Denne gruppen forbindelser kalles ofte plantefenoler, siden de fleste aromatiske naturlige derivater inneholder en fenolfunksjon eller er dannet av fenolforbindelser, og disse forbindelsene produseres som regel av planter. Faktisk er fenolfunksjonen mest vanlig blant aromatiske derivater av benzen -serien (naftalen- og antracenforbindelser med fenolfunksjoner er noe mindre vanlige), men oftest følger den fenoliske gruppen med andre oksygenfunksjoner.
Og i denne forbindelse kan hovedgruppene i denne klassen av naturlige forbindelser representeres av følgende serier: fenoler - inneholder bare hydroksyfunksjoner; fenolsyrer - inneholder hydroksy- og karboksyfunksjoner; aromatiske forbindelser av pyranserien-a-pyroner, y-pyroner, pyrilliumsalter; kinoner av serien benzen, naftalen og antrasen, som også inneholder fenoliske grupper. Definisjonen av "grønnsak" kan også utelates for tiden, siden forskjellige representanter for gruppene ovenfor finnes i mikroorganismer, i sopp, i marine organismer.
8.1. Fenoler og fenolsyrer
Enkle fenoler (skjema 8.1.1) er ikke så utbredt i naturen: den vanligste er hydrokinon, noen ganger katekol, så vel som deres derivater. Siden fenolforbindelser (spesielt dihydroksyderivater) lett oksideres, representeres de vanligvis i aglikonkomponenten i glykosider i planter eller foresteres på en annen måte: for eksempel med alkyl- og cykloalkylradikaler. En interessant og viktig representant for sistnevnte er gruppen av tokoferoler vitamin E, som utfører en antioksidantfunksjon i cellemembranene til dyreorganismer, inkludert mennesker.
Aromatiske karboksylsyrer i sin rene strukturelle form er svært sjeldne. Benzosyre finnes i tilstrekkelige mengder i tyttebær og tyttebær, noe som gjør dem motstandsdyktige mot virkningen av mikroorganismer (bær er godt lagret uten tilsetningsstoffer og har blitt brukt som konserveringsmidler i andre produkter siden antikken).
Fenolsyrer i planter finnes overalt og i et ganske bredt strukturelt område. For det første er dette mono-, di- og trihydroksybenzosyrer, som er utbredt i planter, både akkumulerende og som mellomprodukter i biosyntetiske veier. En annen gruppe er hydroksyfenyleddiksyre, som er mye mindre vanlige. Den tredje gruppen er kanelsyrer, utbredt, men vanligvis tilstede i lave konsentrasjoner og liggende på biosyntetiske veier til aromatiske oksygenholdige heterocykler. Ganske ofte er hydroksysyrer inkludert i sammensetningen av essensielle oljer i mange planter i form av metyl (enkle) etere, og det er også derivater med en karboksylgruppe redusert til en aldehyd- og alkoholgruppe (skjema 8.1.2).
Ordning 8.1.1
(se skanning)
Ordning 8.1.2.
(se skanning)
Ordning 8.1.2 (forts.).
(se skanning)
De kjemiske egenskapene til fenoler og fenolsyrer skyldes fenolforbindelsers evne til å oksidere til de tilsvarende kinonene eller lignende forbindelser og danne et kinonlignende system. Hva gir denne evnen til fenolforbindelser til planteorganismen?
For det første siden oksidasjonen av fenoler fortsetter med en radikal mekanisme, dvs. de har en viss affinitet for frie radikaler, fenoler fungerer som feller for frie radikaler (inkludert oksygen). Ved å donere sitt hydrogenatom fra hydroksylfunksjonen til den aromatiske kjernen, danner de et ganske stabilt fenolradikal, som på grunn av sin stabilitet og delokaliserte natur ikke deltar i den radikale kjedeprosessen, dvs. den bryter den kjederadikale reaksjonen, og utfører dermed rollen som en antioksidant og slukker andre radikale prosesser, som vanligvis fører til fenomener som akselererer celledød (aldring) og mutagene effekter.
Hva er de direkte produktene av oksidasjon av naturlige fenolforbindelser? For det første er disse orto- og parakinoner, deres dannelse er spesielt karakteristisk for enkle fenoler og lavsubstituerte fenolsyrer (skjema 8.1.3).
Ordning 8.1.3
Den andre gruppen av reaksjoner er forbundet med evnen til det uparrede elektronet til fenolradikalet til å delokalisere langs benzenringen, og danner en betydelig spinntetthet på karbonatomer i orto- og paraposisjonene til det oksiderte hydroksylet. Siden karbonradikaler er mer aktive enn oksygenradikaler, kan de gå inn i forskjellige reaksjoner forbundet med et radikalt angrep på et annet molekyl eller det samme fenoksylradikalet. Produktene av slike reaksjoner ved oksidativ kobling eller oksidativ kondens er melaniner, hvis struktur består av fragmenter av kondenserte kinoner av type A, B og C (skjema 8.1.4).
Vanligvis er melaniner dypt farget - fra mørkebrune til svarte toner, de finnes i frøene til Helianthus annuus og Citrullus vulgaris, i sporene til Ustilago maydis, i ascomycete Daldinia concentrica. Melanin av sistnevnte dannes ved oksidativ kondensering av 1,8-dihydroksynaftalen og har antagelig struktur D, den ledsages av kondensert svart kinon E (skjema 8.1.5).
Ordning 8.1.4
(se skanning)
Ordning 8.1.5
(se skanning)
Tanniner er en annen gruppe aromatiske derivater som dannes i planter som inneholder fenolsyrer. Tanniner oppstår fra gallsyre ved forskjellige reaksjoner: oksidativ dimerisering og forestring, både mellom funksjonene til selve gallsyre og med andre
Ordning 8.1.6
(se skanning)
hydroksyforbindelser - hovedsakelig med glukose. Følgelig er de delt inn i hydrolyserbare tanniner - estere av gallsyre (eller dens oligomerer) og karbohydrater og kondenserte tanniner, dvs. ikke-hydrolyserbar (skjema 8.1.6).
