fenolske kiseline - pmf.unsa.ba za organsku hemiju i biohemiju... · analitičke metode kojima se...
TRANSCRIPT
FENOLSKE KISELINE
Fenolske kiseline
Općenito to su fenoli koji imaju karboksilnu grupu
U prirodi se javljaju u dva jasno definisana skeleta, pa se
dijele u dvije podgrupe;
a) Hidroksibenzojeve kiseline C6-C1
b) Cimetne kiseline C6-C3
O H
OOH b) a)
O HO
O H
Podjela
Derivati cimetne kiseline
3
Podjela
Derivati benzojeve kiseline
4
Analozi u obliku aldehida, često se nalaze zajedno sa
kiselinama; npr vanilin, cimet aldehid, salicil aldehid....
Vanilin - najvažniji izvor vanilina je plod vanilije – Vanillae
fructus (nezreo ali potpuno izrastao plod koji se podvrgava
dugoj fermentaciji).
U plodu vanilije, vanilin je vezan u obliku bezmirisnog
glikozida vanilozida iz kojeg se oslobađa tokom
fermentacije, kao i vanilin alkohol iz glikozida vanilolozida
te zatim oksidira u vanilin karakterističnog okusa i mirisa.
5
Vanilinska kiselina Vanilin
6
Analitičke metode kojima se određuju fenolske kiseline
vezane su uglavnom za njihovu biološku ulogu kao i
njihovu ulogu u kvalitetu hrane
Fenolske kiseline obuhvataju gotovo 1/3 fenola u
prehranbenim proizvodima
Uglavnom se nalaze u obliku glikozida, estera i etera,
samo male količine su prisutne u slobnodnom obliku.
Fenolske kiseline vezane su za boju, miris, nutritivne
vrijednosti i antioksidativne osobine hrane.
U industriji hrane ispituje se sadržaj fenolskih kiselina i
njihov efekat na sazrijevanje ploda, prevenciju truljenja i
upotrebu kao konzervansi.
7
Sinteza fenolskih kiselina preko šikiminske kiseline
8
Biosinteza
9
Cimetna kiselina nastaje deaminacijom iz fenilalanina. Biljke imaju sposobnost
deaminacije fenilalanina pomoću enzima fenilalanin-amonij-liaze (PAL).
Ostale kiseline dobivaju se naknadnim reakcijama hidroksilacije i metilacije u
kojima se vežu supstituenti za benzenski prsten. Neke od najrasprostranjenijih
derivata cimetne kiseline su: p-kumarinska, kafena, ferulinska i sinapna kiselina.
p-hidroksibenzojeva kiselina nastaje od fenilpropana skraćivanjem bočnog lanca.
Npr. Stvaranje p-hidroksibenzojeve kiseline iz p-kumarinske
◦ prvo se nastaje ester s CoA;
◦ procesom β-oksidacije nastaje p-hidroksibenzoil CoA koji hidrolizira i daje odgovarajuću kiselinu.
10
Biosinteza
11
Eliminacija bočnog lanca može se dogoditi u ranoj fazi biosinteze, tako p-hidroksibenzojeva kiselina može nastati direktno iz prefenata (koji nastaje iz korizminske kiseline). Međutim, većina ovih spojeva (C6-C1) nastaje iz kiselina koje su derivati cimetne kiseline (C6-C3).
Biološki značaj
Fenolske kiseline se smatraju netoksičnim i često se mogu naći u tradicionalnim biljnim lijekovima, nisu esencijalne za čovjeka, ali imaju mnogo pozitivnih efekata na zdravlje
Pokazuju izvrsnu antioksidatovnu aktivnost (AA), što zavisi od strukture prvenstveno od položaja i broja -OH grupa, što je uslovljeno steričkim efektom
Monohidroksilni derivati u o- i p- položaju pokazuju značajno manju AA od m- derivata
AA je u pozitivnoj korelaciji
sa brojem -OH grupa vezanih
za aromatski prsten
12
Biološki značaj
Pored toga što štite od slobodnih radikala, pokazuju i
◦ antikancerogeno djelovanje
◦ antiviralno djelovanje
◦ antibakterijsko djelovanje
◦ reduciraju alergijske reakcije
◦ pojačavaju imuni sistem
13
Cimetna kiselina
Cimetna kiselina nastaje deaminacijom iz fenilalanina. pomoću enzima fenilalanin-amonia-liaze (PAL).
Ostale kiseline dobivaju se naknadnim reakcijama hidroksilacije i metilacije u kojima se vežu supstituenti za benzenski prsten.
