Comprimés d'acide usnique. Cetraria islandaise (Cetraria islandica.)

Les lichens sont bien connus pour une variété de métabolites secondaires, appelés substances lichens. Le métabolite secondaire des lichens le plus connu est peut-être l’acide usnique, produit lors de l’accouchement. Cladonia, Usnée, Lécanora, Ramalina, Evernia, Parmélia, Alectoria et dans d'autres genres de lichens. L'acide usnique a des activités antivirales, antibiotiques, analgésiques, antituberculeuses et insecticides.

L'acide usnique est produit par un mycobionte de lichen - cela a été démontré pour la première fois dans le travail et plus tard, l'acide usnique a été extrait de mycobiontes isolés du genre lichen. Ramalina. L'acide usnique a été isolé pour la première fois en 1843 à partir de lichens du genre Ramalina Et Usnée, un an plus tard, elle a été caractérisée comme une substance individuelle et a reçu son nom. Neuf décennies plus tard, il a été installé structure chimique.

L'acide usnique est produit dans les lichens grandes quantités ah, cela représente jusqu'à 8% du poids sec des thalles. Grand variations saisonnières teneur en acide usnique dans les thalles de lichen : niveaux maximaux à la fin du printemps et au début de l'été, et niveaux généralement faibles en automne et en hiver. La teneur en acide usnique est en corrélation avec le moment d'apparition solstice d'été, les niveaux de rayonnement solaire et les conditions de température dépendent de l'emplacement du lichen.

L'acide usnique est une substance cristalline jaune, dans sa structure, il appartient aux dérivés du dibenzofurane et existe sous la forme de deux formes énantiomères, différant par la configuration du groupe méthyle au niveau de l'atome C 9b. L'énantiomère dextrogyre a R.-configuration du groupement méthyle angulaire et sa rotation spécifique est de +478 (avec 0,2 CHCl 3, (deg ml)(g dm) -1). Un producteur typique d’acide (+)-usnique est Usnée longissima, la source de l'énantiomère lévogyre de l'acide usnique peut être appelée Cladonia stellaris(-458, c 0,2 CHCl 3, (deg ml) (g dm) -1).

Les groupes hydroxyle de l’acide usnique sont impliqués dans la formation de fortes liaisons hydrogène intermoléculaires. Constantes de dissociation groupes hydroxyles l'acide usnique, déterminés par titrage spectrophotométrique, sont : pKa 1 4,4 (C 3 -OH), pKa 2 8,8 (C 7 -OH), pKa 3 10,7 (C 9 -OH). L'acidité du milieu et le rapport des formes neutres et anioniques de l'acide usnique, selon les chercheurs, jouent rôle important dans la vie du lichen.

Les groupes hydroxyle de cette molécule forment de fortes liaisons hydrogène intramoléculaires et sont également capables de former des liaisons hydrogène intermoléculaires, ce qui peut faciliter le transfert rapide de l'excès d'énergie reçu par les lichens du Soleil, environnement sous forme de chaleur.

La présence du cycle résorcinol et d'un système de groupes carbonyle conjugués contribuent au fait que la molécule d'acide usnique absorbe largement dans l'UV proche (320-400 nm), l'UV moyen (280-320 nm) et l'UV lointain (en dessous de 280 nm). ) gammes. Il convient de noter que ce métabolite agit comme un écran solaire efficace contre les lichens. Cela permet aux lichens, par exemple soumis à une longue exposition au soleil dans les déserts chauds, de réduire effets nocifs rayonnement solaire.

La principale méthode d'obtention de l'acide usnique, depuis les premières études du XIXe siècle jusqu'à nos jours, est l'extraction des lichens avec des solvants organiques et la précipitation ultérieure de l'extrait ou sa recristallisation. L'acide usnique est hautement soluble dans le benzène, le chloroforme, l'alcool amylique et la glace. acide acétique, légèrement soluble dans l'éthanol, l'éther de pétrole, l'éther diéthylique et insoluble dans l'eau.

Acide usnique

Acide usnique est l'une des substances spécifiques du lichen qui se forment au cours du métabolisme et que l'on ne trouve pas dans d'autres groupes d'organismes. Le nom vient d'un genre de lichens Usnée.

Parmi les propriétés de l'acide usnique, en tant qu'actif biologique, le plus grand intérêt pour l'homme est son activité antibactérienne, qui a déjà trouvé des applications en médecine : le médicament binan (sel de sodium de l'acide usnique) est utilisé dans le traitement de nombreuses maladies, notamment contre tuberculose, et aussi comme anti-brûlure un produit que l'on peut acheter en pharmacie. Cela a déterminé l’intérêt pour l’acide usnique.

Fondation Wikimédia.

2010.

Voyez ce qu’est « l’acide usnique » dans d’autres dictionnaires : ACIDE USNIQUE (C - 18H16O7) substance lichen, présente dans les thalles de nombreux lichens, possède un large spectre d'action antibiotique et des propriétés bactériostatiques et bactéricides élevées. Un antibiotique national a été créé sur la base du Royaume-Uni....

Dictionnaire des termes botaniques

Cetraria enneigé ... Wikipédia L'importance économique des lichens dans la vie humaine est grande. Premièrement, ce sont les plantes alimentaires les plus importantes. Les lichens constituent la nourriture principale des rennes, animaux qui jouent un rôle important dans la vie des peuples du Grand Nord. La base... ...

