Uchebnik

жирных кислот, рыбы. Эфиры галловой кислоты, наряду с другими фенольными антиоксидантами, нашли широкое применение в парфюмерной промышленности в качестве добавок к кремам, а также в фармацевтической промышленности как соединения, повышающие устойчивость витаминов и других лекарственных препаратов к окислению.

Предложен новый антиоксидантный препарат полидисульфид галловой кислоты (молекулярный вес = 1760 Да), содержащий 7-8 мономеров галловой кислоты, соединенных дисульфидным «мостиком».

In vivo полидисульфиды галловой кислоты проявляют низкую токсичность, а по антиокислительной активности превосходят α-токоферол, ионол и эмоксипин, что позволило успешно применять их в клинической практике при лечении черепно-мозговых травм и коррекции гипоксических повреждений нервной ткани.

Для выделения феноло-, оксикоричных и лишайниковых кислот к

сконцентрированному спиртовому экстракту, добавляют равный объем 5% водного раствора натрия бикарбоната. При этом феноло-, оксикоричные и лишайниковые кислоты образуют хорошо растворимые в воде соли. Сопутствующие соединения трижды экстрагируют этилацетатом, водную часть подкисляют (до pH=4-5) и кислоты трижды экстрагируют этилацетатом. Этилацетатный экстракт промывают в делительной воронке несколько раз водой для удаления минеральной кислоты и концентрируют в мягких условиях.

Разделение и анализ феноло-, оксикоричных и лишайниковых кислот

целесообразно проводить в системе: колонка Aqua ODS C18, подвижная фаза А: 2% уксусная кислота, В: 0.5% уксусная кислота - ацетонитрил (1:1) с градиентным элюированием от 10:55 до 55:100 за 50 минут. Лишайниковые и фенолокислоты определяют при 280 нм, оксикоричные кислоты – при 320 нм. Предложен метод анализа феноло- и оксикоричных кислот на колонке с LiChrospher RP-C18 с использованием подвижной фазы: 0.1% трифторуксусная кислота-ацетонитрил с увеличением содержания последнего в смеси от 10 до 100% и фотодиодного детектора. Высокую селективность в исследовании феноло- и оксикоричных кислот показала система: колонка – LaChrosorb RP- C18, с линейным градиентом подвижной фазы метанол-уксусная кислота-вода от (10:2:88) до (90:2:8) за 30 минут и УФ детектировании при 276 нм или на колонке с Separon-SPH-18 с использованием элюента – ацетонитрила в водном буфере: уксусная кислота (1 моль/л), ацетат аммония (0.02 моль/л), тетраметиламмоний (0.01 моль/л), рН 2.9-3.0 и УФ-детектировании (270 и 320 нм).

Химические свойства оксикоричных и лишайниковых кислот

обусловлены наличием и расположением основных структурных элементов этих молекул.

В целом, они повторяют свойства фенолокислот (электрофильный обмен

вароматическом ядре, Н+ в фенольной группе), но группа СООН сопряжена с кольцом через С=С – связь (цис-транс!), поэтому реакцеспособность и С=С и

381

СООН - снижены. На схеме представлены основные реакции любых оксикоричных кислот:



Химические свойства феноловых кислот обусловлены структурными элементами: ароматическое кольцо, ОНфенольного типа и карбоксильная группа, сопряженная или нет с ароматическим кольцом.

Как все кислоты, феноловые образуют эфиры, галогенангидриды и ангидриды, амиды, соли, причем, при взаимодействии с металлами и гидроксидами металлов реакция возможна по двум функциональным группам:

При взаимодействии со спиртами в реакцию, преимущественно, вступает СООН – группа, а затем ОН:

Салициловая кислота, салицилат натрия и препараты на их основе

определяют по их реакции с раствором FeCl3 (красное окрашивание), а при рН 8-10 образуется трисалицилат желтого цвета.

Реакция с FeCl3 при рН 2-3 используется для определения примесей салициловой кислоты и ее производных.

От добавления раствора CuSO4 образуется зеленое окрашивание, а от добавления AgNO3 – выпадает белый осадок.

382

 Биологически важной группой производных феноловых кислот являются их гликозиды, которые образуются в организме растений или могут быть получены по реакции:

В растениях описаны моно-, ди-, тригликозиды, биозиды кислот и сульфатированные формы, напр., сульфатированный глюкозид галловой кислоты:

В ароматическом кольце, в зависимости от количества и расположения ОН- и СООН-групп, возможны реакции электрофильного обмена: нитрование, сульфирование, галогенирование, диазотирование и конденсация с образованием С-С и С-О-С связей.

Среди природных описано много алкил- и алкенилпроизводных феноловых кислот, наибольший практический интерес из которых имеют пренилированные производные, которые встречно синтезируют по реакции алкилирования по Фриделю-Крафтсу:

Самой распространенной триоксибензойной кислотой является галловая, содержание которой в растениях достигает 10% и более. На ее основе получена серия продуктов модификации по функциональным группам и по ароматическому кольцу:

383

Примеры установления структур полифенолов

1Проверка степени чистоты любого полифенола:

Тпл

препаративная БХ (ТСХ).

