Распространение флавоноидов в растительном мире
Флавоноиды широко распространены в высших растениях, встречаются они в водорослях и грибах, значительно реже — в микроорганизмах и насекомых.
Около 40% флавоноидов приходится на группу производных флавонола, несколько меньше — флавона, значительно реже встречаются флаваноны, халконы, ауроны.
Наиболее богаты флавоноидами растения семейств:
Бобовые (Fabaceae), Астровые (Asteraceaе),
Сельдерейные (Apiaceae), Яснотковые (Lamiaceae),
Розоцветные (Rosaceae), Гречишные (Polygonaceae),
Березовые (Betulaceae), Рутовые (Rutaceae) и др.
Локализация флавоноидов в растениях
В растениях флавоноиды локализуются в различных органах и частях растений:
— цветках, обуславливая окраску лепестков (бессмертник песчаный, василек синий, пижма обыкновенная),
— траве (горцы: птичий, почечуйный, перечный; хвощ полевой),
— плодах (боярышники, софора японская),
— корнях (стальник пашенный, шлемник байкальский).
Содержание их в растениях колеблется от 0,5 до 30% (бутоны софоры японской).
В клетках растений флавоноиды накапливаются в форме гликозидов, главным образом в вакуолях, а в свободном состоянии — в специальных образованиях, зачастую имеющих довольно сложное строение — смоляных и эфирномасличных ходах, канальцах, вместилищах, железках и т.д. В надземных частях растений более 85% суммы флавоноидов локализуется в клетках эпидермы и только 15% — в остальных тканях.
Биологическая роль флавоноидов в жизни растений
Биологическая роль флавоноидов в жизни растений изучена еще недостаточно.
Некоторые авторы считают, что флавоноиды принимают участие:
в окислительно-восстановительных процессах растений;
в защите растений от неблагоприятных воздействий ультрафиолетовых лучей и низких температур;
в процессе оплодотворения высших растений;
обуславливают огромное разнообразие окрасок цветков и плодов, что привлекает насекомых и тем самым способствуют опылению;
некоторые флавоноиды защищают аскорбиновую кислоту от окисления (т.е. являются антиоксидантами).
Влияние внешних факторов на накопление флавоноидов
1. На накопление флавоноидов оказывают влияние возраст и фаза развития растения. В молодых растениях их больше; в старых растениях их количество уменьшается.
Максимальное содержание флавоноидов наблюдается в цветках, листьях и травах в период бутонизации и цветения, а к фазе плодоношения содержание снижается; в плодах и семенах — в период молочной зрелости — полного созревания; в корнях — в период увядания надземной массы осенью.
2. На накопление флавоноидов влияет освещенность.
Содержание флавоноидов в растениях увеличивается с ростом освещенности, а степень их гидроксилирования (число -ОН групп) — с увеличением высоты над уровнем моря.
3. На накопление флавоноидов влияет температура. Содержание антоцианов увеличивается при понижении температуры (покраснение листьев у щавеля), у других групп флавоноидов, наоборот, содержание увеличивается при повышении температуры.
Физико-химические свойства
1. Большинство флавоноидов — твердые кристаллические вещества с определенной температурой плавления, не имеющие запаха.
2. Окрашены в желтый цвет (флавоны, флавонолы, халконы, ауроны) или бесцветные (катехины, лейкоантоцианидины, флаваноны, изофлавоны). Наиболее яркие оттенки свойственны антоцианам, которые придают растительным тканям красную или синюю окраску в зависимости от рН среды. В кислой среде они имеют красный цвет (соли катионов), в щелочной — синий (соли анионов).
3. Гликозиды (содержащие более трех остатков сахара) растворимы в воде, водно-спиртовых смесях, в спиртах при нагревании, этилацетате и нерастворимы в органических растворителях (петролейном и диэтиловом эфирах, дихлорэтане, ССl4).
Агликоны хорошо растворимы в низших спиртах (метиловом и этиловом), органических растворителях (диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле) и в растворах щелочей. Нерастворимы в воде.