Encyclopédie biologique

Groupe polyphylétique de champignons Ernst Heinrich Haeckel ... Wikipedia

Les lichens (lat. Lichenes) sont des associations symbiotiques de champignons (mycobiontes) et d'algues vertes microscopiques et/ou de cyanobactéries (photobiontes) ; le mycobionte forme un thalle (thalle), à ​​l'intérieur duquel se trouvent les cellules photobiontes. Groupe... ...Wikipédia Les lichens contiennent de nombreux éléments et substances. Tous peuvent être divisés en deux grands groupes L'importance économique des lichens dans la vie humaine est grande. Premièrement, ce sont les plantes alimentaires les plus importantes. Les lichens constituent la nourriture principale des rennes, animaux qui jouent un rôle important dans la vie des peuples du Grand Nord. La base... ...

primaire et secondaire. Les substances primaires comprennent les substances qui participent directement au métabolisme cellulaire ; d'entre eux... ... Les lichens sont extrêmement répandus dans globe , on les trouve dans presque toutes les espèces terrestres et même dans certainesécosystèmes aquatiques L'importance économique des lichens dans la vie humaine est grande. Premièrement, ce sont les plantes alimentaires les plus importantes. Les lichens constituent la nourriture principale des rennes, animaux qui jouent un rôle important dans la vie des peuples du Grand Nord. La base... ...

. Leur rôle est particulièrement important dans les biogéocénoses de la toundra, de la toundra forestière et des forêts, où ils constituent un élément notable... Le produit de teinture foncée est connu commercialement sous la dénomination O. violet , préparé à partir de divers types de lichens et utilisé pour teindre la soie et la laine de diverses couleurs mélangées. O. représente une des teintures les plus anciennes... ...

Dictionnaire encyclopédique F.A. Brockhaus et I.A. Éphron Groupe étendu composés organiques contenu dans les lichens (Voir Lichens). On les retrouve dans de nombreux genres de lichens (Ramalina, Evernia, Cladonia, Anzia…). Typiquement, chaque type de lichen est caractérisé par plusieurs L...

Produit par des micro-organismes produits chimiques, ce qui peut inhiber la croissance et provoquer la mort des bactéries et autres microbes. L'effet antimicrobien des antibiotiques est sélectif : ils agissent plus fortement sur certains organismes que sur... ... Encyclopédie de Collier

Titulaires du brevet RU 2317076 :

L'invention concerne l'industrie chimique et pharmaceutique. Un mélange de lichens des genres Usnea et Cladonia est extrait avec un solvant organique (chloroforme, tétrachlorure de carbone, acétone, hexane, éther de pétrole, nefras et mélanges des solvants ci-dessus) suivi d'un isolement du produit cible par évaporation du solvant organique. et précipitation de l'extrait dans le système chloroforme - alcool (1 : 10) ou à partir de l'hexane. L'invention permet d'augmenter le rendement jusqu'à 0,99-2,44 %.

L'invention concerne l'industrie chimique et pharmaceutique et concerne la production d'acide usnique - (2,6-diacétyl-3,7,9-trihydroxy-8,9b-diméthyl-9bH-dibenzofuran-1-one) comme suit formule développée JE:

L'acide usnique, une substance cristalline jaune avec un squelette de dibenzofurane, est très actif contre de nombreux organismes pathogènes de nature virale, bactérienne et fongique en raison de ses propriétés, il est utilisé en cosmétique, en dentisterie et dans d'autres domaines de la médecine ; Bonne source l'acide usnique se trouve dans diverses espèces de lichens, par exemple les lichens des genres Usnea et Cladonia, dont ce composé est le principal métabolite.

Il existe des procédés connus pour produire de l'acide usnique par extraction du lichen avec du benzène, qui diffèrent par l'étape d'isolement de la substance pure de l'extrait sec.

Selon la méthode décrite dans [Moiseeva E.N. Propriétés biochimiques les lichens et leur signification pratique. Éd. Académie des sciences de l'URSS, 1961, pp. 43-47.], le lichen est extrait au benzène, le benzène est éliminé, l'extrait sec de lichen est traité au chloroforme, l'extrait chloroformique est évaporé, le résidu est traité à l'alcool froid , les cristaux d'acide usnique précipités sont ensuite dissous à nouveau dans du chloroforme chaud et précipités avec de l'alcool froid et de l'éther. Ainsi, la procédure d'extraction de l'acide usnique de l'extrait est en plusieurs étapes et le rendement obtenu n'est que de 0,66 %.

Selon l'invention [A.s. URSS 833255, MKI3 A61K 35/82. Méthode de production d'acide usnique, BI n° 20, 1981] le rendement en produit cible est également faible - 0,76 %. Le procédé consiste à extraire le lichen avec du benzène, à éliminer le benzène, à traiter le résidu sec avec du chloroforme, après quoi l'acide usnique extrait de l'extrait est purifié à l'aide de gel de silice. Tout d'abord, l'acide usnique contaminé en solution est appliqué sur du gel de silice, le solvant est éliminé et le produit cible est élué du gel de silice sur une colonne avec un mélange benzène-chloroforme. Cette méthode de purification en plusieurs étapes utilisant du gel de silice n’est pas technologiquement avancée et rendra difficile l’isolement de grandes quantités d’acide usnique.

La méthode choisie comme prototype [Moiseeva E.N. Propriétés biochimiques des lichens et leur importance pratique. Éd. Académie des sciences de l'URSS, 1961, pp. 43-47.], qui se caractérise par un ensemble de caractéristiques les plus proches de l'ensemble fonctionnalités essentielles inventions.

L'objectif de l'invention est de créer un procédé technologique permettant de produire de l'acide usnique à partir de matières premières disponibles avec un rendement élevé.

