Uchebnik

О-гликозиды чаще представлены моноглюкозидами, биозидами (рутинозиды, примверозиды) например, 4-O-β-D-глюкозил-1,2,5,6-тетраоксиксантон и гентианабаварозид из Gentiana bavarica.

Производные 1,3,6,8-тетраоксиксантона наиболее распространены в высших растениях, лишайниках, грибах, в морских водорослях и микроорганизмах.

Особенно распространенными являются мангиферин и изомангиферин, в котором глюкоза присоединена к С5. Мангиферин обладает стимулирующим действием на ЦНС и желчегонным эффектом.

Наличием мангиферина и других ксантонов и их гликозидов объясняется применение некоторых растений в медицине для лечения печени, нервных расстройств (меланхолия, депрессия) причем угнетающее действие на ЦНС оказывают О-гликозиды. Выявлена иммуномодулирующая и противовирусная активность препарата алпизарин.

Первый хлорсодержащий 2-хлорнорлихексантон обнаружен в 1966 г в лишайниках Lecanora rubicola, а позже из многих других видов. По распространенности к нему близка тиофановая кислота, и ее производные и аналоги:

Ксантоны не имеют постоянного места локализации, поэтому способ выделения их зависит от растительного сырья, его органов, характера замещения структур и природы веществ – спутников.

Основным методом выделения является экстракция воздушно-сухого сырья разнополярными растворителями. Например, если в структуре ксантонов содержится несколько метокси-групп, они легко переходят в неполярные и малополярные экстрагенты; гликозиды растворяются в полярных растворителях.

Часто в растениях присутствуют до 20 различно замещенных ксантонов, спутниками которых могут быть другие полифенольные соединения, поэтому используют дробную экстракцию несколькими растворителями, начиная от неполярных.

Для выделения суммы ксантонов из растительного сырья предложено несколько методик, заключающихся в первоначальной фракционной экстракции сырья в аппарате Сокслета разнополярными растворителями, с последующим адсорбционно-распределительным хроматографированием на колонках с сефадексом либо гель-фильтрацией.

Так, для получения суммы ксантонов кассии воздушно-сухое сырье последовательно экстрагируют петролейным эфиром, хлороформом (дихлорметаном) и этилацетатом. Концентрированные эфирные и хлороформные

321

экстракты, для получения ксантоновых агликонов, по отдельности хроматографируют на колонке с силикагелем L60/120, элюируя гексаном и смесью гексан-этилацетат (98:2 и 95:5). Ксантоновые гликозиды получают хроматографируя концентрированную этилацетатную фракцию на колонке с силикагелем L60/120 при градиентном элюировании смесью: дихлорметанэтилацетат состава от 100:0 до 70:30 с шагом 5%. Наибольшее количество ксантоновых гликозидов содержит фракция состава (85:15).

Другими эффективными экстрагентами ксантоновых соединений из растительного сырья являются этиловый и метиловый спирты. В этом случае, концентрированный спиртовый экстракт фракционируют между водной и органическими (хлороформ, этилацетат) фазами. Хлороформную фракцию наносят на колонку с силикагелем L60/120, элюирование ксантонов проводят смесью гексана и этилацетата от 1:10 до 1:1. Этилацетатную фракцию наносят на колонку с силикагелем L70/230 и элюируют смесями н-гексан-этилацетат (20:1, 10:1 и 5:1), дихлорметан-ацетон (10:1, 5:1 и 0:1) и дихлорметан-метанол (10:1, 5:1 и 0:1). Полученные фракции рехроматографируют на Сефадексе LH20, с использованием в качестве подвижной фазы 75% водного метанола. Индивидуальные ксантоны перекристаллизовывают из ацетон-гексановых смесей.

Выделение ксантонов из корней Gentiana lutea L. описано экстракцией метанолом с последующим разделением веществ по схеме.

322

Контроль за разделением проводят методом ТСХ в системе хлороформ/метанол 95:5, при этом бледно-желтые пятна ксантонов в видимом свете, в УФ-свете имеют абрикосовый цвет.

Для выделения индивидуальных веществ используют также адсорбционную хроматографию на полиамиде, целлюлозе, оксиде алюминия, сефадексах. Агликоны и гликозиды хорошо разделяются на силикагеле. Элюируют агликоны петролейным и серным эфиром, гексаном, ацетоном, хлороформом, а затем разными соотношениями хлороформа с метанолом.

Гликозиды с полиамида элюируют водно-спиртовыми смесями с возрастающей концентрацией спирта. С колонок целлюлозы гликозиды элюируют 5-30% растворами уксусной кислоты.

Например, из галении рогатой ксантоны выделяли пятикратной экстракцией 70% этанолом при комнатной температуре, концентрированием объединенных извлечений в вакууме и последующей экстракцией концентрата хлороформом и этилацетатом.

Очистка ксантонов осуществляется методом ТСХ на различных слоях и на сефадексе LH-20, методами ГЖХ и ВЭЖХ, где возможна их идентификация и определение количественного содержания.

