Сесквитерпенді лактон А татридиннің кеңістіктік құрылымы
Мазмұны
Кіріспе 7
1. Әдебиеттік шолу 9
1.1 Органикалық қосылыстардың кеңістіктік құрылымы 9
1.2 Сесквитерпенді лактондар. Сесквитерпенді ɤ . лактондардың классификациясы 15
1.3 Сесквитерпенді лактондардың кеңістіктік құрылымы. Транс, транс. және цис, цис. гермакранолидтердің кеңістіктік құрылымы 19
1.4 Гермакранолидтер 24
2 Қолданылған әдістер мен бағдарламалар 27
2.1 SHELXL 97 . бағдарламалық әдіс арқылы молекула құрылысын анықтау 27
2.2 XPREP . кеңістікті өзара зерттеу 31
2.3
2.Кванттық химиядағы жартылай эмпирикалық әдістер
Кванттық химиядағы эмпирикалық емес әдістер 35 39
3 Нәтижелер мен оларды талдау
Татридин А кристалдарына рентгенқұрылымдық талдау
Татридин А молекуласына кванттық . химиялық есептеулер жүргізу 43
Қорытынды 57
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 60
Қосымша
Кіріспе 7
1. Әдебиеттік шолу 9
1.1 Органикалық қосылыстардың кеңістіктік құрылымы 9
1.2 Сесквитерпенді лактондар. Сесквитерпенді ɤ . лактондардың классификациясы 15
1.3 Сесквитерпенді лактондардың кеңістіктік құрылымы. Транс, транс. және цис, цис. гермакранолидтердің кеңістіктік құрылымы 19
1.4 Гермакранолидтер 24
2 Қолданылған әдістер мен бағдарламалар 27
2.1 SHELXL 97 . бағдарламалық әдіс арқылы молекула құрылысын анықтау 27
2.2 XPREP . кеңістікті өзара зерттеу 31
2.3
2.Кванттық химиядағы жартылай эмпирикалық әдістер
Кванттық химиядағы эмпирикалық емес әдістер 35 39
3 Нәтижелер мен оларды талдау
Татридин А кристалдарына рентгенқұрылымдық талдау
Татридин А молекуласына кванттық . химиялық есептеулер жүргізу 43
Қорытынды 57
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 60
Қосымша
Кіріспе
Өсімдіктер әлемі фармацевтика, парфюмерия – косметикалық, тағам өнеркәсібі үшін жоғары эффективті дәрілік заттар алудың сарқылмас көзі болып табылады. Заманауи медицинада өсімдік текті дәрілік препараттарды пайдалану тек тұрақты болып қалмай, сол секілді номенклатураның өсуіне тенденциясына ие болады. Бұл, көптеген синтетикалық дәрілік препараттардың адам ағзасына қарсы әсері жиілік бойынша ұлғаюымен ғана емес, түрлі сипаттағы аллергиялық реакциялардың, идиосинкразия және т.б. пайда болу қиындығымен байланыстырылады. Сондықтан фитопрепараттардың арсеналының өсуі, аз зерттелген өсімдіктердің биологиялық белсенді қосылыстарын іздеу мен фармакологиялық белсенділігін зерттеу, сол сияқты медицинада қолданылып жүрген өсімдік текті дәрілік препараттардың әрекет ету спектрін кеңейту ерекше мәнге ие болады.
Жоғары эффективті биологиялық белсенді заттарды іздеу, көбіне жаңа дәрілік препараттарды жасау химия ғылымының негізгі міндеті болып келеді. Әсіресе, бұл мәселе соңғы он жылдықта көптеген бірқатар түрлі аурулардың алға басуы мен қайтадан пайда болу жағдайына байланысты өзекті болып отыр. Сол себепті табиғи қосылыстардан жаңа физиологиялық белсенді заттарды іздеу перспективті болып саналады. Өсімдіктердің халық медицинасында қолданудың біршама танымал фактілері бар.
Соңғы жылдары зерттеушілер жаңа дәрілік заттарды іздеуде жиірек өсімдіктерден, саңырауқұлақтар мен жануарлар әлемі өкілдерінен бөлінген табиғи қосылыстардың кең тобы сесквитерпенді лактондарға жүгінеді. Өсімдіктер әлемінде кеңінен таралуы, жоғары биологиялық белсенділігі, белсенділіктің алуан түрлілігі – осы табиғи қосылыстар класын зерттеу мәнін анықтайды. Лактондардың көбі Artemisia тұқымдас өкілдерінен бөлініп алынды. Бұл заттардың анағұрлым бай шикізат көзі жусан болып табылады. Оның өкілдерінен бірнеше жүз сесквитерпенді лактон алынды. Дегенмен, жусанның барлық түрі лактон құрамына зерттелген жоқ, сол сияқты олардың фармакологиялық қасиеттері жеткілікті түрде зерттелмеген.
А татридин сесквитерпенді лактон ертерек Artemisia tridentate жусанынан бөлініп алынған [1]. Artemisia tridentate өсімдік тұқымдасы халық медицинасында көптеген ауруларды, соның ішінде ісік ауруларын емдеуде белсенді қолданылады. Американың байырғы тұрғындары түрлі жарақаттарды тудыратын ішкі қан ағуды тоқтату үшін жусанды ішке егу арқылы емдеуді қолданған. Өсімдік ішкі паразиттер үшін өте уытты және құрттарды жою үшін пайдаланылды.
Осы тұқымдастың өсімдіктерінің негізгі әрекет ететін заттары – сесквитерпенді лактондар болып табылады. Қазіргі кезде сесквитерпенді лактондар өсімдіктердің лактон құрамы жоғары болу мүмкіндігіне
Өсімдіктер әлемі фармацевтика, парфюмерия – косметикалық, тағам өнеркәсібі үшін жоғары эффективті дәрілік заттар алудың сарқылмас көзі болып табылады. Заманауи медицинада өсімдік текті дәрілік препараттарды пайдалану тек тұрақты болып қалмай, сол секілді номенклатураның өсуіне тенденциясына ие болады. Бұл, көптеген синтетикалық дәрілік препараттардың адам ағзасына қарсы әсері жиілік бойынша ұлғаюымен ғана емес, түрлі сипаттағы аллергиялық реакциялардың, идиосинкразия және т.б. пайда болу қиындығымен байланыстырылады. Сондықтан фитопрепараттардың арсеналының өсуі, аз зерттелген өсімдіктердің биологиялық белсенді қосылыстарын іздеу мен фармакологиялық белсенділігін зерттеу, сол сияқты медицинада қолданылып жүрген өсімдік текті дәрілік препараттардың әрекет ету спектрін кеңейту ерекше мәнге ие болады.
Жоғары эффективті биологиялық белсенді заттарды іздеу, көбіне жаңа дәрілік препараттарды жасау химия ғылымының негізгі міндеті болып келеді. Әсіресе, бұл мәселе соңғы он жылдықта көптеген бірқатар түрлі аурулардың алға басуы мен қайтадан пайда болу жағдайына байланысты өзекті болып отыр. Сол себепті табиғи қосылыстардан жаңа физиологиялық белсенді заттарды іздеу перспективті болып саналады. Өсімдіктердің халық медицинасында қолданудың біршама танымал фактілері бар.
Соңғы жылдары зерттеушілер жаңа дәрілік заттарды іздеуде жиірек өсімдіктерден, саңырауқұлақтар мен жануарлар әлемі өкілдерінен бөлінген табиғи қосылыстардың кең тобы сесквитерпенді лактондарға жүгінеді. Өсімдіктер әлемінде кеңінен таралуы, жоғары биологиялық белсенділігі, белсенділіктің алуан түрлілігі – осы табиғи қосылыстар класын зерттеу мәнін анықтайды. Лактондардың көбі Artemisia тұқымдас өкілдерінен бөлініп алынды. Бұл заттардың анағұрлым бай шикізат көзі жусан болып табылады. Оның өкілдерінен бірнеше жүз сесквитерпенді лактон алынды. Дегенмен, жусанның барлық түрі лактон құрамына зерттелген жоқ, сол сияқты олардың фармакологиялық қасиеттері жеткілікті түрде зерттелмеген.
А татридин сесквитерпенді лактон ертерек Artemisia tridentate жусанынан бөлініп алынған [1]. Artemisia tridentate өсімдік тұқымдасы халық медицинасында көптеген ауруларды, соның ішінде ісік ауруларын емдеуде белсенді қолданылады. Американың байырғы тұрғындары түрлі жарақаттарды тудыратын ішкі қан ағуды тоқтату үшін жусанды ішке егу арқылы емдеуді қолданған. Өсімдік ішкі паразиттер үшін өте уытты және құрттарды жою үшін пайдаланылды.
Осы тұқымдастың өсімдіктерінің негізгі әрекет ететін заттары – сесквитерпенді лактондар болып табылады. Қазіргі кезде сесквитерпенді лактондар өсімдіктердің лактон құрамы жоғары болу мүмкіндігіне
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 F.Shafizadeh, N.R.Bhadane Sesquiterpene lactones of Artemisia arbuscula and Artemisia. tridentata // Phytochemistry. -1993. – № 4. -P. 857-862.
2 Физер Л., Физер М Органическая химия. Глава «Стереохимия» Углубленный курс. -Том 2. -2013. -С.545.
3 В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Лузин, Н.А. Тюкавкина Органическая химия (современный учебник). -М.: Дрофа, -2002. – С.361.
4 Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия: в 4 ч. -Ч. 3: - Издательство: БИНОМ. -2010. – 544c.
5 А.Е. Агрономов. Избранные главы органической химии. М.: Химия. -1990. -276с.
6 Дашевский В.Г. Конформации органических молекул.- М. Химия. -2003. -432 с.
7 Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа. -2003. - 768с.
8 Фармакология / под ред. Р.Н. Аляутдина. М.: Гэотар-мед,-2004. – С.592.
9 Кагарлицкий А.Д., Адекенов С.М., Куприянов А.Н. Сесквитерпеновые лактоны растении Центрального Казахстана. Алма-Ата. Наука.-1987.- С.238
10 Касымов Ш.З. Успехи химии сесквитерпеновых лактонов. //Хим.природн.соедин. -1992. № 5. -С.551-565.
11 Tavanaierour I., Watson W., Miski M. Structure of tauremizine. //Acta Crystallogr. -2001. -V.C43. -P.1354.
12 Вичканова, С.А. Антибактериальные и антифунгальные свойства природных лактонов / С.А.Вичканова, В.В. Адгина, С.Б. Изосимова // Раст. ресурсы.-2001. - Т.13, вып.З. - С.428-435.
13 Гончарова С., Колдаева М., Белуха А. Дальневосточные толстянковые в культуре // Цветоводство : Журнал. — 2011. — № 5. –С.248.
14 Адекенов С.М., Кагарлицкий А.Д. Химия сесквитерпеновых лактонов.-Алма-Ата: Гылым. -1990.- С.187.
15 Рыбалко К.С. Природные сесквитерпеновые лактоны. М. Медицина. -1998. -320 с.
16 Спутник хроматографиста. Исследовании лактонов методом тонкослойной хроматографии / О.Б. Рудаков и др.. Воронеж: Водолей, -2004. -С.528.
17 Фруентов, Н.К. Лекарственные растения Дальнего Востока. Издание третье, расширенное и дополненное / Н.К. Фруентов. Хабаровск: Кн. изд-во, 2001.-352 с.
18 Samek Z., Harmatha J. Coll.Czech.Chem.Commun. – 1998.- V.43.-P.2779-2799.
19 Адекенов С.М., Турдыбеков К.М., Кадирберлина Г.М., Линдеман С.В., Стручков Ю.Т. Молекулярная и кристаллическая структура
1 F.Shafizadeh, N.R.Bhadane Sesquiterpene lactones of Artemisia arbuscula and Artemisia. tridentata // Phytochemistry. -1993. – № 4. -P. 857-862.
2 Физер Л., Физер М Органическая химия. Глава «Стереохимия» Углубленный курс. -Том 2. -2013. -С.545.
3 В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Лузин, Н.А. Тюкавкина Органическая химия (современный учебник). -М.: Дрофа, -2002. – С.361.
4 Реутов О.А., Курц А.Л., Бутин К.П. Органическая химия: в 4 ч. -Ч. 3: - Издательство: БИНОМ. -2010. – 544c.
5 А.Е. Агрономов. Избранные главы органической химии. М.: Химия. -1990. -276с.
6 Дашевский В.Г. Конформации органических молекул.- М. Химия. -2003. -432 с.
7 Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа. -2003. - 768с.
8 Фармакология / под ред. Р.Н. Аляутдина. М.: Гэотар-мед,-2004. – С.592.
9 Кагарлицкий А.Д., Адекенов С.М., Куприянов А.Н. Сесквитерпеновые лактоны растении Центрального Казахстана. Алма-Ата. Наука.-1987.- С.238
10 Касымов Ш.З. Успехи химии сесквитерпеновых лактонов. //Хим.природн.соедин. -1992. № 5. -С.551-565.
11 Tavanaierour I., Watson W., Miski M. Structure of tauremizine. //Acta Crystallogr. -2001. -V.C43. -P.1354.
12 Вичканова, С.А. Антибактериальные и антифунгальные свойства природных лактонов / С.А.Вичканова, В.В. Адгина, С.Б. Изосимова // Раст. ресурсы.-2001. - Т.13, вып.З. - С.428-435.
13 Гончарова С., Колдаева М., Белуха А. Дальневосточные толстянковые в культуре // Цветоводство : Журнал. — 2011. — № 5. –С.248.
14 Адекенов С.М., Кагарлицкий А.Д. Химия сесквитерпеновых лактонов.-Алма-Ата: Гылым. -1990.- С.187.
15 Рыбалко К.С. Природные сесквитерпеновые лактоны. М. Медицина. -1998. -320 с.
16 Спутник хроматографиста. Исследовании лактонов методом тонкослойной хроматографии / О.Б. Рудаков и др.. Воронеж: Водолей, -2004. -С.528.
17 Фруентов, Н.К. Лекарственные растения Дальнего Востока. Издание третье, расширенное и дополненное / Н.К. Фруентов. Хабаровск: Кн. изд-во, 2001.-352 с.
