Флавоноиды – биологически активные соединения лекарственных растений

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Федерального  агентства по здравоохранению и  социальному развитию»

 

Кафедра фармакогнозии  с курсом ботаники.

 

Курсовая работа по фармакогнозии на тему:

 

«Флавоноиды – биологически активные соединения лекарственных растений. Биогенетические  предшественники, пути биогенеза, классификация, характеристика. Лекарственные растения и лекарственное растительное сырье, содержащие флавоноиды – источники препаратов с капилляроукрепляющими, ангиопротекторными и кардиотоническими свойствами. Фармакогностическая характеристика, оценка качества сырья и препараты».

 

Выполнила: студентка 4-го курса 4-й группы

Фармацевтического факультета

Прохорова С. В.

 

Проверил:

 

 

 

Рязань, 2011.

Оглавление

39

 

 

 

 

 

 

I. Введение

Флавоноидами называется группа фенольных соединений с двумя  ароматическими кольцами, объединенных общим структурным составом С6-С3-С6. Первое бензольное кольцо, конденсированное  в большинстве классов с кислородосодержащим гетероциклом С или непосредственно прилежащее к карбонильной группе пропанового фрагмента, как в халконах, обозначают буквой А, а боковой фенильный заместитель - буквой В латинского алфавита. Исходя из такого обозначения, порядок нумерации в гетероциклических флавоноидах начинается с гетероатома с переходом на кольцо А, а в кольце В порядок нумерации автономный и начинается с углерода, связанного с остальной частью молекулы [3].

Большинство флавоноидов можно  рассматривать как производные  хромона (бензо-γ-пирон) [6].

 

Под термином флавоноиды (от лат. flavus - желтый, так как первые выделенные из растений флавоноиды имели желтую окраску, позднее установлено, что многие из них бесцветны) объединены различные соединения, генетически связанные друг с другом, но обладающие различным фармакологическим действием [7].

Изучение флавоноидов относится  к началу XIX в., когда в 1814 г. Шевроле выделил из коры особого вида дуба кристаллическое вещество, названное кверцетрином. Спустя 40 лет Риганд установил гликозидный характер этого вещества и агликон назвал кверцетином. В 1842 г. Вайс сообщил о выделении рутина из Ruta graveolens. Впервые в 1864 г. в индивидуальном виде был получен хризин из тополя; строение его было подтверждено в 1898 г. Косанецким путем синтеза метилового эфира хорацетофенона с этиловым эфиром бензойной кислоты [5]. В 1903 г. Валяшко установил строение рутина. Систематическое изучение строения природных флавоноидов многие годы проводили польские химики. Большую работу по изучению антоцианов провел Вильштеттер. Исследованиями катехинов занимались А. Л. Курсанов, М. Н. Запраметов, К. Фрейденберг и др. Интерес к флавоноидным соединениям особенно возрос в 40-е годы нашего столетия: флавоноиды привлекают внимание ученых разносторонней биологической активностью и чрезвычайно низкой токсичностью. После 1970 г. выделено свыше 1400 соединений, относящихся к флавоноидам. Перспективным направлением является поиск биологически активных соединений группы ксантонов - близких по строению к флавоноидам [7].

II.Классификация

В зависимости от степени  окисления и гидроксилирования  пропанового скелета С6-С3-С6 , положения  фенильного радикала и величины гетероцикла флавоноиды делятся на несколько групп:

I.  Собственно флавоноиды (эуфлавоноиды) с боковым фенильным радикалом  у С2.

II. Изофлавоноиды с фенильным  радикалом у С3.

III. Неофлавоноиды с фенильным  радикалом у С4.

IV. Бифлавоноиды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Собственно флавоноиды

 

К этой подгруппе относятся:

1) производные флавана (2 фенилхромана):

        

 

 

 

 

 

 

 

 

2) производные  флавона (2 фенилхромона):

 

 

 

 

     ФЛАВОН                                                         ФЛАВОНОЛ

 

 

 

 

  ФЛАВОНОН                                                      ФЛАВОНОНОЛ

 

3) флавоноиды  с раскрытым пироновым кольцом:

 

 

 

          ХАЛКОН                                                      ДИГИДРОХАЛКОН

 

 

 

 

 

4) ауроны:

 

 

 

 

 

 

                                              АУРОН

 

II. Изофлавоноиды

с фенильным  радикалом в положении 3:

   ИЗОФЛАВАН                            ИЗОФЛАВОН                     ИЗОФЛАВОНОН и др.