Основными ТСХ хроматографическими системами в исследовании ксантонов являются:

1Хлороформ - метанол (9:1)

2Хлороформ - петролейный эфир (9:1)

3Гексан - этилацетат (98:2)

4Толуол - ацетон (19:1)

5Толуол - уксусная кислота (20:3)

6н-бутанол - уксусная кислота - вода (12:3:5: и 20:5:8)

7Хлороформ – ацетон - муравьиная кислота (70:30:0.5, 80:20:1 и 90:10:0.5)

8Толуол - этилацетат - муравьиная кислота (65:35:1)

9Петролейный эфир - этилацетат - муравьиная кислота (70:30:1)

Ввиду того, что ксантоны в растительных объектах редко присутствуют в виде многокомпонентных смесей, а также относительной легкости их выделения, методы ВЭЖХ не получили сколько-нибудь широкого распространения в исследовании ксантонов и их производных.

Наиболее подходящей неподвижной фазой в условиях обращенно-фазного распределения при анализе ксантонсодержащих экстрактов являются μ- Bondapak RP-C18 и μ-Bondasphere C18 100-АЕ сорбенты. Подвижной фазой служит, как правило, система метанол-вода состава (1:1, 2:3, 7:13 и 9:1) в условиях изократического элюирования с фотодиодным или УФ детектором

(237 нм).

О-гликозиды, после извлечения 50% ацетоном, подвергают гидролизу концентрированной кислотой хлороводородной при нагревании на кипящей водяной бане в течение 1 часа с последующим ТСХ анализом гидролизата в 15% растворе кислоты уксусной (ярко-оранжевые пятна в УФ свете).

323

Гидролизат можно анализировать методом БХ в присутствии СО углеводов, проявляя альдозы о-толуидиновым реактивом, кетозы – мочевиновым, при нагревании хроматограмм в течение 2-3 минут.

Качественное определение ксантонов

Для качественного анализа, около 1 г измельченного растительного сырья заливают 15-20 мл этилацетата, спирта этилового 70-80% или спирта метилового 50-80% и экстрагируют в течение 30-40 мин в колбе при нагревании на водяной бане, фильтруют и используют по 2-3 мл раствора в каждой реакции или методами БХ и ТСХ.

Ксантоны дают реакции фенолов с оттенками, в зависимости от расположения ОН-групп. Можно обнаружить их в УФ-свете.

Наносят несколько капель анализируемого раствора на фильтровальную или хроматографическую бумагу, появляется бледно-желтое окрашивание, которое в УФ-свете имеет абрикосовый цвет.

Прибавляют 2-3 мл 5% спиртового раствора алюминия хлорида, встряхивают, появляется желтое, при стоянии переходящее в зелено-голубое окрашивание.

Прибавляют 1 мл 5% раствора аммиака, появляется желто-оранжевое окрашивание:

Прибавляют 1 мл свежеперегнанного раствора о-толуидина, встряхивают, выпадает коричневый осадок:

Химические свойства ксантонов

Как видно из формулы, незамещенный ксантон может рассматриваться как дибензо-γ-пирон, т.е. 2 ароматических кольца соединены γ-пироновым фрагментом, состоящим из гетероатома кислорода (С-О-С-связь) и карбонильной группы (С=О). Общая формула углеродного скелета С6-С1-С6, т.е. ксантон может быть получен из 2-х молей салициловой кислоты или салициловой кислоты и фенола.

324

 Возможна реакция конденсации хромона с бензолом:

Среди природных наиболее распространены -ОН, и -ОСН3 – замещенные структуры. Эти функциональные группы являются донорами электронов и, в зависимости от их расположения, способствуют реакциям электрофильного замещения в ароматических кольцах. ОН-производные обладают всеми свойствами фенольных соединений, легко обменивая протон в реакциях алкилирования, ацилирования и конденсации, труднее обменивается ОН-группа

вреакциях аминирования и фосфорилирования.

При щелочном плавлении происходит разрыв связи С-О-С, а карбонильная группа участвует во всех реакциях направленного присоединения и нуклеофильного обмена кислорода. Общая схема химических реакций для ксантонов представлена ниже:

димеризация -HHal NН2 (аминирование) -HHal N-алкилирование

+ NH3

получение эфиров

димеризация -HHal Hal (NO2, SO3H) - моно-, ди-, три-, тетра-, изомерные гидроксилирование

где - положения для реакции электрофильного замещения и диазотирования.  При действии расплавленной щелочи ксантоны расщепляются до 2,2’-

диоксибензофенона:

325

 Восстановление ксантонов водородом приводит к образованию ксантенов, последние образуются и при перегонке с Zn-пылью:

Как отмечалось выше, желтым цветом и основными фрагментами, ксантоны имеют много общего с флавоноидами и антрахинонами; в щелочной среде интенсивность желтой окраски усиливается, это используется для их обнаружения и идентификации.

Ксантоны, имеющие орто-диоксигруппировки или α-ОН – группы, относительно С=О, дают комплексы с кислотой борной и алюминия хлоридом, что приводит к углублению желтого цвета или осаждению. Пара-диокси- группировки в ароматической системе дают яркое окрашивание с п- бензохиноном:

На основе 1-окси-2,3,4,5-тетраметокси- и 1-окси-2,3,5-триметокси- ксантонов осуществлена серия химических превращений:

 По аналогии, была проведена реакция алкилирования с (хлорметил)- оксираном, получены арил- и гетарилоксипропаноламины.

