Лекарственные растения и сырье, содержащие фенольные соединения (общая характеристика)

1 .С₆ - ряда -

простые фенолы с одним ароматическим кольцом одной или несколькими ОН гр.


2.С₆—С₁-ряда-фенолкарбоновые кислоты


З. С₆-С₂- ряда -

Феноло-спирты

n-тиразол






1 2 3




8. (С₆ – С₃ – С₆)_n - Фенольные соединения 4. С₆ – С₃ –ряда – производные

полифенольные фенилпропана – оксикоричные

соединения кислоты, кумарины, хромоны

дубильные вещества


6

7 5


7. С₆ – С₂ – С₆ - 6. С₆ – С₃ – С₃ – С₆ - 5. С₆ – С₃ – С₆ – ряда

ряда – хиноны, ряда - лигнаны флавоноиды

производные

антрацена


Биосинтез фенольных соединений.

Биосинтез у различных групп фенольных соединений протекает по одной и той же принципиальной схеме, из общих предшественников и через сходные .промежуточные продукты.

Все фенольные соединения в растениях образуются из углеводов (ацетатно-малонатный путь) и продуктов их превращения и в процессе биосинтеза проходят шикиматный путь.

Биосинтезу многих фенольных соединений предшествует образование аминокислот – L-фенилаланина и L-тирозина.

.

Фенольные соединения образуются тремя путями, первые два и третий путь смешанный (отдельные части одного и того же соединения синтезируются разными путями).


^ Ацетатно-малонатный путь.

Установлен американскими учеными Берчем и Донованом в 1955 году. Предшественником является уксусная кислота, которая образуется из сахаров.

В результате ступенчатой конденсации остатков уксусной кислоты образуются поликетометиленовые кислоты. Присоединение происходит по типу «голова» - «хвост» при обязательном участии фермента Коэнзима А с промежуточным образованием ацетил-Коэнзима А, а затем малонил-Коэнзима и поэому называют ацетатно-малонатный путь). Циклизация поликетонов идет под действием фермента синтетазы.

Схема биосинтеза:




уксусная кислота поликетометиленовая кислота

С₂-С₇

- C₂-C₆ - H₂O



ядро флороглюцина метилсалициловая кислота

Если наращивать цепочку до 16-ти углеродных атомов (8 остатков уксусной кислоты) образуется ядро антрацена.



По ацетатно-малонатному пути идет биосинтез простых фенолов и производных антрацена в грибах и лишайниках; антрахинонов группы хризацина колец А и С антрахинонов группы ализарина в высших растениях; кольца В молекуле флавоноидов, госсипола, содержащегося в коре корней хлопчатника.

^ Шикиматный путь.

Биосинтез через шикимовую кислоту, соединение близкое к ароматическим соединениям. В расшифровке этого пути биосинтеза большая роль принадлежит ученому Б.Дэвису (1951-55 гг).

Исходными продуктами биосинтеза служат фосфоенолпируват и эритрозо-4-фосфат, образующиеся в процессе гликолиза и пентозного цикла сахаров. В результате ряда ферментативных реакций и конденсации из них образуется шикимовая кислота.

Далее в процессе последовательных ферментативных реакций, протекающих при участии АТФ, присоединяется еще фосфоенолпируват, количество двойных связей увеличивается до двух - образуется префеновая кислота, затем до трех - образуется фенилпировиноградная кислота или оксифенилпировиноградная кислота. Далее под воздействием ферментов образуются ароматические аминокислоты - фенилаланинин и тирозин.

При участии ферментов аммиаклиаз от аминокислот отщепляется аммиак и возникают соответственно коричная и п-оксикоричная кислоты.

Схема биосинтеза:

^ ШИКИМАТНЫЙ ПУТЬ БИОСИНТЕЗА

АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ(1)





фосфо- эритрозо- 7-фосфо-3-дезокси- 3-дегидрохинная

енол- 4-фосфат Д-арабино-гептуло кислота

-пируват зоновая кислота




^ ШИКИМАТНЫЙ ПУТЬ БИОСИНТЕЗА

АРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ (2)







Это исходные продукты синтеза п- и о фенолов в высших растениях, кумаринов, хромонов, лигнанов, кольца В в молекуле флавоноидов, кольца В антрахинонов группы ализарина в высших растениях, гидролизуемых дубильных веществ.


