Состав эфиров хяорофилло-каротиновой пасты// Химия древесины.-1987.-Ш.-С.102-109.

13.Рощин В.И., Скачкова Н.М., Ляндрес Г.В., Максимчук ПА. Углекислотный экстракт из древесной зелени сосны обыкновенной// xnc.-1988.-N4.-C.529-534.

14.Рощин В .И., Ралдугин ВА, Шевцов CA., Пентегова ВА. Терпеноиды из видов Abies. Сообщение 6.// xnc.-1988.-N6.-C.816-820

15.Мац М.Н., Корхов В.В., Рощин В.И. О контрацептивной активности некоторых производных кислот и стильбена// Тезисы докладов конференции Проблемы освоения лекарственных ресурсов Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск. 1983.-С.216-218.

16.Рощин В.И., Ралдугин ВА, Шевцов СА.Шакмров М.М. Тритерпеноиды из видов. Abies. Сообщение 7M Xnc.-1389.-N2.-C.207-212.

17.Рощин В.И., Колодынская Л.А., Баранова P.A. Состав кислот хвои и побегов пихты сибирской'/Химия древесины.-1989.-N5.-С.96-105.

18.ВасиЛоев С.Н., Рощин В.И,, Выродов ВА. Состав экстрактивных веществ древесной зелени сосны обыкновенной. Обзор.информ.// М. ВНИПИЭИЛеспром, 1991,- С.72.

19.Рощин В.И., Нагибина Н.Ю., Курц Л. Содержание основных соединений в хвое P.stfvestris из разных мест произрастания// XnC.-1990.-N2.- С.276-278.

20.Новожилов К.В., Рощин В.И., Смирнова U.M., Розова В.Н. Биопестициды на основе продуктов переработки древесной зелени хвойных пород'.' Агрохимия.-1934,-N7-8.-C .68-75.

21.Васильев С.П., Рощин В.И., Ягодин В.И. Состав экстрактивных веществ древесной зелени Abies sibirica ledeb.// Раст. ресурсы,- 1993.-вып.1. -С.117-132. 22А.С. 876776. СССР. Способ получения бетулапренолов/ Рощин В.И., Ковалев В.Е., Некрасова 8.Б., Маркова Н.П.*

23А.С. 1399302. СССР. Способ получения амбреинолида/ Рощин В.И., Колодынская ЛА., Павлуцкая И.С. и др.- Опубл. 1.02.88.- Бюлл. изо6р.-1988,- N20. 24А.С. 1243180. СССР. Репеллент против грызунов/ Рощин В.И., Колодынская ЛА., Павлуцкая И.С. и др.*

25А.С. 1337387. СССР. Способ получения (8)Я-14,15,16-трис-норлабдан-12-ен-13,8-оксида/ Рощин В.И., Колодынская ЛА., Павлуцкая И.С. и др. - Опубл. 15.05.87 -Бюлл.изобр.-1937.-Ш4.

26 АС. 1487851. СССР. Кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птицы/ Рощин В.И., Павлуцкая И.С., Андерсон П.П. и др.- Опубл. 23.06.89,-Бюлл.изобр.-1989,- N23.

27А.С. 1787440. СССР. Вещество, обладающее бактерицидным и репаратизным действием/ Рощин В.И., Рубенс Ю.П., Кузнецов С.Ю., Даугавиетис М.С.-Опубл. 15.01.93.-Бюлл.изобр.-1993.-№.

28А.С. 16С7196. СССР. Средство защиты от вредных насекомых/ Рощин В.И., Смирнова И.М., Поаеринова О.Ю. и др.-Опубл. 30.10.91,- Бюлл.изобр.-1991.-Ы40. 29 A.C. 1650681. СССР. Способ переработки сосновой древесной зелени / Рощин В .И., Колодынская ЛА, Павлуцкая И.С. и др.- 0публ.23.05.91. -Бюлл.изобр.-1991,-N19.

ЗОА.С. 1727841 СССР. Репеллентный состав Терпеноксамат"/ Рощин В.И.,

Выродов В А., Худашова Г.С. и др.-Опубл.23.04.92.-Бюлл.изобр.-1992.-Ж5.

31.Пат. 5008358/05. РФ. Способ переработки древесной зелени хвойных пород/

Рощин В.И., Павлуцкая И.С., Васильев С.Н. и др.- Опубл. 15.08.94.-Бюлл.изобр.-

1994.-N15.

32 .Пат. 5008359' РФ. Способ переработки древесной зелени хвойных пород

/ Рощин В.И.. Васильев С.Н.. Павлуцкая И.С. и др.- Опубл. 30.06.94. -Бюлл.изобр. -1994,-N12.

33.Roschin V. A method to analyze chemically the foliage of Pinaceae//XIX-Congress JUFRO. 5-11 august. Montreal. Canada. 1990. p.87-100.

34. Roschin V, Nagibina N„ Poverinova O. Polyprenols of the wood plants.// Ylll International symposium, Fundamental research of wood. -8-12 October, Warszawa, 1990. p. 127-130.

35.Roschin V., Pavlutskaja I., Vasiljiev S. Der isoabienolgehait in kiefernadeln und verfahren fur Verwertung von isoabienolkonzentrats//- там же, p. 124-126.

36. Bluger A., Rubens Yu., Roshchin V. Immunomodulating activity study of naturally derived substance RSL-1-88-1.// Harvesting and utilizatijn of tree foliage. - Riga, 1989. -p.4-18.

37.PavlutsKaya J., Roschin V. Composition of chlorophyilcarotine paste obtained from Scots pine foliar fraction// там же,- p.155-165.

38.Kuznetsov S.. Roschin V.. Daugavietis M. The mechanism of polyprenol ant'serotoninergic activity// Neuropharmacology on the eve of the new millenium. •international conference, 6-8 october, 1992, St.Petersburg.-1992.-p.112.

39 Kuznetsov s., Roschin V. Volklinische beurteilung der androprotektorischen eigenschaften des praparates RSL-1-88-1 "BF"// Österreichischer geriatrie - kongress "Häufige diagnostische und therapeutische Fehler in Cieriatrie".- Bad Hofgastein, Osterreich,

Отзывы на автореферат в двух зкземпл? тисями просим

направлять по адресу: 194018, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, Лесотехническая академия, Учёный совет.

Подписано в печать с оригинал-макета 26:04.95.

Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Изд. №6 д.

Уч.-изд.л. 2,0. Печ.л. 2.0. Тираж 100 экз. Заказ №11. С 6 д.

Редакционно-издательский отдел ЛТА

1990,-s.26.

Подразделение оперативной полиграфии ЛТА. 194018. Санкт-Петербург, Институтский пер., 3.