Neki od najrasprostranjenijih derivata cimetne kiseline su:
p-kumarinska, kafena, ferulinska i sinapna kiselina
Upotrebljava se u industriji parfema i u medicini
Cimet aldehid je prisutan u esencijalnom ulju cimeta
14
Galna kiselina
(3, 4, 5-trihidroksibenzojeva kiselina)
jedan od najpoznatijih predstavnika
fenolnih spojeva koja se uobičajeno se
koristi za određivanje ukupnih fenola (Folin-Ciocalteau)
Koristi se kao standard u mnogim antioksidativnim testovima, za proizvodnju boja...
Koristi se u farmaceutskoj industriji jer su ispitivanja in vivo i in vitro pokazala da ima; antifungalne, antiviralne, citotoksične osobine
Može se naći u biljkama u slobodnom obliku ili vezanom (npr. tanini)
15
Molekula je planrna i može da gradi
intermolekularne i intramolekularne veze između
OH grupa.
Jak je helatni agens te formira komplekse visoke
stabilnosti sa Fe
16
Galna kiselina
Izolira se i iz gala(cecidije, šiške) koje su nastale usljed
parazitskog načina života mnogih životinja na biljkama i
izazivaju nenormalno razvijanje tkiva ili organa u cjelini
(životinje luče u biljno tkivo materije koje difundujući po
tkivu izazivaju njegovo razaranje)
Gale su morfološke promjene u tkivu biljaka u vidu
izraslina abiotske ili biotske prirode. Spadaju u simptome
bolesti.
17
Blokira komponente koje su povezane sa
imunoregulatornim bolestima; astma i alergijske
rakcije
Prisutna je u gotovo svim biljnim vrstama
Derivati; dikafeoilkinska i dikafeoiltartaratna kiselina
pokazuju mogućnost selektivne inhibicije virusa tipa 1
(HIV- 1)
Kafena kiselina
18
Depsidi –
◦ su spojevi koji nastaju između dvije fenolske
kiseline, gdje karboksilna grupa jedne kiseline
reaguje sa OH- grupom druge fenolske
kiseline.
19
Ruzmarinska kiselina
prvi je put izolirana i identificirana 1950. godine iz Rosmarinus officinalis (Lamiaceae)
ester kafene i 3,4-dihidroksifenillaktatne kiseline
Salvia officinalis, Mentha piperita, Thymus vulgaris, Melissa officinalis
Pokazuje antioksidativne, antiinflamatorne, antimutagene, antimikrobne i antiviralne osobine
Pomaže kod ublažavanja alergijskih tegoba
20
OH
OH
O
O
O O H O H
O H
Ruzmarinska kiselina
Kod biosinzeze za esterifikaciju je potrebno da se kumarinska kiselina
prevede u odgovarajuću aktivnu formu sa koenzimom A
21
Klorogenska kiselina
Mnogo više je rasprostranjena u biljnom svijetu od
ruzmarinske, detektovana je i identificirana 1837. godine u
zrnima zelene kafe, a struktura je određena 1932., pvi put
sintetizirana 1956.
javlja se sama ili često s ruzmarinskom kiselinom
22
O
OH
OH
OH
O H
O H
O
OH
O
Thymus serpyllum
Klorogenska kiselina Izolacija
◦ Frakciona kristalizacija iz vodenog ekstrakta sirove kafe
zasićenog sa (CH3COO)2Pb
◦ Soxhlet i tečno-tečno ekstrakcija
◦ Kolonska hromatografija
◦ TLC
◦ Mikrovalna ekstrakcija
◦ Enzimatska ekstrakcija
Određivanje
◦ Gravimetrijske i volumetrijske metode
◦ Elektrohemijske metode
◦ Hromatografske metode
◦ Spektroskopske metode
23
O
OH
OH
OH
O H
O H
O
OH
O
Metode određivanja Hromatografske metode
◦ Papirna
◦ TLC (na silikagelu, celulozi i poliamidnim vlaknima)
◦ HPLC – na obrnutim fazama, sa stacionarnom fazom
C18 i različitim detektorima (UV-Vis, elektrohemijski
detektor, fluorescentni i maseni)
24
KUMARINI
25
Kumarin je spoj koji je prvi put izoliran 1820. godine iz sjemena Tonquino beans iz južnoameričkog drveta Dipterix odorata Willd. (Syn. Coumarouna odorata)
Kumarini imaju C6-C3 skelet, ali i
kisik u heterociklusu kao dio
C3 jedinice lakton 2'-hidroksi-Z-cimetne kiseline
Bogat izvor kumarina su biljke
familija; Orhidaceae, Asteraceae,
Leguminoceae, Rutaceae, Fabaceae,
Umbelliferae i Lamiaceae
26
Jednostavni kumarini se međusobno razlikuju po
supstituentima najčešće su to;
◦ hidroksilne i
◦ metoksi grupe
pa se i oni nazivaju hidroksi- ili metoksi- kumarini.
Uglavnom svi prirodni spojevi sadrže
supstituent (hidroksi ili metoksi radikal) u
položaju C7. To su i najrasprostranjeniji
kumarini umbeliferon i herniarin.
27
Po kumarinu je nazvana čitava grupa hemijski sličnih spojeva
28
Podjela kumarina
29
Osobine
Imaju gorak ukus i jako fiziološko dejstvo
Pod dejstvom mikroorganizama njihova
količina u voću se povećava, uzrokujući
gorak ukus i truljenje ploda
Heterozidi se lako rastvaraju u vodi i
alkoholima.
30
Dokazivanje
- specifičan miris;
- fluorescencija bijele, plave, žute i zelene boje;
- alkoholno-vodeni ekstrakt biljke fluorescira pod UV svjetlom;
- fluorescencija se pojačava u prisustvu baze
- kumarini imaju svojstvo sublimacije
31
Kumarin se koristi kao;
◦ sredstva za fiksiranje i pojačavanje mirisa u parfemima,
◦ dodaje se sapunu i deterdžentima, pasti za zube,
duhanskim proizvodima i nekim alkoholnim pićima,
Velike količine se koriste kao dodaci gumi i plastičnim
materijalima, kao i u bojama i sprejevima za neutralizaciju
neugodnih mirisa
Sadržaj kumarina u kozmetičkim proizvodima reguliran je
zakonom EU (European Commission,1976), koji zahtijeva
označavanje na proizvodima o količini prisutnog kumarina,
ukoliko je kumarin prisutan u količini većoj od 10 ppm u
proizvodima koji se zadržavaju na koži i 100 ppm u
proizvodima koji se ispiru s kože nisu prihvatljivi.
32
Djelovanje
Kumarini pokazuju mnogo bioloških
aktivnosti; Anti-inflamatorno
Antifungalno
Antimalarijsko
Antitumorno
Antiviralno
Antikoagulacijsko
Enzim-inhibitorno
Antioksidativno
33
Biosinteza kumarina se odvija preko cimetne i p-kumarinske kiseline
Važan korak u njihovoj sintezi jeste uvođenje hidroksline grupe u orto položaj u odnosu na bočni lanac cimetne kiseline.
Na kraju dolazi do spontanog zatvaranja prstena i stavranje kumarinske strukture
34
Na kumarinskom prstenu postoji 6 položaja na
kojima se može vršiti supstitucija, poznato je
mnoštvo različitih derivata kumarina, bilo
sintetičkih ili prirodnih, a takva strukturna
raznolikost uzrok je mnoštvu različitih bioloških
aktivnosti.
Prisutnost kumarinskih derivata u biljkama je vrlo
česta, a mnoge od tih biljaka se upotrebljavaju u
tradicionalnoj medicini od davnina.
35
Umbeliferon 7-hydroxycoumarin
Apsorbuje UV svjetlost pa se koristi u kremema za sunčanje
Skopoletin 7-hidroksi 6-metoksikumarin
Posjeduje antimikrobno, antifungalno i antitumorno dejstvo
Eskulin Eskuletin 6-β-D-glucoside
Koristi se jačanje krvnih sudova,
djeluje protivupalno, uklanja otekline 36
Dikumarini
Nastaju tako što se dva kumarinska molekula međusobno povežu metilenskim mostom.
Do ovakvog povezivanja dolazi tokom procesa fermentacije, ali samo pod specifičnim uslovima: - u prisustvu mikroorganizama,
- kada je biljna masa vlažna.
Najpoznatiji spoj ovakve strukture je dikumarol (4-hidroksi kumarin; 3.3' veza) i izoliran je iz pljesnjivog sena koje je sadržalo dosta biljke, Melilotus officinalis (velika djetelina, kokotac).
37
Za određivanje kumarina se koriste
◦ kolorimetrijske,
◦ fluorometrijske metode
◦ metoda tečne hromatografije.
38
Sljedeće predavanje;
FLAVONOIDI
...
39