Тема: СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ФЕРУЛОВОЙ КИСЛОТЫ: ВЫДЕЛЕНИЕ, НОВЫЕ ПОДХОДЫ К СИНТЕЗУ И ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

Актуальность темы. Приоритетным направлением развития фармацевтики является создание высокоэффективных фармакологических средств, которое возможно за счет синтеза биологически активных соединений или выделения их из природных источников.
Феруловая кислота представляет собой природное соединение, обладающие важными физиологическими и фармакологическими функциями [1,2,3]. Химические, физические и фармакологические свойства этой фенолсодержащей карбоновой кислоты могут быть улучшены путем ее функционализации. Такой подход позволит расширить сферы применения феруловой кислоты в пищевой, косметической и фармацевтической промышленностях.
К настоящему времени имеется значительное количество данных об антиоксидантной и противораковой активности феруловой кислоты и ее производных. В зависимости от природы заместителя (например, алифатические спирты, глицерин) в молекуле феруловой кислоты изменяются липофильные свойства ее производных, что влияет на их биологическую активность в среде, богатой липидами. Также наблюдается повышение антиоксидантной и противораковой активности функциональных производных в сравнении с исходной феруловой кислотой. Большое значение имеет исследование влияния ее производных с олигосахаридными остатками, выделенных из гидролизной смеси клеточных стенок зерновых культур, на канцерогенез кишечника [4,5].
Также большой интерес представляют природные производные феруловой кислоты со стеролами (24-метиленциклоартенил, циклоартенил, кампестерил), которые составляют основную часть (около 80 %)
природного антиоксиданта - у-оризанола [6,7].
Однако, выделение соединений, обладающих биологической активностью, из природных источников сопровождается определенными трудностями, основными из которых являются невысокое содержание этих веществ в сырье, а также сложность выделения и очистки. Поэтому наиболее эффективным методом получения производных феруловой кислоты и ее аналогов является синтетический.
Ферулоилирование различных субстратов, в том числе полиолов является одной из практически важных задач. Анализ способов получения ферулоилированных полиолов выявил две основные проблемы, требующие решения: первая - поиск более селективных и мягких ферулоилирующих средств, чем ангидриды и хлорангидриды; вторая - поиск способов селективного удаления ацетильной защиты с фенольного гидроксила феруловой кислоты. Рациональным способом решения этих проблем является сочетание химических и ферментативных методов в синтезе природных соединений.
Цели и задачи исследований
Цель: получение производных феруловой кислоты методами синтеза и путем выделения из пшеничных отрубей, оценка их цитотоксичности на линии клеток HCT116 (рак толстой кишки человека).
Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:
1. Исследование реакции ацилирования оксиметильных соединений на
примере бензилового, фенилэтилового, аллилового,
тетрагидрофурфурилового спиртов с применением
дициклогексилкарбодиимида в качестве конденсирующего агента, оптимизация условий повышающих выход эфиров;
2. Синтез стандарта 5-О-ферулоил-0-ксилофуранозы через 1,2- циклогексилиден -D-ксилофуранозу и исследование селективности реакции ацилирования ксилозы без защитных групп в присутствии дициклогексилкарбодиимида;
3. Изучение способов селективного снятия защиты с фенольного гидроксила феруловой кислоты в продуктах ацилирования;
4. Проведение ферментативного гидролиза пшеничных отрубей, выделение производных феруловой кислоты с моно/олигосахаридами путем фракционирования гидролизата и их физико-химический анализ;
5. Определение цитотоксичности производных феруловой кислоты, полученных в ходе химического синтеза и путем выделения из пшеничных отрубей.
Научная новизна работы
- Впервые изучена селективность реакции ацилирования 4-О- ацетилферуловой кислотой незащищённой ксилозы в присутствии дициклогексилкарбодиимида;
- Впервые синтезированы ранее неизвестные тетрагидрофурфуриловый эфир феруловой кислоты и 5-О-ферулоил-0-ксилофураноза, структура которых доказана физико-химическими методами;
- Впервые проведено изучение цитотоксичности на линии клеток HCT116 (рак толстой кишки человека) производных феруловой кислоты, полученных путем синтеза, и производных, выделенных из пшеничных отрубей.
Практическая значимость
- Найдены оптимальные условия синтеза сложных эфиров феруловой
кислоты с бензиловым, фенилэтиловым, аллиловым,
тетрагидрофурфуриловым спиртами и ксилозой в присутствии дициклогексилкарбодиимида, которая может найти применение для синтеза стандартов при изучении производных феруловой кислоты в растительном сырье и в синтезе новых биологически активных соединений;
- Описан процесс снятия ацетильной защиты с фенольного гидроксила феруловой кислоты, приведены уточнения продолжительности гидролиза в щелочной среде и описаны условия высокоселективного ферментативного метода;
- Предложены условия выделения производных феруловой кислоты и олигосахаридов из пшеничных отрубей. Установлен мономерный состав выделенных производных феруловой кислоты из пшеничных отрубей Алтайского края;
- Определены показатели цитотоксичности полученных производных феруловой кислоты в отношении линии клеток HCT116 (рак толстой кишки человека), важные для дальнейшего поиска эффективных противораковых агентов.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на 6-й, 7-й, 8-й, 10-й Всероссийских научнопрактических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (г. Бийск, 2013, 2014, 2015, 2017); 6-й Всероссийской научно-практической конференции
«Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка» (г. Бийск, 2015); X международной научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (г. Барнаул, 2015); международной конференции «Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и образования» (г. Барнаул, 2015); 2-й международной студенческой научнопрактической конференции «Биотехнология: взгляд в будущее» (г. Ставрополь, 2016); VI Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы» (г. Рубцовск, 2016); VI-й Международной научнопрактической конференции «Актуальные проблемы сельского хозяйства горных территорий» (г. Горно-Алтайск, 2016); I-ой всероссийской
конференции «Прикладные аспекты инноваций в биотехнологии» БТИ АлтГТУ им. И.И. Ползунова (г. Бийск, 2017).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 23 опубликованных работах, из них: 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК; 1 статья в издании, индексируемом в базах данных Web of Science и Scopus.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав (литературный обзор, материалы и методы исследований, обсуждение результатов), выводов, списка использованных источников (142 наименования из них 119 на иностранных языках). Работа изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 20 рисунков и 22 схем.

