Курсовая работа: Бетулин и его производные
Наряду с производными лупана кора березы содержит тритерпены ряда олеонана и урсана.
Суберин, содержание которого в бересте коры березы составляет от 20 до 30% масс., представляет собой комплекс гидрокислот и фенольных кислот, связанных между собой простыми эфирными связями с образованием сетчатой полимерной структуры - полиэстолида. При его гидролизе образуются сложные смеси так называемых субериновых кислот. Химический состав и строение субериновых веществ определяется способами их извлечения из бересты [8].
1.2 Бетулин
Бетулин - это тритерпеновый спирт ряда лупана, имеющий химическую формулу С30 Н50 О2 и химическое название бетуленол. Он содержится в большом количестве растений (орешник, календула, солодка и пр), но в промышленных масштабах мы получаем его экстракцией из бересты - наружного слоя коры березы белой (betula alba). Нашей компании принадлежит ряд патентов на производство и применение бетулина.
Несмотря на то, что бетулин известен своими целебными свойствами давно (он был открыт Т.Е. Ловицем - преемником М.В. Ломоносова - в 1778г), в последние годы в мировой фармакологии наблюдается небывалый всплеск интереса к нему. Исследованиями специалистов разных стран доказано, что сам бетулин (бетуленол) и его производные - бетулиновая кислота и другие дериваты обладают выраженной фармакологической активностью и оказывают следующие действия:
Многообразие действий бетулина определено философией происхождения этого вещества: растения синтезируют Бетулин для защиты от всех неблагоприятных факторов внешней среды и накапливают его исключительно в своей оболочке.
Действие бетулина на организм:
активно ингибирует фермент эластазу, ответственную за потерю упругости эластичными волокнами кожи;
стимулирует синтез коллагена и останавливает воспалительные процессы в коже, защищая ее от воздействия протеинкиназ;
отбеливает кожу за счет тормозящего действия на меланогенез.
Не вызывает сомнений выраженная противовирусная активность бетулина, особенно в отношении всех форм вируса герпеса. Противогрибковое действие бетулина открывает широкие перспективы в его применении, как для профилактики, так и для лечения микозов кожи, ногтей и волос. Учеными США и Японии доказана противомеланомная активность самого бетулина и его дериватов. При включении бетулина в крема он продемонстрировал солнцезащитное действие (УФО-фильтр), что защищено патентами США, Польши и других стран
Предложены различные способы выделения бетулина из коры березы. В соответствии с березовую кору экстрагируют бензолом, выделившийся при охлаждении бетулин отфильтровывают и сушат. Для его извлечения использовалась также последовательная экстракция измельченной коры петролейным эфиром, четыреххлористым углеродом и хлороформом. Предложен многостадийный метод выделения бетулина из коры березы, включающий экстракцию трихлорэтиленом, прямое ацелирование экстракта и гидролиз диацетата бетулина.
1.3 Диацетат бетулина
Диацетат бетулинола [3,28-диацетокси-луп-20 (29) - ен (1)] обладает гиполипидемическим и желчегонным действием. Кроме того, диацетат бетулинола служит сырьем для многих органических синтезов, таких как получение бетулиновой кислоты, серопроизводных бетулина, синтез аминопроизводных диацетата бетулина и других.
Известные способы получения диацетата бетулина основаны на классических реакциях ацетилирования бетулина, предварительно выделенного из коры березы. Как правило, они являются многостадийными и нередко требуют использования токсичных и дорогостоящих реагентов. Известно, что попытка синтеза диацетата бетулина прямой этерификацией бетулина уксусной кислотой без использования минеральной кислоты в качестве катализатора не позволила получить целевой продукт высокого качества. Кроме того, несмотря на постоянное усовершенствование способов извлечения бетулина из бересты, процесс его получения остается технически сложным. Все это удорожает синтез диацетата бетулина и не дает возможности достичь его высокого выхода в расчете на исходное содержание бетулина в березовой коре. Целью данного исследования стала разработка нового простого способа получения диацетата бетулина непосредственно из бересты коры березы, идентификация и подтверждение его структуры, изучение его антиоксидантной активности.
Современные способы получения диацетата бетулинола основаны на реакциях ацетилирования бетулина, выделенного из коры березы. Известны способы получения диацетата бетулинола из бетулина, кипячением бетулинола в смеси пиридина и уксусного ангидрида, а также при кипячении бетулинола в смеси уксусной кислоты и уксусного ангидрида. Также известен метод получения диацетата бетулинола ацетилированием бетулинола смесью уксусной кислоты и ацетатов спиртов С1 -С4 в присутствии катализатора. В соответствии с данным способом диацетат бетулинола получают путем ацетилирования бетулинола в реакторе, снабженном дефлегматором. В реактор загружают бетулинол, уксусную кислоту и алкилацетат. Нижние границы соотношений бетулинол: уксусная кислота и бетулинол: алкилацетат обусловлены выполнением условия полного растворения твердого бетулинола в реакционной смеси. В качестве катализатора в исходную смесь добавляют п -толуолсульфокислоту. Процесс проводят в условиях кипения реакционной смеси в течение 4-6 ч. Полученный продукт имеет в своем составе до 93% диацетата бетулинола. Недостатками данных способов является использование токсичных и дорогостоящих химикатов, необходимость дополнительной стадии - получения бетулинола из бересты.
