Вивчення і дослідження лікарських рослин, що вміщують кумарини

Курсова робота

на тему: Вивчення і дослідження лікарських рослин, що вміщують кумарини.

План

1. Вступ

2. Загальна характеристика  кумаринів:

 а) класифікація;

б) фізико – хімічні властивості;

в) методи виділення;

г) ідентифікація;

д) кількісне визначення;

е) застосування;

є) висновок.

3. Загальна характеристика  лікарських рослин та їх сировини:

а) гірко каштан звичайний;

б) буркун лікарський;

в) амі велика;

г) псоралея кістякова;

д) пастернак посівний;

е) смоковниця звичайна;

є) дягіль лікарський;

ж) висновок

4. Додатки

5. Література

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

     Основним джерелом  отримання лікарських засобів  є природні речовини, перш за  все – лікарські рослини. Перевага останніх у їх низькій токсичності й можливості тривалого застосування без суттєвих побічних ефектів. На сьогоднішній день біля 50% всіх ліків виготовляється із рослинної сировини. Лікувальна дія рослин і галенових препаратів полягає у тому, що фізіологічно активні речовини перебувають у них у відповідному співвідношенні, що оптимально впливає на органи і системи організму людини і тварини. Лікарські рослини та їх галенові препарати можна застосувати в комбінації з синтетичними ліками, при цьому посилюється їх терапевтична дія і зменшуються побічні ефекти синтетичних речовин. Лікарські рослини використовують в їжу, як житло, сировину для синтезу хімічних сполук, очищують повітря, зберігають воду озер та річок, а також лікують людей. Людина здавна знала ціну лікарським рослинам, але тільки тепер заклик повернутися до природи нагадав людям, що лікарські рослини є не лише значно дешевшими, але й безпечнішими лікувальними засобами від багатьох недуг. Для використання лікарських рослин для добра потрібно добре орієнтуватися в їхньому розмаїтті, знати їх специфічні особливості і мати їх вдома завжди під руками.

Кумарини

     Слово “кумарини”  походить від місцевої назви  дерева “кумарупа”, яке проростає  в Південній Америці.

     Кумарини –  природні  сполуки, в основі яких  лежить бензо – пірон (лактон  цис. орто - оксикоричної кислоти):

     Кумарини широко  поширені в рослинному світі. Вони знайдені більш ніж у 200 видів, які відносяться до 37 родин. Найбільш поширені серед рослин родин селерових (зонтичних), бобових, рутових, рідше серед представників родин айстрових, пасльовоних, злакових, каштанових, губоцвітових, маренових.

     В природі  частіше всього зустрічаються  найбільш прості похідні кумарину  і фурокумарину. Основна кількість  представників сполук цієї групи  знайдено у вільному стані  і тільки незначне число у  вигляді глікозидів.

     Кумарин локалізується  в різних органах рослин, найчастіше в кореннях, корі, плодах. Вміст їх у різних рослинах коливається від 0,2% до 10%, причому часто можна зустріти 5-10 кумаринів різної структури в одній рослині. Максимальна концентрація кумаринів спостерігається в період цвітіння рослин, до кінця вегетації вона знижується.

Класифікація

Всі відомі кумарини залежно від хімічної структури поділяють на наступні групи:

1. Кумарин, дигідрокумарин  і їх глікозиди

2. Окси-, метокси-(алкокси-) і  метилендіоксикумарини:

а) з гідроксильними або алкоксильними групами в бензольному кільці:

(умбеліферок, ескулетин, ост  хол та ін.):

     Ці сполуки  широко поширені в рослинах  родин зонтичних, рутових;

б) з гідроксильними або алкоксильними групами в піроновому кільці (феруленол). Феруленол виявлений у різних видах ферух рода зонтичних.

3. Фурокумарини, які містять  замісники в бензольному і  фурановому кільцях:

а) похідні псораленуу, тобто фурокумарини, фуранове ядро яких сконденсовано з кумарином в 6,7 – положенні (псорален, ксантотоксин, бергаптен, ізопімпелін та інші):

Псорелен виділений із плодів і коренів псоралеї кістинкової та інших видів род. Бобових; ксактотоксин, бергаптен, ізопімпінилін виділені із плодів амі великої і пастернака посівного род. зонтичнині неуцеданин – із коренів горичника Морісопа та інших видів род. Зонтичних;

б) похідні ангеліціну, тобто фурокумарину, фуранове ядро якого сконденсоване з кумарином в 7,8 – положенні (ангеліцин, атамантин та інші):

Всі ці сполуки широко поширені в рослинах род. селерових.

