Характеристика фенольных соединений

Фенольные соединение - вещества ароматической природы, которые содержат одну или несколько гидроксильных групп, связанных с атомами углерода ароматического ядра.

Фенольные соединения представляют собой один из наиболее распространенных и многочисленных классов природных соединений, обладающих биологической активностью. Фенольные соединения наиболее распространены и свойственны практически каждому растению и даже каждой растительной клетке.

Отличной чертой фенольных соединений является формирование огромного числа соединений за счет модификаций молекулы и образования конъюгатов с разнообразными структурами. Из модификаций для фенольных соединений характерны образование глюкозидов, метилирование и метоксилирование. За счет гидроксильных и карбоксильных групп фенольные соединения могут связываться с сахарами, органическими кислотами, растительными аминами, алкалоидами. Помимо этого растительные фенолы могут соединяться с изопреноидами, образуя большую группу пренилированных фенолов. Такие свойства фенольных соединений обеспечивают огромное разнообразие структур, характерное для растительных фенолов.

По числу ОН-групп различают одноатомные (например, сам фенол), двухатомные (пирокатехин, резорцин, гидрохинон) и многоатомные (пирогаллол, флороглюцин и др.) фенольные соединения.

Фенольные соединения существуют в свободном виде и виде мономеров, димеров, олигомеров и полимеров, в основу классификации природных фенолов положен биогенетический принцип. В соответствии с современными представлениями о биосинтезе их можно разбить на несколько основных групп:

соединения С6-ряда - простые фенолы, бензохиноны;

соединения С6 - C1-ряда - производные бензойной кислоты (фенольные кислоты);

соединения С6 - C2-ряда - фенолспирты и фенолуксусные кислоты, ацетофеноны;

соединения С6 - C3-ряда - производные фенилпропана (оксокоричные кислоты и спирты, фенилпропены, кумарины, изокумарины и хромоны);

соединения С6 - C1-C6-ряда - бензофеноны и ксантоны;

соединения С6 - C2-C6-ряда - стилбены и антрахиноны;

соединения С6 - C3-C6-ряда - флавоноиды и изофлавоноиды;

соединения С6 - C3 - С3 - C 6 -ряда - лигнаны и неолигнаны;

производные антрацена;

полимерные фенольные соединения - лигнины, танины, танииды, меланины.

Индивидуальные флавоноиды могут быть названы по трем номенклатурам. Тривиальная номенклатура используются широко, в ней иногда указывают группу флавоноида или вид растения, послужившего источником для данного соединения. Например, названия, заканчивающейся на «-етин» обычно обозначают флавонолы (кверцетин), соединение трицин извлечен из растения, принадлежащего к роду Triticum. По рациональной номенклатуре в основе идет название структурного скелета, такие как флавон или халкон, например, 3,5,7,3'4'-пентагидроксифлавон. Наконец, флавоноидам может быть дано систематическое химическое название, например, 3,4-дигидро-2-фенил-2H-1-бензопиран для флавана, но этот метод является громоздким и используется редко [1].

Большинство флавоноидов - твердые кристаллические вещества, окрашенные в желтый цвет (флавоны, флавонолы, халконы, ауроны) или бесцветные (катехины, лейкоантоцианидины, флаваноны, изофлавоны). Наиболее яркие оттенки свойственны антоцианам, которые придают растительным тканям красную, синюю или фиолетовую окраску. Гликозилированные формы, как правило, хорошо растворимы в воде, нерастворимы или малорастворимы в органических растворителях (хлороформ, эфир и др.). Агликоны хорошо растворяются в низших спиртах (метиловом и этиловом), ацетоне, этилацетате и в растворах щелочей.

О-гликозиды при действии разбавленных минеральных кислот и ферментов более или менее легко гидролизуются до агликона и углеводного остатка. С-гликозиды с трудом расщепляются лишь при действии крепких кислот (концентрированная хлористоводородная или уксусная кислоты) или их смесей при длительном нагревании.

Легко окисляются в присутствии кислорода, под действием света и щелочей катехины и лейкоантоцианидины, превращаясь в окрашенные соединения - продукты конденсации, вплоть до высокомолекулярных полимерных форм. Остальные флавоноиды более устойчивы к окислению.

В зависимости от структуры фенольные соединения имеют разную биологическую активность и играют важную роль в растительном организме. В первую очередь это защитные вещества против различного рода патогенных микроорганизмов, а так же против насекомых и травоядных животных. Кроме того, они определяют свойства древесины и коры, обеспечивают различную окраску лепестков цветков и других частей растения. В растениях фенольные соединения играют важную роль в некоторых промежуточных этапах процесса дыхания. Установлено, что некоторые фенольные соединения играют важную роль в фотосинтезе в качестве кофакторов. Они используются растениями как энергический материал для разнообразных процессов жизнедеятельности, являются регуляторами роста, развития и репродукции, оказывая при этом как стимулирующее, так и ингибирующее воздействие.

Фенольные соединения имеют большое практическое значение для человека, обладая широким спектром фармакологического действия, при этом сила проявляемых ими эффектов зависит от многообразия их структур.

Токсичность фенольных соединений невелика и составляет следующий ряд, в котором первые два вещества практически безвредны: флавоноиды< антрахиноны<кумарины<фурокумарины. Наличие метильных и метоксильных групп в молекуле фенольных соединений, а так же образование хинонных фор и увеличивает токсичность фенолов для микроорганизмов. Наиболее выражена она у оксикоричных кислот, фурокумаринов, антигрибковые свойства имеют также флавоноиды, кумарины, антрахиноны.

Известна антиоксидантная активность многих фенолов, они все более широко применяются в пищевой промышленности для стабилизации жиров.

Лекарственные препараты на основе фенольных соединений используют в качестве антимикробных, противовоспалительных, желчегонных, диуретических, гипотензивных, тонизирующих, вяжущих и слабительных средств. фенольный соединение флавоноид растительный

Классификация фенольных соединений

Флавоноидные соединения на протяжении последних 30 лет интенсивно изучались в лабораториях многих стран. В итоге количество описанных в литературе выделенных из растений флавоноидов с установленной структурой в настоящее время достигает примерно 6500.

Флавоноиды объединены общим составом С636, их структурный скелет состоит из двух бензольных колец (А) и (В), связанных через гетероциклическое пирановое кольцо (С) [2]. Большинство флавоноидов можно рассматривать как производные хромона или хромана, содержащие в положении 2, 3 или 4 арильный радикал (1).

Современная классификация их основана на степени окисленности трёхуглеродного фрагмента, положении бокового фенильного радикала, величине гетероцикла и других признаках. Выделяют 10 основных классов флавоноидов [3] (рисунок 1).

Классификация флавоноидов

Рисунок 1- Классификация флавоноидов

К производным флавана относят катехины (флаван-3-олы), лейкоантоцианидины (флаван-3,4-диолы) и антоцианидины.

Катехины (флаван-3-олы). Бесцветные соединения, которые, являясь наиболее восстановленными флавоноидными соединениями, легко поддаются окислению, в результате чего приобретают разную окраску. Характерным примером может служить чай, различный цвет которого (черный, красный, желтый) обусловлен степенью окисления катехинов.

Катехин -- оптически активное вещество, может существовать в виде 4 изомеров, отличающихся направлением и величиной угла вращения: D-катехин; L-катехин; D-эпикатехин; L-эпикатехин; одновременно возможны их рацематы: D-L-катехин, D-L-эпикатехин. Изомеры отличаются друг от друга не только физическими свойствами (температура плавления, удельное вращение и др.), но и биологическим действием. Например, L-эпикатехин, содержащийся в чае, обладает большей Р-витаминной активностью, чем другие изомеры катехина. Катехины в своей молекуле могут иметь до 5 гидроксильных групп -- в положении 3, 5, 7 и 3', 4', являясь, таким образом, пентаоксифлаваном.

Лейкоантоцианидины, или проантоцианидины (флаван-3,4-диолы). Соединения, близкие к катехинам. Они тоже бесцветны, но при нагревании с кислотами превращаются в антоцианидины и становятся окрашенными веществами. Обычно лейкоантоцианидины существуют в свободном виде (негликозилированы). В качестве типичного примера этой группы соединений можно привести лейкоцианидин, у которого имеются 4 дополнительные гидроксильные группы (в положении 5, 7, 3', 4').

Антоцианидины. Особенностью строения этих соединений является наличие свободной валентности у кислорода в пирановом кольце. Благодаря положительному заряду антоцианидины в кислом растворе ведут себя как катионы и образуют соли с кислотами, в щелочном растворе -- как анионы и образуют соли с основаниями. В зависимости от pH среды изменяется и окраска антоцианидинов. Соли катионов антоцианидинов окрашены в красный цвет с оттенками: желтоватым (пеларгонидин), фиолетовым (цианидин), синеватым (дельфинидин). Их щелочные соли окрашены в синий цвет. Увеличение числа гидроксильных групп в молекуле антоцианидина (в кольце В) усиливает интенсивность синей окраски, а увеличение числа метоксильных групп -- красной окраски.

В природе известно до 22 антоцианидинов, сочетанием которых обусловлено все разнообразие окраски цветков, листьев и плодов. Наиболее распространены цианидин, пеларгонидин и дельфинидин.

Антоцианидины обычно встречаются в природе в виде гликозидов -- антоцианов. Особенно многочисленны антоцианы, содержащие цианидин. Пеларгонидин чаще встречается в тропических растениях, а дельфинидин -- в растениях более северных широт.

Флаваноны. Эта группа флавоноидов обладает нестойким дигидро-г-пироновым кольцом, легко (в присутствии щелочей или кислот) раскрывающимся, в результате чего они переходят в халконы. Известно сравнительно немного (около 25--30) флаванонов и их гликозидов. Обычно они встречаются с халконами.

Флаванонолы-3. Отличаются от флаванонов наличием ОН-группы у С-3. Они также лабильны и поэтому не накапливаются в растениях в значительных количествах. Встречаются чаще в свободном состоянии, чем в форме гликозидов. Типичным примером флаванонола может служить таксифолин, являющийся 3, 5, 7, 3', 4'-пентаоксифлаванонолом.

Флавоны и флавонолы. Флавоны отличаются от флаванонов, а флавонолы соответственно от флаванонолов наличием двойной связи в положении 2, 3.

Халконы и дигидрохалконы. Эти соединения можно рассматривать как флавоноиды с раскрытым пироновым кольцом. В кислой среде халконы превращаются в флаваноны. Типичным халконом является изоликвиритигенин.

Ауроны. Желтые, оранжевые или оранжево-красные пигменты растений. Встречаются редко, обычно в виде гликозидов.

Некоторые ауроны

Сульфуретин (R1 = R2 = Н)

Ауреузидин (R1 = ОН; R2 = Н)

Лептозидин (R1 = Н; R2 = ОСН3)

Изофлавоны. Отличаются от других групп флавоноидов положением бокового фенильного кольца, которое находится не у С-2, а у С-3.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >