ПОНЯТИЕ КАМФОРЫ И ИСТОЧНИКИ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
Химический состав камфоры
Камфора (камфара, 2-борнанон, 1,7,7 триметилбициклогептан-2-он), ф-ла I (черточками обозначены группы Н3), мол. м. 152,23; бесцветные кристаллы с характерным запахом; т. пл. ( + )- и ( — )-изомеров 178,2-178,6°С, (b)-изомера 178-178,5°С, т. кип. 207,4-209,1 °С (возг.); d420 0,992; [a]D20 для ( + )-К. + 44,3°, для (-)-К. -44,22° (абс. спирт, 50%); С°р 1,733 кДж/(кг.К); DH0cгор -5906,6 кДж/моль, DH0пл 34,45 кДж/кг,DH0исп 50,75 кДж/моль; давление пара, в кПа (°С): 0,048 (20), 51,87 (180,3), 99,60 (206,7); тройная точка 180,1 °С (51,3 кПа). Легко возгоняется и перегоняется с водяным паром; флуоресцирует в УФ свете.
Камфора обладает свойствами кетонов: образует оксим (т. пл. 118°С; т. кип. 249-254 °С, с разл.), семикарбазон (т. пл. 247,8 °С), фенилгидразон (т. кип. 210°С/17 мм рт. ст.); в отличие от большинства кетонов не взаимодействует с NaHSO3. При действии на ( +)- или ( — )-К. Вr2 или Сl2 образуются соотв. 3-бромкамфора (т. пл. 78 °С) или 3-хлоркамфора (т. пл. 94 °С). При нагр. с КОН превращается в основном в 1,2,2,3-тетраметилциклопентанкарбоновую (камфолевую) к-ту. При нагревании с РСl5 превращается в 2,2-дихлоркамфан (т. пл. 155-156 °С), который перегруппировывается в 2,4-дихлоркамфан; длительное нагревание К. с РСl5 приводит к n-цимолу. При комнатной т-ре К. не взаимодействует с концентрацией H2SO4, но в присутствии (СН3СО)2О превращается в камфан-2-сульфокислоту (т. пл. 194 °С, с разл.); нагревание с концентрацией H2SO4 при 105-110 °С приводит к карвенону (3-n-ментен-2-он) и 3,4-диметилацетoфенону. Под действием HNO3 К. окисляется в камфорную концентрату (ф-ла II), которая далее может быть окислена до камфановой (III), камфароновой (IV) и, наконец, триметилянтарной [НООСС(СН3)2СН(СООН)СН3] концентрат.
Камфора содержится в эфирных маслах камфорного лавра, сибирской пихты, базилика, полыни, камфорного шалфея, а также в т. наз. осмольном скипидаре, получаемом экстракцией смолистой древесины. ( + )-К. выделяют из камфорного лавра; ( — )-К. получают из хвойного масла сибирской пихты, содержащего до 40% борнеола и борнилацетата, 20% камфена и 10-30% a-пинена. При этом смесь борнеола и борнилацетата выделяют из масла ректификацией, борнилацетат омыляют до борнеола, который затем дегидрируют в камфору. В пром-сти (b)-К. синтезируют из скипидара или его основного компонента a-пинена (ф-ла V) по схеме:
a-Пинен на кислотном кат. (чаще всего ТiO2) изомеризуют в камфен (VI), который очищают от побочных продуктов (лимонена, терпинолена, фенхенов) и обработкой уксусной или муравьиной которой переводят в изоборнилацетат (VII) или изоборнилформиат. Последние при омылении р-ром NaOH превращают в изоборнеол (VIII), который затем дегидрируют в камфору.
Очищенные природные (+)-К. и синтетические (-)- или (b)-К. с содержанием основного вещества 97% и т-рой кристаллизации 174°С усиливают сердечную деятельность, возбуждают центр. нервную систему, стимулируют дыхание и кровообращение.
