polifenoli2010
DESCRIPTION
POlifenoliTRANSCRIPT
Fenolna jedinjenja
Jednostavni fenoli i fenolkarbonske kiseline
Prirodni fenoliPrirodni fenoli
- - jednostavni fenolijednostavni fenoli;;
- fenolkarbonske kiseline (odnosno njihovi derivati).fenolkarbonske kiseline (odnosno njihovi derivati).
Fenolkarbonske kiseline (fenolne kiseline)Fenolkarbonske kiseline (fenolne kiseline)
To su To su jedinjenja koja sadjedinjenja koja sadržrže najmanje jednu karboksilnu i jednu fenolnu e najmanje jednu karboksilnu i jednu fenolnu hidroksilnu grupu. hidroksilnu grupu.
NNastaju iz acetata, biosintetskim putem preko astaju iz acetata, biosintetskim putem preko ššikiminske kiseline. ikiminske kiseline. U praksi su pojmom fenolkarbonskih kiselina obuhvaU praksi su pojmom fenolkarbonskih kiselina obuhvaććene dve vrste ene dve vrste
metabolita:metabolita:• derivati benzojeve kiseline (C6-C1),derivati benzojeve kiseline (C6-C1),• derivati cimetne kiseline (C6-C3).derivati cimetne kiseline (C6-C3).
FenoliFenoli
Najčešće se u prirodi javljaju derivati Najčešće se u prirodi javljaju derivati kateholkatehola, a, floroglucinolfloroglucinola ia i hidrohinona.hidrohinona.
OH
OH
Katehol
OH
OHHO
Floroglucinol
CH2OH
OH
Salicilalkohol
CHO
OCH3
p-Anisaldehid
OCH3
E-Anetol
OOH3CO
Miristicin
CH2OH
OCH3CH3O
OH
Sinapilalkohol
COOH
Benzojeva kiselina
COOH
OH
OH
Protokatehinska kiselina
COOH
OH
OCH3
Vanilinska kiselina
COOH
OH
OHHO
Galna kiselina
COOH
OH
OCH3CH3O
Siringinska kiselina
HOOC
OH
HO
Homogentizinska kiselina
COOH
OH
p-Kumarinska kiselina
COOH
OH
OH
Kafena kiselina
COOH
OH
OCH3
Ferulinska kiselina
OO
OH
OH
OH
HO
HO COOH
Hlorogenska kiselina
O
O
COOH
HO
HO
OH
OH
Rozmarinska kiselina
O
O
COOH
HO
OH
OHO
COOH
HO
HO
Litosperminska kiselina
OHO
HO
O
O
R1O OH
R2O
O
R3
OH
OH
Verbaskozid (R1=Rha, R2=R3=H)Plantamajozid (R1=Glu, R2=R3=H)Helikozid (R1=Glu, R2=H, R3=OH)Forsitiazid (R1=R3=H, R2=Rha)Ehinakozid (R1=Rha, R2=Glu, R3=H)Poliumozid (R1=R2=Rha, R3=H)
Prirodni derivati fenolkarbonskih kiselina su brojni i raznovrsni. U tkivu biljaka se ovakva jedinjenja pojavljuju u različitim oblicima i to kao:• slobodne kiseline;• alkoholi ili aldehidi odgovarajućih kiselina;• estri sa odgovarajućim alifatičnim alkoholima, odnosno voćnim
kiselinama;• depsidi kiselina (međusobni estri dve fenolkarbonske kiseline);• heterozidi;• acetilovani flavonoidi.
Fizičko-hemijske osobineFenolkarbonske kiseline i njihovi heterozidi su rastvorni u polarnim
rastvaračima i slabo baznim rastvorima. Derivati cimetne kiseline lako izomerizuju u vodenim rastvorima.
Dokazivanje
Jednostavni fenoli reaguju sa rastvorom Fe (III) soli i daju komplekse crveno-bordo boje.
Sa sumpornom kiselinom uz zagrevanje grade crvenoljubičaste proizvode.
Fenoli sa dihlorhinonhlorimidom (Gibbs-ov reagens) u baznoj sredini grade indolfenolne boje (ljubičasta, plava, plavozelena, smeđa).
OH
OH
Katehol
OH
OHHO
Floroglucinol
CH2OH
OH
Salicilalkohol
CHO
OCH3
p-Anisaldehid
OCH3
E-Anetol
OOH3CO
Miristicin
CH2OH
OCH3CH3O
OH
Sinapilalkohol
COOH
Benzojeva kiselina
COOH
OH
OH
Protokatehinska kiselina
COOH
OH
OCH3
Vanilinska kiselina
COOH
OH
OHHO
Galna kiselina
COOH
OH
OCH3CH3O
Siringinska kiselina
HOOC
OH
HO
Homogentizinska kiselina
COOH
OH
p-Kumarinska kiselina
COOH
OH
OH
Kafena kiselina
COOH
OH
OCH3
Ferulinska kiselina
OO
OH
OH
OH
HO
HO COOH
Hlorogenska kiselina
O
O
COOH
HO
HO
OH
OH
Rozmarinska kiselina
O
O
COOH
HO
OH
OHO
COOH
HO
HO
Litosperminska kiselina
OHO
HO
O
O
R1O OH
R2O
O
R3
OH
OH
Verbaskozid (R1=Rha, R2=R3=H)Plantamajozid (R1=Glu, R2=R3=H)Helikozid (R1=Glu, R2=H, R3=OH)Forsitiazid (R1=R3=H, R2=Rha)Ehinakozid (R1=Rha, R2=Glu, R3=H)Poliumozid (R1=R2=Rha, R3=H)
Alkoholno-vodeni rastvori fenolkarbonskih kiselina fluoreskuju pod UV osvetljenjem, plavo, retlo žuto-zeleno. Posle reakcije sa amino etil etrom difenilborne kiseline (Naturstoff reagens), fluorescencija se pojačava.
