Флавоноиды

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ
ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ФАРМАЦИИ
Курсовая работа по фармакогнозии натему:                                                           
Исполнитель: студентка 3-го курса 7-й группы
Специальность: химия, фармацевтическаядеятельность
Минск, 2006г.
Оглавление

 TOC o «1-9» t «Заголовок3;3; Заголовок 2;2; Заголовок 1;1» hI. Введение… 3
II.Классификация… 4
III.Физико-химические свойства. … 9
IV. Распространениев растительном мире.… 10
V. Локализация поорганам и тканям.… 10
VI. Рольфлавоноидов в жизнедеятельности растительного организма.     12
VII. Влияниеонтогенетических факторов и условий среды на накопление флавоноидов врастениях. … 13
VIII. Сбор, сушка ихранение  ЛРС, содержащего флавоноиды. … 13
IX. Методывыделения.… 14
X. Методы анализа.… 17
Качественноеопределение.… 17
1.Цветные реакции.… 17
2. Реакции осаждения.… 19
3. Хроматография.… 20
Количественноеопределение.… 20
XI. Применениефлавоноидов в медецине и других отрослях народного хозяйства.    21
XII. Заключение.… 26
Литература… 29
I. Введение
Флавоноидами называется группа фенольных соединений с двумяароматическими кольцами, объединенных общим структурным составом С6-С3-С6.Первое бензольное кольцо, конденсированное в большинстве классов с кислородосодержащим гетероциклом С илинепосредственно прилежащее к карбонильной группе пропанового фрагмента, как в халконах,обозначают буквой А, а боковой фенильный заместитель — буквой В латинскогоалфавита. Исходя из такого обозначения, порядок нумерации в гетероциклическихфлавоноидах начинается с гетероатома с переходом на кольцо А, а в кольце Впорядок нумерации автономный и начинается с углерода, связанного с остальнойчастью молекулы [3].
Большинство флавоноидов можно рассматривать как производные хромона(бензо-γ-пирон) [6].
 
Под термином флавоноиды (от лат. flavus — желтый, так как первыевыделенные из растений флавоноиды имели желтую окраску, позднее установлено,что многие из них бесцветны) объединены различные соединения, генетическисвязанные друг с другом, но обладающие различным фармакологическим действием[7].
Изучение флавоноидов относится к началу XIX в., когда в 1814 г. Шевролевыделил из коры особого вида дуба кристаллическое вещество, названноекверцетрином. Спустя 40 лет Риганд установил гликозидный характер этоговещества и агликон назвал кверцетином. В 1842 г. Вайс сообщил о выделениирутина из Rutagraveolens.Впервые в 1864 г. в индивидуальном виде был получен хризин из тополя; строениеего было подтверждено в 1898 г. Косанецким путем синтеза метилового эфирахорацетофенона с этиловым эфиром бензойной кислоты [5]. В 1903 г. Валяшкоустановил строение рутина. Систематическое изучение строения природныхфлавоноидов многие годы проводили польские химики. Большую работу по изучениюантоцианов провел Вильштеттер. Исследованиями катехинов занимались А. Л.Курсанов, М. Н. Запраметов, К. Фрейденберг и др. Интерес к флавоноиднымсоединениям особенно возрос в 40-е годы нашего столетия: флавоноиды привлекаютвнимание ученых разносторонней биологической активностью и чрезвычайно низкойтоксичностью. После 1970 г. выделено свыше 1400 соединений, относящихся кфлавоноидам. Перспективным направлением является поиск биологически активныхсоединений группы ксантонов — близких по строению к флавоноидам [7].II.Классификация
В зависимости от степени окисления и гидроксилирования пропановогоскелета С6-С3-С6, положения фенильного радикала и величины гетероциклафлавоноиды 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 подгруппеотносятся:
1)производныефлавана (2 фенилхромана):
        


Лейкоантоцианидин
ФЛАВАН
КАТЕХИН



АНТОЦИАНИДИН
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 флавоноидныесоединения, кроме катехинов и лейкоантоцианов, сравнительно редко встречаются всвободном состоянии. Подавляющее большинство их представлено в видеразнообразных гликозидов. Многообразие флавоноидных гликозидов обусловленозначительным 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 такиесложные 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 специфическиедисахариды: 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 всехположениях. 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 полуацетальнойсвязью через атом кислорода. О-гликозиды в зависимости от количества сахаров, положения и порядка присоединенияделятся на моногликозиды, биозиды, дигликозиды и смешанные гликозиды.
Вторую группу составляют С-гликозиды или гликофлавоноиды, которые можноподразделить на С-моногликозиды, С-дигликозиды, С-О-дигликозиды, С-О-биозиды. Вгликофлавоноидах углеводные заместители связаны с агликоном через углеродныйатом в 6 или 8-м положении.
К третьей группе флавоноидных гликозидов относятся так называемыекомплексные соединения.Они представляют собой ацилированные гликозиды различныхгрупп и в зависимости от положения ацильного заместителя делятся на гликозидыдепсиноидного типа и гликозиды со сложноэфирной связью в сахарных заместителях.Из кислот, выделенных из комплексных гликозидов, идентифицированы бензойная, n-оксибензойная, кофейная, уксусная,пропионовая, n-оксикоричнаяи другие кислоты [3].
К флавоноидам относятся производные халкона, катехины, антоцианидины,ауроны. Катехины относятся к полифенолам, входят в состав конденсированныхдубильных веществ. Катехины представляют собой наиболее восстановленныефлавоноидные соединения. Многие красные и синие окраски цветков с различнымиоттенками обусловлены присутствием антоцианидинов. В зависимости от рН средыокраска цветков меняется. В кислотной среде они образуют розовую, краснуюокраску, в щелочной среде — от голубой до синей с разными оттенками. Ауроныимеют разнообразную структуру. Они встречаются в растениях семейства астровых.В растениях присутствуют в форме гликозидов [7].
   III. Физико-химические свойства.
Флавоноиды являются кристаллическими веществами с определеннойтемпературой плавления, без запаха, имеющие жёлтый (флавоны, флавонолы, халконыи др.), бесцветные (изофлавоны, катехины, флаваноны и др.), а также окрашенныев красный или синий цвет в зависимости от ρН среды (антоцианы) [6]. Вкислой среде они имеют красный цвет (соли катионов), в щелочной – синий (солианионов)[2].
Агликоны флавоноидов, как правило, растворимы в ацетоне, спиртах,органических растворителях и нерастворимы в воде. Гликозиды плохо растворимы вводе, за исключением гликозидов, имеющих в своей молекуле более трёх остатковсахара, не растворимы в органических растворителях (эфире и хлороформе).
Флавоноидные гликозиды обладают оптической активностью, для ниххарактерна способность к кислотному и ферментативному гидролизу. Скоростьгидролиза и условия его проведения различны для различных групп флавоноидов[6].
О-гликозиды при действии разбавленных минеральных кислот и ферментовлегко гидролизуются до агликона и углеводного остатка. С-гликозиды  с трудом расщепляются под действием концентрированных кислот (HClили СН3СООН) или ихсмесей при длительном нагревании [2].
 Под влиянием света и щелочей легкоокисляются, изомеризуются, разрушаются. При нагревании до температуры 200°С этисоединения возгоняются, а при более высокой температуре разрушаются [3].IV. Распространение в растительном мире.
Флавоноиды широко распространены в растительном мире. Более того, многиесемейства 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) (бессмертникпесчаный, сушеница топяная, пижма);
· Яснотковые(Lamiaceae)(пустырник сердечный);
· Сельдерейные (Apiaceae) (володушкамногожильчатая);
· Рутовые (Rutaceae) (бархат, рута душистая)
Более часто флавоноидывстречаются в тропических и альпийских растениях. Обнаружены и у низшихрастений: зеленые водоросли (ряски), споровые (мхи, папоротники), хвощи (хвощполевой), а также у некоторых насекомых (мраморно-белая бабочка) [7]. V. Локализация по органам и тканям.
В растениях флавоноидылокализуются в различных органах, но чаще в надземных: цветках, обуславливаяокраску лепестков(бессмертник песчаный, василек синий, пижма обыкновенная); втраве(фиалка, чистец, рута, горец), плодах(боярышник, софора японская);значительно меньше их в стеблях и подземных органах (солодка, шлемникбайкальский, стальник полевой). Наиболее богаты ими молодые цветки, незрелыеплоды. Локализуются в клеточном соке в растворенном виде. Содержаниефлавоноидов в растениях различно: в среднем 0,5-5%, иногда достигает 30% (вцветках софоры японской) [энт].
В клетках растенийфлавоноиды накапливаются в форме гликозидов, главным образом в вакуолях, а всвободном состоянии — в специальных образованиях, зачастую имеющих довольносложное строение — смоляных и эфирномасличных ходах, канальцах, вместилищах,железках и т.д. В надземных частях растений более 85% суммы флавоноидовлокализуется в клетках эпидермы и только 15% — в остальных тканях [2].
 В лепестках цветков обычно находятсяантоцианы, обуславливая окраску большинства алых, красных, розово-лиловых исиних цветков. В окраске желтых цветов принимают участие флавоноловыегликозиды, ауроны, и халконы, хотя наиболее важным источником этого цветаявляются каротиноиды. Поскольку антоцианиды и флавонолы особенно близко связаныструктурно и биогенетически, то они часто присутствуют вместе в одинаковыхгликозидных структурах. С антоцианами совместно могут находиться такжегликозиды флавонов, флавононов, ауронов и халконов. Очевидно, в зависимости отсочетаний этих соединений лепестки цветков приобретают разные оттенки.Гликолизирование флавоноидных пигментов цветков имеет существенное значение. Содной стороны, это состояние обеспечивает их устойчивость к свету и к действиюферментов, с другой – в форме гликозидов улучшается растворимость пигментов вклеточном соке.
В большинстве плодовосновной их окраски являются также антоцианы. Широко распространены ифлавоноловые гликозиды. В листьях главными являются  флавоноловые гликозиды, а антоцианов в нихсравнительно мало. В семенах флавоноиды могут находиться как в свободном, так ив связанном состоянии. Например, это может относиться к флавонолу кверцетину.Функция флавоноидов в семенах неясна. Высказано предположение, что они могутбыть ингибиторами прорастания [5].VI. Роль флавоноидов в жизнедеятельностирастительного организма.
Биологическая роль флавоноидов в жизни растений изучена еще недостаточно.
Некоторые авторы считают, что флавоноиды принимают участие:
•  в окислительно-восстановительныхпроцессах растений;
•  в выработке иммунитета;
• в защите растений от неблагоприятных воздействий ультрафиолетовых лучейи низких температур. Предполагается, что благодаря способности поглощатьультрафиолетовое излучение (330–350 нм) и часть видимых лучей (520–560 нм)флавоноиды  защищают растительныеткани от избыточной радиации. Это подтверждается локализацией флавоноидов  в эпидермальных (близких к поверхности)клетках растений.
•  в процессе оплодотворения высшихрастений;
•  обуславливают огромноеразнообразие окрасок цветков и плодов, что привлекает насекомых и тем самымспособствуют опылению;
• некоторые флавоноиды защищают аскорбиновую кислоту от окисления (т.е.являются антиоксидантами).
·        входяв состав экстрактивных веществ древесины, флавоноиды  способны придавать ей особую прочность иустойчивость к поражениям патогенными грибами [2].VII. Влияние онтогенетических факторов иусловий среды на накопление флавоноидов в растениях.
1.    Нанакопление флавоноидов оказывают влияние возраст и фаза развития растения. Вмолодых растениях их больше; в старых растениях их количество уменьшается.Максимальное содержание флавоноидов наблюдается в цветках, листьях и травах впериод бутонизации и цветения, а к фазе плодоношения содержание снижается; вплодах и семенах — в период молочной зрелости — полного созревания; в корнях — в период увядания надземной массы осенью.
2.    Нанакопление флавоноидов влияет освещенность. Содержание флавоноидов в растенияхувеличивается с ростом освещенности, а степень их гидроксилирования (число -ОНгрупп) — с увеличением высоты над уровнем моря.
3.    Нанакопление флавоноидов влияет температура. Содержание антоцианов увеличиваетсяпри понижении температуры (покраснение листьев у щавеля), у других группфлавоноидов, наоборот, содержание увеличивается    при повышении температуры [2].VIII. Сбор, сушка и хранение  ЛРС, содержащего флавоноиды.
Сбор сырья проводится в фазу наибольшего накопления флавоноидов.Заготовку надземных частей проводят в фазу бутонизации или начала цветения,подземных – в конце вегетации [2]. В фазу цветения собирают цветки василькасинего, пижмы, бессмертника, траву сушеницы, горцев, пустырника. Особенностьюсбора сушеницы является выдергивание растения с корнем. Пустырник собирают прицветении нижних цветков. В фазе полного цветения наступает«перезревание», чашечка твердеет и становится колючей, а сырьесчитается некачественным. Траву череды собирают в период бутонизации. Послецветения образуются плоды — семянки с колючими остями. Сбор дикорастущего сырьяпроизводят вручную с использованием ножей, ножниц и серпов. Для сборакультивированных растений (цветки бессмертника, плоды боярышника) применяютмалую механизацию [7].
Сырье необходимо сушить вскоре после сбора, т.к. флавоноидные гликозидыпод влиянием ферментов в присутствии влаги легко гидролизуются на сахар иагликон, а свободные агликоны могут окисляться.
Сушить сырье следует в тени или в сушилках с искусственным и естественнымобогревом. Плоды сушат при температуре 70-90°С, траву — 50-60°С; цветки — 40°С.Не допускается сушка на солнце. Медленная сушка, особенно на солнце, ведет кразрушению флавоноидов.
Сырье необходимо оберегать от влаги и прямых солнечных лучей. Сохранять вплотно укупоренной таре, в хорошо проветриваемом помещении [2].IX. Методы выделения.
Для флавоноидов, как и для других веществ, не существует способавыделения, универсального для всех растительных материалов. В каждом конкретномслучае прибегают к наиболее подходящему методу или сочетанию методов, с учётомв основном свойств веществ и особенностей растительного сырья. Наиболее частоиспользуются избирательная экстракция, осаждение с помощью солей тяжёлыхметаллов и хроматографические методы [5].
Для выделения флавоноидов из растительного сырья в качестве экстрагентачаще всего используют метиловый или этиловый спирты или их смеси с водой.
Полученное спиртовое извлечение упаривают (упаривание проводят в вакуумепри возможно низкой температуре (50-70º)), разбавляют горячей водой иудаляют липофильные вещества (жирные масла, смолы, хлорофилл) из водной фазыделительной воронки дихлорэтаном или четыреххлористым углеродом. После этойочистки  агликоны извлекают этиловымэфиром, монозиды (в основном) этилацетатом и биозиды, триозиды – н- бутанолом,насыщенным водой.
Компоненты каждой фракции разделяют, используя колоночную хроматографию,с применением в качестве сорбента полиамида, силикагеля или целлюлозы.Элюирование веществ с колонки (агликоны) проводят смесью хлороформа с метаноломили этанолом с возрастающей концентрацией спиртов или спиртоводными смесями(гликозиды), начиная с воды и увеличивая концентрацию спирта [6].
Для отделения и очистки многих флавоноидов иногда используют ихспособность образовывать нерастворимые в воде и спирте соли при взаимодействиис ионами тяжелых металлов, а также влияние рН на образование таких осадков.Флавоноиды, содержащие свободные орто-гидроксильные группы в кольце В, приобработке их спиртовых растворов солями среднего или основного ацетата свинцаобразуют осадки, окрашенные в ярко-желтый и красный цвета. Осадки затемцентрифугируют и после суспендирования в разбавленных спиртах разлагают спомощью сероводорода. Далее флавоноиды отделяют либо путем перекристаллизации,либо хроматографическими методами [5].
Для идентификации флавоноидов используют их физико-химические свойства:определение температуры плавления, определение удельного вращения гликозидов исравнение их УФ-, ИК-, ПМР- спектров со спектрами известных образцов [6].
X. Методы анализа.Качественное определение.
Для обнаружения флавоноидов в ЛРС используют химические реакции ихроматографию. Химические реакции подразделяются на цветные и реакцииосаждения.1.Цветныереакции.
1.Цианидиновая проба.
Общей реакцией на флавоноидные соединения является цианидиновая проба,проводимая с помощью концентрированной соляной кислоты и металлического магния.Действие водорода в момент выделения приводит к восстановлению карбонильнойгруппы и образованию ненасыщенного пиранового цикла, который под действиемсоляной кислоты превращается в оксониевое соединение, имеющее окраску оторанжевой (флавоны) до красно-фиолетовой (флаваноны, флавонолы,флаванонолы). 
Изменение условий восстановления путем замены магния на цинк приводит кизменению окраски. При использовании цинка по­ложительную реакцию даютфлавонолы и флавонол-3-гликозиды, а флаваноны не обнаруживают ее.
Цианидиновую реакцию не обнаруживают халконы, ауроны, но при добавленииконцентрированной соляной кислоты (без маг­ния) образуют красное окрашивание засчет образования оксониевых солей [6].
Для постановки реакции 1 г порошка сырья заливают 10 мл 95% этанола,нагревают на водяной бане до кипения и настаивают 3-4 ч. Спиртовое извлечениефильтруют, упаривают до объема 2 мл, делят пополам и разливают в 2 пробирки; вкаждую пробирку прибавляют по 3 капли концентрированной хлористоводороднойкислоты. В 1-ю пробирку добавляют 0,03-0,05 г цинковой пыли и нагревают наводяной бане до кипения. Жидкость окрашивается в красный цвет. Во 2-й пробиркеокрашивание отсутствует[7].

                                                           ЦИАНИДИНХЛОРИД
2. Борно-лимонная реакция (реакция Вильсона- Таубека).
5-оксифлавоны и 5-оксифлавонолы,взаимодействуя с борной ки­слотой в присутствии лимонной (реактив Вильсона),образуют жел­тую окраску с красноватой флюоресценцией в УФ-свете. При заменелимонной кислоты на щавелевую (реактив Таубека) в УФ-свете отме­чается зеленаяили желтая флюоресценция.
3. Реакция с треххлористой сурьмой.
5-оксифлавоны и 5-оксифлавонолы, взаимодействуя с треххлори­стой сурьмой,образуют комплексные соединения, окрашенные в жел­тый или желто-оранжевый цвет- флавоны, в красный или красно-фиолетовый — халконы.
4.  Характерной реакцией на флавоноиды являетсяих взаимодей­ствиесо щелочами с образованиемжелтой окраски. Халконы и ау­роны дают со щелочами красное или ярко-желтое окрашивание,антоцианидины-синее окрашивание.
5.Флавоноиды со свободной7-оксигруппой легко образуют азо-красители с диазотированной сулъфаниловойкислотой и другими производными ароматических аминов [6]. Появлениетотчас же оранжево-красной окраски в видимом свете указывает на присутствие7-оксифлавонов, 7-оксифлавонолов, 7-оксиизофлавонов. Появление окраски через1-2 минуты, подтверждает наличие 7-оксифлавононов[5].
6.Ряд флавоноидов дает окрашенныекомплексы с ионами алю­миния, циркония, окрашенные, как правило, в УФ-светев ярко-желтый цвет, что используется при их хроматографическом обнару­жении.
7.  Как все фенольные соединения, флавоноиды взаимодействуют с хлоридомокисного железа с образованием различно окрашенных комплексов (отзеленого до коричневого). Реакция мало специфична [6].2. Реакции осаждения.
Все флавоноиды с основным ацетатом свинца образуют осадки, окрашенные вярко-жёлтый или красный цвет.
Средним ацетатом свинца осаждаются лишь флавоноид, содержащие свободныеорто-гидроксильные группы в 3’4’-положениях кольца В [2].3.Хроматография.
Для обнаруженияфлавоноидов в растительном материале широко используется бумажная итонкослойная хроматография. Флавоноиды идеально подходят дляхроматографического анализа благодаря их различной растворимости, сорбционнойспособности, а также характерным окраскам самих веществ в видимом ифильтрованном ультрафиолетовом свете до и после проявления различнымихромогенными реагентами. Обнаружение флавоноидов на хроматограммах проводят:
• по окраскепятен в видимом свете (антоцианы);
• по характерусвечения в УФ-свете: флавоны, флавонол-3-О-гликозиды, флаваноны и халконыобнаруживаются в виде темно-коричневых пятен, флавонолы и их 7-О-гликозиды – ввиде желтых или желто-зеленых;
• по характерусвечения в УФ-свете после проявления 5%-ным спиртовым раствором хлоридаалюминия и последующего прогревания хроматограммы при 105°С в течение 2-3 мин,наблюдают пятна флавоноидов с интенсивной желтой и желто-зеленой флуоресценцией[2].Количественное определение.
   Для количественного определения флавоноидовв растительном сырье наибольшее распространение получили физико-химическиеметоды, прежде всего фотоколориметрия и спектрофотометрия.
1.  Фотоколориметрическийметодоснован:
•  на цветных реакциях комплексообразования ссолями различных металлов (алюминия, циркония, хрома, сурьмы);
• на реакции слимонно-борным реактивом;
• на реакциивосстановления атомарным водородом в кислой
среде вприсутствии металлического магния или цинка.
2.  Спектрофотометрическийметод,основанный на способностифлавоноидов поглощать свет в УФ-области спектра.
3.  Хромато-спектрофотометрическийметод — более совершенный метод количественного определения флавоноидов,используется в сочетании с хроматографией, что позволяет произвести очистку и разделениесуммы веществ на отдельные компоненты.
Режеиспользуют:
4. Флюориметрическийметод.
5. Полярографическийметод.
6. Наличиефенольных гидроксилов, обуславливающих слабокислые свойства флавоноидов,позволяет использовать метод кислотно-основного титрования вневодных растворителях:
диметилформамиде,диметилсульфоксиде, ацетоне [2].XI. Применение флавоноидов в медецине идругих отрослях народного хозяйства.
Диапазон терапевтического применения растительного сырья, богатогофлавоноидами, очень широк. Флавоноиды не токсичны для человека при любомспособе введения.