Фармакогнозія з основами біохімії рослин - Ковальов В. М. 2004
Спеціальна частина
Фенольні сполуки
Антрахінони та інші похідні антрацену
Антраценпохідними називаються сполуки, в основі структури яких лежить ядро антрацену різного ступеня окислення, типу сполучення і конденсації мономерних структур.
Антрацен
Антрахінон
Відновлені форми антрахінону — антранони, антрони і оксиантрони легко окислюються навіть киснем повітря при звичайних умовах до антрахінону, тому найбільш поширені та вивчені похідні антрахінону.
Вони є найбільшою групою природних хінонів. Відомо вже більш як 200 представників цієї групи. Близько половини з них знайдено в рослинах. Найпоширенішим антрахіноном є емодин, а найвідомішим антрахіноном вищих рослин є алізарин — основний пігмент марени красильної Rubia tinctorum, Rubiaceae, що був найважливішим барвником в античні часи.
Будова та класифікація
В залежності від структури вуглеводного ядра похідні антрацену поділяють на дві групи: сполуки, в основі яких лежить одна молекула антраценпохідних (мономери), та сполуки з двома молекулами антраценпохідних (димери).
Мономерні похідні антрацену. За ступенем відновлення антрахінонового ядра ця група поділяється на дві підгрупи:
відновлені форми — похідні антранолу, антрону і оксіантрону:
Антранол
Антрон
Оксіантрон
окислені форми, в основі яких лежить антрахінонове ядро.
За розташуванням ОН-груп у молекулі мономерні антрахінони також поділяють на дві підгрупи:
похідні емодину (хризацину), або 1,8-дигідрокcинантрахінону, тобто ОН-групи розташовані в обох бензольних кільцях. До них належать емодин, хризофанол, реїн, алое-емодин та ін. Названі сполуки та їхні похідні діють як проносне;
похідні алізарину, або 1,2-дигідроксиантрахінону, тобто ОН-групи розташовані в одному бензольному кільці. До них належать алізарин, пурпурин, луцидин та ін. Ці сполуки та їхні похідні виявляють нефролітичну дію.
Емодин
Алізарин
Особливу групу мономерних антраценпохідних становлять антрацикліни. За структурою вони мають вуглецевий скелет, в якому ядро антрахінону лінійно з’єднане з шестичленним насиченим карбоциклом, наприклад карміноміцин.
Карміноміцин
Димерні похідні антрацену. У залежності від типу сполучення димерні похідні антрацену поділяють на димерні сполуки, які з’єднані одинарним зв’язком, та конденсовані. Зустрічаються як відновлені, так і окислені форми. Відновлені форми сполучені в димери, як правило, по у-положенню (хризофанолдіантрон), а окислені по а- або ß-положеннях (касианін).
Хризофанолдіантрон
Касианін
Антраценпохідні, що конденсовані, відрізняються від інших димерних сполук тим, що мономерні скелети зв’язані між собою двома одинарними та одним подвійним зв’язками, наприклад у гіперицина.
Гіперицин
Більшість антраценпохідних у природних об’єктах зустрічається у вигляді мономерів в окисленій формі з функціональними групами в молекулі: —ОН, —ОСН3, —СН2ОН, —СН3, —СОН, —СООН. Дуже рідко зустрічаються арильні замісники.
Антраценпохідні зустрічаються як у вільному стані, так і у вигляді глікозидів. Агліконом у складі антраглікозидів можуть бути всі групи антраценпохідних, за винятком діантрахінонів. Сахарний компонент у глікозидах представлений глюкозою, рамнозою, ксилозою, арабінозою та біозидами: примверозою, рутинозою, генциобіозою. Більшість антраглікозидів — О-глікозиди. С-глікозиди зустрічаються значно рідше, наприклад у видах алое.
Поширення та локалізація
Антраценпохідні знайдені у вищих рослинах, лишайниках, грибах, бактеріях, комахах та морських тваринах класу голкошкірих (морські лілії). Значна частина похідних антрахінону виділена з грибів — Aspergillus і Реnісіllum; у вищих рослинах антрахінони частіше зустрічаються у видах родин Rubiaceae, Rhamnaceae, Polygonaceae, Fabaceae, Asphodelaceae, Bignoniaceae, Verbenaceae, Scrophulariaceae та ін.
Відновлені форми гідроксиантрахінонів — антраноли, антрони і оксиантрони в природі зустрічаються рідше.
Антрацикліни знайдені в мікроорганізмах — стрептоміцетах (актиноміцетах).
Похідні антрацену накопичуються в різних частинах рослин, але у великих кількостях частіш за все в листках, плодах, корі, підземних органах.
Антраценпохідні містяться в розчиненому стані в клітинному соку, рідше — у відмерлих частинах рослин.
Фізико-хімічні властивості
Похідні антрацену — кристалічні речовини жовтого, жовтогарячого або червоного кольору. Вільні аглікони розчиняються в ефірі, хлороформі, бензолі та інших органічних розчинниках і не розчиняються у воді.
Антраглікозиди добре розчиняються в спиртово-водних сумішах, воді, гірше — в етанолі, не розчиняються в бензолі, хлороформі, ефірі. Аглікони і глікозиди добре розчиняються у водних розчинах лугів за рахунок утворення фенолятів.
Гідроксиметилантрахінони забарвлені в жовтий, жовтогарячий або червоний колір. Забарвлення їх у розчинах лугів і концентрованій сірчаній кислоті посилюється.