Ova osobina se koristi i za detekciju fenolkarbonskih kiselina u rastvoru, ali i za dokazivanje primenom hromatografije na tankom sloju adsorbensa.
OdređivanjeZa određivanje količine koriste se metode spektrofotometrije i tečne hromatografije.
Kumarini i kumarinski Kumarini i kumarinski heterozidiheterozidi
Jednostavni kumarini, dikumarini i Jednostavni kumarini, dikumarini i heterociklični kumariniheterociklični kumarini
Kumarin (C9H6O2)
O O1
2
3
45
6
7
8
- derivati -pirona (2H-1-benzopiran-2-on),
- lakton 2'-hidroksi-Z-cimetne kiseline.
Kumarin je prvi put izolovan 1820 god. iz semena (Tonquino beans),
Dipterix odorata Willd. (syn. Coumarouna odorata Aubl.), Fabaceae.
Kao i većina ostalih fenilpropanskih jedinjenja i kumarini nastaju iz fenilalanina preko cimetne i p-kumarinske kiseline. Važni koraci:
- uvođenje hidroksilne grupe u orto položaj;
- proces izomerizacije na dvostrukoj vezi (EZ) je fotokatalizovan.
- spontane laktonizacije i stvaranja kumarinske strukture;
- dodatno prenilovanje;
- naknadna ciklizacija i formiranje furano- i pirano kumarina.
U biljnom tkivu mogu biti prisutni:
- heterozidi o-hidroksi-Z(E)-cimetne kiseline
- heterozidi kumarina;
- slobodni kumarini.
Iz heterozida hidroksi-cimetnih kiselina, kumarini nastaju tokom procesa sušenja (proces je praćen formiranja specifičnog mirisa pokošenog sena).
Dolazi do hidrolize heterozida i spontane laktonizacije!
Formiranje kumarina tokom procesa sušenjaFormiranje kumarina tokom procesa sušenja
Formiranje heterocikličnih kumarinaFormiranje heterocikličnih kumarina
O OO
Ksantiletin
O OO
Halepenzin
O O
OH OH
O O
Dikumarol
O OO
Aurapten
O OHO
OHHO
Peucedanol
O O
O
O
Imperatorin
O OHO
OGlu
Eskulin
O OCH3O
Ostol
O OCH3O
Suberozin
O OO
Angelicin
Primeri različitih kumarina; Primeri različitih kumarina;
jednostavni kumarini, hetrociklični kumarini i dikumarinijednostavni kumarini, hetrociklični kumarini i dikumarini
Jednostavi kumarini se međusobno razlikuju po supstituentima; najčešće su to hidroksilne i metoksi grupe, pa se i oni nazivaju hidroksi- ili metoksikumarini.
Uglavnom sva prirodna jedinjenja sadrže supstituent (hidroksi ili metoksi radikal) u položaju C7. To su i najrasprostranjeniji kumarini umbeliferon i herniarin.
Pored toga, do supstitucije može doći i na drugim položajima; na C6 i C8.
Jednostavni kumariniJednostavni kumarini
U prirodi se retko sreću O-prenil derivati, a česti su 6, 8 ili 3-prenil kumarini. Naknadno dolazi do ciklizacije i formiranja heterocikličnih derivata. Uvođenje prenil-radikala u položaj 6 dovodi do ciklizacije i stvaranja linearnih furano ili piranokumarina. Ako do prenilovanja dolazi na C8, stvaraju se angularni (ugaoni) heterociklični kumarini. Heterozidi se nagrade kada se šećer veže preko hidroksilne grupe na C6 ili C7.
Heterociklični kumariniHeterociklični kumarini
Nastaju tako što se dva kumarinska molekula međusobno povežu metilenskim mostom.
Do ovakvog povezivanja dolazi tokom procesa fermentacije, ali samo pod specifičnim uslovima:- u prisustvu mikroorganizama, - kada je biljna masa vlažna.
Najpoznatije jedinjenje ovakve strukture je dikumarol (4-hidroksi kumarin; 3.3' veza) i izolovan je iz plesnjivog sena koje je sadržalo dosta kokoca, Melilotus officinalis.
DDikumariniikumarini
Kumarini su široko rasprostranjeni u biljnom svetu; izolovano je preko 1000 različitih struktura kumarina.
Jednostavni kumarini su najprisutniji u biljkama familija Asteraceae i Fabaceae, a heterociklični kumarini u okviru familija Rutaceae i Apiaceae.
Slobodni ili u obliku heterozida, lokalizovani su u svim nadzemnim i podzemnim organima biljaka.
Smatra se da kumarini u biljnom tkivu imaju:
- zaštitnu ulogu (to su fitoaleksini),
- štite biljku od ultraljubičastog zračenja.
Rasprostranjenost, lokalizacija, biološka ulogaRasprostranjenost, lokalizacija, biološka uloga
Osobine kumarina
Heterozidi se lako rastvaraju u vodi i alkoholima.