4. Піранокумарини, які містять ядро пірану, сконденсоване з кумарином в 5,6-; 6,7; 7,8-положень і, яке має замісники в пірановому, бензольному чи піроновому кільці (дигідросамідин, віснадин, ксантилетин, птериксин та ін.):

     Дигідросамідин  і віснадин виділені із коренів і плодів здутоплідника сибірського род. селерових.

5.3,-4 – бензокумарини 

Елагова кислота виявлена в рослинах род. сумахових, розових та інших.

6. Кумарини, які містять  систему бензофурану, сконденсовану  з кумарином в 3,4-положеннях:

Куместроли виділені із різних видів конюшини род. бобових.

7. Деякі інші більш  складні сполуки, в склад яких  входить кумаринові система.

Фізико – хімічні властивості.

     Виділені в  індивідуальному стані кумарини – кристалічні речовини, безбарвні  або ледь жовтуваті. Вони добре розчинні в органічних розчинах і хлороформі, етиловому ефірі, етиловому спирті, жирах і жирних оліях. У воді кумарини, в більшості випадків не розчинні; глікозиди розчиняються, як правило, у воді і практично нерозчинні в органічних розчинниках. Кумарини добре розчиняються у водних розчинах основ (особливо при нагріванні) за рахунок утворення солей оксикоричних кислот. При нагріванні до 100°С сублімуються у вигляді голчастих кристалів.

     Багато кумаринів  проявляють характерну флуоресценцію при УФ - випромінюванні в нейтральних спиртових розчинах, в розчинах основ і концентрованої сульфатної кислоти у видимій області спектру. Особливо цим відрізняються похідні умбеліферону, проявляючи яскраво – блакитну флуоресценцію. В лужному середовищі флуоресценція найбільш інтенсивна, при підкислені флуоресценція стає менш інтенсивною і характер її змінюється.

     В електронних  спектрах поглинання кумаринів  спостерігається характерні частоти. В області вище 200 нм є дві  смуги поглинання – відповідно 210-270 і 290-350 нм. Характерність цих спектрів поглинання обумовлена хромофором, який включає в себе спряження між собою -піронове і бензолове кільце.

     Кумарині мають  характерні спектри поглинання  в інфрачервоній області. В них, як і -піронах, смуги валентних коливань карбонільної групи лежить в області 1750-1700 см-1, крім того кумарини дають сильні смуги поглинання в області 1620-1470 см-1, обумовлені коливанням ароматичних зв`язків.

     -ЯМР – спектроскопія, як і інші фізичні методи дослідження, використовуються в структурно-хімічних цілях і базуються на кореляціях між спектрами і будовою, установленою на сполуках з відомою структурою. Аналіз спектрів дозволяє визначити тип, заміщення кумаринового ядра.

     В циклічній системі кумарину, яка складається із бензольного і гетероциклічного -піронового цикла, закладена можливість до різноманітних хімічних реакцій. Однією із найбільш характерних властивостей кумаринів, як лактонів є їх специфічне відношення до лугу ( з кислотами та аміаком кумарини не взаємодіють). При дії гарячого розведеного лугу кумарини повільно гідролізуються, при цьому утворюється жовті розчини солей кумаринової кислоти ( цис – іорто – оксикоричної). При підкисленні лужних розчинів або насичені їх СО2 регенеруються кумарини в незмінному вигляді:

    При взаємодії солей діазонію з кумаринами в слабо лужному середовищі група ArNa вступає в 6 – положенні кумаринової системи, тобто в пара-положенні до фенольного гідроксилу цис, орто - оксикоричної кислоти:

     Деякі кумарини димеризуються під дією ультрафіолетового світла, утворюючи циклобутанові структури по наступному типу:    

 Методи виділення

     Для виділення кумаринів із рослинної сировини звичайно використовують різні розчинники: метиловий і етиловий спирт, бензол, хлороформ і петролейний ефіри.

     Екстракція кумаринів як зв`язаних , так і вільних досягається етиловим спиртом. Отриманий після відгонки спирту густий екстракт найчастіше послідовно обробляється розчинниками: хлороформом, етиловим ефіром та іншими.

     В деяких випадках рослинний матеріал попередньо обробляють петролейним ефіром, а потім екстрагують хлороформом, етиловим , метиловим спиртом.

