Химия БАВ. Классификация методов выделения бав
 Скачать 187.6 Kb.
|
Физико-химические свойства1. ДВ - аморфные вещества желтого или бурого цвета. 2. Обладают вяжущим вкусом. 3. Природные ДВ имеют среднюю молекулярную массу 500 - 4000, хотя могут быть соединения с молекулярной массой до 20 000. 4. При нагревании до 180 - 200°С ДВ, не плавясь, обугливаются, выделяя пирогаллол или пирокатехин. 5. Хорошо растворимы в воде, лучше в горячей; растворимы в ацетоне, этаноле, бутаноле, отчасти в диэтиловом эфире (катехины), этилацетате (лейкоантоцианидины), пиридине; нерастворимы в хлороформе, петролейном эфире, бензоле и других неполярных растворителях. 6. При растворении в воде дают коллоидные растворы слабокислой реакции. 7. Легко окисляются на воздухе, образуя темноокрашенные продукты. 8. Присутствие щелочей сильно ускоряет процессы окисления. 9. Многие ДВ - оптически активные соединения. 10. Гидролизуемые ДВ под действием кислот или ферментов гидролизуются на кислоту и глюкозу. 11. ДВ осаждаются растворами белка, алкалоидов. 12. С солями тяжелых металлов образуют окрашенные комплексы
ДВ - это смесь различных полифенолов, имеющих сложную структуру, и очень лабильных, поэтому выделение и анализ индивидуальных компонентов представляет собой большие трудности. Для получения суммы ДВ (схема 13) ЛРС экстрагируют горячей водой, а затем охлаждают. Водный экстракт обрабатывают последовательно: 1. Петролейным эфиром (или бензолом) - для очистки от хлорофилла, терпеноидов и липидов. 2. Диэтиловым эфиром, который извлекает катехины, оксикоричные кислоты и др. фенольные соединения. 3. Этилацетатом, в который переходятлейкоантоцианидины, эфиры оксикоричных кислот и др. Оставшееся водное извлечение с дубильными веществами и другими фенольными соединениями и фракции диэтилового эфира и этилацетата разделяют на индивидуальные компоненты с помощью различных видов хроматографии. Используют адсорбционную хроматографию на колонках целлюлозы, полиамида (иногда вместо полиамида используют гольевой порошок); распределительную хроматографию на колонках силикагеля; ионообменную; гель-фильтрацию на колонках сефадекса и др. Идентификация индивидуальных компонентов ДВ основана на хроматографических методах (хроматография на бумаге и тонкослойная), спектральных исследованиях, качественных реакциях и изучении продуктов расщепления.
Терпены - это ненасыщенные углеводороды с числом углеродных атомов, кратным пяти. На звание «терпен» происходит от слова терпентин - скипидар, который представляет собой эфирное масло хвойных. Терпены можно рассматривать как производные изопрена. Кислородсодержащие производные терпенов называют терпеноидами. Терпены и терпеноиды имеют в основном растительное происхождение. Это эфирные масла растений, смолы хвойных деревьев и каучуконосов, растительные пигменты, жирорастворимые витамины.
Терпены классифицируют по числу изопреновых звеньев в молекуле:
Отсутствие терпенов с нечетным числом изопреновых звеньев (за исключением сесквитерпенов) объясняется особенностями их биосинтеза. Кроме того, каждый тип терпенов может иметь линейную структуру или содержать один, два, три и более циклов. Монотерпены - это димеры изопрена; имеют состав С10Н16. Это легко летучие соединения с приятным запахом, которые составляют основу эфирных масел растений. Известны монотерпны ациклического, моно-, би- и трициклического строения. Ациклические монотерпены имеют линейную структуру и содержат три двойных связи. Бициклические монотерпены содержат два цикла и одну двойную связь. Основу их углеродного скелета составляют углеводороды каран, пинан и камфан, которые могут быть построены из ментана путем замыкания еще одного цикла за счет образования мостика изопропильной группой при замыкании ее в орто -, мета - или параположения ментанового цикла. Сесквитерпены - это тримеры изопрена, имеют состав С15Н24. Как и монотерпены, эти вещества находятся в эфирных маслах растений. Например, ациклический терпеновый спирт фарнезол - душистый компонент ландыша. Дитерпены - это тетраизопреноиды, содержат в молекуле 20 атомов углерода. Важную биологическую роль играют дитерпеновые спирты: фитол - спирт, в виде сложного эфира входящий в состав хлорофилла, и витамин А (ретинол). Тетраизопреноидные фрагменты содержат молекулы жирорастворимых витаминов Е и К1. Тритерпены содержат шесть изопреновых фрагментов. Наиболее важным тритерпеном является сквален С30Н50, выделенный из печени акулы. Сквален является биологическим предшественником стероидов (промежуточный продукт в биосинтезе холестерина). Тетратерпены содержат восемь изопреновых фрагментов. Тетратерпены широко распространены в природе. Наиболее важными из них являются растительные пигменты - каротиноиды. К кислородсодержащим соединениям относятся ментол и камфора.