Гідроксильна група, що розташована в a-положенні, утворює внутрішньомолекулярний водневий зв’язок з сусідньою карбонільною групою. Це зумовлює різницю у властивостях а- і ß- гідроксигруп антрахінонового ядра. Гідроксиметилантрахінони, що не мають ОН-групи в ß-положенні, не розчиняються в розчинах карбонатів і аміаку, але легко розчиняються в розчинах лугів, а котрі мають ОН-групи в ß-положенні, утворюють солі як з розчинами лугів, так і з розчинами карбонатів і аміаку.
Гідроксиметилантрахінони стійкі до високих температур і окисників. Так, окислення алізарину двоокисом марганцю в сірчаній кислоті веде до утворення 1,2,4-тригідроксиантрахінону.
Такі окисники як азотна кислота руйнують антрахінони, при цьому кільця без ОН-групи окислюються до фталевих кислот.
Подібно до незаміщеного антрахінону, гідроксиантрахінони відновлюються гідросульфітом натрію в лужному середовищі до антрагідрохінонів.
Методи виділення та дослідження
Виділення. У лікарській рослинній сировині поряд з глікозидними формами знаходяться вільні аглікони. Якщо потрібно отримати суміш антраценпохідних і далі використовувати її без розділення, то, як правило, використовують міцні водно-спиртові (70 %) суміші або чистий спирт (95 %). При необхідності розділити суму речовин на окремі фракції або компоненти використовують фракційну екстракцію. У випадку, коли потрібно отримати тільки аглікони, глікозиди піддають кислотному або ензиматичному розщепленню, а потім вилучають суму агліконів.
Дуже важливим є підбір оптимальних умов розділення суми антрахінонів на індивідуальні компоненти. Для цієї мети використовують метод розщеплення солями та гідроксидами лужних і лужноземельних металів. Так, антрахінони, що мають в ядрі карбоксильну групу, розчиняються у водних розчинах бікарбонату натрію та інших лужних розчинах, а антрахінони з ß-гідроксигрупою не утворюють феноляти з бікарбонатом натрію, але взаємодіють з розчинами карбонатів і гідроксидів лугів. Якщо антрахінонове ядро в своєму складі має тільки а-гідроксили, то в цьому випадку утворюються феноляти тільки в розчинах лугів.
Особливо широко в наш час для розділення всіх класів сполук, у тому числі і антрахінонів, застосовуються хроматографічні методи. Для цього використовують оксид магнію, магнезол, силікагель, іонообмінні смоли. Останнім часом як сорбент частіш за все використовують поліамідні смоли.
Ідентифікація. Для виявлення антраценпохідних застосовують якісні реакції та хроматографічні методи.
Найбільш специфічною є реакція з розчинами лугів, у результаті чого антрахінони набувають червоного кольору, окремі похідні — фіолетового або чорного забарвлення.
За фармакопейним методом екстракцію антраценпохідних з сировини проводять спиртовим розчином їдкого калію при кипінні. Після охолодження фільтрат підкислюють хлористоводневою кислотою до змінення червоно-бурого кольору розчину на жовто-брунатний і екстрагують водний кислий розчин диетиловим ефіром. Ефірний розчин збовтують з розчином аміаку, при цьому ефірний шар залишається забарвленим у жовтий колір, а лужний набуває червоного або фіолетового кольору.
Тепер хроматографія в тонкому шарі сорбенту та на папері є основним методом розділення складних сумішей природних сполук з метою виявлення того чи іншого класу природних речовин.
Після хроматографічного розділення пластинки або смужки паперу обробляють спиртовим розчином лугу. Плями похідних антрахінону виявляють по жовтому, червоному або фіолетовому забарвленню.
Кількісне визначення. Майже всі методи кількісного визначення антраценпохідних основані на визначенні суми вільних гідроксиметилантрахінонів після попереднього гідролізу антраглікозидів.
Найбільш широко використовується фотоелектроколориметричний метод, запропонований Аутергоффом. Метод включений до ДФ XI для визначення антраценпохідних у лікарській рослинній сировині. Метод полягає в екстракції з сировини та гідролізі антраценпохідних глікозидів льодяною оцтовою кислотою, наступною екстракцією їх лужно-аміачним розчином і визначення оптичної густини забарвленого лужного розчину на фотоелектроколориметрі. Метод простий, але на точність результатів впливає стандартна речовина — розчин кобальту хлориду. Як стандартний зразок слід використовувати речовину антрахінонової природи — емодин або алізарин.
Для визначення окремих сполук антрахінонової природи використовують хроматоспектрофотометричні методи. З лікарської рослинної сировини антрахінони екстрагують, а потім поділяють їх за допомогою хроматографії в тонкому шарі сорбенту або на папері. Плями антрахінонів на хроматограмах видаляють, а речовину з них екстрагують відповідним розчином і визначають оптичну густину за максимумом поглинання в УФ-спектрі.
Біологічна дія та застосування
Біологічна активність антрахінонів дуже різноманітна. Вони являють собою біохімічні носії електронів у живих організмах і беруть участь в окислювально-відновних процесах.
Антрахінони групи емодину здатні посилювати перистальтику товстої кишки, що зумовлює їх послаблюючу дію. Проносний ефект виявляється через 10-12 год після вживання препарату.
Алізаринові похідні марени красильної виявляють спазмолітичну та сечогінну дію, сприяють виведенню з нирок конкрементів. Відновлені форми похідних антрахінону мають виражену протизапальну дію.
З’ясовано, що конденсовані антрахінони виявляють протипухлинну дію. Досягненням останнього часу стало відкриття антибіотиків — антрациклінів, що мають високу протипухлинну активність.
Деякі похідні антрациклінів виявляють інгібуючу або стимулюючу дію на активність ферментів.
Відомості про рослинну сировину та препарати, які містять антрахінони, наведено в табл. 10 Додатків.