 

III. Неофлавоноиды с фенильным радикалом у С₄

 

 

 

 

 

 

                                4-БЕНЗОКУМАРИН            4-БЕНЗОХРОМАН (неофлаван)

 

 

IV. Бифлавоноиды –

димерные соединения, состоящие из связанных С-С 

связью флавонов, флавононов и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  БИФЛАВОН

 В растениях флавоноидные соединения, кроме катехинов и лейкоантоцианов, сравнительно редко встречаются в свободном состоянии. Подавляющее большинство их представлено в виде разнообразных гликозидов. Многообразие флавоноидных гликозидов обусловлено значительным набором сахаров и возможностями присоединения их в ряде положений, а также тем, что сахара могут иметь различную величину окисных циклов, конфигурацию гликозидных связей порядок сочетаний между ними. Причём такие сложные смеси часто встречаются в одном и том же растительном материале.

В качестве углеводной части  могут быть моно-, ди- и трисахариды. Моносахаридами являются обычные для  растений сахара: D-глюкоза, D-галактоза, D-ксилоза, L-рамноза и др. В некоторых  случаях встречаются специфические  дисахариды: рутиноза (рамноза и глюкоза), софороза (2 молекулы глюкозы).

Сахара могут присоединяться к агликону в 3, 7, 3', 4' и др. положениях. Для флавоноидов характерно гидроксилирование. Оно возможно почти во всех положениях. У некоторых флавоноидов гидроксилы метилированы.

Все известные флавоноидные гликозиды разделяются на следующие  группы [2].

Основную группу флавоноидов  составляют О-гликозиды, в которых  сахара cвязаны с агликоном полуацетальной связью через атом кислорода. О-гликозиды  в зависимости от количества сахаров, положения и порядка присоединения делятся на моногликозиды, биозиды, дигликозиды и смешанные гликозиды.

Вторую группу составляют С-гликозиды или гликофлавоноиды, которые можно подразделить на С-моногликозиды, С-дигликозиды, С-О-дигликозиды, С-О-биозиды. В гликофлавоноидах углеводные заместители связаны с агликоном через углеродный атом в 6 или 8-м положении.

К третьей группе флавоноидных гликозидов относятся так называемые комплексные соединения.Они представляют собой ацилированные гликозиды  различных групп и в зависимости от положения ацильного заместителя делятся на гликозиды депсиноидного типа и гликозиды со сложноэфирной связью в сахарных заместителях. Из кислот, выделенных из комплексных гликозидов, идентифицированы бензойная, n-оксибензойная, кофейная, уксусная, пропионовая, n-оксикоричная и другие кислоты [3].

К флавоноидам относятся  производные халкона, катехины, антоцианидины, ауроны. Катехины относятся к полифенолам, входят в состав конденсированных дубильных  веществ. Катехины представляют собой наиболее восстановленные флавоноидные соединения. Многие красные и синие окраски цветков с различными оттенками обусловлены присутствием антоцианидинов. В зависимости от рН среды окраска цветков меняется. В кислотной среде они образуют розовую, красную окраску, в щелочной среде - от голубой до синей с разными оттенками. Ауроны имеют разнообразную структуру. Они встречаются в растениях семейства астровых. В растениях присутствуют в форме гликозидов [7].

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Физико-химические свойства.

Флавоноиды являются кристаллическими веществами с определенной температурой плавления, без запаха, имеющие жёлтый (флавоны, флавонолы, халконы и др.), бесцветные (изофлавоны, катехины, флаваноны и др.), а также  окрашенные в красный или синий  цвет в зависимости от ρН среды (антоцианы) [6]. В кислой среде они имеют красный цвет (соли катионов), в щелочной – синий (соли анионов)[2].

Агликоны флавоноидов, как правило, растворимы в ацетоне, спиртах, органических растворителях  и нерастворимы в воде. Гликозиды  плохо растворимы в воде, за исключением гликозидов, имеющих в своей молекуле более трёх остатков сахара, не растворимы в органических растворителях (эфире и хлороформе).

Флавоноидные гликозиды  обладают оптической активностью, для  них характерна способность к кислотному и ферментативному гидролизу. Скорость гидролиза и условия его проведения различны для различных групп флавоноидов [6].

О-гликозиды при действии разбавленных минеральных кислот и  ферментов легко гидролизуются  до агликона и углеводного остатка. С-гликозиды с трудом  расщепляются под действием концентрированных кислот (HCl или СН₃СООН) или их смесей при длительном нагревании [2].

 Под влиянием света  и щелочей легко окисляются, изомеризуются,  разрушаются. При нагревании до  температуры 200°С эти соединения возгоняются, а при более высокой температуре разрушаются [3].

 

 

 

IV. Биогенетические предшественники, пути биогенеза.

Биосинтез флавоноидов идет смешанным путем: ядро А образуется по ацетатному пути, кольцо В – через шикимовую кислоту.

