Фармакогнозія з основами біохімії рослин - Ковальов В. М. 2004

Спеціальна частина
Фенольні сполуки
Кумарини

Кумарини — це природні сполуки, в основі будови яких лежить скелет бензо-а-пірону (лактон цис-о-гідроксикоричної кислоти).

9,10-Бензо-а-пірон (кумарин)

Цис-о-гідроксикорична кислота (о-кумарова кислота)

Кумарин — родоначальник цієї групи сполучень — вперше був виділений Фогелем у 1820 р. із плодів південноамериканського дерева тонко (Dipterix odorata, род. Fabaceae). Свою назву кумарин отримав від місцевої назви цього дерева — «соumаrоunа».

Будова і класифікація

Структура кумарину як лактону о-кумарової кислоти була визнана не одразу, але проведений синтез кумарину із саліцилового альдегіду з малоновою кислотою вказав на його зв’язок з о-гідроксикоричною кислотою.

Природні кумарини в залежності від їх хімічної будови поділяють на такі групи.

1. Прості кумарини. Ці сполуки знайдені у траві буркуну лікарського (Melilotus officinalis, Fabaceae).

Кумарин

Дигідрокумарин (мелілотин)

2. Гідрокси-, метокси (аікокси-) та метилендигідроксикумарини. Замісники можуть бути як у бензольному, так і в піроновому кільці та водночас в обох кільцях.

Умбеліферон (7-гідрокси кумарин)

Ескулетин

(6,7-дигідрокси кумарин)

Фраксетин

(6-метокси-7,8-дипдрокси кумарин)

Найбільше поширені ці сполуки в рослинах родин Аріасеае та Rutaceae.

3. Фурокумарини, або кумарон-а-пірони. Це сполуки, які утворюються в результаті конденсації фуранового кільця з кумариновим ядром в 6,7-положенні (похідні псоралену) або в 7,8-положеннях (похідні ангеліцину). Щодо замісників, то вони можуть знаходитися в усіх трьох кільцях.

Псорален (фуро-2',3': 6,7-кумарин)

Ангеліцин (ізопсорален) (фуро-2',3': 7,8-кумарин)

4. Піранокумарини, або хромено-а-пірони. Утворюються внаслідок конденсації кумарину з 2ґ,2ґ-диметилпіраном у положеннях 5,6; 6,7 або 7,8 і можуть мати замісники в усіх кільцях.

2' ,2' -Диметилксантилетин

Віснадін

5. Бензокумарини, які містять бензольне кільце, сконденсоване з кумарином у 3,4-положенні, зустрічаються в рослинах родин Anacardiaceae, Rosaceae. Гідроксильне похідне 3,4-бензокумарину є структурним фрагментом елагової кислоти.

Гідроксильне похідне 3,4-бензокумарину

Куместрол

6. Кумаринові споіуки, які містять систему бензофурану, сконденсовану з кумарином в 3,4-положенні (куместроли). Виділені з різних видів конюшини Trifolium spp, Fabaceae

У природі зустрічаються інші складні сполуки, які містять кумаринове угрупування.

Біосинтез

Кумарин синтезується із шикімової кислоти (див. схему біосинтезу флавоноїдів) крізь стадію формування n-кумарової кислоти, й гідроксилювання, утворення глікозиду-попередника з одночасним транс-цис перегрупуванням і подальшим замиканням лактонного кільця.

Схема утворення кумаринів

Поширення локалізація та біологічна функція у рослинах

Кумарини знайдені у рослинах різних родин. Найбільш типові вони для родин Арiaсеае, Rutaceae, Fabaceae. У рослинах інших родин (Asteraceae, Hippocastanaceae, Solanaceae) зустрічаються відносно рідко Найпоширеніші прості похідні кумарину і фурокумарину. Основна кількість сполук цього класу знаходиться у вільному стані, рідше — у формі глікозидів.

Кумарини розподіляються в рослинах нерівномірно. Кількість їх коливається від 0,2 до 10% Вони накопичуються переважно в плодах, насінні, коренях, корі, квітках і менше — в траві та листках. В родині селерових кумаринові сполуки локалізуються в ефіроолійних канальцях. Часто можна зустріти і 5-10 кумаринів різної хімічної структури в одній рослині Якісний і кількісний склад їх відмінний у різних видів навіть усередині одного роду. Можливі ці відмінності і всередині одного виду (підвиду, хемотипу) Склад кумаринів змінюється й в онтогенезі рослин.

У малих концентраціях кумарини посилюють ріст рослин, а у великих — навпаки, уповільнюють.

Фізико-хімічні властивості

Кумарини й фурокумарини — кристалічні, безбарвні запашні речовини При нагріванні до 100 °С сублімуються Кумарини добре розчиняються в органічних розчинниках етиловому і метиловому спиртах, петролейному й діетиловому ефірах, хлороформі, жирах та жирних оліях. У водно-спиртових сумішах розчиняються в основному глікозиди. Розчиняються кумарини також у водних лужних розчинах (особливо при нагріванні) за рахунок утворення солей гідроксикоричних кислот (властивість лактонів) Більшість кумаринів виявляють характерну флуоресценцію в УФ- світлі в нейтральних спиртових, лужних розчинах і концентрованій сірчаній кислоті у видимій частині спектра Цим особливо відрізняються похідні умбеліферону, які мають інтенсивну яскраво-блакитну флуоресценцію в УФ-світлі.