Gallinsyre danner oligomerer in vivo av to typer: dimerer (eller tetramerer) med en karbon-karbonbinding mellom fenylringer (ellaginsyre, heksahydroksydifensyre, etc.), dimerer og trimere med en esterbinding mellom fragmenter (trigallinsyrer). I denne forbindelse er gallinsyrer i seg selv delt inn i hydrolyserbare (estere) og ikke-hydrolyserbare (difenylderivater). Begge med karbohydrater danner hydrolyserbare tanniner, siden de i et vandig medium under betingelser med sur, alkalisk eller enzymatisk katalyse danner karbohydrater og fenolsyrer.
Disse tanninene bør først og fremst omfatte estere av monosakkarider (vanligvis glukose) med galliske eller trigalliske syrer. Mens glukoseestere med kondenserte gallesyrer (ellagovs, etc.) kan betraktes som tanniner av dobbel art, siden de inneholder hydrolyserbare og ikke-hydrolyserbare fragmenter. Helt ikke -hydrolyserte tanniner har ingenting å gjøre med gallinsyre (bortsett fra at de også er polyfenoliske stoffer), men er derivater av flavanoler - pyranforbindelser, som vil bli diskutert i neste avsnitt.
Tanniner er hentet fra barken av akasie, gran, eik, kastanje og andre planter. De finnes også i te. Dette er et ganske aktivt stoff i forhold til mange patogene mikrober, deres solingseffekt skyldes enkel interaksjon med proteiner, og fenoliske grupper gir en betydelig antioksidant effekt. Tanniner inaktiverer mange enzymer.
Tanniner har egenskapen til soling av skinn, og er også pro-pigmenter, siden de under virkningen av oksidanter (til og med oksygen i luften) danner fargestoffer med stabil svart farge.
Den tredje gruppen av fenolsyrederivater, eller rettere sagt fenolalkoholer, dannes ved dimerisering og polymerisering av forbindelser slik som coniferylalkohol. Dette er lignaner og ligniner. Lignaner er dimerer av coniferylalkohol, hvis dimerisering tilsynelatende kan fortsette (å dømme etter produktets struktur) på forskjellige måter og med forskjellige antall påfølgende modifiseringstrinn. Men generelt sett er dette fenylpropan-dimerer, hvis enheter er forbundet med bindinger mellom de midterste karbonene i sideenhetene. Det strukturelle mangfoldet av lignaner skyldes arten av bindingen mellom monomere molekyler ("hode til hale" eller "hale til hale"), graden av oksidasjon av y-karbonatomer, etc. I planter akkumuleres de i alle organer, er oppløst i essensielle oljer, harpikser, spesielt ofte funnet i frøene av furu, berberis, Compositae og aralia.
Ligniner er polymerer basert på de samme fenylpropanblokkene av coniferylalkohol med samme metode for å koble disse blokkene til hverandre, og dannelsen av polymerstrukturen er preget av tilfeldighet, dvs. Det er forskjellige måter å koble fragmenter på, og selve fragmentene er vanligvis ikke identiske. Derfor er strukturen til ligniner vanskelig å studere, og enda mer å skildre. Vanligvis er dette hypotetiske strukturer (figur 8.1.7). I planter er ligniner viktige komponenter i celleveggen til støtte og ledende vev, og utfører en dobbel rolle i dette: mekanisk styrking av vevet og beskyttelse av cellen mot kjemisk, fysisk og biologisk påvirkning.
16. Konseptet med enkle fenolforbindelser (glykosider), deres klassifisering. Fysiske og kjemiske egenskaper. Funksjoner ved klargjøring, tørking, lagring av råvarer. Vurdering av kvaliteten på råvarer, analysemetoder. Bruk av råvarer, medisinske applikasjoner.
Fenoliske forbindelser
Naturlig fenoliske forbindelser- plantestoffer som inneholder en eller flere aromatiske ringer med en eller flere frie eller koblede hydroksylgrupper.
Fenoliske forbindelser distribueres universelt i planteriket. De er karakteristiske for hver plante og til og med for hver plantecelle. For tiden er over to tusen naturlige fenolforbindelser kjent. Stoffer i denne gruppen står for opptil 2-3% av massen av organisk materiale i planter, og i noen tilfeller - opptil 10% eller mer. Fenoliske forbindelser finnes også i sopp, lav og alger. Dyr bruker ferdige fenolforbindelser og kan bare transformere dem.
I planter spiller fenolforbindelser en veldig viktig rolle. De er uunnværlige deltakere i alle metabolske prosesser: respirasjon, fotosyntese, glykolyse, fosforylering.
1. Forskning av den russiske forskeren-biokjemikeren V.I. Palladin (1912, St. Petersburg) etablerte og bekreftet av moderne forskning at fenolforbindelser er involvert i prosessen med cellulær respirasjon. Fenoliske forbindelser fungerer som akseptorer (bærere) av hydrogen i de siste stadiene av respirasjonsprosessen, og blir deretter oksidert på nytt av spesifikke enzymer, oksidaser.
2. Fenoliske forbindelser er regulatorer for plantevekst, utvikling og reproduksjon. I dette tilfellet har de både en stimulerende og en hemmende (bremsende) effekt.
3. Fenolforbindelser brukes av planter som et energisk materiale, utfører strukturelle, støttende og beskyttende funksjoner (øker plantemotstanden mot soppsykdommer, har antibiotika og antivirale effekter).
Klassifisering av fenolforbindelser
Klassifiseringen av naturlige fenolforbindelser er basert på det biogenetiske prinsippet. I samsvar med moderne konsepter for biosyntese og basert på de strukturelle egenskapene til karbonskjelettet, kan følgende klasser av plantefenoler skilles.
Fysiske og kjemiske egenskaper til enkle fenolforbindelser
Fysiske egenskaper.
Enkle fenolforbindelser er fargeløse, sjeldnere svakt fargede, krystallinske stoffer med et visst smeltepunkt, optisk aktive. De har en bestemt lukt, noen ganger aromatisk (tymol, carvacrol). I planter finnes de oftere i form av glykosider, som er lett oppløselige i vann, alkohol, aceton; uoppløselig i eter, kloroform. Aglykoner er lett oppløselige i vann, men lett oppløselige i eter, benzen, kloroform og etylacetat. Enkle fenoler har karakteristiske UV og synlige absorpsjonsspektre.
Fenolsyrer er krystallinske stoffer, oppløselige i alkohol, etylacetat, eter, vandige oppløsninger av natriumbikarbonat og acetat.