2Идентификация любого полифенольного соединения при наличии СО,

РСО и ГСО возможна вариантом БХ (по величине Rf и цвета от специфических проявителей) или ВЭЖХ (качественно – по времени удерживания и наличию других пиков; количественно – по площади пиков).

В отсутствие СО, РСО, ГСО:

 Дифференциальная УФ-спектроскопия: сравнение спектров с

ионизирующими и комплексообразующими реагентами и без них (степень ионизации ОН-групп, их расположение в кольцах).

ИК-спектроскопия – ароматическая система, функциональные группы скелета и замещающие, углеводные фрагменты, величина циклов и тип связи со скелетом.

ПМР – число протонов молекулы, их характер, степень замещения в кольцах, водородсодержащие заместители, их расположение.

13С-ЯМР – число углеродных атомов в молекуле, их характер (алифатика, ароматика, конденсированные).

Масс-спектры – молекулярная масса, характер специфичной фрагментации (М+, М-ОН, М-СО, М-углевод и т.д.).

Простые фенолы и нафтолы идентифицируют по их ПМР-спектрам (характер и число сигналов, КССВ-расположение ОН-групп и других заместителей).

384

фрагментации (1,2,4); по числу сигналов ароматических протонов и КССВ в ПМР-спектрах (2,3,4) и наличию сигнала НС=СН протонов в структуре стильбена (область алифатических протонов).

Структуры исходных феноло- и оксикоричных кислот и продуктов химической трансформации их молекул доказывают комплексом хроматографических (ВЭЖХ, хромато-масс- и спектральных методов), например:

УФ (МеОН, λmax, нм): 270

1H-ЯМР (CD3OD, , м.д.): 7.04 (2H, s), 9.49 (2H, s), 10.03 (1H,

s), 11.88 (1H, s)

m/z (70 eV): 170, 153, 135, 125, 107, 79, 56, 54, 52

УФ (МеОН, λmax, нм): 275

1H-ЯМР (CD3OD, , м.д.): 3.82 (6H, s), 7.01 (2H, s), 9.92 (1H, s), 12.00 (1H, s)

Сочетания ИК- и ПМР-спектров часто бывает достаточным для установления структур. В ИК-спектрах идентифицируется ароматическое кольцо, ОН (фенол) С=О, СООН, С=С и другие фрагменты этих кислот.

По спектрам ПМР устанавливают число и расположение заместителей в ароматическом кольце, по константам КССВ идентифицируют алифатические протоны в цис-транс- положении, протоны ОН – фенольного и СООН кислотного заместителя.

385

Примеры установления других групп полифенольных молекул приведены в соответствующих разделах («Кумарины», «Ксантоны», «Хиноны», «Флавоноиды», «Дубильные вещества».)

Вопросы для самоконтроля студентов

1Составьте схему выделения растительных фенолов из различных источников.

2Перечислите качественные реакции фенолов.

3Сравните общие химические свойства фенольных соединений различных структурных групп.

4На примерах проиллюстрируйте возможности использования реакций комплексообразования растительных фенолов в детоксикации организма.

5Сопоставьте особенности строения и реакционной способности нафтолов.

6Составьте схему химических трансформаций оксистильбенов.

7Опишите сходства и различия в химических свойствах феноло- и оксикоричных кислот.

8Сопоставьте особенности строения и реакционной способности лишайниковых кислот.

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА

1Классифицируйте фенольные соединений.

2Опишите специфические особенности структур полифенолов.

3Опишите химические свойства полифенольных молекул.

4Продемонстрируйте сравнительный анализ методов установления структур полифенолов

1С6 – простые фенолы; С6-С1 – фенолоспирты, фенолокислоты, замещенные фенолы;

С6-С2 – фенолоспирты (альдегиды, кислоты), ацетофеноны; С6-С3 – оксикоричные кислоты, кумарины, хромоны; (С6-С3)n – лигнаны;

С6-С1-С6 – бензофеноны, ксантоны; С6-С2-С6 – стильбены, антраценовые, антрахиноны;

С6-С3-С6 – флавоноиды, халконы, ауроны, флаволигноиды;

(С6-С3-С6)n – конденсированные дубильные вещества.

Все группы могут содержать другие атомы или функциональные группы, кроме ОН в кольце.

2 Фенолы – бензольное(ые) кольцо(а) и ОН-группа(ы) в кольце(ах). Фенолоспирты – разные по природе и реакцеспособности ОН-группы.

386

Фенолокислоты – СООН группа может быть в кольце или в боковой цепи (предельной, непредельной); ОН-группа может быть одна (о-, м-, п-) или несколько.

Кумарины – циклические сложные эфиры, лактоны; общая сопряженная система – бензольное кольцо + С=С-С(О)-О; возможны заместители в ароматическом кольце. Разное расположение ОН-групп между собой и относительно СООН.

