Фенольные соединения, или полифенолы

Фенольные соединения, или полифенолы, являются вторыми по распространенности в растительном мире представителями вторичных соединений. Эти вещества, так же как и терпены, обнаружены не только во всех растениях, но даже в каждой растительной клетке. В настоящее время число известных фенольных структур превышает девять тысяч.

Фенольные соединения содержат в своей молекуле бензольное ядро с одной или несколькими гидроксильными группами. Их классификация зависит от числа ароматических колец (одно или два), а также от количества присоединенных к ним атомов углерода.

Фенольные соединения с одним ароматическим кольцом подразделяют на следующие классы:

  • соединения С6-ряда — не содержат в своей структуре дополнительных атомов углерода. К ним относятся простые фенолы, представителями которых являются фенол (в малых количествах образующийся в хвое сосны), пирокатехин (найден в листьях тополя) и флороглюцин (чешуя лука);
  • соединения С6Сг-ряда — имеют в своей структуре один дополнительный атом углерода (рис. 6.17). К ним относятся оксибензойные кислоты и их производные, которые часто называют фенольными кислотами или фенолокислотами, а также лишайниковые кислоты — специфические фенольные соединения, синтезируемые лишайниками;
  • соединения С6С2-ряда — соответствующие альдегиды и спирты оксибензойных кислот, в их структуре присутствует два дополнительных атома углерода;
  • соединения С6С3-ряда — имеют три дополнительных атома углерода и составляют наиболее многочисленную и важную группу веществ, часто называемых фенилпропаноидами (рис. 6.18). К ним относятся оксикоричные (по международной номенклатуре — гидрок- сикоричные) кислоты, оксикоричные (гидроксикоричные) спирты, фенилпропены, а также кумарины, изокумарины и хромоны — соединения, у которых дополнительные атомы углерода замыкаются в конденсированное лактонное кольцо; некоторые фенилпропаноиды образуют димеры, т. е. соединения типа (С6—С3)2, которые называют лигнанами.
Структурные формулы оксибензойных кислот

Рис. 6.17. Структурные формулы оксибензойных кислот

Фенольные соединения с двумя ароматическими кольцами подразделяют на:

  • соединения С6—С2С6-ряда — имеют два ароматических кольца, соединенных мостиком из одного углеродного атома. К ним относятся бензофеноны и ксантоны;
  • соединения С6—С2С6-ряда — имеют два ароматических кольца, соединенных двумя атомами углерода. К ним относятся стилъбены (два ароматических кольца соединяются цепочкой из двух атомов углерода) и антрахиноны (два ароматических кольца соединяются двумя атомами углерода с образованием центрального конденсированного третьего кольца);
Структурные формулы некоторых фенилпропаноидов

Рис. 6.18. Структурные формулы некоторых фенилпропаноидов

соединения С6—С3С6-ряда — имеют два ароматических кольца, соединенных тремя атомами углерода. Наиболее многочисленная группа фенольных соединений, представленная прежде всего флавоно- идами, которые, в свою очередь, включают целый ряд подгрупп, в зависимости от степени окисления трехуглеродного кислородсодержащего (пиранового) кольца (рис. 6.19). К ним относятся флавоны, антоцианы, флавононы, флавонолы, изофлавоноиды и неофлавоноиды.

В особые группы выделяют димерные и полимерные фенольные соединения. Это дубильные вещества (таннины) и лигнин. Термин «тан- нины» был впервые использован для описания веществ, которые превращали сырые животные шкуры в кожу в процессе дубления (tannin). Связываясь с белками коллагена шкуры животных, таннины повышают устойчивость получаемой кожи к жаре, воде и микроорганизмам.

Основные классы флавоноидов

Рис. 6.19. Основные классы флавоноидов:

  • 1 — катехины; 2 — лейкоцианидины; 3 — дигидрохалконы; 4 — халконы; 5 — антоцианидины; 6 — флаваноны; 7 — флаванонолы; 8 — ауроны;
  • 9 — флавоны; 10 — флавонолы

Наиболее распространенным полимером фенольных соединений в растениях является лигнин. В его образовании принимают участие три оксикоричных спирта: конифериловый, тгара-кумаровый и синапо- вый. В результате биохимических превращений они и образуют лигнин, который представляет собой сильно разветвленный полимер.

Для фенольных соединений характерно формирование огромного числа соединений за счет модификаций молекулы и образования конъюгатов с разнообразными структурами. Это может происходить за счет различного замещения в бензольных кольцах (к которым в различных положениях могут присоединяться группы —ОН, —ОСН3), способности образовывать гликозиды с широким набором моно- и дисахаридов, а также наличия асимметричных атомов углерода. Фенольные соединения могут также связываться с органическими кислотами, растительными аминами, алкалоидами. Помимо этого, растительные фенолы взаимодействуют с изопреноидами, образуя большую группу тгренили- рованных фенолов. Такие свойства фенольных соединений обеспечивают огромное разнообразие структур, характерное для растительных фенолов.