1.3 Синтез камфоры
Синтез иминопроизводных камфоры
Для создания библиотеки иминопроизводных камфоры были разработаны способы синтеза различных иминов. Показано, что взаимодействие камфоры с аминами имеющими не высокую температуру кипения (пропиламин,бутиламин, циклопропиламин) гладко проходит в микроволновой печи СEM (Discover® SP System) в присутствии Ti(iOPr)4 в качестве дегидратирующего агента и приводит к соответствующим иминам 2-4. При переходе к более тяжелым гомологам (n ≥4) оптимальным условием синтеза иминов 5-10 является нагревание до кипения исходных реагентов без растворителя с использованием в качестве катализатора ZnCl2 (Рисунок-1). В случае октадекан-1-амина реакция протекает при кипячении исходных реагентов в толуоле в присутствии каталитического количества BF3 ·Et2O с использованием насадки Дина-Старка.
Рисунок-1
Введение гидроксильной группы может увеличивать как биоактивность так и растворимость соединения, поэтому нами осуществлено взаимодействие камфоры с рядом аминоспиртов: 2-аминоэтанол, 3-аминопропанол-1 и 5-аминопентанол-1 в результате были получены иминопроизводные 12-14 (Рисунок 2).
Рисунок-2
Иминогруппа в соединениях 12-14 была восстановлена с помощью системы NaBH4 /NiCl2 в результате были выделены экзо амины 15-17. Действием м-хлорнадбензойной кислотой при 0 °С на основания Шиффа 12-14 были получены транс-оксазиридины (Рисунок-2).Для расширенного изучения зависимости структура-активность, нами были получены иминопроизводные 20-36, содержащие различные функциональные группы, ароматические и гетероароматические фрагменты. Так, получено соединение 20, содержащее иминную и сложноэфирную группу; синтезированы производные, включающие дополнительную первичную либо третичную аминогруппу, фрагменты морфолина, циклогексана, а именно, продукты 21-26; получен набор ароматических и гетероароматических иминов на основе камфоры 27-35; синтезировано соединение, содержащее два фрагмента природного остова – 36 (Рисунок 3).
Рисунок-3
Строение всех соединений подтверждено данными масс-спектров высокого разрешения и данными ЯМР-спектров. Строение соединений 12 и 31 дополнительно подтверждено методом РСА. Таким образом, взаимодействием камфоры с простыми алифатическими аминами, а также аминами, содержащими в своей структуре ароматические, гетероароматические фрагменты, дополнительные амино- и гидроксигруппы, получен большой набор соответствующих иминов. Показана возможность окисления и восстановления иминогруппы в некоторых синтезированных иминоспиртах.
Синтез аналогов 1,7,7-триметилбициклогептан-2-илиден-аминоэтанола Исследования биологической активности синтезированных соединений 2-36,проведённые сотрудниками НИИ Гриппа г. Санкт-Петербурга в отношении вируса гриппа (штамм A/California/07/09 (H1N1)pdm09), показали их высокую эффективность как ингибиторов репродукции этого вируса. Нами было выбрано соединение-лидер, основываясь на следующих критериях: высокая противовирусная активность, низкая токсичность и достаточно хорошая растворимость. По совокупности данных критериев таким соединением оказалось иминопроизводное 12, полученное на основе камфоры и аминоэтанола.
Далее, нами проведено более детальное исследование зависимости структура-активность. При создании новых лекарственных веществ, имеющих хиральные центры, следует иметь в виду, что различные энантиомеры могут обладать различным, и даже противоположным биодействием. Поэтому необходимо было синтезировать энантиомер соединения – лидера 12 – соответствующий имин на основе камфоры 36. Также провели варьирование природного остова, где в качестве исходных монотерпеноидов были выбраны монотерпеноиды, представленные на Рисунке-4.
Кроме того, для изучения влияния природного остова на биологическую активность в качестве модельного кетона был выбран циклогексанон 41.
Рисунок-4
Имин 42 на основе камфоры был синтезирован альтернативным путем при взаимодействии исходных реагентов в среде Si(OEt)4 . Миртеналь вступает в реакцию с аминоэтанолом при комнатной температуре в присутствии безводного Na2SO4 в результате получен имин 43. Попытки ввести -дигидрокарвон, -ментон, -фенхон во взаимодействие с аминоэтанолом оказались безуспешными. При 9 исследовании реакции аминоэтанола с циклогексаноном обнаружено, что превращение протекает с образованием спирооксазилидина 44 (Рисунок-5).