Gossypol er et fint krystallinsk pulver fra lysegult til mørkegult med et grønnaktig skjær, praktisk talt uløselig i vann, lett oppløselig i alkohol, godt oppløselig i lipidfaser.
Kjemiske egenskaper.
De kjemiske egenskapene til enkle fenolforbindelser skyldes tilstedeværelsen av:
- aromatisk ring, fenolisk hydroksyl, karboksylgruppe;
- glykosidbindinger.
Fenoliske forbindelser er preget av kjemiske reaksjoner:
1. Hydrolysereaksjon(på grunn av den glykosidiske bindingen). Fenoliske glykosider hydrolyseres lett av syrer, alkalier eller enzymer til aglykon og sukker.
2. Oksidasjonsreaksjon. Fenoliske glykosider oksideres lett, spesielt i et alkalisk miljø (selv med atmosfærisk oksygen), og danner quinoidforbindelser.
3. Saltingsreaksjon. Fenoliske forbindelser, som har sure egenskaper, danner vannløselige fenolater med alkalier.
4. Komplekse reaksjoner. Fenoliske forbindelser danner komplekser med metallioner (jern, bly, magnesium, aluminium, molybden, kobber, nikkel), farget i forskjellige farger.
5. Azokoblingsreaksjon med diazoniumsalter. Fenoliske forbindelser med diazoniumsalter danner oransje til kirsebærrøde azofarger.
6. Reaksjonen av dannelse av estere (depsider). Depsider danner fenolsyrer (digallinsyrer og trigallinsyrer).
Funksjoner ved innsamling, tørking og lagring av råvarer som inneholder enkle fenolforbindelser
Høsting av råvarer for tyttebær og bjørnebær utføres i to perioder - tidlig på våren før blomstring og om høsten fra begynnelsen av fruktmodning til utseendet av snødekke. Luftskygge eller kunstig tørking ved en temperatur på ikke mer enn 50-60 ° C i et tynt lag. Høsting på de samme krattene er mulig om 5-6 år.
Råvarer av Rhodiola rosea (gyllenrot) høstes på slutten av blomstrings- og fruktfasen. Tørket ved en temperatur på 50-60 ° C. Høsting på de samme krattene er mulig om 10-15 år.
Råmaterialet til hannrev (Rhizomata Filicismaris) høstes om høsten, må ikke vaskes, tørkes i skyggen eller i tørketromler ved en temperatur som ikke overstiger 40 ° C. Høsting på de samme krattene er mulig om 20 år.
Råvaren til bomull - rotbark (Cortexradicum Gossypii) - høstes etter bomullshøstingen.
Oppbevar råvarer i henhold til den generelle listen på et tørt, godt ventilert område. Holdbarhet er 3 år. Hann rhizomer av bregner lagres i 1 år.
Evaluering av kvaliteten på råvarer som inneholder enkle fenolforbindelser. Analysemetoder
Den kvalitative og kvantitative analysen av råvarer er basert på fysiske og kjemiske egenskaper.
Kvalitativ analyse.
Fenoliske forbindelser ekstraheres fra plantematerialer med vann. Vandige ekstrakter renses fra medfølgende stoffer ved å utfelle dem med en løsning av blyacetat. Kvalitative reaksjoner utføres med det rensede ekstraktet.
Fenologlykosider, som har fritt fenolisk hydroksyl, gir alle reaksjoner som er karakteristiske for fenoler (med salter av jern, aluminium, molybden, etc.).
Spesifikke reaksjoner (GF XI):
- for arbutin (rå tyttebær og bjørnebær):
en) med krystallinsk jernholdig sulfat. Reaksjonen er basert på å oppnå et kompleks som skifter farge fra lilla til mørk fiolett, med videre dannelse av et mørkt fiolett bunnfall.
b) med en 10% løsning av natriumfosforomolybdinsyre i saltsyre. Reaksjonen er basert på dannelsen av en blå kompleks forbindelse.
- for salidroside (råstoff fra Rhodiola rosea):
en) azokoblingsreaksjon med diazotisert natriumsulfacyl med dannelsen av et kirsebærrødt azofargestoff
Kromatografisk studie:
Ulike typer kromatografi brukes (papir, tynt lag, etc.). I kromatografisk analyse brukes vanligvis løsningsmiddelsystemer:
- n-butanol-eddiksyre-vann (BUV 4: 1: 2; 4: 1: 5);
- kloroform-metanol-vann (26: 14: 3);
- 15% eddiksyre.
Kromatografisk studie av alkoholisk ekstraksjon fra råvarer fra Rhodiola rosea.
Tynnsjiktskromatografi brukes. Prøven er basert på separasjon i et tynt lag med silikagel (Silufol-plater) av metanolekstraksjon fra råvarer i et løsningsmiddelsystem kloroform-metanol-vann (26: 14: 3) med påfølgende utvikling av kromatogrammet med natriumdiazotisert sulfacyl . Salidroside -flekken med Rf = 0,42 blir rødaktig.
Kvantifisering.
For kvantitativ bestemmelse av fenologiske glykosider i medisinske plantematerialer brukes forskjellige metoder: gravimetrisk, titrimetrisk og fysisk -kjemisk.
1. Gravimetrisk metode bestemme innholdet av floroglucider i jordstenglene til hannbregnen. Metoden er basert på ekstraksjon av floroglucider fra råvarer med dietyleter i et Soxhlet -apparat. Ekstraktet renses, eter destilleres av, den resulterende tørre resten tørkes og bringes til konstant vekt. Når det gjelder absolutt tørre råvarer, bør innholdet av floroglucider være minst 1,8%.
2. Titrimetrisk jodometrisk metode brukes til å bestemme innholdet av arbutin i rå tyttebær og bjørnebær. Metoden er basert på oksidasjon av aglykonhydrokinon til kinon med en 0,1 M jodoppløsning i et surt medium og i nærvær av natriumbikarbonat etter å ha oppnådd et renset vandig ekstrakt og utført sur hydrolyse av arbutin. Hydrolyse utføres med svovelsyre konsentrert i nærvær av sinkstøv, slik at det frigjorte frie hydrogen forhindrer sin egen oksidasjon av hydrokinon. En stivelsesoppløsning brukes som indikator.