Le problème est résolu par la méthode d'extraction des matières premières séchées à l'air avec les solvants disponibles pendant l'ébullition, suivie de la libération d'acide usnique pur sous forme de cristaux jaunes lorsque la solution est conservée après élimination partielle de l'agent d'extraction ou lorsque l'extrait sec est dissous lorsqu'il est chauffé dans un mélange de chloroforme - éthanol(1:10) avec refroidissement ultérieur de la solution, et comme matières premières - sources d'acide usnique - des mélanges de lichens du genre Usnea sont utilisés, qui sont encore des déchets non utilisés lors de l'exploitation forestière, ainsi que des lichens du genre Cladonia, qui font partie de la mousse de renne, répandue dans la toundra et les montagnes de l'Altaï.

Les lichens du genre Usnea sont une source de libération d'acide (+)-usnique, les lichens du genre Cladonia sont une source de libération d'acide (-)-usnique. Et l'acide (±)-usnique est extrait d'un mélange de lichens des genres Usnea et Cladonia.

Le chloroforme, le tétrachlorure de carbone, le benzène, l'acétone, l'hexane, l'éther de pétrole, le néfras et les mélanges de ces solvants sont utilisés comme solvants pour extraire l'acide usnique. différents ratios. Cette sélection de solvants pour l'extraction et l'isolement est basée sur le fait que l'acide usnique est soluble dans le chloroforme et le benzène, dans l'hexane, l'éther de pétrole et l'acétone - soluble lorsqu'il est chauffé et peu soluble dans l'éthanol. C'est pourquoi l'acide usnique cristallise bien à partir d'une solution d'hexane partiellement évaporée ou d'une solution dans de l'éther de pétrole et du néfras lors du refroidissement ; à partir d'un extrait chloroformique concentré - précipité avec de l'alcool, ou l'extrait sec, lorsqu'il est chauffé, se dissout dans un système sélectionné de chloroforme - éthanol (1:10), à partir duquel l'acide usnique cristallin précipite lorsqu'il est refroidi.

La matière première initiale - la somme des lichens du genre Usnea - a été récoltée dans l'Altaï, collectée sur des branches de sapin et d'épicéa, dans des zones forestières potentiellement intéressantes pour l'exploitation forestière. Des échantillons de lichens du genre Cladonia ont été collectés au col Seminsky (Altaï). Les lichens du genre Usnea récoltés sur les branches de sapin et d'épicéa ont la composition suivante : Usnea hirta Web., Usnea longissima Arh. (l'espèce principale du mélange), en plus petites quantités Usnea subfloridana Stirt., Usnea glabrescens Hav. Ap.Lynge, Usnea wasmuthii Ras., Usnea glabrata (Arh.) Vain., Usnea scabrata NyL ; lichens du genre Cladonia collectés dans l'Altaï : les principales espèces sont Cladonia uncialis (L.) Wigg., Cladonia rangiferina (L.) Web. ex Wigg., Cladonia stellaris (Opiz) Pouzard et Vezda, en plus petites quantités - Cladonia mitis (Sandst). Hustich, Cladonia pyxidata (L.) Hoffm., Cladonia crispata (Ach.) Flot, Cladonia cariosa (Ach.) Spreng.f.cariosa, Cladonia Squamosa (Scop.) Hoffm.ssp. squamosa, Cladonia gracilis (L.) Willd. L'acide usnique peut être extrait des deux espèce individuelle lichens des genres Usnea et Cladonia, et issus de mélanges d’espèces et de genres de lichens énumérés ci-dessus.

Ainsi, le procédé proposé pour produire de l'acide usnique est simple dans sa mise en œuvre technologique et permet d'obtenir de l'acide usnique pur avec un rendement élevé après une seule précipitation, sans purification supplémentaire, il présente de nombreux avantages par rapport aux procédés connus :

L'extraction est réalisée à partir d'une somme de lichens, qui peuvent être préparés assez facilement, contrairement à la collecte d'espèces individuelles ;

Divers solvants et mélanges de solvants sont utilisés pour extraire l'acide usnique ; Le solvant distillé à partir de l’extrait ne nécessite pas de purification ou de régénération supplémentaire pour être utilisé dans des extractions répétées, ce qui est très avancé technologiquement. Les solvants sont choisis de telle sorte que l'acide usnique précipité des solutions ne nécessite pas de purification supplémentaire et soit isolé avec un rendement supérieur à celui des méthodes analogues indiquées ci-dessus. Le rendement en produit cible selon la méthode proposée est de 0,99 à 2,44 % contre 0,66 % selon la méthode prototype connue.

La substance résultante est de l'acide usnique sans impuretés, dont la pureté a été prouvée sur la base des spectres RMN 1H et de la chromatographie liquide haute performance (HPLC). Les cristaux résultants ont un mp. 198°C. Pureté HPLC - 97-98%.

L'invention est illustrée par les exemples suivants.

Exemple 1. 200 g de mélange broyé séché à l'air de lichens du genre Usnea sont extraits séquentiellement deux fois avec 1,5 l de chloroforme par ébullition pendant 4 heures. Le solvant est éliminé par distillation, le résidu sec est de 6,35 g. L'extrait est dissous par ébullition dans 100 ml d'un mélange chloroforme-éthanol (1:10), après refroidissement de la solution, des cristaux jaune clair d'acide (+)-usnique tombent. la masse de cristaux séchés et filtrés est de 2,82 g (rendement - 1,41 %). [α] D   25 +395° (с 1,5, CHCl 3) RMN 1 Н (CDCl 3 , δ, ppm) 1,73 С 9b -СН 3 , 2,03 С 8 -СН 3 , 2,64 et 2,65 С 10 -СН 3 et C 11 -CH 3, 5,93 H 4, 10,89 C 8 -OH, 13,21 C 6 -OH, 18,86 C 3 -OH.