Физические свойства Терпеноиды имеют разное агрегатное состояние. Большинство терпеноидов являются жидкостями, но много среди них и кристаллических веществ, находящихся в эфирном масле в растворенном состоянии (например, ментол, камфорва, некоторые азулены). Имеют различную растворимость в воде, обычно хорошо растворимы в органических растворителях, в том числе в спиртах. Монотерпеноиды хорошо перегоняются с водой и водяным паром, сескви- и дитерпеноиды несколько труднее, три-, тетра-, политерпеноиды не перегоняются. Оптически активные вещества, существует в виде двух оптически активных форм (+) и (-). В отличие от эфирных масел, моно- ди-, тритерпеноиды не имеют запаха. Терпеноиды широко распространены в природе, входят в состав многих эфирных масел. Особенно много в масле камфорного. Химические свойства Терпеноиды весьма реакционноспособны: легко окисляются на воздухе, особенно на свету, часто превращаясь при этом в кислородсодержащие соединения; при нагревании изомеризуются (прежде всего при взаимодействии с кислыми агентами); диспропорционируют в присутствии катализаторов (Pd, Pt, Ni); по двойным связям легко гидрируются, гидратируются, присоединяют галогены, галогеноводороды, органические кислоты и т. д. При сильном нагревании без доступа воздуха (400-500 °С) кольца терпенов раскрываются, причем из бициклических терпенов можно получить моноциклические и даже алифатические (например, камфеновые перегруппировки). При нагревании до 700 °С и выше все терпны разлагаются с образованием сложной смеси продуктов (изопрен, ароматические углеводороды и др.). Так как все терпеноиды по функциональным признакам делят на спирты, альдегиды, кетоны, следовательно, по этим группам могут проходить характерные им реакции. По гидроксильной группе возможны реакции с активными металлами, с галогенводородами, межмолекулярная дегидратация (образование простых эфиров), внутримолекулярная дегидратация (образование алкенов), этерификация, окисление до альдегидов и кетонов и карбоновых кислот. По карбонильной группе могут протекать реакции присоединения водорода, синильной кислоты, спиртов (образование полуацеталей и ацеталей), гидросульфитов, реактива Гриньяра, воды, реакция «серебряного зеркала», поликонденсация. Кроме реакций по функциональным группам, у каждой группы терпеноидов есть химические реакции, характерные именно для них.
Из природного сырья терпены и терпеноиды обычно выделяют ректификацией, вымораживанием (например, ментол из мятного масла), индивидуальные терпены из их смесей получают фракционной перегонкой в вакууме, методами хроматографии. Многие терпеноиды получают в промышленности из более доступных терпенов или из химического сырья. Так, содержащиеся в скипидаре (в количестве до 95%) терпены используют для производства камфоры (выделяемой также из масла камфорного лавра), терпинеола, терпингидрата, гераниола, карвона; цитраль, выделяемый из некоторых эфирных масел, получают также окислением линалоола и в значительных количествах синтезируют из изопрена, ацетона и ацетилена. Так же терпены выделяют из природного сырья (живица, эфирные масла, скипидар, бальзамы и т. д.) - перегонкой с водяным паром, экстракцией летучими растворителями, а также путем анфлеража (извлечение нелетучими растворителями - жирами, маслами). Много терпенов производят синтетически, например камфору. Основным методом выделения и разделения нейтральных терпеноидов из хвойных является газожидкостная и адсорбционная хроматография. Методом ГЖХ идентифицируют моно- и сесквитерпены и их кислородсодержащие производные. Хроматография на оксиде алюминия позволяет отделять сесквитерпеновые углеводороды от их кислородсодержащих производных (терпеноидов), разделять последние на спирты, кетоны, лактоны. С помощью этого метода можно получать сесквитерпены в индивидуальном состоянии.
