Uchebnik

Глава 13. ХИНОНЫ

К группе хинонов относят вещества, содержащие ядро бензохинона, связанное или нет с ароматическими фрагментами, например:

антрахиноны

Все типы природных хинонов содержат в качестве заместителей – ОН, ОСН3, углеводные заместители; отдельные хиноны – другие заместители.

Известно более 100 природных бензохинонов, причем около 40 веществ найдено в растениях семейств Aceraceae, Apocynaceae, Asteraceae, Connaraceae, Cupressacae, Apiaceace, Cyperaceae, Geraniaceae, Gesneriaceae, Fagaceae, Fabaceae, Hyperidaceae, Liliaceae, Myrsinaceae, Meliaceae, Calicaceae, Simaroubaceae, Ulmaceae и др.

Пластохиноны и убихиноны встречаются практически во всех зеленых тканях растений кроме мохообразных и папоротникообразных. Бензохиноны вырабатывают также грибы (Boletus, Penicillum, Aspergillus и др.) лишайники и некоторые насекомые.

Желтые и красные красящие вещества грибов представлены производными 2,5-дифенил-п-бензохинона, например, полипоровая кислота из Polyporus и

атроментин из Paxillus atrotomentosus:

Красное красящее вещество мухомора, мускаруфин имеет строение:

 При перегонке этого пигмента с Zn-пылью получен п-дифенилбензол, при окислении Н2О2 – фталевая кислота. Наличие одной ОН-группы

491

установлено получением моноацетата, сопряженная система С=С связей боковой цепи - по реакции гидрирования.

Более редким является феницин – пигмент Penicillium phoenicеum:

Общие химические свойства хинонов связаны с фрагментами их структур: карбонильные группы сопряжены у пара- и амфихинонов, что приводит к снижению реакцеспособности как С=О групп, так и С=С связей в реакциях присоединения и нуклеофильного обмена:

Оксихиноны вступают в реакции алкилирования и ацилирования, при этом, в зависимости от условий, возможны и реакции присоединения. Дибензохиноны и их производные реагируют по ОН- и С=О группам в более жестких условиях:

492

В этих условиях атроментин образует ди- и тетраметокси(ацетокси)- производные, которые были использованы для доказательства их структуры, а полипоровая кислота образует дипроизводные симметричного строения:

Нафтохиноны, вырабатываются высшими растениями, относящимися к семействам Juglandaceae, Plumbaginaceae, Boraginaceae, Ebanaceae, Droseraceae, Balsaminaceae, Steraliaceae, Ulmaceae, и др., грибами (Fusarium, Aspergillus), реже лишайниками, микобактериями и иглокожими, главным образом, морскими ежами. Нафтохиноны обычно не связаны с сахарами, но могут существовать, как и антрахиноны, в восстановленной форме, которая может быть гликозидирована. Нафтохиноны являются наиболее важной группой природных производных нафталина, к которым относятся также нафтолы и нафтоловые эфиры. В последние годы находят все больше о- нафтохинонов (главным образом терпеноидных) и бинафтохинонов. Кроме того, встречаются вещества хиноновой природы с кислородным гетероциклом.

Из скорлупы незрелых грецких орехов выделен 5-окси-1,4-нафтохинон, юглон, который доминирует в Juglandaceae вместе с гидроюглоном (1,4,5- триоксинафталин). Структурным изомером юглона является лаусон, красящее вещество листьев алканны, а его метиловый эфир содержится в Jmpalieus balsamina L.

Красящими веществами тропических деревьев Lomatia являются лапахол и ломатиол:

Все они окрашены в желтый цвет, с раствором щелочи дают яркие красные растворы, а при подкислении выпадают в осадок.

493

нафтохинон сквамарон, полипориновая и телефориновая кислоты, и различные конденсированные системы:

 Нафтохиноны вступают в реакции, характерные для всех структурных элементов этих молекул, например, для юглона и лаусона описаны реакции, приведенные ниже:

494

Реакции электрофильного обмена в о- и п-положения относительно ОНгрупп в бензольном кольце приводят к окрашенным соединениям, которые находят применение в качестве индикаторов, красителей, аналитических реагентов и в производстве цветной бумаги.