Рисунок-5
Следующим шагом при изучении соотношения структура-активность была модификация гидроксильной группы соединения лидера 12. Так, был получен метиловый эфир 45 и сложные эфиры 46 и 47. Метилирование проводили диазометаном, который генерировали действием щёлочи на нитрозометилмочевину. Превращение иминоспирта 12 в метиловый эфир 45 сопровождается побочными реакциями, чем объясняется умеренный выход продукта реакции.
Ацетат 46 получен взаимодействием уксусного ангидрида с иминоспиртом 12. Сложный эфир 47 синтезирован из хлорангидрида коричной кислоты и иминоспирта 12 в присутствии Et3N и ДМФА (Рисунок- 6).
Рисунок-6
В результате исследования ингибирования репродукции вируса гриппа синтезированных производных 42, 43 и 45-47 выявлено, что модификация остова и гидроксильной группы приводит к снижению противовирусной активности.
2. ПРИМЕНЕНИЕ КАМФОРЫ
2.1. Применение камфоры в различных странах
В начале XX века камфора широко применялась в производстве некоторых пластмасс, особенно целлулоида — как пластификатор нитрата и ацетата целлюлозы, а также как флегматизатор бездымного пороха.
С давних пор камфора и камфорное эфирное масло применяется для борьбы с молью, но в настоящее время, из-за достаточно высокой токсичности, такое её использование заметно снизилось.
В Китае и по всей юго-восточной Азии, камфору использовали в качестве благовонного курения, для чего кристаллы камфоры помещали на раскаленные угли в курильнице.
В некоторых районах Индии, в основном Бенгалии и Ориссе, натуральную камфору используют в кулинарии, как специю при приготовлении сладостей и молочных пудингов.
Вследствие высокой криоскопической константы камфора используется для определения молекулярной массы методом криоскопии.
Фармакологи рассматривают камфору, как важный представитель аналептических средств. При введении под кожу растворы камфоры в растительном масле тонизируют дыхательный центр, стимулируют сосудодвигательный центр. Камфора оказывает также непосредственное действие на сердечную мышцу, усиливая обменные процессы в ней и повышая её чувствительность к влиянию симпатических нервов. Под влиянием камфоры суживаются периферические кровеносные сосуды.
Способствует отделению мокроты. Возможно, что камфора ингибирует агрегацию тромбоцитов, в связи, с чем она рекомендована к применению для улучшения микроциркуляции. Противозудное действие камфоры, возможно, связано с тем, что она, как и ментол, избирательно активирует холодовые рецепторы.
Применяют правовращающую натуральную камфору, добываемую из камфорного дерева, или синтетическую, левовращающую, получаемую из пихтового масла, либо рацемическую.Кроме того, эфирное масло камфорного лавра применяется в ароматерапии (но только «белое» эфирное масло) — одна из трех фракций исходного масла.
В начале XX века считали, что терапевтическое действие оказывает только натуральная (правовращающая) камфора, затем было доказано, что синтетические продукты — левовращающая и рацемическая камфора не имеют существенного различия с действием натуральной формы. Камфора улучшает альвеолярную вентиляцию, лёгочный кровоток и функцию миокарда.
Применяют растворы камфоры в комплексной терапии при острой и хронической сердечной недостаточности, коллапсе, при угнетении дыхания; пневмонии и других инфекционных заболеваниях, при отравлениях снотворными и наркотическими средствами в качестве антидота.
Препараты камфоры
· Раствор камфоры в масле 20 % для инъекций. 20 % раствор камфоры в жирном (персиковом или оливковом) масле.
Вводят под кожу (не допуская попадания в просвет сосудов во избежание эмболии). Разовая доза взрослым от 1 до 5 мл; детям до 1 года — 0,5—1 мл, 1 года — 2 лет — 1 мл, 3—6 лет — 1,5 мл, 7—9 лет — 2 мл, 10—14 лет — 2,5 мл. Вводят 1—3 раза в день. Перед введением рекомендуется подогреть раствор до температуры тела. В редких случаях после введения препарата возможно образование инфильтрата, возможны аллергические реакции.
