Флаван-3,4-диолы (проантоцианидины, лейкоантоцианидины)

Лейкоантоцианины являются неустойчивыми соединениями, при нагревании с кислотами легко переходят в соответствующие антоцианидины. По структуре они близки к катехинам, содержат три ассиметричных атома (С₂, С₃, С₄). Лейкоантоцианидины также являются предшественниками конденсированных дубильных веществ. Лейкоантоцианы характеризуются противоопухолевой и радиозащитной активностью, они поддерживают структуру коллагена и препятствуют ее разрушению. Эти вещества являются самыми активными из всех в настоящее время известных антиоксидантов. Комплексы биологически активных веществ экстракта виноградной выжимки, содержащие сложные эфиры галловой кислоты и лейкоантоцианидинов, обнаружили повышенную антиоксидантную активность и активно используются в косметологии, в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, также воспалительных процессов различного происхождения.

Антоцианидины

Антоцианидины в основе своего строения имеют катион флавилия, у которого атом кислорода в пирановом кольце обладает свободной валентностью. Гликозиды антоцианидинов называются антоцианами (от греч. á nthos — цветок и cyаnos — лазоревый) и являются пигментами растений. Цвет, определяемый антоцианами, зависит от числа и природы заместителей в кольце В агликона: увеличение количества гидроксильных групп сдвигает абсорбцию в более длинноволновую область и дает более синее окрашивание, а замещение гидроксильной группы на метоксильную, наоборот, через сдвиг в коротковолновую область - красное. Большинство оранжево-красных цветков содержат пеларгонидин, вишнево-красных – цианидин, а пурпурно-синих – дельфинидин. На этих трех антоцианидинах построено множество оттенков красно-синей гаммы. Во-первых, окраска зависит от концентрации пигмента: чем выше концентрация антоцианидина в клеточном соке вакуолей, тем насыщенней окраска. Во-вторых, от значения рН клеточного сока: в кислой среде окраска становится красных оттенков, а в щелочной - синих. В-третьих, окраска может зависеть от копигментации, т.е. присутствия других фенольных соединений, имеющих свою окраску, главным образом флавонов. Количество сахарных остатков также определяет спектральные характеристики пигментов. Кроме того, цвет определяется и хелатированием металлов (Мо-, Al-, Fe-, Mg-соли придают цветкам синюю окраску, а К-соли - пурпурную). Так, синяя окраска лепестков василька и красная окраска цветов розы определяется содержанием цианидина, наиболее распространенного антоцианидина. Однако, в первом случае имеет место сложный комплекс, включающий железо, 4 антоциановых и 3 флавоновых молекул, во втором - свободная молекула пигмента.

Антоцианы найдены главным образом в кожице плодов, за исключением отдельных ягод, где они содержатся также в мякоти (вишня и земляника). Вино содержит 200-350 мг антоцианов на литр, эти антоцианы переходят в различные косплексные соединения в процессе старения вина.

Цианидин Пеларгонидин Дельфинидин Основные антоцианидины растений

Изофлавоны

Изофлавон

Изофлавоны встречаются исключительно у стручковых растений. Соя и продукты из нее - главный источник изофлавонов в диете человека. Соя содержит много типов изофлавонов, но самыми полезными являются генистеин и даидзеин. Другим естественным источником изофлавонов является красный клевер. Изофлавоны – флавоноиды, являющиеся структурными аналогами эстрогенов. Хотя они не являются стероидами, их гидроксильные группы в положения 7 и 4' в структуре, аналогично положению гидроксилов в молекуле эстрадиола. Это придает им псевдогормональные свойства, включая способность связываться с рецепторами эстрогена. Благодаря этому их относят к фитоэстрогенам. Эстрогенные эффекты изофлавонов гораздо менее выражены, чем эффектры эстрогенных гормоновов (его эффективность составляет около 1/1000 от гормонов эстрогена). Таким образом, изофлавоны оказывают балансирующий эффект, когда уровень эстрогена низок, например, во время менопаузы, и вызывают меньше симптомов менопаузы. Изофлавоны могут также уменьшить влияние эстрогена на клетки кожи и слоев, когда уровни гормонов высоки, и тем самым существенно снизить риск эстроген-зависимого рака.

