авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Строение и состав продуктов экстракции и модификации биологически активных соединений в среде субкритической воды

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Борисенко Сергей Николаевич

СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ПРОДУКТОВ ЭКСТРАКЦИИ И МОДИФИКАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В СРЕДЕ СУБКРИТИЧЕСКОЙ ВОДЫ

02.00.04 – физическая химия

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Ростов-на-Дону

2009

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте физической и органической химии Южного федерального университета

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Харабаев Николай Николаевич
Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Калабин Геннадий Александрович доктор технических наук, профессор Кужаров Александр Сергеевич

Ведущая организация: Международный Томографический Центр СО РАН

Защита диссертации состоится 13 ноября 2009 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.14 при Южном федеральном университете по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки 194/2, НИИ ФОХ ЮФУ конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская 148).

Автореферат разослан 12 октября 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук А.С.Морковник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Поиск экологически безопасных методов экстракции и химической модификации фармацевтически значимых соединений растительного происхождения является одним из приоритетных направлений современной химии. Замена токсичных органических растворителей экологически чистыми суб- и суперкритическими флюидами, такими как СО2 и вода, является наиболее перспективным подходом к решению поставленных задач. В последнее десятилетие, для экстракции и химической модификации биологически активных соединений предложено использовать субкритическую воду (перегретая вода под давлением при температурах от 100оС до 374оС). Для России, с ее богатейшими растительными ресурсами, возможность использования субкритической воды в технологических процессах является чрезвычайно актуальной и имеет огромное практическое значение, особенно с учетом экологической чистоты, доступности и дешевизны воды (по сравнению с традиционными токсичными и дорогостоящими органическими растворителями). Поэтому, исследования, нацеленные на разработку экологически чистых методик экстракции и химической модификации биологически активных соединений в среде субкритической воды, являются актуальными и имеют значительный инновационный потенциал.

Цель работы: разработка экологически чистых методик экстракции и химической модификации биологически активных соединений в среде субкритической воды и установление состава полученных продуктов с использованием масс-спектрометрии с ионизацией электроспреем и спектроскопии ЯМР.



В задачи исследований входило:

1) Разработка экологически чистых методик (без использования органических растворителей) экстракции и химической модификации в среде субкритической воды биологически активных соединений растительного происхождения, имеющих значительный фармацевтический потенциал.

2) Установление строения и состава полученных продуктов с использованием физико-химических методов: спектроскопии ЯМР и масс-спектрометрии с ионизацией электроспреем.

3) Сравнение эффективности методик с использованием субкритической воды для получения биологически активных биофлавоноидов и тритерпеновых гликозидов с результатами традиционных методов экстракции, основанных на применении органических растворителей в качестве экстрагента.

4) Изучение изомеризации изохинолинового алкалоида глауцина в фенантреновый природный алкалоид дес-глауцин.

5) Синтез в среде субкритической воды одного из интенсивно изучаемых макроциклов - циклотривератрилена.

Научная новизна. Впервые среда субкритической воды использована для экстракции биофлавоноидов кверцетина и дигидрокверцетина, а также для извлечения смеси аралозидов из аралии манчжурской – биологически активных соединений растительного происхождения, имеющих значительный фармацевтический потенциал, как в РФ, так и за рубежом. Осуществлена изомеризация природного алкалоида апорфинового ряда глауцина в фенантреновый алкалоид дес-глауцин в среде субкритической воды с выходом, в три раза превышающим лучший из описанных ранее в литературе результатов. Впервые в среде субкритической воды осуществлён синтез макроциклических соединений циклотривератрилена и циклотетравератрилена.

Практическая ценность работы. Продемонстрированы принципиальные преимущества использования субкритической воды (горячей воды под давлением) для извлечения биологически активных соединений класса биофлавоноидов и тритерпеновых гликозидов по сравнению с традиционными методами. Разработаны методы изучения строения продуктов и анализа состава смесей, полученных как в результате экстракции из природных объектов, так и в ходе химических реакций в среде субкритической воды, с использованием жидкостной хроматомасс-спектрометрии с ионизацией электроспреем.

Предложены экологически безопасные методики получения биологически активных биофлавоноидов в среде субкритической воды, обладающих широким спектром терапевтического действия (антиоксидантное, капилляроукрепляющее действие и др.), присущего как индивидуальным веществам из группы флавоноидов, так и их смесям, что позволяет создавать на их основе большое число лекарственных форм. Предлагаемые методики экстракции и синтеза в среде субкритической воды, как правило, более эффективны и экологически безопасны по сравнению с традиционными подходами, основанными на использовании дорогостоящих и токсичных органических растворителей. Предлагаемые подходы открывают возможности получения перспективных с фармакологической точки зрения соединений в экологически чистых реакционных средах. По материалам работы подано 4 заявки на изобретения.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на III Международной научно-практической конференции “Сверхкритические флюидные технологии: инновационный потенциал России”, (Ростов-на-Дону; 11-12 октября 2006); IX Международном Семинаре по магнитному резонансу (спектроскопия, томография, экология) 15 – 20 сентября 2008 год; V Международной научно-технической конференции “Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии. БФФХ-2009”, (Севастополь, 21–25 апреля 2009); IV, V Международной конференции по новым технологиям и приложениям современных физико-химических методов (Ростов-на-Дону, 18-22 сентября 2007, 1 - 5 июня 2009), V Международной научно-практической конференции «Сверхкритические флюиды: фундаментальные основы, технологии, инновации» (Суздаль, 15–18 сентября 2009); V Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, (г. Ростов-на-Дону, 2009), III Всероссийской конференции «Аналитика России» (г. Краснодар, 27 сентября – 2 октября 2009 г.)