Kumarini su kristalna jedinjenja, specifičnog, prijatnog mirisa. Rastvaraju se u alkoholima i nepolarnim rastvaračima. U baznoj sredini, dolazi do otvaranja laktonskog prstena, koji se ponovo formira dodatkom kiseline. Imaju svojstvo sublimacije.
Preparativna tečna hromatografija i gel-filtracija se koriste za izolaciju i prečišćavanje kumarina i njihovih heterozida.
Dokazivanje
- specifičan miris - fluorescencija bele, plave, žute i zelene boje; alkoholno-vodeni ekstrakt droge fluorescira pod UV osvetljenjem; fluorescencija se pojačava u prisustvu baze- kumarini imaju svojstvo sublimacije – mikrosublimacija (izgled kristala i specifične reakcije)
Određivanje - koriste se kolorimetrijske, fluorometrijske metode i metoda tečne hromatografije.
LIGNANI I
LIGNANSKI HETEROZIDI
Lignani predstavljaju sekundarnih metabolita biljaka i produkti su kondenzacije fenilpropanskih jedinica.
Ovim pojmom je obuhvaćeno nekolito grupa jedinjenja slične strukture (lignani, neolignani, oligolignani i norlignani).
Lignani se, najčešće, formiraju povezivanjenem dve fenilpropanske jedinice preko -C atoma bočnog niza (8-8' veza).
Kod neolignana, veza varira i obično se ostvaruje preko -C atoma bočnog niza samo jedne jedinice (8-3',8-1', 3-3' ).
Pojam oligolignani se odnosi na jedinjenja nastala povezivanjem dva molekula lignana ili neolignana.
Norlignani sadrže osnovni skelet sa 17 C atoma i specifično su prisutni u golosemenicama.
Vrste lignana
Na bazi osnovnog skeleta, lignani su podeljena u nekoliko grupa:
• dibenzobutanski lignani,• monofuranski lignani (tri tipa),• butirolaktonski lignani,
O
O
O
O
O
O
12
3
4
5
6
78
9
8
8'
O
9
9'
O
7
7'
O7
9'
Najvažniji tipovi lignanskih struktura
O
O
O
Primeri neolignanskih struktura
1 2a 2b 2c
3 4a 4b 5 6
• arilnaftalenski lignani (dva tipa),• dibenzociklo-oktanski lignani,• furanofuranoidni lignani.
U biljnom tkivu i nekim biljnim produktima, lignani se nalaze:
- slobodni,
- povezani s šećerima (heterozidi),
- stvaraju kompleksne molekule s nekim drugim jedinjenjima (lignoidi);
- najvažniji su flavonolignani (Silybum marianum),
- kumarolignani (prisutni u biljkama familije Simaroubaceae)
- ksantolignani (Hypericum perforatum).
Do sada je iz biljaka 70 različitih familija, izolovano nekoliko stotina prirodnih jedinjenja lignanske strukture.
U skrivenosemenicama su prisutni u svim organima, a kod golosemenica uglavnom u srži stabla i grana.
Dokazivanje
Alkoholno-vodeni rastvori fluoreskuju pod UV osvetljenjem, plavo ili žuto-zeleno. Posle reakcije sa anisaldehidom dobijaju, najčešće, braon ili crvenobraon boju.
Ova osobina se koristi i za detekciju lignana i rastvoru, ali i za dokazivanje primenom hromatografije na tankom sloju adsorbensa.
Određivanje
Za određivanje količine koriste se metode spektrofotometrije i tečne hromatografije.
Flavonoidi i flavonoidni heterozidi
Kao aglikonska komponenta ovih heterozida, javlja se molekul flavonoida.
Osnovno jedinjenje je Kostanesku izolovao 1895. god. i nazvao "flavon" (latinski flavus znači žut), pa je po njemu i velika grupa hemijski sličnih jedinjenja dobila ime.
O
O
1
2
3
45
6
6
5
O
O
1
2
3
4
7
8 8
7O
O
1
3
45
6
2'
3'
4'
5'
6'
Osnovi strukture skeleta flavonoidnih aglikona
U osnovi molekula aglikona, nalazi se -piron (piranon-4), benzo--piron (hromon) i 2-fenil-benzo--piron (flavon).
Pojednostavljena šema biosinteze flavonoida
• 2-fenilhromoni (pravi flavonoidi);• flavoni, flavonoli (monomerni i demerni)• flavanoni i dihidroflavonoli• izoflavoni i izoflavanoni
• 2-fenilhromani (gradivne jedinice tanina);• flavani• flavan-3-oli, flavan-3,4-dioli
• halkoni i dihidrohalkoni (piranski prsten je otvoren);
• 2-benzilidinkumaranoni (auroni);
• 2-fenilbenzopirilijum-katjon (antocijani).
Osnovna struktura različitih tipova flavonoidnih jedinjenja
Šećerni ostatak može da sadrži jedan, dva ili tri monosaharida, koji su međusobno linearno ili račvasto povezani.
Najčešće se glukozidna veza ostvaruje preko fenolnih grupa aglikona. Gotovo da je pravilo da flavoni grade 7-O-heterozide, a flavonoli, 3-O-heterozide.
Flavonoidi često grade C-heterozide. Dolazi do povezivanja asimetričnog C-atoma šećera sa C6 ili C8 aglikona.
Razlikuje se nekoliko tipova C-heterozida i to: mono C-heterozidi, di-C-heterozidi, kombinovani C- i O-heterozidi, acil-C-heterozidi (hidroksilne grupe šećera mogu biti esterifikovane nekim alifatičnim ili aromatičnim kiselinama).
