Визначення біологічної активності стирилових похідних четвертинних солей хінолінію - Хімія - Скачать бесплатно

ВСТУП

Хімічні сполуки можуть бути потрібні для мікроорганізмів і використовуватися як поживні речовини або “несприятливими антимікробними (бактерицидними), які пригнічують або вбивають мікроорганізми. Антимікробні речовини по своїй хімічній структурі можуть бути віднесені до декількох груп. В практиці використовуються різноманітні хімічні і біологічні отруйні речовини для знищення мікроорганізмів при інфекції. При цьому використовують як неорганічні так і органічні сполуки. Ступінь отруйності цих речовин залежить від їх концентрації, від виду мікроорганізмів. Слабкі розчини підсилюють життєдіяльність мікробів. Сильніші розчини вбивають мікроорганізми лише у вегетативній стаді, сильно концентровані знищують і спори. Чутливість різних мікробів до однієї і тієї ж хімічної сполуки неоднакова. Деякі речовини шкідливо впливають на одні групи мікроорганізмів і являються нешкідливими для інших.

З неорганічних речовин найотрутнішими для мікроорганізмів є солі важких металів (Hg, Cu, Ag). Бактерицидну дію становлять Сl2, i2, H2O2, КМnО4. Із мінеральних кислот цими властивостями володіють Н2SO3, H2B та ін.

Сильними отрутами для мікробів є С6Н5ОН (карболова кислота)Б креозол, формалін. В різній ступені токсичні спирти і деякі орг. Кислоти (саліцилова, масляна, оцтова, бензойна).

Salmonella, Shigella – факультативно-анаеробні; група 8 грам – негативні факультативно-анаеробні палички.

Всі види, які належать до цієї систематичної групи. Характеризуються продуктами здійснюваного ними бродіння; в анаеробних умовах необхідну для росту енергію, вони отримують з допомогою процесів бродіння і виділяють при цьому ряд органічних кислот.

Salmonella I Shigella знаходяться в кишечнику (enteron), тому всю групу називають Enterobacterical.

Salmonella typlhimurium – найрозповсюдженіша з бактерій, яка викликає гастроентерит, або так звану, харчову токсикоінфекцію”, в основі симптомів лежить подразнення слизистої шлунково-кишечного тракту виділеними лі полісахаридними токсинами бактерії. В кров’яне русло збудник не проникає.

Shigella dysenteriae – збудник дизентерії.

Літературний огляд

Протимікробна і протигрибкова активність солей 3,4 диметилхіноліну і їх похідних

Висока антимікробна, активність стирилхінолінієвих солей широко відома. Так, група японських вчених синтезувала йодметилот 2,4 – диметилбензо [д] хіноліній активний проти лімфоїдної лейкемії мишей і проти акцизної гематоми щурів. М.С. Козлов із співробітниками вивчив антиферментні властивості безно(f) хіноліну.

Антигельмінтні властивості 1-метил – 2 –(N – диалкіламинофенид) хінолінієвих солей були досліджені групою американських вчених.

Н.С. Козлов із співробітниками вказують на високу акти вірусну активність похідних бензо (f) хіноліну. Працівники Іркутського інституту органічної хімії доказали активність 8-вінілоксихіноліну по відношенню до кокових кислотостійких бактерій і патогенним грибам. Шинкаренко С.В., і Пилюгін Г.Т. вказують на біологічні властивості озометинів нінальдінію, особливо відмічається дезинфекційна активність синтезованих сполук.

Опанасенко Е.П., Пал., Присяжнюк П.В., дослідили антимікробну активність хіностирилів. Вказується на високу активність синтезованих сполук по відношенню до стафілококу, вакцинному штамму сибірської язви і антракоїду.

Широкі дослідження провели вчені Чернівецького університету по дослідженню антимікробних властивостей подідних хінальдину і барбітурової кислоти. Одержані сполуки вивчалися по відношенню до золотистого стафілококу, кишченої алички, дріжджеподібних грибів роду Кандіда. Дані сполуки проявляють нижчу активність, ніж похідні 3,4 – диметил-хіноліню.