Работа выполнена при поддержке грантов Министерства образования и науки РФ (РНП 2.2.2.23915 и 2.1.1.4939), президента РФ по поддержке ведущих научных школ (НШ-363.2008.03) и Американского фонда гражданских исследований и развития (США) по Российско-американской программе “Фундаментальные исследования и высшее образование” (гранты CRDF BP3C04, BP4M04).

Частично полученные в работе результаты использовались для реализации проекта по программе Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере СТАРТ-06 (г/к 4366р/6813).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, включая 5 статей в журналах, рекомендуемых ВАК, и 11 работ в материалах и тезисах докладов Международных и Всероссийских конференций и семинаров.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка цитируемой литературы (209 наименований)

Работа изложена на 108 страницах, содержит 44 рисунков и 9 таблиц.

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования.

Глава 1 диссертации содержит обзор литературы, где рассмотрены основные теоретические и экспериментальные данные по применению суб- и суперкритических флюидных сред для экстракции и модификации различных соединений. Отмечено, что вода, находящаяся в жидком субкритическом состоянии (при температурах выше 100 °С и ниже 374 °C и давлении, обеспечивающим нахождение воды в жидкой фазе), является весьма эффективным и экологически чистым инструментом экстракции и химической модификации биологически активных соединений, за счет возможности изменения ее физико-химических свойств (диэлектрической проницаемости, ионного произведения, диффузионных свойств и плотности) при увеличении давления и температуры.




ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

  1. Экстракция биофлаваноидов

Экстракцию субкритической водой в проточном режиме проводили с помощью специально разработанной и изготовленной оригинальной установки (рис. 1).

Рис. 1 Блок - схема и фотография установки для экстракции биофлавоноидов субкритической водой: 1. Емкость для воды; 2. Насос; 3. Термостат; 4. Контур предварительного нагрева; 5. Картридж; 6. Рестриктор (ограничитель давления); 7. Емкость для сбора экстракта

С использованием разработанной установки изучена возможность экологически чистого способа выделения флавоноидов из растительного сырья на примере естественного антиоксиданта – кверцетина.

Кверцетин I Дигидрокверцетин II

В качестве сырья использовали горец перечный (Polygonum hydropiper L., спорыш). Экстракцию проводили перегретой водой (субкритической водой) при температуре до 250С и давлении 120 атм в течение 30 минут. Соответствующая хроматограмма смеси представлена на рис 2.

 роматограмма экстракта,-4

Рис. 2 Хроматограмма экстракта, полученного в среде субкритической воды из травы горца перечного(Polygonum hydropiper L.)

Для оценки эффективности предложенной экстракции в среде субкритической воды проведено сравнение с результатами экстракции, полученных традиционным метанольным методом извлечения флавоноидов. Результаты представлены в таблице № 1.

Таблица №1 Содержание флавоноидов и кверцетина в экстрактах горца перечного, полученных различными способами.

Способ экстракции Сумма флавоноидов по площадям пиков, мB*108 Количество кверцетина I, мкг/г Относительная доля извлечения кверцетина
Метанол 5,8 43,1 1,0
Субкритическая вода 4,8 328,0 7,6

Установлено, что экстракция субкритической водой позволяет извлечь кверцетина в 7,6 раз больше по сравнению с традиционным способом. В то же время, общая сумма флавоноидов, регистрируемая в экстракте, полученном в субкритической воде, меньше, чем при традиционной метанольной экстракции. Для изучения причин такого поведения, экстракция в среде субкритической воды была осуществлена в нескольких температурных интервалах. Результаты исследований показали, что при температурах ниже 100 °С кверцетина извлекается столько же, сколько извлекается традиционной метанольной экстракцией (44,0 мкг/г),. При нагревании воды от 100С – до 150С извлекается 61,3 мкг/г, а в интервале от 150С до 250С извлекается дополнительно еще 222,7 мкг/г (рис. 3).

 ависимость содержания кверцетина в-5

Рис. 3 Зависимость содержания кверцетина в смесях экстрактов горца перечного (Polygonum hydropiper L.), полученных различными способами

Следует предположить, что повышение температуры воды способствует высвобождению кверцетина, связанного в растительной матрице. В частности, это может быть результат реакции гидролиза присутствующих в растительной матрице гликозидов биофлаваноидов, таких, например, как рутин или его (кверцетина) другие гликозиды. Это косвенно подтверждается наблюдаемым в эксперименте уменьшением площадей хроматографических пиков флавоноидов при сравнении с результатами традиционной экстракции (Табл.1). Разработанная установка была использована для изучения процесса гидролиза рутина III (дигликозида образованного кверцетином и восстанавливающими сахарами глюкозой VI и рамнозой V) до кверцетина I в среде субкритической воды. Cхема реакции представлена на рисунке 4.

 III IV V I V VI хема-6

III IV V




 I V VI хема получения-7

I V VI

Рис. 4 Схема получения кверцетина I из рутина Ш в субкритической воде

Результаты хроматографии стандартного раствора рутина и экстракта, полученного на установке через 30 мин. приведены на рис. 5а и 5б соответственно.

а) б)


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.