Gradnja heterozida
O
HO
OH
R
1
3
4
1'2'
4'
HALKONIIzolikvintigenin (R=H)Butein (R=OH)
OHO
O
OH
AURONIHispidol
O+
R
OH
OH
OH
HO
ANTOCIJANIDINIPelargonidin (R=H)Cijanidin (R=OH)
FLAVONOIDI U ŠIREM SMISLU
OHO
OH
R
OH
HOH
H
FLAVAN-3-OLIAfzelecin (R=H)Katehin (R=OH)
OHO
OH
R
OH
H HOH
OH
H
FLAVAN-3,4-DIOLILeukopelargonidin (R=H)Leukocijanidin (R=OH)
GRADIVNE JEDINICE TANINA
8O
O
HO
OH
OH
R
1
3
46
2'
5'
6'
5
7
3'
4'
FLAVONIApigenin (R=H)Luteolin (R=OH)
O
O
HO
OH
OH
R
OH
FLAVONOLIKemferol (R=H)Kvercetin (R=OH)
O
O
HO
OH
H
R
OH
FLAVANONINaringenin (R=H)Eriodiktiol (R=OH)
O
O
HO
OH
OH
R
OH
H
H
DIHIDROFLAVONOLIDihidrokemferol (R=H)Dihidrokvercetin (R=OH)
"PRAVI FLAVONOIDI"
OHO
OH O
OH
OOH
OHOOH
Amentoflavon
OHO
OH O
OH
O
O
CH2OH
OCH3
OH
Silibin
O
O
HO
OH
OH
R
R Aglikoni Glukozidi__________________________________________________________
H Apigenin Viteksin (Apigenin-8-C-glukozid) Viteksin-2''-ramnozidOH Luteolin Orijentin (Luteolin-8-C-glukozid
FLAVONI
O
O
HO
OH
OH
R1
OH
R2
R1 R2 Aglikoni Glukozidi______________________________________________________________________________
OH H Kvercetin Hiperozid (Kvercetin-3-O-galaktozid) Izokvercitrin (Kvercetin-3-O-glukozid) Kvercitrin (Kvercetin-3-O-ramnozid) Rutin (Kvercetin-3-O-rutinozid)H H Kemferol Astragalin (Kvercetin-3-O-glukozid)OH OH Miricetin Mircetin-3-O-digalaktozidOCH3 H Izoramnetin Narcisin (Izoramnetin-3-O-rutinozid)
FLAVONOLI
O
O
HO
OHR1
H
R2
R3
R1 R2 R3 Aglikoni Glukozidi_________________________________________________________________________________________________________
H H OH Naringenin Naringin (Naringenin-7-O-neohesperidozid)H OH OH Eriodiktiol Eriocitrin (Eriodiktiol-7-O-rutinozid)H OCH3 OH Homoeriodiktiol H OH OCH3 Hesperetin Neohesperidin (Hesperetin-7-O-neohesperidozid) Hesperidin (Hesperetin-7-O-rutinozid)OH OH OH Taksifolin
FLAVANONI
Fizičko-hemijske osobine flavonoida
Flavonoidni heterozidi su rastvorni u vodi, alkoholima i polarnim rastvaračima.Aglikoni su lipofilni i rastvaraju se u nepolarnim rastvaračima.
Flavonoidni heterozidi se iz biljnog tkiva mogu ekstrahovati razređenim alkoholom ili acetonom, na povišenoj temperaturi.
Heterozidi i aglikoni imaju specifičan apsorpcioni spektar, najčešće s dva maksimuma. Obično se javljaju dve trake apsorpcije; 300-380 nm (potiče od prstena B); 240-280 nm (potiče od prstena A).
Flavonoidi su retko vidljivi pri dnevnom osvetljenju, a pod ultraljubičastom svetlošću fluoresciraju. Intenzitet fluorescencije i boja se menjaju u prisustvu alkalija ili metalnih kompleksirajućih agenasa.
Za dokazivanja prisustva flavonoida u biljkama i drogama, može biti iskorišćena specifična fluorescencija kompleksa ovih jedinjenja sa oksalnom i bornom kiselinom (Wilson – Tauböck-ova reakcija).
Takođe, u kiseloj sredini (hlorovodonična kiselina) uz prisustvo redukcionog sredstva (opiljci magnezijuma ili cinka), flavonoidi, u metanolnom ekstraktu droge, prevode se u crveno obojene antocijane. Pojava narandžaste, crvene ili bordo boje, ukazuje na prisustvo različitih tipova flavonoida. Ovo je "cijanidinska reakcija“ – Shinoda reakcija.
Za određivanje flavonoidnih jedinjenja, najčešće se primenjuju kolorimetrijske ili spektrofotometrijske metode (oficinalne su u većini svetskih farmakopeja).
Sve više se koristi i metoda tečne hromatografije, jer je brza i omogućava definisanje odnosa jedinjenja u okviru smeše metabolita u drogama.
Shinoda reakcija
Sa opiljcima Mg ili Zn u koncentrovanoj HCl dolazi do redukcije flavonoida do antocijanidin. Nastaju različite nijanse crvene boje u zavisnosti od broja hidroksilnih grupa.
Flavoni - narandžastaFlavonoli - rozeFlavanoni i flavanonoli - crveno do crvenoljubičastoKsantoni - purpurno
Flavoni i flavonoli sa nesupstituisanim prstenom B ne daju pozitivnu cijanidinsku reakciju!
