Глава 1.РАСПРОСТРАНЕНИЕ В РАСТЕНИЯХ И КЛАССИФИКАЦИЯ КУМАРИНОВ,ФЛАВОНОИДОВ, АНТРАХИНОНОВ,КАРДЕНОЛИДОВ, БУФАДИЕНОЛИДОВ РАСПРОСТРАНЕНИЕ В РАСТЕНИЯХ

Растительный мир является огромным природным производителем и хранителем различных классов соединений, таких как алкалоиды, эфирные масла, карденолиды и буфа- диенолиды, производные кумаринов и антрахинонов, фла- воноиды и ряд других фенольных соединений, терпеноиды.

По данным М. Г. Пименова [218], кумарины содержатся в 568 видах и 194 семействах из 1626 обследованных им видов низших и высших растений. Обильное содержание производных кумарина наблюдается в семействах Apiaceae, Rutaceae, Fabaceae, Saxifragaceae, Poaceae, Solonaceae, Olea- ceae, Brassicaceae, Fitosporaceae, Asteraceae, Polygonaceae, Rosaceae, Betulaceae. Богаты флавоноидами, как отмечает

В. А. Бандюкова [17], семейства Fabaceae, Rutaceae, Polygonaceae, Rosaceae, Betulaceae, Asteraceae. Производные антра- хинона широко распространены в семействах Rubiaceae, Rhamnaceae, Polygonaceae, Ericaceae, Fabaceae, Euphorbia- ceae, Saxifragaceae, Scrophulariaceae, Verbenaceae [259].

Основываясь на исследованиях M. Н. Запрометова [104] и Г.

Растения, содержащие карденолиды и буфадиенолиды, немногочисленны. Из 434 семейств цветковых растений кар- диотонические вещества обнаружены в 14—15 семействах и 84 родах, включающих около 300 видов. Из 160 семейств флоры СССР лишь в 9 семействах и 20 родах имеются растения, содержащие карденолиды и буфадиенолиды. По данным И. Г. Зоза [110], богаты кардиотоническими веществами семейства Liliaceae, Paeouiaceae, Apoeynaceae, Scrophularia- ceae, Brassicaceae и др. Большинство растений, продуцирующих стероидные лактоны, содержат карденолиды.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Флавононды

Среди природных кислородсодержащих гетероциклических соединений видное место занимают производные пи- рана, или флавана:

Пиран (флаван)

Они имеют С„—С3—С0 молекулярную группировку углеродного скелета, и их относят к веществам дифепилпропанового ряда. По структуре пропанового фрагмента (—С3—) фла- воноиды разделяются на 14 классов (табл. 1). Наличие окси- групп в ароматических кольцах позволяет отнести их к фенольным соединениям.

Многообразие флавоноидов обусловлено не только структурными изменениями пропанового фрагмента, как зто показано в табл. 1, но и наличием различных радикалов в ароматической части молекулы — кольцах А и В, степенью гликозилирования, местом присоединения углеводных остатков и их природой, величиной окисных циклов сахаров, конфигурацией гликозидных связей и характером сочленения гликозидной части с агликоном (0-гликозиды, С-гликози- ды). Кроме собственно флавоноидов в природе встречаются димеры, названные бифлавоноидами [118].

Флавоноиды привлекают внимание исследователей как физиологически активные вещества с разносторонним спектром действия. В последнее время во многих странах мира флавоноидные соединения изучают химики, фармакологи и

клиницисты, физиологи и генетики растений, фитопатологи и другие специалисты.

Основные исследования по выяснению химической природы флавоноидов и их синтезу как красящих веществ были проведены на рубеже XIX и XX столетий А. Г. Перкиным,

С. Костанецким, Р. Вильштеттером, Р. Робинсоном и др.

Начало отечественным работам по изучению флавоноидов растений положено в 1863 г. русским ботаником И. П. Бородиным [39], а в первые годы нашего столетия Н. А. Валяш- ко провел исследования по доказательству строения ряда флавоноидов. В этот же период им установлена структура широко известного в настоящее время рутина.