18 Samek Z., Harmatha J. Coll.Czech.Chem.Commun. – 1998.- V.43.-P.2779-2799.
19 Адекенов С.М., Турдыбеков К.М., Кадирберлина Г.М., Линдеман С.В., Стручков Ю.Т. Молекулярная и кристаллическая структура
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Академик Е.А. Бөкетов атындағы
Қарағанды мемлекеттік университеті
Турсбек А.
Сесквитерпенді лактон А татридиннің кеңістіктік құрылымы
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
5В060600 - Химия мамандығы
Қарағанды 2014
Мазмұны
Кіріспе
7
1.
Әдебиеттік шолу
9
1.1
Органикалық қосылыстардың кеңістіктік құрылымы
9
1.2
Сесквитерпенді лактондар. Сесквитерпенді ɤ - лактондардың классификациясы
15
1.3
Сесквитерпенді лактондардың кеңістіктік құрылымы. Транс, транс- және цис, цис- гермакранолидтердің кеңістіктік құрылымы
19
1.4
Гермакранолидтер
24
2
Қолданылған әдістер мен бағдарламалар
27
2.1
SHELXL 97 - бағдарламалық әдіс арқылы молекула құрылысын анықтау
27
2.2
XPREP - кеңістікті өзара зерттеу
31
2.3
2.4
Кванттық химиядағы жартылай эмпирикалық әдістер
Кванттық химиядағы эмпирикалық емес әдістер
35
39
3
3.1
3.2
Нәтижелер мен оларды талдау
Татридин А кристалдарына рентгенқұрылымдық талдау
Татридин А молекуласына кванттық - химиялық есептеулер жүргізу
43
43
53
Қорытынды
57
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
60
Қосымша
Кіріспе
Өсімдіктер әлемі фармацевтика, парфюмерия - косметикалық, тағам өнеркәсібі үшін жоғары эффективті дәрілік заттар алудың сарқылмас көзі болып табылады. Заманауи медицинада өсімдік текті дәрілік препараттарды пайдалану тек тұрақты болып қалмай, сол секілді номенклатураның өсуіне тенденциясына ие болады. Бұл, көптеген синтетикалық дәрілік препараттардың адам ағзасына қарсы әсері жиілік бойынша ұлғаюымен ғана емес, түрлі сипаттағы аллергиялық реакциялардың, идиосинкразия және т.б. пайда болу қиындығымен байланыстырылады. Сондықтан фитопрепараттардың арсеналының өсуі, аз зерттелген өсімдіктердің биологиялық белсенді қосылыстарын іздеу мен фармакологиялық белсенділігін зерттеу, сол сияқты медицинада қолданылып жүрген өсімдік текті дәрілік препараттардың әрекет ету спектрін кеңейту ерекше мәнге ие болады.
Жоғары эффективті биологиялық белсенді заттарды іздеу, көбіне жаңа дәрілік препараттарды жасау химия ғылымының негізгі міндеті болып келеді. Әсіресе, бұл мәселе соңғы он жылдықта көптеген бірқатар түрлі аурулардың алға басуы мен қайтадан пайда болу жағдайына байланысты өзекті болып отыр. Сол себепті табиғи қосылыстардан жаңа физиологиялық белсенді заттарды іздеу перспективті болып саналады. Өсімдіктердің халық медицинасында қолданудың біршама танымал фактілері бар.
Соңғы жылдары зерттеушілер жаңа дәрілік заттарды іздеуде жиірек өсімдіктерден, саңырауқұлақтар мен жануарлар әлемі өкілдерінен бөлінген табиғи қосылыстардың кең тобы сесквитерпенді лактондарға жүгінеді. Өсімдіктер әлемінде кеңінен таралуы, жоғары биологиялық белсенділігі, белсенділіктің алуан түрлілігі - осы табиғи қосылыстар класын зерттеу мәнін анықтайды. Лактондардың көбі Artemisia тұқымдас өкілдерінен бөлініп алынды. Бұл заттардың анағұрлым бай шикізат көзі жусан болып табылады. Оның өкілдерінен бірнеше жүз сесквитерпенді лактон алынды. Дегенмен, жусанның барлық түрі лактон құрамына зерттелген жоқ, сол сияқты олардың фармакологиялық қасиеттері жеткілікті түрде зерттелмеген.
А татридин сесквитерпенді лактон ертерек Artemisia tridentate жусанынан бөлініп алынған [1]. Artemisia tridentate өсімдік тұқымдасы халық медицинасында көптеген ауруларды, соның ішінде ісік ауруларын емдеуде белсенді қолданылады. Американың байырғы тұрғындары түрлі жарақаттарды тудыратын ішкі қан ағуды тоқтату үшін жусанды ішке егу арқылы емдеуді қолданған. Өсімдік ішкі паразиттер үшін өте уытты және құрттарды жою үшін пайдаланылды.
Осы тұқымдастың өсімдіктерінің негізгі әрекет ететін заттары - сесквитерпенді лактондар болып табылады. Қазіргі кезде сесквитерпенді лактондар өсімдіктердің лактон құрамы жоғары болу мүмкіндігіне байланысты жаңа препараттардың перспективті көзі болып саналады. Өсімдік метаболиттерінің тұқымдасындағы лактон тобы экзометилен тізбектерінен тұратын болса, ол биологиялық белсенді болады. Сесквитерпенді лактондардың ісікке қарсы механизмі оның құрылысындағы екі алкилдеуші функционалдарының болуымен байланыстырылады: қанықпаған лактон және α-β-қанықпаған кетонды немесе эпоксидті топтар.
Artemisia tridentata құрамында оңай еритін тұздары бар, карбонат горизонтының үлкен тереңдігіне салыстырмалы болуын сипаттайтын қоңыр жартылай шөл топырақтарында дамиды. Қыста, тұнба қар түрінде түссе, еріген кездегі су топырақтың терең бөлігіне дейін өтеді, дегенмен тұнбаның жалпы мөлшері аз келеді. Стержень тамыры бар өсімдіктер құрғақшылық кезінде осы терең топырақ горизонтынан суды өз бойына сіңіре алады. Өсімдік жабынын мүшелеу үшін топырақтағы тұз құрамы сияқты көрсеткіш өте маңызды.
Соңғы уақытта сесквитерпенді лактондарды бөліп алу мен оларды химия - биологиялық зерттеу көптеген елдерде белсенді түрде жүзеге асырылуда. Бірақ, бұл аумақтағы дамудың шамасына қарамастан, қосылыстардың бұл класының құрылысы бойынша мәселелері ешбір жерде жүйелі түрде қарастырылмаған. Қосылыстардың кеңістіктік құрылысы (стереохимиясы) туралы ақпарат құрылыс - биобелсенділік байланысын анықтау үшін, препараттардың адам ағзасына әсер ету механизмін түсіну мен эффективті дәрілік препараттар синтезіне бағытталған мәселелерді шешуде, өнеркәсіптік қолжетімді шикізаттан бағалы қасиетті жаңа заттарды алуда маңызды мәнге ие. Сондықтан молекула құрылысын, олардың конформациялық күйін кешенді зерттеу, полициклді және тірек қаңқалы қосылыстардың құрылымын талдау, әсіресе құрамында он мүшелі карбоциклі бар қосылыстар стереохимия үшін жеке қызығушылық тудырады.
Табиғи қосылыстар химиясы саласында соңғы онжылдықта, көбінесе, екіншілік метаболиттерді зерттеу саласындағы жұмыстың қарқынды дамуы осы жүйелердің кеңістіктік құрылымын зерттеуге де серпін берді. Осындай стереохимияның түрлі аспектілері мен сесквитерпеноидтардың құрылысы Д. Робинс, Дж. Смитс (Англия), Г. Сим (Шотландия), Н. Фишер мен В. Ватсон (Америка Құрама Штаты), Д. Витербо (Италия), С. В. Л. Нараян (Жапония), И. Партасарани (Индия), Т. Деккер (Оңтүстік Африка Республикасы), У. Рыхлевск, Ю. В. Гатилов, Б. Ибрагимов, Ю. Т. Стручков, Б. Ташходжаеваның (СНГ) еңбектерінде жарық көрді.
Дегенмен, бұл саладағы ілгерілеуге қарамастан, қарастырылатын сесквитерпеноидтардың стереохимиясы не аз зерттелген, не табиғи қосылыстардың құрылыс типінің үлкен санына байланысты оның сипаттамалары жайлы ақпараттар мардымсыз.
Табиғи қосылыстардың заманауи химиясы, бүкіл органикалық химия сияқты, оның теориялық және іргелі негіздерін жасау үшін кванттық түсініктерді және кванттық химияның есептеу аппаратын қолдануды ұдайы талап етеді.
Квантты химия әдістері арқылы геометриялық және электрондық құрылымды, энергетикалық деңгейлерді, түзілу жылулығын, иондану потенциалдарын, тербеліс жиіліктерін, кез-келген молекулалардың электр және магниттік қасиеттерін ғана емес, сонымен қатар табиғи қосылыстардың реакцияға қабілеттілігін болжамдауды және әрекеттесу механизмін жоғары ықтималдылықпен анықтауды да есептеп шығаруға болады.
Молекулалық құрылымның есептік - теориялық анықтамасы молекуланың толық энергиясын есептеуді оның өзгеріп отыратын құрылымдық параметрлері мен энергияның минимумын табу функциясы ретінде қарастырылуын болжамдайды.
Кеңістіктік құрылым заттардың физиологиялық қасиеттеріне елеулі әсер етеді. Одан көбінесе көптеген дәрілік заттардың белсенділігі тәуелді болады. Сондықтан стереохимия химия және полимерлер технологиясы, биохимия мен молекулалық биология, сол секілді медицина мен фармакология салаларында үлкен мәнге ие.
Осыған байланысты менің дипломдық жұмыстың мақсаты сесквитерпенді лактон А татридиннің кеңістіктік кұрылысын, стереохимиясын және конформациялық талдауын зерттеу.
Дипломдық жұмыстың мақсаты бойынша келесі міндеттер орындалуы қажет:
1. Сесквитерпенді лактон А татридиннің кеңістіктік құрылымын "SHELXS 97" бағдарламасы арқылы анықтап, "SHELXL 97" бағдарламасы арқылы зерттелетін молекуланың конформациясын анықтау;
2. Gaussian - 2009 лицензиялық бағдарламаларын қолдану арқылы татридин А молекуласының қасиеттерін анықтау;
3. Жартылай эмпирикалық РМ3 - жуықтау әдісі бойынша татридин А молекуласының маңызды сипаттамаларын анықтау;
4. Алынған нәтижелер бойынша талдау жүргізу
Дипломдық зерттеулер академик Е.А.Бөкетов атындағы ҚарМУ-нің ЭПР-спектроскопия лабораториясы базасында жүргізілген, жұмыс физикалық және аналитикалық химия кафедрасының тақырыптық жоспарымен сәйкес орындалған.
1. Әдебиеттік шолу
0.1 Органикалық қосылыстардың кеңістіктік құрылымы
Химиялық құрылыс теориясы сипаттағандай, шынайы үшөлшемді молекуланы қағаздың жазық бетіне құрылымдық формула көмегімен көрсетуге әдеттендік. Осыған байланысты біздің химиялық ойымыз ең бірінші екі өлшемді кеңістікте дамиды. Көптеген химиялық жекеліктің макроскопиялық құбылыстары сол немесе басқа заттың (түсі, физикалық күйі немесе реакциялық қабілеті) оның ішкі құрылысының тек скаляр параметрлерімен (нақты бағыты жоқ) сипаттауға болады. Бірақ, химиялық қасиеттер мен молекулалық жүйелер белгілері арасында векторлық (стереобағытталған) корреляция да болады.
Стереохимиялық көріністер органикалық химияда жүз жыл бұрын дәлелденген. Қазіргі кезде стерохимиялық құбылыстар (стереоизомерия, конформациялық талдау, динамикалық стереохимия) жақсы зерттелген және оның химиядағы негізгі мәселе - берілген қасиеті бар материалдар мен заттарды жасауда маңызды рөл атқарады.
Органикалық химиядағы негізгі стереохимиялық көрініс Вант-Гофф-Ле-Белдің стереохимиялық теориясы болып табылады [3].
Жазықтық құрылыс көзқарасы бойынша кейбір органикалық қосылыстардың қасиеттері мен А. М.Бутлеровтің химиялық құрылыс теориясы көзқарасы жағынан түсіндіру мүмкін болмағандықтан стереохимиялық теорияның пайда болуына жол ашылды.
Мысалы, химиялық құрылыс теориясы бойынша, сүт қышқылының тек біреу ғана болатынын болжамдап, мына құрылымдық (1) формуламен көрсетілді:
(1)
Негізінен сүт қышқылының үш түрі болады: ет - сүтті қышқылы балқу температурасы 25-26°C, [α] 20D = -2, 26°, оңға айналатын сүт қышқылы балқу температурасы 25-26°C, [α] 20D = +2,3° және балқу температурасы 18°C, [α]20D = 0° болатын ашу қышқылы.
Сол секілді фумар қышқылы (балқу температурасы 287°C, судағы ерігіштігі 1:150, табиғатта кездеседі, уытсыз, ангидрид түзеді) мен малеин қышқылы (балқу температурасы 130°C, судағы ерігіштігі 1:2, табиғатта кездеспейді, уытты, ангидрид түзеді) бірдей брутто формулаға ие және екеуі де екі негізді болып табылса да, арасындағы айырмашылықты түсіндіру мүмкін болмады [4].
1874 жылы Якоб Хендрик Вант - Гофф өз еңбегінің тақырыбын Кеңістіктегі химия деп атай отырып, молекуладағы атомдардың кеңістіктік орналасуы туралы еңбегін жариялады.
Вант - Гофф теориясына сәйкес көміртек атомы жазық болмайды. Көміртек атомының төрт валенттілігі тетраэдрдің төрт бұрышына бағытталған, оның орталығында көміртек атомы орналасады (1 сурет).