UV spektar flavonoida
Ima dve trake
Traka I 300-380 nm (apsorpcija prstena B, cinamoil ostatak
Traka II 240-280 nm (apsorpcija potiče od prstena A, benzoil ostatak)nm200 225 250 275 300 325 350 375
m AU
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Kvercetin- u MeOH
256 nm 370 nm
Izoflavoni
U osnovni izoflavonskih aglikona je 3-fenil-hromon.
Jedinjenja ovakve strukture su ograničeno rasprostranjena u prirodi, uglavnom u Prunus i Iris vrstama i nekim rodovima familje Fabaceae (Genista, Ononis).
Do danas je izolovano i identifikovano, preko 700 izoflavona.
O
O
Izoflavon
O
O
HO
OHOH
Genistin
O
O
O
OCH3
Glu
Ononin
Antocijanidini i
antocijani
Pojam antocijan označava heterozide, a antocijanidini su aglikonske komponente.
Pigmenti. Sve nijanse plave, ružičaste, crvene i ljubičaste boje cvetova, plodova i listova.Njihovo ime potiče od grčkih reči anthos (cvet) i kyanos (plav).
Antocijanidini su derivati 2-fenilbenzopirilijum-katjona (flavilijum-katjona).
To je flavonoidna struktura s redukovanim centralnim -pironskim ciklusom.
Na položaju C3 svi antocijanidini imaju hidroksilnu grupu, a većina ih je penta ili heksa supstituisana.
+OHHO
OH
OOH
O
O
O
OHHO OH
O
OH
OH
HO O
O
OOHHO
OH
OHO
OHOH
O
O
O
COOH
OO
O
O
OHO
OHHO OHO
OO
O
OHHO OH
Ternatin A2
OHO
OH
OH
OH
R1
R2
+
Flavilijum katjon
Aglikoni
Pelargonidin (R1=R2=H)Cijanidin (R1=OH, R2=H)Peonidin (R1=OCH3, R2=H)Delfinidin (R1=R2=OH)Malvidin (R1=R2=OCH3)Petunidin (R1=OCH3, R2=OH)
Primeri strukture antocijanidina i antocijana
Pored obojenih antocijanidina, u biljnom tkivu se nalaze i neobojeni oblici.
To su leukoantocijanidini i njihovi oligomeri proantocijanidini.
Strukturno su derivati 3,4-flavandiola.
Ova jedinjenja mogu da se polimerizuju i tada grade tanine, a u prisustvu kiseline lako se oksiduju i prelaze u odgovarajuće, obojene antocijanidine.
U prirodi se javlja relativno mali broj aglikonskih struktura, ali je izuzetno veliki broj heterozida. Antocijani su uglavnom O-heterozidi.
Nastaju povezivanjem šećera preko hidroksilnih grupa na C3, C5 i C7.
Šećeri nekada su acetilovane fenolkarbonskim kiselinama.
Antocijani su rastvorljivi u vodi, acetonu i alkoholima.
Aglikoni su rastvorni u nepolarnim rastvaračima.
Kristalni oblici ili rastvori antocijana i aglikona su nestabilni.
Lako dolazi do razlaganja njihove strukture, tako da je procedura ekstrakcije, izolacije i hemijske karakterizacije jako otežana.
Za razdvajanje se koriste separacione tehnike, kao što su hromatografija na stubu ili sloju poliamida, polivinilpirolidina, celuloze, jonoizmenjivačkih smola ili preparativna tečna hromatografija.
Dokazivanje: Sama boja zakišeljenih alkoholnih ekstrakata biljnog tkiva ukazuje na prisustvo antocijana.
Određivanje ovih pigmenata se vrši spektofotometrijski (500-550 nm) iz kiselih, alkoholnih rastvora ili metodom tečne hromatografije.
-H+
OHO
OH
O
O
Glu
Glu
+
Pelargonidin-3,5-diglukozid
O
OH
O
O
Glu
Glu
O+
O
O
O
Glu
Glu
O
O-
+-H+
OHO
O
O
O
Glu
Glu
OO
O
O
O
Glu
Glu
-
-H+
HO
OH
O
O
Glu
Glu
OOHOHO
OH
O
O
Glu
Glu
OH
-H+
-H++2H2O
Promena strukture i boje vodenih rastvora antocijana pri promeni pH
TANINI
Pojam “tanin” je po prvi put upotrebljen krajem osamnaestog veka da označi jedinjenja prisutna u tkivu i ekstraktima biljaka zbog kojih su se oni koristili za štavljenje kože.
Proces štavljenja se svodi na hemijsku reakciju sa proteinima sirove kože i njihovu precipitaciju, što dalje sprečava njihovu razgradnju i truljenje = impregnacija.
Danas se za štavljenje sve manje koriste biljne droge, a sve više mineralne soli.
Tanini su u vodi rastvorna jedinjenja polifenolne prirode, molekulske mase 500 (1000) - 3000. Nisu toksični, a oporog su ukusa.
Reaguju sa solima teških metala, alkaloidima i proteinima i grade teško rastvorne komplekse.
Terapijska primena nekih droga zasnovana je na prisustvu i delovanju tanina.
Obično se "taninskim" smatraju droge koje sadrže preko 10% ovih polifenola. U velikom broju droga, tanini se javljaju kao prateće komponente.