1.4 Бетулиновая кислота
Бетулиновая кислота - растительный пентациклический тритерпеноид, обладающий избирательным цитотоксическим действием в отношении различных опухолевых клеток. Противоопухолевая активность была показана на опухолевых клетках человека (на клеточных линиях меланом, лимфом, нейробластом), а также на модели in vivo , на бестимусных мышах, несущих человеческую меланому. В настоящее время бетулиновая кислота проходит клинические исследования в США в качестве средства для лечения злокачественной меланомы. Бетулиновая кислота блокирует рост меланомы без вреда для нормальных клеток. В настоящее время из бетулина и бетулиновой кислоты в промышленных условиях получают биологически активные добавки, березовый спирт, водно-жировую эмульсию с содержанием бетулина 25%, березовый воск.
Получение бетулиновой кислоты обычно происходит в две стадии: окисление бетулина в бетулоновую кислоты и последующее восстановление бетулоновой кислоты
1.5 Другие сложные эфиры бетулиновой кислоты
Ацильные производные бетулина проявляют выраженную анти-ВИЧ-гепатопротекторную, противоязвенную, противовоспалительную, ранозаживляющую и иммуномоделирующую активности. Так, 3,28-О-диникотинат бетулина проявляет гепатопротекторную и анти-ВИЧ-активность. Установлено, что 3,28-О-диметилсукцинат бетулина проявляет высокую анти-ВИЧ-активность, причём диметилсукцинильные производные бетулина оказались более активными, чем С3 или С28 моноэфиры. Ацильные производные бетулина обладают гепатопротекторными свойствами.
Показано, что ряд ацилатов бетулина превосходит гепатопротекторное действие бетулина и силибора, проявляющееся при лечении заболеваний печени подопытных животных, вызванных ССl4 , тетрациклином и этанолом. Наиболее высокую активность имеет бисгемифталат бетулина в дозе 20 мг/ кг, превосходящий по активности известный гепатопротектор "Карсил".
Диникотинат бетулина способствует восстановлению уровня маркерных ферментов сыворотки крови щелочной фосфотазы и билирубина. Кроме того, данное соединение уменьшает интенсивность процесса переходного окисления липидов в ≈1,8 раза и обладает аниоксидантными свойствами. Некоторые из бутилатов бетулина обладают гепаторотекторной, противовоспалительной, противовирусной и иммуностимулирующей активностью.
Бисгемифталат бетулина проявляет высокую противовирусную активность в сочетании в иммуностимулирующим действием.
Диацетат бетулина обладает желчегонным действием. Кроме того, диацетат бетулинола служит сырьем для многих органических синтезов, таких как получение бетулиновой кислоты, серопроизводных бетулина, синтез аминопроизводныхдиацетата бетулина и др.
Введение бисгемифталата бетулина подопытным животным приводит к уменьшению проявлений интоксикации и ускорению восстановления функции гепатоцитов. Противоязвенный эффект бисгемифталата и диникотината бетулина аналогичен активности препаратов "Вентер" и "Омез" в дозах 12 и 20 мг/кг. Эфиры бетулина с пальмитиновой и линолевой кислотами проявляют антиартритное действие. Анализ литературных данных показал, что многие ацильные производные бетулина обладают биологической активностью широкого спектра действия, но, вместе с тем, возможности этого класса производных бетулина далеко не исчерпаны. Необходимо расширить круг ацильных производных бетулина для выявления наиболее эффективных в плане биологической активности представителей этого класса тритерпеноидов. Сложные эфиры бетулина можно синтезировать из бетулина и соответствующих хлорангидридов:
Таким способом можно получить ацилированием бетулина 28-О- (1-адамантат) бетулина, 28-О-гидроциннамат бетулина, 3,28-О-дикаприлат бетулина. В качестве ацилирующих реагентов, как правило, применяют ангидриды или хлорангидриды карбоновых кислот в присутствии пиридина или третичных аминов.
Заключение
Изучены литературные данные по свойствам бетулина и его основных производных. Рассмотрены основные пути выделения бетулина из коры берёзы. Изучены способы синтеза его производных.
Список литературы
1. Кислицын А.Н. Экстрактивные вещества бересты: выделение, состав, свойства, применение / А.Н. Кислицын // Химия древесины. - М.: Химия, 1994. - 361с.
2. Оболенская А.В. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы / А.В. Оболенская, А.А. Леонович. ― М.: Высшая школа, 1991. - 594с.
3. Толстиков Г.А. Бетулин и его производные. Химия и биологическая активность / Г.А. Толстиков, О.Б. Флехтер, Э.Э. Шульц // Химия в интересах устойчивого развития. ―2005. - №13. - С.1-30
4. Бабкин В.А. Медицинские препараты из отходов гидролизного лигнина/В.А. Бабкин, В.П. Леванова // Химия в интересах устойчивого развития. - 1994. - №2. - С.559-580