Производные фенола как антиоксиданты
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
оглобинами, гемопексином;
низкомолекулярными компонентами: женскими половыми гормонами, тироксином, флавоноидами, стероидными гормонами, витаминами А, Е, К, убихиноном, низкомолекулярными SH-соединениями и аскорбиновой кислотой.
Полифенольные антиоксиданты
Классификация фенолов
Широте распространения фенольных соединений в растительном мире соответствует и разнообразие их химической структуры. Разобраться в этой массе веществ непросто. Нужно опираться при этом на определённые закономерности. Прежде всего, фенольные вещества встречаются в растениях, подобно углеводам, белкам, нуклеиновым кислотам, в виде моно- и полимерных соединений. Основной их структуры является углеродный скелет, в строение которого число и расположение гидроксильных групп, а также других группировок и углеводородных радикалов вносят достаточное разнообразие. Соединения фенолов с углеводами образуют обширный класс гликозидов, фенольная часть которых носит название агликона.
Мономерные фенольные соединения. Это простейшие представители фенольных мономеров имеют совершенно одинаковый шестичленный углеродный скелет - бензольное ядро и никаких боковых цепочек. В растениях эти вещества в свободном состоянии встречаются крайне редко. Так, фенол содержится в иглах и шишках сосны, в некоторых лишайниках, пирокатехин - в чешуе лука, плодах грейпфрута, флороглюцин - в шишках секвойи. Гидрохинон несколько более распространён: его довольно много, главным образом в виде глюкозида арбутина, в листьях, коре и семечках груши. Гораздо шире распространены сложные олиго- и полимерные фенолы, в состав которых входят остатки пирогаллола, пирокатехина, и флороглюцина.
Оксибензойные кислоты. Это соединения, у которых короткая боковая цепочка представлена карбоксильной кислотной группой - СООН. Простейшие соединения этого ряда - бензойная кислота гидроксильных групп и поэтому к фенольным соединениям не относится. По взаимному расположению карбоксильной группы и гидроксильной групп фенокислоты делятся на две основные группы (см. рисунок 3).
Фенол
Пирокатехин
Резорцин
Гидрохинон
Оксигидрохинон
Флороглюцин
Пирогаллол Рисунок 2. Основные представители мономерных фенольных соединений
Эти вещества распространены достаточно широко у покрытосеменных растений в свободном виде, а п -оксибензойная, ванилиновая и сиреневая кислоты образуются при деструкции лигнина. Димеры галловой кислоты встречаются в свободном состоянии, так и в виде полимерных гало- и эллаготаннинов.
Салициловая кислота (1,2 - Н) о -Пирокатехиновая (1 - ОН, 2 - Н) Гентизиновая (1 - Н, 2 - ОН) п -Оксибензойная (1, 2 - Н) Протокатеховая (1 - ОН, 2 - Н) Галловая (1, 2 - ОН) Ванилиновая (1 - ОСН 3, 2 - Н) Сиреневая (1, 2 - ОСН 3 ) Рисунок 3 Представители оксибензольных кислот.
Следующих класс полифенолов относятся к ряду оксикоричных кислот и кумаринов распространены в растительном мире. Сама коричная кислота фенольным соединением не является ввиду отсутствия в её молекуле гидроксила в бензольном ядре. Среди её многочисленных оксипроизводных наиболее распространены четыре кислоты, которые приводятся на рисунке 4.
п -Кумаровая (1, 2 ? Н) Кофейная (1 - ОН, 2 - Н) Феруловая (1 - ОСН 3, 2 - Н) Синаповая (1, 2 - ОСН 3 ) Рисунок 4 Представители оксикоричнового ряда
У кумаринов трехуглеродная боковая цепь через атом кислорода замыкается в дополнительный шестичленный гетероцикл, сопряженный с основным (см. рисунок 5).
Кумарин (1, 2 - Н) Умбеллиферон (1 - Н, 2 - ОН) Эскулетин (1, 2 - ОН) Скополетин (1 - ОСН 3, 2 - ОН) Рисунок 5. Представители ряда кумарина
Сам кумарин, как и другие исходные представители рядов фенольных соединений, строго говоря, к последним не относится ввиду отсутствия фенольной гидроксильной группы. Но традиционно его относят к полифенолам. Кумарин - летучий компонент многих растений, с запахом свежескошенного сена (именно он придаёт сену такой запах). Умбеллиферон встречается в растениях семейства зонтичных. Эскулетин содержится в околоплодниках конского каштана в виде глюкозида эскулина, скополетин - в корнях скополии японской.
Одна из самых обширных групп полифенолов - это флавоноиды. Её представители встречаются в тканях практически каждого вида растений. В состав молекулы флавоноидов входят два бензольных кольца, соединенные между собой трёхулеродным мостиком. В большинстве случаев этот мостик образует (с участием атома кислорода) гетероцикл.
Рисунок 6. Общий вид флавоноидов
Многочисленное семейство флавоноидов делится на десять структурных групп в зависимости от строения трёхуглеродного мостика и степени его окисления.
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся в быту группы флавоноидов:
Катехины содержаться в плодах многих съедобных растений (яблоки, груши, айва, абрикосы), в ягодах (земляника, малина, брусника), а также в коре и древесине дыба, ивы, сосны, акации и других деревьев. Особенно много катехинов в молодых побегах чая, бобах какао и кола. Окислительные превращения катехинов играют важнейшую роль в производстве чая, вин, при переработке бобов какао и т. п. Они легко окисляются при нагревании, освещении лучами солнца, особенно в щелочной среде при действии окислительных ферментов. Потемнение плодов и овощей при механической и термической обработке обусловлено окислением катехинов.
Также наиболее часто встречаются антоцианиды - основные пигменты цветков, плодов, ягод, лист