1 сурет. Көміртек атомының тетраэдрде орналасуы
Бұл жерде айта кететініміз, көміртек атомындағы бар төрт орынбасушылары әр түрлі екі формасы пайда болады (оптикалық антиподтар). Оларды кеңістікте орналастыру мүмкін емес (2 сурет).
1 сурет. Көміртек атомындағы оптикалық антиподтар
Екі оптикалық антипод түрінде (сүт қышқылы) болатын заттардың құрылымдық формуласын қарастыруда Вант - Гофф төрт әр түрлі орынбасушымен байланысқан көміртек атомынан тұратынын анықтады. Осылайша, екі кеңістіктік геометриялық моделдер қос шынайы болатын объект - оптикаоық антиподтарға жауап береді деген ой туды.
Түрлі төр орынбасушымен байланысқан көміртек атомын Вант - Гофф ассиметриялық атом деп атады. Оптикалық белсенділіктің пайда болу себебі молекуланың қос кеңістіктік формасын, екі оптикалық антиподтардың пайда болуымен жүзеге асады.
Оптикалық антиподтар бір - бірінен жарыққа полярлану қатынасымен ажыратылады. Егер бір антипод жарық полярлану жазықтығын бір жаққа қандай да бір бұрышқа айналдыруға қабілетті болса (мысалы, сол жаққа), онда екінші антипод полярлану жазықтығын сол бұрышпен тек қарсы бағытқа айналдырады (мысалы, оң жаққа). Екі тетраэдр де бір - біріне айнадағы көрінісі ретінде болады; сондықтан оптикалық изомерияны айналық изомерия деп те атайды. Оптикалық антипод жұптарын белгілеу үшін энантиомерлі (немесе энантиоморфты) формалар, энантиомерлер деген атаулар қолданылады.
Осылайша, Вант - Гофф көмегімен ұсынылған (физикалық дәлелденген) көміртек атомының тетраэдрлік моделдерін молекуласында ассиметриялық көміртек атомы бар екі оптикалық антиподтың пайда болуымен түсіндіруге болады. Дегенмен, тетраэдрлік моделдердің барлық мүмкіндіктері осымен аяқталмайды. Пікірді жалғасытырып, Вант - Гофф молекула құрамына тек бір көміртек атомы кіретін қосылыстардан молекула құрамында екі немесе одан да көп көміртек атомдары бар күрделі қосылыстарға көшті.
Бізге белгілі, С2Х6 (қарапайым жағдайда - этан) қосылыс типінің стереоизомерлері жоқ. Егер сәйкес тетраэдрлік моделді құрастыру керек болса (біреуі шыңына жететін екі тетраэдр), онда қарапайым С - C байланыстары бойынша шексіз өзара тетраэдр жұптарының айналуларын көруге болады. Мысалы, этан молекуласын екі нұсқада көрсетуге болады. Молекула моделін ось бойымен жоғары көміртек атомдарын байланыстырады (3 сурет) [5].
3 сурет. Этан молекуласының модель нұсқалары
Осы секілді изомерлердің болмауын қандай да бір себептерге байланысты мүмкін болатын геометриялық орналасуымен жүзеге асады немесе бос айналу болады.
Осылай, тетраэдрлік моделді изомер санымен сәйкестендіру әдісімен Вант - Гофф қарапайым байланыс айналасында бос айналу ережесін ашты. Бірақ, олар бір - біріне оңай ауысып кететіні соншалықты, әдетте оларды ажырату мүмкін емес. Мұндай изомерлерді айналым изомерлері деп атайды. Молекула бұл жағдайда түрлі конформацияға ие болады.
Құрамында қос көміртек атомы қос байланыспен байланысқан зат молекуласын екі шыңымен жанасқан тетраэдр моделі түрінде көрсетуге болады (4 сурет):
4 сурет. Құрамында қос көміртек атомы қос байланыспен байланысқан зат молекуласының екі шыңымен жанасқан тетраэдр моделі
Бұл моделдер осы қосылыстардағы қос байланыс бойынша бос айналуы болмайтынын көрсетеді (бұл үшін айналу кезінде: байланыстардың үзілуі болу керек еді). Ал егер екі түрлі орынбасушы болса, әр қанықпаған атомның екі геометриялық цис - және транс- формалары пайда болуы керек. Бұған фумар және малеин қышқылдарының геометриялық изомерлерінің болуы жауап береді.
Үш байланысы бар молекулалар қырының біреуімен, үш шыңымен жанасатын тетраэдрде мына моделмен суреттеледі (5 сурет):
5 сурет. Үш байланысы бар молекула қырының біреуімен, үш шыңымен жанасқан тетраэдрдр моделі
Бұл дегеніміз, X -- С=С -- X молекуласында барлық төрт атом бір түзуде орналасуы керек. Осы жерден нәтиженің тәжірибелік фактісіне қарастырылатын молекула типінде геометриялық изомерлер шын мәнінде болмайды.
Циклдік құрылымдардың стереохимиясының алуан түрлілігі екі сипаттағы өзгешелікпен анықталады. Біріншіден, циклде конформациялық жылжытулардың барлық градациясымен жұмыс істеуге тура келеді.
Циклопропан қос көміртек - көміртек байланысынан стереохимиялық аз ерекшеленетін қатаң жүйе болып табылады. Басқа жағынан, жоғары циклдер (12 тізбек және одан да көп) өзінің конформациялық жылжытулары алифатты тізбектерден аз ажыратылады.
Соңғы нүктелер арасында конформациялық жылжытуы бар нақты өкілдер үшін қызық өзіндік цикл аймағы бар. Сондықтан, конформация мәселесі мұнда ерекше мәнге ие болады [6].
Екіншіден, кеңістіктік изомерияның басты екі типі - σ- и PI- диастереомерия ациклді қатарда жеке кездеседі және циклді қосылыстарда нақты құрылымдары бір уақытта пайда болуы мүмкін.
Циклопропан қарапайып алициклді қосылысының көміртектік қаңқасы - валентті бұрышы 60° болатын (6 сурет) тең қабырғалы жазық үшбұрыштан тұрады. Осы кезде тек пайдасыз тасаланған (жұп) конформациялар жүзеге асады.
6 сурет. Циклопропан молекуласының конформациясы
Қалғандары, төлт мүшеліден бастап жазық емес құрылымға ие болады. Циклобутан диагоналы бойынша бірнеше иілген (қатпарлану бұрышы θ 20 - 30°) (7 сурет) болатын шаршы формасына ие. Циклопентан үшін анағұрлым конверт конформациясына тұрақты келеді (8 сурет).
7 сурет. Циклобутан молекуласының конформациясы
8 сурет. Циклопентан молекуласының конформациясы
Жоғарыда айтылған циклоалкандарға қарағанда циклогексан екі конформация түрінде бола алады: анағұрлым тұрақты конформация кресло (9 сурет) және аз тұрақты конформация ванна (10 сурет).
Циклогексанның кресло конформациясындағы он екі циклден тыс байланысты қарастыру арқылы оларды екі топқа бөлуге мүмкіндік береді. Алты аксиалды байланыс басты оське паралеллель жоғары және төмен кезектесіп бағытталған (9сурет). Қалған алты байланыс басты осьпен шамамен 70° бұрыш түзеді және жоғары және төмен кезектесіп орналасады, оларды экваториалды байланыстар деп атайды. Кресло конформацияларының тұрақтылығы этанның тежеленген конформациясындағыдай алты тақ конформацияның болуымен сипатталады.
Ванна конформациясының аз тұрақтылығы төрт тежелген конформациядан басқа, екі жұп x-x конформация (этанның тасаланған конформациясында), сол сияқты сутек жұптарын Hs және Hf жабу есебінен жүзеге асады. Кейде бұл әрекеттесулер бушприт bowsprit-flagpole деп аталады.
9 сурет. Циклогексанның кресло конформациясы
а - аксиалды байланыстар мен сутек атомы; е - экваториалды байланыстар мен сутек атомы; s - f - бушприт әрекеттесу типі; х - х - тасаланған байланыстар мен атомдардың жұптары
10 суретте циклогексан сақиналар Ньюменнің қосарланған проекциясы түрінде кеңістіктік әрекеттесулерін көрсетеді [7].
10 сурет. Циклогексан сақиналарының Ньюменнің қосарланған проекциясы келтірілуі
Циклогексан сақинасы абсолютті қатты болмайды, ол өзінің конформациясын өзгерте алады. Көміртек көтеріңкі атомының кресло конформациясы төмен түседі, түскені - көтеріледі; бір уақытта аксиалды байланыстар экваториалды немесе керісінше ауысады. Мұндай айналу конверсия (кейде инверсия) деп аталады. Көп орынбасушы циклогександарда (метилциклогексан) конверсия энергетика жағынан тиімді экваториалды метил тобымен ориентацияланған е - конформерлер түзілу жағына қарай жүреді (11сурет).
11 сурет. Циклогександағы конверсия
Ең маңыздысы, конверсия процесінде қайта топтасу яғни, химиялық байланыстар үзілмей және қайтадан түзілмей, тек конформациясы ғана өзгеретінін білу керек.
1.2 Сесквитерпенді лактондар. Сесквитерпенді ɤ - лактондардың классификациясы
Сесквитерпенді γ - лактондар қызығушылық тудырып келе жатқан топтың бірі. Бұл топтың өкілдері соңғы он жылдықта көптеген елдің зерттеушілердің назарына ілінді. Олар біршама түрлі өсімдік көздеріненде әсіресе Amaranthaceae, Aristolochiaceae, Asteraceae, Apiaceae, Canellaceae, Labiatae, Magnoliaceae, Lauraceae, Tanacetum L. emend. Tzvel. Тұқымдастары арасында кеңінен таралған. Басқаша жағынан, бұл қосылыстар биологиялық белсенділіктің кең спектріне ие болады: бактерияға қарсы, фунгицидті, антифидантты, өсуді реттеуші, инсектицидті, құрт ауруына қарсы, кардиотоникалық, ісікке қарсы [8].
Қазіргі таңда табиғи көздерден 2000 - нан астам сесквитерпенді -лактон [9] бөлініп алынды және 19 құрылымдық типке жатқызылды [10] (12сурет).
Сурет 12. Табиғи сесквитерпенді лактондардың көміртек қаңқаларының құрылымдық типтері
1 - секогермакрана, 2 - гермакрана, 3 - элемана, 4 - секоэвдесмана, 5 - эвдесмана, 6 - ирезана, 7 - эремофилана, 8 - кадинана, 9 - баккана, 10 - пикротоксинана, 11 - анизатана, 12 - ксантана, 13 - карабрана, 14 - гваяна, 15 - иваксилларана, 16 - вермирана, 17 - псилостахана, 18 - амброзана, 19 - лактароруфана
Сесквитерпенді -лактондар негізгі қаңқа құрылысы бойынша алициклді, бициклді және үшциклді болып бөлінеді. Анағұрлым кең таралғаны моноциклді гермакранолидтер болып табылады. Ол қалған сесквитерпенді -лактондардың, сонымен бірге бициклді эвдесманолидтер (300 - ден астам), гваянолидтер (400 - ден астам) және псевдогваянолидтерді (300 - ден астам) қамтитын биогенетикалық туынды болып келеді.
Көрсетілген қосылыстардың төрт типінің жиынтығы бөлініп алынған сесквитерпенді - лактондардың жалпы санының 70% - нан астамын құрайды. Қазақстан территориясында өсетін өсімдіктерден, негізінен, осы құрылым типті сесквитерпенді - лактондардар бөлініп алынған.
Терпеноидтардың бұл класы көптеген мемлекеттерде олардың құрт ауруына қарсы, кардитотоникалық, анальгетикалық, малярияға қарсы, ісікке қарсы биологиялық әсерінің кең спектріне байланысты қарқынды түрде зерттелуде.
Құрт ауруына қарсы қолданылған бірінші сесквитерпенді лактон - сантонин. Осыған ұқсас әсері бар сантонинге қарағанда анағұрлым эффективті әсерге сесквитерпенді лактон мөлшері жоғары болатын (Inula helenium L) геленин ие болады. Тауремизин сесквитерпенді лактоны [11] бас миының түбіріне қозу әсерін береді, жүрек қысқарту ырғағын ретке келтіреді, қан қысымын жоғарылатады, жүйек бұлшықетінің жиырылуын біршама ұлғайтады, диурезді бірнеше есе жоғарылатады және ресми медицинада қолданылады. Матрицип және матрикарин асқынуға қарсы белсенділікке ие, бұл матрициннің хамазуленге оңай айналу қабілетімен байланысты келеді. Соңғысы аз уытты, жарақаттың түйіршіктелу және эпителизация процесін белсенділендіреді. Арнифолин жануарларға жасаған тәжірибеден жатырдың тегіс бұлшықетіне сергіткіш әсер беретіні анықтады.
Құрамында экзоциклді метилен тобы бар көптеген лактондар цитотоксикалық белсенділік көрсетеді. Ісікке қарсы әсері бар лактондардың саны 70 - тен асады. Олардың көбі гермакранолидтерге жатады (костунолид, алатолид, партенолид, элафантин, кницин, элеганин және т.б.), гвайанолидтерге (дезацетоксиматрикарин, А және В артеглазиндер, гросгеймин, цинаропикрин, амброзин, геленалин, пауцин және т.б.).
Бұл қосылыстарды медициналық тәжірибеге енгізу олардың жоғары уыттылығы себебінен тежелуде. Басқаша жағынан, қатерлі жаңа түзілулер процестерін ынталандыратын ɤ - лактондар сипатталған (мысалы, гейгерин) [12]. Сол сияқты кейбір лактондардың бактерияға қарсы және протозойға қарсы белсенділіктері анықталды.
Сесквитерпенді лактондар табиғатта кеңінен таралған және негізінен жоғары өсімдіктерде зерттелген. Asteraceae анағұрлым бай тұқымдас (Compositae) болып келеді. Ол құрамындағы лактон тегінің алуан түрлілігімен ерекшеленеді: Achillea, Acroptilon, Ambrosia, Artemisia, Helenium, Inula, Gaillardia, Matricaria, Saussurea. Басқа тұқымдастардан Acanthaceae, Amarantaceae, Apiaceae (Ferula тегі), Aristolochiaceae, Canellaceae, Coriariaceae, Illiciaceae, Lauraceae, Lamiaceae (Labiatae), Magnoliaccae, Меnispermaceae, Polygoniaceae, Umbelliferae айта кетуге болады.
