В каких растениях содержится кумарин

Кумарины. Растения, содержащие кумарины

Кумарины – природные гетероциклические соединения, в основе которых лежит конденсированная система бензольного ядра с альфа-пироновым циклом (9,10-бензо-альфа-пирон). Кумарин можно рассматривать как лактон цис-орто-оксикоричной кислоты:

Кумарин – родоначальник соединений этой группы – выделен впервые Фоголем в 1820 г. А.Г. Перкиным впервые был осуществлен синтез кумарина из салицилового альдегида и указано на его связь с о-оксикоричной кислотой.
Большой вклад в развитие химии кумаринов внес своими работами Е. Шпет (30-е годы ХХ столетия). Благодаря работам Е. Шпета и его учеников число открытых и изученных кумаринов, начиная с 40-х годов XX века, увеличилось более, чем в 2 раза. В настоящее время число изолированных природных кумаринов превышает 200.

Кумарины. Распространение в растительном мире и роль в растениях.

Кумарины довольно часто встречаются в высших растениях, реже – в низших, совсем не обнаружены в водорослях, незначительно представлены в папоротникообразных и голосемянных. Практически все известные кумарины выделены из покрытосемянных. В этой группе особенно высоким содержанием кумаринов отличаются семейства Apiaceae, Rutaceae, Fabaceae, Saxifragaceae, Hippocastanaceae и некоторые другие.

Кумарины локализуются в различных органах растений, чаще и больше всего в корнях, коре, плодах, меньше – в стеблях и листьях. Содержание этих соединений в разных растениях колеблется от 0,2 до 10%, причем встречаются до 10 разных кумаринов в одном растении.
В природе чаще всего встречаются наиболее простые производные кумаринов. Основное количество представителей соединений этой группы в растениях найдено в свободном состоянии, т.е. в виде агликонов, и лишь незначительное число – в виде гликозидов.

Роль кумаринов в растениях еще недостаточно выяснена. Известно, что некоторые из них являются ингибиторами роста растений, другие – стимуляторами, третьи выступают в качестве защитных средств при некоторых заболеваниях растений.

Кумарины. Классификация.

Многочисленные природные производные кумарина различаются между собой главным образом структурой основных циклов. Кроме того, значительные отличия наблюдаются в структуре боковых радикалов и их расположения в молекуле. Основываясь на этих особенностях в 1937 г. Э. Шпет впервые предложил классификацию кумаринов.

Природные кумарины разделяют на следующие группы.

1. Кумарины и дигидрокумарины:

2. Окси-, метокси- и метилендиоксикумарины. Заместители могут находиться как в бензольном цикле, так и в пироновом:

3. Фуранокумарины. Группу разделяют на производные псоралена (фурановое кольцо сконденсировано с кумарином в положении 6,7) и производные ангелицина (фурановое кольцо сконденсировано с кумарином в положении 7,8):

4. Пиранокумарины. Ядро пирана сконденсировано с кумарином в положении 5,6; 6,7 или 7,8:

4. Бензокумарины. Бензольное кольцо сконденсировано с кумарином в положении 3,4:

6. Бензофуранокумарины. Содержат систему бензофурана, сконденсированную с кумарином в положении 3,4:

7. Кумарины иного строения.

Углеводная часть кумариновых гликозидов чаще всего представлена D-глюкозой, присоединенной у С-6, С-7 или С-8 кумаринового ядра.
Как к кумаринам, так и к флавоноидам по химической структуре близка группа веществ растительного происхождения, называемая хромонами.

Хромоны – природные соединения, получающиеся в результате конденсации гамма-пиронового и бензольного колец. В отличие от флавоноидов, хромоны не дают реакцию с реактивом Вильсона, а от кумаринов они отличаются по спектрам поглощения.

Кумарины. Биогенез в растениях.

Протекает по шикиматному пути биосинтеза фенольных соединений (см. «Флавоноиды»).

Кумарины. Физико-химические свойства.

Выделенные в индивидуальном виде кумарины представляют собой бесцветные или слегка желтоватые кристаллические вещества, хорошо растворимые в органических растворителях (метиловом и этиловом спиртах, хлороформе и т.д.) и жирных маслах. В воде нерастворимы или малорастворимы. Гликозиды кумаринов растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителях.
При нагревании до 100оС кумарины способны к сублимации (возгонке) и обнаруживаются в виде игольчатых кристаллов.
Многие кумарины имеют характерную флуоресценцию в УФ части спектра в нейтральных спиртовых растворах, а будучи растворенными в щелочах или концентрированной серной кислоте – в видимой части спектра.
Большинство кумаринов имеют характерные спектры светопоглощения в зоне длин волн 210-270 нм и 290-350 нм.
Особенностью кумаринов является их легкая растворимость (особенно при нагревании) в водных растворов щелочей за счет образования солей оксикоричной кислоты.
Характерным свойством всех групп кумаринов как лактонов является их специфическое отношение к щелочи (с кислотами и аммиаком кумарины не взаимодействуют). При действии горячей разбавленной щелочи они медленно гидролизуются, при этом происходит обратимый разрыв лактонного кольца с образованием растворов желтого цвета. При подкислении щелочных растворов или при насыщении углекислым газом кумарины переходят в исходное состояние:

Кумарины. Выделение из сырья.

Так как кумаринопроизводные являются нейтральными малополярными соединениями, то наиболее часто выделение кумаринов проводится экстракцией сырья органическими растворителями: метиловым или этиловым спиртами, хлороформом, бензолом, петролейным эфиром.

Для отделения сопутствующих веществ применяют специальную очистку, основанную на обратимом раскрытии у кумаринов лактонного кольца. Сущность этого приема заключается в том, что органический (преимущественно эфирный) экстракт вначале обрабатывают при комнатной температуре 0,5% водным раствором гидроксида калия.

Кислые и фенольные компоненты экстракта перераспределяются в водную фазу реакционной смеси, которую отбрасывают, как содержащую сопутствующие примеси. Затем тот же экстракт обрабатывают 5% водно-спиртовым раствором гидроксида калия. При этом кумарины, содержащиеся в экстракте, образуют растворимые в воде соли кумаровых кислот.

Эфирный слой, содержащий липофильные соединения, отбрасывают, а водный – подкисляют разбавленной хлороводородной кислотой. Кумаровые кислоты вновь переходят в кумарины, которые легко извлекаются из реакционной смеси соответствующим органическим растворителем. Растворитель подвергают отгонке, получая при этом очищенную сумму кумаринов.
Как для очистки кумаринов от сопутствующих веществ, так и для выделения индивидуальных соединений широкое применение получили хроматографические методы. В качестве сорбента чаще всего используются оксид алюминия или силикагель. Десорбцию осуществляют наиболее подходящим органическим растворителем или их смесью, например, смесью петролейного эфира с хлороформом, бензолом и др. В элюатах кумарины обнаруживаются по флуоресценции в УФ свете.

Кумарины. Качественный анализ.

Для обнаружения кумаринов в растительном сырье используют их лактонные свойства, способность флуоресцировать в УФ свете, давать окрашенные растворы с диазосоединениями, микросублимацию, а также хроматографический анализ на бумаге или в тонком слое с последующим проявлением хроматограмм диазореактивом или просмотром в при УФ освещении.

Кумарины. Количественное определение.

При количественном определении кумаринов учитывается то или иное специфическое свойство оцениваемого кумарина.
Способность лактонного кольца кумарина к обратимому размыканию и смыканию в зависимости от рН среды, сопровождающаяся выпадением осадка, используется в гравиметрическом методе определения суммы кумаринов в растительном сырье.
Специфическая реакция кумаринов и щелочи лежит в основе метода нейтрализации (обратное титрование), которое применяется как для определения суммы кумаринов, так и для индивидуальных компонентов.
Способность кумаринов давать устойчивые красно-оранжевые и красно-пурпуровые растворы с диазотированным сульфаниламидом в щелочной среде используется в колориметрических методах определения кумаринов.
Флуориметрические методы количественного определения основаны на способности кумаринов флуоресцировать голубым, сине-фиолетовым или желто-зеленым при возбуждении УФ частью спектра.
Наличие нескольких полос высокой интенсивности в интервале длин волн 220-320 нм электронного спектра позволяет использовать для количественного определения кумаринов УФ-спектрофотометрию. Часто количественной оценке кумаринов предшествует их разделение на хроматографических колонках, на бумаге или в тонком слое сорбента.

Растения и сырье, содержащие кумарины

Плоды амми большой (Fructus Ammi majoris). Амми большая (Ammi majus). Сельдерейные (Apiaceae).

Культивируется в Краснодарском крае, Туркмении.
В сырье содержатся фурокумарины псораленового и ангелицинового ряда.
Плоды амми большой обладают выраженной фотосенсибилизирующей активностью – повышают чувствительность кожи к УФ-свету и стимулируют образование меланоцитами эндогенного пигмента меланина, что способствует восстановлению пигментации кожи.
Препараты амми большой применяют при витилиго, гнездной плешивости, псориазе, микозах и других заболеваниях кожных покровов.
Субстанция, используемая для производства препарата.
Смесь фурокумаринов изопимпинеллина, бергаптена и ксантотоксина. Составляет препарат “Аммифурин” (Ammifurinum).

Корневища и корни вздутоплодника сибирского (Rhizomata et radices Phlojodicarpi sibirici). Вздутоплодник сибирский (Phlojodicarpus sibiricus). Сельдерейные (Apiaceae).

Распространен в Восточной Сибири и Монголии. Горно-степное растение, растущее по склонам сопок.
Сырье содержит пиранокумарины дигидросамидин и виснадин, обладающие спазмолитическим действием.
Препараты корневищ с корнями вздутоплодника сибирского применяют при неспецифических ангиоспазмах, эндартериитах различной этиологии, легких формах хронической коронарной недостаточности.
Субстанция, используемая для производства препарата.
Смесь дигидросамидина и виснадина. Составляет собой препарат “Фловерин” (Phloverinum).