В нашей стране, как показали материалы четырех Всесоюзных симпозиумов по фенольным соединениям и их биологическим функциям (1966, 1971, 1976, 1980 гг.), флаво-

ноиды изучаются по следующим трем основным направлениям:

химическое изучение (выделение из растений, доказательство строения, синтез И др.);

исследования биосинтеза и физиологической роли фла- воноидов в растениях, а также в технологических процессах при производстве чая, вина и других продуктов пищевой промышленности;

медико-биологические исследования, которые решают вопросы влияния флавоноидов на организм животного и человека.

Производные кумарина

Кумарины — производные лактона -ортооксикорич- ной кислоты,

Наиболее простой и четкой является классификация природных кумаринов по числу и характеру циклов, сконденсированных с кумариновым ядром [216].

Кумарины — соединения, у которых ядро кумарина не сконденсировано с ароматическим, гетероароматическим или насыщенным циклом.

Фурокумарини — соединения, у которых кумариновое ядро сконденсировано с фурановым циклом.

В зависимости от места конденсации фуранового цикла и его расположения по отношению к основному ядру различают: линейные 2', 3': 6, 7-фурокумарины (производные псоралене) и ангулярные — производные 2',3' :7, 8-фурокума- рина, изопсоралена,

Пиранокумарины — соединения, в которых кумариновеє ядро сконденсировано с 2, 2-диметилпирановым циклом. Как и у фурокумарииов, различаются линейные соединения по 6, 7-положениям (производные ксантилетина) и ангулярные, у которых 2, 2-диметилпирановый цикл сконденсирован с кумариновим в 5, 6- (производные сезелина) или 7, 8-положениях (производные келлантона). 3, 4-Бензокумарины —

бензольное кольцо сконденсировано с кумарином в 3, 4- положеницх.

Дигидрофурокумарины — 4', б'-дигидрофурановый цикл сочленен с кумариновым ядром в положениях 3,4; 5,6; 7,6; 7,8.

Дигидропиранокумарины — производные 3, 4-дигидро- пиранокумаринов.

Кумэстаны содержат систему бензофурана, сконденсированную в 3, 4-положениях с кумарином;

Изучением природных кумаринсв занимаются исследователи многих стран мира, и достижения в этой области обобщены в монографиях Г.

В Советском Союзе первые систематические исследования кумаринов были начаты в 1946 г, в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова АН СССР (г. Ленинград), затем развернулись в Харьковском научно-исследовательском химико- фармацевтическом институте, Всесоюзном научно-исследова

тельском институте лекарственных растений (г. Москва), Институте химии растительных веществ (г. Ташкент) и др. Исследования были направлены, главным образом, на поиск веществ с высокой биологической активностью и создание на их основе лекарственных препаратов.

Производные антра Xu иона

Производные антрахинона, как правило, имеют небольшое разнообразие в углеродном скелете монохпнона антрацена — 9, 10-антрахпнона:

а также имеют в качестве заместителей в основном гидроксильные группировки или их комбинации с карбоксильными и метальными, реже алкильными гетероциклическими, фе- нильными радикалами и хлором.

В. А. Стихиным и А. И. Баньковским [259] на основании обобщения данных более чем 200 производных антрахинона предложено классифицировать их на 8 групп. В основу классификации положено различие в структуре, путях биосинтеза и специфике распространения в природе.

К первой группе отнесены антрахипоны, у которых в качестве заместителей только в кольце С встречаются гидроксильные или метоксильпые группы, а в р-положении — метальная группа или спиртовая, альдегидная и кислотная группы.

Вторая группа оксиантрахинонов имеет заместители в кольцах А и С. Все представители, за исключением 1-меток- си-2, 8-диоксиантрахинона, имеют, кроме окси- и меток- сигрупп, в [3-ноложении метальную группу, которая может быть окислена до спиртовой, альдегидной, кислотной. В подавляющем большинстве это производные хрнзацина (1, 8- диоксиантрахинона).

Третья группа включает соединения, имеющие в качестве заместителей более одной метальной группы или алифатический радикал, состоящий из двух и более атомов углерода.

К четвертой группе отнесены восстановленные формы антрахинонов — антроны, аптранолы и их димеры,

В пятую группу входят антрахиноны, соединенные в димеры в а- и p-положениях; в качестве заместителей в них встречаются гидроксильные и метальные группы.