3. Spektrofotometrisk metode brukes til å bestemme innholdet av salidroside i råvarer av Rhodiola rosea. Metoden er basert på evnen til fargede azofargestoffer til å absorbere monokromatisk lys ved en bølgelengde på 486 nm. Bestem den optiske tettheten til den fargede løsningen oppnådd ved reaksjon av salidroside med diazotisert natriumsulfacyl ved bruk av et spektrofotometer. Innholdet av salidroside beregnes under hensyntagen til den spesifikke absorpsjonshastigheten til GSO for salidroside E 1% 1 cm = 253.
Måter å bruke råvarer som inneholder enkle fenolforbindelser
Råvarer av lingon, bearberry, Rhodiola rosea frigjøres fra apoteket uten resept fra lege - pålegg fra Ministry of Health and Social Development of the Russian Federation No. 578 av 13.09.2005 - som medisiner. Rhizomer av hannbregne, rhizomer og røtter av Rhodiola rosea, bark av bomullsrøtter brukes som råvarer for å skaffe ferdige medisiner.
Få medisinske plantematerialer som inneholder fenologlykosider:
1. Ekstemporale doseringsformer:
- avkok (rå lingon, bearberry, Rhodiola rosea);
- avgifter (rå lingon, bearberry, Rhodiola rosea).
2. Ekstraksjon (galeniske) preparater:
Ekstrakter:
- flytende ekstrakt (jordstengler og røtter av Rhodiola rosea);
- tykt eterisk ekstrakt (hannbregnerizmus).
3. Novogaleniske legemidler:
- "Rodascon" fra Rhodiola rosea råvarer.
4. Preparater av individuelle stoffer:
Gossypol 3% liniment og øyedråper - 0,1% gossypol løsning i 0,07% natriumtetraborat løsning (bark av bomullsrøtter).
Medisinsk bruk av råvarer og preparater som inneholder enkle fenolforbindelser
1. Antimikrobielt, antiinflammatorisk, vanndrivende (vanndrivende) handlingen er typisk for rå tyttebær og bjørnebær. Det skyldes tilstedeværelsen av arbutin i råmaterialet, som under påvirkning av enzymer i mage -tarmkanalen deles i hydrokinon og glukose. Hydrokinon, som skilles ut i urinen, har en antimikrobiell og irriterende effekt på nyrene, noe som forårsaker en vanndrivende effekt og antiinflammatorisk effekt. Den antiinflammatoriske effekten skyldes også tilstedeværelsen av tanniner.
Doseringsformer fra rå tyttebær og bjørnebær brukes til behandling av inflammatoriske sykdommer i nyrene, blæren (blærebetennelse, uretritt, pyelitt) og urinveiene. Avkok av tyttebærblader brukes til å behandle sykdommer forbundet med brudd på mineralsk metabolisme: urolithiasis, revmatisme, gikt, osteokondrose.
Bivirkning: Når du tar store doser, er en forverring av inflammatoriske prosesser, kvalme, oppkast, diaré mulig. I denne forbindelse anbefales det å ta doseringsformer fra rå lingon og bearberry i kombinasjon med andre planter.
2. Antiviralt handlingen er karakteristisk for fenolforbindelser i barken av bomullsrøtter. "Gossypol" brukes til behandling av herpes zoster, herpes simplex, psoriasis (liniment); med herpetisk keratitt (øyedråper).
3. Adaptogen, stimulerende og tonic effekten utøves av preparater av jordstengler og røtter av Rhodiola rosea. Legemidlene øker effektiviteten under tretthet, hardt fysisk arbeid og har en aktiverende effekt på hjernebarken. Fenoliske forbindelser av rhodiola er i stand til å hemme lipidperoksidasjon, noe som øker kroppens motstand mot ekstremt stress og derved utviser en adaptogen effekt. Brukes til å behandle pasienter med nevroser, hypotensjon, vegetativ-vaskulær dystoni, schizofreni.
Kontraindikasjoner: hypertensjon, feber, uro. Ikke avtale om sommeren i varmt vær og ettermiddag.
Kontraindikasjoner: forstyrrelser i sirkulasjonssystemet, sykdommer i mage -tarmkanalen, lever, nyrer, graviditet, ikke foreskrevet for barn under to år.
FENOLISKE FORBINDELSER er aromatiske stoffer som inneholder en eller flere hydroksylgrupper bundet til karbonatomene i den aromatiske kjernen. Blant produktene av sekundær opprinnelse
Fenoliske forbindelser er de vanligste og karakteristiske for hver plante og til og med for hver plantecelle. I henhold til antall OH-grupper, skilles monoatomiske (for eksempel fenol selv), diatomiske (pyrocatechol, resorcinol, hydrokinon) og polyatomiske (pyrogallol, phloroglucinol, etc.) fenolforbindelser.
Fenoliske forbindelser kan være i form av monomerer, dimerer, oligomerer og polymerer; det biogenetiske prinsippet er grunnlaget for klassifisering av naturlige fenoler. I samsvar med moderne begreper om biosyntese kan de deles inn i flere hovedgrupper:
- forbindelser i C 6 -raden - enkle fenoler;
- forbindelser C 6 - C 1 -serier - derivater av benzoesyre (fenolsyrer);
- forbindelser C 6 - C 2 - fenolalkoholer og fenyleddiksyre;
- forbindelser C 6 - C 3 - derivater av fenylpropan (hydroksykinnaminsyrer og alkoholer, kumariner);
- forbindelser C 6 - C 3 - C 6 - flavonoider og isoflavonoider;
- forbindelser C 6 - C 3 - C 3 - C 6 -serier - lignaner;
- derivater av antracen;
- polymere fenolforbindelser - lignin, tanniner, melaniner.
Fenoliske forbindelser er fargeløse eller fargede med karakteristiske luktkrystaller eller amorfe stoffer, sjeldnere væsker, lett oppløselige i organiske løsningsmidler (alkohol, eter, kloroform, etylacetat) eller i vann. De har sure egenskaper og danner saltlignende produkter med alkalier - fenolater. Den viktigste egenskapen til fenolforbindelser er deres evne til å oksidere med dannelsen av kinonformer. Polyfenoler blir spesielt lett oksidert i et alkalisk medium under virkning av atmosfærisk oksygen. Fenoler er i stand til å produsere fargede komplekser med tungmetallioner, noe som er typisk for o-dioksydderivater. Fenoliske forbindelser inngår koblingsreaksjoner med diazoniumforbindelser. I dette tilfellet dannes produkter med forskjellige farger, som ofte brukes i analytisk praksis. I tillegg til de kvalitative reaksjonene som er felles for alle fenoler, er det spesifikke gruppereaksjoner.
I planter spiller fenolforbindelser en viktig rolle i noen mellomstadier av respirasjonsprosessen. De deltar i redoksreaksjoner og fungerer som en kobling mellom hydrogenet i respirasjonssubstratet og oksygenet i atmosfæren. Det ble funnet at noen fenolforbindelser spiller en viktig rolle i fotosyntesen som kofaktorer. De brukes av planter som et energisk materiale for en rekke vitale prosesser, er regulatorer for vekst, utvikling og reproduksjon, samtidig som de utøver både en stimulerende og hemmende effekt. Antioksidantaktiviteten til mange fenoler er kjent; de brukes i økende grad i næringsmiddelindustrien for å stabilisere fett.
Preparater basert på fenoliske forbindelser brukes som antimikrobielle, antiinflammatoriske, koleretiske, vanndrivende, antihypertensive, toniske, astringerende og avføringsmidler.
Andre definisjoner for bokstaven "F":
Fenoliske forbindelser er stoffer som inneholder aromatiske ringer med en hydroksylgruppe, samt deres funksjonelle derivater. Fenoliske forbindelser med mer enn én hydroksylgruppe i den aromatiske ringen kalles polyfenoler.
Klassifisering av fenolforbindelser
Klassifiseringen av fenolforbindelser er basert på hovedkarbonskjelettet - antall aromatiske ringer og karbonatomer i sidekjeden. På denne bakgrunn er fenolforbindelser delt inn i grupper: enkle fenoler; fenolsyrer; fenolalkoholer, fenyleddiksyre, acetofenoler; hydroksykinnaminsyrer, kumariner, kromoner; lignaner; flavonoider; tanniner.
Egenskaper
Fenoliske forbindelser er fargede eller fargeløse stoffer med en karakteristisk lukt, fast, krystallinsk eller amorf, sjeldnere flytende. Som regel er de svært løselige i etylalkohol, dietyleter, kloroform, sjeldnere i vann. De har sure egenskaper, danner fenolater med alkalier.
Den viktigste egenskapen til fenoliske forbindelser er evnen til å oksidere med dannelse av former som kinoner. Polyfenoler blir spesielt lett oksidert av atmosfærisk oksygen i et alkalisk medium. Komplekser av fenoler med tungmetallioner er fargerike. Denne egenskapen til fenol er mye brukt for å bestemme deres kvalitative innhold i løsninger.
Den biologiske rollen til fenoler i planter er mangfoldig. Redoksreaksjoner i prosessen med respirasjon og fotosyntese finner sted med obligatorisk deltakelse av fenolforbindelser, som er komponenter i respirasjonskjeden.
Mange fenolforbindelser er aktivatorer og hemmere av plantevekst og utvikling. Kjent antioksidantaktivitet av mange fenoler som brukes i næringsmiddelindustrien som antioksidanter.
Polyfenoliske forbindelser påvirker kvaliteten og næringsverdien av frukt, bær, grønnsaker betydelig. Endringen i polyfenoler i vegetabilske råvarer under påvirkning av teknologisk påvirkning under hermetisering er en av hovedårsakene til endringen eller til og med tap av farge, aroma, smak som er karakteristisk for det originale ferske råmaterialet i frukt og grønnsaker.
Brudd på integriteten til vevsceller av frukt og grønnsaker og den resulterende mørkningen, utviklingen av oksidative prosesser ved oppvarming av råvarer er i stor grad et resultat av måling av den kjemiske strukturen til polyfenoliske forbindelser.
Alkaloider
Alkaloider er komplekse nitrogenholdige organiske forbindelser av grunnleggende natur med en sterk fysiologisk effekt på kroppen. Deres kjemiske struktur er veldig mangfoldig og kompleks. Alkaloider finnes i form av salter med organiske syrer - oksalsyre, eplesyre, sitronsyre i oppløst tilstand i cellesaften. De akkumuleres i alle deler av planter, men oftere dominerer de i bare ett organ, for eksempel i teblader, i urter i celandine, indiske dopfrukter, i rhizomet av scopolia og cinchona bark. De fleste planter inneholder ikke bare én, men flere alkaloider i sammensetningen. Dermed finnes over 30 forskjellige alkaloider i ergot, og omtrent 50 i rauwolfia serpentine. Oftest dominerer en eller 2-3 alkaloider kvantitativt i en plante, mens andre er inneholdt i mindre mengder.
Alkaloider- Dette er naturlige nitrogenholdige organiske forbindelser av grunnleggende natur, som har en kompleks sammensetning og har en sterk spesifikk effekt. De fleste av dem tilhører forbindelser med et heterocyklisk nitrogenatom i ringen, sjeldnere er nitrogen i sidekjeden. Syntetisert hovedsakelig av planter.
I oversettelse betyr begrepet "alkaloid" (fra arabisk "alkali" - alkali og gresk "eidos" - lignende) alkalilignende. Som alkalier danner alkaloider salter med syrer.
Spredning.
Ujevnt fordelt i planteriket. Det er få av dem i de nedre plantene. De finnes i familien Lamb (Lamb-baranets). De er sjeldne i korn og sedge planter. Planter av familiene valmue, solanaceous, lilje, madder, selleri, amaryllis, belgfrukter, smørblomst er rikest på alkaloider. I planter oppløses alkaloider i cellesaften. Innholdet varierer fra tusendeler av en prosent til flere prosent, og i barken på cinchona -treet fra 15 til 20%.
Fenoler er forbindelser hvis molekyler inneholder en aromatisk (benzen) ring knyttet til en eller flere -OH -grupper. Et høyt innhold av fenoler er karakteristisk for planteceller.
I dyrekroppen syntetiseres ikke benzenringer, men kan bare transformeres, så de må hele tiden komme inn i kroppen med mat. Imidlertid utfører mange fenolforbindelser i dyrevev viktige funksjoner (ubiquinon, adrenalin, tyroksin, serotonin, etc.).