Методи виділення й дослідження

Виділяють кумарини з рослинної сировини звичайно екстракцією спиртом, хлороформом, бензолом, діетиловим і петролейним ефірами (розчинники комбінують) Найкращого результату для вилучення з ЛРС вільних кумаринів та глікозидів вдається досягти, застосовуючи етиловий спирт, одержаний після відгонки спирту густий екстракт для очищення і фракціонування обробляють розчинниками, петролейним ефіром, бензолом та хлороформом. Інколи рослинну сировину обробляють ефіром, а потім хлороформом, етиловим і метиловим спиртами. Для звільнення від пігментів та ефірної олії при промисловому одержанні кумаринів обробляють екстракти активованим вугіллям.

Для очищення від супутніх речовин застосовують також методи хроматографії на колонках сорбентів: оксиду алюмінію і силікагелю. Кумарини з колонок добре елюювати сумішшю органічних розчинників.

Якісне і кількісне визначення. У циклічній системі кумаринів, яка складається з бензольного і гетероциклічного а-піронового циклу, закладені можливості для різноманітних хімічних реакцій.

Однією з характерних особливостей кумаринів як лактонів є специфічне відношення до лугу Вони повільно гідролізуються під дією розбавленого лугу і утворюють жовтий розчин солей кумаринової кислоти. При підкисленні лужних розчинів або насиченні їх СО₂, кумарини регенеруються до вихідного стану

При взаємодії солей діазонію з кумаринами в малолужному середовищі діазорадикал приєднується до С-6 кумаринової системи, тобто в пара-положення до фенольного гідроксилу. При цьому розчин набуває червоного забарвлення.

Похідні кумаринів флуоресціюють в ультрафіолетовому світлі. Ця властивість використовується для хроматографічного їх виявлення. Залежно від структури кумарини мають блакитну, синю, фіолетову, зелену і жовту флуоресценцію, яка посилюється ПІСЛЯ обробки хроматограм лугом. Витримані у сушильній шафі при температурі 120 °С хроматограми обробляють діазотованою сульфаніловою кислотою Кумарини забарвлюються у жовтогарячий, червоно-жовтогарячий або фіолетовий колір.

При кількісному визначенні кумаринів беруться до уваги їхні фізико-хімічні властивості Здатність лактонного кільця до зворотного розмикання та замикання залежно від pH середовища використовується в гравіметричному методі визначення суми кумаринів

Специфічне відношення кумаринів до лугу лежить в основі методу нейтралізації (зворотного титрування), яке застосовується для визначення як суми кумаринів, так і індивідуальних речовин Кількісне визначення кумаринів проводять також полярографічним методом. Флуоресценція в УФ-світлі лежить в основі флуорометричного методу. Здатність кумаринів давати стійкі забарвлені розчини з діазореактивом у лужному середовищі використовується в колориметричних методах

Для кількісного визначення кумаринів застосовуються також спектрофотометричні методи В основі їх лежить вимірювання оптичної густини розчинів кумаринів при довжині хвилі максимуму поглинання в УФ-області того чи іншого кумарину в залежності від його концентрації Методу, як правило, передує хроматографічне розподілення кумаринів на папері і в тонкому шарі сорбенту, тому ці методи прийнято називати хромато-оптичними.

Біологічна дія та застосування

Природні кумарини виявляють різнобічну активність Деякі з них (псорален, бергаптен, ксантотоксин та ін.) виявляють фотодинамічну активність, тобто здатні підвищувати чутливість шкіри до УФ-променів і тому знаходять застосування в терапії вітиліго, гніздової плішивості, лейкодерми.

Інші (наприклад, піранокумарини з коренів здутоплідника, адамантин з коренів і плодів смовді гірської, птериксин з порізника рясноцвітного, пастинацин з плодів пастернаку) діють спазмолітично. Ескулетин, фраксетин та їхні глікозиди ескулін і фраксин, що містяться в плодах каштана кінського, виявляють Р-вітамінну дію, умбеліферон — антимікробну, остол — протипухлинну, дикумарин — антикоагулюючу. Є дані про успішне застосування метильних, метокси- та гідроксильних похідних кумарину як антигельмінтних засобів, при лікуванні паразитарних хвороб шкіри, а також трихомонадного кольпіту.

Таким чином, кумарини характеризуються великою різноманітністю біологічної дії на організм людини, однак широкого застосування вони не одержали через відсутність оптимальних лікарських форм, створення яких ускладнюється через їх малу розчинність у воді.

Відомості про рослинну сировину та препарати, що містять кумарини, наведені у табл. 5 Додатків.