Самое сложное строение имеют метаболиты Streptomyces это изомерные нафтомицины А, В, Н:

3-хлорнафтохинон – плумбагин обнаружен в австралийских растениях Droserа, Plumbago, а его бромсодержащий аналог выделен из плодов азиатского растения Diospiros. Моллисин продуцируют грибы Mollisie:

Серия нафтомевалинов обнаружена в австралийском Streptomyces, это антибиотики и антибактериальные средства типа:

OH O

Cl

Cl

Новым структурным типом нафтохинонов являются красные пигменты – динафтофурандионы из корней Eucalyptus oblique:

ClCl

495

Выделяют нафтохиноны из сырья экстракцией ацетоном и спиртовоацетоновыми смесями при нагревании с последующим концентрированием извлечений и разделением от сопутствующих веществ (флавоны, ксантоны, антрахиноны) адсорбционной хроматографией на различных сорбентах, в зависимости от количества примесей.

В химическом плане наиболее полно изучены юглон, лаусон, шиконин и эхинохром А (см. выше!)

Поскольку шиконин оптически активен, продукты модификации его структуры обладают более высокой биоактивностью.

Хлорсодержащие нафтохиноны, плумбагин и моллисин, использованы в реакциях обмена атомов хлора, при этом отмечено побочное образование продуктов (моно- и ди-) замещения кислорода карбонильных групп; строго селективных реакций обмена осуществить не удалось.

Производные фенатренхинона среди природных продуктов не описаны.

Для продукта окисления антрацена в 1871 г было впервые предложено название антрахинон и в настоящее время антраценовыми называют группу природных веществ, содержащих три линейно конденсированных кольца, общей формулы С6-С2-С6. Антрахиноны составляют самую многочисленную (90%) группу природных хинонов.

Наиболее богаты антрахинонами растения семейств: Rubiaceae (Rubia, Gallium, Morinda), Rhamnaceae (Rhamnus, Maesopsis, Ventilago), Fabaceae (Cassia), Polygonaceae (Rheum, Rumex), Liliaceae (Aloe), Scrophulariaceae (Digitalis), Verbenaceae (Tectona), Bignoniaceae (Tabebuia). Они описаны также во многих низших растениях, мхах, плесенях, лишайниках, в морской флоре, в микроорганизмах (антрациклиновые антибиотики), в червях.

Антрагликозиды содержатся в клеточном соке и легко диагностируются при микроскопии, агликоны локализуются во всех органах, но более всего в корнях и корневищах.

Различают окисленные, восстановленные и конденсированные производные антрахинонов, ниже представлены некоторые примеры структур:

496

Все они могут содержать в качестве заместителей ОН, ОСН3, С(О)Н, СООН, радикалы от С1 до С5, углеводные фрагменты. Наиболее часто встречаются в растениях окисленные молекулы:

R1=R2=H – хризин

R1=CH3; R2=H – хризофанол

R1=CH2OH; R2=H – алое-эмодин

R1=COOH; R2=H – реин R1=CH3; R2=OH – эмодин

R1=C(O)H; R2=OH – эмодинальдегид

R1=CH3; R2=OCH3 – фисцион;

R1=COOH; R2=OCH3 – париэтиновая кислота

R1=CH2OH; R2=OCH3 –телошистин R1=CH(OH)CH2CH3; R2=OH – родоптилометрин

Из восстановленных форм преобладают антроны хризофанола, эмодина, фисциона и алое-эмодина. Все они легко окисляются, особенно при нагревании, до соответствующих окисленных форм. За счет образования фенолятов, они хорошо растворимы в щелочах.

Как правило, в растениях присутствуют до десяти различных производных антрахинона, с доминирующим содержанием 1-2 групп.

Углеводные фрагменты описаны практически во всех положениях, включая 9 и 10 (алоины, барбалоины, сеннозиды).

