Лекція 16. Флавоноїди

Флавоноїди – це біологічно активні речовини, в основі яких лежить дифеніл пропановий фрагмент, із загальною формулою С6 – С3 – С6. Назва походить від лат. „flavus” – „жовтий”, тому що перші виделені флавоноїди мали жовте забарвлення.

Будова та класифікація

Молекула флавоноїда складається з двох фенольних залишків (кільця А і В), з’єднаних пропановою ланкою, тому їх можна розглядати як похідні фенілпропаноїдів.

Флавоноїди мають різне положення фенольних радикалів у пропановому фрагменті. За цією ознакою їх поділяють на три основні групи:

1) еуфлавоноїди;

2) ізофлавоноїди;

3) неофлавоноїди.

І. Еуфлавоноїди

Еуфлавоноїди або власне флавоноїди, або справжні флавоноїди, в яких кільце В приєднане по С-3 положенню пропанового ланцюга. Якщо з кільцем А конденсується гетероцикл пірану, то утворюється флаван (фенілбензопіран). Окислений флаван має у складі молекули γ-пірон.

За ступенем окислення пропанового фрагмента та величиною гетероциклу, еуфлавоноїди можна розділити на 10 класів.

Похідні флавану: 1) флаван-3-ол (катехін); 2) флаван-3,4-діол (лейкоантоціанідин); 3) антоціанідин; 4) флаванон; 5) флаванонол; 6) флавон; 7) флавонол; 8) клас ауронів, які мають п’ятичленний гетероцикл, можна розглядати як похідні 2-бензиліденкумарона; 9) халкони та 10) дигідрохалкони – це флавоноїди з відкритим пропановим фрагментом.

Флавоноїди можуть конденсуватися між собою і з іншими фенольними сполуками: фенолкарбоновими та оксикоричними кислотами, лігнінами, а також з ізопреноїдами, алкалоїдами та ін.

Поряд з моно мірними флавоноїдами, в літературі описані: природні димери (біфлавоноїди), олігомери, що побудовані з залишків лейкоантоціанів або антоціанів, та полімери (конденсовані таніни).

ІІ. Ізофлавоноїди

Ізофлавоноїди, кільце В приєднане до другого вуглецевого атома пропанового фрагмента.

В основі класифікації ізофлавоноїдів, лежить ступень окислення пропанового фрагмента та характер гетероциклу. Поділяють на : 1) прості; 2) конденсовані.

До простих ізофлавоноїдів належать: ізофлавани, ізофлаванони, ізофлавони, ізохалкони.

До конденсованих ізофлавоноїдів належать: куместани, птерокарпани, ротеноїди тощо.

ІІІ. Неофлавоноїди

Неофлавоноїди містять кільце В по С-1 положенню пропанового ланцюга.

Серед неофлавоноїдів зустрічаються підкласи флавану, флавону, халкону. Внаслідок заміщення С-4 положення замість γ-пірону, в групі трапляються сполуки з α-піроновим гетероциклом.

Характеристика флавоноїдних глікозидів

Флавоноїди рідко зустрічаються у вигляді агліконів. Більшість флавоноїдів представлені глікозидами. Перевага заміщення будь-якого положення залежить від структури аглікону. Так, наприклад, у флавонів заміщення відбувається в положенні С-7, рідше – в С-3, С-4; у глікозидів – в С-6, С-8. У флавоноїдів звичайно замісники приєднані в положенні С-3 або С-7.

Залишки сахарів представлені D-глюкозою, D-галактозою, D-ксилозою, L-рамнозою, L-арабінозою, D-глюкуроновою кислотою, рідко D-галактуроновою кислотою.

Здебільшого у флавоноїдних глікозидах вуглеводний залишок зв’язаний з агліконом напівацетальним зв’язком через атом кисню. О-глікозиди, в залежності від кількості та положення сухарних залишків, можуть бути: монозидами, біозидами, диглікозидами, тріозидами, а вуглеводна частина – лінійною та розгалуженою.

Сахар може бути приєднаний до аглікону С-зв’язком, утворюючи С-глікозиди, або глікофлавоноїди. Найчастіше вуглевод заміщує С-6, С-8 або С-6 і С-8. У С-глікозидах зустрічається D-глюкоза, рідше D-галактоза, D-ксилоза, L-рамноза та L-арабіноза.

Біосинтез

Біосинтез флавоноїдів перебігає змішаним шляхом. Кільце А і пропановий фрагмент утворюються ацетативним шляхом, кільце В – через шикімову кислоту.

Утворення кільця В флавоноїдів

Шикімова кислота > 5-Фосфошикімова кислота > 3-Енолпірувілшикімат-5-фосфат > Хорізмова кислота > Префенова кислота > Тірозин > n-Кумарова кислота.

Поширення, локалізація та біологічні функції у рослинах

Флавоноїди містяться мало не в усіх рослинах, зустрічаються у мікроорганізмах та у комах.

Найбагатші на флавоноїди родини Fabaceae, Polygonaceae, Asteraceae, Rosaceae. Накопичуються вони здебільшого в квітках, листках, менш – в стеблах, кореневищах, коренях. Вміст їх коливається від 0,1 до 20 % (наприклад, в пуп’янках софори японської) та змінюються залежно від фази вегетації рослини. Максимальна кількість флавоноїдів спостерігається під час цвітіння, потім їх стає менше. Неабияке значення мають зовнішні фактори: рослини тропічні та високогірні містять більше флавоноїдів; тому вважається, що кількість їх залежить від інтенсивності сонячного світла та висоти над рівнем моря.

Глікозиди містяться в тканинах активного росту (листках, пуп’янках, квітках), аглікони – у здерев’янілих тканинах (кора, корка).

Флавоноли становлять 40 % від усіх флавоноїдів. Рутин виявлений більш як у 70 видах, які відносяться до 34 рослин; кверцетин – більш як у 400 видах.

Антоціанідини впливають на колір квіток, плодів, а також листя. У природі відомо 22 аглікони антоціанідинів, але дуже поширені лише пеларгонідин, дельфіні дин, ціанідин.

Халкони та аурони легко виявити в пелюстках квіток – під дією парів аміаку їх колір змінюється з жовтого на червоний. Їхне поширення обмежене дев’ятьма родинами.

Більшість флавоноїдів розчиняються в клітинному соку рослин та знаходяться в хлоропластах.

Флавоноїди є типовими рослинними барвниками, що відіграють роль фільтрів та захищають тканини рослини від ультрафіолетового проміння, запобігають руйнуванню хлорофілу.

Фізико-хімічні властивості

Флавоноїди – кристалічні сполуки з певною температурою топлення. Катехіни, лейкоантоціанідини, флавани, ізофлавани, флаванони, флаваноноли – безбарвні кристали; флавони, флавоноли, халкони, аурони – жовті або жовтогарячі. Антоціани змінюють колір в залежності від рН-середовища: в кислому – вони мають відтінки червоного кольору, в лужному – синього.

Аглікони флавоноїдів розчиняються у діетиловому ефірі, ацетоні, спиртах, практично нерозчинні у воді. Глікозиди флавоноїдів розчиняються у розбавлених спиртах, гарячій воді.

Флаваноли (катехіни) оптично активні. Так, катехін існує в чотирьох ізомерах, які відрізняються напрямком, кутом обертання та біологічною дією.

Флаванони і флаваноноли – лабільні сполуки. Під дією реагентів, які мають окислюючи властивості, вони можуть переходити відповідно в халкони та лейкоантоціанідини.

Біологічна дія та застосування

Флавоноїди містять у молекулі реакційно здатні фенольні радикали та карбонільне угрупування. Завдяки цьому вони беруть участь у різноманітних метаболічних процесах, що обумовлює їхню біологічну активність. До важливіших видів фармакологічної дії належать:

1) Р-вітамінна, тобто біофлавоноїди позитивно впливають на стан капілярних судин: підвищується їхня стійкість, збільшується еластичність та пропускна здатність;

2) діуретична, яка притаманна як чистим флавоноїдам, так і ЛРС;

3) кардіотонічна та гіпотензивна активність;

4) спазмолітична (перш за все впливають на гладенькі м’язи кровоносних судин);

5) антиоксидантна, протирадіаційна.

Флавоноїди діють на травний тракт, печінку, матку, виявляють проти виразковий, ранозагоювальний, протипухлинний ефект тощо.

Фармакологічна дія флавоноїдів залежить від їхнього класу. Для ізофлавоноїдів характерна естроген на, для катехінів – в’яжуча та протизапальна дія на слизові оболонки; флавони викликають спазмолітичний, гіпотензивний, бактерицидний ефект. Як спазмолітики діють також халкони, флавони (ліквіритин), флавоноли (кверцетин, рутин), флавони (апігенін). Помірну протипухлинну дію виявляють лейкоантоціанідини – пеларгонідин, дельфінідин, ціанідин.