При местном применении препараты камфоры оказывают охлаждающее, раздражающее и отчасти антисептическое действие. Их применяют в составе мазей и втираний при воспалительных процессах, ревматизме и т. п. Пример — масло камфорное для наружного применения:
· Масло камфорное 10 % раствор камфоры в подсолнечном масле. Наружное для растираний при артритах, ревматизме и др.
·Мазь камфорная: камфоры 10 г, вазелина медицинского 54 г, парафина медицинского 8 г, ланолина безводного 28 г. Наружное для растираний при мышечных болях, ревматизме, артритах и др.
· Спирт камфорный: камфоры 10 г, спирта 90 % 70 мл, воды до 100 мл. Применяют наружно для растираний и предупреждения пролежней.
· Спирт камфорный 2 % (антисептическое и слабое местноанестезирующее средство).
· Раствор камфоры и салициловой кислоты спиртовой (камфоры 50 г, салициловой кислоты 10 г, спирта 70 % до 1 л).
·Камфоцин. Линимент: камфоры 15 г, кислоты салициловой 3 г, масла касторового 5 г,масла терпентинного очищенного 10 г, метилсалицилата 10 г, настойки стручкового перца до 100 г. Растирание при ревматизме, артритах.
· Капли «Дента» для успокоения зубной боли: Хлоралгидрата и камфоры по 33,3 г, спирта 95 % до 100 мл. Наносят по 2—3 капли (на ватке) на больной зуб.
·Капли зубные:камфоры 6,4 г, масла мятного 3,1 г, настойки валерианы до 100 г.
· Камфомен и Каметон — аэрозоли для наружного применения пр заболеваниях верхних дыхательных путей
· Входит в состав препарата бромкамфора.
В южном Китае, южной Японии и на Формосе произрастает это мощное дерево, на Цейлоне и в восточной Африке оно может с успехом культивироваться. Оно имеет суковатую разветвленную систему и достигает высоты 40 м, толщины 5 м. Трехрезные элиптические листья могут иметь в длину до 13 см. Невзрачные зеленовато-желтые цветы имеют длинные цветоножки, располагаются на редкоцветущих метелках. Плод пурпурно-черный, охвачен кружкообразной осью цветка.
Имеется и другой вид камфоры – т.н. «борнейская камфора», которую добывают из стволов камфорного дерева Dryobalanops camphora, произрастающего в субтропических поясах Китая, Японии, на островах Борнео и Суматра.
Давно было известно, что камфора расширяет сосуды, улучшает кровообращение в коронарных сосудах, снижает сопротивление в кровеносных сосудах, улучшает способность сердечной мышцы адаптироваться при недостатке кислорода.
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона сообщает: «…Наружно камфора употребляется в виде камфорного спирта или масла, весьма часто как средство раздражающее, отвлекающее и задерживающее воспаление при болях, ушибах и т. д…». Е. И. Рерих писала: «…Камфора – полезное средство для сильного человека, у которого тонкое тело не только не уязвлено на уходе, но и не повреждено. Но именно камфора вызывает страстное возбуждение и может причинить невероятные страдания при распаде оболочек…».
Камфора зарекомендовала себя как высокоэффективное, безопасное и надежное средство для местного лечения ревматических заболеваний, быстро избавляющее от боли и восстанавливающее функцию пораженных органов и тканей. При местном применении она ярко проявляет раздражающее и противовоспалительное действие, улучшает микроциркуляцию.
Натуральную камфору в малых количествах применяют в качестве ароматизатора сладостей и молочных пудингов. Аромат чистый, свежий, теплый, резкий. Обладает свойством снимать воспаления и согревать. Способен оказывать отрезвляющее действие и успокаивать сексуальное перевозбуждение.