Exemple 2. 250 g de mélange broyé et séché à l'air de lichens du genre Usnea dans un ballon de 2 litres sont bouillis avec du chloroforme deux fois pendant 4 heures (1,7 litre de chloroforme chacun). Le solvant est éliminé jusqu'à un volume d'extrait d'environ 30 à 50 ml, 80 à 100 ml d'alcool éthylique sont ajoutés au ballon, après quoi des cristaux d'acide usnique précipitent. Le précipité est séparé sur Büchner, lavé sur filtre à l'alcool et séché à l'air. 4,3 g d'acide (+)-usnique sont isolés. [α] D 25 +390° (avec 1,4, CHCl 3). Le rendement du produit cible est de 1,72 %.

Exemple 3. 292,60 g de lichen Cladonia stellaris séché à l'air sont broyés et extraits trois fois avec de l'éther de pétrole (1,5 l chacun, 3 fois pendant 4 heures). L'extrait obtenu, après avoir éliminé le solvant jusqu'à 0,25 l, est laissé pendant 4 à 6 heures. Le précipité formé sous forme d'aiguilles jaune clair est de l'acide (-)-usnique, pesant 3,00 g (rendement - 1,03 %). [α] D   25 -450° (avec 1,5, CHCl 3).

Exemple 4. 225 g d'un mélange de lichens des genres Cladonia et Usnea (rapport ˜1:1) sont extraits trois fois successivement au nefras (1,5 l chacun, 4 heures chacun), l'extrait chaud est essoré, le solvant est éliminé jusqu'à un volume de 0,2 à 0,3 l et laissé reposer pendant 4 à 6 heures. Le précipité obtenu sous forme d'aiguilles jaunes est de l'acide (±)-usnique racémique pesant 2,81 g (Rendement - 1,25 %).

Exemple 5. 81,80 g de lichen Usnea filependula sont extraits à l'hexane (1,0 l chacun, 3 fois pendant 4 heures). L'extrait obtenu est évaporé jusqu'à un volume de 0,25 1. La masse d'acide (+)-usnique précipité à partir de l'extrait refroidi était de 2,00 g (rendement - 2,44 %). [α] D   25 +441° (à partir de 1,60, CHCl 3).

Exemple 6. Un mélange de lichens du genre Usnea pesant 210 g est extrait par ébullition avec un mélange d'acétone et d'éther de pétrole ˜1:1 (1,5 l chacun, 2 fois pendant 4 heures). L'extrait obtenu est évaporé à sec, puis dissous par chauffage dans ~ 80 ml d'un mélange de chloroforme et d'éthanol (1:10). Après refroidissement de la solution, des cristaux jaunes pesant 2,05 g précipitent (Rendement - 0,98 %), qui, selon le spectre RMN 1 H, représentent l'acide usnique. [α] D 25 +416° (à partir de 1,64, CHCl 3).

Exemple 7. Un mélange de lichens du genre Usnea pesant 190 g est extrait par ébullition avec un mélange d'acétone et de chloroforme ˜1:1 (1,5 l chacun, 2 fois pendant 4 heures). L'extrait obtenu est évaporé à sec, puis dissous par chauffage dans ~ 80 ml d'un mélange de chloroforme et d'éthanol (1:10). Après refroidissement de la solution, des cristaux jaunes pesant 2,65 g précipitent (Rendement - 1,39 %), qui, selon le spectre RMN 1H, représentent l'acide usnique. [α] 0   25 +414° (à partir de 1,60, CHCl 3).

Procédé d'obtention d'acide usnique à partir de lichens par extraction avec un solvant organique suivie d'isolement du produit cible, caractérisé en ce qu'on utilise comme lichens un mélange de lichens des genres Usnea et Cladonia, et du chloroforme, du tétrachlorure de carbone, de l'acétone, de l'hexane, l'éther de pétrole, le nefras et leurs mélanges, et l'isolement est réalisé par évaporation du solvant organique et précipitation de l'extrait dans le système chloroforme-alcool (1:10) ou de l'hexane.

Brevets similaires :

L'invention concerne des médicaments et concerne une composition dépigmentante pour la peau, qui contient de l'adapalène et au moins une substance dépigmentante choisie parmi les dérivés phénoliques, tels que l'hydroquinone ou le 4-hydroxyanisole, dans un support physiologiquement acceptable.

L'invention concerne le domaine médical et peut être utilisée pour déterminer l'administration cible à tractus gastro-intestinal dur forme posologique avec revêtement protecteur.

Page 3

La biosynthèse de l'acide didymique, ainsi que de certaines autres substances polycycliques du lichen (en particulier l'acide usnique et la strepsiline évoquées dans ce chapitre), s'effectue probablement par condensation de résidus acétyles pour former les composés phénoliques correspondants521, qui subissent ensuite une dimérisation oxydative et diverses transformations ultérieures.  

Il faut cependant noter que la préparation obtenue à partir du lichen Evernia i - irunastri et contenant, avec de l'acide usnique (à ce sujet, voir p.  

Passons maintenant à l'examen des données expérimentales qui ont conduit à la conclusion que la formule (333) reflète correctement la structure de la molécule d'acide usnique.  

En même temps, à partir des formules (333) et (349), tout jusqu'à présent peut être expliqué de manière tout à fait satisfaisante propriétés connues et la transformation de l'acide usnique, qui nous fait reconnaître ces formules comme exactes.  

Cependant, ces études n'ont commencé à se développer de manière plus intensive que dans la période 1930-1940, lorsqu'un nombre très important de rapports sont apparus consacrés à la fois à l'acide usnique lui-même et à un certain nombre de ses produits de clivage.  

Il est cependant intéressant de noter que les propriétés antibiotiques de l'acide usnique ne dépendent pas de la structure spatiale de sa molécule : () -, (-) - et () - les acides usniques ont presque la même activité. Il est extrait à l'aide d'Et2O et, après séparation des autres substances lichens, purifié par cristallisation dans l'éther de pétrole.  

L'acide usnique (333) et son dérivé diacétyle (350) sont titrés en acides monobasiques, bien qu'ils ne contiennent pas de groupe carboxyle. L'acide usnique possède trois atomes d'hydrogène actifs, malgré la présence de seulement deux hydroxyles phénoliques. Il s'ensuit que son groupe acyclique contient un hydroxyle d'énol, qui possède des propriétés fortement acides.  

Bien que l'acide usnique ait été isolé pour la première fois en 1843 à partir de Ramilina fraxinea et de L/snea borbata, sa structure chimique est restée inconnue pendant près d'un siècle. De nombreux travaux ont été consacrés à la structure de l'acide usnique ; cependant, la clarté concernant les principaux caractéristiques structurelles de ce composé et de ses produits de transformation a été introduit à la suite de recherches ultérieures menées par Robertson, Asahina et Schepf et leurs associés.  

En utilisant cette formule, nous pouvons expliquer le comportement de l'acide usnique en tant que 1 3-dicétone par rapport aux réactifs qui donnent des réactions caractéristiques avec le groupe carbonyle. La formule XIX permet d'expliquer le comportement de l'acide usnique lors du titrage et lors de la détermination de l'hydrogène actif par la méthode Chugaev-Tserevitinov. Sur la base de cette structure, il est facile d'expliquer la formation de produits de clivage hydrolytique de l'acide usnique.  

Son thalle a l'aspect de buissons dressés ou couchés, les branches terminales sont toujours noir bleuté. Il contient une grande quantité d'acide usnique (jusqu'à 8 %) et est particulièrement consommé par les rennes.  

La structure de la plupart des antibiotiques O-hétérocycliques est désormais complètement établie et nombre d’entre eux sont obtenus par synthèse. Etude chimique les antibiotiques tels que la patuline, l'acide usnique, la griséofulvine, la géodine, la citrinine et la sésamine ont nécessité des efforts considérables et les formules proposées ont dû être révisées à plusieurs reprises. Un exemple typique est l'acide usnique, dont l'établissement de la structure a nécessité plus de soixante ans de recherche, et sa synthèse a été réalisée 15 ans plus tard. En revanche, dans dernièrement Une grande attention a été accordée à tort à l'étude de transformations assez ordinaires, par exemple un composé relativement simple.  

En raison de l'effet antibiotique élevé d'un certain nombre de lichens (leurs extraits), les substances contenues dans les lichens méritent attention particulière. L'activité biologique est due principalement à la présence d'acide d-usnique, présent dans les espèces usnea, evernia, letaria et par-melia. Environ 70 autres composés ont également été isolés des lichens, qui peuvent être classés comme les depsides, les depsidones, les dibenzofuranes et les acides lactiques. Pour l'identification, il est judicieux, avec les acides isolés des lichens, d'analyser par chromatographie les produits de leur hydrolyse.  

1 Institut problèmes environnementaux Au nord de la branche de l'Oural Académie russe sciences

2 Nord de l'Arctique université fédérale eux. M.V. Lomonossov

3 Institut des problèmes environnementaux du Nord, branche Oural de l'Académie des sciences de Russie, Université fédérale de l'Arctique du Nord. M.V. Lomonossov

L'intérêt considérablement accru pour les substances biologiquement actives d'origine végétale s'explique par le large éventail d'activités pharmacologiques des substances bioactives. Parmi eux endroit spécial occupe l'acide usnique, qui possède des propriétés antimicrobiennes, antioxydantes, antitumorales et immunostimulantes élevées. Dans cet article analyse comparative procédés d'extraction de l'acide usnique du lichen du genre Cladonia stellaris. Considéré méthodes traditionnelles extractions (macération, percolation), leurs modifications (utilisation de techniques de rayonnement micro-ondes) et modernes (utilisation de solvants sub- et supercritiques), leurs avantages et inconvénients sont notés. Il a été démontré que la méthode d'extraction par fluide supercritique avec du dioxyde de carbone est très efficace, permettant d'obtenir de l'acide usnique avec un rendement élevé (jusqu'à 2,39 ?% de la masse de matières premières de lichen AS), tandis que l'extrait contient 90– 100?% d'acide usnique.

lichen

méthodes d'extraction

acide usnique

1. Kershengolts B.M., Remigailo P.A., Shein A.A., Kershengolts E.B. // Journal médical d'Extrême-Orient. – 2004. – N° 1. – P. 25-29.

2. Koptelova E.N., Kutakova N.A., Tretiakov S.I. Extraction d'extraits et de bétuline de l'écorce de bouleau sous l'influence d'un champ micro-ondes // Chimie des matières premières végétales. – 2013. – N° 4. – P. 159-164.

3. Moiseeva E.N. Propriétés biochimiques des lichens et leur importance pratique. – M. : Maison d’édition. Académie des sciences de l'URSS, 1961. – 82 p.

4. Pichugin A.A., Tarasov V.V. Extraction supercritique et perspectives de création de nouveaux procédés sans déchets // Advances in Chemistry. – 1991. – T. 60. – P. 2412-2421.