 

 

Генистеин Дайдзеин

 

Ауроны

Ауроны — группа флавоноидных соединений с пятичленным фурановым кольцом, а в целом их можно рассматривать как производные 2-бензилиден кумаранона, или 2-бензфуранона.

Считается, что ауроны могут образовываться из соответствующих халконов под действием обнаруженного в растениях фермента — халконазы, в которых они присутствуют почти всегда в виде гликозидов. Распространены ауроны в основном в представителях семейства астровых, бобовых и норичниковых. По внешнему виду это соединения, окрашенные в желтый или желто-оранжевый цвет, в парах аммиака приобретают оранжевую окраску. Наиболее известные ауроны: сульфуретин, ауреузидин, лептозидин, маритиметин.

Лигнаны и неолигнаны - природные фенольные вещества, производные димеров фенилпропановых единиц (С₆-С₃). Лигнаны (рис.) образуются соединением " хвост-хвост", тогда как неолигнаны - соединеним " голова-хвост". Лигнаны и неолигнаны, а также их димеры широко распространены в растительном мире. В природе известно около нескольких тысяч представителей этого класса фенольных соединений. Разнообразие лигнанов обусловлено наличием различных заместителей в бензольных кольцах и характером связи между ними, степенью насыщенности боковых цепей, степенью окисленности γ -углеродных атомов и др.

О биологическом значении лигнанов известно мало. Поскольку они присутствуют во всех частях растений, включая семена, но при этом наиболее обильны в эфирных маслах, смолах, то в первую очередь было выдвинуто предположение об их защитной роли. Известно, что наличие лигнанов и/или неолигнанов приводит к снижению пищевой ценности растений, некоторые из них могут служить ингибиторами роста личинок насекомых. Кроме того, лигнаны могут проявлять свои антиоксидантные свойства, а также влиять на рост растений.

 

Рис.. Лигнаны и неолигнаны.

Многие из них обладают ценными фармакологическими свойствами. Экстракты из корней подофилла щитовидного (Podophyllum peltatum L.) обладают цитостатической активностью и блокируют митозы на стадии метафазы, напоминая по действию колхицин. В качестве противоопухолевого средства подофиллотоксин и его полусинтетический аналог тенипозид нашли применение при лечении папиллом - папилломатоза гортани и папиллом мочевого пузыря.

Самый богатый источник - льняное семя. Другие хлебные злаки, зерна, плод, и определенные овощи также содержат следы лигнанов, но концентрация в льняном семени в 1000 раз выше.

Лигнаны относятся к классу фитоэстрогенов. Лигнан, выделенный из семян льна носит название секоизоларицирезинол (SDG). Этот лигнан наряду с метайретинолом является предшественником лигнанов в организме мелекопитающих, в том числе и человека – этеродиола и энтеролактона. Лигнаны превращаются в этеродиол и энтеролактон под действием микрофлоры кишечника. В опытах на животных показано, что SDG оказывает целебное действие на различных стадиях канцерогенеза. Вероятно лигнаны ингибируют некоторые ферменты, вовлеченные в метаболизм гормонов, снижая доступность эстрогена и нарушая рост опухолевых клеток. Кроме того, обладает мощным антиоксидантным действием.

Полимерные фенольные соединения

Таннины (дубильные вещества) - высокомолекулярные соединения со средней молекулярной массой порядка 500-5000, иногда до 20 000, обладающие вяжущим вкусом. Представляют собой аморфные или кристаллические вещества, растворимые в воде и спирте. Осаждают слизи, белки, тяжелые металлы, алкалоиды, поэтому часто используются как антидоты. Способность образовывать устойчивые белково-танниновые структуры обусловливает их применение в медицине как антимикробных и противовоспалительных средств. Уплотняя белки поверхностного слоя слизистых оболочек внутренних органов, они уменьшают доступ патогенных микроорганизмов, а также защищают нервные окончания от раздражения, купируя тем самым воспалительные процессы.

