Uchebnik

 На основе псоралена получено ряд тетрациклических аналогов по схеме:

Структуры исходных кумаринови их производных, как правило,

доказываются комплексом химических, хроматографических и спектральных данных.

Например, кумарины из стеблей и листьев Prangos pabularia извлекают спиртом и разделяют на компоненты на колонке с оксидом алюминия.

Из смолы корней Ferula kizialovii многократным хроматографированием на колонках силикагель L40/100 выделена фракция, дающая на пластинке силуфол (хлороформ) одно пятно, фиолетовое в УФ-свете. Эта фракция при анализе методом ГЖХ разделяется на 2 вещества, которые оказались стереоизомерами и названы α- и β-кирьяловинами, 7’-метоксидигидрофуро-3’,4’-кумаринами,

С19Н22О5:

УФ (МеОН, λmaх, нм): 208, 228, 244, 289, 306, 313, 334.

ИК (KBr, , см-1): 3080, 1715, 1640, 1615, 1570, 1520, 1480, 1465, 1415, 1400, 1390, 1380, 1370, 1350, 1305, 1290, 1235, 1212, 1135, 1100, 1070,1030, 992, 960, 950, 895, 850, 840, 810, 800, 790, 750, 715, 670, 660.

1Н-ЯМР (CDCl3, δ, м.д.): 7.42 (Н-5), 6.73 (Н6), 6.72 (Н8), 3.77 (ОСН3), 3.16 (Н2), 2.39 (СН2-6), 2.04 (СН3-8), 1.65 (CН2-4), 1.60-1.72 (СН2-5), 1.35 (СН3-9).

Скелет кумариновых молекул в УФ-области спектра имеет длинноволновый максимум, соответствующий сопряженной системе и С=О. Более информативна ИК-спектроскопия, где подтверждается ароматическое кольцо, С=С, С=О, СОО- и С-О-С фрагменты лактонного цикла.

ПMР-спектры информативны для простых кумариновых молекул; димеры, фуро- и пиранокумарины доказываются комплексом 13С-ЯМР, ПМР и масс-спектрами, например, 3-окси-8-метоксибензо(С)хромен-6-ОН, Тпл 2420С:

УФ (диоксан, λmaх, нм, lg ): 215 (4.43), 221 (4.46), 235 (4.39), 272 (4.11), 282(4.21), 296 (4.07), 311 (4.03), 349 (3.75).

ИК (КВr, ν, см-1): 3345, 1694, 1633, 1620, 1499, 1460, 1321, 1295, 1278, 1173, 1034, 810.

1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д., J/Гц): 3.8 (3Н, s, ОМе-8), 6.75 (d, J=2.0, Н-4), 6.83 (dd, J=1), 7.49 (dd, J=2.8, J=8.8, Н-9), 7.60 (СН2, d, J=2.8, Н-7), 8.09 (d, J=8.8, Н-1), 8.21 (d, J=8, Н-10), 10.25 (s, ОН-3).

3-окси-8-метокси-4-метилбензо(с)хромен-6-ОН, Тпл. 2650С.

УФ (диоксан, λmaх, нм, lg ): 225 (4.68), 235 (4.37), 284 (4.38), 298 (4.21), 310 (4.21), 349 (3.96), 364 (3.80).

ИК (КВr, ν, см-1): 3273, 1699, 1612, 1484, 1152, 1321, 1302, 1278, 1138, 1111, 1079, 1027, 815, 778.

1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д., J/Гц): 3.88.(3Н, s, ОМе-8), 6.87(d, Н-2), 7.45 (dd, J=2.8, J=8.8, Н-9), 7.57 (d, Н-7), 7.89 (d, J=8.8, Н-1), 8.15 (d, J=8.8, Н-1), 10.07 (s, ОН-3).

Скополин (скополетин-7-О-β-D-глюкопиранозид), Тпл. 207-2090С.

УФ (EtOH, λmaх, нм): 229, 280, 338.

