کشف دنیای متنوع و کاربردی ترکیبات فنولی
انواع ترکیبات فنولی
ترکیبات فنولی بسیار وسیع و متنوع می باشند و اکثرا در همه جا حاضر و در طبیعت گسترده هستند. این مواد عمدتا فعالیت های بیولوژیکی مختلفی مانند خواص ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی و ضد التهابی از خود نشان می دهند. برخی از خواص شیمیایی مانند اسیدیته و تشکیل رادیکال‌ها با فعالیت‌های بیولوژیکی مهم و کلیدی آن‌ها مانند خواص آنتی‌اکسیدانی ارتباط مستقیم دارند.
بیوسنتز چنین مولکول‌های آلی مهمی از طریق برخی از روش‌های سنتز فعلی آن ها در آزمایشگاه و روش‌های بسط مصنوعی آن ها پوشش داده می‌شود. با توجه به پتانسیل بالای ترکیبات فنولی برای کاربرد در صنایع مختلف از جمله صنایع دارویی و غذایی، جستجو برای توسعه روش های کارآمد برای سنتز آن ها و همچنین روش های مدرن و دقیق برای تشخیص و تجزیه و تحلیل آن ها ادامه خواهد داشت.
ترکیبات فنولی دسته‌ای متنوع از متابولیت‌های ثانویه با فعالیت زیستی هستند که از اهمیت بالایی برخوردارند. فنول در واقع یک حلقه بنزن است که با یک گروه هیدروکسیل جایگزین شده است (شکل 1). بنابراین، نام سیستماتیک آن هیدروکسی بنزن نیز می باشد.
شکل 1: ساختار کلی فنول
ترکیبات فنولی طیف وسیعی از فعالیت های بیولوژیکی را نشان می دهند. به عنوان مثال، آن ها به داشتن خواص آنتی اکسیدانی، ضد میکروبی و ضد التهابی معروف هستند و در انواع میوه ها مانند سیب، موز، پرتقال، انبه، هلو، پاپایا، توت فرنگی، انار، هندوانه و آناناس وجود دارند.
به عنوان مثال، میریستین (یک فلاونول) در سیب، اسید گالیک (یک اسید هیدروکسی بنزوئیک) در موز، کورستین (یک فلاونول) و سیانیدین (یک آنتوسیانین) در انار، اسید p-کوماریک (یک اسید هیدروکسی سینامیک) یافت می‌شود. همچنین، نارینژنین (یک فلاوانون) در پرتقال، اسید وانیلیک (a هیدروکسی بنزوئیک اسید) و رسوراترول (یک استیلبن) در توت فرنگی، اسید فرولیک (یک اسید هیدروکسی سینامیک) و آپیژنین (یک فلاون) در انبه و لوتئولین (یک فلاون) در هندوانه و آناناس یافت می شوند.
تقسیم بندی فنول ها:
ترکیبات فنولی را می توان به طور کلی به ترکیبات ساده و ترکیبات پلی فنولی طبقه بندی کرد.
1. ترکیبات فنولی ساده:
ترکیبات فنولی که حاوی یک واحد فنول (یا مشتقی از آن) هستند، “ساده” در نظر گرفته می شوند و اساساً ترکیبات فنولی جایگزین می باشند. همان طور که در (شکل 2) نشان داده شده است، ترکیبات فنولی ساده دارای نمای کلی اسکلت C6 هستند. گروهی که با “R” نشان داده می‌شود (یک گروه آلی که می‌تواند آلکیل، آلکنیل، آریل و غیره یا هیدروکسی، آلکوکسی، آمینو و مانند آن باشد)، بسته به موقعیت قرارگیری گروه هیدروکسیل، به‌صورت 1،2- (ارتو یا o)، 1،3- (متا یا m) و 1،4- (پارا یا p) نام‌گذاری می‌شود.
شکل 2: شکل کلی فنول جایگزینی
1-1. فنولیک های ساده:
ترکیبات فنولی جایگزین ساده می توانند هیدروکسی فنول یا دی هیدروکسی بنزن باشند. به عنوان مثال می توان به کاتکول (1،2-دی هیدروکسی بنزن)، رزورسینول (1،3-دی هیدروکسی بنزن)، و هیدروکینون (1،4-دی هیدروکسی بنزن) اشاره کرد (شکل 3).
شکل 3: ساختار فنول جایگزینی ساده
برای سایر ترکیبات فنولی جایگزین ساده نیز می توان به دی هیدروکسی فنول ها یا تری هیدروکسی بنزن ها اشاره کرد. پیروگالول (1،2،3-تری هیدروکسی بنزن)، هیدروکسی کینول (1،2،4-تری هیدروکسی بنزن)، و فلوروگلوکینول (1،3،5-تری هیدروکسی بنزن) نیز نمونه هایی از این نوع ترکیبات می باشند (شکل 4).
شکل4: ساختار دی هیدروکسی فنول های جایگزینی
1-2. فنولیک اسید:
فنول هایی که حاوی کربوکسیلیک اسید هستند اسیدهای فنولیک نامیده می شوند. اگر گروه عاملی کربوکسیلیک اسید مستقیماً به حلقه فنول پیوند خورده باشد، ترکیب فنولی به عنوان اسید هیدروکسی بنزوئیک نامیده می شود. هنگامی که گروه عاملی کربوکسیلیک اسید و حلقه فنول توسط دو کربن با پیوند دوگانه (پیوند C=C) از هم جدا می شوند، ترکیبات فنولی، به عنوان اسیدهای هیدروکسی سینامیک شناخته می شوند.
2. پلی فنول ها:
ترکیبات فنولی که حاوی بیش از یک واحد فنول هستند “پلی فنول” در نظر گرفته می شوند که دارای نمای کلی اسکلت C15 هستند.
2-1. فلاونوئیدها (Flavonoids)
فلاونوئیدها ترکیبات پلی فنولی با ساختار کلی نشان داده شده در شکل 5 هستند.
شکل 5: ساختار کلی فلاونوئیدها
به طور کلی، حلقه های A و C یا مونو، دی یا تری هیدروکسیله هستند. O-heterocycle B معمولاً مانند لوتئولین یک حلقه پیرون است، اما می تواند مانند دلفینیدین یک حلقه پیرلیوم باشد (شکل 6). اگر حلقه C به C2 حلقه B متصل باشد، فلاونوئید یک فلاون (به عنوان لوتئولین)، فلاونول (به عنوان کامپفرول)، یک آنتوسیانین (به عنوان دلفیندین) یا یک فلاونون (به عنوان نارینگنین) است. اگر حلقه C به C3 حلقه B متصل باشد، فلاونوئید یک ایزوفلاون مانند دایدزین است.
چالکون‌هایی مانند کالکون، دسته‌ای از فلاونوئیدها هستند که در آن حلقه‌های A و C به جای حلقه، با زنجیره خطی 3 کربنی از هم جدا می‌شوند. پیوند بین C2 و C3 حلقه B معمولاً مانند فلاون ها، فلاونول ها، چالکون ها و ایزوفلاون ها دو برابر است. با این حال، پیوند C2-C3 می تواند مانند فلاوانون ها منفرد باشد.
شکل 6: دسته بندی فلاونوئیدها
2-2. تانن ها (Tannins)
تانن ها به پروتئین ها و اسیدهای آمینه متصل می شوند و آن ها را رسوب می دهند. آن ها به سه دسته قابل هیدرولیز، متراکم و پیچیده تقسیم می شوند. تانن های قابل هیدرولیز می توانند گالوتانین یا الاژیتانن باشند. گالوتانن ها پلی ال هایی هستند که با واحدهای اسید گالیک جایگزین می شوند. واحدهای گالوئیل موجود در گالوتانن ها با پیوندهای دپسید (استر) به هم مرتبط هستند. معمولاً هسته پلی‌ال یک D-گلوکز است که با واحدهای اسید گالیک جایگزین می‌شود. اسید تانیک نمونه ای از گالوتانین ها است (شکل 7).
شکل 7: گالوتانین ها
مشابه گالوتانین ها، الاژیتانن ها 1،2،3،4،6-پنتاگالوئیل گلوکز قابل هیدرولیز هستند. با این حال، بر خلاف گالوتانین هایی که با پیوندهای عمقی مشخص می شوند، گروه های گالوئیل مجاور در الاژیتانن ها با پیوندهای C-C به هم متصل می شوند (شکل 8).
شکل 8: الاژیتانن ها
تانن های متراکم (شکل 9) ترکیبات فنولی پلیمری هستند که از واحدهای کاتچین تشکیل شده اند و وقتی پلیمریزه می شوند، آنتوسیانیدین می دهند. بنابراین تانن های متراکم پروآنتوسیانیدین نامیده می شوند.
شکل 9: شکل کلی تانن های متراکم
3. دیگر ترکیبات فنولی:
3-1. استیلبنها (Stilbenes)
استیلبنها ترکیبات فنولی هستند که در آن دو واحد فنولی توسط کربن‌های دو پیوندی به هم متصل شده‌اند (شکل 10). نمونه‌هایی از استیلبنها شامل رسوراترول، پتروستیلبن و پیسه‌آتانول است.
رسم توضيحي 10: استیلبنها
3-2. لیگنان ها (Lignans)
لیگنان ها از دو واحد فنول تشکیل شده اند که توسط چهار کربن به هم متصل شده اند. به عنوان مثال می توان به matairesinol، secoisolariciresinol و pinoresinol اشاره کرد (شکل 11).
رسم توضيحي 11: لیگنان ها
3-3. لیگنین ها (Lignins)
لیگنین ها از واحدهای فنولی یا ترکیبات فنولی تشکیل شده اند که توسط زنجیره های کربنی به یکدیگر متصل شده اند (شکل 12). لیگنین ها پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا هستند.
رسم توضيحي 12: لیگنین ها
جمع بندی
ترکیبات فنولی شامل انواع ساده و پلی فنولی هستند که به دلیل خواص بیولوژیکی همچون آنتی‌اکسیدانی، ضد میکروبی و ضد التهابی در طبیعت و صنایع دارویی و غذایی اهمیت زیادی دارند. این ترکیبات از فنول‌های ساده مانند کاتکول تا پلی فنول‌هایی مانند فلاونوئیدها، تانن‌ها، استیلبنها، لیگنان‌ها و لیگنین‌ها گسترده‌اند و ساختارهای متنوعی دارند. توسعه روش‌های سنتز و تحلیل این ترکیبات به دلیل کاربردهای وسیع آن‌ها همچنان ادامه دارد.