5. Podterob A.P. Composition chimique les lichens et leurs usage médical// Revue chimico-pharmaceutique. – 2008. – T. 42. – N° 10. – P. 32-38.

6. Sokolov D.N., Luzina O.A., Salakhutdinov N.F. Acide usnique : préparation, structure, propriétés et transformations chimiques// Avancées de la chimie. – 2012. – T 81. – N° 8. – P. 747-768.

7. Manojlovic N.T., Vasiljevic P.J., Maskovic P.Z., Juskovic M., Bogdanovic-Dusanovic G. // Complément basé sur Evid Altrnat Med. – 2012. – N° 1. – P. 1–8.

Chaque type de lichen est caractérisé par la présence de certains acides lichéniques (par exemple, les acides usnique, protolichesterolique et lichestérique sont caractéristiques des lichens du genre Cladonia), qui leur servent de caractéristique systématique. L'acide usnique (UA) est une substance cristalline jaune, dont la structure est apparentée aux dibenzofuranes, a une activité élevée contre de nombreux organismes pathogènes de nature virale, bactérienne et fongique et possède des propriétés antioxydantes, antitumorales, immunostimulantes et hépatoprotectrices (utilisées dans les compléments alimentaires pour perdre du poids). , ce qui permet de l'utiliser avec succès dans le traitement de maladies d'étiologies diverses. Grâce à ces propriétés, il est utilisé en pharmacologie, en cosmétique, en dentisterie et dans d’autres domaines de la médecine. Cependant, malgré l'expérience positive de l'utilisation du Royaume-Uni dans de nombreux domaines de la médecine clinique, la production médicaments sur cette base n'est pas établi. Il est probable que les méthodes connues pour isoler les substances bioactives des matières premières lichens ne donnent pas les résultats souhaités. Environ 70 espèces de lichens contenant de l'acide usnique sont connues. Cependant valeur industrielle ne peuvent avoir que ceux dans lesquels la quantité de cet acide est d'au moins 0,5%. Source prometteuse l'acide usnique est un genre de lichen Cladonia dans lequel ce composé est le principal métabolite.

Méthodes classiques sécrétions biologiquement composés actifs des matières végétales sont extraites à l’aide de solvants organiques. Il s'agit notamment de la macération (infusion), de la percolation (filtration continue de l'extractant à travers une couche de matières premières) et de la repercolation. Pour isoler les acides de lichen, divers solvants organiques sont utilisés : benzène, acétone, hexane, éthanol, éther de pétrole, chloroforme ou des mélanges de ceux-ci pour augmenter le rendement du produit cible. L'avantage de ces méthodes est la simplicité d'exécution et d'équipement. Les inconvénients incluent la durée du processus d'extraction, la teneur accrue en impuretés dans les extraits, l'intensité du travail, l'utilisation de volumes importants de solvants et souvent la toxicité et la volatilité élevées des solvants organiques utilisés. Cependant, malgré les inconvénients indiqués, ces méthodes sont utilisées aujourd'hui, mais le plus souvent sous une forme modifiée. Ces méthodes incluent l’extraction utilisant la technologie des rayonnements ultra-hautes fréquences (micro-ondes).

Parallèlement aux méthodes d'extraction traditionnelles ci-dessus, ils utilisent actuellement méthodes modernes les méthodes d'extraction, telles que l'extraction par fluide supercritique (SCFE), l'extraction avec des solvants sous-critiques, l'extraction accélérée avec des solvants liquides (ASE), qui permettent d'isoler les produits d'extraction des matières végétales sans conduire à leur destruction et en préservant au maximum la valeur biologique de tous composants. À cet égard, de nombreuses études menées en Russie et à l'étranger, consacrées au développement de nouvelles méthodes d'extraction de substances biologiquement actives à partir de matrices naturelles et à l'étude de leurs propriétés, se développent intensément.

Le but de ce travail était une étude comparative de la possibilité d'isoler l'acide usnique des matières premières lichens en utilisant des méthodes traditionnelles et des méthodes utilisant des technologies modernes.

Les objets de cette étude étaient des thalles de lichens du genre Cladonia stellaris, poussant sur le territoire subarctique de la Fédération de Russie. Des échantillons de lichen ont été collectés sur l'île Russky Kuzov, en mer Blanche.

Les matières premières de lichen séchées à l'air, préalablement purifiées des impuretés mécaniques, ont été broyées dans un broyeur de laboratoire LN-201. L'analyse élémentaire des matières premières a été réalisée sur un analyseur élémentaire EvroEA 3000 (configuration). L'échantillon de lichen en contient 42,9 ± 1,7 ; 6,68 ± 0,27 ; 1,19 ± 0,05 % C, H et N, respectivement, humidité – 6,68 %, teneur en cendres – 0,73 %. Évaluer la biosécurité des matières premières, la teneur en un certain nombre de substances toxiques (y compris les métaux lourds), ainsi que nutriments. L'analyse a été effectuée sur un spectromètre à fluorescence X à dispersion d'onde séquentielle XRF-1800. La composition élémentaire des cendres de lichen est caractérisée par une teneur prédominante en éléments biogènes : potassium (27,17 %), magnésium (5,59 %) et phosphore (7,85 %). D'autres articles (dont certains métaux lourds) tels que S, Cl, Ti, Mn, Cr, Sr, Br, Cu, Rb, Ni, Pb, sont présents en quantité inférieure à 1 %, ce qui n'a pas d'effet significatif sur la durée de vie du lichen et la libération de substances biologiquement actives.

