Синтез и изучение гидролитической и термоокислительной стабильности п-(N-β-D-маннопиранозил)аминобензойной кислоты

Выполнен синтез продукта конденсации п-аминобензойной кислоты с D-маннозой, являющегося по данным колебательной спектроскопии N-маннопиранозиламином с β-конфигурацией аномерного центра. Изучена реакционная способность синтезированного продукта в процессах кислотного гидролиза и термоокисления в свободно-аэрируемой среде. Исследование гидролитической стабильности показывает, что устойчивая в условиях синтеза в этанольных средах п-(N-β-D-маннопиранозил)аминобензойная кислота постепенно гидролизуется при нагревании (50 °С) в кислых водных растворах, что подтверждено данными ИК-Фурье спектроскопии и тонкослойной хроматографии. Термоокисление синтезированного продукта показывает достаточную устойчивость при нагревании до 30–50 °С, увеличение температуры до 70 °С ускоряет деструкцию, что проявляется в усилении интенсивности полосы 1690 см^-1 (νО=С-С=N) в спектрах вторых производных термостатированных образцов. Предполагается, что при этом происходит прямое окисление N-гликозиламина, вероятно, в ациклической форме енаминола. Дополнительно была изучена природа побочных продуктов N-гликозилирования: данные электронной и колебательной спектроскопии указывают на образование меланоидинов – окрашенных продуктов глубокой деструкции, для которых прогнозируется рострегулирующая и другие виды биоактивности. Предполагается, что основные структурные фрагменты меланоидинов формируются в растворах посредством взаимодействия енаминольных форм с α-дикарбонильными производными. Полученные нами ранее экспериментальные данные также указывают на проявление биологической активности меланоидинами ариламино-карбонильных реакций, в связи с чем представляется возможным объединение технологии получения функциональных продуктов разных стадий сахараминных взаимодействий на базе единого синтеза. Перспективность последней определяется доступностью реагентов, мягкими условиями синтеза и разделения продуктов, а также их экологичностью.

1. Volkova T. G., Talanova I. O. Possibility of hydrogen bonding between molecules of pentyl ester of p-(N-α-D-glucopyranoside)aminobenzoic acid // Liquid Crystals and their Application. 2016. Vol. 16, no. 2. P. 46–51. https://doi.org/10.18083/LCA ppl.2016.2.46.

2. Джаманбаев Ж. А., Абдурашитова Ю. А., Сарымзакова Р. К., Эралиева М. Г. Синтез углеводных производных п-аминобензойной кислоты // Успехи современного естествознания. 2019. N 3. С. 127–133.

3. Kulakov I. V. Synthesis of new N-aminoglycosides based on halo substituted p-phenylenediamines and p-aminophenols // Chemistry of Natural Compounds. 2009. Vol. 45, no. 4. P. 522– 524. https://doi.org/10.1007/s10600-009-9392-0/.

4. Magdalinova N. A., Volkova T. G., Klyuev M. V., Gruzdev M. S. Propanal hydroamination with p-aminobenzoic acid // Russian Journal of Organic Chemistry. 2010. Vol. 46, no. 5. P. 634–636. https://doi.org/10.1134/S1070428010050052.

5. Кириллова Л. Л., Назарова Г. Н., Иванова Е. П. п-Аминобензойная кислота стимулирует всхожесть семян, рост растений, фотосинтез и ассимиляцию азота у амаранта (Amaranthus L.) // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. N 5. C. 688–695. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.688eng.

6. Kratky M., Konecna K., Janousek J., Brablikova M., Jand’ourek O., Trejtnar F., et al. 4-Aminobenzoic acid derivatives: converting folate precursor to antimicrobial and cytotoxic agents // Biomolecules. 2020. Vol. 10, no. 1. P. 9. https://doi.org/10.3390/biom.10010009.

7. Bilik V., Tihlarik K., Kratky Z. Conversion of N- (4-nitrophenyl)glycosylamines of aldoses to aldohexuronic acids by nitrogen dioxide // Bulletin of the academy of sciences of the USSR. Division of chemical sciences. 1982. Vol. 36, no. 6. P. 831–835.