^ Смешанный путь

По смешанному пути синтезируются флавоноиды и антрахиноны, производные ализарина. Флавоноиды являются источником синтеза конденсированных дубильных веществ.


^ ФЕНОЛОГЛИКОЗИДЫ (ГЛИКОЗИДЫ ПРОСТЫХ ФЕНОЛОВ)


1. Понятие о фенологликозидах.

2. Классификация простых фенольных соединений.

3. Биосинтез, локализация, влияние условий внешней среды на накопление простых фенольных соединений.

4. Физико-химические свойства.

5. Методы анализа сырья, содержащего простые фенольные соединения.

6. Сырьевая база лекарственных растений.

7. Особенности сбора, сушки и хранения сырья.

8. Пути использования и применение в медицине сырья и препаратов, содержащих простые фенолы.


Фенологликозидами называется группа гликозидов, агликоном которых являются простые фенолы, которые при гидролизе расщепляются на агликоны, содержащие одну или несколько гидроксильных фенольных групп при одном бензольном кольце и сахар, который связан через гидроксил и оказывающие дезинфицирующее действие на дыхательные пути, почки и мочевые пути.


Кроме фенольных гидроксилов в качестве заместителей в агликонах могут быть оксиметильная, оксиэтильная или карбоксильная группы.

Чаще всего фенолы находятся в связанном виде, в форме гликозидов или сложных эфиров, но могут быть структурными единицами более сложных соединений, таких как, флавоноиды, лигнаны, дубильные соединения.

Фенологликозиды в природе распространены довольно широко. Встречаются в семействах ивовых, брусничных, камнеломковых, толстянковых, имеются в листьях толокнянки и брусники.

Простейшими являются фенил-О-гликозиды.


Классификация.

В зависимости от характера заместителей в бензольном кольце фенологликозиды можно разделить на 3 группы:

1 группа: С₆ - ряда

1) одноатомные фенолы

простые фенолы (монофенолы) – моногидроксипроизводные - встречаются в растениях нечасто.


фенол

Сам фенол обнаружен в иглах и шишках Pinus silvestris, эфирных маслах листьев Nicotiana tabacum, Ribes nigrum, лишайниках.

^

2) Дигидроксипроизводные – двухатомные фенолы (дифенолы)

а) Пирокатехин (1,2-диоксибензол) найден в листьях эфедры, чешуе лука, плодах грейпфрута.




б) Из диоксибензолов наиболее распространен гидрохинон (1,4-диоксибензол).




Его гликозид арбутин, содержащийся в представителях семейств: Ericaceae (листьях толокнянки), Vacciniaceae (брусники), Saxifragaceae (бадана).

Наряду с арбутином в этих растениях присутствует метиларбутин.

Агликоном его является метилгидрохинон



Арбутин метиларбутин


в) Резорцин (1,3-диоксибензол) (или м-диоксибензол) содержится в различных естественных смолах, таннинах.

3. ^ Трехатомные фенолы (трифенолы).
   

Представителем триоксибензолов является флороглюцин (1,3,5-триоксибензол), в свободном виде он обнаружен в шишках секвойи и чешуе лука, а в виде гликозида флорина – в околоплоднике плодов разных видов цитрусов.




Более сложные соединения - флороглюциды (гликозиды флороглюцина), они могут содержать одно кольцо флороглюцина (аспидинол) или представляют собой димеры или тримеры (кислоты флаваспидиновая и филиксовая).

Значительные количества флороглюцидов накапливается в корневищах мужского папоротника.




аспидинол


2 группа:

1) С₆ – С₁ – ряда - Фенолкарбоновые кислоты

Фенолокислоты широко распространены в растениях, но не являются в них основными биологически активными веществами, это типичные сопутствующие вещества, участвующие в лечебном эффекте суммарных препаратов.

Широко распространены в растениях семейств: бобовые, сумаховые, фиалковые, брусничные.

Широко распространена n-гидроксибензойная кислота




Например, пирокатеховая кислота характерна для покрытосеменных.