326

Ксантоны реагируют с эпихлоргидрином с образованием смеси диастереоизомерных эпоксидов типа:

Направление раскрытия оксипиранового цикла под действием аминов может быть со стороны α-углеродного атома трехчленного цикла (правило Красуского) и против правила, с образованием изомерного продукта.

Аминолиз оксипиранов бензиламином приводит к 1-(3-бензиламино-2- гидрокси)-пропокси-2,3,5-триметоксиксантону.

Так, на основе ксантонов галении рогатой осуществлены синтезы:

I. R=R1=H

II. R=H, R1=OCH3 HON H

Ароматические соединения, в которых ОН-группа этерифицирована 3- аминопропан-1,2-диолом, проявляют свойства β-адреноблокаторов с антигипотензивным и противоаритмическим действием.

Синтетические аналоги ксантонов проявляют желчегонное (максимально - аллилпроизводные), антидепрессантное, противовоспалительное, антимикробное, кардиотоническое, диуретическое, противовирусное, психотропное, противотуберкулезное, противоязвенное и противоопухолевое действие, сравнимое или превышающее активность исходных ксантонов, при этом гликозидированные формы отличает большая биодоступность.

 Реакции с участием С=О – группы идут в две стадии - присоединение – дегидратация, причем продукты присоединения более стабильны при наличии рядом ОН-группы за счет внутримолекулярной водородной связи.

Хроматографическое разделение продуктов реакции и исходных веществ осуществляют на силикагеле L 100/400, используя в качестве элюента гексан – этилацетат 7:3. Чистоту веществ определяют методом ВЭЖХ (Миллихром).

Установление строения ксантоновых молекул проводят с использова-

нием комплекса спектральных методов и химических реакций. УФ-спектроскопия. В большинстве природных ксантонов в УФ-спектрах

присутствует 4 основные интенсивные полосы в области 230-260, 260-290, 285300 и 325-395 нм.

327

Для определения положения ОН-групп используют диагностические добавки: ацетат, метилат или этилат натрия, 5% раствор AlCl3, при этом отмечено специфическое влияние ацетата натрия на наиболее поляризованные 3 и (или) 6-ОН группы, что выражается в батохромном сдвиге длинноволнового максимума (1) на 40-50 нм и частичной ионизации 4-ОН группы ксантонов. Наличие 1- и 8-ОН групп проверяют по батохромному сдвигу коротковолнового максимума (III) на 20 нм и длинноволнового максимума (I) – на 60 нм от добавления спиртового раствора AlCl3.

Добавка метилата натрия используется для установления в молекуле ксантонов вицинальнорасположенных гидроксигрупп (реакция Баргеллини).

Для установления незамещенного параположения по отношению к свободной оксигруппе, используют реактив Гиббса (2,6-дихлорбензохинон- хлоримид), основанный на способности ароматических соединений, содержащих ОН-группу с незамещенным параположением, вступать в реакцию с окисляющими реагентами с образованием соединений поглощающих в видимой области от 500 до 700 нм.

Другие ионизирующие и комплексообразующие добавки не позволяют отличить ксантоны от других полифенолов.

ИК-спектроскопия. Область ниже 1400 см-1 специфична для любого ароматического соединения, в том числе ксантонов, другие области характеристичных колебаний не позволяют однозначно идентифицировать их принадлежность молекулам ксантонов.

ПMР-спектроскопия. В зависимости от типа растворителя, наиболее типичное расположение сигналов приведено ниже:

Попарная эквивалентность протонов нарушается при введении заместителей в ароматические кольца и это приводит к смещению сигналов ароматических протонов орто - на величину 0.55-0.65, мета – 0.15-0.20, пара – 0.50-0.60 м.д. в сильное поле. Протоны всех функциональных групп резонируют в характеристичных областях.

328

В таблице приведены ПMР-спектры некоторых ксантонов в CDCl3 , в зависимости от расположения заместителей.

Как видно, протон Н-6 в 1,3,5,8 – замещенных ксантонах сдвинут в более сильное поле, по сравнению с 1,3,7,8 – замещенных на 0.6-0.9 м.д.

Аналогично другим полифенольным соединениям, рекомендуется сравнение ПМР-спектров перметильных и перацетильных производных.

Аномерные протоны гликозидных заместителей резонируют в области 4.6- 5.5 м.д., метильные группы в изопренильных ксантонах прописываются в области 1.1-1.8 м.д., протоны ангулярных метильных групп у пираноксантонов

– 1.4-1.5 м.д.

13С-ЯМР-спектроскопия для ксантонов изучена достаточно хорошо, выявлены основные области резонанса углеродных атомов и влияние заместителей на их положение.

Масс-спектрометрия ксантонов используется для определения молекулярной массы, а характер фрагментации позволяет идентифицировать расположение заместителей в ароматических кольцах, например:

330