L'isolement des acides de lichen a été réalisé diverses méthodes:

– extraction avec des solvants organiques par la méthode par infusion ;

– extraction avec des solvants organiques à l'aide d'un appareil Soxhlet ;

– extraction par technologie micro-ondes ;

– extraction accélérée avec des solvants liquides ;

– extraction par fluide supercritique au dioxyde de carbone ;

– extraction au dioxyde de carbone sous-critique.

L'acide usnique a été identifié par HPLC. La séparation chromatographique a été réalisée sur un instrument LC-30 Neexera (Simadzu, Japon). La détection a été réalisée à l'aide d'un détecteur spectrophotométrique, à réseau de diodes à une longueur d'onde de 280 nm. Les échantillons ont été dissous dans de l'acétone, filtrés et introduits dans le système chromatographique. À l’aide d’un échantillon standard d’UA d’Aldrich, une dépendance d’étalonnage de la surface du pic en fonction de la concentration a été tracée dans la plage allant de 1 μg/L à 0,1 mg/L. La dépendance est linéaire avec un coefficient de corrélation supérieur à 0,99.

Extraction avec des solvants organiques par méthode d'infusion

La macération est un trempage ordinaire dans un solvant, au cours duquel les parois cellulaires des matières végétales sont relâchées et les substances extraites sont dissoutes. Un échantillon de lichen (environ 5 g) a été placé dans un flacon contenant de l'alcool éthylique. L'infusion a été réalisée dans une étuve de séchage à une température de 70 °C pendant 30 minutes. La teneur en UA dans l'extrait était de 24 %, et le rendement en AA en poids de p.a. matières premières lichen – 0,27%. Pour augmenter le rendement en dioxyde de carbone grâce à cette méthode, la durée du processus d'extraction doit être considérablement augmentée.

Extraction aux solvants organiques à l'aide d'un appareil Soxhlet

Lors de la percolation, le solvant traverse (s'infiltre) à travers une couche de matières premières broyées et « lave » les composants cibles. Une cartouche contenant environ 5 g de lichen a été placée dans un appareil Soxhlet. L'acétone, l'éthanol ou le chloroforme (qualité réactif) ont été utilisés comme agent d'extraction; la durée de percolation était de 30 à 60 minutes (tableau).

Rendement en UA lors de l'extraction avec divers solvants à l'aide d'un appareil Soxhlet

Malgré sa simplicité, l'extraction traditionnelle ne permet pas d'obtenir de l'UA avec un rendement élevé par simple extraction, car cellule végétale lichen à cette méthode l'extraction reste intacte et impénétrable ; de plus, l'utilisation de solvants organiques toxiques et inflammables rend cette technologie dangereuse.

Extraction par technologie micro-ondes

Pour intensifier le processus d'extraction de substances biologiquement actives, divers champs de force sont utilisés pour influencer les matières premières. L'un des moyens efficaces l'extraction de matières végétales est un traitement par micro-ondes dans un champ de micro-ondes. Paramètres technologiques du processus d'extraction de substances biologiquement actives dans un champ micro-ondes : puissance spécifique 350 W/h ; module liquide 1/15 ; extractant – alcool éthylique. La durée de l'extraction variait de 5 à 20 min. La nature de l'impact du champ micro-ondes est similaire à un traitement thermique intensif à l'humidité, réalisé en combinant un traitement à la vapeur vive et un chauffage conducteur, mais la destruction de la structure lorsqu'elle est exposée au champ micro-ondes se produit dans dans une plus grande mesure, ce qui permet d'intensifier l'imprégnation des pores des matières premières végétales avec un extractant liquide et, par conséquent, d'accélérer considérablement le processus d'extraction. Lorsqu'il est extrait à l'éthanol pendant 10 minutes, le rendement en UA atteint une valeur maximale de 1,36 % en poids de matière active. matières premières de lichen (Fig. 1), tandis que la pureté du produit cible augmente (la teneur en UA dans l'extrait était de 30 %).

Riz. 1. Influence du traitement micro-ondes sur le rendement en dioxyde de carbone (% de la masse de matières premières) en faisant varier la durée d'extraction

L'utilisation de la technologie micro-ondes pour l'extraction de l'UA a permis de réduire le temps d'extraction à 10 minutes par rapport aux méthodes traditionnelles d'extraction de substances biologiquement actives, tandis que le rendement et la pureté du produit cible sont considérablement augmentés.

Méthode d'extraction accélérée avec des solvants liquides

L’extraction accélérée par solvant est une technologie relativement nouvelle qui utilise une température et une pression élevées pour augmenter le taux et l’étendue de l’extraction des composants cibles à partir d’échantillons avec différentes matrices. L'extraction a été réalisée sur un appareil ASE 350, Dionex USA. Un échantillon de 1 g de lichen broyé mélangé à 1 g de terre de diatomées a été placé dans une cellule de 10 ml. L'extraction a été réalisée à des températures de 80, 100, 150 °C et une pression de 100 atm. Paramètres d'extraction : solvants de nature différente et polarité (eau, acétone, éthanol), chauffage de la cellule pendant 5 minutes, maintien de l'échantillon à une température donnée pendant 5 minutes, volume d'extracteur 10 ml.

Il a été démontré que l'eau est un mauvais solvant de l'acide usnique ; le rendement en acide usnique ne dépasse pas 0,08 % (Fig. 2).