В медицине используют вяжущее, антибактериальное, антисептическое, кровоостанавливающее, ранозаживляющие свойства дубильных веществ и лечат катары, гнойные процессы, отравления алкалоидами, солями тяжелых металлов, некоторыми гликозидами. Особенно часто применяют кору дуба (10-20% дубильных веществ), корневища лапчатки прямостоячей (14-31%) и горца змеиного (до 25%), а также плоды черемухи, черники (5-7%).

В структурном плане дубильные вещества не имеют аналогии и объединены в одну группу только благодаря общему свойству - «дубить» кожу. Танины подразделяют на гидролизуемые, распадающиеся в условиях кислотного или энзиматического гидролиза на более простые компоненты, и конденсированные, образующие продукты окислительной конденсации - флобафены.

К гидролизуемым дубильным веществам относят галлотаннины и эллаговые дубильные вещества. Галлотаннины - сложные эфиры глюкозы и галловой кислоты, причем к основному компоненту пентагаллоилглюкозе депсидными связями могут быть присоединены еще 4 остатка галловой кислоты. Присутствуют галлотаннины в основном в двудольных растениях. Наибольшее содержание этих дубильных веществ найдено в патологических образованиях - галлах, вызванных вредителем орехотворкой (до 50-70%), а также в листьях скумпии кожевенной (CotinuscoggygriaScop) и сумаха дубильного (Rhus coriaria L.) (от 15 до 40%). Эллаговые дубильные вещества предстваляют собой сложные эфиры сахара и кислот, имеющих биогенетическое родство с эллаговой кислотой. Они отличаются от галловых дубильных веществ тем, что при гидролизе образуется нерастворимая эллаговая кислота (рис. 17), кроме того, они сложнее по структуре. Эллаговые таннины обнаружены в кожуре незрелых грецких орехов, коре эвкалипта. В плодах граната структурным компонентом является галлаговая кислота (рис. 17).

Конденсированные дубильные вещества в отличие от гидролизуемых при нагревании с разбавленными кислотами подвергаются дальнейшему уплотнению. Также они отличаются от гидролизуемых большей молекулярной массой, отсутствием сахаров и совершенно другой структурной основой. Конденсированные таннины структурно могут рассматриваться как производные катехинов, лейкоантоцианидинов и гидроксистильбенов, то есть соединения (С ₆ -С ₃ ) _п - ряда.

На воздухе эти вещества окисляются, образуя флобафены – темноокрашенные продукты, чем объясняется побурение внутренней стороны коры дуба при сушке, бурая окраска отвара череды и других растений. Флобафены не обладают дубящими свойствами, поэтому сушку сырья, содержащего таннины, нужно производить быстро, чтобы сохранить их качество.

Лигнины представляют собой полимеры оксикоричных спиртов (синапового, кониферилового, п-кумарового) с молекулярной массой около 10000. Мономеры связаны между собой в сложную трехмерную структуру, в которой невозможно выделить повторяющееся звено. Соотношение трех главных единиц, а также типов внутримолекулярных связей и является причиной различия лигнинов. Cоотношение структурных единиц зависит от условий роста, стадий развития клетки, действия стресса и прочих факторов. Таким образом, мономерный состав лигнина одной клетки на разных стадиях развития варьирует.

Гидрофобность клеточных стенок ксилемы обусловлена именно лигнином, который откладывается во время конечной дифференциации трахеид. Благодаря нерастворимости лигнина клеточные стенки растений становятся устойчивыми к разрушению микроорганизмами, что необходимо для защиты от проникновения патогенов. Однако процесс лигнификации может быть вовлечен в защитную реакцию организма не только путем механического барьера, но и инактивацией ферментов гриба предшественниками " раневого лигнина", образованием токсических предшественников и свободных радикалов.