^ Галловая кислота может

накапливаться в значительных количествах (в листьях толокнянки)




^ Салициловая кислота встречается сравнительно редко, агликон гликозида салициловой кислоты содержит карбоксильную группу:





Ее метиловые эфиры входят в состав эфирных масел растений семейств фиалковых, березовых, ивовых (трава фиалки полевой, плоды малины, обладает противовоспалительным и жаропонижающим действием).


^ 3. С₆- С₂ – ряда - Фенолоспирты и их гликозиды содержатся в родиоле розовой

Салидрозид и салицин.

Агликоны этих гликозидов 4-оксифенилэтанол и 2-оксифенилметанол (салициловый спирт). Наряду с фенольными гидроксилами эти агликоны имеют спиртовые гидроксильные группы, и гликозидирование их может быть по фенольным и спиртовым группам:




Салициловый спирт

Салицин Салидрозид

(2-оксифенилметанол)

Салицин получил из коры ивы французский ученый Леру в 1828 г. Много его в листьях и побегах толокнянки, брусники, груши, бадана. Часто в растениях ему сопутствует метиларбутин.

Салидрозид впервые был выделен в 1926 г. из коры ивы, а позднее обнаружен в подземных органах родиолы розовой.

4. С₆ – С₃ – ряда - гидроксикоричные кислоты
   

содержатся как в свободном, так и в виде гликозидов практически в каждом растении.

Наиболее распространена кофейная кислота и ее соединения:





Коричная кислота n-кумаровая кислота кофейная кислота


Розмариновая к-та хлорогеновая к-та


Хлорогеновая кислота содержится в зеленых зернах кофе (6%), листьях табака (8%); розмариновая кислота впервые была найдена в розмарине лекарственном, но встречается и в других представителях губоцветных.

Предшественником оксикоричных кислот является фенилаланин.

Оксикоричные кислоты обладают антимикробной и антигрибковой активностью, проявляют антибиотические свойства. Оксикоричные кислоты и их эфиры обладают направленным действием на функцию почек, печени, мочевыводящих путей. Содержатся в траве хвоща полевого, зверобоя, цветков пижмы, бессмертника песчаного.


^ Физико-химические свойства.

Выделенные в чистом виде фенольные гликозиды - это белые кристаллические вещества с определенной температурой плавления, растворимые в воде, этаноле, нерастворимые в эфире и хлороформе.

Все фенольные гликозиды оптически активны в связи с присутствием в их молекуле углеводного компонента (как правило, глюкозы).

Фенольные гликозиды, как и все О-гликозиды, характеризуются способностью к гидролизу при нагревании с минеральными кислотами или при термостатировании с ферментами.

При гидролизе расщепление происходит до углеводного компонента и соответствующего агликона. Агликоны не растворимы в воде, но хорошо растворимы в эфире, хлороформе, этилацетате.

Простые фенолы имеют характерные спектры поглощения в УФ и видимой области спектра.

Фенолкарбоновые кислоты – кристаллические вещества, растворимые в спирте, этилацетате, эфире, водных растворах гидрокарбоната и ацетата натрия.

Химические свойства простых фенолов обусловлены наличием:

• ароматического кольца
  
• фенольного гидроксила
  
• карбоксильной группы
  
• гликозидной связи.
  

Для фенольных соединений характерны химические реакции:

1. Подвергаются реакции гидролиза (за счет гликозидной связи) с кислотами, щелочами, ферментами.
   
2. Фенольные гликозиды легко окисляются, особенно в щелочной среде (даже кислородом воздуха) с образованием соединений хиноидной структуры.
   
3. Фенольные соединения, обладая кислотными свойствами, образуют со щелочами растворимые в воде феноляты.
   
4. Образуют с ионами металлов (Fe, Pb, Al, Mo, Cu, Ni) окрашенные комплексные соединения.
   
5. Вступают в реакции азосочетания с солями диазония, образуя азокрасители от оранжевого до вишнево-красного цвета.
   
6. Фенолкарбоновые кислоты образуют сложные эфиры (депсиды).
   

^ Биосинтез, локализация и влияние условий внешней среды на

накопление простых фенольных соединений.


Биосинтез простых фенолов в высших растениях идет по шикиматному пути.