Купить

1. Исследована реакция ацилирования бензилового, фенилэтилового, аллилового тетрагидрофурфурилового спиртов с применением дициклогексилкарбодиимида (ДЦК) в качестве конденсирующего агента, показано, что замена п-толуолсульфокислоты бензолсульфокислотой увеличивает выход сложных эфиров; определена оптимальная продолжительность получения сложных эфиров.
2. Впервые изучена этерификация феруловой кислоты и незащищённой ксилозы в присутствии ДЦК, установлено, что при катализе п- толуолсульфокислотой реакция протекает селективно с преимущественно с образованием 1 -О-ферулоил-И-ксилофуранозы.
3. Изучены способы селективного снятия ацетильной защиты с фенольного гидроксила феруловой кислоты в продуктах ее ацилирования. Показано, что использование щелочного гидролиза приводит к снятию защиты в течение 15-20 минут с конверсией 94%. Предложен высокоселективный способ полного снятия ацетильной защиты при использовании липазы Amano PS в этаноле при 37 С.
4. Исследованы производные феруловой кислоты с моно- и олигосахаридами полученные путем фракционирования гидролизата пшеничных отрубей. Доказано, что использование этанола при элюировании компонентов гидролизата позволяет снизить потери феруловой кислоты в 4 раза по сравнению с метанолом. Установлено, что мономерный состав выделенных ферулоилолигосахаридов представлен феруловой кислотой, арабинозой и ксилозой в соотношении 0,2:1:6 соответственно.
5. Впервые определена цитотоксичность производных феруловой кислоты полученных в ходе химического синтеза и путем выделения из пшеничных отрубей на примере клеточной линии НСТ116 (раковые клетки толстой кишки человека). Отмечено, что синтезированные производные феруловой кислоты проявляют большую активность по сравнению с природными производными, выделенными из пшеничных
Купить