Definicija
Na osnovu gradivnih jedinica i hemijske prirode, postoje dve vrste tanina:
• hidrolizujući tanini (estri fenolnih kiselina i šećera),• kondenzovani tanini (kondenzacioni proizvodi flavanskih molekula),
• mešoviti tanini (smeša dve vrste tanina),• pseudotanini (nastaju od gradivnih jedinica tanina, ali imaju manju molekulsku masu).
Osnovne gradivne jedinice tanina
Hidrolizujući tanini su poliestri galne kiseline (ili njenih derivata) i centralnog molekula šećera. Dejstvom kiselina i enzima (tanaza) ova grupa tanina se razlaže na polifenolne kiseline i šećer.
Galna kiselina, njeni depsidi ili heksahidroksi-difenska kiselina grade estre sa alkoholnim grupama centralnog molekula šećer (glukozom).
Monomerna pentagaloilglukoza (Acidum tannicum) ili njeni oligomeri su najrasprostranjeniji hidrolizujući tanini u biljnom svetu.
Moguća su i dodatna povezivanja monomernih molekula tanina (C-C i C-O-C vezama) = oligomeri.
U okviru molekula tanina nalazi se i heksahidroksi-difenska kiselina. Tek posle hidrolize i oslobađanja kiseline, dolazi do njene spontane laktonizacije i formiranja elagne kiseline. Zato se ovi tanini nazivaju elagni tanini.
Hidrolizujući tanini (galni, pirogalni tanini)
O
HO
HO
O
O O
O
OH
HO
HO
OH
O
O
OOH
OH
OH
O
HO
OH
OH
O
OOH
OH
OH
Eugenin (Telimagrandin II)
O
HO
HO
HO
HO
HO
HO
O
OO
OO
O
O
OH
OH
OH
OHHO
OH
O
O
OOH
OH
OH
Pentagaloilglukoza
O
HO
HO
O
O O
O
OH
HO
HO
OH
O
O
OH
OH
HO
HO HOHO
OO
OR
Pedunkulagin (R=H)Kasuariktin (R=G, )Potentilin (R=G, )
OH
OH
OH
OO
O
OH
OHHOHOHO
HO
O
OO
OO
O
OO
O OH
OHO
H
OHOHHO
Geranin (jedna od dve tautomerne forme)
HO
HO
OH
HO
HO
OH
OHHOHOHO
HO
O OOO
O OO
HO OH
OH
HO
O
OO
H
OH
OH( )KastalaginOH( )Veskalagin
O
O
OO
OGOG
OGO
O
OO
O
OH
OH
OH
HO
OH
OHOH
O
OH
OGOG
O
GG
Rugozin-D (G=Galoil, G-G=HHDP)
Hidrolizujući tanini
Ova grupa tanina nastaje kondenzacijom nekoliko (najčešće tri ili četiri molekula) flavan-3-ola (katehina i epikatehina) ili ređe flavan-3,4-diola (leukoantocijanidina).
Kondenzovani tanini (katehinski tanini)
Tanini se formiraju C4-C8 ili C4-C6 kondenzacijom osnovnih jedinica.
Dolazi do dodatnog povezivanja unutar dimera; C4-C8 ili C2-O-C7.
U prisustvu enzima i kiselina ne dolazi do cepanja molekula kondenzovanog tanina.
Naprotiv, dolazi do dodatnih procesa kondenzacije i stvaranja polimera. Polimeri koji sadrže preko 50 monomernih flavana, nazivaju se flobafeni (flobafenska ili taninska crvenila).
Tokom procesa polimerizacije, deluju specifični enzimi (peroksidaze) i oksiduju orto-hidroksilne grupe do orto-hinona.
Flobafeni su obojeni, u vodi nerastvorni biljni proizvodi i ne poseduju osnovno svojstvo tanina, adstingenciju. Inače, boja velikog broja droga potiče od flobafena.
OHO
OH
OH
R1
OH
R22
3
2R, 3S Serija:Afcelehin (R1=R2=H)Katehin (R1=OH, R2=H)Galokatehin (R1=R2=OH)
OHO
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
OH
HO
Procijanidin B-1
OHO
OH
OH
OH
OH OH
OH
O
OH
HO
OH
Procijanidin B-2
OHO
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
O
OH
OH
Procijanidin B-4
OHO
OH
OH
OH
HO
OH
O
OH
OH
OH
OH
Procijanidin B-3
OHO
OH
OH
OH
OH O
O
OH
OH
HO
Procijanidini A-1 ( ) i A-2 ()
O
OH
OH
HO
OH
OH
R
O
OH
OH
HO
OH
OH
R
O
OH
OH
HO
OH
OH
R
R
OH
OH
HO
OH
OH
O
O
OH
OH
HO
OH
OH
R
O
OH
OH
OH
R
HO
HO
Opšta struktura proantocijanidinskog polimera:Procijanidin (R=H)Prodelfinidin (R=OH)
Kondenzovani tanini
• Hidrolizujući tanini su široko rasrostranjeni, najviše u biljkama familija Ericacae, Anacardiaceae, Geraniaceae, Combretaceae, Aceraceae i Punicaceae.
• Kondenzovani tanini se nalaze u brojnim biljnim vrstama familija Rosaceae, Hamamelidaceae, Rubiaceae, Cupressaceae i Pinaceae.
• “Mešoviti tanini“ = smeša dve vrste tanina, prisutne su u biljkama familija Fagaceae, Polygonaceae, Myrtaceae, Theaceae.
Kao nerastvorne, amorfne mase, tanini se nalaze u citoplazmi parenhimskih ćelija različitih organa. Prisutni su u tkivima koja odumiru (pluti, suvom listu), ali i u mladim tkivima koja rastu (pupoljci lista čaja).
Rasprostranjenost i lokalizacija tanina
Tanini se u biljnom tkivu sintetišu i akumuliraju posle infekcije mikroorganizmima (fitoaleksinska funkcija).
Odrvenela tkiva su dodatno "impregnirana" i zaštićena, ovim jedinjenjima.
Tanini predstavljaju zaštitu od insekata i herbivora (ekološka funkcija).
Smatra se da su medijatori starenja tkiva i da učestvuju u opadanja lišća u jesen (fiziološka funkcija).
Hidrolizujući tanini su depo šećera. Prisutni u mladom voću oni ga štite, ali procesom zrenja, dolazi do njihovog razlaganja; oporost nezrelog voća se gubi, a oslobođeni šećer doprinosi ukupnoj slasti zrelog voća.
Biološka funkcija
Svi tanini se rastvaraju u vodi i grade koloidne rastvore. Rastvaraju se u razblaženim alkalijama, alkoholu i acetonu, slabo su rastvorni u organskim rastvaračima.
Zagrevanjem, dolazi do razlaganja estarskih tanina i dodatne polimerizacije kondenzovanih.
Suvom destilacijom se od hidrolizujućih tanina formira floroglucinol, a od kondenzovanih tanina, katehol.
Iz vodenih rastvora se talože solima teških metala, alkaloida i belančevinama; dokazivanje. Sa Fe+3 jonima daju plavo (hidrolizuju}i) ili zeleno (kondenzovani) obojene produkte.
Količina tanina u drogama, najčešće se određuje gravimetrijskim postupcima (na osnovu taloženja kožnim prahom ili solima teških metala). Spektrofotometrijske metode su bazirane na merenju intenziteta boje kompleksa: npr. galne kiseline s kalijum-jodatom, elagne kiseline s azotnom kiselinom ili proantocijanidina s p-dimetilaminobenzaldehidom u kiseloj sredini.
Fizičko-hemijske osobine
Izolacija tanina se radi iz svežeg ili liofilizovanog tkiva (sušenjem dolazi do promene osnovne strukture tanina).
Primarna ekstrakcija iz tkiva se vrši vodom, etanolom, acetonom ili etilacetatom.
Iz sirovog ekstrakta se tanini najbolje razdvajaju gel filtracijom, dok su drugi adsorbensi mnogo manje efikasni.
Analitika i definisanje strukture molekula tanina je omogućeno savremenijim tehnikama spektralne analize (NMR).
Izolovani tanini su amorfni prah, bledodrapkaste boje, bez mirisa izrazito oporog ukusa.
BENZOHINONI I NAFTOHINONI
Hinoni u biljkama
O
O
12
3
45
6
p-Hinon
O
O
o-Hinon
O
O
12
3
45
6
7
8
Naftohinon
O
O
1
2
3
45
6
7
8 9
10
Antrahinon
O
O
Antraciklinon
O
O
Naftodiantron
OO
O
OH
Miltionon
Biljni pigmenti, žute, narandžaste, crvene, pa i purpurne boje, hemijski posmatrano pripadaju grupi hinona.
To su derivati 1,4-diketo-cikloheksan-2,5-diena (p-hinona) i 1,2-diketo-cikloheksan-3,5-diena (o-hinona).
Ova jedinjenja se u biljkama retko nalaze kao jednostavni hinoni.
Mnogo ćešće se javaljaju različiti tipovi kondenzacije sa aromatičnim jezgrom: naftohinoni, antrahinoni, antraciklinoni, terpenki hinoni.
Javljaju se kao slobodna ili u obliku heterozida.
Na promeni strukture hinona i njihovom prelasku u hidrohinone, zasnovano je građenje heterozida, ali i farmakološka aktivnost ovih jedinjenja.
Biosinteza hinona
Hinoni biljaka nastaju kroz tri različita biosintetska puta: • poliketidnim putem sintetišu se 1,8-dihidroksiantrahinoni i neki naftohinoni u biljkama familije Plumbaginaceae;• preko izohorizminske i o-sukcinilbenzojeve kiseline sintetiše se najveći broj naftohinona i 1,2 (1,3)-dihidroksiantrahinoni:• preko p-hidroksibenzojeve kiseline formiraju se naftohinoni u biljkama familije Boraginaceae.
O
O
12
3
45
6
p-Hinon
O
O
o-Hinon
O
O
12
3
45
6
7
8
Naftohinon
O
O
1
2
3
45
6
7
8 9
10
Antrahinon
O
O
Antraciklinon
O
O
Naftodiantron
OO
O
OH
Miltionon
Fizičko-hemijske osobine
Hinonski aglikoni su lipofilni i rastvaraju se u nepolarnim organskim rastvaračima (petroletru, heksanu, benzenu, etru).
Kao tečnosti, benzohinoni i naftohinoni mogu biti predestilisani iz droge vodenom parom.
Hinonski heterozidi su rastvorni u vodi i alkoholima.
Najčešće se u drogama dokazuju hemijskim, bojenim reakcijama na fenolnu grupu.
Količina hinonskih heterozida se određuje spektrofotometrijski ili hromatografskim metodama.
Biološka uloga
To su produkti sekundarnog metabolizma biljaka i sporadično su rasprostranjeni u biljnom svetu.