Төменгі өсімдіктерден құрамында Russulaceae және Frullaniaceae сесквитерпенді лактондары бар екі тұқымдастың өкілдері танымал [13]. Сесквитерпенді лактондар өсімдіктің барлық мүшелерінде жиналуы мүмкін, бірақ көбісі оның жерүсті бөлігінен алынған.
Өсімдіктердің жерасты бөлігінен сесквитерпенді лактондарды алу сирек кездесетін жағдай. Шығыс елдерінің халық және ресми медицинасында кең қолданылатын соссюреи ошағаны (түйежапырақ) Saussurea lappa Clarke өсімдігі тамырынан костунолид, дегидрокостуслактон, дигидрокостуслактон, мокколактон, сауссуреалактон, 12 - метоксидигидрокостунолид алынған болатын. Алантон деп аталатын сесквитерпенді лактондардың сомасы жоғары қарандыз тамыры мен тамыр сабағынан бөлініп алынған. Бұдан басқа, Ferula тегінің тамырынан сесквитерпенді лактондар алынды.
Лактондардың көбі - қатты кристалды заттар, сирек түрде суда ерімейтін және этанол, хлороформ, диэтил эфирі, гексан сияқты органикалық еріткіштерде еритін май тәрізді сұйықтықтар. Лактондардың суда ерігіштігіне бірге жүретін экстрактивті заттар әсер етеді, олардың қатысында ол бірден жоғарылайды. Бөлінудің қарап айым әдісі осыған негізделген. Сілтінің сулы ерітіндісінде сесквитерпенді лактондар лактон сақинасының ашылуы мен сәйкес қышқылдардың тұздар түзілу әсерінен ериді [14].
Лактондардың оларды бөлуде қолданылуға болатын жалпы қаситтері жоқ. Анағұрлым дұрыс ақпарат өсімдіктердің ИҚ - спектроскопиясы арқылы алынады. Осы мақсатпен, лактондардың бөлінуі К. С. Рыбалко әдісімен жүргізіледі [15]. Бұл әдіс осы қосылыстардың басқа экстрактивті заттардың келесідей хлороформмен ыстық суда еріту қабілетіне негізделген.
Алынған шикізаттарды петролей эфирімен, хлороформ, этилацетат, ацетон, этанолмен өңдеуде басқа шығарылудан инфра қызыл спектроскопия әдісімен сесквитерпенді лактондардың болу мүмкіндігін тексеруді болдырмайды.
Лактондарды жұқа қабықшалы хроматография әдісімен зерттегенде адсорбент ретінде IV дәрежелі белсенділікті алюминий оксиді немесе силикагель қолданылады [16].
Жылжығыш фаза ретінде келесі еріткіштер жүйесі болуы мүмкін: бензол - этанол (9:1), бензол - метанол (9:1), бензол - бутанол (9:1), гексан - этилацетат (85:5), хлороформ - метанол (7:3), хлороформ - этилацетат (9:1), петролей эфирі - хлороформ - этилацетат (2:2:1), петролей эфирі - бензол - хлороформ (5:4:1) және т.б.
Хроматограмманы жиірек бар болғаны 1% калий перманганат ерітіндісімен 1 % күкірт қышқылы ерітіндісінде айқындайды. Бірақ, осы айқындағыш лактондар үшін өзгеше емес, оның көмегімен басқа да қанықпаған заттар анықталуы мүмкін. Басқа айқындағыштардан концентрленген күкірт қышқылындағы ванилин 1 % ерітіндісі және қыздыру кезінде күкірт қышқылын ескере кету керек.
1.3 Сесквитерпенді лактондардың кеңістіктік құрылымы. Транс, транс- және цис, цис-гермакранолидтердің кеңістіктік құрылымы
Гермакранды қаңқасы бар табиғи сесквитерпенді лактондар -лактонды циклмен цис- және транс-типі бойынша С6-С7 (сызықтық мүшелену) немесе С7-С8 (сызықты емес мүшелену) байланыстарымен конденсирленген 10-мүшелі карбоциклден тұрады. Гермакранолидтер табиғи көздерден бөлінген сесквитерпенді -лактондар [17], клас саны бойынша ең үлкен болып табылады, оның ішіндегі көбі транс, транс-гермакранолидтерді (Е, Е-гермакранолидтер) құрайды. Бірақ, циклде қос байланыстың болмауы (гермакранолидтерде әдетте С1=С10 және С4=С5) және С4 және С10 жағдайында Ме - топтарының болмауы (сирек басқа орынбасушылар), сол секілді -лактон циклімен мүшеленуі мүмкін болатын конформация санын азайтады. Самектің классикалық жұмысында (Samek) 18 сесквитерпенді -лактондардың көміртектік құрамын анықтау бойынша гермакранолидтердің конформацияларын классификациялау жүйесі ұсынылды. С. Самек бойынша, Е, Е-гермакранолидтер төрт конформерлер түрінде болуы мүмкін: кресло-кресло типті типті 15D5, 15D5,1D14 (a), кресло-ванна 1D14 (b), ванна-ванна типті 15D5,1D14 (c) және ванна-ванна типті 15D5,1D14 (d). Конформациялар аналогия бойынша конформациямен бициклді декалиндер үшін егер шартты түрде 10-мүшелі циклді С5 және С10 атомдары арқылы ғана шығарылады. 15D5 символы және басқалары С4 және С10 атомдары жағдайында қос байланыста С1=С10 және С4=С5 Ме - топтарының кеңістіктің орналасуын көрсетеді. (5D15) жол үсті символы Ме - топтары жоғары, ал жол асты (5D15) символы - төмен орналасуды көрсетеді.
Табиғи сызықты емес Е, Е-гермакранолидтердің көбі -лактоны бар 10-мүшелі карбоциклдің транс - мүшеленуінен тұрады. Осы қосылыстардың ішкі циклдік торсиондық бұрыштарының талдауы көрсеткендей, он мүшелі цикл әдетте кресло-кресло типті 15D5,1D14 және тек монтафрузин А (5) 19 ванна-ванна типті конформацияға 15D5,1D14 ие болады. (5) молекуласында, 13 суреттен көріп отырғанымыздай, Ме-топтары С4 және С10 атомдарында - және -ориентациялары сәйкес келеді. Қарапайым костунолид (4) 20 1(10)Е,4Е-гермакранолидінде а типті конформацияны жүзеге асыру жағдайында метил топтары С4 және С10 жағдайында -син-ориентацияланған. Мұндай конформация, көбінесе, зерттелген ханфиллинде (1), салонитенолидте (2), юринеолидте (3) кездеседі.
А және В - транс циклдерінің мүшеленуі (Н6С6С7Н7 торсиондық бұрышы минус 138, минус 162 және 149 сәйкес келеді). С6 жағдайында (1) және С8 в (2) окси топтар, сол секілді С8 жағдайында (3) күрделі эфир тобы экваториалды -ориентацияны құрайды. С2С1С10С9 және С3С4С5С6 торсиондық бұрыштарының мәндері (1) 166.0 және 154.6 , (2) 165 және 153, (3) 166.6 және 154.2) қос байланыс жағдайында бұл қосылыстардың 1(10),4-Е,Е-гермакранолидтерге жататынын көрсетеді.
13 сурет. Е, Е- гермакролидтердегі 1(10),4-диен циклінің конформациясы
Ме - топтары С4 және С10 жағдайында -бағытта син-ориентацияланған. Сол секілді С10С1С4С5 (минус 74.1, минус 65 және минус 74.7сәйкесінше (1) - (3) үшін) псевдоторсионды бұрыш мәндерінен және А циклдегі торсиондық мәндерден (1 кесте) гермакран циклі кресло - кресло 15D5,1D14 типіне ие болады.
1 кесте
А цикліндегі кейбір 1(10),4-Е,Е-6,12-гермакранолидтерді ң торсиондық бұрыштары
Құрылысы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(1)
166
-100
52
-87
155
-130
92
-86
70
-111
(2)
165
-98
55
-83
153
-145
89
-70
63
-120
(3)
167
-106
50
-84
154
-134
94
-92
79
-107
(4)
165
-102
52
-89
156
-131
89
-84
74
-112
(5)
167
-97
53
-80
153
-146
92
-71
59
-117
max
167
-107
55
-90
157
-146
93
-92
76
-117
min
163
-97
46
-80
153
-121
86
-71
59
-97
4
10
9
10
4
25
7
21
20
17
1 кестеде А цикліндегі констунолид (4) пен эусеротиндегі (26) [21], С8 атомында аксиалды бағытталған орынбасушысы бар торсиондық бұрыштары, сол сияқты он төрт 1(10),4-Е,Е-гермакра-6,12-олидтерде гі бұл бұрыштардың (max) және минималды (min) мәндері келтірілген. А цикліндегі (4), (1)-(26) торсиондық бұрыштарын салыстырсақ, С8 жағдайында (5) аксиалды орынбасушының болмауы, С6С7С8С9 және С7С8С9С10 торсиондық бұрыштардың біршама өзгеруіне әкеледі.
Жоғарыда айтылған торсиондық бұрыштардың үлкен қашықтығынан басқа мәндерінен, С8С9С10С1 торсиондық бұрыш мәндерінде үлкен қашықтық байқалады. Оның болуы кейбір гермакранолидтерде аксиалды ориентацияланған окси- немесе күрделі эфир тобы С8 жағдайында, С10 кезінде Ме - тобынан стерикалық тебіледі. С6-С7 байланысының айналу барьері біршама үлкен болғандықтан (В циклінің мүшеленуінен), түрлі стерикалық қуаттан С5-С6 және С9-С10 байланыстары бойынша торсиондық бұрыштар да өзгереді. Қос байланыста торсиондық бұрыштар мардымсыз түрленеді (=4). Циклдегі қалған бұрыштар 10 шамасында өзгереді.
Кейбір Е, Е-гермакранолидтерде қос байланыс эпоксидті көпір арқылы орынбасылған. Герболид В (6) [22] құрылысында эпоксикөпір С1-С10 байланыстары бойынша орналасқан, эвраксисторин диацетатында (7) [23] С4-С5 байланыстары бойынша және (8s)-метакрилокси-1,10;4,5-диэпокси костунолидте (8) [24] екі эпоксикөпір С1=С10 және С4=С5 байланыстары бойынша орналасқан. А цикліндегі торсиондық бұрыштар бұл қосылыстар үшін (кесте 1) мұндай орынбасу С2С1С10С9 және С3С4С5С6 торсиондық бұрыштарының 5-10 азаюына әкеледі, бірақ кресло - кресло конформациясы сақталады. Егер осы қос байланыс немесе эпоксидті көпір болмаған жағдайда, конформация кетотоп С1=О пен экзометилен тобы С10=С14 арасындағы -қосарлану есебінен сақталады, 1-кето-Е,Е-10(14),4(5)-диен-6,11-(Н ),7-(Н)-гермакр-6,12-олид құрылысында (9) [25] (С2С1С10С9 торсиондық бұрыш 153 тең) болады. Көбінесе сәйекс торсиондық бұрыштар өте азаяды және А циклі конформациясы (10) сияқты біршама деформацияланады (торсиондық бұрыштар 2 кестеде келтірілген).
2 кесте
Біруақытта екі қос байланысы жоқ А цикліндегі кейбір Е, Е-гермакр-6,12-олидтердің торсиондық бұрыштары
Құры
лымы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(6)
154.6
-103.6
53.8
-91.9
162.1
-125.1
85.1
-90.3
82.8
-106.0
(7)
173.3
-97.7
51.9
-82.5
146.2
-133.1
97.8
-77.7
57.7
-111.2
(8)
155.4
-109.5
58.9
-85.2
148.4
-139.9
96.5
-86.8
85.7
-110
(9)
153
-88
58
-96
162
-131
80
-77
84
-133
(10)
156.4
-131.0
72.4
-72.5
100.2
-153.2
134
-73.2
62.7
-90.9
Цис - мүшеленген сызықты емес Е, Е-гермакранолидтердегі А циклі кресло-ванна типті 15D5,1D14 конформациясын қабылдайды. Транс - мүшелену жағдайында да, Ме - топтары С4 және С10 жағдайында син-ориентацияланады, бірақ -бағытта болады.
3 кестеде А цикліндегі (11), (12) және урсинолид А (13) [26] қосылыстарының торсиондық бұрыш мәндері келтірілген. (11) және (13) А циклі конформацияларын салыстырғанда, соңғы аксиалды ориентацияланған эпоксиангелатокси - тобы торсиондық бұрыштардың С6-С7, С7-С8, С8-С9 байланыстары бойынша азаюына және С5-С6 және С9-С10 байланыстары бойынша ұлғаюына әкеледі. Түрлі экваториалды орынбасушылар С8 жағдайында (11) ацетокси-тобы және (12) эпоксиангелатокси-тобы. 3 кестеде А цикліндегі тәжірибелік зерттелген цис - мүшеленген сызықты емес гермакранолидтердің барлық торсиондық бұрыштардың минималды және максималды мәндері келтірілген.
3 кесте
А цикліндегі кейбір сызықты емес цис-мүшеленген 1(10),45-Е,Е-гермакранолидтердің торсиондық бұрыштары
Құры
лымы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(11)
-164
93
-55
88
-163
-114
21
-98
59
79
(12)
-165.7
99.7
-53.4
86.4
-161.1
106.1
28.7
-103.4
58.9
73.2
(13)
-166.2
91.3
-53.6
80.3
-163.2
122.6
14.4
-78.6
43.3
91.3
max
-166
100
-55
90
-168
141
29
-103
73
91
min
-164
91
-50
80
156
107
14
-67
43
63
2
9
5
10
12
34
15
36
30
28
мәндерінен, цис - мүшелену жағдайында бұрыштар транс - мүшелену кезіндегі бұрыштар біршама түрленеді. Бұдан басқа, қос байланыс бойынша С4=С5 (=12) торсиондық бұрыш өзгереді. Аллинджер (Allinger) және Бовилл (Bovill) [27] күш өрісін пайдаланып МММ өткізілген есептеулер көрсеткендей, кресло - кресло конформациясы кресло - ваннаға қарағанда 1.0 ккалмоль тұрақты келеді. Бірақ, кресло - кресло конформациясында С6-С7 байланыстары бойынша цис - мүшелену кезінде О1 атомы аксиалды ориентацияға ие болатын еді, бұл осы конформерді энергетика жағынан аз пайдалы етеді.