Шестая группа содержит гликозидированные соединения антрахинона — антрагликозиды, агликонами которых являются представители всех групп, за исключением пятой.

Седьмая группа состоит из аптрахинонов, содержащих в качестве заместителя конденсированные и неконденсиро- вапные гетероциклические соединения, а также фенильный остаток.

Восьмая группа включает хлорсодержащие антрахинопы, у которых, кроме хлора, в качестве заместителей имеются гидроксильные и метальные группы в Р-ПОЛОЖЄПИИ.

В высших растениях и прежде всего в семействах Rubia- ceae, Polygonaceae, Liliaceae, Rhamnaceae в свежезаготов- ленном сырье чаще всего встречаются восстановленные формы, в то время как в высушепном растительном сырье больше окисленных форм. Часто растительное сырье содержит одновременно окисленные и восстановленные формы.

Карденолиды и буфадпеиолпды

Особую группу среди биологически активных веществ с лактонным кольцом представляют стероидные сердечные яды. Согласно номенклатуре в зависимости от строения лак- тона, они разделяются на карденолиды (с пятпчленным а-, P-ненасыщенным лактонным кольцом) и буфадненолиды (с шестичленным дважды ненасыщенным лактонпым кольцом).

По строению агликона карденолиды и буфадненолиды отпосятся к классу стероидов. Основным ядром агликоно- вой части молекулы является циклопентангидрофенантрено- вая система четырех колец А, В, С и D, причем кольца А и В могут находиться в цис- и транссочленении (I и II), кольца В и С находятся только в трапе-, а кольца С и D в цис- положепиях.

По химической природе заместителей при С-17 все сердечные гликозиды можно разделить на две большие группы:

агликоны, содержащие при С-17 бутенолидное (-а, (5- ненасыщенное пятичленное лактонное) кольцо — карде- нолиды;

агликоны, содержащие при С-17 ненасыщенное шестичленное лактонное кольцо — буфадиенолиды.

Отметим, что по конфигурации сочленения колец А и В карденолиды и буфадиенолиды разделяются на два ряда: соединения цис-АІВ, или капростанового ряда (I), и соединения транс-A/В, или холостанового ряда (II).

Общим для всех агликонов является наличие гидроксильных групп в положениях 3 и 14 стероидного цикла, а также наличие мотальных групп в тринадцатом положении.

Агликоны при С-3 по вторичной спиртовой группе присоединяют сахара: D-глюкозу, L-рамнозу, D-гулометилозу, D-аллометилозу, D-тевотозу, D-дигиталозу, L-аковенозу, D- цимарозу, L-олеандрозу, D-дигинозу, D-дигитоксозу, D-бо- винозу, D-ксилозу, D-фукозу. Из перечисленных сахаров только D-глюкоза, L-рамноза, D-ксилоза и D-фукоза были выделены иа растений, не содержащих сердечные гликозиды, а остальные являются специфичными для сердечных глико- зндов. Необходимо указать на то, что в гликозидах существуют специфичные 2-дезоксисахара, которые не имеют у С-2 гидроксильных групп.

Сердечные гликозиды находятся в растениях, как правило, в небольших количествах; в одном и том же растении часто встречаются несколько близких по строению гликози- дов. Растения служат единственным источником получения сердечных гликозндов. Основная масса гликозидов представляет собой оптически активные вещества, некоторые из них вращают плоскость поляризации влево, другие — вправо. Гликозиды — сравнительно нестойкие соединения, гидролизующиеся на несахарную часть — агликон и сахарную (один или несколько сахаров).

Генуинпые (первично существующие в растении) гликозиды часто распадаются при хранении растительного материала под влиянием ферментов, находящихся в этом же растении, а также под влиянием температуры в процессе обработки сырья. С помощью ферментов легко гидролизуются гликозиды, которые содержат в молекуле один или несколько остатков глюкозы. При действии энзимов наблюдается частичный гидролиз с отщеплением части сахарного компонента. При этом могут быть получены вторичные гликозиды с меньшим содержанием сахара.