8. Van Outersterp R., Moons S., Engelke U., Bentlage H., Peters T., Rooij A., et al. Amadori rearrangement products as potential biomarkers for inborn errors of amino-acid metabolism // Communication Biology. 2021. Vol. 4, no. 1. P. 367. https://doi.org/10.1038/s42003-021-01909-5.

9. Черепанов И. С. Термодеструкция продукта конденсации d-маннозы с п-аминоацетанилидом в системах без растворителя // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. N 4. С. 581–589. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-4-581-589.

10. Kublashvili R. N-glucosides of aminobenzoic acids and aminophenols // Chemistry of Natural Compounds. 2003. Vol. 39, no. 6. P. 586–588. https://doi.org/0009-3130/03/3906-0586$25.00.

11. Sangwan R., Khaman A., Mandal P. An overview of chemical N-functionalization of sugars and formation of N-glycosides // European Journal of Organic Chemistry. 2020. Vol. 37. P. 5949–5977. https://doi.org/10.1002/ejoc.20200813.

12. Li T.-X., Ji L.-B., Jiang Z.-R., Geng Z.-Z., Shentu H.-Q., Liu M.-Ch., et al. Caramel products of glucose with water during heating processes and their bioactivities // International Journal of Food Properties. 2020;23(1):978-985. https://doi.org/10.1080/10942912.2020.1770778.

13. Na Y., Shen H., Byers L. N-phenylglucosylamine hydrolysis; a mechanistic probe of β-glucosidase // Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2011. Vol. 39, no. 3. P. 111–113. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2011.02.003.

14. Follain N., Montanari S., Jeacomine I., Gambarelli S., Vifnon M. Coupling of amines with polyglucuronic acids: evidence for amide bonds formation // Carbohydrate Polymers. 2008. Vol. 74, no. 3. P. 333–343. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.02.016.

15. Yim H.-S., Kang S.-O., Hah Y.-C., Boon Chock P., Yim M. B. Free radical generated during the glycation reaction of amino acids by methylglyoxal // Journal of Biological Chemistry. 1995. Vol. 270, no. 47. P. 28228–28233.

16. Kalmykov P. A., Klyuev M. V., Khodov I. A., Klochkov V. V. Theoretical and experimental study of imine-enamine tautomerism of condensation products of propanal with 4-aminobenzoic acid in ethanol // Russian Chemical Bulletin. 2017. Vol. 66, no. 1. P. 70–75.

17. Mossine V., Linetsky M., Glinsky G., Ortwerth B., Feather M. Superoxide free radical generation by Amadori compounds: the role of acyclic forms and metal ions // Chemical Research in Toxicology. 1999. Vol. 12, no. 3. P. 230–236. https://doi.org/10.1021/tx980209e.

18. Cherepanov I. S. Growth regulating activity of p-aminobenzoic acid–D-glucose system melanoidins // AIP Conference Proceedings. 2022. Vol. 2390. P. 030009. https://doi.org/10.1063/5.0068900.

19. Moshin G., Schmitt F.-J., Kanzler C., Epping J., Flemig S., Hornemann A. Structural characterization of melanoidins formed from D-glucose and L-alanine at different temperatures applied FTIR, NMR, EPR and MALDI-ToF-MS // Food Chemistry. 2018. Vol. 245, no. 3. P. 761–767. https://doi.org/10.1016/j.foochem.2017.11.115.

20. Shi N., Liu Q., Ju R., He X., Zhang Y., Tang S., et al. Condensation of α-carbonyl aldehydes lead to the formation of solid humins during the hydrothermal degradation of carbohydrates // ACS Omega. 2019. Vol. 4. P. 7330–7343. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b00508.

21. Aguiar N. O., Novotny E. H., Oliveira A. L., Rumjanek V. M., Olivares F. L., Canellas L. P. Prediction of humic acid bioactivity using spectroscopy and multivariate analysis // Journal of Geochemical Exploration. 2013. Vol. 129, no. 1. P. 95–102. https://doi.org/10.106/j.gexplo.2012.10.005.