     З метою виділення кумаринів від супутніх речовин часто сконцентрований екстракт із рослинної сировини обробляють 0,5% - ним водним розчином КОН для виділення кислих і фенольних компонентів. Потім екстракт обробляють 5% - ним водно-спиртовим розчином КОН протягом 0,5 – 1 години. При цьому кумарини утворюють солі кумаринових кислот. Одночасно відбувається й інші реакції, а саме: омилення жирів та інших складних ефірів. Індиферентні складові частини екстракту ( стерини, спирти, вуглеводи тощо) видаляються обробкою етиловим ефіром лужного розчину, розведеного попередньо 6-8 - кратною кількістю води. Водно – лужний розчин підкислюється розведеною НСІ. При цьому вивільняються органічні кислоти, а присутні кумаринові кислоти переходять з відщепленням елементів води у кумарини. Суміш кислот і кумаринів виділяється етиловим ефіром (багаторазове повторне струшування). Кислі складові частини із лактонної фракції можна виділити додаванням по краплях 0,5%- ний водний розчин лугу в розчин, в який вони переходять, в той час як нейтральні кумарини, як найбільш стійкі по відношенню до розведених лугів, залишаються в етиловому ефірі.

     При описаному методі виділення суми кумаринів важко уникнути деякого розщеплення кумаринів, тому як для очистки кумаринів від супутніх речовин, так і для виділення індивідуальних сполук широке використання отримали хроматографічні методи. В якості сорбента при хроматографії кумаринів найчастіше використовують оксид алюмінію і силікагель. Кумарини добре елюються з колонки сумішшю петролейного ефіру з хлороформом, бензолом, сумішшю бензолу з етилацетатом, сумішшю бензолу з метиловим спиртом (в різних співвідношеннях) тощо. Ефірні олії, гліцерин, стероїди і три терпени звичайно появляються в перших фракціях елюата, потім йдуть кумарини. На колонці і в елюатах ідентифікуються  по флуоресценції в УФ світлі.

     Проведення  хроматографічного розділення кумаринів на колонці полегшуються використанням паперової та тонкошарової хроматографії для якісного аналізу елюатів. Методи паперової та  тонкошарової хроматографії дозволяють швидко встановити однорідність елюату, виявивши навіть незначні кількості домішок.    

Ідентифікація

      Для виявлення  кумаринів в рослинній сировині  використовують їх лактонні властивості, здатність флуоресціювати при  УФ-опромінені і давати забарвлені  розчини з діазосполуками, мікросублимацію  і хроматографічний аналіз спиртових  чи хлороформних екстрактів сировини.

      Враховуючи  погану розчинність кумаринів  у водних і кращу в неполярних  фазах розділення їх відбувається  шляхом розподільної хроматографії  на імпрегніованому папері. В  якості рухомої фази використовують  бензин, петролейний ефір, суміш – петролейний ефір – бензол – метиловий спирт (5:4:1), в якості нерухомої фази – 20% - ний водний розчин етиленгліколю або пропіленгліколю, 10% – ний  формамід в метиловому спирті. Як правило, нерухомою фазою попередньо пропитується хроматографічний папір. Хроматографування відбувається низхідним способом протягом 2,5-2 години. Хроматограми після висушування проглядають в УФ світлі. Кумарини в залежності від структури мають блакитну, синю, зелену, жовту флуоресценцію , флуоресенціюючі плями кумаринів відзначають і хроматограми обробляють лугом. Після цього їх висушують в сушильній шафі при 120оС і знову проглядають під УФ- лампою, як правило, флуоресценція посилюється. Потім хроматограму обробляють діазотованими сульфаніламідом, під дією якого кумарини в залежності від структури забарвлюються в оранжевий, червоно-оранжевий, фіолетовий кольори. В деяких випадках після проглядання хроматограми в УФ- світлі її обробляють реактивом Драгендорфа або йодом. Кумарини проявляються у вигляді плям, забарвлених у коричневий колір.

     Окрім паперової  хроматографії, широко використовують  метод тонкошарової хроматографії. Хроматографія проводиться у  тонкому шарі оксиду алюмінію  або силікагелю. Добре розділення  кумаринів в тонкому шарі було  досягнуто при використанні наступних систем розчинників: етилацетат – бензол (1:2); хлороформ - петролейний ефір (1:2).

      Проявлення  кумаринів на хроматограмах проводиться  аналогічно, як і у випадку  проявлення паперових хроматограм.

     Кількісне  визначення 

      При кількісному визначенню кумаринів враховуються ті чи інші  специфічні властивості кумаринів. Здатність лак тонного кільця кумарина до зворотнього розмикання і замикання в залежності від рН – середовища використовується в гравіметричному методі визначення суми кумаринів в рослинній сировині. Специфічне відношення кумаринів до лугу лежить в основі метода нейтралізації (зворотнє титрування) , яке використовують , як для визначення суми кумаринів, так і для індивідуальних компонентів. Здатність кумаринів давати стійкі червоно-оранжеві і червоно-пурпурні розчини з діазотованим сульфаніламідом в лужному середовищі використовують в колориметричному методі кількісного визначення суми кумаринів та індивідуальних компонентів. Флуоресценція при УФ – випромінюванні в видимому світлі лежить в основі флуориметричних методів кількісного визначення кумаринів.