Сызықты Е, Е-гермакранолидтер аз зерттелген. Бұл қосылыстарда рентгенқұрылымдық әдіс және ядролық магниттік резонанс спектроскопия бойынша мүшелену тек транс - типі бойынша өтеді. Егер сызықты емес Е, Е-гермакранолидтер жағдайында оның конформациясы әрдайым мүшелену сипатымен анықталады, онда сызықты төрт конформация табылған.
Ерітіндіде сызықты лауренобиолид гермакранолиді (24) [28] осындай мүшеленуде он - мүшелі циклдің үлкен иілу есебінен барлық төрт конформер a:b:c:d түрінде 5:3:1:4 қатынаста кездеседі.
Иваксиллин (17), спициформин ацетаты (18) [29], халлерол (19) [30] және мукрин (23) сесквитерпенді ɤ - лактондардың молекулалары кристалдық жағдайда А циклінде кресло-кресло типті 15D5,1D14 (a), кресло-ванна типті 15D5,1D14 (b), ванна-ванна типті 15D5,1D14 (c) және ванна-ванна типті 15D5,1D14 (d) конформацияларын қабылдайды. 4 кестеде осы молекулалардың торсиондық бұрыштары келтірілген.
4 кесте
А цикліндегі кейбір сызықты Е, Е-гермакранолидтерінің торсиондық бұрыштары
Құры
лымы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(14)
155
-109
52
-88
155
-118
83
-101
90
-98
(15)
160
-107
45
-92
167
-116
75
-108
96
-96
(16)
149
-107
51
-95
167
-117
74
-107
102
-96
(17)
154
-105
55
-89
154
-123
82
-104
86
-105
(18)
-163
115
-51
-92
-151
70
59
-134
60
55
(19)
163
-71
-37
94
-159
90
56
-116
79
-92
(20)
-154
55
32
-107
164
-111
65
-116
70
73
(21)
-151
54
30
-106
165
-108
71
-116
75
72
(22)
-155
58
36
-106
168
-112
57
-107
81
59
(23)
-150
115
-40
-34
171
-115
46
-111
69
62
Зерттелген 6-ацетокси-13-метокси-1(10),4(5)-ди эпокси-1,5,7Н,8,11Н-Е,Е-гермакр-8,1 2-олид (14) және тамирин (22) [31] құрылыстары сызықты транс, транс - гермакранолидтерге жатады (торсиондық бұрыштар С2С1С10С9 155 (14) және минус 154.9, С3С4С5С6 155 және 167.6 (22). (14) құрамындағы ацетокситоп және (22) құрамындағы окситоп С6 жағдайында экваториалды -ориентацияға ие болады. Лактонды және гермакранды циклдер транс - мүшеленген (торсиондық бұрыш Н7С7С8Н8 136 және 141). (14) құрылысында псевдоторсионды бұрыш С10С1С4С5 минус 79, Ме - топтары С4 және С10 кезінде -бағытта син-ориентацияланған.
Он мүшелі циклдегі торсиондық бұрыштардың мәні осы молекулаға жақын және осылайша (14) құрылысындағы А циклі кресло-кресло типті 15D5,1D14 конформацияға ие болады.
1.4 Гермакранолидтер
Гермакранолидтер С6-С7 немесе С7-С8 байланыстары бойынша -лактонмен конденсирленген он мүшелі карбоциклден тұрады. Көбіне циклдердің транс - мүшелену кездеседі.
Әдетте гермакранолидтер карбоциклі құрамнда екі қос байланыс С1=С10 және С4=С5 немесе оларды алмастыратын эпокситоптар болады. Барлық мүмкін болатын 4 изомерия үшін: транс, транс - гермакранолидтер, цис, транс - меламполидтер, транс, цис - гелионголидтер және цис, цис - цис, цис - гермакрадиенолидтер.
Сесквитерпенді -лактондар басқа да табиғи қосылыстар секілді әдетте өздері бөлініп алған өсімдіктің атауымен аталады. Бұдан басқа, оларды Женевский номенклатурасымен атау қолданылады. Мысалы: миллефин немесе 3,8-диацетоксигермакра-1(10),4-диен -6,12-олид (Accillea millefolium L бөлінген); британин немесе 2,6-диацетокси-4-окси-псевдогвай-11 (13)-ен-8,12-олид (Inula Britannica L бөлінген).
Міндетті түрде кездесетін метил тобынан басқа С4 (немесе С5) және С10 кезінде сесквитерпенді -лактондар құрамында кетонды, эпоксидті, гидроксилді күрделі эфирлі топтар басқа орналасуда кездеседі. Күрделі эфир тобы бар табиғи сесквитерпенді лактондардың құрылысы күрделі болып келеді және оның тривиалды атаулары нақты белгісіз, сондықтан, анағұрлым кең таралған негізгі күрделі эфир топтарын келтіруді дұрыс көрдік (кесте 5 қараңыз).
Сесквитерпенді -лактондар мен басқа да табиғи қосылыстар молекуласының маңызды бөлігі (мысалы, хош иісті заттар, [32]), антибиотиктер [33]) сесквитерпенді -лактон тобы болып табылады. Шамасы, сесквитерпенді -лактондардың биологиялық белсенділігінде лактон циклінің рөлі анағұрлым маңызды болғандықтан, оның құрылымдық - химиялық сипаттамаларын қарастыруға тоқталғанымыз жөн.
Лактон циклі құрамына кіретін күрделі эфир тобы жалпы жағдайда екі жазық - цис немесе транс конформацияны қабылдайды (14 сурет) [34]:
транс цис
14 сурет. Лактон цикліндегі транс және цис конформациялары
5 кесте
Табиғи сесквитерпенді -лактондардың құрамында кездесетін негізгі күрделі эфир топтары
Құрылымдық формуласы
Атауы
Белгіленуі
Ацетокси
Пропионокси
Изобутирокси
Метакрилокси
Эпоксиметакрилокси
4-оксиметакрилокси
Изовалериокси
Сенециоокси
2-метилбутаноокси
Тигелокси
Ангелокси
Эпоксиангелокси
ОАс
OPro
О-i-But
ОМас
OEpoxymac
OMac-4-OH
O-i-Val
OSen
O-2-Mebut
OTig
OAng
OEpoxyang
Кванттық - химиялық есептеулерге сүйенсек, күрделі эфир тобының цисоидты конформациясы трансоидты конформациямен салыстырғанда шамамен 3.6 ккалмоль аз пайдалы [35]. Осыған байланысты циклді емес немесе макроциклді қосылыстарда күрделі эфир топтары негізінен транс - конформацияға ие болады. Цис - конформация - және δ - лактондарын қосып тек аз циклдерде жүзеге асады.
Бізге белгілі, жазық емес бес мүшелі циклдерде конверт немесе жартылай кресло (твист) конформациясы болуы мүмкін (15 сурет). ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Академик Е.А. Бөкетов атындағы
Қарағанды мемлекеттік университеті
Турсбек А.
Сесквитерпенді лактон А татридиннің кеңістіктік құрылымы
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
5В060600 - Химия мамандығы
Қарағанды 2014
Мазмұны
Кіріспе
7
1.
Әдебиеттік шолу
9
1.1
Органикалық қосылыстардың кеңістіктік құрылымы
9
1.2
Сесквитерпенді лактондар. Сесквитерпенді ɤ - лактондардың классификациясы
15
1.3
Сесквитерпенді лактондардың кеңістіктік құрылымы. Транс, транс- және цис, цис- гермакранолидтердің кеңістіктік құрылымы
19
1.4
Гермакранолидтер
24
2
Қолданылған әдістер мен бағдарламалар
27
2.1
SHELXL 97 - бағдарламалық әдіс арқылы молекула құрылысын анықтау
27
2.2
XPREP - кеңістікті өзара зерттеу
31
2.3
2.4
Кванттық химиядағы жартылай эмпирикалық әдістер
Кванттық химиядағы эмпирикалық емес әдістер
35
39
3
3.1
3.2
Нәтижелер мен оларды талдау
Татридин А кристалдарына рентгенқұрылымдық талдау
Татридин А молекуласына кванттық - химиялық есептеулер жүргізу
43
43
53
Қорытынды
57
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
60
Қосымша
Кіріспе
Өсімдіктер әлемі фармацевтика, парфюмерия - косметикалық, тағам өнеркәсібі үшін жоғары эффективті дәрілік заттар алудың сарқылмас көзі болып табылады. Заманауи медицинада өсімдік текті дәрілік препараттарды пайдалану тек тұрақты болып қалмай, сол секілді номенклатураның өсуіне тенденциясына ие болады. Бұл, көптеген синтетикалық дәрілік препараттардың адам ағзасына қарсы әсері жиілік бойынша ұлғаюымен ғана емес, түрлі сипаттағы аллергиялық реакциялардың, идиосинкразия және т.б. пайда болу қиындығымен байланыстырылады. Сондықтан фитопрепараттардың арсеналының өсуі, аз зерттелген өсімдіктердің биологиялық белсенді қосылыстарын іздеу мен фармакологиялық белсенділігін зерттеу, сол сияқты медицинада қолданылып жүрген өсімдік текті дәрілік препараттардың әрекет ету спектрін кеңейту ерекше мәнге ие болады.
Жоғары эффективті биологиялық белсенді заттарды іздеу, көбіне жаңа дәрілік препараттарды жасау химия ғылымының негізгі міндеті болып келеді. Әсіресе, бұл мәселе соңғы он жылдықта көптеген бірқатар түрлі аурулардың алға басуы мен қайтадан пайда болу жағдайына байланысты өзекті болып отыр. Сол себепті табиғи қосылыстардан жаңа физиологиялық белсенді заттарды іздеу перспективті болып саналады. Өсімдіктердің халық медицинасында қолданудың біршама танымал фактілері бар.
Соңғы жылдары зерттеушілер жаңа дәрілік заттарды іздеуде жиірек өсімдіктерден, саңырауқұлақтар мен жануарлар әлемі өкілдерінен бөлінген табиғи қосылыстардың кең тобы сесквитерпенді лактондарға жүгінеді. Өсімдіктер әлемінде кеңінен таралуы, жоғары биологиялық белсенділігі, белсенділіктің алуан түрлілігі - осы табиғи қосылыстар класын зерттеу мәнін анықтайды. Лактондардың көбі Artemisia тұқымдас өкілдерінен бөлініп алынды. Бұл заттардың анағұрлым бай шикізат көзі жусан болып табылады. Оның өкілдерінен бірнеше жүз сесквитерпенді лактон алынды. Дегенмен, жусанның барлық түрі лактон құрамына зерттелген жоқ, сол сияқты олардың фармакологиялық қасиеттері жеткілікті түрде зерттелмеген.
А татридин сесквитерпенді лактон ертерек Artemisia tridentate жусанынан бөлініп алынған [1]. Artemisia tridentate өсімдік тұқымдасы халық медицинасында көптеген ауруларды, соның ішінде ісік ауруларын емдеуде белсенді қолданылады. Американың байырғы тұрғындары түрлі жарақаттарды тудыратын ішкі қан ағуды тоқтату үшін жусанды ішке егу арқылы емдеуді қолданған. Өсімдік ішкі паразиттер үшін өте уытты және құрттарды жою үшін пайдаланылды.
Осы тұқымдастың өсімдіктерінің негізгі әрекет ететін заттары - сесквитерпенді лактондар болып табылады. Қазіргі кезде сесквитерпенді лактондар өсімдіктердің лактон құрамы жоғары болу мүмкіндігіне байланысты жаңа препараттардың перспективті көзі болып саналады. Өсімдік метаболиттерінің тұқымдасындағы лактон тобы экзометилен тізбектерінен тұратын болса, ол биологиялық белсенді болады. Сесквитерпенді лактондардың ісікке қарсы механизмі оның құрылысындағы екі алкилдеуші функционалдарының болуымен байланыстырылады: қанықпаған лактон және α-β-қанықпаған кетонды немесе эпоксидті топтар.
Artemisia tridentata құрамында оңай еритін тұздары бар, карбонат горизонтының үлкен тереңдігіне салыстырмалы болуын сипаттайтын қоңыр жартылай шөл топырақтарында дамиды. Қыста, тұнба қар түрінде түссе, еріген кездегі су топырақтың терең бөлігіне дейін өтеді, дегенмен тұнбаның жалпы мөлшері аз келеді. Стержень тамыры бар өсімдіктер құрғақшылық кезінде осы терең топырақ горизонтынан суды өз бойына сіңіре алады. Өсімдік жабынын мүшелеу үшін топырақтағы тұз құрамы сияқты көрсеткіш өте маңызды.
Соңғы уақытта сесквитерпенді лактондарды бөліп алу мен оларды химия - биологиялық зерттеу көптеген елдерде белсенді түрде жүзеге асырылуда. Бірақ, бұл аумақтағы дамудың шамасына қарамастан, қосылыстардың бұл класының құрылысы бойынша мәселелері ешбір жерде жүйелі түрде қарастырылмаған. Қосылыстардың кеңістіктік құрылысы (стереохимиясы) туралы ақпарат құрылыс - биобелсенділік байланысын анықтау үшін, препараттардың адам ағзасына әсер ету механизмін түсіну мен эффективті дәрілік препараттар синтезіне бағытталған мәселелерді шешуде, өнеркәсіптік қолжетімді шикізаттан бағалы қасиетті жаңа заттарды алуда маңызды мәнге ие. Сондықтан молекула құрылысын, олардың конформациялық күйін кешенді зерттеу, полициклді және тірек қаңқалы қосылыстардың құрылымын талдау, әсіресе құрамында он мүшелі карбоциклі бар қосылыстар стереохимия үшін жеке қызығушылық тудырады.