Фенольные соединения локализуются как в надземной части (листья и побеги толокнянки и брусники, так и в подземных органах (корневища папоротника мужского, корневища и корни родиолы розовой, кора корней хлопчатника).

В период бутонизации и цветения в сырье толокнянки и брусники накапливается агликон гидрохинон, который при сушке сырья подвергается окислению до хинонов – темных пигментов, поэтому сырье, заготовленное в период цветения чернеет.

Гликозид арбутин образуется осенью в период плодоношения и весной до цветения. В эти же сроки максимальное накопление гликозида салидрозида в сырье родиолы розовой, флороглюцидов в корневищах папоротника, госсипола в коре корней хлопчатника.

Накопление простых фенолов и их гликозидов идет в умеренном и холодном климате в растениях, произрастающих в лесной и тундровой зонах.


^ Методы выделения и идентификации.

Фенольные гликозиды извлекают из растительного материала этиловым и метиловым спиртами (96, 70 и 40⁰), затем проводят очистку.

Выделение индивидуальных соединений проводят, как правило, методом адсорбционной хроматографии на полиамиде, силикагеле, целлюлозе.

В качестве элюирующих смесей используется вода и водный спирт, если адсорбентом служит полиамид или целлюлоза, либо различные смеси органических растворителей.

Фенольные гликозиды в ЛРС могут быть идентифицированы хроматографией в тонком слое сорбента или на бумаге. При обработке специфическими реактивами и сканировании в УФ-свете они проявляются в виде окрашенных пятен с соответствующими значениями Rf. Например, основной компонент подземных органов родиолы розовой розавин обнаруживается после хроматографии на пластинках в тонком слое сорбента в УФ-свете в виде фиолетового пятна. А другой компонент родиолы – салидрозид – проявляется диазотированным сульфацилом в виде красноватого пятна. Для идентификации исследуемых компонентов широко используют хроматографию в присутствии стандартных образцов.

Для индивидуальных веществ определяют температуру плавления, удельное вращение, снимают УФ и ИК спектры.

Для идентификации фенольных гликозидов широко используются химические превращения (гидролиз, ацетилирование, метилирование) и сравнение констант продуктов превращения с литературными данными для предполагаемого гликозида.

Фенольные гликозиды, со свободной гидроксильной группой дают все реакции, характерные для фенолов (реакция с железоаммонийными квасцами, с солями тяжелых металлов, с диазотированными ароматическими аминами и др.).

В случае, если фенольный гидроксил гликозилирован, как у салицина, реакции проводят после предварительного гидролиза гликозида кислотами либо ферментами. Эти же качественные реакции используют для обнаружения фенольных гликозидов на хроматограммах.

В случае хроматографирования в тонком слое силикагеля хроматограммы можно обработать еще и 4%-ной H₂SO₄ в абсолютном этиловом спирте. При этом фенольные гликозиды в зависимости от строения обнаруживаются в виде желтых, красных, оранжевых или голубых пятен.

При обработке хроматограмм раствором нитрата серебра и щелочью фенольные гликозиды обнаруживаются в виде коричневых пятен с различным оттенком.


. ^ Методы анализа сырья, содержащего простые фенольные соединения.

Качественный и количественный анализ сырья основан на физических и химических свойствах.

^ Качественный анализ.

Фенольные соединения извлекают из растительного сырья водой, затем извлечения очищают от сопутствующих веществ, осаждая их растворами ацетата свинца. С очищенным извлечением выполняют качественные реакции.
^

Простые фенолы и агликоны фенологликозидов дают

характерные для фенольных соединений реакции:

• с железоаммонийными квасцами
  
• с солями тяжелых металлов
  
• с диазотированными ароматическими аминами.
  

^

Специфические реакции (ГФ Х1):

- на арбутин (сырье толокнянки и брусники) используют цветные качественные реакции:

• с кристаллическим сульфатом записного железа.
  

Реакция основана на получении комплекса, изменяющего окраску от сиреневого до темно­го с дальнейшим образованием темно-фиолетового осадка.

• с 10 %-ным раствором натрия фосфорномолибденовокислого в кислоте хлористоводородной.
  