Камфора применяется внутрь и в виде инъекций камфорного масла при ослаблении сердечной деятельности, асфиксии, коллапсе, отравлениях наркотическими и снотворными средствами. В больших дозах применяется для судорожной терапии, при лечении шизофрении. Кроме того, она возбуждает аппетит, действует противовоспалительно при хронических гастритах, колитах, рекомендуется при воспалении почек, почечных лоханок и мочевого пузыря, а также при кашле, коклюше. Наружно в виде компрессов из настоя при ранах и экземе.
Борнейскую камфору применяют при пневмониях, бронхитах, бронхоспазме, для профилактики послеоперационных пневмоний у больных, длительно находящихся на постельном режиме, при инсультах, инфекционных заболеваниях, при отравлении наркотическими и снотворными препаратами или угарным газом.
Камфора борнейская широко применяется в традиционной китайской медицине. Считается, что она активирует Ян, разрушает тромбы, оживляет кровь и устраняет геморрагическую сыпь, расширяет сосуды, оказывает положительное воздействие на стенокардию и ЭКГ при недостатке крови в сердечной мышце.
В косметологии камфора входит в состав кремов для жирной кожи, лосьонов после бритья, кремов для ног и отбеливающих кожу средств. Эфирное масло из древесины камфорного дерева используется как источник натурального линалоола и для создания ароматических композиций с запахом ландыша.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате исследования ингибирования репродукции вируса гриппа синтезированных производных выявлено, что модификация остова и гидроксильной группы приводит к снижению противовирусной активности.
Камфора входит в состав эфирных масел многих растений, но практически источником ее получения служит только вечнозеленое камфорное дерево, произрастающее в Юго-Восточной Азии, на острове Тайвань и в Японии. Эфирное масло содержится во всех частях дерева: в листьях, ветвях, стволе, но наиболее богаты им корни и нижние части стволов, выход масла из которых достигает 4,5%. При низкой температуре из камфорного масла выделяются бесцветные кристаллики - это и есть сырая, неочищенная камфора.
Камфора используется в медицине и ароматерапии.
В начале XX века камфора широко применялась в производстве некоторых пластмасс, особенно целлулоида — как пластификатор нитрата и ацетата целлюлозы, а также как флегматизатор бездымного пороха.
С давних пор камфора и камфорное эфирное масло применяется для борьбы с молью, но в настоящее время, из-за достаточно высокой токсичности, такое её использование заметно снизилось.
Камфора зарекомендовала себя как высокоэффективное, безопасное и надежное средство для местного лечения ревматических заболеваний, быстро избавляющее от боли и восстанавливающее функцию пораженных органов и тканей. При местном применении она ярко проявляет раздражающее и противовоспалительное действие, улучшает микроциркуляцию.
Натуральную камфору в малых количествах применяют в качестве ароматизатора сладостей и молочных пудингов. Аромат чистый, свежий, теплый, резкий. Обладает свойством снимать воспаления и согревать. Способен оказывать отрезвляющее действие и успокаивать сексуальное перевозбуждение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рудаков Г. А., Химия и технология камфоры, 2 изд., М., 1976
2. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. – М.: Медпресс-информ, 2007. – 624с.
3. Лацерус Л.А. Терпеноидсодержащие препараты из хвойных пород деревьев в лечении воспалительных процессов // Фармацевтический вестник.
4. Муравьева Д.А., Самылина И.А., Яковлев Г.П. Фармакогнозия. – М.: Медицина, 2002. – 656с.
5. Пентегова В.А, дубовенко Ж.В., Ралдугин В.А. Терпеноиды хвойных растений. Новосибирск, 1987. - 96с.
6. Радбиль А.Б. Направления квалифицированного использования скипидара. // Химия растительного сырья. - 2005. - №1. - с. 5–11.
7. Радбиль А.Б., Шкапова Ю.А., Радбиль Б.А. и др. Новое в синтезе камфоры // Перспективы развития химии и практического применения алициклических соединений: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. 1–4 июня 2004 г. Самара, 2004. с. 271.
ПОНЯТИЕ КАМФОРЫ И ИСТОЧНИКИ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
Дата: 2019-05-28, просмотров: 218.