 

Образование кольца В. Образовавшаяся при гликолитическом распаде сахаров шикимовая кислота при участии АТФ последовательно проходит через ряд промежуточных соединений и превращается в префеновую кислоту.

Префеновая кислота  является ключевым промежуточным веществом в биосинтезе не только флавоноидов, но и кумаринов, ароматических аминокислот и других фенольных соединений. Она способна превращаться в целый ряд продуктов, и один из такихпутей превращения приводит к образованию п-кумаровой кислоты. Вначале происходит аминирование префеновой кислоты с одновременным ее декарсбоксилированием. Образуется тирозин, дезаминирование которого приводит к п-кумаровой кислоте, формулу которой можно написать двояко, причем второе обозначение отчетливо показывает кольцо В, вернее, структурный фрагмент – С₃ – С₆.

Образование кольца А.  Уксусная кислота (точнее, ацетил-кофермент  А) полимеризуется в триуксусную  кислоту, которая вступает в реакцию  с п-кумаровой кислотой. Далее  в результате их конденсации, замыкания  цепи и энолизации образуется халкон.

Халкон считается биогенетическим  предшественников всех групп флавоноидов: при окислении халконов образуются флавоны, флавонолы и др., а при восстановлении – антоцианиды, катехины, лейкоантоцианидины.

 

 

 

V.  Распространение в растительном мире.

 

Флавоноиды широко распространены в растительном мире. Более того, многие семейства характеризуются  исключительным многообразием типов  флавоноидных соединений, синтезируемых  в их представителях [5].

Около 40% флавоноидов  приходится на группу производных флавонола, несколько меньше – флавона, значительно реже встречаются флаваноны, халконы, ауроны [6].

Особенно богаты флавоноидами высшие растения семейств:

• Розоцветные (Rosacea) (различные виды боярышников, черноплодная рябина);
• Бобовые (Fabaceae) (софора японская, стальник полевой, солодка);
• Гречишные (Polygonaceae) (различные виды горцев - перечный, почечуйный, птичий; гречиха);
• Астровые (Asteraceae) (бессмертник песчаный, сушеница топяная, пижма);
• Яснотковые (Lamiaceae) (пустырник сердечный);
• Сельдерейные (Apiaceae) (володушка многожильчатая);
• Рутовые (Rutaceae) (бархат, рута душистая)

Более часто флавоноиды встречаются в тропических и  альпийских растениях. Обнаружены и  у низших растений: зеленые водоросли (ряски), споровые (мхи, папоротники), хвощи (хвощ полевой), а также у некоторых насекомых (мраморно-белая бабочка) [7].

VI. Локализация по органам и тканям.

В растениях флавоноиды локализуются в различных органах, но чаще в надземных: цветках, обуславливая окраску лепестков(бессмертник песчаный, василек синий, пижма обыкновенная); в траве(фиалка, чистец, рута, горец), плодах(боярышник, софора японская); значительно меньше их в стеблях и подземных органах (солодка, шлемник байкальский, стальник полевой). Наиболее богаты ими молодые цветки, незрелые плоды. Локализуются в клеточном соке в растворенном виде. Содержание флавоноидов в растениях различно: в среднем 0,5-5%, иногда достигает 30% (в цветках софоры японской) [энт].

В клетках растений флавоноиды накапливаются в форме гликозидов, главным образом в вакуолях, а в свободном состоянии - в специальных образованиях, зачастую имеющих довольно сложное строение - смоляных и эфирномасличных ходах, канальцах, вместилищах, железках и т.д. В надземных частях растений более 85% суммы флавоноидов локализуется в клетках эпидермы и только 15% - в остальных тканях [2].

 В лепестках цветков  обычно находятся антоцианы, обуславливая  окраску большинства алых, красных,  розово-лиловых и синих цветков.  В окраске желтых цветов принимают  участие флавоноловые гликозиды, ауроны, и халконы, хотя наиболее важным источником этого цвета являются каротиноиды. Поскольку антоцианиды и флавонолы особенно близко связаны структурно и биогенетически, то они часто присутствуют вместе в одинаковых гликозидных структурах. С антоцианами совместно могут находиться также гликозиды флавонов, флавононов, ауронов и халконов. Очевидно, в зависимости от сочетаний этих соединений лепестки цветков приобретают разные оттенки. Гликолизирование флавоноидных пигментов цветков имеет существенное значение. С одной стороны, это состояние обеспечивает их устойчивость к свету и к действию ферментов, с другой – в форме гликозидов улучшается растворимость пигментов в клеточном соке.