4. Гликозиды обладают оптической активностью.
5. О-гликозиды при действии разбавленных минеральных кислот и ферментов легко гидролизуются до агликона и углеводного остатка. С-гликозиды с трудом расщепляются под действием концентрированных кислот (HCl или СН3СООН) или их смесей при длительном нагревании.
6. Катехины и лейкоантоцианидины, как правило, гликозидных форм не образуют. Они легко окисляются в присутствии кислорода, под действием света и щелочей. Остальные флавоноиды более устойчивы к окислению.
7. Флавоноиды флуоресцируют в УФ-свете: при этом флавоны, флавонол-3-гликозиды, флаваноны, халконы обнаруживаются на хроматограммах в виде коричневых пятен, флавонолы и их 7-гликозиды — в виде желтых или желто-зеленых пятен.
8. Свободная ОН-группа 7 положения способна диазотироваться.
9. Благодаря карбонильным и фенольным оксигруппам флавоноиды способны образовывать комплексы с солями металлов различной степени устойчивости.
10. Флавоноиды способны восстанавливаться атомарным водородом в кислой среде в присутствии магния или цинка.
11. Флавоноиды взаимодействуют со щелочами с образованием фенолятов желтой окраски, которая при нагревании изменяется до оранжевой или коричневой.
Источник
Тема 12. Флавоноиды
Свое название эти вещества получили от латинского слова flavus — желтый — в 1895 г. химиком Костанецким, поскольку первые выделенные флавоноиды имели желтую окраску.
В основе классификации лежит:
1) степень окисленности и гидроксилирования пропанового фрагмента;
2) положение бокового фенильного радикала;
По расположению кольца B выделяют следующие основные
I. Собственно флавоноиды (эуфлавоноиды) с боковым фенильным радикалом у С2.
II. Изофлавоноиды с фенильным радикалом у С3.
III. Неофлавоноиды с фенильным радикалом у С4.
I. Собственно флавоноиды
К этой подгруппе относятся:
1) производные флавана (2 фенилхромана):
ФЛАВАН КАТЕХИН ЛЕЙКОАНТОЦИАНИДИН
2) производные флавона (2 фенилхромона):
3) флавоноиды с раскрытым пироновым кольцом:
с фенильным радикалом в положении 3:
ИЗОФЛАВАН ИЗОФЛАВОН ИЗОФЛАВАНОН и др.
с фенильным радикалом у С4:
4-БЕНЗОКУМАРИН 4-БЕНЗОХРОМАН (неофлаван)
Кроме мономерных флавоноидов существуют димерные формы — флавоноиды могут конденсироваться между собой углерод-углеродными связями и другими фенольными соединениями: фенолкарбоновыми и оксикоричными к-тами, лигнанами, с изопреноидами и алкалоидами.
В растениях большинство флавоноидов присутствует в виде гликозидов (кроме катехинов и лейкоантоцианов). В качестве углеводной части могут быть моносахариды: D-глюкоза, D-галактоза, D-ксилоза, L-рамноза и др. В некоторых случаях встречаются специфические дисахариды: рутиноза (рамноза и глюкоза), софороза (2 молекулы глюкозы).
Сахара могут присоединяться к агликону в 3, 7, 3′, 4′ и др. положениях. Для флавоноидов характерно гидроксилирование. Оно возможно почти во всех положениях. У некоторых флавоноидов гидроксилы метилированы.
Основную группу флавоноидов составляют О-гликозиды; в меньшей степени распространены С-гликозиды, где углеводные компоненты связаны с агликоном через углеродный атом в 6 или 8 положениях. Известны также ацилированные гликозиды, содержащие ацильные остатки в агликоновой или в углеводной части молекулы. Ацилирующими агентами могут быть бензойная, уксусная, протокатеховая, кофейная и др. кислоты. О-гликозиды в зависимости от числа остатков сахара, положения и порядка их присоединения делятся на монозиды, биозиды, триозиды и дигликозиды. В дигликозидах моносахара присоединяются в двух разных положениях флавоноидного ядра.
Источник