L'utilisation d'éthanol et d'acétone comme agent d'extraction (conditions sous-critiques) donne des résultats comparables et le rendement en UA atteint 2,77 à 2,82 %, tandis que la teneur en UA dans l'extrait était de 20 à 30 %. À mesure que la température d’extraction augmente, le rendement en UA augmente. Lors de l'extraction par la méthode ASE, la durée du processus est réduite à plusieurs minutes, la préparation des échantillons est considérablement accélérée et nécessite petites quantités solvant. Ainsi, l’ASE est une méthode prometteuse pour isoler les acides lichéniques, en particulier l’UA, et la variation des paramètres du processus peut augmenter considérablement le rendement du composant cible.

Riz. 2. Rendement en UA (% de la masse de matières premières) dans l'extrait obtenu par la méthode ASE

Méthode d'extraction par fluide supercritique

L'extraction par fluide supercritique a été réalisée à l'aide d'une unité MV-10ASFE (Waters, USA). Du dioxyde de carbone supercritique a été utilisé comme agent d'extraction. Le processus SCFE a été réalisé en mode dynamique, dans une large plage de températures (40 à 80 °C) et de pressions (10 à 35 MPa). Durée d'extraction 20 min. L'extrait après décompression a été dissous dans un courant de solvant de lavage (acétone, débit 2 ml/min). L'utilisation d'un pré-solvant empêche les composants solides de l'extrait d'être emportés par le flux de dioxyde de carbone gazeux. Le dioxyde de carbone supercritique est une substance stable et inerte qui présente une indifférence chimique aux matières premières transformées et aux substances extraites. Ses avantages sont également son faible coût et la possibilité d'une utilisation répétée. L'utilisation de dioxyde de carbone au lieu de solvants organiques augmente la sécurité environnementale de la production, ainsi que le degré de pureté des produits obtenus.

L'augmentation de la température de 40 à 80 °C entraîne une augmentation de l'efficacité de l'extraction, tandis que la teneur en substances sèches de l'extrait isolé augmente de 1 à 2 % en poids de matière sèche. matières premières prélevées pour analyse. Une augmentation de la pression de 10 à 35 MPa entraîne une multiplication par 2 du rendement en produit cible (Fig. 3).

L'extrait obtenu à l'aide de CO2 à l'état supercritique contient 90 à 100 % d'acide usnique et se caractérise par son rendement élevé par rapport à la matière première – 0,52 à 2,39 %. De plus, l'obtention d'extraits à partir de CO2 supercritique est économiquement intéressante, puisque cette méthode permet de produire des extraits assez concentrés (ou en forme solide) extraits d'acide usnique de haute pureté.

Extraction au CO2 sous-critique

Un extrait d'acides lichens peut également être obtenu en utilisant du CO2 sous-critique comme extractant (pression 7 MPa, température 20 °C, débit d'apport de CO2 0,1 kg/h, consommation de CO2 100 kg/kg de matière première). Rendement de l'extrait 0,52% de m.a. matières premières, l'extrait contient 85 % d'acide usnique et se caractérise par un rendement élevé en UA par rapport à la matière première - 1,02 %. De plus, des conditions plus douces (par rapport au SCFE) excluent les processus d'isomérisation lors de l'extraction, ce qui contribue à préserver l'activité biologique des substances biologiquement actives libérées. Un autre avantage de l’utilisation du CO2 sous-critique comme agent d’extraction est la réduction des coûts énergétiques liés à l’augmentation de la pression et au chauffage du CO2.

Riz. 3. Influence de la pression et de la température du SCFE sur le rendement en dioxyde de carbone (% de matière première AS)

Ainsi, les résultats de l'extraction quantitative de l'acide usnique par diverses méthodes ont montré que les méthodes traditionnelles (macération, percolation) sont inefficaces et laborieuses, et que les extraits obtenus contiennent un grand nombre de sous-produits. Les nouvelles technologies (extraction avec solvants supercritiques et sous-critiques, méthode ASE) permettent d'augmenter significativement le rendement et d'améliorer la qualité du produit cible. Nos études ont montré la faisabilité d'utiliser la technique d'extraction par fluide supercritique, qui permet d'extraire l'acide usnique sous forme d'extrait solide en une seule étape technologique, la teneur en acide usnique de l'extrait étant de 90 à 100 %.

L'étude a été réalisée avec le soutien financier du FANO de Russie dans le cadre du thème (projet) n° 0410-2014-0029 « Fondements physico-chimiques pour l'étude des lois fondamentales du cycle fondamental « structure - nature fonctionnelle - propriétés « de matrices polymères naturelles », ainsi qu’au sein projet scientifique programme complet Branche de l'Oural de l'Académie des sciences de Russie n° 0410-2015-0021 « Nouvelles approches de évaluation complèteétat et évolution des écosystèmes forestiers et marécageux dans le segment occidental de l'Arctique" en utilisant l'équipement du Centre d'utilisation partagée de l'Institut de recherche scientifique "Arctique" (NAFU) avec le soutien financier du Ministère de l'Éducation et des Sciences de la Russie Fédération (Identifiant unique des œuvres RFMEFI59414X0004) et l'équipement du Centre d'utilisation partagée du KT RF-Arctic (IEPS, Branche IFPA Oural de l'Académie des sciences de Russie).

Réviseurs :

Poskotinova L.V., docteur en sciences biologiques, professeur agrégé, chef. Laboratoire de biorythmologie, Institution budgétaire de l'État fédéral « Institut des adaptations naturelles » de la branche ouralienne de l'Académie des sciences de Russie, Arkhangelsk ;

Khabarov Yu.G., docteur en sciences chimiques, professeur du Département de technologie des pâtes et papiers, établissement d'enseignement autonome de l'État fédéral d'enseignement professionnel supérieur « Université fédérale du Nord (Arctique) du nom. M.V. Lomonosov", Arkhangelsk.