Димерные и конденсированные структуры отличаются типом (С-С, С-О-С, С=С) и числом связей, среди которых распространены 1,1’; 8,8’; 1,6’; 7,7’- С-С димеры с окисленными и восстановленными мономерными фрагментами и тип гиперицина:

497

Все хиноны локализуются в различных частях растений (листья, цветки, плоды, стебли, корни). Однако часто они присутствуют в очень малых концентрациях, и их содержание колеблется в течение вегетационного периода.

Около половины известных антрахинонов высших растений замещены по одному из ароматических колец: антрахиноны животных представлены, преимущественно, карбоновыми кислотами (карминовая, кермесовая и др.)

Незамещенный антрахинон найден в эфирном масле табака. Описано более 10 хлорсодержащих антибиотиков, продуцируемых Streptomyces, например, ауреомицин продуцирует S. aureotacieus, а грибок Actinomycetes продуцируют пространственные тетрациклы, хлортетрангулол и др.

В отличие от многих других групп природных соединений, хиноны вырабатываются каллусными и суспензионными культурами клеток высших растений и локализуются, преимущественно, в ядровой древесине, коре, корнях, корневищах, реже – в стеблях, плодах, семенах, цветах.

Из всех оксиантрахинонов давно известным, хорошо изученным и используемым является ализарин и его глюкоксилозид - руберитриновая кислота, впервые выделенная из корней Rubiа tinctorum и других видов Rubiа

– краппа, известного еще древним индусам и египтянам как прочный и дешевый краситель.

 Двуокись марганца окисляет ализарин до 1,2,3-триоксиантрахинона пурпурина выделенного позже из многих растений семейства Rubiaceae и корней краппа.

Во многих видах лекарственного сырья содержатся биогенетически родственные соединения, например, в алоэ – алое-эмодин, в ревенях, щавелях, Polygonum, Rhamnus, франгула-эмодин и хризофанол, в рапсе и ревенях - реин

иметиловый эфир эмодина – фисцион.

Вмикроорганизмах обнаружены, также, триоксиантрахинон гельминтоспорин (1,5,8-триокси-3-метилантрахинон) и 1,4,5,8-тетраокси-3-метилантра- хинон - цинодонтин.

Впорах древесины бразильских деревьев Andira oraroba содержится 3- метил-1,8-диоксиантрол, основной компонент антидерматического препарата Хризаробин.

Производными антрахинона являются антрациклиноны, которые вырабатываются актиномицетами (Streptomyces). Эти грибы, относящиеся к группе несовершенных и плесневых, вырабатывают многочисленные пигменты, многие из которых являются хинонами. Они встречаются как в свободном виде,

498

так и в виде гликозидов (антрациклинов) с различными сахарами, в том числе аминосахарами. Антрациклиноны разделяют на ряд групп: аклавиноны, цитромициноны, родомициноны (в том числе дауномициноны и адриамициноны), изородомициноны, пиромициноны.

Конденсированные хиноны находят большей частью в грибах, тлях и реже в высших растениях (Hyperiaceae и Polygonaceae). Как правило, они встречаются совместно со своими вероятными предшественниками (мономерными формами), например, гиперицин, псевдогиперицин и эмодинантрон.

 В группе прочих хинонов обычно рассматривают различные пигменты актиномицетов типа пилохинона, тетрангулола, феноциклинона, а также азотсодержащие митомицины.

Фенантренхиноны биологически родственны дитерпеноидам. К ним относятся ройлеаноны, таншиноны, изотаншиноны, мильтерон и др., выделенные из высших растений семейств Asteraceae, Lamiaceae, Taxodiaceae.

Антрахиноны известны в качестве красителей, пигментов, люминофоров, аналитических реагентов, средств химической защиты растений, лекарственных препаратов широкого спектра действия, включая антибиотики.

Окисленные формы антрахинонов, в зависимости от дозы, проявляют вяжущий или слабительный эффекты, умеренное противоопухолевое, противовоспалительное и радиозащитное действие.

Установлено, что слабительный эффект характерен для окисленных мономеров и димеров антрахинонов, гликозидированных и восстановленных форм, антипсориатическую активность проявляют формы антронов и антранолей. Последние эффективны для лечения псориаза, герпес, экзем и других поражений кожи.