Лигнин является одним из основных компонентов почвы, участвующих в гумусообразовании, т.к. очень медленно разлагается почвенными микроорганизмами.

Меланины (от греч. melas- черный) - наименее изученная группа полимерных фенольных соединений, окрашивающих ткани в черный или в коричнево-черный цвет. У животных меланины придают окраску шерсти, оперению, у человека они ответственны за цвет глаз, волос и окраску кожи. У грибов меланины могут окрашивать споры, в растениях – оболочку семян и плодов. Кожура семян подсолнечника и арбуза - наглядный пример наличия пигментов данного класса фенольных соединений в растительных тканях. Различают эумеланины и алломеланины.

Эумеланины - азотсодержащие пигменты, в основном животного происхождения. В некоторых растениях эумеланины могут синтезироваться в ответ на повреждения, например, в кожуре банана или разрезанных клубнях картофеля. Главными мономерами эумеланинов животных являются индолил-5, 6-хинон и его восстановленные производные, растений – диоксифенилаланин (ДОФА) и ДОФА-хиноны.

Алломеланины - пигменты высших растений и грибов. Их характерной особенностью является то, что они содержат мало азота или не содержат его совсем и поэтому не могут быть полимерами индола. Многие из них представляют полимеры простых фенолов, таких как пирокатехин, и их хинонов. При щелочном расщеплении алломеланинов образуется пирокатехин, протокатеховая и салициловая кислоты. Этим (отсутствием азота) меланины, выделенные из растений и грибов, отличаются от меланинов животных, построенных на основе индольных соединений. Считается, что, по крайней мере, большинство растительных фенольных полимеров образуется путем окислительной полимеризации пирокатехинов в присутствии фермента фенолазы.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Фенольные соединения - химически активные вещества, у которых мобильные электроны бензольного кольца и неспаренные электроны кислорода фенольной группировки взаимодействуют.

Это смещает электроны кислорода, в результате чего электронная плотность кислорода снижается и появляется частично положительный заряд. Следовательно, разорвать связь между кислородом и водородом легче, чем между углеродом и кислородом, что объясняет кислую природу фенольных соединений, причем она повышается с увеличением гидроксильных группировок.

Фенольные соединения характеризуются способность к образованию внутримолекулярных водородных связей, например, между гидроксильными группировками в орто-дифенолах, а также между гидроксильной группой и кислородом пиранового кольца во многих флавоноидах. Межмолекулярные водородные связи часто образуются между гидроксильной группировкой фенольной молекулы и пептидной связью белка или гидроксильной группировкой углеводов клеточной стенки.

 

 

Фенольные соединения образуют простые и сложные эфирные связи, что является одной из причин разнообразия данных вторичных метаболитов. Простые эфирные связи (метоксильные, гликозидные) более распространены, чем сложные. Сложноэфирные связи характерны для кумаринов, эллаговой кислоты, депсидов и др.

Другим важным свойством фенольных соединений является способность образовывать хелаты с металлами. Одной из причин разнообразия антоциановых пигментов является их комплексообразование с различными ионами металлов – М (Al³⁺, Fe³⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺), а также другими группами флавоноидов.

Важным и распространенным свойством фенольных соединений является их способность к окислению, что обусловливает большое природное разнообразие фенольных соединений, в том числе полимерных. Наиболее лабильные фенольные соединения окисляются в аэробных условиях при действии солнечного освещения. Следует заметить, что при этом большое значение имеет картина гидроксилирования бензольного ядра: мета-замещенные дифенолы окисляются значительно труднее, чем пара- и особенно орто-дифенолы. Окисление протекает через промежуточное образование феноксильных свободных радикалов, возникающих при отрыве атома водорода. Гидроксилирование является еще одним из способов окисления, участвующих в биосинтезе и превращениях фенольных соединений. В растениях обнаружены специфические ферменты, такие как фенолазы, которые окисляют монофенолы до дифенолов и хинонов.