В роботі досліджена активність хіноглікозидів. Порівняльний аналіз показує, що золотистий стафілокок більше чутливий до хіноглікозидів, ніж до похідної 3,4 –диметилхінолінію; і тільки несиметричні триметинціоніни провляють приблизно рівну активність. Пригнічення росту кишечної палички і сінної палички проходить при меншій концентрації сполук (11...81), ніж хіноглікозидів.

Протигрибковаактивнысть сполук (11..81) ы хіномікозидів знаходиться на однаковому рівні.

Атеул і Кейн досліджували антилейкемічну активність солей хіноліну.

Під керівництвом проф.. С.Т. Дзюбака були проведені досліди антимікробної активності похідних ліпідину, синтезованих в Івано-Франківському інституті нафти і газу.

До цього біологічна активність ліпідину і деяких його похідних широко досліджена проф.. Б.М. Гуцул яком і співробітниками.

Тому, цікавило більш детальне вивчення залежності між будовою і активністю нових синтезованих сполук. Не вивченими в цьому відношенні залишались стирилхинолінієві солі, які містять в положенні 3 – хінолінового ядра метильну групу.

Протимікробна активність, одержаних сполук вивчалась загальноприйнятим методом серійних розведень досліджуваного претароату. В якості тест-мікробів використали staphiloccocus aureus (золотистий стафілокок), Escherichia colі (кишечна паличка), Pseudomas aeruqinosa (сінегнойна паличка), Bacillus subtilis (сінна паличка), Candida albicvans (дріжджеподібні гриби роду Кандіда).

Протимікробна активність перехлоратів 4- (n – диместиламіностирил) – 3 –метилхінолінію

Фізіологічна активність стирилхінолінієвих солей широко відома. Вони володіють протимікробною, антигельмінтною, протипухлинною і росторегулюючою активністю. Тому цікавить вивчення залежності між будовою і протимікробною активністю не досліджених в цьому плані стирилхінолінієвих солей, які містіть в положенні з хінолінового ядра метильну групу.

Був розроблений загальний метод синтезу четвертинних солей 3-метилліпідінію, які містять у гетеро атомі азоту алкільні. Бензольні або арильні угрупування.

Метод заключається в гетеро циклізації вторинних ароматичних амінів з формальдегідом і метилетилкетоном в присутності хлорної кислоти по схемі:

R2 R2 CH3

HCHO+CH3CH2-COCH3

NH HClO4 N ClO

R1 R1

Синтезовані солі володіють реакційно-здатною метальною групою, яка знаходиться в положенні 4 хілінового ядра. Так, при взаємодії вказаних солей з парадиметиламінобензальдегіддом утворюються 4- (n – диметиламіностирил) заміщені солі хінолінію (І-Х):

N – Арилзаміщені четвертинні солі 3 –метилліпідінію реагують також з кетоном Міллера, утворюючи барвники (ХІ-ХІІІ), які можна роглядати як -диметиламінофеніл заміщені барвники стиролів (УП-ІХ).

СН3 R3

CH3 CH=C-C6H4N(CH3)2P

R2 R3 R2

ClO O=C-C6H4N(CH3)2 ClO

N AC2O N

R1 R1

(І-Х) R3=H;(XІ-ХІІІ) R3= C6H4N(CH3)2

Всі синтезовані сполуки – темні порошки, практично нерозчинні у воді і добре розчинні в органічних полярних розчинниках. Фізичко-хімічні властивості і дані аналізів представлені в табл. 1.

Протимікробну активність одержаних солей вивчали загальнопройнятим методом серійних розведень досліджуваного препарату в м’ясо-пептонному бульйоні. В якості тест-мікробів використовували staphiloccocus aureus (золотистий стафілокок шомм 209) Escherichia colі (кишечна палочка), Pseudomas aeruqinosa (сінегнойна паличка), Candida albicvans (дріжджеподібні гриби роду Кандіда), Bacillus subtilis (сінна паличка).

