Лекція 10. Загальна характеристика фенольних сполук

Фенольними сполуками називаються сполуки, які містять ароматичне кільце з однією або декількома гідроксильними групами, та їх похідні. Якщо в молекулі є дві або більше гідроксильних груп, речовина називається поліфенолом.

У широкому розумінні, до фенолів можуть бути віднесені всі речовини, що мають ароматичне ядро, з яким безпосередньо зв’язана ОН-група або її функціональне похідне. Поряд з простими фенолами, фенол карбоновими кислотами та їх похідними, до цього класу відноситься велика група природних сполук: кумарини, хромони, флавоноїди, лігнани, кантони, хінони та дубильні речовини. Фенольні структури зустрічаються і в інших класах хімічних сполук. Відомі фенольні алкалоїди (морфін), фенольні стероїди (естрадіол), протоалкалоїди (капсаіциноїди) та інші.

Біогенез фенольних сполук доведений за допомогою радіоактивних ізотопів. Встановлено, що фенольні сполуки – це активні метаболіти, а не кінцеві продукти клітинного обміну, як вважалося раніше. Ці дані свідчать про важливу біологічну роль фенольних сполук. Вони зустрічаються в усіх органах рослин, але більше їх міститься в активно функціонуючих органах – листках, квітках, нестиглих плодах.

Класифікація

За хімічною структурою фенольні сполуки поділяють на групи:

1) з одним ароматичним ядром;

2) з двома ароматичними ядрами;

3) з хіноновою структурою;

4) полімерні.

Фенольні сполуки з одним ароматичним ядром

Велика і різноманітна група фенольних сполук, яка складається з простих фенолів (С6) та фенолу з приєднаним до нього одним (С6 − С1), двома (С 6 − С2) або трьома (С6 − С3) атомами вуглецю.

Фенольні сполуки з двома ароматичними ядрами

Ця група включає: бензофенони і ксантони (С6 − С1 − С6), які мають два ароматичні ядра, з’єднані одним вуглецевим атомом; стільбени (С 6 − С2 – С6) з двома з’єднуючими С-атомами; флавоноїди – з трьома С-атомами (С6 − С3 − С6).

Флавоноїди залежно від структури пропанового фрагменту (С3) та місця приєднання бічного кільця В, поділяються на флавоноїди – похідні хроману; флавоноїди – похідні хромону; ізофлавоноїди; неофлавоноїди.

Хінони

До них належать: бензохінони − С6 ; нафтохінони – С10 , антрахінони − С14.

Полімерні фенольні сполуки

До цієї групи належать таніди (дубильні речовини) та лігніни (С6− С3)11. Таніни бувають: 1) такі, що гідролізуються; 2) конденсовані.

Фізико-хімічні властивості та фармакологічна дія фенольних сполук різноманітні та характерні для кожної групи.

Біосинтез фенольних речовин

Незважаючи на те, що природні фенольні сполуки об’єднують не менше ніж 10 різних груп, а кожна з них включає сотні й навіть тисячі (флавоноїди) індивідуальних сполук, вони мають біогенетичну спорідненість. Зумовлено це тим, що основний структурний елемент – бензольне ядро з фенольним гідроксилом – у багатьох фенольних сполук утворюється шикіматним шляхом. Лише в невеликій кількості рослинних фенолів ароматичне ядро синтезується за полікетидним типом.

Після утворення L-фенілаланіну та L-тирозину, побудова бензольного ядра завершується, а з L-фенілаланіну синтезується n-Гідроксикорична (n-кумарова) кислота, яка з біогенетичної точки зору є найпростішою фенольною сполукою. n-Кумарова кислота, в свою чергу, виступає як родоначальник більшості природних фенолів.

У подальшому, біосинтез полікетометиленових (полікетидних) попередників другого бензольного ядра флавоноїдів відбувається ацетатно-малонатним шляхом.

n-Кумарова кислота вступає в реакцію з активованими молекулами малонової кислоти – малоніл – КоА, а до аліфатичного ланцюга приєднуються ацетатні фрагменти. Таким чином утворюється друге бензольне ядро 15-вуглецевого скелету флавоноїдів.

На основі такої структури, спочатку утворюється найпростіший флавоноїд – халкон, у якого відсутній гетероцикл. Халкон перетворюється на ізомерну форму – флаванон. Більшість флавоноїдів синтезується із флаванону.

Отже, істотною відмінною особливістю будови флавоноїдів у порівнянні з будовою інших фенолів, є різне біогенне походження двох бензольних ядер їхньої структури: одне з них синтезується стандартним для фенольних сполук шикіматним шляхом, друге – утворюється за полікетидним принципом.

Антрахінони – єдина група рослинних поліфенолів, вуглецевий скелет яких повністю синтезується ацетатно-малонатним шляхом.