Табиғи қосылыстар химиясы саласында соңғы онжылдықта, көбінесе, екіншілік метаболиттерді зерттеу саласындағы жұмыстың қарқынды дамуы осы жүйелердің кеңістіктік құрылымын зерттеуге де серпін берді. Осындай стереохимияның түрлі аспектілері мен сесквитерпеноидтардың құрылысы Д. Робинс, Дж. Смитс (Англия), Г. Сим (Шотландия), Н. Фишер мен В. Ватсон (Америка Құрама Штаты), Д. Витербо (Италия), С. В. Л. Нараян (Жапония), И. Партасарани (Индия), Т. Деккер (Оңтүстік Африка Республикасы), У. Рыхлевск, Ю. В. Гатилов, Б. Ибрагимов, Ю. Т. Стручков, Б. Ташходжаеваның (СНГ) еңбектерінде жарық көрді.
Дегенмен, бұл саладағы ілгерілеуге қарамастан, қарастырылатын сесквитерпеноидтардың стереохимиясы не аз зерттелген, не табиғи қосылыстардың құрылыс типінің үлкен санына байланысты оның сипаттамалары жайлы ақпараттар мардымсыз.
Табиғи қосылыстардың заманауи химиясы, бүкіл органикалық химия сияқты, оның теориялық және іргелі негіздерін жасау үшін кванттық түсініктерді және кванттық химияның есептеу аппаратын қолдануды ұдайы талап етеді.
Квантты химия әдістері арқылы геометриялық және электрондық құрылымды, энергетикалық деңгейлерді, түзілу жылулығын, иондану потенциалдарын, тербеліс жиіліктерін, кез-келген молекулалардың электр және магниттік қасиеттерін ғана емес, сонымен қатар табиғи қосылыстардың реакцияға қабілеттілігін болжамдауды және әрекеттесу механизмін жоғары ықтималдылықпен анықтауды да есептеп шығаруға болады.
Молекулалық құрылымның есептік - теориялық анықтамасы молекуланың толық энергиясын есептеуді оның өзгеріп отыратын құрылымдық параметрлері мен энергияның минимумын табу функциясы ретінде қарастырылуын болжамдайды.
Кеңістіктік құрылым заттардың физиологиялық қасиеттеріне елеулі әсер етеді. Одан көбінесе көптеген дәрілік заттардың белсенділігі тәуелді болады. Сондықтан стереохимия химия және полимерлер технологиясы, биохимия мен молекулалық биология, сол секілді медицина мен фармакология салаларында үлкен мәнге ие.
Осыған байланысты менің дипломдық жұмыстың мақсаты сесквитерпенді лактон А татридиннің кеңістіктік кұрылысын, стереохимиясын және конформациялық талдауын зерттеу.
Дипломдық жұмыстың мақсаты бойынша келесі міндеттер орындалуы қажет:
1. Сесквитерпенді лактон А татридиннің кеңістіктік құрылымын "SHELXS 97" бағдарламасы арқылы анықтап, "SHELXL 97" бағдарламасы арқылы зерттелетін молекуланың конформациясын анықтау;
2. Gaussian - 2009 лицензиялық бағдарламаларын қолдану арқылы татридин А молекуласының қасиеттерін анықтау;
3. Жартылай эмпирикалық РМ3 - жуықтау әдісі бойынша татридин А молекуласының маңызды сипаттамаларын анықтау;
4. Алынған нәтижелер бойынша талдау жүргізу
Дипломдық зерттеулер академик Е.А.Бөкетов атындағы ҚарМУ-нің ЭПР-спектроскопия лабораториясы базасында жүргізілген, жұмыс физикалық және аналитикалық химия кафедрасының тақырыптық жоспарымен сәйкес орындалған.
1. Әдебиеттік шолу
0.1 Органикалық қосылыстардың кеңістіктік құрылымы
Химиялық құрылыс теориясы сипаттағандай, шынайы үшөлшемді молекуланы қағаздың жазық бетіне құрылымдық формула көмегімен көрсетуге әдеттендік. Осыған байланысты біздің химиялық ойымыз ең бірінші екі өлшемді кеңістікте дамиды. Көптеген химиялық жекеліктің макроскопиялық құбылыстары сол немесе басқа заттың (түсі, физикалық күйі немесе реакциялық қабілеті) оның ішкі құрылысының тек скаляр параметрлерімен (нақты бағыты жоқ) сипаттауға болады. Бірақ, химиялық қасиеттер мен молекулалық жүйелер белгілері арасында векторлық (стереобағытталған) корреляция да болады.
Стереохимиялық көріністер органикалық химияда жүз жыл бұрын дәлелденген. Қазіргі кезде стерохимиялық құбылыстар (стереоизомерия, конформациялық талдау, динамикалық стереохимия) жақсы зерттелген және оның химиядағы негізгі мәселе - берілген қасиеті бар материалдар мен заттарды жасауда маңызды рөл атқарады.
Органикалық химиядағы негізгі стереохимиялық көрініс Вант-Гофф-Ле-Белдің стереохимиялық теориясы болып табылады [3].
Жазықтық құрылыс көзқарасы бойынша кейбір органикалық қосылыстардың қасиеттері мен А. М.Бутлеровтің химиялық құрылыс теориясы көзқарасы жағынан түсіндіру мүмкін болмағандықтан стереохимиялық теорияның пайда болуына жол ашылды.
Мысалы, химиялық құрылыс теориясы бойынша, сүт қышқылының тек біреу ғана болатынын болжамдап, мына құрылымдық (1) формуламен көрсетілді:
(1)
Негізінен сүт қышқылының үш түрі болады: ет - сүтті қышқылы балқу температурасы 25-26°C, [α] 20D = -2, 26°, оңға айналатын сүт қышқылы балқу температурасы 25-26°C, [α] 20D = +2,3° және балқу температурасы 18°C, [α]20D = 0° болатын ашу қышқылы.
Сол секілді фумар қышқылы (балқу температурасы 287°C, судағы ерігіштігі 1:150, табиғатта кездеседі, уытсыз, ангидрид түзеді) мен малеин қышқылы (балқу температурасы 130°C, судағы ерігіштігі 1:2, табиғатта кездеспейді, уытты, ангидрид түзеді) бірдей брутто формулаға ие және екеуі де екі негізді болып табылса да, арасындағы айырмашылықты түсіндіру мүмкін болмады [4].
1874 жылы Якоб Хендрик Вант - Гофф өз еңбегінің тақырыбын Кеңістіктегі химия деп атай отырып, молекуладағы атомдардың кеңістіктік орналасуы туралы еңбегін жариялады.
Вант - Гофф теориясына сәйкес көміртек атомы жазық болмайды. Көміртек атомының төрт валенттілігі тетраэдрдің төрт бұрышына бағытталған, оның орталығында көміртек атомы орналасады (1 сурет).
1 сурет. Көміртек атомының тетраэдрде орналасуы
Бұл жерде айта кететініміз, көміртек атомындағы бар төрт орынбасушылары әр түрлі екі формасы пайда болады (оптикалық антиподтар). Оларды кеңістікте орналастыру мүмкін емес (2 сурет).
1 сурет. Көміртек атомындағы оптикалық антиподтар
Екі оптикалық антипод түрінде (сүт қышқылы) болатын заттардың құрылымдық формуласын қарастыруда Вант - Гофф төрт әр түрлі орынбасушымен байланысқан көміртек атомынан тұратынын анықтады. Осылайша, екі кеңістіктік геометриялық моделдер қос шынайы болатын объект - оптикаоық антиподтарға жауап береді деген ой туды.
Түрлі төр орынбасушымен байланысқан көміртек атомын Вант - Гофф ассиметриялық атом деп атады. Оптикалық белсенділіктің пайда болу себебі молекуланың қос кеңістіктік формасын, екі оптикалық антиподтардың пайда болуымен жүзеге асады.
Оптикалық антиподтар бір - бірінен жарыққа полярлану қатынасымен ажыратылады. Егер бір антипод жарық полярлану жазықтығын бір жаққа қандай да бір бұрышқа айналдыруға қабілетті болса (мысалы, сол жаққа), онда екінші антипод полярлану жазықтығын сол бұрышпен тек қарсы бағытқа айналдырады (мысалы, оң жаққа). Екі тетраэдр де бір - біріне айнадағы көрінісі ретінде болады; сондықтан оптикалық изомерияны айналық изомерия деп те атайды. Оптикалық антипод жұптарын белгілеу үшін энантиомерлі (немесе энантиоморфты) формалар, энантиомерлер деген атаулар қолданылады.
Осылайша, Вант - Гофф көмегімен ұсынылған (физикалық дәлелденген) көміртек атомының тетраэдрлік моделдерін молекуласында ассиметриялық көміртек атомы бар екі оптикалық антиподтың пайда болуымен түсіндіруге болады. Дегенмен, тетраэдрлік моделдердің барлық мүмкіндіктері осымен аяқталмайды. Пікірді жалғасытырып, Вант - Гофф молекула құрамына тек бір көміртек атомы кіретін қосылыстардан молекула құрамында екі немесе одан да көп көміртек атомдары бар күрделі қосылыстарға көшті.
Бізге белгілі, С2Х6 (қарапайым жағдайда - этан) қосылыс типінің стереоизомерлері жоқ. Егер сәйкес тетраэдрлік моделді құрастыру керек болса (біреуі шыңына жететін екі тетраэдр), онда қарапайым С - C байланыстары бойынша шексіз өзара тетраэдр жұптарының айналуларын көруге болады. Мысалы, этан молекуласын екі нұсқада көрсетуге болады. Молекула моделін ось бойымен жоғары көміртек атомдарын байланыстырады (3 сурет) [5].
3 сурет. Этан молекуласының модель нұсқалары
Осы секілді изомерлердің болмауын қандай да бір себептерге байланысты мүмкін болатын геометриялық орналасуымен жүзеге асады немесе бос айналу болады.
Осылай, тетраэдрлік моделді изомер санымен сәйкестендіру әдісімен Вант - Гофф қарапайым байланыс айналасында бос айналу ережесін ашты. Бірақ, олар бір - біріне оңай ауысып кететіні соншалықты, әдетте оларды ажырату мүмкін емес. Мұндай изомерлерді айналым изомерлері деп атайды. Молекула бұл жағдайда түрлі конформацияға ие болады.
Құрамында қос көміртек атомы қос байланыспен байланысқан зат молекуласын екі шыңымен жанасқан тетраэдр моделі түрінде көрсетуге болады (4 сурет):
4 сурет. Құрамында қос көміртек атомы қос байланыспен байланысқан зат молекуласының екі шыңымен жанасқан тетраэдр моделі
Бұл моделдер осы қосылыстардағы қос байланыс бойынша бос айналуы болмайтынын көрсетеді (бұл үшін айналу кезінде: байланыстардың үзілуі болу керек еді). Ал егер екі түрлі орынбасушы болса, әр қанықпаған атомның екі геометриялық цис - және транс- формалары пайда болуы керек. Бұған фумар және малеин қышқылдарының геометриялық изомерлерінің болуы жауап береді.
Үш байланысы бар молекулалар қырының біреуімен, үш шыңымен жанасатын тетраэдрде мына моделмен суреттеледі (5 сурет):
5 сурет. Үш байланысы бар молекула қырының біреуімен, үш шыңымен жанасқан тетраэдрдр моделі
Бұл дегеніміз, X -- С=С -- X молекуласында барлық төрт атом бір түзуде орналасуы керек. Осы жерден нәтиженің тәжірибелік фактісіне қарастырылатын молекула типінде геометриялық изомерлер шын мәнінде болмайды.
Циклдік құрылымдардың стереохимиясының алуан түрлілігі екі сипаттағы өзгешелікпен анықталады. Біріншіден, циклде конформациялық жылжытулардың барлық градациясымен жұмыс істеуге тура келеді.
Циклопропан қос көміртек - көміртек байланысынан стереохимиялық аз ерекшеленетін қатаң жүйе болып табылады. Басқа жағынан, жоғары циклдер (12 тізбек және одан да көп) өзінің конформациялық жылжытулары алифатты тізбектерден аз ажыратылады.
Соңғы нүктелер арасында конформациялық жылжытуы бар нақты өкілдер үшін қызық өзіндік цикл аймағы бар. Сондықтан, конформация мәселесі мұнда ерекше мәнге ие болады [6].
Екіншіден, кеңістіктік изомерияның басты екі типі - σ- и PI- диастереомерия ациклді қатарда жеке кездеседі және циклді қосылыстарда нақты құрылымдары бір уақытта пайда болуы мүмкін.
Циклопропан қарапайып алициклді қосылысының көміртектік қаңқасы - валентті бұрышы 60° болатын (6 сурет) тең қабырғалы жазық үшбұрыштан тұрады. Осы кезде тек пайдасыз тасаланған (жұп) конформациялар жүзеге асады.
6 сурет. Циклопропан молекуласының конформациясы
Қалғандары, төлт мүшеліден бастап жазық емес құрылымға ие болады. Циклобутан диагоналы бойынша бірнеше иілген (қатпарлану бұрышы θ 20 - 30°) (7 сурет) болатын шаршы формасына ие. Циклопентан үшін анағұрлым конверт конформациясына тұрақты келеді (8 сурет).
7 сурет. Циклобутан молекуласының конформациясы
8 сурет. Циклопентан молекуласының конформациясы
Жоғарыда айтылған циклоалкандарға қарағанда циклогексан екі конформация түрінде бола алады: анағұрлым тұрақты конформация кресло (9 сурет) және аз тұрақты конформация ванна (10 сурет).
Циклогексанның кресло конформациясындағы он екі циклден тыс байланысты қарастыру арқылы оларды екі топқа бөлуге мүмкіндік береді. Алты аксиалды байланыс басты оське паралеллель жоғары және төмен кезектесіп бағытталған (9сурет). Қалған алты байланыс басты осьпен шамамен 70° бұрыш түзеді және жоғары және төмен кезектесіп орналасады, оларды экваториалды байланыстар деп атайды. Кресло конформацияларының тұрақтылығы этанның тежеленген конформациясындағыдай алты тақ конформацияның болуымен сипатталады.