Трава донника (Herba Meliloti). Донник лекарственный (Melilotus officinalis). Бобовые (Fabaceae).

Донник лекарственный повсеместно распространен по Европейской части РФ, степных районах Кавказа и Западной Сибири. Предпочитают сухие луга, степи, пустыри и пустоши.
Трава донника содержит производные кумарина, жироподобные вещества, белки, эфирное масло, витамин Р.
Сырье заготавливают во время цветения, срезая верхушки и боковые побеги длиной до 30 см без толстых и грубых стеблей. Сырье собирают в сухую погоду, когда сойдет роса, так как влажное сырье очень быстро согревается и темнеет.
Сушат в помещениях с хорошей вентиляцией или в сушилках при температуре не выше 40оС. Не рекомендуется пересушивать сырье донника, так как в пересушенном сырье почти все листочки осыпаются.
Вместо донника лекарственного могут быть собраны примеси: трава донника белого – Melilotus albus, который отличается белыми цветками, зубчатыми от основания листьями и цельными шиловидными прилистниками, или донника зубчатого – Melilotus dentatus, отличающегося от донника лекарственного бледно-желтыми цветками, зубчатыми от основания листьями и крупными, надрезанно-зубчатыми прилистниками.
Трава донника угнетает центральную нервную систему, оказывает противосудорожное действие, повышает систолическое артериальное давление, увеличивает минутный объем сердца, улучшает мозговое и периферическое кровоснабжение и кровообращение органов брюшной полости, обладает антикоагулянтным эффектом.
Используют как противосудорожное средство, при стенокардии и тромбозе коронарных сосудов; входит в состав сборов, применяемых для лечения ревматизма. а также в состав потогонных и противовоспалительных сборов.
Наружно – в составе мягчительных сборов для припарок, для ускорения рассасывания и вскрытия нарывов,
Рекомендуемая экстемпоральная форма – настой 1:20.
Длительное применение донника внутрь может вызвать тошноту, рвоту, головную боль, сонливость, нарушение свертываемости крови.
Субстанция, используемая для производства препарата.
Экстракт донника сухой. Входит в состав препарата “Цикло 3 крем” (Cyclo 3 cream).

Семена каштана конского (Semina Hippocastani). Каштан конский (Aesculus hippocastanum). Конскокаштановые (Hippocastanaceae).

Разводится как декоративное дерево.
Сырье содержит гликозилированные кумарины, относящиеся к диокси- и метоксикумаринам; флавоноиды кверцитин и кемпферол, тритерпенове сапонины эсцин, эскулин и др. вещества.
Терапевтический эффект препаратов каштана конского обусловлен комплексным действием биологически активных веществ; кумарины обладают антикоагулянтной активностью (понижают свертывание крови), флавоноиды – Р-витаминной, эсцин – выраженной ангиопротекторной активностью. В результате повышается тонус периферических кровеносных сосудов, снижается проницаемость сосудов, улучшаются реологические свойства крови, уменьшается степень воспалительных реакций.
Препараты семян каштана конского применяют как венотонизирующие, противовоспалительные и антитромботические средства для профилактики и лечения варикозного расширения вен, геморрое и т.п. заболеваниях.

Субстанции, используемые для производства препаратов.
1. Экстракт семян каштана конского сухой (густой). Входит в состав препаратов “Венен-драже” (Venen-dragees), “Венен-мазь” и “Венен-флюид”, “Венитан” (Venitan), “Концентрин специальный” (Concentrin spezial) и др.
2. Эсцин. Входит в состав препаратов «Эссавен гель» (Essaven gel), «Еллон гель» (Yellon gel), «Репарил» (Reparil).
3. Эскулин. Входит в состав препарата «Анавенол» (Anavenolum).

Плоды пастернака посевного (Fructus Pastinacae sativae). Пастернак посевной (Pastinaca sativa). Сельдерейные (Apiaceae).

Культивируется на Украине, в Краснодарском крае.
Плоды содержат фурокумарины (бергаптен, ксантотоксин); флавоноиды, эфирное масло. Фурокумарины плодов пастернака обладают фотосенсибилизирующим действием и применяются при нарушении пигментообразования кожных покровов.
Субстанция, используемая для производства препарата.
Смесь ксантотоксина и бергаптена. Составляет препарат “Бероксан” (Beroxanum),

Плоды псоралеи костянковой (Fructus Psoraleae drupaceae). Псоралея костянковая (Psoralea drupacea). Бобовые (Fabaceae).

Распространена в республиках Средней Азии и Южном Казахстане, главным образом на лесной подгорной равнине, в предгорьях и низкогорьях.
Плоды содержат фурокумарины псорален и ангелицин, обладающие фотосенсибилизирующим действием; жирное масло.
Субстанция, используемая для производства препарата.
Сумма фурокумаринов псоралена и изопсоралена. Составляет препарат “Псорален” (Psoralenum).