1Н-ЯМР (С5D5N, δ, м.д., J/Гц): 3.62 (3Н, s, ОСН3), 4.00-4.42 (m, протоны сахарной части), 5.65 (m, Н-1’), 6.20 (d, J=10.0, Н-3), 6.92 (s, Н-8), 7.37 (s, Н-5),

7.59(d, J=10.0, Н-4).

В результате кислотного гидролиза образуется скополетин и D-глюкоза.

352

Метил-2-(7-окси-2-оксохромен-4-ил)ацетат (I). Tпл. 215-2170С.

УФ (СН3СN, λmaх, нм, lg ): 202 (4.78), 218 (4.34), 322 (4.25).

ИК (КВr, ν, см-1): 1726, 1716, 1706, 1700, 1690, 1604, 1400, 1342, 1204, 1140. 1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д., J/Гц): 3.66 (3Н, s, СООСН3), 3.95 (2Н, s, СН2-4), 6.24 (s, Н-3), 6.74 (d, J=2.1, Н-8), 6.81 (dd, J=2.1, J=8.7, Н-6), 7.52 (d, J=8.7, Н-5),

10.56 (brs, ОН-7).

Метил-2-(7-окси-8-метил-2-оксохромон-4-ил)ацетат (II) Tпл. 190-1930С.

УФ (СН3СN, λmaх, нм, lg ): 203 (4.67), 220 (4.21), 322 (4.14).

ИК (КВr, ν, см-1): 3228, 2956, 1724, 1692, 1602, 1576, 1320, 1258, 1090, 874, 850, 726.

1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д.): 2.11 (3Н, s, СН3-8), 3.65 (3Н, s, СООСН3), 3.86 (2Н, s, СН2-4), 6.16 (s, Н-3), 6.82 (d, Н-6), 7.27 (d, Н-5), 10.33 (brs, ОН-7).

Метил-2-(7,8-диокси-2-оксохромен-4-ил)ацетат (III). Tпл. 185-1870С.

УФ (СН3СN, λmaх, нм, lg ): 204 (4.63), 227 (4.06), 319 (4.12).

ИК (КВr, ν, см-1): 1714, 1612, 1584, 1454, 1286, 1196, 1136, 1040.

1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д.): 3.64 (3Н, s, СООСН3), 3.92 (2Н, s, СН2-4), 6.24 (s, Н-3), 6.81 (d, Н-6), 7.01 (d, Н-5), 9.35-10.33 (2H, brs, ОН-7, ОН-8).

8-(Диметиламино)метил-9-окси-7-метил-2,3-дигидроциклопента[с]хромен-

4-он (IV), Tпл. 168-1690С.

УФ (EtOH, λmax, нм, lg ): 209 (4.50), 259 (3.92), 313 (4.09).

ИК (КВr, ν, см-1): 3432, 2960,1716, 1660, 1616, 1520, 1460, 1404, 1384, 1144, 1072, 992.

1Н-ЯМР (CDCl3, δ, м.д., J/Гц): 2.10 (2Н, СН2-2), 2.26 (3Н, s, СН3-7), 2.38 (6Н, s, N(СН3)2), 2.80 (2Н, m, СН2-1), 3.36 (2Н, m, СН2-3), 3.68 (2Н, m, СН2-8), 6.61 (s, Н-6), 9.60 (s, ОН-9).

8-[(Диэтиламино)метил]-9-окси-7-метил-2,3-дигидроциклопента[c]хромен- 4-он (V). Tпл. 106-1070С.

УФ (EtOH, λmax, нм, lg ): 210 (4.50), 260 (3.92), 311 (4.10).

ИК (КВr, ν, см-1): 3416, 2972, 1712, 1660, 1448, 1380. 1192, 1144, 1068, 984. 1Н-ЯМР (CDCl3, δ, м.д., J/Гц): 1.16 (6Н, t, J=7.2, две СН3-2), 2.10 (2Н, m, СН2-2), 2.26 (3Н, s, СН3-7), 2.69 (4Н, q, J=7.2, СН2-1), 2.80 (2Н, m, СН2-1), 3.36

(2Н, m, СН2-3), 3.70 (2Н, s, СН2-8), 6.62 (s, Н-6), 9.55 (s, ОН-9).

353

9-Окси-7-метил-8-[(метилпиперидино)метил]-2,3-дигидроциклопента[с]-

хромен-4-он, Tпл. 141-1420С.

УФ (EtOH, λmax, нм, lg ): 210 (4.52), 260 (3.97), 311 (4.16).

ИК (КВr, ν, см-1): 3456, 1720, 1668, 1620, 1456, 1384, 1144, 1068, 976. 1Н-ЯМР (CDCl3, δ, м.д., J/Гц): 0.89 (3Н, t, J=6.4, СН3-3), 0.96 (m, СН2-4α),

1.65-1.80 (5Н, m, Н-3, СН-5, СН2-4β, СН2-2α, СН2-6α), 2.11 (2Н, m, СН2-2β, СН2- 6β), 3.37 (2Н, m, СН2-3), 3.68 (2Н, s, СН2-8), 6.61 (s, Н-6), 9.50 (s, ОН-9).

7-Метокси-4-(2-оксохромен-3-ил)хромен-2-он. Tпл. 2590С.

УФ (СН3СN, λmax, нм, lg ): 208 (4.72), 285 (4.39), 328 (4.21).

ИК (КВr, ν, см-1): 1725, 1617, 1560, 1476, 1374, 1270, 1205, 1060.

1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д., J/Гц): 3.88 (3Н, s, ОСН3-7), 6.37 (s, Н-3), 6.86 (dd, J=2.7, J=8.7, Н-6), 7.02 (d, J=2.7, Н-8), 7.40 (t, J=7.5, Н-7), 7.46 (2Н, d, J=9.0, Н-5,8), 7.70 (t, J=7.5, Н-6), 7.78 (d, J=2.7, J=7.5, Н-5), 8.27 (s, Н-4).

Для эффективного использования хроматографических и спектральных данных для целей идентификации кумаринов без использования стандартных образцов предложено использование индексов удерживания (обращеннофазовая ВЭЖХ)-ИУ и относительных оптических плотностей (Аотн) 317±13 нм. В таблице представлены данные для наиболее распространенных кумаринов:

Хроматографические и УФ-спектральные параметры некоторых природных кумаринов для их идентификации обращенно-фазовой ВЭЖХ

Эти данные полезны для выбора возможности разделения тех или иных компонентов в разных сочетаниях друг с другом, например, трудноразделимая методом БХ смесь герниарин-псорален (Rf = 0.07, ватман №1, пропитка 20% пропиленгликолем), различаются по ИУ в обращенно-фазовой ВЭЖХ 852±26 и 884±7. С другой стороны, величина ИУ позволяет выявить практически неразделимые соединения, особенно в составе фитопрепаратов, например, остол-пеуцеданин, 5- и 8-замещенные (одинаковые R) фурокумарины.

Полученные данные использованы при анализе состава некоторых лекарственных препаратов из кумаринсодержащего сырья: Аммифурин из плодов амми большой, Бероксан из плодов пастернака посевного, Псорален из плодов и корней псоралеи костянковой и спиртового извлечения из черешков листьев борщевика сибирского (табл.):

Результаты ВЭЖХ анализа некоторых лекарственных препаратов, получаемых из кумаринсодержащего лекарственного растительного сырья

По этим параметрам с достаточной вероятностью можно отличать кумарины, фурокумарины и 4’-, 5- и/или 8-замещеннные фурокумарины, причем из многообразия заместителей учитывать следует только кислородсодержащие заместители, которые влияют на величины ИУ и А.

355

Примеры установления структур кумаринов

Если установлена мономерная структура кумаринов, например:

задача облегчается тем, что необходимо установить только наличие и место замещения в структуре.

Если ОН стоит(ят) в ароматическом кольце, положительной будет реакция на фенольные оксигруппы; орто- (2,3), пара- (5) можно подтвердить дополнительно реакцией с кислотой борной (орто) и с хиноном (пара).

УФ, ИК, 13С-ЯМР и масс-спектры для тонких структур мало отличаются, а спектры ПМР – наиболее информативны, так как дадут информацию: о разном расположении заместителей в одном и разных кольцах; о наличии ОСН3-групп.

1. Два s (OH, 1H) значительно отличаются; 6-8 м.д.: dodo (1H) и 2 dodм (по 1Н каждый), отличающихся по экранированию.

2,3. Два s (OH, 1H) расположены близко – 2 заместителя в одном кольце; 6- 8 м.д. 2do (1Н) – для 2; для 3 – 2dп (1Н), также подтверждает наличие двух заместителей в одном из колец молекулы.

4. Сигнал ОСН3 – 3-4 м.д. s (3H); s (1H, OH); 6-8 м.д. 2dп (1Н) – указывают на наличие 2 заместителей в одном из колец, но с иным взаимным расположением.

5. 2s (1H, ОН); один do (1Н) в области ароматики, два заместителя в одном кольце, замещение пара, что способствует эквивалентности двух протонов между двумя ОН-группами.

Комплексом химических и физико-химических методов в растениях Sedum идентифицированы: кумарин, 7-окси-, 6-метокси-7-оксикумарины, 6-метокси-7- О-β-D-ксилопиранозид и 7-окси-6-О-β-D-ксило-пиранозид кумарина.

Вещество 1. В продуктах кислотного гидролиза вещества, сравнением с аутентичным образцом идентифицирована D-ксилоза и агликон.

Для агликона вещества было проведено перманганатометрическое окисление и записаны ПМР и масс-спектры:

1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д., J/Гц) σ м.д.: 7.86 (d, J 9.2, H-4), 6.82 (s, H-5), 6.76 (s, H-8), 6.20 (d, J 9.2, H-3), 3.84 (3H, s, 6-OMe).

m/z (70 eV): 192 [M]+, 177, 161, 143, 114, 105, 95, 92, 85, 83, 77, 69, 59, 57, 55, 44, 43, 41, 39.

Сравнение полученных спектральных данных с литературными и в сочетании с данными кислотного гидролиза позволяет предположить, что вещество 1 является 7-О-ксилозидом скополетина.

-конформация аномерного протона D-ксилозы установлена из ИК спектра вещества (890 см-1), ИК-спектр соединения также подтвердил наличие в его структуре алифатических гидроксильных (2562, 2456 см-1), метокси- (2970, 1098 см-1) и сложноэфирной (1702 см-1) групп.

356

Представленные результаты подтверждаются данными масс-спектра вещества, в котором осколочные ионы 309, 296 m/z соответствуют отрыву метокси-группы, ионы: 105, 95, 92, 85, 83, 77, 69, 59, 57, 55, 52, 44, 43, 42, 39 m/z

указывают на стандартный путь фрагментации кумариновых молекул, наличие фрагмента D-ксилозы установлено по наличию осколочных ионов 191 [M-Xyl]+, 149 [Xyl-H]+ и 133 [Xyl-OH]+, а величина молекулярной массы (324 [M]+)

соответствует моно-ксилозиду скополетина.

УФ-спектр вещества 1 в метаноле (221, 289пл, 336 нм) является характеристичным для гликозидированных форм кумаринов.

В ПМР-спектре вещества прописываются два дублетных однопротонных сигнала Н-3 и Н-4 (7.83 и 6.22 м.д.), доказывающих отсутствие заместителей в этих положениях; два дублетных однопротонных сигнала с константой парарасщепления 0.8 Гц (6.86 и 6.74 м.д.), наличие которых подтверждает 6,7- тип замещения исследуемой молекулы; синглетный трехпротонный сигнал метокси-группы (3.85 м.д.) и группа резонансных сигналов углеводного фрагмента, причем положение сигнала аномерного протона D-ксилозы (4.62

Вещество 2. В продуктах стадийного кислотного гидролиза, сравнением с аутентичным образцом идентифицирована D-ксилоза. Агликон кумариновой природы был препаративно выделен методом ТСХ в системе: петролейный эфир-этилацетат (2:1). Для продукта гидролиза было проведено перманганатометрическое расщепление в щелочной среде, записаны ПМР- и масс-спектры:

В продуктах перманганатометрической деструкции ВЭЖХ-анализом установлена 2,4,5-триоксибензойная кислота, подтверждающая 6,7-диокси- замещение агликона.

1Н-ЯМР (CD3OD, δ, м.д., J/Гц) σ м.д.: 7.88 (d, J=9.5, H-4), 7.38 (s, H-5), 6.75 (s, H-8), 6.16 (d, J=9.5, H-3), 4.64 (d, J=8.6, H-1’), 3.05-4.37 (5H, m, H-2’-5’).

m/z (70 eV): 178 [M]+, 177, 161, 143, 114, 105, 95, 92, 85, 83, 77, 69, 59, 57, 55, 44, 43, 41, 39.

Сравнение полученных спектральных данных показало их сходство со спектрами эскулетина. Масс-спектр агликона отличает большая величина молекулярного иона 311 m/z, и присутствие осколочных ионов, соответствующих отрыву углеводного фрагмента молекулы (161 [M-Xyl]+, 311 [Xyl-H]+, 133 [Xyl-OH]+ m/z), а осколочные ионы (105, 95, 92, 85, 83, 77, 69, 62, 59, 57, 55, 52, 44, 43, 41, 39 m/z) соответствуют стандартному пути фрагментации кумариновых молекул.

В ПМР-спектре агликона, по сравнению со спектром вещества 1 отсутствует резонансный сигнал аномерного протона ксилозы (4.64 м.д.) и мультиплетный сигнал Н-2’-5’ углевода.

357

-Конформация аномерного протона ксилозы подтверждается наличием полосы при 890 см-1 в ИК-спектре.

УФ-спектр вещества в метаноле (221, 250пл, 290пл, 330, 386пл. нм) оказался характеристичным для оксикумаринов.

Вещество 2 идентифицировано как 7-оксикумарин-6-О- -D-ксило- пиранозид.

Вопросы для самоконтроля студентов

1Укажите основные реакционные центры кумариновых молекул.

2Перечислите качественные реакции кумаринов.

3Составьте схему выделения кумаринов из природных источников.

4Составьте схему кето-енольной таутомерии кумаринов.

5Составьте схему кислотно-основных взаимодействий кумаринов.

6Опишите использование метода щелочной деструкции в структурном анализе кумаринов.

7Сопоставьте особенности реакций диазотирования кумаринов.

8Сравните возможности различных химических методов в структурной идентификации природных фуро- и пиранокумаринов.

9Сравните возможности различных спектральных методов в структурной идентификации природных фуро- и пиранокумаринов.

10Перечислите промышленно-важные соединения класса кумаринов.

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА

1Опишите классификацию кумаринов.

2Перечислите и охарактеризуйте основные структурные элементы молекул и заместители.

3Опишите химические свойства кумаринов.

4Покажите возможности идентификации кумариновых соединений.

5Опишите алгоритм установления структур кумаринов и их производных.

1К кумаринам относят все соединения, имеющие основной скелет С6-С3 (циклические лактоны): кумарины, изо-, фуро-, пирано-, бензо-, димерные формы.

2Одно или несколько бензольных колец, С=С, -С(О)О- лактонного кольца, конденсированные О-содержащие пятиили шестичленные гетеро-

циклы. В качестве заместителей могут быть: ОН, ОСН3, галоген, СООН, NH2, пренильные, ацильные, углеводные фрагменты.

358

3Электрофильное замещение в бензольном кольце (с учетом имеющихся заместителей и их расположением), алкилирование, ацилирование, аминирование (при наличии ОН-групп), направленное присоединение по связи С=С лактонного кольца, раскрытие лактонного кольца, реакции конденсации.

4Химические методы (лактонная проба, двойная связь, ОНфенольного типа и их расположение).

ИК-спектры (основные структурные фрагменты: ароматические кольца, гетерокольца (С-О-С), углеводные заместители, ОН-фенольные, спиртовые, кислотные, сложноэфирная связь, С=С-связи).

Хроматографические методы (БХ, ТСХ, качественный и количественный анализ, ВЭЖХ).

5Спектральные методы (ИК; ПМР - характер замещения, ароматические протоны, СН=СН, протоны заместителей; 13С-ЯМР – число углеродных атомов, их характер; масс-спектр – молекулярная масса и характер фрагментации (фуро-, бензо-, пирано-, ди-, гликозиды)).

Для сравнения записывают дополнительно спектры ацетильных производных, реже метилированных.

Рекомендуемая литература к главе

Основная

1Г.К.Никонов. Кумарины. М., 1963, 172с.

2Г.А.Кузнецова. Природные кумарины и фурокумарины. Л., 1967, 248с.

3Р.А.Музычкина, Д.Ю.Корулькин, Ж.А.Абилов. Качественный и количественный анализ основных групп БАВ в лекарственном растительном сырье и фитопрепаратах. Алматы, 2004, 283с.

Дополнительная

1В.В.Племенков. Введение в химию природных соединений. Казань, 2001, 376с.

2А.А.Семенов. Очерк химии природных соединений. Новосибирск, 2000, 664с.

3Государственная фармакопея СССР, Х и ХI изд. М., 1968 и 1990 гг.

4Н.И.Гринкевич, Л.И.Сафронич. Химический анализ лекарственных растений. М., 1983, 176с.

5Р.А.Музычкина, Д.Ю.Корулькин, Ж.А.Абилов и др. Биологически активные вещества растений. Выделение, разделение, анализ. Алматы, 2006, 438с.

6В.А.Куркин. Фармакогнозия. Самара, 2007, 1236с.

7Г.А.Мелентьева, М.А.Краснова. Учебное пособие по фармхимии. М., 1979, 122с.

8А.Вайсбергер. Установление структуры органических соединений физическими и химическими методами. М., 1967, т. 1, 531с.

359

Глава 10. ПОЛИФЕНОЛЫ

Полифенольные соединения – вещества ароматической природы, содержащие одно или несколько колец и одну или несколько гидроксильных групп в кольце.

Среди вторичных соединений природного происхождения это одна из многочисленных групп, свойственных практически каждому растению и даже каждой растительной клетке. Возникновение фенольного полимера лигнина дало возможность водным растениям переселиться на сушу; богатство красок живой природы - это пигменты фенольной природы - антоцианы; защитные реакции растений на механические повреждения и на атаку патогенных микроорганизмов - это также фенольные вещества. Таких примеров множество.

Часто эту группу соединений называют растительными фенолами, поскольку большая часть из них действительно продуцируется растениями. Фенольная функция наиболее распространена среди ароматических производных бензольного ряда (нафталиновые и антраценовые соединения с фенольными функциями распространены в несколько меньшей степени), но чаще всего фенольная группа сопутствует другим кислородным функциям. В связи с этим, основные группы этого класса природных соединений представлены как фенолы – содержат только оксигруппы; фенолокислоты – содержат окси- и карбоксигруппы; ароматические соединения пиранового ряда

- α-пироны, -пироны, соли пирилия; оксихиноны бензольного, нафталинового и антраценового рядов, кумарины, ксантоны и др. Определение «растительные» в настоящее время можно опустить, поскольку различные представители вышеперечисленных групп найдены и в микроорганизмах, в грибах, в морских организмах.

Фенольные соединения встречаются в растениях в виде мономеров, димеров, олигомеров (такие соединения активно участвуют в процессах обмена веществ) и полимеров, которые, обычно откладываются в клеточной стенке (лигнин) или накапливаются в вакуолях (танины) в свободном виде или в виде гликозидов.

Классификация фенольных соединений строится с учетом основного углеродного скелета:

С6 – простые фенолы (окси-, ди-, триоксибензолы);

С6-С1 – фенолокислоты, фенолоспирты и др. замещенные фенолы;

С6-С2 – фенолоспирты, ацетофеноны, фенилуксусные кислоты;

С6-С3 – оксикоричные кислоты, кумарины, хромоны;

(С6-С3)n – лигнаны;

С6-С1-С6 – ксантоны, бензофеноны;

С6-С2-С6 – антраценовые, стильбены;

С6-С3-С6 – флавоноиды различных групп, флаволигноиды, халконы, ауроны;

(С6-С3-С6)n – конденсированные дубильные вещества.

360