Ванна конформациясының аз тұрақтылығы төрт тежелген конформациядан басқа, екі жұп x-x конформация (этанның тасаланған конформациясында), сол сияқты сутек жұптарын Hs және Hf жабу есебінен жүзеге асады. Кейде бұл әрекеттесулер бушприт bowsprit-flagpole деп аталады.
9 сурет. Циклогексанның кресло конформациясы
а - аксиалды байланыстар мен сутек атомы; е - экваториалды байланыстар мен сутек атомы; s - f - бушприт әрекеттесу типі; х - х - тасаланған байланыстар мен атомдардың жұптары
10 суретте циклогексан сақиналар Ньюменнің қосарланған проекциясы түрінде кеңістіктік әрекеттесулерін көрсетеді [7].
10 сурет. Циклогексан сақиналарының Ньюменнің қосарланған проекциясы келтірілуі
Циклогексан сақинасы абсолютті қатты болмайды, ол өзінің конформациясын өзгерте алады. Көміртек көтеріңкі атомының кресло конформациясы төмен түседі, түскені - көтеріледі; бір уақытта аксиалды байланыстар экваториалды немесе керісінше ауысады. Мұндай айналу конверсия (кейде инверсия) деп аталады. Көп орынбасушы циклогександарда (метилциклогексан) конверсия энергетика жағынан тиімді экваториалды метил тобымен ориентацияланған е - конформерлер түзілу жағына қарай жүреді (11сурет).
11 сурет. Циклогександағы конверсия
Ең маңыздысы, конверсия процесінде қайта топтасу яғни, химиялық байланыстар үзілмей және қайтадан түзілмей, тек конформациясы ғана өзгеретінін білу керек.
1.2 Сесквитерпенді лактондар. Сесквитерпенді ɤ - лактондардың классификациясы
Сесквитерпенді γ - лактондар қызығушылық тудырып келе жатқан топтың бірі. Бұл топтың өкілдері соңғы он жылдықта көптеген елдің зерттеушілердің назарына ілінді. Олар біршама түрлі өсімдік көздеріненде әсіресе Amaranthaceae, Aristolochiaceae, Asteraceae, Apiaceae, Canellaceae, Labiatae, Magnoliaceae, Lauraceae, Tanacetum L. emend. Tzvel. Тұқымдастары арасында кеңінен таралған. Басқаша жағынан, бұл қосылыстар биологиялық белсенділіктің кең спектріне ие болады: бактерияға қарсы, фунгицидті, антифидантты, өсуді реттеуші, инсектицидті, құрт ауруына қарсы, кардиотоникалық, ісікке қарсы [8].
Қазіргі таңда табиғи көздерден 2000 - нан астам сесквитерпенді -лактон [9] бөлініп алынды және 19 құрылымдық типке жатқызылды [10] (12сурет).
Сурет 12. Табиғи сесквитерпенді лактондардың көміртек қаңқаларының құрылымдық типтері
1 - секогермакрана, 2 - гермакрана, 3 - элемана, 4 - секоэвдесмана, 5 - эвдесмана, 6 - ирезана, 7 - эремофилана, 8 - кадинана, 9 - баккана, 10 - пикротоксинана, 11 - анизатана, 12 - ксантана, 13 - карабрана, 14 - гваяна, 15 - иваксилларана, 16 - вермирана, 17 - псилостахана, 18 - амброзана, 19 - лактароруфана
Сесквитерпенді -лактондар негізгі қаңқа құрылысы бойынша алициклді, бициклді және үшциклді болып бөлінеді. Анағұрлым кең таралғаны моноциклді гермакранолидтер болып табылады. Ол қалған сесквитерпенді -лактондардың, сонымен бірге бициклді эвдесманолидтер (300 - ден астам), гваянолидтер (400 - ден астам) және псевдогваянолидтерді (300 - ден астам) қамтитын биогенетикалық туынды болып келеді.
Көрсетілген қосылыстардың төрт типінің жиынтығы бөлініп алынған сесквитерпенді - лактондардың жалпы санының 70% - нан астамын құрайды. Қазақстан территориясында өсетін өсімдіктерден, негізінен, осы құрылым типті сесквитерпенді - лактондардар бөлініп алынған.
Терпеноидтардың бұл класы көптеген мемлекеттерде олардың құрт ауруына қарсы, кардитотоникалық, анальгетикалық, малярияға қарсы, ісікке қарсы биологиялық әсерінің кең спектріне байланысты қарқынды түрде зерттелуде.
Құрт ауруына қарсы қолданылған бірінші сесквитерпенді лактон - сантонин. Осыған ұқсас әсері бар сантонинге қарағанда анағұрлым эффективті әсерге сесквитерпенді лактон мөлшері жоғары болатын (Inula helenium L) геленин ие болады. Тауремизин сесквитерпенді лактоны [11] бас миының түбіріне қозу әсерін береді, жүрек қысқарту ырғағын ретке келтіреді, қан қысымын жоғарылатады, жүйек бұлшықетінің жиырылуын біршама ұлғайтады, диурезді бірнеше есе жоғарылатады және ресми медицинада қолданылады. Матрицип және матрикарин асқынуға қарсы белсенділікке ие, бұл матрициннің хамазуленге оңай айналу қабілетімен байланысты келеді. Соңғысы аз уытты, жарақаттың түйіршіктелу және эпителизация процесін белсенділендіреді. Арнифолин жануарларға жасаған тәжірибеден жатырдың тегіс бұлшықетіне сергіткіш әсер беретіні анықтады.
Құрамында экзоциклді метилен тобы бар көптеген лактондар цитотоксикалық белсенділік көрсетеді. Ісікке қарсы әсері бар лактондардың саны 70 - тен асады. Олардың көбі гермакранолидтерге жатады (костунолид, алатолид, партенолид, элафантин, кницин, элеганин және т.б.), гвайанолидтерге (дезацетоксиматрикарин, А және В артеглазиндер, гросгеймин, цинаропикрин, амброзин, геленалин, пауцин және т.б.).
Бұл қосылыстарды медициналық тәжірибеге енгізу олардың жоғары уыттылығы себебінен тежелуде. Басқаша жағынан, қатерлі жаңа түзілулер процестерін ынталандыратын ɤ - лактондар сипатталған (мысалы, гейгерин) [12]. Сол сияқты кейбір лактондардың бактерияға қарсы және протозойға қарсы белсенділіктері анықталды.
Сесквитерпенді лактондар табиғатта кеңінен таралған және негізінен жоғары өсімдіктерде зерттелген. Asteraceae анағұрлым бай тұқымдас (Compositae) болып келеді. Ол құрамындағы лактон тегінің алуан түрлілігімен ерекшеленеді: Achillea, Acroptilon, Ambrosia, Artemisia, Helenium, Inula, Gaillardia, Matricaria, Saussurea. Басқа тұқымдастардан Acanthaceae, Amarantaceae, Apiaceae (Ferula тегі), Aristolochiaceae, Canellaceae, Coriariaceae, Illiciaceae, Lauraceae, Lamiaceae (Labiatae), Magnoliaccae, Меnispermaceae, Polygoniaceae, Umbelliferae айта кетуге болады.
Төменгі өсімдіктерден құрамында Russulaceae және Frullaniaceae сесквитерпенді лактондары бар екі тұқымдастың өкілдері танымал [13]. Сесквитерпенді лактондар өсімдіктің барлық мүшелерінде жиналуы мүмкін, бірақ көбісі оның жерүсті бөлігінен алынған.
Өсімдіктердің жерасты бөлігінен сесквитерпенді лактондарды алу сирек кездесетін жағдай. Шығыс елдерінің халық және ресми медицинасында кең қолданылатын соссюреи ошағаны (түйежапырақ) Saussurea lappa Clarke өсімдігі тамырынан костунолид, дегидрокостуслактон, дигидрокостуслактон, мокколактон, сауссуреалактон, 12 - метоксидигидрокостунолид алынған болатын. Алантон деп аталатын сесквитерпенді лактондардың сомасы жоғары қарандыз тамыры мен тамыр сабағынан бөлініп алынған. Бұдан басқа, Ferula тегінің тамырынан сесквитерпенді лактондар алынды.
Лактондардың көбі - қатты кристалды заттар, сирек түрде суда ерімейтін және этанол, хлороформ, диэтил эфирі, гексан сияқты органикалық еріткіштерде еритін май тәрізді сұйықтықтар. Лактондардың суда ерігіштігіне бірге жүретін экстрактивті заттар әсер етеді, олардың қатысында ол бірден жоғарылайды. Бөлінудің қарап айым әдісі осыған негізделген. Сілтінің сулы ерітіндісінде сесквитерпенді лактондар лактон сақинасының ашылуы мен сәйкес қышқылдардың тұздар түзілу әсерінен ериді [14].
Лактондардың оларды бөлуде қолданылуға болатын жалпы қаситтері жоқ. Анағұрлым дұрыс ақпарат өсімдіктердің ИҚ - спектроскопиясы арқылы алынады. Осы мақсатпен, лактондардың бөлінуі К. С. Рыбалко әдісімен жүргізіледі [15]. Бұл әдіс осы қосылыстардың басқа экстрактивті заттардың келесідей хлороформмен ыстық суда еріту қабілетіне негізделген.
Алынған шикізаттарды петролей эфирімен, хлороформ, этилацетат, ацетон, этанолмен өңдеуде басқа шығарылудан инфра қызыл спектроскопия әдісімен сесквитерпенді лактондардың болу мүмкіндігін тексеруді болдырмайды.
Лактондарды жұқа қабықшалы хроматография әдісімен зерттегенде адсорбент ретінде IV дәрежелі белсенділікті алюминий оксиді немесе силикагель қолданылады [16].
Жылжығыш фаза ретінде келесі еріткіштер жүйесі болуы мүмкін: бензол - этанол (9:1), бензол - метанол (9:1), бензол - бутанол (9:1), гексан - этилацетат (85:5), хлороформ - метанол (7:3), хлороформ - этилацетат (9:1), петролей эфирі - хлороформ - этилацетат (2:2:1), петролей эфирі - бензол - хлороформ (5:4:1) және т.б.
Хроматограмманы жиірек бар болғаны 1% калий перманганат ерітіндісімен 1 % күкірт қышқылы ерітіндісінде айқындайды. Бірақ, осы айқындағыш лактондар үшін өзгеше емес, оның көмегімен басқа да қанықпаған заттар анықталуы мүмкін. Басқа айқындағыштардан концентрленген күкірт қышқылындағы ванилин 1 % ерітіндісі және қыздыру кезінде күкірт қышқылын ескере кету керек.
1.3 Сесквитерпенді лактондардың кеңістіктік құрылымы. Транс, транс- және цис, цис-гермакранолидтердің кеңістіктік құрылымы
Гермакранды қаңқасы бар табиғи сесквитерпенді лактондар -лактонды циклмен цис- және транс-типі бойынша С6-С7 (сызықтық мүшелену) немесе С7-С8 (сызықты емес мүшелену) байланыстарымен конденсирленген 10-мүшелі карбоциклден тұрады. Гермакранолидтер табиғи көздерден бөлінген сесквитерпенді -лактондар [17], клас саны бойынша ең үлкен болып табылады, оның ішіндегі көбі транс, транс-гермакранолидтерді (Е, Е-гермакранолидтер) құрайды. Бірақ, циклде қос байланыстың болмауы (гермакранолидтерде әдетте С1=С10 және С4=С5) және С4 және С10 жағдайында Ме - топтарының болмауы (сирек басқа орынбасушылар), сол секілді -лактон циклімен мүшеленуі мүмкін болатын конформация санын азайтады. Самектің классикалық жұмысында (Samek) 18 сесквитерпенді -лактондардың көміртектік құрамын анықтау бойынша гермакранолидтердің конформацияларын классификациялау жүйесі ұсынылды. С. Самек бойынша, Е, Е-гермакранолидтер төрт конформерлер түрінде болуы мүмкін: кресло-кресло типті типті 15D5, 15D5,1D14 (a), кресло-ванна 1D14 (b), ванна-ванна типті 15D5,1D14 (c) және ванна-ванна типті 15D5,1D14 (d). Конформациялар аналогия бойынша конформациямен бициклді декалиндер үшін егер шартты түрде 10-мүшелі циклді С5 және С10 атомдары арқылы ғана шығарылады. 15D5 символы және басқалары С4 және С10 атомдары жағдайында қос байланыста С1=С10 және С4=С5 Ме - топтарының кеңістіктің орналасуын көрсетеді. (5D15) жол үсті символы Ме - топтары жоғары, ал жол асты (5D15) символы - төмен орналасуды көрсетеді.
Табиғи сызықты емес Е, Е-гермакранолидтердің көбі -лактоны бар 10-мүшелі карбоциклдің транс - мүшеленуінен тұрады. Осы қосылыстардың ішкі циклдік торсиондық бұрыштарының талдауы көрсеткендей, он мүшелі цикл әдетте кресло-кресло типті 15D5,1D14 және тек монтафрузин А (5) 19 ванна-ванна типті конформацияға 15D5,1D14 ие болады. (5) молекуласында, 13 суреттен көріп отырғанымыздай, Ме-топтары С4 және С10 атомдарында - және -ориентациялары сәйкес келеді. Қарапайым костунолид (4) 20 1(10)Е,4Е-гермакранолидінде а типті конформацияны жүзеге асыру жағдайында метил топтары С4 және С10 жағдайында -син-ориентацияланған. Мұндай конформация, көбінесе, зерттелген ханфиллинде (1), салонитенолидте (2), юринеолидте (3) кездеседі.
А және В - транс циклдерінің мүшеленуі (Н6С6С7Н7 торсиондық бұрышы минус 138, минус 162 және 149 сәйкес келеді). С6 жағдайында (1) және С8 в (2) окси топтар, сол секілді С8 жағдайында (3) күрделі эфир тобы экваториалды -ориентацияны құрайды. С2С1С10С9 және С3С4С5С6 торсиондық бұрыштарының мәндері (1) 166.0 және 154.6 , (2) 165 және 153, (3) 166.6 және 154.2) қос байланыс жағдайында бұл қосылыстардың 1(10),4-Е,Е-гермакранолидтерге жататынын көрсетеді.