Реакция основана на образовании комплексного соединения синего цвета.

• на салидрозид (сырье родиолы розовой):
  
• реакция азосочетания с диазотированным сульфацилом натрия с образованием азокрасителя вишнево-красного цвета.
  

салидрозид азокраситель


^ Количественное определение.

Для количественного определения простых фенологликозидов в лекарственном растительном сырье используют различные методы: гравиметрические, титриметрические и физико-химические.

1. Гравиметрическим методом определяют содержание флороглюцидов в корневищах папоротника мужского. Метод основан на извлечении флороглюцидов из сырья диэтиловым эфиром в аппарате Сокслета. Извлечение очищают, отгоняют эфир, полученный сухой остаток высушивают и доводят до постоянной массы. В пересчете на абсолютно сухое сырье содержание флороглюцидов не менее 1,8%.

^ 2. Титриметрический йодометрический метод (основан на окислении иодом гидрохинона, полученного после извлечения и гидролиза арбутина) используется для определения содержания арбутина в сырье брусники и толокнянки. Проводят окисление агликона гидрохинона до хинона 0,1 М раствором йода в кислой среде и в присутствии натрия гидрокарбоната после получения очищенного водного извлечения и проведения кислотного гидролиза арбутина.

Гидролиз проводится концентрированной серной кислотой в присутствии цинковой пыли, чтобы выделившийся свободный водород предотвращал собственное окисление гидрохинона. В качестве индикатора используют раствор крахмала.





3. Спектрофотом етри ческий метод используется для определения содержания салидрозида в сырье родиолы розовой.

Метод основан на способности окрашенных азокрасителей поглощать монохроматический свет при длине волны 486 нм. Определяют оптическую плотность окрашенного раствора, полученного по реакции салидрозида с диазотированным сульфацилом натрия с помощью спектрофотометра. Рассчитывают содержание салидрозида с учетом удельного показателя поглощения ГСО салидрозида Е ^1%/_1см = 253.


^ Сырьевая база растений, содержащих простые фенольные соединения.

Сырьевая база достаточно хорошо обеспечена, потребность в сырье толокнянки, брусники, папоротника и родиолы розовой покрывается за счет дикорастущих растений. Виды хлопчатника широко культивируются.

Брусника обыкновенная встречается в лесной и тундровой зонах, толокнянка обыкновенная — в лесной зоне Европейской части страны, в Сибири и на Дальнем Востоке. Брусника произрастает в сосновых, еловых лесах, на влажных местах, по окраинам торфяных болот. Толокнянка в сухих сосновых беломошных и лиственных лесах, на вырубках, солнечных, песчаных почвах.

Щитовник (папоротник) мужской произрастает в лесной зоне Европейской части, в горах Кавказа, Памира, Алтая. Предпочитает тенистые хвойные и мелколиственные леса.

Ареал родиолы розовой охватывает полярно-арктическую, альпийскую и зону Европейской части, Урала, Дальнего Востока, горы юга Сибири, Алтай, Саяны) и Восточного Казахстана. Родиола розовая образует заросли и долинах рек, в редколесьях и на влажных лугах. Основные заросли - на Алтае.

В Средней Азии и на Кавказе широко культивируется хлопчатник, сем. Мальвовые.


Особенности сбора, сушки и хранения сырья,

содержащего простые фенольные соединения.

Заготовку сырья брусники проводят в два срока — ранней весной до цветения и осенью (в период плодоношения). Сушка воздушно-теневая или искусственная - при температуре не более 50-60° С в тонком слое.

Сырье родиолы розовой («золотой корень») заготавливают в конце лета и осенью. Сушат при температуре 40 ⁰С.

Сырье щитовника мужского собирают осенью, сушат в тени или в сушилках при температуре не более 40-50°С.

Сырье хлопчатника - кору корней - заготавливавливают после сбора урожая хлопка.

Хранят сырье по общему списку в сухом, хорошо проветриваемом помещении.

Срок годности - 3 года. Корневища щитовника мужского хранят 1 год.


Пути использования сырья, содержащего простые фенольные соединения.

Из лекарственного растительного сырья, содержащего фенологликозиды получают:

^ 1. Экстемпоральные лекарственные формы:

- отвары (сырье брусники, толокнянки, родиолы розовой);

- сборы (сырье брусники, толокнянки, родиолы розовой).