For tiden er det allerede funnet flere tusen forskjellige fenolforbindelser i planter. De er klassifisert i henhold til strukturen til karbonskjelettet:
1.C 6 -fenoler
2.C6 -C 1 -fenolsyrer
3. C 6 -C 3 -hydroksykinnaminsyrer og kumariner
4. C 6 -C 3 -C 6 -flavonoider
5. Oligomere fenolforbindelser.
6. Polymerfenoliske forbindelser.
C 6 -Fenoler. Forbindelser hvis benzenring er knyttet til flere hydroksylgrupper kalles polyfenoler.
Gratis fenoler i planter er sjeldne og i små mengder. Dermed ble fenol funnet i furunåler og kjegler, i eterisk olje av solbær, pyrocatechin - i løkskala, i bærblad, hydrokinon - i pærebark og blader og bærblad. Derivater av fenoler er mer vanlige, hvor de er knyttet til en slags karbonkjede eller syklus. For eksempel urushiol og tetrahydrocannabinol.
Urushiol er et giftig stoff fra sumakblader. Tetrahydrocannabinol er den hallusinogene opprinnelsen til cannabis.
Når fenoler blir oksidert, dannes kinoner (benzokinoner). I fri tilstand finnes ikke kinoner i planter, men deres derivater er utbredt. For eksempel er derivater av benzokinoner elektronbærere i ETC for fotosyntese og respirasjon - plastokinon og ubikinon. Derivater av benzoquinon inkluderer også det brennende stoffet av primrose - primin og det røde pigmentet av flueagaric - muscarufin.
C6 -C 1 -fenolsyrer. Fenolsyrer er vanlige i planter. De finnes oftere i bundet vev og frigjøres under utskillelse og hydrolyse.
Salisylsyre frigjøres som et allelopatisk middel i miljøet. I tillegg har det nå blitt funnet å ha en regulatorisk effekt på en rekke fysiologiske og biokjemiske prosesser i et anlegg (dannelse av etylen, reduksjon av nitrater, etc.).
Protocatechuic acid finnes i løkskala.
Vanilje og gallinsyrer finnes i tre. Sistnevnte er en del av noen tanniner og kan danne dimerer - digalsyre, i molekylet som 2 gallinsyrerester er forbundet med en esterbinding.
Funnet i planter derivater av fenolsyrer - aldehyder og alkoholer. For eksempel er salisylalkohol til stede i barken av selje. Men vanillin er spesielt kjent - vaniljealdehyd. Den har en veldig behagelig lukt og i form av et glykosid - glukovanillin finnes i fruktene og grenene på vaniljetreet. Glykosid og vanillin i seg selv er mye brukt i konfekt-, såpe- og parfymeindustrien.
Fenolsyrer kan binde seg med esterbindinger med sukker, oftere med glukose. Glykogallin har blitt isolert fra en rekke planter (rabarbra, eukalyptus), der karboksylgruppen av gallsyre er knyttet til den glykosidiske hydroksylen av glukose.
C6 -C3 -hydroksykinnaminsyrer og kumariner. Hydroksykinnaminsyrer er utbredt i planter. Vanligvis er de i en bundet tilstand, og i en fri tilstand, bortsett fra kaffe, er de sjeldne.
Det ble vist at cis-isomerer av hydroksykinnaminsyrer er aktivatorer av plantevekstprosesser, mens trans-isomerer ikke har slike egenskaper.
I planter finnes hydroksykinnamiske alkoholer - derivater av de tilsvarende syrene: kumarisk - kumarisk alkohol, ferulsyre - coniferylalkohol, sinapisk - synapisk alkohol. Alkoholer akkumuleres vanligvis ikke, men brukes åpenbart til å danne lignin, som de er monomerer av.
Hydroksykinnaminsyrer kan danne estere med organiske syrer i den alifatiske serien. Så, koffeinsyre danner estere med eple- og vinsyre. Den første esteren kalles faseolinsyre. Den finnes i bønneblader. Den andre er sikorsyre. Den finnes i cikorieblader.
Estere av hydroksykinnaminsyrer og sukker, oftere glukose, er utbredt i planter. Så i blomstene av petunia og snapdragon ble det funnet estere av kaffe, kumarsyre, ferulinsyrer, og i korn generelt er de fleste hydroksykinnamiske syrer representert av estere. I tillegg finnes hydroksykinnaminsyrer i polysakkarider og proteiner. For eksempel finnes ferulinsyre i xylaner av hvetemel og ananaspolysakkarider.
Kumariner er laktoner som dannes når ringen lukkes mellom hydroksyl- og karboksylgruppene i hydroksykinnaminsyremolekylet.
Coumarin er et fargeløst krystallinsk stoff med en behagelig lukt av nyslått høy. Gratis kumarin finnes ikke i planter. Det finnes vanligvis i form av glykosider (blomster og blader av søtkløver). I urteaktige planter er det et glykosid som inneholder ortokumarsyre i cellesaften. Under slåtten blir plantevev skadet, membranpermeabiliteten svekkes. Glykosider fra cellesaft kommer i kontakt med cytoplasmatiske enzymer. Sukker spaltes fra glykosider, og kumarsyre, etter trans-cis-isomerisering, lukkes til lakton-kumarin. Samtidig får det visnende gresset lukten av høy.
I anlegg finnes ofte hydroksylerte kumariner i sammensetningen av glykosider. For eksempel esculetin fra hestekastanje pericarp og scopoletin fra røttene til japansk scopolia. Begge disse kumarinene har P-vitaminaktivitet og brukes i medisin som kapillærforsterkende midler.
Dicumarin ble funnet i hvit melilot, som forhindrer blodpropp. Denne og andre dikumariner brukes som medisiner for å forhindre blodpropp.
C 6 -C 3 -C 6 -flavonoider... Det er en av de mest mangfoldige og utbredte gruppene av fenolforbindelser. Strukturen til flavonoidmolekyler er basert på strukturen til flavan, som består av to benzenringer og en heterocyklisk (pyran) ring.
Flavonoider er delt inn i flere grupper.
1. Katekiner.
2. Antocyaniner.
3. Kalkoner.
Katekiner- de mest reduserte flavonoider. De danner ikke glykosider. Catechin ble først isolert fra Acacia catechu -tre, derav navnet. Det er funnet katekiner i over 200 plantearter. Blant katekinene er de mest kjente katekiner og gallokatekiner.
