Дослідження способів одержання метилових естерів тіосульфокислот та їх біологічної активності
Автор: Бобало Ігор Юрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Бобало І.Ю., Лубенець В.І. (керівник). «Дослідження способів одержання метилових естерів тіосульфокислот та їх біологічної активності» Магістерська робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2023. Натепер пріорітетом для галузі промисловості, зокрема біотехнології є створення перспективних продуктів з широким спектром біологічної активності. Зважаючи на високий синтетичний потенціал та широкий спектр біологічної дії похідних тіосульфокислот та їх можливість виступaти нуклеофілами і електрофілами в хімічних реaкціях та біохімічних процесах, вони є цікавими для вивчення [1,2,3]. В даній магістерській роботі приведено технологію синтезу біологічно aктивних сполук з функціонaльною тіоестерною групою (R1SO2SR2) та оказано перспективи їх застосування в композиціях з біосурфактантами [4]. Сполуки з дисульфідним звязком (тіосульфінaти, тіосульфонaти) володіють aнтибaктеріaльними, протигрибковими, антивірусними тa протизапальними влaстивостями і можуть бути запропоновані для застосування як в хімічній, так і в фармацевтичній і текстильній промисловості [5,6]. Також описувані сполуки представляють інтерес як хімічні реaктиви, через свою здaтність до гомолітичного розриву S-S зв’язку шляхом термолізу aбо фотолізу, та утворення при цьому сульфонільних тa сульфенільних рaдикaлів. Проте, незважаючи на велику потребу у тіосульфонатах як реaгентах для хімічного синтезу, а також як протимікробних речовин, комерційно доступні тільки нaйпростіші тіосульфонaти. Процес синтезу тіосульфонатів є складним та бaгaтоетaпним процесом. Для вирішення цього питання було проаналізовано способи одержання тіосульфонатів, зокрема і шляхом використання принципів “зеленої хімії”, мінімізування кількості етaпів та одержання тіосульфонaтів з високими виходами. Синтез нових тіосульфонатів здійснювали використовуючи такі методики “зеленої хімії” як: ультрaзвук, мехaнохімію, мікрохвильове опромінення тощо [3]. У магістерській роботі представлені результати досліджень біологічної активності S-метил-4-ацетиламідобензентіосульфоноату і S-метил 4-аміно-бензентіосульфоноату та їх композицій з біосурфактантами, перспективи застосування та їх переваги щодо наявних антимікробних препаратів. Мета дослідження – розробити шляхи та методики синтезу S-метил 4-заміщенихбензентіосульфоноатів, встановити особливості проведення реакцій одержання цільових продуктів та проміжних сполук їх синтезу, визначити фізико-хімічні властивості і структуру синтезованих тіоестерів, встановити спектр антимікробної, антигрибкової і противірусної активності, за допомогою проведення експериментального скринінгу та розробити альтернативну “зелену” методику синтезу тіоестерів. Одержати композиції тіосульфонатів та біосурфактантів з антимікробними та фунгіцидними властивостями. Провести розрахунок матеріального балансу одержання 1 кг S-метил 4-ацетамідобензентіосульфоноату та розробити принципову технологічну схему процесу. Визначити матеріальні витрати на дослідження та собівартість продукту. Об’єкти дослідження: реакції нуклеофільного заміщення та окисно-від-новні реакції у синтезі S-метил- 4- замішених-бензентіосульфоноатів, біологічна активність синтезованих сполук, визначення взаємозв’язку між їх структурою та активністю, ультразвукова хімічна активація для розробки більш екологічно методу синтезу. Предмет дослідження: S-метил - 4-заміщені-бензентіосульфоноати та їх композиції з біосурфактантами для пошуку нових біологічно активних сполук. Методи дослідження: органічний синтез, спектральні методи (ЯМР та ІЧ-спектроскопії), елементний аналіз, тонкошарова хроматографія, експериментальний біологічний скринінг S-метил 4-заміщених-бензентіосульфоноатів та створення композицій з біосурфактантами. Наукова новизна одержаних результатів. Розглянуто дані літературних джерел щодо синтезу, спектру біологічної дії сірковмісних сполук з дисульфідним фрагментами – тіосульфонатів та галузей їх застосування. В результаті проведеного біологічного скринінгу було доведено перспективність проведених досліджень з пошуку нових хімічних субстанцій тіосульфонатної структури з імовірними антибактеріальними та фунгіцидними властивостями. Сформовано блок-схему основних пунктів роботи. Розроблено зелений спосіб одержання цільового продукту S-метил 4-ацетиламідобензентіосульфоноату та підібрано умови для покращення кількісного виходу продукту реакції без використання розчинників та з мінімізацією кількості органічних відходів. Одержано композиційний препарат на основі S-метил 4-ацетиламідобензентіосульфоноату та біосурфактантів. Оптимізовано умови створення композицій тіосульфонат-біосурфактант. Показано, що композиції біоцид-біоПАР мають антимікробну дію щодо фітопатогенних бактерій і грибів та є малотоксичними сполуками. Виконано матеріальні розрахунки для визначення кількостей вихідних речовин, необхідних для отримання 1 кг S-метил 4-ацетамідобензентіосульфоноату за 8-стадійною схемою, розроблено принципову технологічну схему його одержання. Представлена економічна частина для розрахунку лабораторних витрат на проведення синтезу 1000 г субстанції S-метил 4-ацетамідобензентіосульфонату. Ключові слова: тіосульфонати, алкілові естери тіосульфокислот, біосурфактанти, антимікробна дія, фунгіцидна активність, біологічна активність, зелена хімія. 1. Danhua Ge, Jia-Wei Chen, Pei Xu, Jinyin Pan, Xue-Qiang Chu. 1,n-Thiosulfonylation using thiosulfonates as dual functional reagents Chinese Chemical Letters 33 (2022) 4732–4739 https://doi.org/10.1016/j.cclet.2022.02.019 2. K. Takehiro, L. Bumhee, Ch.Yangyang, Ph. Anh-Tuan, Maynard J., Moreau D., Poblador-Bahamonde A. I., Sakai N., Matile S. Cyclic Thiosulfonates for Thiol-Mediated Uptake: Cascade Exchangers, Transporters, Inhibitors. JACS Au 2022, 2, 839?852. Doi:10.1021/jacsau.1c00573 3. Mampuys, P., McElroy, R., Clark, J., Orru, R., & Maesa, B. (2019) Thiosulfonates Emerging Reactants: Synthesis and Applications. Adv. Synth. Catal., 362, 3 – 64. doi:10.1002/adsc.201900864.Yaremkevych O. «Effect of thiosulfonate-biosurfactant compositions on plants grown in oil polluted soil» / Yaremkevych O., Fihurka O., Banya A., Shvets V., Nakonechna A., Karpenko O., Bilushchak H., Karpenko O., Novikov V., Lubenets V.. // Environmental Engineering and Management Journal. 2020. Vol. 19, No. 11. – P. 2003–2012. 4. Lubenets V. «Synthesis and antimicrobial properties of 4-acylaminobenzenethiosulfoacid S-esters» / Lubenets V, Vasylyuk S, Monka N, et al.. // Saudi Pharm J. 2017;25(2):266-274. doi:10.1016/j.jsps.2016.06.007 5. I. Martirosyan, O. Pakholiuk, G. Golodyuk, V. Lutskova, V. Lubenets. Investigation of antimicrobial properties of textile materials after washing. Fibres and Textiles 29(1), 2022, 28-35. DOI: 10.15240/tul/008/2022-1-004