Фенольные соединения играют важную роль в самых различных физиологических процессах — фотосинтезе, дыхании, росте и защитных реакциях растительного организма. Кроме того, они выполняют механические и структурные функции (лигнин), а также являются аттрактантами для насекомых-опылителей и животных — распространителей семян. Многие представители фенольных соединений обусловливают вкусовые качества растений. Особенно часто это отмечается для флавоноидов. Например, флавонон нарингенин придает горький вкус кожуре грейпфрута, тогда как другой флавонон — гесперидин, обнаруженный в кожуре апельсина и мандарина, таких свойств не проявлял. Во многих плодах (яблоки, груши, вишня, айва, персики, абрикосы) и ягодах (ежевика, земляника, брусника, смородина, малина, виноград) содержатся катехины, также относящиеся к соединениям флавоноидной природы. Наибольшее их содержание было отмечено в молодых побегах чайного растения (до 30 % на сухой вес). Катехины широко применяют в производстве какао, виноделии и особенно в чайной промышленности. Это связано с тем, что продукты окисления катехинов обладают характерной окраской и приятным слабовяжущим вкусом. Кроме того, они проявляют Р-витаминную активность. Часто в растениях встречается рамноглюкозид кверцетина — рутин, используемый в медицине как капилляроукрепляющее средство.

У 200 природных флавоноидных веществ выявлено 40 видов биологического действия. В основном оно связано с их антиоксидантным и мембраностабилизирующим действием, а также влиянием на ферментные системы. Благодаря такой разнообразной активности фла- воноидсодержащие растения служат сырьем для производства препаратов желчегонного, противоязвенного, капилляроукрепляющего, гипотомического действия. Флавоноиды применяют как антимутагены, противоопухолевые и антиаллергические препараты. Так, препарат ревенол, получаемый из коры приморской сосны, виноградных зерен и куркумы, обладает антиоксидантной активностью, в 50 раз превышающей таковую у а-токоферола. Разработанный на основе экстракта виноградных косточек французский препарат эндотелон используют для лечения онкологических заболеваний.

Алкалоиды представляют собой большую группу азотсодержащих вторичных веществ, найденных у 20 % видов сосудистых растений.

Термин «алкалоид» введен в 1819 г. немецким фармакологом В. Майс- снером. Чтобы особая группа азотсодержащих веществ с щелочными свойствами не была классифицирована как щелочи (alcali), он предложил назвать ее алкалоидами. Название происходит от арабского слова alcali — щелочь и греческого eidos — подобный.

Алкалоиды содержат азот, чаще всего в составе гетероциклического кольца. В настоящее время известно около 10 тыс. индивидуальных веществ.

Согласно химической классификации, алкалоиды — это соединения, содержащие один или несколько атомов азота в молекуле, что и придает им щелочные свойства. Обычно их подразделяют на две подгруппы: протоалкалоиды, которые содержат азот не в гетероцикле, и истинные алкалоиды, содержащие азот в гетероцикле.

Биохимическая классификация алкалоидов основана на их метаболизме. Гликоалкалоиды, а также ряд других алкалоидов (например, алкалоиды аконита) по типу синтеза и структуре фактически являются изопреноидами, поэтому было решено выделить их в особую группу — изопреноидных псевдоалкалоидов. В связи с этим сейчас принято подразделять алкалоиды на три подгруппы: протоалкалоиды (азот не в гетероцикле (рис. 6.20)); истинные алкалоиды (азот в составе гетероцикла (рис. 6.21)); псевдоалкалоиды (синтез не из аминокислот). Каждая подгруппа, в свою очередь, подразделяется на 3—10 классов.

Структура некоторых протоалкалоидов (по И. П. Ермакову и др., 2005)

Рис. 6.20. Структура некоторых протоалкалоидов (по И. П. Ермакову и др., 2005)

Наиболее широко алкалоиды распространены среди покрытосеменных растений. Особенно богаты ими семейства маковых, пасленовых, бобовых, кутровых, мареновых, лютиковых. Во мхах, папоротниках и голосеменных алкалоиды встречаются относительно редко. Разные органы и ткани растения могут содержать разные алкалоиды. Обычно их концентрация невелика и составляет десятые и сотые доли процента. При содержании алкалоидов около 1—3 % растение считается богатым этими соединениями (алкалоидоносным). Только немногие растения, например культивируемые формы хинного дерева, могут накапливать до 15—20 % алкалоидов.

Основные группы истинных алкалоидов (по И. П. Ермакову и др., 2005)

Рис. 6.21. Основные группы истинных алкалоидов (по И. П. Ермакову и др., 2005)

Алкалоиды могут оказывать токсическое действие на человека. Однако их малые дозы используют в качестве эффективных фармакологических препаратов (морфин, кодеин, эфедрин, атропин). Некоторые алкалоиды (никотин, кофеин) применяют как стимуляторы или седативные средства.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >