Полимерные фенольные соединения

Таннины (дубильные вещества) - высокомолекулярные соединения со средней молекулярной массой порядка 500-5000, иногда до 20 000, обладающие вяжущим вкусом. Представляют собой аморфные или кристаллические вещества, растворимые в воде и спирте. Осаждают слизи, белки, тяжелые металлы, алкалоиды, поэтому часто используются как антидоты. Способность образовывать устойчивые белково-танниновые структуры обусловливает их применение в медицине как антимикробных и противовоспалительных средств. Уплотняя белки поверхностного слоя слизистых оболочек внутренних органов, они уменьшают доступ патогенных микроорганизмов, а также защищают нервные окончания от раздражения, купируя тем самым воспалительные процессы.

В медицине используют вяжущее, антибактериальное, антисептическое, кровоостанавливающее, ранозаживляющие свойства дубильных веществ и лечат катары, гнойные процессы, отравления алкалоидами, солями тяжелых металлов, некоторыми гликозидами. Особенно часто применяют кору дуба (10-20% дубильных веществ), корневища лапчатки прямостоячей (14-31%) и горца змеиного (до 25%), а также плоды черемухи, черники (5-7%).

В структурном плане дубильные вещества не имеют аналогии и объединены в одну группу только благодаря общему свойству - «дубить» кожу. Танины подразделяют на гидролизуемые, распадающиеся в условиях кислотного или энзиматического гидролиза на более простые компоненты, и конденсированные, образующие продукты окислительной конденсации - флобафены.

К гидролизуемым дубильным веществамотносят галлотаннины и эллаговые дубильные вещества. Галлотаннины- сложные эфиры глюкозы и галловой кислоты, причем к основному компоненту пентагаллоилглюкозе депсидными связями могут быть присоединены еще 4 остатка галловой кислоты. Присутствуют галлотаннины в основном в двудольных растениях. Наибольшее содержание этих дубильных веществ найдено в патологических образованиях - галлах, вызванных вредителем орехотворкой (до 50-70%), а также в листьях скумпии кожевенной (CotinuscoggygriaScop) и сумаха дубильного (Rhus coriaria L.) (от 15 до 40%). Эллаговые дубильные вещества предстваляют собой сложные эфиры сахара и кислот, имеющих биогенетическое родство с эллаговой кислотой. Они отличаются от галловых дубильных веществ тем, что при гидролизе образуется нерастворимая эллаговая кислота (рис. 17), кроме того, они сложнее по структуре. Эллаговые таннины обнаружены в кожуре незрелых грецких орехов, коре эвкалипта. В плодах граната структурным компонентом является галлаговая кислота (рис. 17).

Конденсированные дубильные вещества в отличие от гидролизуемых при нагревании с разбавленными кислотами подвергаются дальнейшему уплотнению. Также они отличаются от гидролизуемых большей молекулярной массой, отсутствием сахаров и совершенно другой структурной основой. Конденсированные таннины структурно могут рассматриваться как производные катехинов, лейкоантоцианидинов и гидроксистильбенов, то есть соединения (С₆-С₃)_п- ряда.

На воздухе эти вещества окисляются, образуя флобафены – темноокрашенные продукты, чем объясняется побурение внутренней стороны коры дуба при сушке, бурая окраска отвара череды и других растений. Флобафены не обладают дубящими свойствами, поэтому сушку сырья, содержащего таннины, нужно производить быстро, чтобы сохранить их качество.

Лигнины представляют собой полимеры оксикоричных спиртов (синапового, кониферилового, п-кумарового) с молекулярной массой около 10000. Мономеры связаны между собой в сложную трехмерную структуру, в которой невозможно выделить повторяющееся звено. Соотношение трех главных единиц, а также типов внутримолекулярных связей и является причиной различия лигнинов. Cоотношение структурных единиц зависит от условий роста, стадий развития клетки, действия стресса и прочих факторов. Таким образом, мономерный состав лигнина одной клетки на разных стадиях развития варьирует.

Гидрофобность клеточных стенок ксилемы обусловлена именно лигнином, который откладывается во время конечной дифференциации трахеид. Благодаря нерастворимости лигнина клеточные стенки растений становятся устойчивыми к разрушению микроорганизмами, что необходимо для защиты от проникновения патогенов. Однако процесс лигнификации может быть вовлечен в защитную реакцию организма не только путем механического барьера, но и инактивацией ферментов гриба предшественниками "раневого лигнина", образованием токсических предшественников и свободных радикалов.

Лигнин является одним из основных компонентов почвы, участвующих в гумусообразовании, т.к. очень медленно разлагается почвенными микроорганизмами.

Меланины (от греч. melas- черный) - наименее изученная группа полимерных фенольных соединений, окрашивающих ткани в черный или в коричнево-черный цвет. У животных меланины придают окраску шерсти, оперению, у человека они ответственны за цвет глаз, волос и окраску кожи. У грибов меланины могут окрашивать споры, в растениях – оболочку семян и плодов. Кожура семян подсолнечника и арбуза - наглядный пример наличия пигментов данного класса фенольных соединений в растительных тканях. Различают эумеланины и алломеланины.

Эумеланины - азотсодержащие пигменты, в основном животного происхождения. В некоторых растениях эумеланины могут синтезироваться в ответ на повреждения, например, в кожуре банана или разрезанных клубнях картофеля. Главными мономерами эумеланинов животных являются индолил-5,6-хинон и его восстановленные производные, растений – диоксифенилаланин (ДОФА) и ДОФА-хиноны.

Алломеланины - пигменты высших растений и грибов. Их характерной особенностью является то, что они содержат мало азота или не содержат его совсем и поэтому не могут быть полимерами индола. Многие из них представляют полимеры простых фенолов, таких как пирокатехин, и их хинонов. При щелочном расщеплении алломеланинов образуется пирокатехин, протокатеховая и салициловая кислоты. Этим (отсутствием азота) меланины, выделенные из растений и грибов, отличаются от меланинов животных, построенных на основе индольных соединений. Считается, что, по крайней мере, большинство растительных фенольных полимеров образуется путем окислительной полимеризации пирокатехинов в присутствии фермента фенолазы.