Флавоноиды, благодаря своей полифенольной природе, имеют выраженные электронно-донорные свойства. Термодинамически, способность полифенолов восстанавливать различные сильно окисленные продукты и, в первую очередь, свободные радикалы обусловлена их низким восстановительным потенциалом (Е7). Для большинства флавоноидов Е7 лежит в диапазоне 0, 25 – 0, 75 в (табл), тогда как значения восстановительного потенциала анион-радикала кислорода, алкоксильного, пероксильного и гидроксильного радикала значительно выше – 0, 9-2, 13 вБлагодаря такой высокой разнице в значениях восстановительного потенциала флавоноиды легко вовлекаются в одноэлектронные реакции с различными радикалами в соответствии с уравнением

Fl-OH + R• → Fl-O• + RH

Характерной особенностью образующегося в результате реакции ароксильного радикала Fl-O• является способность к делокализации, т.е. передвижению неспаренного электрона в ароматическое кольцо с образованием ряда резонансных структур:

Семихиноновый радикал Fl-O• может также реагировать с другим свободным радикалом с образованием стабильных хинонов.

Для флавоноидов характерна также способность модулировать активность целого ряда ферментов, в том числе отвечающих за антиоксидантную защиту клетки.

АЛКАЛОИДЫ

Алкалоиды - это природные азотсодержащие органические соединения основного характера, имеющие сложный состав и обладающие сильным специфическим действием. Большинство их относится к соединениям с гетероциклическим атомом азота в кольце, реже азот находится в боковой цепи.

Производятся алкалоиды в основном в грибах и растениях, а действуют на животных, причём обычно поражают нервную и мышечную системы.

Химические основы действия алкалоидов: многие гормоны и медиаторы в организме животных — амины или пептиды, также как и алкалоиды, являются производными аминокислот. Это ацетилхолин, адреналин, норадреналин, серотонин, дофамин, эндорфины и другие. Алкалоиды в химическом отношении похожи на них. Попав в тело животного или человека, они связываются с рецепторами, предназначенными для регуляторных молекул самого организма, и блокируют или запускают разнообразные процессы, например передачу сигнала (ацетилхолина) от нервных окончаний мышцам.

Ацетилхолин передаёт нервные импульсы в некоторых областях ЦНС, в вегетативных узлах, в окончаниях двигательных и парасимпатических нервов.

Холинорецепторы нервов сердца, гладкой мускулатуры, желез, расположенных за ганглиями, активируются мускарином — ядом из мухоморов и блокируются атропином.

Холинорецепторы, расположенные в области ганглионарных синапсов и в соматических нервно-мышечных синапсах, активируются никотином и блокируются тубокурарином.

Исторически первые классификации алкалоидов объединяли алкалоиды в группы по признаку происхождения из общего природного источника, например, из растений одного рода – ботаническая классифи кация. Это было оправдано недостаточностью знаний о химическом строении алкалоидов. В настоящее время такая классификация считается во многом устаревшей. Примеры: алкалоиды маковых (мак, опий, чистотел), лютиковых (лютик, аконин), мареновых ( кора хинного дерева), пасленовых ( табак, картофель, дурман), барбарисовых и т.д. Как правило в одном растении содержится не один алкалоид, а смесь родственных веществ. Например из опия выделено 25 алкалоидов, из коры хинного дерева – 24, из листьев коки – 7.

Вторая классификация - фармакологическая - по характеру действия. Алкалоиды имеют очень широкий спектр фармакологического действия.

Они служат источниками для синтеза ценных гормональных стероидных препаратов. Все эти возможности алкалоидов связаны с их сложным и разнообразным химическим составом.

По действию на организм человека алкалоиды можно разделить на следующие группы:

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: