Материал: 134-136
Вопрос 134 Общая характеристика флавоноидов и их гликозидов. Распространение в растительном мире. Физико-химические свойства. Классификация.
Флавоноиды – фенольные соединения, содержащие в своей структуре
фрагмент дефенилпропана, кот. можно представить в виде скелета С6–С3–С6
В основе всех флавоноидов лежит соединение, именуемое флаваном, которое является 2-фенил-хроманом или 2-фенил-бенз-гамма-пиран
В указанной структуре за счет введения в молекулу заместителей, а
также в зависимости от степени окисления могут образовываться отдельные группы флавоноидов:
Катехины (флаван-3-олы);
Лейкоантоцианидины (флаван-3,4-диолы);
Антоцианидины;
Флавононы;
Флаванонолы;
Флавоны и флавонолы;
Халконы и дигидрохалконы;
Ауроны;
Изофлавоны.
1. Катехины (флаван-3-олы) – представляют собой наиболее
восстановленные флавоноидные соединения, поэтому они могут подвергаться окислению. В окисленной форме катехины обычно имеют окраску.
Катехин является оптически активным веществом и существует в виде четырех изомеров: D-катехин, L-катехин, D-эпикатехин, L-эпикатехин. Кроме этого существуют различные рацематы.
В зависимости от оптической формы изменяется Р-витаминная активность наряду с другими физико-химическими свойствами.
Наиболее Р-активен L-эпикатехин. Изменение окраски катехинов происходит при различной степени окисленности ОН-групп в 3, 5, 7-ом и в 3', 4’ положениях.
2. Лейкоантоцианидины (флаван-3,4-диолы)
Лейкоантоцианидины предшествуют антоцианидинам. Они не имеют окраски и при их окислении они переходят в антоцианидины и приобретают окраску.
3. Антоцианидины являются красящими веществами растений, которые окрашивают плоды, листья, лепестки в цветках от розового до черно-фиолетового.
Благодаря наличию заряда на катионе кислорода антоцианидины
способны образовывать соли.
В кислом растворе они образуют соли с кислотами
В щелочном – с основаниями.
В зависимости от рН-среды изменяется окраска: в кислых средах чаще всего окраска красная, а в щелочных – синяя. Например, красный цвет розы обусловлен кислой средой сока растения, а синий цвет василька – щелочной.
На окраску антоцианидинов влияет строение радикалов R1, R2 и R3.
Дельфинидин: R1 = R2 = R3 и равное ОН.
Пеларгонидин R1 = R2 = Н, а R3 = ОН
Мальвидин: R1 = R3 = ОСН3, а R2 = ОН
В большинстве своем антоцианидины представляют собой агликоны гликозидов. Цианидин (наиболее распростр.) вызывает окраску вишни, сливы, плодов рябины черноплодной
Антоцианидины способны к комплексообразованию с ионами Ме.
K-соли антоцианидинов имеют пурпурную окраску, Ca- и Mg-соли – синюю.
4. Флаваноны – это группа флавоноидов обладающая нестойким
дигидро-гамма-пироновым кольцом, которое способно раскрываться под действием кислот или щелочей и переходить в халконы. Известно сравнительно немного (около 25-30) флаванонов и их гликозидов. Они обычно встречаются с халконами.
5. Флаванонолы в отличие от флаванонов содержат в третьем положении гидроксильную группу.
Соединения этих групп (флаванонов и флаванонолов) являются лабильными и поэтому в растениях в значительных количествах не накапливаются. Они могут существовать как в свободном виде, так и в форме гликозидов.
6. Флавоны и флавонолы. Эти соединения содержат в своем составе дополнительную двойную связь по сравнению с двумя предыдущими группами. Эта двойная связь находится между вторым и третьим углеродом пиронового кольца.
Отличие флавонолов от флавонов – наличие ОН-гр в 3 положении
Флавоны – это чаще всего вещества, обладающие желтой окраской. В
основном они существуют в виде гликозидов. Если в молекуле флавона R1 = R2 = Н, то мы имеем апигенин (он часто встречается в петрушке). Если R1 = ОН, а R2 = Н, то это лютеолин (цветки пижмы обыкновенной).
7. Халконы и дигидрохалконы. Эти соединения обычно образуются в результате раскрытия пиронового цикла из флавононов или из флаванонолов.
8. Ауроны – это обычно желтые, оранжевые пигменты растений. Встречаются редко и существуют обычно в виде гликозидов. Все ауроны имеют общую формулу.
9. Изофлавоны – в отличие от других флавоноидов содержат боковое фенильное кольцо в третьем положении пиронового цикла.
Все вышеуказанные структуры могут быть агликонами гликозидов, за исключением катехинов. Гликоном могут быть моно-, ди- и трисахариды.
Чаще всего это О-гликозиды, однако, возможно и наличие С-гликозидов, которые чаще всего образуются из флавонов в восьмом положении.
Распространение в растительном мире
Флавоноиды широко распространены в растительном мире. Особенно богаты флавоноидами высшие растения, относящиеся к семействам
Розоцветных (виды боярышников, арония черноплодная)
Бобовых (софора японская, стальник полевой)
Гречишных (горцы - перечный, почечуйный, птичий)
Астровых (бессмертник песчаный, сушеница топяная, пижма)
Яснотковых (пустырник сердечный) и др
Обнаружены флавоноиды и у низших растений: зеленые водоросли (ряски), споровые (мхи, папоротники), хвощи (хвощ полевой), а также у некоторых насекомых (мраморно-белая бабочка).
Находятся флавоноиды в различных органах, но чаще в надземных: цветках, листьях, плодах; значительно меньше их в стеблях и подземных органах (шлемник байкальский, стальник полевой). Наиболее богаты ими молодые цветки, незрелые плоды.
Локализуются в клеточном соке в растворенном виде. В растениях флавоноиды встречаются в виде гликозидов и в свободном виде. Под влиянием ферментов они расщепляются на сахара и агликоны.
Факторы, влияющие на накопление флавоноидов: осн. явл. являются возраст и фаза развития растений. Наибольшее количество их накапливается у многих растений в фазе цветения, а в фазе плодоношения уменьшается.
Факторы окр. среды (свет, почва, влага, высота над уровнем моря и др.) оказывают также значительное влияние на накопление флавоноидов. В южных и высокогорных районах, под влиянием света и на почвах, богатых микроэлементами, увеличивается содержание флавоноидов.
Биологическая роль флавоноидов. Как фенольные соединения, принимают участие в О-В процессах, происходящих в растениях.
Физико-химические свойства:
В чистом виде флаваноиды представляют собой кристаллические соединения с определенной температурой плавления, имеющие окраску:
Светло-желтую, желтую или желтовато-зеленую (флавоны, флавонолы).
Оранжевую или оранжево-красную (халконы, ауроны), красную или синюю окраску (антоцианы).
Довольно часто встречаются и бесцветные флавоноиды - изофлавоны, катехины, флаваноны, флаванонолы).
Агликоны флавоноидов, как правило, растворяются в этиловом эфире, ацетоне, спиртах и практически нерастворимы в воде. Многие метокеилнрованные флавоноиды (например, пиностробии) растворяются в хлороформе.
Гликозиды флавоноидов, содержащие в молекуле 1-2 сахара (монозиды, биозиды, дигликозиды), как правило, хорошо растворимы в этиловом и метиловом спиртах, водных спиртах (особенно в 70% этиловом спирте), н-бутаноле, частично - в ацетоне, этилацетате, но не растворяются в хлороформе идиэтиловом эфире.
Гликозиды флавоноидов, содержащие в молекуле 3 моносахаридных остатка
и более, хорошо растворяются в воде, частично – в водных спиртах, но не растворяются в крепких спиртах, в хлороформе и диэтиловом эфире. Однако под эту схему невозможно «загнать» все флавоноиды
Агликоны н гликозиды флаваноидов не имеют запаха, но некоторые из них
обладают горьким вкусом (флавоноиды кожуры плодов лимона)
Флавоноидные гликозиды обладают оптической активностью, что используется для определения показателей качества некоторых стандартных образцов (рутин, гиперозид и др.).
Особенность флавоноидных гликозидов - способность к кислотному и
ферментативному гидролизу. Скорость гидролиза и условия его проведения различны в зависимости от строения флавонондов.
Флавонол-3-гликозиды легко гидролизуются при нагревании со слабыми растворами минеральных кислот (0,1-2%)
7-О-гликозиды флавонов (цинарозид) гидролизуются в жестких условиях при нагревании в течение 2 часов с 5-10% минеральными кислотами.
5-О-гликозиды гидролизуются мгновенно даже слабыми кислотами,
причем без нагревания
Флавоноиды подвержены ферментативному гидролизу, например, глюкозиды (за небольшим исключением) довольно легко расщепляются β-глюкозидазой.
Особую группу составляют так называемые С-гликозиды (например, витексин), которые расщепляются только с использованием смеси Килиани (смесь ледяной уксусной кислоты, концентрированной HCl и воды в соотношении 55:35:10) при нагревании на водяной бане в течение 2-3 часов
Вопрос 135
Фитохимический анализ лекарственного растительного сырья, содержащего флавоноиды. Использование лекарственного растительного сырья, содержащего флавоноиды, в медицине.
Методы выделения и идентификации
Для выделения флавонондов проводят экстракцию растительного материала,
как правило, этиловым, метиловым спиртом (чаще всего это 70% спирт)
Спиртовое или водно-спиртовое извлечение упаривают, к остатку добавляют
горячую воду и после охлаждения удаляют неполярные соединения (хлорофилл, каротинонды, эфирное масло, смолы, жиры, стерины и другие липофильные вещества) из водной фазы с помощью хлороформа или ЧХУ
Флавоноиды из водной фазы извлекают последовательно:
Этиловым эфиром (агликоны)
Этилацетатом (в основном монознды)
н-бутанолом (биозиды, дигликозиды).
При этом в водной фазе остаются более полярные флавоноиды (триозиды) и другие гидрофильные вещества.
Для разделения суммы флавонондов обычно используют колоночную
хроматографию на силикагеле, полиамидном сорбенте, сефадексе, целлюлозе. Важно подчеркнуть, что для разделения и очистки флавонондов нельзя использовать оксид алюминия, с которым флавоноидиые соединения образуют т.н. «лаки» - продукты необратимой реакции.
Элюирование веществ проводят с помощью хлороформа, а затем смеси хлороформа с метиловым или этиловым спиртами в градиентном режиме, то есть с возрастающей полярностью элюентной смеси (обычно в диапазоне концентраций спиртов 1-30%).
Для выделения индивидуальных флавоиоидов используют рехроматографию,
перекристаллизацию или специфические методы. Так, для выделения рутина из бутонов софоры японской экстракцию проводят горячей водой. При охлаждении водных извлечений рутин выпадает в осадок, его отфильтровывают и очищают перекристаллизацией из спирта.