Флавоноиды: физико-химические свойства, выделение из ЛРС, методы качественного обнаружения и количественного определения

Физико-химические свойства флавоноидов. Большинство флавоноидов – твердые кристаллические вещества, без запаха, бесцветные или желто-коричневые, с определенной температурой плавления.

Чистые флавоноиды отличимы по окраске: в желтый цвет окрашены флавоны, флавонолы, халконы, ауроны, бесцветны катехины, лейкоантоцианидины, флаваны, флаваноны, изо-флавоны, а антоцианидинам присущи яркие оттенки синего или красного цвета в зависимости от рН среды. В кислой среде они имеют красный цвет (соли катионов), в щелочной – синий (соли анионов). Флавоноиды флуоресцируют в УФ-свете, при этом на хроматограммах флавоны, флавонол-3-гликозиды, флаваноны, халконы обнаруживаются в виде коричневых пятен, флавонолы и их 7-гликозиды – в виде желтых или желто-зеленых пятен.

Флавоноидные гликозиды обладают оптической активностью. Преобладающие О-гликозиды при действии разбавленных минеральных кислот и ферментов легко отщепляют углеводный остаток. С-гликозиды при действии концентрированных кислот (СН3СООН, НСl, H2SO4) даже при длительном нагревании расщепляются с трудом. Катехины и лейкоантоцианидины гликозидных форм не образуют. Они легко окисляются под действием света и щелочей. Остальные флавоноиды более устойчивы к окислению. Флавоноиды способны к восстановлению атомарным водородом в кислой среде в присутствии Mg2+ или Zn2+.

Флавоноиды взаимодействуют со щелочами с образованием фенолятов, имеющих желтый цвет; при нагревании окраска их усиливается до оранжевой и коричневой. Благодаря карбонильным и фенольным оксигруппам флавоноиды способны образовывать комплексы с солями металлов различной степени устойчивости. Свободная ОН-группа в 7-ом положении способна диазотироваться.

Агликоны флавоноидов нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в низших спиртах (метиловом, этиловом), органических растворителях (диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле) и растворах щелочей. Гликозиды флавоноидов, содержащие более трех сахарных остатков, растворимы в воде, водно-спиртовых смесях, спиртах (при нагревании), этилацетате и нератворимы в органических растворителях (петролейном и диэтиловом эфирах, дихлорэтане, 4-хлористом углероде).

Выделение флавоноидов из ЛРС. Не существует универсального метода выделения флавоноидов из ЛРС. Учитываются свойства выделяемых веществ, сопутствующие вещества, особенности расти-тельного сырья.

Обычно проводят эктракцию флавоноидов из ЛРС одним из подходящих растворителей: этанолом, метанолом, горячей водой или водно-спиртовой смесью. Как правило, в качестве экстрагента флавоноидов из ЛРС используют этиловый или метиловый спирты или их смеси с водой. Для лучшей экстракции спиртовые растворы с растительным сырьем нагревают.

Полученные спиртовые извлечения затем выпаривают до водного остатка, разбавляют горячей водой и из водной фазы удаляют балластные липофильные вещества (смолы, жирные масла, хлорофилл), используя делительную воронку и прибавление дихлорэтана или 4-хлористого углерода. После очистки агликоны флавоноидов извлекают этиловым эфиром, монозиды – этилацетатом, биозиды и триозиды – н-бутанолом, насыщенным водой, либо другими органическими растворителями.

Вытяжку флавоноидов разделяют на компоненты, используя колоноч-ную хроматографию и сорбенты – силикагель, полиамид, окись алюминия, целлюлозу (бумагу) и др. Элюирование флавоноидных веществ с колонки (или бумаги) в форме агликонов проводят смесью хлороформа с метанолом (или этанолом) с возрастающей концентрацией спирта, а в форме гликозидов – водно-спиртовыми смесями, начиная от воды с увеличением доли спирта.

Идентификацию флавоноидов проводят по совокупности их физико-химических свойств и сравнению с табличными данными.