Сапонинами (сапонизидами) называют большую группу природных высокомолекулярных соединений гликозидного характера, обладающих поверхностной и гемолитической активностью (детергенты), а также токсичностью для холоднокровных животных. Термин "сапонин" или "сапонизид" был впервые предложен в 1819 г. Мэлоном для вещества, выделенного Шрайдером в 1811 г. из мыльнянки. Водные растворы сапонинов образуют при встряхивании обильную стойкую пену (подобно мыльной), в результате чего эти вещества получили название сапонинов (от лат. sapo - мыло). Молекула сапонина состоит из углеводной части и агликона, называемого сапогенином. Углеводная часть может содержать от 1 до 11 моносахаридов. Наиболее часто встречаются D-глюкоза, D-галактоза, L-рамноза, L-арабиноза, D-ксилоза, L-фруктоза, а также D-глюкуроновая и D-галактуроновая кислоты.
В зависимости от строения агликона сапонины делят на стероидные и тритерпеновые. Стероидные сапонины, в свою очередь, подразделяются на: 1. Спиростаноловые (характеризуются наличием спиро-кетальной группировки из 8 углеродных атомов и замкнутого кольца F); 2. Фуростаноловые (где кольцо F раскрыто, и боковая цепь содержит глюкозу).  В результате гидролиза фуростаноловые гликозиды могут превращаться в спиростаноловые. В зависимости от ориентации кольца F относительно остальной части молекулы агликона последние подразделяют на спиростанолы «нормального» ряда и «изо»-ряда. Наиболее характерным представителем стероидных агликонов является диосгенин, содержащийся в корневищах с корнями диоскореи ниппонской. В настоящее время известно около 150 стероидных гликозидов, из них более 100 спиростаноловых и 40 - фуростаноловых. Агликоны стероидных сапонинов всегда имеют ОН-группу у С3, и иногда в положениях С1, С2, С5 и С12. У многих стероидных сапонинов в положении 5-6 имеется двойная связь. Стероидные сапонины представляют собой 3-О-гликозиды. Тритерпеновые сапонины в зависимости от количества циклов в составе агликона подразделяются на тетрациклические и пентациклические. К тетрациклическим сапонинам относятся производные даммарана(дамарандиол), циклоартана(циклоартенол) и ланостана. К подгруппе даммарана относятся сапонины женьшеня - панаксозиды(гинзенозиды); к группе циклоартана - сапонины астрагала шерстистоцветкового - дазиантозиды. К пентациклическим относятся сапонины, производные: 1) урсана: a-АМИРИН УРСОЛОВАЯ КИСЛОТА 2) олеанана: b-АМИРИН ГЛИЦИРРЕТИНОВАЯ КИСЛОТА (С-28-СООН-олеаноловая кислота) Производные олеанана находятся в корнях солодки, аралии, в корневищах с корнями синюхи и др. 3) лупана: ЛУПЕОЛ Производные лупана - бетулин, бетулиновая кислота выделены из березы. 4) гопана и др. Сапогенины тритерпеновых сапонинов всегда имеют ОН-группу у С3, иногда в положениях С16, С21, С22, С24; карбоксильные группы могут быть у С28, С29 (урсоловая, олеаноловая и глицирретиновая кислоты); карбонильные - у С11. Двойная связь часто встречается в положении 12-13. Тритерпеновые сапонины могут быть нейтральными и кислыми, кислотный характер обусловлен карбоксильной группой в агликоне или присутствием уроновых кислот в углеводной части. Гидроксильные группы могут быть ацилированы уксусной, пропионовой, ангеликовой и другими кислотами. Углеводная часть может присоединяться к агликону по гидроксильной или карбоксильной группам; она может быть линейной и разветвленной.