2. Экстракционные (галеновые) препараты:

- экстракты:

- жидкий экстракт (корневища и корни родиолы розовой);

- густой эфирный экстракт (корневища папоротника мужского).

3. Препараты индивидуальных веществ:

• 3%-ный линимент госсипола и глазные капли — 0,1%-ный раствор госсипола в 0,07%-ном растворе натрия тетрабората (кора корней хлопчатника).
  

Медицинское применение сырья и препаратов,

содержащих простые фенольные соединения |

Сырье, содержащее простые фенольные соединения обладает широким спектром фармакологического действия.

^ 1. Антимикробное, противовоспалительное, диуретическое (мочегонное) действие характерно для сырья брусники и толокнянки. Оно обусловлено наличием в сырье арбутина, который под влиянием ферментов желудочно-кишечного тракта расщепляется на гидрохинон и глюкозу. Гидрохинон, выделяясь с мочой, оказывает антимикробное и раздражающее действие на почки, что обусловливает диуретический эффект и противовоспалительное действие. Противовоспалительное действие обусловлено также наличием дубильных веществ.

Применяют лекарственные формы из сырья брусники и толокнянки для лечения воспалительных заболеваний почек, мочевого пузыря (циститы, пиелонефриты, пиелиты) и мочевыводящих путей. Отвары из листьев брусники часто используют для лечения заболеваний, связанных с нарушением минерального обмена: мочекаменной болезни, ревматизма, подагры, остеохондроза.

^ Побочное действие: при приеме больших доз возможно обострение воспалительных процессов, тошнота, рвота, понос. В связи с этим, прием лекарственных форм из сырья брусники и толокнянки рекомендуется проводить, в комплексе с другими растениями.

2. Противовирусное действие характерно для фенольных соединений коры корней хлопчатника. В медицинской практике препараты госсипола


Применение.

Низкомолекулярные фенольные соединения и их производные оказывают антисептическое и дезинфицирующее действие.

Фенольные гликозиды, содержащие арбутин, обладают антимикробной и диуретической активностью. Гликозид салидрозид, содержащийся в коре ивы и подземных органах родиолы розовой, оказывает стимулирующее и адаптогенное действие.

Кислота салициловая и ее производные известны как противовоспалительные, жаропонижающие и болеутоляющие средства. Так, вытяжка из коры ивы белой, содержащая салицин, издавна используется в народной медицине при лихорадочных состояниях, при воспалении слизистой ротовой полости и верхних дыхательных путей (в виде полоскания), при кожных заболеваниях (примочки).

Флороглюциды папоротника мужского действуют как антигельминтные средства.

при лечении опоясывающего лишая, простого герпеса, псориаза (линименты), герпетическом кератите (глазные капли).

^ 3. Адаптогенное, стимулирующее и тонизирующее действие оказывают препараты корневищ и корней родиолы розовой. Препараты повышают работоспособность при утомлении, выполнении тяжелой физической работы, оказывают активирующее влияние на кору головного мозга. Применяют при неврозах, гипотонии, вегето-сосудистой дистонии, шизофрении.

Противопоказания: гипертония, лихорадка, возбуждение. Не назначают летом в жаркое время и во второй половине дня.

^ 4. Антигельминтное (противоглистное) действие оказывают препараты корневищ папоротника мужского.

Сумма флороглюцидов оказывает губительное действие на ленточных паразитов (свиной цепень, бычий цепень, карликовый цепень) без существенного влияния на организм животных и человека.

Густой экстракт представляет собой малоподвижную жидкость зеленого цвета, своеобразного запаха и вкуса. Выпускается в капсулах по 0,5 г. Препарат хранят в защищенном от света месте по списку Б.

Применяют экстракт мужского папоротника густой при инвазиях ленточными паразитами. При его использовании одновременно назначают только солевые слабительные средства или препараты группы производных антрацена.

Недопустимо применение масляных слабительных (масло касторовое), так как препарат растворяется в нем, всасывается в кровь и может быть отравление. Поэтому препарат используют только в стационарах под строгим наблюдением врача.