De kan danne estere med gallinsyre - katekingallater og gallokatekingallater. Katekiner finnes i mange frukter (epler, pærer, kvede, kirsebær, plommer, aprikoser, jordbær, bjørnebær, rips, tyttebær, druer), i kakaobønner, kaffebønner, i barken og treet til mange trær (pil, eik, furu, gran, sedertre, sypress, akasie, eukalyptus). Det er spesielt mange katekiner i bladene og unge skudd av te (opptil 30%). Oksidative transformasjoner av katekiner spiller en viktig rolle i teproduksjon og vinfremstilling. Oksidasjonsproduktene, som hovedsakelig er katekindimerer, har en behagelig, litt astringent smak og en gyllenbrun farge. Dette bestemmer fargen og smaken på sluttproduktet. Samtidig har katekiner høy P-vitaminaktivitet, styrker kapillærene og normaliserer permeabiliteten til karveggene. Dimere av katekiner i te har samme aktivitet. Katekiner er monomerer i kondenserte tanniner.
Antocyaniner- de viktigste plantepigmentene. De farger kronbladene av blomster, frukt og noen ganger blader i blå, blå, rosa, rød, lilla farger med forskjellige nyanser og overganger. Alle antocyaniner er glykosider. Aglykonene deres er anthocyanidiner. Anthocyaniner er vannløselige og finnes i cellesaften.
Mer enn 20 antocyanidiner er for tiden kjent, men 4 er de mest utbredte: pelargonidin, cyanidin, delphinidin og malvidin (et metylert derivat av delphinidin).
Som monosakkarider i antocyaniner finnes glukose, galaktose, rhamnose, xylose, sjeldnere arabinose, og som disakkarider - oftest rutinose, sophorose, sambubiose. Noen ganger inneholder anthocyaniner trisakkarider, vanligvis forgrenet. For eksempel, i bær av rips og bringebær, finnes anthocyaniner, der et forgrenet trisakkarid er assosiert med cyanidin.
Fargen på anthocyaniner avhenger av en rekke faktorer:
1. konsentrasjonen av anthocyaniner i cellesaften;
2. pH i cellesaft;
3. kompleks av anthocyaniner med kationer;
4. kopiering - en blanding av antocyaniner og tilstedeværelsen av andre fenoliske stoffer i cellesaften;
5. Kombinasjoner med farging av plastidpigmenter.
La oss vurdere disse faktorene mer detaljert.
1. Konsentrasjonen av anthocyaniner i cellesaften kan variere over et vidt område - fra 0,01 til 15%. For eksempel inneholder en vanlig blå kornblomst 0,05% cyaninantocyanin, og mørk lilla er 13-14%.
2. På grunn av at det er fri valens i anthocyaninmolekyler, kan fargen endres avhengig av pH -verdien. Vanligvis, i et surt medium, har anthocyaniner en rød farge med varierende intensitet og nyanser, og i et alkalisk medium er de blå. Slike endringer i fargen på antocyaniner kan observeres ved å tilsette syre eller alkali til den fargede juicen av rips, kirsebær, rødbeter eller rødkål. I naturen skjer det ikke skarpe endringer i pH i cellesaften, og denne faktoren spiller ikke en stor rolle i fargen på antocyaniner. Du kan bare legge merke til at noen rosa og røde blomster blir blå når de visner. Dette indikerer en endring i pH i døende celler.
3. Av stor betydning i fargen på blomster og frukt er antocyanins evne til å chelatere med metallioner. Dette er tydelig sett i eksemplet med kornblomst og rose. Kronbladene deres inneholder det samme anthocyanin - cyanin. I kronbladene av blå kornblomst danner cyanin et kompleks med Fe -ioner (4 cyaninmolekyler er knyttet til ett Fe -atom). Gratis cyanin er tilstede i kronbladene til røde roser. Et annet eksempel. Hvis en vanlig hortensia med rosa blomster vokser i et mineralmedium som inneholder aluminium og molybden, blir blomstene blå i fargen.
4. Vanligvis i cellesaften til mange blomster og frukter er det ikke ett, men flere pigmenter. I dette tilfellet avhenger fargen av blandingen deres, og det kalles kopiering. Så fargen på blåbærfrukter skyldes kopiering av delfinin og malvin. Det er 10 forskjellige anthocyaniner som finnes i lilla potetblomster.
Fargemønsteret på kronbladene til mange blomster bestemmes enten av en lokal økning i konsentrasjonen av ett pigment (revehanske), eller av superposisjonen av et ekstra pigment på det viktigste (en høy konsentrasjon av cyanin er lagt over i midten av valmueblomstene mot den generelle bakgrunnen for pelargonin).
Fargen påvirkes også av kopiering av antocyaniner med andre stoffer, for eksempel med tanniner. Så lilla og mørkerøde roser inneholder det samme cyaninet, men i mørkerøde roser kopieres det med mye tannin.
5. Kombinasjon av blå antocyaniner av cellesaft og gulorange karotenoider av kromoplaster resulterer i brun farge på kronbladene på noen blomster.
Tab. Noen planter antocyaniner
Kalkoner, eller antoklorer, er flavonoider med en åpen heterocyklus. De gir blomsterbladene en gul farge. Fordelingen deres er begrenset til ni familier. De finnes i form av glykosider. Kalkoner, for eksempel, er isosalipurposide fra gule nellikblomster, og Floridzin fra eplebark og blader. Floridzin er en veksthemmende eple. Når det inntas av mennesker, forårsaker det en engangs intens frigjøring av glukose i blodet - "phloridzin diabetes".
Oligomere fenolforbindelser. Dette inkluderer lavsyrer. De dannes i lav fra to eller flere orsellsyrerester. Lekanorsyre og everninsyrer består av to rester av orsellinsyre. Everninsyre er hovedkomponenten i evernia -syrekomplekset ("eikemose"), som brukes i parfymeri som et velduftende stoff og samtidig som et fikseringsmiddel ved fremstilling av de beste parfymer.
Blant lavsyrer er det fargede. De gir en variert farge til lav - gul, oransje, rød, lilla. Lav inneholder usnic syre, som er et effektivt bakteriedrepende middel.