13 сурет. Е, Е- гермакролидтердегі 1(10),4-диен циклінің конформациясы
Ме - топтары С4 және С10 жағдайында -бағытта син-ориентацияланған. Сол секілді С10С1С4С5 (минус 74.1, минус 65 және минус 74.7сәйкесінше (1) - (3) үшін) псевдоторсионды бұрыш мәндерінен және А циклдегі торсиондық мәндерден (1 кесте) гермакран циклі кресло - кресло 15D5,1D14 типіне ие болады.
1 кесте
А цикліндегі кейбір 1(10),4-Е,Е-6,12-гермакранолидтерді ң торсиондық бұрыштары
Құрылысы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(1)
166
-100
52
-87
155
-130
92
-86
70
-111
(2)
165
-98
55
-83
153
-145
89
-70
63
-120
(3)
167
-106
50
-84
154
-134
94
-92
79
-107
(4)
165
-102
52
-89
156
-131
89
-84
74
-112
(5)
167
-97
53
-80
153
-146
92
-71
59
-117
max
167
-107
55
-90
157
-146
93
-92
76
-117
min
163
-97
46
-80
153
-121
86
-71
59
-97
4
10
9
10
4
25
7
21
20
17
1 кестеде А цикліндегі констунолид (4) пен эусеротиндегі (26) [21], С8 атомында аксиалды бағытталған орынбасушысы бар торсиондық бұрыштары, сол сияқты он төрт 1(10),4-Е,Е-гермакра-6,12-олидтерде гі бұл бұрыштардың (max) және минималды (min) мәндері келтірілген. А цикліндегі (4), (1)-(26) торсиондық бұрыштарын салыстырсақ, С8 жағдайында (5) аксиалды орынбасушының болмауы, С6С7С8С9 және С7С8С9С10 торсиондық бұрыштардың біршама өзгеруіне әкеледі.
Жоғарыда айтылған торсиондық бұрыштардың үлкен қашықтығынан басқа мәндерінен, С8С9С10С1 торсиондық бұрыш мәндерінде үлкен қашықтық байқалады. Оның болуы кейбір гермакранолидтерде аксиалды ориентацияланған окси- немесе күрделі эфир тобы С8 жағдайында, С10 кезінде Ме - тобынан стерикалық тебіледі. С6-С7 байланысының айналу барьері біршама үлкен болғандықтан (В циклінің мүшеленуінен), түрлі стерикалық қуаттан С5-С6 және С9-С10 байланыстары бойынша торсиондық бұрыштар да өзгереді. Қос байланыста торсиондық бұрыштар мардымсыз түрленеді (=4). Циклдегі қалған бұрыштар 10 шамасында өзгереді.
Кейбір Е, Е-гермакранолидтерде қос байланыс эпоксидті көпір арқылы орынбасылған. Герболид В (6) [22] құрылысында эпоксикөпір С1-С10 байланыстары бойынша орналасқан, эвраксисторин диацетатында (7) [23] С4-С5 байланыстары бойынша және (8s)-метакрилокси-1,10;4,5-диэпокси костунолидте (8) [24] екі эпоксикөпір С1=С10 және С4=С5 байланыстары бойынша орналасқан. А цикліндегі торсиондық бұрыштар бұл қосылыстар үшін (кесте 1) мұндай орынбасу С2С1С10С9 және С3С4С5С6 торсиондық бұрыштарының 5-10 азаюына әкеледі, бірақ кресло - кресло конформациясы сақталады. Егер осы қос байланыс немесе эпоксидті көпір болмаған жағдайда, конформация кетотоп С1=О пен экзометилен тобы С10=С14 арасындағы -қосарлану есебінен сақталады, 1-кето-Е,Е-10(14),4(5)-диен-6,11-(Н ),7-(Н)-гермакр-6,12-олид құрылысында (9) [25] (С2С1С10С9 торсиондық бұрыш 153 тең) болады. Көбінесе сәйекс торсиондық бұрыштар өте азаяды және А циклі конформациясы (10) сияқты біршама деформацияланады (торсиондық бұрыштар 2 кестеде келтірілген).
2 кесте
Біруақытта екі қос байланысы жоқ А цикліндегі кейбір Е, Е-гермакр-6,12-олидтердің торсиондық бұрыштары
Құры
лымы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(6)
154.6
-103.6
53.8
-91.9
162.1
-125.1
85.1
-90.3
82.8
-106.0
(7)
173.3
-97.7
51.9
-82.5
146.2
-133.1
97.8
-77.7
57.7
-111.2
(8)
155.4
-109.5
58.9
-85.2
148.4
-139.9
96.5
-86.8
85.7
-110
(9)
153
-88
58
-96
162
-131
80
-77
84
-133
(10)
156.4
-131.0
72.4
-72.5
100.2
-153.2
134
-73.2
62.7
-90.9
Цис - мүшеленген сызықты емес Е, Е-гермакранолидтердегі А циклі кресло-ванна типті 15D5,1D14 конформациясын қабылдайды. Транс - мүшелену жағдайында да, Ме - топтары С4 және С10 жағдайында син-ориентацияланады, бірақ -бағытта болады.
3 кестеде А цикліндегі (11), (12) және урсинолид А (13) [26] қосылыстарының торсиондық бұрыш мәндері келтірілген. (11) және (13) А циклі конформацияларын салыстырғанда, соңғы аксиалды ориентацияланған эпоксиангелатокси - тобы торсиондық бұрыштардың С6-С7, С7-С8, С8-С9 байланыстары бойынша азаюына және С5-С6 және С9-С10 байланыстары бойынша ұлғаюына әкеледі. Түрлі экваториалды орынбасушылар С8 жағдайында (11) ацетокси-тобы және (12) эпоксиангелатокси-тобы. 3 кестеде А цикліндегі тәжірибелік зерттелген цис - мүшеленген сызықты емес гермакранолидтердің барлық торсиондық бұрыштардың минималды және максималды мәндері келтірілген.
3 кесте
А цикліндегі кейбір сызықты емес цис-мүшеленген 1(10),45-Е,Е-гермакранолидтердің торсиондық бұрыштары
Құры
лымы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(11)
-164
93
-55
88
-163
-114
21
-98
59
79
(12)
-165.7
99.7
-53.4
86.4
-161.1
106.1
28.7
-103.4
58.9
73.2
(13)
-166.2
91.3
-53.6
80.3
-163.2
122.6
14.4
-78.6
43.3
91.3
max
-166
100
-55
90
-168
141
29
-103
73
91
min
-164
91
-50
80
156
107
14
-67
43
63
2
9
5
10
12
34
15
36
30
28
мәндерінен, цис - мүшелену жағдайында бұрыштар транс - мүшелену кезіндегі бұрыштар біршама түрленеді. Бұдан басқа, қос байланыс бойынша С4=С5 (=12) торсиондық бұрыш өзгереді. Аллинджер (Allinger) және Бовилл (Bovill) [27] күш өрісін пайдаланып МММ өткізілген есептеулер көрсеткендей, кресло - кресло конформациясы кресло - ваннаға қарағанда 1.0 ккалмоль тұрақты келеді. Бірақ, кресло - кресло конформациясында С6-С7 байланыстары бойынша цис - мүшелену кезінде О1 атомы аксиалды ориентацияға ие болатын еді, бұл осы конформерді энергетика жағынан аз пайдалы етеді.
Сызықты Е, Е-гермакранолидтер аз зерттелген. Бұл қосылыстарда рентгенқұрылымдық әдіс және ядролық магниттік резонанс спектроскопия бойынша мүшелену тек транс - типі бойынша өтеді. Егер сызықты емес Е, Е-гермакранолидтер жағдайында оның конформациясы әрдайым мүшелену сипатымен анықталады, онда сызықты төрт конформация табылған.
Ерітіндіде сызықты лауренобиолид гермакранолиді (24) [28] осындай мүшеленуде он - мүшелі циклдің үлкен иілу есебінен барлық төрт конформер a:b:c:d түрінде 5:3:1:4 қатынаста кездеседі.
Иваксиллин (17), спициформин ацетаты (18) [29], халлерол (19) [30] және мукрин (23) сесквитерпенді ɤ - лактондардың молекулалары кристалдық жағдайда А циклінде кресло-кресло типті 15D5,1D14 (a), кресло-ванна типті 15D5,1D14 (b), ванна-ванна типті 15D5,1D14 (c) және ванна-ванна типті 15D5,1D14 (d) конформацияларын қабылдайды. 4 кестеде осы молекулалардың торсиондық бұрыштары келтірілген.
4 кесте
А цикліндегі кейбір сызықты Е, Е-гермакранолидтерінің торсиондық бұрыштары
Құры
лымы
Байланыс бойынша бұрыштары, град.
1-10
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
(14)
155
-109
52
-88
155
-118
83
-101
90
-98
(15)
160
-107
45
-92
167
-116
75
-108
96
-96
(16)
149
-107
51
-95
167
-117
74
-107
102
-96
(17)
154
-105
55
-89
154
-123
82
-104
86
-105
(18)
-163
115
-51
-92
-151
70
59
-134
60
55
(19)
163
-71
-37
94
-159
90
56
-116
79
-92
(20)
-154
55
32
-107
164
-111
65
-116
70
73
(21)
-151
54
30
-106
165
-108
71
-116
75
72
(22)
-155
58
36
-106
168
-112
57
-107
81
59
(23)
-150
115
-40
-34
171
-115
46
-111
69
62
Зерттелген 6-ацетокси-13-метокси-1(10),4(5)-ди эпокси-1,5,7Н,8,11Н-Е,Е-гермакр-8,1 2-олид (14) және тамирин (22) [31] құрылыстары сызықты транс, транс - гермакранолидтерге жатады (торсиондық бұрыштар С2С1С10С9 155 (14) және минус 154.9, С3С4С5С6 155 және 167.6 (22). (14) құрамындағы ацетокситоп және (22) құрамындағы окситоп С6 жағдайында экваториалды -ориентацияға ие болады. Лактонды және гермакранды циклдер транс - мүшеленген (торсиондық бұрыш Н7С7С8Н8 136 және 141). (14) құрылысында псевдоторсионды бұрыш С10С1С4С5 минус 79, Ме - топтары С4 және С10 кезінде -бағытта син-ориентацияланған.
Он мүшелі циклдегі торсиондық бұрыштардың мәні осы молекулаға жақын және осылайша (14) құрылысындағы А циклі кресло-кресло типті 15D5,1D14 конформацияға ие болады.
1.4 Гермакранолидтер
Гермакранолидтер С6-С7 немесе С7-С8 байланыстары бойынша -лактонмен конденсирленген он мүшелі карбоциклден тұрады. Көбіне циклдердің транс - мүшелену кездеседі.
Әдетте гермакранолидтер карбоциклі құрамнда екі қос байланыс С1=С10 және С4=С5 немесе оларды алмастыратын эпокситоптар болады. Барлық мүмкін болатын 4 изомерия үшін: транс, транс - гермакранолидтер, цис, транс - меламполидтер, транс, цис - гелионголидтер және цис, цис - цис, цис - гермакрадиенолидтер.
Сесквитерпенді -лактондар басқа да табиғи қосылыстар секілді әдетте өздері бөлініп алған өсімдіктің атауымен аталады. Бұдан басқа, оларды Женевский номенклатурасымен атау қолданылады. Мысалы: миллефин немесе 3,8-диацетоксигермакра-1(10),4-диен -6,12-олид (Accillea millefolium L бөлінген); британин немесе 2,6-диацетокси-4-окси-псевдогвай-11 (13)-ен-8,12-олид (Inula Britannica L бөлінген).
Міндетті түрде кездесетін метил тобынан басқа С4 (немесе С5) және С10 кезінде сесквитерпенді -лактондар құрамында кетонды, эпоксидті, гидроксилді күрделі эфирлі топтар басқа орналасуда кездеседі. Күрделі эфир тобы бар табиғи сесквитерпенді лактондардың құрылысы күрделі болып келеді және оның тривиалды атаулары нақты белгісіз, сондықтан, анағұрлым кең таралған негізгі күрделі эфир топтарын келтіруді дұрыс көрдік (кесте 5 қараңыз).
Сесквитерпенді -лактондар мен басқа да табиғи қосылыстар молекуласының маңызды бөлігі (мысалы, хош иісті заттар, [32]), антибиотиктер [33]) сесквитерпенді -лактон тобы болып табылады. Шамасы, сесквитерпенді -лактондардың биологиялық белсенділігінде лактон циклінің рөлі анағұрлым маңызды болғандықтан, оның құрылымдық - химиялық сипаттамаларын қарастыруға тоқталғанымыз жөн.
Лактон циклі құрамына кіретін күрделі эфир тобы жалпы жағдайда екі жазық - цис немесе транс конформацияны қабылдайды (14 сурет) [34]:
транс цис
14 сурет. Лактон цикліндегі транс және цис конформациялары
5 кесте
Табиғи сесквитерпенді -лактондардың құрамында кездесетін негізгі күрделі эфир топтары
Құрылымдық формуласы
Атауы
Белгіленуі
Ацетокси
Пропионокси
Изобутирокси
Метакрилокси
Эпоксиметакрилокси
4-оксиметакрилокси
Изовалериокси
Сенециоокси
2-метилбутаноокси
Тигелокси
Ангелокси
Эпоксиангелокси
ОАс
OPro
О-i-But
ОМас
OEpoxymac
OMac-4-OH
O-i-Val
OSen
O-2-Mebut
OTig
OAng
OEpoxyang
Кванттық - химиялық есептеулерге сүйенсек, күрделі эфир тобының цисоидты конформациясы трансоидты конформациямен салыстырғанда шамамен 3.6 ккалмоль аз пайдалы [35]. Осыған байланысты циклді емес немесе макроциклді қосылыстарда күрделі эфир топтары негізінен транс - конформацияға ие болады. Цис - конформация - және δ - лактондарын қосып тек аз циклдерде жүзеге асады.
Бізге белгілі, жазық емес бес мүшелі циклдерде конверт немесе жартылай кресло (твист) конформациясы болуы мүмкін (15 сурет). ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz