Физико-химические свойства

Выделенные в индивидуальном состоянии кумарины — кристал­лические вещества, бесцветные или слегка желтоватые. Кумарины хорошо растворимы в органических растворителях: хлороформе, этиловом эфире, этиловом спирте, жирах и жирных маслах-. В воде кумарины, в большинстве случаев, нерастворимы; гликозиды раст­воряются, как правило, в воде и практически нерастворимы в орга­нических растворителях.. Кумарины хорошо растворяются в водных растворителях щелочей (особенно при нагревании) за счет образо­вания ^солей оксикоричных кислот. При нагревании до 100 °С кумарины возгоняются в виде игольчатых кристаллов.

Многие кумарины проявляют очень характерную флуоресцен­цию при УФ возбуждении в нейтральных спиртовых растворах, в растворах щелочей и концентрированной серной кислоте в ви­димой области спектра. Особенно этим отличаются производные умбеллиферона, проявляя ярко-голубую флуоресценцию. В ще­лочной среде флуоресценция наиболее интенсивная, при подкисле- нии флуоресценция становится менее интенсивной и характер флуоресценции меняется.

В электронных спектрах поглощения кумаринов наблюдаются характеристические частоты. В области выше 200 нм имеется две

4 п/р Гринкевич в др.

полосы поглощения — соответственно 210—270 и 290—350 нм (рис. 20). Характеристичность этих Спектров поглощения обуслов­лена хромофором, включающим в себя сопряженные между собой а-пироновое и бензольное кольцо.

Кумарины имеют характерные спектры поглощения в инфракрас­ной области. В кумаринах, как и в а-пиронах, полосы валентных

колебаний карбонильной группы лежат в области 1750—1700 см"¹, кроме того, кумарины дают сильные полосы погло­щения в области 1620—1470 см^-1; обус­ловленные колебаниями ароматических двойных связей (рис. 21).

Наряду с УФ и ИК спектроскопией огромное значение за последние годы приобрели ЯМР спектры высокого раз­решения. ЯМР спектроскопия, как и другие физические методы исследова­ния, используется в структурно-хими­ческих целях и базируется на корреля­циях между спектрами и строением, установленными на соединениях с известной структурой. Анализ спектров позволяет определить тип замещения кумаринового ядра.

Масс-спектры возникают вследствие диссоциативной ионизации при бомбардировке молекул электронами. При бомбардировке хими­ческих соединений электронами с энергией, достаточной для иони­зации этих соединений, т. е. лишь немного, превышающей иониза-
спектры кумаринов характеризуются интенсивным пиком молеку­лярного иона (М⁺), а также пиками М⁺ = 28 и М⁺ = 2-28, отвеча­ющими однократной и двукратной потере СХЗ.

Фрагментация кумарина под действием электронного удара может быть представлена следующей схемой:

О*

В циклической системе кумарина, • состоящей из бензольного и гетероциклического а-пиронового цикла, заложены возможности для разнообразных химических реакций. Одним из самых характер­ных свойств кумаринов как лактонов является их специфическое отношение к щелочи (с кислотами и аммиаком кумарины не взаимо­действуют). При действии горячей разбавленной щелочи кумарины медленно гидролизуются, при этом образуются желтые растворы солей кумаровой кислоты (цис-, ор/ио-оксикоричной). При подки- слении щелочных растворов или при насыщении их СО_а регене­рируются кумарины в неизменном состоянии:

,/ч

'ЧКЧо

Н Na

\Ао (У\о н'н ^!

При взаимодействии солей диазония с кумаринами в слабоще­лочной среде группа ArNa вступает в 6-положение кумариновой системы, т. е. в пара-положение к фенольному гидроксилу цис-, орто-оксикоричной кислоты:

№=N

_ S0₂—NH_a_

_yN_^_so_aNHi

vy^

⁴o^/X>

§ 3. Методы выделения

Для выделения кумаринов из растительного сырья обычно при­меняются различные растворители: метиловый и этиловый спирт, бензол, хлороформ, этиловый и петролейный эфиры.

Наиболее исчерпывающая экстракция кумаринов как свободных, так и связанных (гликозидов) достигается этиловым спиртом. По­лучаемый после отгонки спирта густой экстракт чаще всего после­довательно обрабатывается растворителями: хлороформом, эти­ловым эфиром и др.

В некоторых случаях целесообразно растительный материал предварительно обрабатывать петролейным эфиром, а затем исчер­пывающе экстрагировать хлороформом, этиловым, метиловым спир­том.

' С целью отделения кумаринов от сопутствующих веществ часто сконцентрированный экстракт из растительного сырья обрабатывают 0,5 %-ным водным раствором КОН для удаления кислых и феноль- ных компонентов. Затем экстракт обрабатывается 5 %-ным водно- спиртовым раствором КОН в течение 1/2—1 ч. При этом кумарины образуют соли кумариновых кислот. Одновременно происходят и другие реакции, а именно: омыление жиров и других сложных' эфиров. Индифферентные составные части экстракта (стерины, спирты, углеводороды и др.) удаляются обработкой этиловым эфиз ром щелочного раствора, разбавленного предварительно 6—8- крат* ным количеством воды. Водно-щелочной раствор подкисляется раз­бавленной НС1. При этом освобождаются органические кислоты, а присутствующие кумариновые кислоты переходят с отщеплением элементов воды в кумарины. Смесь кислот и кумаринов извлекает­ся этиловым эфиром (многократное повторное встряхивание). Кио! лые составные части из лаюгонной фракции можно удалить добавй лением по каплям 0,5 %-ной водной щелочи в раствор, в которы! они переходят, в то время как нейтральные кумарины как боле! устойчивые по отношению к разбавленной'щелочи остаются в эти! ловом эфире. 1

При описанном методе выделения суммы кумаринов трудна избежать некоторого расщепления кумаринов, поэтому как дд| очистки кумаринов от сопутствующих веществ, так и для выделений индивидуальных соединений широкое использование получили xpqg матографические методы. В качестве сорбента при хроматографа!

ровании кумаринов чаще всего используются оксид алюминия и силикагель. Кумарины хорошо элюируются с колонки смесью петролейного эфира с хлороформом, бензолом, смесью бензола с этилацетатом, смесью бензола с метиловым спиртом (в различных соотношениях) и др. Эфирные масла, глицериды, стероиды и тритер- пены обычно появляются в первых фракциях элюата, затем следуют кумарины. Кумарины на колонке и в элюатах обнаруживаются по флуоресценции в УФ свете. Проведение хроматографического разделения кумаринов на колонке облегчается применением бу­мажной и тонкослойной хроматографии для качественного анализа элюатов. Методы бумажной и тонкослойной хроматографии по­зволяют быстро устанавливать однородность элюата, обнаружив даже незначительные количества примесей.

§ 4. Качественное определение

Для обнаружения кумаринов в растительном сырье используют их лактонные свойства, способность флуоресцировать при УФ осве­щении и давать окрашенные растворы с диазосоединениями, микро­сублимацию и хроматографический анализ спиртовых или хлоро­формных экстрактов сырья.

Ввиду плохой растворимости кумаринов в водных и лучшей в неполярных фазах разделение их осуществляется путем распре­делительной хроматографии на импрегнированной бумаге. В ка­честве подвижной фазы используют бензин, петролейный эфир (^кип = 60—100 °С), смесь петролейный эфир — бензол — метило­вый спирт (5:4:1), в качестве неподвижной фазы — 20 %-ный водный раствор этиленгликоля или пропиленгликоля, 10 %-ный формамид в метиловом спирте. Как правило, неподвижной фазой предварительно пропитывается хроматографическая бумага. Хро- матографирование осуществляется нисходящим способом в течение 1,5—2 ч. Хроматографы после высушивания просматривают в УФ свете. Кумарины в зависимости от структуры имеют голубую, си­нюю, фиолетовую, зеленую, желтую флуоресценцию, флуоресци­рующие пятна кумаринов отмечают и хроматограммы обрабаты­вают щелочью. После этого их высушивают в сушильном шкафу при t = 120 °С и вновь просматривают под УФ лампой; как пра­вило, флуоресценция усиливается. Затем хроматограмму обраба­тывают диазотированным сульфаниламидом, от действия которого кумарины в зависимости от структуры окрашиваются в оранжевый, красно-оранжевый, фиолетовый цвета. В некоторых случаях после просматривания хроматограммы в УФ свете ее обрабатывают ре­активом Драгендорфа или иодом. Кумарины проявляются в виде пятен, окрашенных в коричневый цвет.

Помимо бумажной хроматографии широко используется метод тонкослойной хроматографии. Хроматография проводится в тонком слое оксида алюминия" или силикагеля. Хорошее разделение кума­ринов в тонком слое было достигнуто при применении следующих
тстем растворителей: этилацетат — бензол (1 : 2); хлороформ — етролейный эфир (1 : 2).

Проявление кумаринов на хроматограммах проводится точно ак же, как в случае проявления бумажных хроматограмм.

Методику, качественного анализа. Приготовление извлечения из астительного сырья. 2 г измельченного сырья (плоды амми боль- юй, пастернака посевного, псоралеи костянковой, корйей горич- ика и порезника густоцветного и др.) заливают 20 мл этило- ого спирта и кипятят в течение 15 мин с обратным холодиль­ником. После охлаждения фильтруют.

Качественные реакции. 1. К 3—5 мл спиртового извле­чения прибавляют 10 капель 10 %-ного КОН в метиловом

Рис 23. Схема хромато- граммы (ТСХ) кумаринов корней горичннка Мори- сона (1), пореЗника густо­цветкового (2), вздуто- плодника сибирского (3): а — пеуцеданин; б — птерик- снн; я — дигидросамидин

спирте и нагревают в течение 5 мин на водяной бане (при нали* чии кумаринов раствор желтеет), затем прибавляют 5 капель све­жеприготовленного диазореактива Паули по Кутачеку. При нали* чии кумаринов раствор приобретает окрашивание от коричнево* красного до вишневого. i

Рис. 22. Схема хроматограммы (ТСХ) кумаринов плодов псоралеи костянко­вой (/), амми большой (2) и пастер­нака посевного (3):

2. К 3—5 мл спиртового извлечения добавляют 10 капель 10 %4 ного КОН в метиловом спирте; раствор нагревают на водяной бане; Затем добавляют 5—10 мл дистиллированной воды и хорошо пере­мешивают, после чего раствор нейтрализуют 10 %-ной НС1 дй кислой реакции. Если при этом наблюдается помутнение или вщ
падение осадка, то это указывает на вероятное присутствие кумари­нов в сырье (лактонная проба).

Хроматографическое определение. 3 а. Из оставшейся части спиртового извлечения берут 0, 01 мл и наносят на пластинку «Силуфол» или силикагеля (закрепленный слой) и хроматографи­руют в системе «-гексан — бензол — метиловый спирт (5:4:1) до тех пор, пока линия фронта не достигнет расстояния 10 см от линии старта. После этого хроматограмму высушивают на воздухе в течение 10 мин, опрыскивают 10%-ным КОН в метаноле и высу­шивают в сушильном шкафу при t = 110—120 °С в течение 2—3 мин. Затем опрыскивают свежеприготовленным реактивом Паули по Кутачеку. При наличии кумаринов в сырье на хроматограмме проявляются яркие пятна от кирпично-красного до сине-фиолетово­го окрашивания в зависимости от структуры кумаринов (рис. 22,23).

36. 0,01 мл спиртового извлечения наносят на полосу хрома­тографической бумаги марки «Б» размером 14 X 65 см, предвари' тельно импрегнированной 10 %-ным формамидом в метиловом спирте, и хроматографируют нисходящим методом в смеси раство­рителей петролейный эфир — бензол — метиловый спирт (5:4:1) в течение 3—4 ч. Хроматограмму высушивают на воздухе в течение 10 мин, опрыскивают 10 %-ным КОН в метиловом спирте и высу­шивают в сушильном шкафу при t — 110—120 °С в течение 2—3 мин, затем опрыскивают диазореактивом Паули по Кутачеку. При на­личии кумаринов в сырье на хроматограмме появляются яркие пятна от кирпично-красного до сине-фиолетового окрашивания.

Реактивы и оборудование: этиловый спирт (этанол); КОН, 10%-ный раствор в метиловом спирте; НС1 10%-ная; CaS0₄; н-гексан; бензол; метиловый спирт (метанол), 10%-ный раствор в метиловом спирте; петролей­ный эфир (/кип = 60 — 100 °С)

Бумага хроматографическая марки Б; пластинка «Силуфол»; силикагель марки КСК; камеры хроматографические для ТСХ и БХ; колбы с нормальным шлифом вместимостью 50 мл; холодильники (обратные) стеклянные лабораторные с нормальным шлифом; воронки стеклянные для фильтрования диаметром 5 см; пробирки стеклянные; шкаф сушильный лабораторный; микропипетки измери­тельные вместимостью 0,2 мл; пластинки стеклянные для ТСХ размером 13 X X 18 см; цилиндры мерные на 250 мл.

»