Встановлена деяка залежність між протимікробною активністю і структурою хімічних сполук. Так, по відношенню до Е. colі, Ps. aeruqinosa і С. Albicvans більш активними виявилися барвники, похідні кетону Міллера (ХІ-ХІІІ), в той час як проти staph. aureus більш активними виявилися барвники, одержані з n-диметиламінобензальдегіду (І-Х). Проти Bac. Subtilis в випадку одних замісників, проявляють більшу активність перші барвники, у випадку інших – другі. N – метил ы Т етилзаміщені хіностиралові барвники (І і ІІ) виявилися однаково найменш активними проти всіх досліджуваних мікроорганізмів. Введення групи ОН в 6 положення хіномліноєвого ядра (сполука Ш) дещо знижує активність проти стафілокока, але підвищує активність препарату по відношенню до інших мікроорагнімів. Заміна N – алкільної групи на бензольну (спол. 1У) підвищує активність препарату проти всіх досліджуваних мікробів. Введення в 6 положення групи СН3 (спол. У) викликає пониження активності проти Pseudomas aeruqinosa, Е. Colі і підвищує активність проти staphiloccocus aureus і Candida albicvans. Введення групи ОСН3 в положення : (спол.УІ) підвищує активність проти staphiloccocus aureus і Candida albicvans знижує проти інших мікробів. Заміна N – алкільної групи на N – фенільну (спол. УП) підвищує ускладнення молекули (спол. УШ, ІХ, Х) не призводить до підвищення активності, а в деяких випадках супроводжується її пониженням.

Протимікробна активність солей ліпідінію

Солі ліпідінію, їх 3-метил і 3-ацетил - заміщені легко вступають в реакцію конденсації з йодидом 1-етилхінолінію в присутності основних каталізаторів, утворюючи несиметричні монометин – хіноціанінові барвники (І-ХІ), фізикохімічні властивості яких представлені в табл. 1.

R2

X

R N CH===== N – C2H5

R3

(І-ХІ)

Н11С5 – N CH===== N – C5H6

І

(ХІІ)

R3:Н(а); СН3(б); СОСН3(в)

Маккінстрі довів, що найпростіший представник цього класу барвників, хіноліновий синій (ХІІ) показав високу активність in vitro проти збудників дифтерії, і грам-позитивних коккових бактерій. Були досліджені й інші біологічні властивості цих сполук. Тому цікавило досліджувати не вивчені в цьому відношенні представники класу.

З метою вивчення антимікробної активності були синтезовані три серії монометинових барвників з різним значенням R3: серія “а” - R3 = Н, серія “б” - R3 = СН3, серія “в” - R3 = СОСН3.

Всі синтезовані сполуки являють собою темні порошки, добре розчинні в полярних. Нерозчинні в неполярних органічних розчинниках і легко розчинні у воді. Найактивнішими виявилися сполуки серії “б”, які містять N – бензольні замісники R1 = C6H5CH2 (Іуб, Уб, У1б), причому їх активність збільшується в ряду при таких значенням R2: 6-ОСН3<Н<6-СН3. Дещо меншою активністю володіють препарати Пб (R3 = СН3, R2= 6-ОН) і Іхб (R1= СН3, R2= Н), а за ними І б (R1= СН3, R2= Н) і Ушб (R1= C6H5, R2= бензо (f)). Найменша активність у барвників серії “в” (R3 = СОСН3). Малоактивними сполуками у всіх трьох серіях “а”, “б” і “в” виявилися препарати УШ, Х і ХІ.

Найчутливішисм до монометинціановим барвником (І-ХІ) виявився Рs. Aerog. Менш чутливим – Cand. all. і Bac.antr. Найменш чутливими є E.coli Staph. аureus.

Експериментальна частина

Визначення біологічної активності 1 – бензил – 3 метил – 4 [n – диметиламіностирил] – 6 метоксихіноліній перхлорату і 1-етил – 3- метил – 4 – [n – диметиламіностирил] – хіноліній перхлорату.

Обладнання і реактиви

Автоклав електричний (ГОСТ 9586-75)

Вага лабораторна рівноплеча.

Дистилятор.

Лупа (ГОСТ 25706-83)

Мікроскоп (ГОСТ 8284-78)

ОН-метр.

Термостат електричний для вирощування бактерій з автоматичним терморегулятором до 50оС і з термометром з ціною поділки 0,2оС.

Шафа сушильна лабораторна.

Папір фільтрувальний (ГОСТ 12026-76)

Посуд мірний лабораторний скляний (ГОСТ 1770-74, ГОСТ 20292-74).

Піпетки вмістимістю 1-10 см3.

Стакани лабораторні (ГОСТ 25336-82).

Чашки бактеріологічні.

Вода дистильована (ГОСТ 6709-72).

Середовище Ендо сухе поживне.

Спирт етиловий ректифікований (ГОСТ 5962-67).

Стирол N8 і N51.

Підготовка до аналізу.

1.2.1. Підготовка посуду та матеріалів.

Весь бактеріологічний посуд перед стерилізацією добре миють і висушують.

Чашки Петрі складають і загортають в папір. Між кришкою і дном бактеріологічних чашок, які використовуються для розливки середовища Ендо, кладуть кружки фільтрувального паперу діаметром на 1-2 см більше діаметру чашки.

Піпетки складають по 6-10 штук і загортають в папі.

1.2.2. Стерилізація посуду.

Підготовлений посуд стерилізують сухим жаром в сушильній шафі при температурі 1605оС на протязі 1 год., рахуючи від моменту досягнення цієї температури. Простерилізований посуд виймають із сушальної шафи після його охолодження нижче 60оС. Посуд можна простерилізувати в автоклаві при 1262оС (1,% кг с/см2) 30 хв.

1.2.3. Приготування середовищ і реактивів.

1.2.3.1. Приготування розчину стиролу в таких концентраціях 0,1%, 0,01%, 0,0001%.

Відважують на вазі лабораторній рівноплечій 0,1 г; 0,01 г, 0,0001 г стрилу N8 і розчиняють у відповідно кожен в 100 см3 дистильованої води при температурі 70-80оС.

Відважують на вазі лабораторній рівноплечій 0,1 г; 0,01 г і 0,001 г стиролу N51 і розчиняють відповідно кожен в 100 см3 дистильованої води при температурі 70-80оС.

До кожного із розчинів додають по 4г сухого середовища Ендо розмішують, кип’ятять до повного розплавлення агару 2-3 хв. Профільтровують і знову доводять до кипіння. Охолоджують до температури 45-50оС, розливають в стерильні чашки Петрі шаром 3-4 мм.

Після застивання підсушують при температурі 371оС на протязі 40-60 хв.

Проведення аналізу

Підготовлені чашки Петрі із середовищем Ендо та Стиролу різних концентрацій 0,1; 0,01; 0,001 г розділяють на два сектора.

Беруть готовий посівний матеріал Shigella I Salmonella петлею штрихами на поверхню середовища. Перед кожним посівом петлю обеззаражують на полум’ї горілки. Посів роблять на шістьох чашках, в кожній по два види бактерій.

Чашки поміщають, кришками вниз, в термостат на 24 год. для інкубування при температурі 37оС.

Після інкубування визначають протимікробну активність стиролу N8 і N51, в концентраціях 0,1%, 0,01%, 0,0001% не пригнічує ріст Shigella. Ріст Salmonella не спостерігався на чашках Петрі, де був стирол N8 і N51 з концентрацією вмісту 0,1%, а при концентраціях 0,01%, 0,0001% ріст Salmonella не пригнічувався.