Локализация в растениях. В растениях сапонины находятся в растворенном виде в клеточном соке. Содержание их в растениях колеблется в широких пределах от следов до 30% (мыльный корень). Сапонины могут накапливаться в различных органах и частях растений: - в корнях - солодка голая; - корневищах с корнями - диоскорея ниппонская; - траве - астрагал шерстистоцветковый; - листьях - наперстянка пурпурная; - цветках - коровяк скипетровидный; - семенах - конский каштан. Физико-химические свойства 1. Сапонины представляют собой бесцветные или желтоватые гигроскопические аморфные вещества без определенной температуры плавления. В кристаллическом виде получены отдельные представители, которые содержат не более 4 моносахаридов. Сапогенины являются кристаллическими веществами с четкой температурой плавления. 2. Сапонины обладают поверхностной активностью, что связано с наличием в одной молекуле гидрофильного (углеводная часть) и гидрофобного (агликон) остатков. Образование пены основано на том, что сапонины понижают поверхностное натяжение на границе двух сред: воды и воздуха; воды и жира - значит, они способны эмульгировать жиры. 3. Оптически активные соединения. 4. Как стероидные, так и тритерпеновые гликозиды растворимы в этиловом и метиловом спиртах. Причем 60% и 70% спирты растворяют сапонины на холоде; 80% и 95% - при кипячении, а при охлаждении сапонины выпадают в осадок. Они нерастворимы в органических растворителях (диэтиловом и петролейном эфирах, бензоле, ацетоне, дихлорэтане, ССl4). Растворимость сапонинов в воде определяется количеством моносахаридов и увеличивается с возрастанием их числа. Сапонины с одним - четырьмя моносахаридами обычно плохо растворимы в воде. Большинство сапонинов легко растворимы в воде с образованием коллоидных растворов. 5. Сапогенины растворимы в спиртах, в диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле и нерастворимы в воде. 6. Многие сапонины образуют молекулярные комплексы со стеринами, липидами, белками, фенольными соединениями, которые часто не проявляют гемолитических свойств и могут быть рзрушены хлорформом. 7. Из водных растворов сапонины осаждаются солями тяжелых металлов, гидроксидом бария или магния, белками и дубильными веществами. 8. Из спиртовых растворов сапонины осаждаются неполярными органическими растворителями (диэтиловым эфиром, этилацетатом и др.), стеринами и липидами. 9. Сапонины под действием кислот и ферментов гидролизуются на агликон и сахар, т.к. углеводная часть состоит из нескольких молекул моносахаридов, то гидролиз в определенных условиях может протекать ступенчато; продукты частичного гидролиза называются просапогенинами. 10. Сапонины дают окрашенные продукты с кислотными реагентами (концентрированная серная кислота, уксусный ангидрид, треххлористая сурьма, фосфорно-молибденовая кислота и др.). 11. Сапонины обладают жгучим, раздражающим вкусом. При работе с сапонинами и сырьем (измельчение) необходимо соблюдать осторожность, т.к. пыль действует на слизистые оболочки носоглотки и глаз раздражающе, вызывая покраснение глаз и чихание.
Выделение сапонинов из ЛРС включает следующие стадии: 1. Разрушение комплекса сапонинов со стеринами, белками, фенольными соединениями. 2. Получение суммы сапонинов. 3. Очистка от балластных веществ. 4. Разделение суммы на индивидуальные соединения. 1. Разрушение комплекса сапонинов со стеринами и другими соединениями достигается предварительным обезжириванием сырья органическим растворителем (петролейным эфиром, четыреххлористым углеродом и др.). 2. Выделяют сапонины путем экстракции сырья спирто-водными смесями (70% - 80%), метиловым, этиловым или изопропиловым спиртами или водой. 3. Упаривание полученной суммы сапонинов до водного остатка. 4. Очистка от липофильных веществ - путем многократной обработки четыреххлористым углеродом. 5. Водный остаток последовательно экстрагируют хлороформом (фракция малополярных гликозидов), затем - бутанолом (фракция гликозидов средней полярности). Оставшийся водный остаток состоит из сильно полярных сапонинов, олигосахаров и минеральных солей. 6. Полученные фракции разделяют на индивидуальные вещества с помощью колоночной хроматографии на оксиде алюминия, силикагеле, активированном угле; гельфильтрацией на сефадексе, ионообменной хроматографией. Провести разделение суммы сапонинов на отдельные компоненты удается только в результате многократного хроматографирования.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||