Ксантоны – конденсированная система 2 ароматических колец, соединенных шестичленным гетерокольцом; возможны различные заместители в ароматических кольцах, разная степень окисленности гетероцикла, разное число фенольных ОН.

Антраценовые – конденсированная система – три ароматических или одно кольцо полукетон, полухинон и два ароматических кольца; возможны различные заместители в ароматических кольцах, и их расположение относительно ОН-групп; разная степень окисленности колец, чаще среднего.

Флавоноиды – два ароматических кольца, соединенных через С-С связь в разных положениях, относительно шестичленного гетеро (-О-) кольца; различные заместители и их расположение относительно ОН фенольного типа; разная степень окисленности гетероцикла.

Халконы – два фенольных фрагмента, соединенных через цепь 3С различной степени насыщенности.

Ауроны – два фенольных фрагмента, соединенных С=С связью с пятичленным гетеро (-О-) кольцом.

Конденсированные дубильные вещества, полифлаваны – две и более флавоноидных молекул. Соединенных через С-С или С-О-С связи в различных положениях (ароматических, гетероили смешанный тип) колец.

3  свойства ароматических колец (электрофильное замещение, Общие: согласованное, несогласованное, относительно ОН-групп);

свойства фенолов (полифенолов) – обмен О Н протона, ОН-, окисление, элиминирование.

 наличие других заместителей в фенольном кольце, их расположение.

4 УФ-спектроскопия дифференциальная (в присутствии ионизирующих и комплексообразующих добавок).

ИК-спектры – наличие и число ароматических колец (область «отпечатков пальцев»), функциональные группы.

ПМР-спектры – число, характер и расположение протонов молекул (степень и характер замещения через КССВ).

13С-ЯМР-спектры – природа и величина углеродного скелета, общее число углеродных атомов молекул, расположение углеродсодержащих заместителей.

Масс-спектры – молекулярная масса, природа и величина заместителей через характер фрагментации.

Рекомендуемая литература к главе

Основная

1А.Блажей, Л.Шутый. Фенольные соединения растительного происхож-

дения. М., 1977, 236с.

2М.Н.Запрометов. Фенольные соединения. М., 1993, 272с.

3В.В.Племенков. Введение в химию природных соединений. Казань, 2001, 376с.

4А.А.Семенов. Очерк химии природных соединений. Новосибирск, 2000, 664с.

Дополнительная

1Р.А.Музычкина, Д.Ю.Корулькин, Ж.А.Абилов и др. Биологически активные вещества растений. Выделение, разделение, анализ. Алматы, 2006, 438с.

2Ю.А.Овчинников. Биоорганическая химия. М., 1987, 815с.

3З.С.Сеитов. Биохимия. Алматы, 2000, 898с.

4Р.А.Музычкина, Д.Ю.Корулькин, Ж.А.Абилов. Качественный и количественный анализ основных групп БАВ в лекарственном растительном сырье и фитопрепаратах. Алматы, 2004, 283с.

5В.М.Дембицкий, Г.А.Толстиков. Природные галогенированные

органические соединения. Новосибирск, 2003, 363с.

6П.Каррер. Курс органической химии. М., 1962, 1241с.

7И.И.Грандберг. Органическая химия, М., 1980; М., 2002, 455с.

8Г.А.Мелентьева, М.А.Краснова. Учебное пособие по фармхимии. М., 1979, 122с.

388

Сахара с семичленным кольцом называют септанозы:

Все углеводы существуют в виде оптически активных изомеров или диастереомеров, число которых определяется формулой 2n, где n-число асимметрических атомов углерода.

По химической природе различают:

нейтральные сахара (только ОН и С=О группы);

аминосахара (ОН, С=О, NH2, NHR);

кислые сахара (ОН, С=О, СООН);

дезоксисахара (число ОН < (Сn-1)).

В растворах, за счет поворотов тетраэдров, любая из ОН-групп может оказаться рядом с С=О группой и подвижный водород присоединяется на неподеленные электронные пары кислорода с образованием трех-, четырех-, пяти-, шестичленных и т.д. кислородсодержащих циклов. Этот процесс продолжается до установления равновесия между открытой и циклическими формами углеводов, среди которых пяти- и шестичленные циклы наиболее устойчивы (теория устойчивости циклов Байера):

При образовании любой циклической формы один гидроксил (донорноакцепторная связь) отличается от всех других (химическая связь). При этом отмечено, что свежеприготовленные и стоявшие некоторое время растворы углеводов отличаются углом вращения луча поляризованного света. Это явление названо мутаротацией.

Углеводы, состоящие только из полиоксикарбонильных соединений, называют гомозидами, а их производные, в молекуле которых имеются остатки иных соединений, называются гетерозидами. К гетерозидам относятся и все виды гликозидов.

В циклической форме гомо- и гетерозиды отличаются не только расположением Н и ОН относительно асимметрического атома углерода, но и расположением первого, гликозидного гидроксила и кислородного мостика (аналогично цис-транс) - α-β формы:

390