Pored pigmenata, postoje hinonske strukture koje su uključene u procese primarnog metabolizma i univerzalno su prisutne u biljnoj ćeliji. To su benzohinoni, naftohinoni (ubihinon, plastohinon) i tokoferilhinoni (menahinon).
Ova jedinjenja su prenosioci elektrona i uključena su u procese ćelijskog disanja i fotosinteze.
Alergijske reakcije
Neka jedinjenja iz grupe benzohinona i naftohinona su poznati alergeni. Najčešće se alergija manifestuje kontaktnim dermatitisima, a nekada i težim oblicima sistemskih alergijskih reakcija. Alkanan: [R=CH2CH2CH2CH(CH3)2]
Alkanin: [R=CH(OH)CH2CHC(CH3)2][ ikonin: [R=CH(OH)CH2CHC(CH3)2]
O
O
CH3O C5H11
PriminNaftohinoni
OH O
R
OH O
Tehnička primena
Droge koje sadrže hinonske heterozide se od davnina koriste kao prirodne boje za tekstil i kozmetičke preparate. Najznačajnije prirodne boje su:
• 1,2 (1,3)-dihidroksiantrahinoni alizarin iz korena broća, Rubia tinctoria, Rubiaceae;kermez iz Kermococcus vermilio;karminska kiselina Cocuccus cactti;
• naftohinoni alkanin iz herbe Alkanna tinctoria, Boraginaceae;šikonin iz herbe Lithospermum erythrorhizon,
ANTRONI, ANTRANOLI, ANTRAHINONI(ANTRANOIDI)
O2
O
O
Antrahinon
O
Antron
OH
Antranol
O
O
Diantron
OH O OH
HO
HO
OH O OH
Hipericin
x 2
Različiti oblici antracenskih derivata
Emodinski antrahinoni
Međusobno se razlikuju po stepenu oksidacije devetog i desetog C atoma (antroni, antranoli, antrahinoni), ali svi su hidroksilovani na C1 i C8.
Ovakva jedinjenja, dodatno supstituisana u okviru aromatičnih prstenova A i C, nazivaju se 1,8-dihidroksiantrahinoni, emodinski ili laksantni antrahinoni.
Njihovi redukovani oblici, antroni, nastaju poliketidnim biosintetskim putem.
Heterozidi antrona i antrahinona su ograničeno rasprostranjeni u biljkama familije Liliaceae, Rhamnaceae, Polygonaceae, Fabaceae.
Antranoidi su derivati antracena. Takođe, mogu se sagledavati i kao derivati p-hinona; di benzo p-hinona.
Aglikoni se međusobno razlikuju na osnovu supstituenata na C3 i C6.
Šećeri se povezuju za aglikon preko hidroksilne grupe na C8 i/ili C6. Nekada se šećer povezuje direktno za C10 antrona i tada nastaju stabilni C-heterozidi (aloinski tip heterozida).
U prirodi se javljaju antronski heterozidi, diantronski i antrahinonski heterozide; O-heterozidi, C-heterozidi ili O i C-heterozidi.
OO OH
COOHH-D-Glu
-D-Glu
Reinozidi A i B
O OH
H-D-Glu
OH
CH2OH
Aloini A i B
OO OH
COOH
-D-Glu
O
Rein-8-glukozid
OH O OH
R2
O
R1
12
3
456
7
89
10
Emodin (R1=CH3, R2=OH)Fiscion (R1=CH3, R2=OCH3)Hrizofanol (R1=CH3, R2=H)Aloe-emodin (R1=CH2OH, R2=H)Rein (R1=COOH, R2=H)
O
O
OH OH
OH OH
COOH
COOH
Senidini A i B
Fizičko-hemijske osobine
Aglikoni se rastvaraju u organskim rastvaračima, heterozidi u vodi i alkoholima.
Redukovani oblici aglikona su žuto obojeni; antrahinoni su žute ili narandžaste boje; slično je i sa heterozidima.
Apsorpcioni spektar s tri maksimuma (220, 280, 430 nm).
Aglikoni sublimuju na temperaturi od 200-220OC i grade karakteristične kristale.
Hemijski se dokazuju Bortregerovom reakcijom; žuti, lipofilni antrahinoni s bazama grade hidrosolubilne, karmincrvene fenolate.
Količina ukupnih, oksidovanih, antrahinonskih heterozida se određuje spektrofotometrijski, na osnovu intenziteta boje kompleksa aglikona s natrijum-hidroksidom ili magnezijum-acetatom.
Danas se za kvalitativnu i kvantitativnu analizu koriste hromatografske tehnike, jer omogućavaju definisanje odnosa u okviru kompleksa metabolita.
Alizarinski antrahinoni
Jedinjenja supstituisana u okviru prstena C (1,2- ili 1,3-dihidroksiantrahinoni) nazivaju se alizarinski antrahinoni.
Nastaju biosintetskim putem preko izohorizminske i o-sukcinilbenzojeve kiseline.
Alizarinski antrahinoni se nalaze slobodni ili u obliku heterozida u biljkama familija Rubiaceae (rodovi Rubia, Galium, Morinda, Asperula) i Scrophulariaceae (Digitalis).
Droge koje ih sadrže ili izolovana jedinjenja se, uglavnom, upotrebljavaju kao crvene boje.
Retko se koriste u terapijske svrhe; deluju na šizontne oblike Plazmodium falciparum i potencijalni su antimalarici.
Najčešće se koriste za rastvaranje kamenčića (oksalatnih i fosfatnih) nataloženih u organima urinarnog trakta.
alizarin