Производные антрахинонов угнетают рост стрепто- и стафилококков, причем наибольшей антибактериальной активностью отличаются пери-окси- замещенные.

Ализарин и его производные (орто-ОН) обладают нефролитическим действием; 1,2,4,6,8-пентаоксиантрахинон эффективен в отношении карциномы, эмодин и реин угнетают рост меланомы на 76%, эмодин тормозит рост рака молочной железы, а реин - развитие асцитного рака Эрлиха.

Производные антрахинона участвуют в процессах тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, а угнетение последнего характерно для лучевого поражения, поэтому антрахиноны являются потенциальными радиопротекторами.

Многие антрахиноны входят в состав косметических препаратов по уходу за кожей и волосами.

Выявлена также рострегулирующая активность хризофанола и других антрахинонов в отношении пищевых растений и гормональная - в отношении вики.

Широко известен препарат Линимент и экстракт Алое – биогенные стимуляторы. Сабур, кассия, сенна, ревень, крушина и их экстракты используются для лечения язв желудка, гастрита, запоров, болезней печени. Марена красильная используется как вяжущее, мочегонное средство при

499

рахите, заболеваниях суставов, ревматических болях, желтухе, разрыхляет почечные камни.

Комплексные препараты Викалин, Кофранал, Холагол, Рамнил, Франгин, Франгулаксин, Цистенал и Спазмоцистенал расслабляют мускулатуру мочеточников, оказывают противовоспалительное действие. Корни ревеней и щавелей применяются при чесотке, а также как противоцинготное средство. Антималярийной активностью обладают антрахиноны Cinchona. При псориазе, экземах, грибковых заболеваниях и лишаях широко применялся препарат Хризаробин. Его аналог по составу и действию разработан в ВИЛРе из ревеня тангутского и в КазНУ из щавелей, названный Рамоном. В фармакопеях разных стран описаны как сами антрахинонсодержащие растения, так и препараты из них (алое, ревени, щавели, сенна, кассия, марена, крушина, зверобой и др.).

Из коры крушины ломкой производится препарат Кофранал, химическое исследование которого показало, что он содержит эмодин и глюкофрангулин, который, попадая в организм, в результате кислотного гидролиза распадается на эмодин, D-глюкозу и L-рамнозу, а при ферментативном – на D-глюкозу и франгулин.

В медицинской практике используют экстракт крушины имеретинской, плоды крушины, применяющиеся в виде отваров и настоек, Рамнил - препарат, содержащий до 60% антрагликозидов, который наряду со слабительным эффектом, применяется и при желудочных заболеваниях. Суммарный препарат Холагол, в состав которого входит эмодин, оказывает желчегонное и спазмолитическое действие. Препараты Франгин из крушины, Франгулаксин из алоэ, благодаря содержанию антрагликозидов, обладают мягким слабительным действием.

Мелкоизмельченная кора крушины входит в препарат Викалин, применяемый при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, а также в состав лекарственных смесей, имеющих условное название «желудочный сбор» №3,5,11, «слабительный сбор» №1-6.

Марена красильная содержит свободные и связанные антрахиноны и употребляется в качестве вяжущего и мочегонного средства, при рахите, заболеваниях суставов, детской сухотке, желтухе, ревматических болях. Сухой экстракт марены обладает диуретическим и спазмолитическим действием, а также способностью разрыхлять почечные камни, состоящие из солей фосфорнокислого кальция и магния.

Цистенал и Спазмоцистенал - комплексные препараты, содержащие экстракт марены красильной, расслабляют мускулатуру мочеточников и облегчают прохождение мелких конкрементов.

Корень и корневище ревеня обладает тонизирующим, слабительным и вяжущим действием; последнее обусловлено наличием дубильных веществ. Лекарственные свойства его обуславливаются антрагликозидами, хризофанолом, эмодином, реином, реинозидами, танногликозидами. Наиболее известны «порошок ревеня», «экстракт ревеня сухой», «водно-спиртовая вытяжка», «настойка ревеня спиртовая», «сироп ревенный», применяемый при атонии

500