Dimere av hydroksykinnamiske alkoholer finnes i bark, tre, frukt og blader på mange planter. Form oligomerer og flavonoider, spesielt katekiner. Katekin -dimerer finnes i epler, kastanjer, hagtorn, kakaobønner og eukalyptustre.
Polymeriske fenolforbindelser. Polymeriske fenolforbindelser inkluderer tanniner eller tanniner, ligniner og melaniner.
Tanniner eller tanniner. De fikk navnet sitt på grunn av evnen til å brunfarge huden på dyr og gjøre den til skinn. Soling er basert på samspillet mellom tanniner og hudproteinet kollagen. I dette tilfellet dannes det mange hydrogenbindinger mellom proteinet og tanninet.
Naturlige tanniner er en kompleks blanding av lignende forbindelser med en molekylvekt på 500-5000.
Mange tanniner finnes i bark og tre av eik, eukalyptus, kastanjetre, i rhizomet av sorrel, rabarbra og sumakblader. Det er mange av dem i barken og treet av belgfrukter, myrt, rosa. Galls, som dannes på blader når de blir skadet av mutterarbeid (opptil 50-70%), kjennetegnes ved et spesielt høyt innhold av tanniner.
Lavmolekylære stoffer som har en behagelig astringent smak, men som ikke er i stand til virkelig soling, kalles også tanniner (oftere mattanniner). De er tilstede i mange frukter (kvede, epler, persimmoner, druer), i teblader.
Tanniner er mye brukt ikke bare i skinnindustrien. De brukes til produksjon av plast, bindemidler ved produksjon av kryssfiner og sagflisplater, som en flekk for farging. De brukes i installasjoner for kokende vann som stabilisatorer av kolloider, for å justere viskositeten til løsninger ved boring av brønner.
Bruk av tanniner i vinproduksjon er forbundet med deres hemmende effekt på enzymer og mikroorganismer, noe som forhindrer grumling av viner og forbedrer kvaliteten. Te -tannin brukes til å stabilisere betacyanin, en matrød farge fra rødbeter.
I medisin brukes tanniner som astringerende, bakteriedrepende, antiradierende og antineoplastiske midler.
Lignin er en del av celleveggene i trevev. Det deponeres mellom cellulosemikrofibriller, noe som gir celleveggene hardhet og styrke. Men i dette tilfellet blir kommunikasjonen mellom cellene forstyrret, noe som fører til død av levende innhold; derfor er lignifikasjon det siste stadiet av celleontogenese.
Lignin er et amorft stoff, uløselig i vann, organiske løsningsmidler og til og med konsentrert syre.
Lignin har en annen viktig egenskap: det er motstandsdyktig mot mikroorganismer. Bare noen få mikroorganismer, og deretter veldig sakte, brytes ned.
Lignin er en tredimensjonal polymer, hvis monomerer er hydroksykinnamiske alkoholer. Således, i bartrær, er lignin dominert av barskogalkohol, i korn - kumarisk, i mange løvtrær - synap.
Massa- og papirindustrien og hydrolyseanlegg akkumulerer store mengder lignin som avfall. Det brukes til å produsere aktivt karbon, plast og syntetiske harpikser.
Melaniner- polymerer av fenolisk natur, som er et produkt av tyrosinoksidasjon. Deres struktur er ennå ikke fullstendig belyst.
Melaniner er svarte eller brun-svarte i fargen. Dannelsen deres forklares av den raske mørkningen av overflaten på det kuttede eplet, potetknollen og noen sopp. Melaniner er også tilstede i dyreorganismer, noe som forårsaker fargen på pelsen og håret. Imidlertid er plante- og dyremelaniner forskjellige i monomersammensetning. Under hydrolyse danner plantemelaniner pyrocatechol, mens dyr danner dihydroksyindol. Med andre ord er plantemelaniner, i motsetning til dyr, nitrogenfrie stoffer.
Funksjoner av fenolforbindelser i en plante. 1. Fenoler er involvert i redoksprosesser: fenoler omdannes til kinoner og omvendt med deltakelse av enzymet polyfenoloksidase. I dette tilfellet, underveis, kan forskjellige forbindelser (aminosyrer, organiske syrer, fenoler, cytokromer, etc.) oksideres på en ikke-enzymatisk måte.
2. Noen fenolforbindelser er bærere av elektroner og protoner i ETC for fotosyntese og respirasjon (plastokinon, ubikinon).
3. En rekke fenoler påvirker plantens vekstprosesser, noen ganger aktiverende, oftere hemmende. Denne effekten formidles av virkningen på fytohormoner. Således er det kjent at noen fenolforbindelser er nødvendige for syntesen av auxin, mens andre er nødvendige for dets dekomponering. For dannelse av etylen er tilstedeværelsen av en ester av kumarsyre nødvendig. Det ble funnet at planter under stress akkumulerer en stor mengde fenoler, noe som fører til hemming av vekstprosesser og en økning i deres motstand mot ugunstige forhold.
4. Fenoler har en beskyttende funksjon i planter: Fenoliske forbindelser gir planter motstand mot sykdommer. For eksempel er resistens mot en rekke sykdommer hos løk med fargede skall knyttet til tilstedeværelsen av protocatechuic acid i den. Ved mekanisk skade på plantevev, akkumuleres fenoler i cellene og danner et kondenserende beskyttelseslag. Noen planter, som svar på infeksjon av patogene sopp, danner beskyttende stoffer - fytoalexiner, hvorav mange er fenoliske i naturen.
5. Mange fenoler er antioksidanter og beskytter membranlipider mot oksidativ nedbrytning. Noen av dem brukes i næringsmiddelindustrien for å forhindre at fett blir harsk (gallinsyreestere, flavonoider, etc.).
6. Fenolforbindelsenes rolle i planteformeringsprosessen er svært viktig. Dette er ikke bare forbundet med fargen på blomster og frukt, men også med fenols direkte deltakelse i befruktning. Så, i gjødslingsprosessen av alger Chlamydomonas og den høyere plante -forsythia, deltar flavonoider.
7. Fenoler kan fungere som allelopatiske stoffer i noen planter. For eksempel kan salisylsyre være et slikt stoff i eik.
8. Noen fenoler virker som aktivatorer eller hemmere på visse prosesser og enzymer (celledeling, proteinsyntese, oksidativ fosfilering, etc.).
Laster inn ...