Качественными реакциями на флавоноидные соединения являются:

1) цианидиновая проба, проводимая с помощью концентрированной хлористоводородной кислоты и стружки металлического магния. Выделяющийся водород действует на молекулу флавоноидов с образованием оксониевого соединения, имеющего окраску от оранжевой (флавоны) до красно-фиолетовой (флавонолы, флаваноны, флаванонолы).

Халконы, ауроны и изофлавоны окрашивания в цианидиновой реакции не дают, но при добавлении концентрированной НСl без Mg показывают красное окрашивание за счет образования оксониевых солей.

Следует помнить также, что изменение условий реакции путем замены Mg на Zn приводит к изменению окраски в желто-бурую, при этом положительную реакцию дают флавонолы и флаван-3-О-гликозиды, а флаваноны не обнаруживают ее.

Важно отметить также, что окрашенные соединения в этой реакции можно фотоколориметрировать (т.е. получить приблизительную количе-ственную оценку содержания отдельных флавоноидов).

2) При добавлении к спиртовому извлечению флавоноидов нескольких капель щелочи наблюдается желтое окрашивание (его дают флавоны, флавонолы, флаваноны), пурпурное или оранжево-красное (ауроны, халконы), либо синее (антоцианы).

3) При добавлении к спиртовому извлечению флавоноидов капель 2% спиртового раствора хлорида алюминия (или циркония) наблюдается реакция комплексообразования с появлением желтого окрашивания с яркой зеленой флуоресценцией в УФ-лучах. Эта реакция очень наглядна при изучении хроматограмм флавоноидов в УФ-свете.

4) При выявлении флавоноидов известностью пользуется борно-лимонная реакция (или реакция Вильсона-Таубека): 5-оксифлавоны и 5-оксифлавонолы с борной кислотой в присутствии лимонной кислоты дают желтую окраску с красноватой флуоресценцией в УФ-свете. Замена лимон-ной кислоты на щавелевую ведет к изменению цвета флуоресценции пятен флавоноидов с красноватого на желтый или зеленый.

5) Флавоноиды со свободной оксигруппой у С7 легко образуют азокрасители с диазотированной сульфокислотой и другими производными ароматических аминов.

6) Флавоноиды со средним и оснóвным ацетатом свинца образуют желтые соли и комплексы (хлопья в растворе выпадают в осадок).

7) Флавоноиды, как и все фенольные соединения, взаимодействуют с ионами Fe3+ с образованием комплексов, окрашенных главным образом в сине-черный и зелено-черный цвета. Реакция малоспецифична.

8) С треххлористой сурьмой 5-оксифлавоны и 5-оксифлавонолы взаимодействуют с образованием комплексных соединений, окрашенных в желто-оранжевый (флавоны) или красно-фиолетовый (халконы) цвет.

9) При хроматографическом определении флавоноидов на бумаге (или в тонком слое сорбента) сумма флавоноидов из лекарственного растительного сырья, разделяемая в смеси бутанол: уксусная кислота: вода (4:1:5) дает в пятнах под УФ-лучами (без обработки хроматограмм проявляющими реактивами) желтое, буро-желтое или коричневое свечение, а после проявления хроматограмм спиртовым раствором щелочи – оранжевое или красное свечение (после проявления в парах аммиака – оранжево-коричневое свечение).

Количественное определение флавоноидов. Для определения количе-ственного содержания флавоноидов в лекарственном растительном сырье используют различные химические и физико-химические методы:

1) УФ-спектрофотометрию и флуориметрию – методы, основанные на способности флавоноидов поглощать свет в УФ-области спектра;

2) хроматоспектрометрию – более совершенный метод количественного содержания флавоноидов в сочетании с хроматографией, позволяющий проводить очистку и разделение на отдельные компоненты;

3) фотоколориметрию – метод, основанный на цветных реакциях, в частности, реакциях комплексообразования с солями различных металлов – алюминия, цирконии, хрома, сурьмы, на реакции восстановления атомарным водородом в кислой среде в присутствии металлического магния или цинка, а также на реакции с борно-лимонным реактивом.

Распространение и локализация в растениях. Флавоноиды содержатся во мхах, водорослях, грибах, микроорганизмах, в высших растениях − особенно семейств бобовые (Fabaceae), астровые (Asteraceae), сельдерейные (Apiaceae), розовые (Rosaceae), гречишные (Polygonaceae), березовые (Betulaceae), рутовые (Rutaceae).

В растениях флавоноиды накапливаются в различных частях: бутонах (софора японская), цветках (бессмертник песчаный, василек синий), траве (горец птичий, череда, сушеница топяная), плодах (боярышник, арония черноплодная), корнях (стальник пашенный, шлемник байкальский). Содержание флавоноидов в ЛР колеблется в широких пределах (от 0,5% до 30% − бутоны софоры японской).

В надземных частях растений более 85% суммы флавоноидов локализуются в клетках эпидермы и только 15% – в остальных тканях. Около 40% растительных флавоноидов приходится на группу производных флавонола, около 20% – производных флавона, почти 10% – катехины, антоцианидины, флаваноны, ауроны, халконы. Некоторые группы флавоноидов встречаются в растениях редко и в небольших количествах.

В живых тканях растений флавоноиды обычно находятся в форме гликозидов (преимущественно О-гликозидов). Флавоноидные гликозиды накапливаются преимущественно в вакуолях, но некоторые обнаруживются в хромо- и хлоропластах. Гликозильные группы обычно присутствуют в положениях С3-, С5-, С7-, С3´-, C4´-, C5´- молекул флавоноидов. Из углеводов во флавоноидных гликозидах часто присутствуют глюкоза, рамноза, арабиноза, галактоза, ксилоза. В зависимости от количества сахаристых остатков (1, 2, 3) различают монозиды, биозиды, триозиды.

Флавоноиды, находящиеся в свободном состоянии (агликоны), как правило, обнаруживаются в специальных образованиях – смоляных ходах, эфиромасличных канальцах, вместилищах, железках, а также в омертвевших деревянистых тканях, где они, вероятно, высвобождаются из гликозидов под действием ферментов-гидролаз.

ЛР и ЛРС, содержащие флавоноиды: пустырник пятилопастный и сердечный, боярышника виды, бессмертник песчаный, пижма обыкновенная, горец перечный, почечуйный и птичий, череда трехраздельная, василек синий, софора японская, земляника лесная, арония черноплодная, шлемник байкальский, стальник полевой.

Пустырник сердечный, п. пятилопастный (=п. волосистый) –Leonurus cardiaca L., L. quinqelobatus – сем. Яснот-ковые, Lamiaceae – крупные (до 1,5 м высотой) многолетние травянистые растения с 4-гранным ветвящимся стеблем. Листья супротивные, черешковые, в очертании яйцевидные или сердцевидные, с пальчато-лопатными или пальчато-раздельными листовыми пластинками. Розовые цветки образуют длинные прерывистые колосовидные соцветия. Зубцы цветочных чашечек древеснеют их становятся колючими. Пустырник сердечный от п. пятилопастного (волосистого) отличается тем, что у первого только нижние листья являются 5-лопастными, средние – 3-лопастными, а верхние – почти цельными, стебли у них голые (волосистые только по ребрам), тогда как у п. пятилопастного стебли сплошь покрыты волосками. Некоторыми ботаниками п. пятилопастной рассматривается как форма п. сердечного. Оба вида пустырников широко распространены в Европейской части СНГ и обычно произрастают по заброшенным, сорным местам, оврагам, опушкам лесов. ЛРС – верхушки стеблей ~ 40 см длиной в начале цветения срезают и сушат в тени на чердаках или в сушилках при 50-60°С. Другие виды: п. татарский, п. сизоватый, п. сибирский и др., считаются нелекарственными примесями. Срок годности сырья 3 года.

Химический состав ЛРС: листья и трава пустырника содержит, во-первых, горечи-иридоиды – гарпарид, ацетилгарпарид, аюгол, аюгозид, марубин, леонурид и др., обусловливающие горький вкус сырья и седативное влияние на организм человека; во-торых, в значительных количествах (0,35%) содержат флавоноиды – проиводные кверцитина (кверцитрин, гиперозид, рутин) и апигенина (квинквелозид, космосиин и др.), ослабляющие спазматические сокращения гладкой мускулатуры кровеносных сосудов, стенок кишечника. Кроме того, в ЛРС содержатся фенолкарбоновые кислоты, дубильные вещества (9%), сердечные гликозиды (буфадиенолидного типа), кумарины, сапонины (урсоловая кислота), фитол, ситостерол, холин, стахидрин, каротиноиды, смолы (2,5%), минеральные соли (до 11%).

Основное действие ЛРС: седативное, гипотензивное, спазмо-литическое.

Характер применения. Траву пустырника применяют в виде настоя, настойки, экстракта (часто в комбинации с препаратами валерианы) в каче-стве успокаивающего, противосудорожного: при нервной возбудимости, сердечно-сосудистых неврозах, гипертонической болезни. Препараты пустырника по характеру действия близки к препаратам валерианы.

Radices Scutellaria baicalensis – корни шлемника байкальского.

Шлемник байкальский – Scutellaria baicalensis Georgi. – сем. Яснотковые, Lamiaceae (рис. 102П) – травянистый многолетник 15-50 см высотой с коротким корневищем, переходящим в толстый скрученный стержневой корень. Стебли многочисленные 4-гранные. Листья супротвные сидячие или с коротким черешком ланцетовидные. Цветки 2-губые синие собраны в однобокую кисть. Произрастает в Забайкалье, Приамурье на склонах сопок, сухих берегах рек. Корни заготавлиают осенью, сушат на чердаках. Шлемник байкальский в Беларуси культивируют, но в основном ЛРС завозится из России.

Химический состав ЛРС: основными действующими веществами корней шлемника байкальского являются гликозиды флавоноидов (>10%): байкалин, скутеллярин, вогонин, лютеолин, апигенин и др.; содержатся также дубильные вещества (2,5%), пирокатехин, стероиды, эфирные масла, смолы.

Основное действие ЛРС: седативное, гипотензивное.

Характер применения. Корни шлемника байкальского применяют в виде настойки в качестве останавливающего кашель, успокаивающего, противосудорожного: при нервной возбудимости, сердечно-сосудистых неврозах, гипертонии, спазмах гладкой мускулатуры кишечника. По силе седативного действия препараты шлемника превосходят валериану.

Radices Ononidis arvensis – корни стальника полевого.

Стальник полевой – Ononis arvensis L.– сем. Бобовые, Fabaceae (рис. 103П) – многолетнее травянистое растение с коротким многоглавым корневищем, переходящим в длинный стержневой корень, с прямым или восходящим ветвистым стеблем до 80 см высотой, внизу древеснеющим, опушенным простыми или железистыми волосками. Листья большей частью тройчатые, листочки овальные или продолговато-эллиптические, с острозубчатым краем, собеих сторон железисто-опушенные. Цветки розовые, в 2 раза длиннее чашечки, образуют на концах стеблей и боковых ветвей густые колосовидные соцветия. Цветет в июне – августе, после чего развивается плод боб до 7 мм длиной. Естественно произрастает в степной зоне, простирающейся от Западной Сибири через Поволжье до Северного Кавказа и Украины. В Республике Беларусь культивируется, главным образом, в ботанических садах. Корни осенью выкапывают из почвы, отрезаяют выступающие над землей деревянистые части многолетнего корневища, подвяливают и сушат в сушилках при 40-60°С. Срок хранения сырья 2 года.

Химический состав ЛРС: корни стальника полевого содержат флавоноиды (ононин, оноспин, флрмононетин, даидзеин), дубильные вещества, органические кислоты, эфирные масла, жирные масла, смолы, соли (до 10%).

Основное действие ЛРС: диуретическое, противогеморроидальное.

Характер применения. Настойку и отвар корней стальника полевого используют как мочегонное (например, при подагре, заболеваниях почек и мочевого пузыря), послабляющее, уменьшающее проницаемость и ломкость капилляров кровеносных сосудов, кровоостанавливающее (например, при геморрое), противоспалительное.

Поиск по сайту: