JADWIGA ROSOCHACKA
STR U K T U R A K U M A R Y N Y I D W U K U M A R Y N Y ORAZ ICH O ZNACZANIE W W YCIĄGACH R O ŚLIN N Y C H
N A PO D STA W IE A B SO R PC JI W NAD FIO LECIE
Katedra Chemii Ogólnej SGGW w W arszawie K ierow nik — prof, dr A. K leszczycki
K um aryna oraz jej pochodne znajdują się w n iek tórych roślin ach w p o staci w oln ej lub zw iązanej glikozydow o [1]. W stężen iu fizjologiczn ie czyn n ym (10"4 g/m l) je st rozpuszczalna w w ie lu zw iązkach, np. w chloro form ie, b en zen ie, w odzie, czterochlorku w ęg la, acetonie, m etan olu , eterze naftow ym . N ajczęściej u ży w a n y m rozpuszczalnikiem do ek strakcji k u m aryn y z roślin je st chloroform . Do jej oznaczania stosu je się zw y k le m e todę flu orom etryczn ą [2].
D w u k um aryn a p ow staje w czasie p ow olnej k ondensacji k um aryn y pod w p ły w em działania św iatła [3].
k u m aryn a q q
d w u k u m aryn a
STRUKTURA KUMARYNY I DWUKUMARYNY NA PODSTAWIE WIDM W PODCZERWIENI
P o m ia ry w idm a k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y w ykonano na sp ek tro fo to m etrze U R-10 (Carl Zeiss, Jen a), stosując p ry z m a ty z NaCl dla zakresu 700-2000 cm “ 1 i L iF dla zak resu 2000-4000 cm -1. Zaw iesinę w oleju p a ra finow ym otrzym ano przez ręczne ucieran ie su b stan cji w m oździerzu aga tow ym .
1 1 8 J. Rosochacka
W w idm ie k u m a ry n y (rys. 1) w y stę p u ją trz y zasadnicze pasm a św iad czące o istn ien iu u k ład u arom atycznego: v 1620 cm -1, v 1610 cm -1 oraz V 1570 cm -1.
Sprzężenie g ru p y karbonylow ej z pierścieniem aro m atyczny m w k u m ary n ie potw ierdza spadek intensyw ności w idm a w paśm ie v 1490- 1500 cm -1. Pasm o to odpow iada pierścieniom aro m atyczn ym i w układach nie sprzężonych je st bardziej in ten sy w n e niż pasm o p rzy v 1570 cm -1
[5, 6, 7].
W w idm ie d w u k u m a ry n y (rys. 2) w y stę p u ją tylko dw a pasm a w obsza rze częstości ok. 1600 cm -1, a m ianow icie 1590 cm -1 oraz 1615 cm -1 (pasmo dotyczące u k ład u arom atycznego), nato m iast nie w y stę p u je pasm o o v 1570 cm -1, co św iadczy o b ra k u sprzężenia g ru p y karbonylow ej z układem arom atycznym . P o tw ierd za to jeszcze intensyw ność pasm a w v 1490 cm -1, k tó re jest w iększe niż intensyw ność pasm o v ok. 1600 cm -1 (odw rotnie niż w kum arynie).
C h arak tery sty czn e pasm o dla sam ej g ru p y karbonylow ej w k u m ary n ie z n a jd u je się przy v 1720 cm -1, w d w u k u m ary n ie pasm o to zn a jd u je się p rzy v 1765 cm -1. O bniżenie częstości d rg ań tego pasm a w k u m ary n ie w stosun k u do d w u k u m a ry n y zostało spow odow ane przez sprzężenie u k ła du arom atycznego z grup ą k arbonylow ą. Pasm o o częstości drgań 1765 cm -1, w y stęp u jące w d w u k u m ary n ie, jest c h a ra k te ry sty c z n e dla u k ła du karbonylow ego, nie m ającego sprzężeń z układ em arom atycznym .
Zarów no w k u m ary n ie, jak i w d w u k u m a ry n ie z n a jd u ją się pasm a cha rak te ry z u jąc e pierścień z w iązaniem poprzez tle n p rzy częstościach 1260 cm -1 i 1210 cm -1 oraz w zakresie 900-650 cm -1 pasm a deform acy jn e С—H w układ ach arom atycznych.
P odsum ow ując powyższe dane m ożna stw ierdzić, że w przeciw ieństw ie do k u m a ry n y grup a k arbonylow a w d w u k u m a ry n ie nie jest sprzężona z układem arom atycznym .
OZNACZANIE ILOŚCIOWE KUMARYNY I DWUKUMARYNY
Do oznaczania spektrofotom etry czneg o użyto:
— sp e k tro fo to m etru uniw ersalnego VSU-1 stosując fotokom órkę MQVS oraz naczyńka kw arcow e o grubości w a rstw y 1 cm;
— sp e k tro fo to m etru Spectronic 505 stosując naczyńka kw arcow e o g ru bości w a rstw y 1 cm. Szybkość ob ro tu 2.
T e m p era tu ra pom ieszczenia, w k tó ry m w ykonano pom iary absorpcji, w ynosiła 19±1°C.
Rys. 1. Widmo absorpcyjne kumaryny w podczerwieni Cumarine absorption spectre in infrared rays
3400 3000 2600 2200 1800 1400 1000 600 cm~ '
Rys. 2. Widmo absorpcyjne dwukumaryny w podczerwieni Dicumarine absorption spectre in infrared rays
120 J. Rosochacka
W celu spraw dzenia, czy ab sorpcja badanego ro ztw o ru przebiega zgod nie z p raw em B eera p rzy określonej długości fali, przygotow ano ro ztw o ry chloroform ow e k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y o różnych stężeniach ta k do b ranych , aby w artości m ierzonych abso rp cji leżały w g ranicach od 0,2 do 1,0 dla w szystkich w y b ra n y c h długości fal. K ażdy roztw ór przygo tow y w a no 5-krotnie.
K rzy w e spek tro fo to m etry czn e k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y (rys. 3) są o p a rte na śred nich z trzech różnych pom iarów p rzy zachow aniu id en ty cz ny ch p aram etró w . N a podstaw ie k rzyw ych w y brano kilk a anality cznych
Rys. 3. Krzywe absorpcyjne kum aryny i dwukum aryny
a — w sp ó łc z y n n ik a b so rp cji, X — d łu g o ść fa li w nm ; 1 — k u m a ry n a , 2 — d w u k u m a ry n a
Absorption curves of cumarine and dieu- marine
a — ab so rp tio n c o e ffic ie n t, ?* — w a v e le n g th in n m , 1 — cu m a rin e, 2 — d icu m a r in e
długości fali. N ajm n iejsze odchylenia przy oznaczeniach ilościow ych o trz y m ano przy n astęp u jący ch długościach fali: 314, 282 oraz 244 nm. P rzy g o tow ano pięć m ieszanin w chloroform ie o n astęp u jący ch stężeniach k u m a ry n y do d w u k u m ary n y : Mi — 5% : 95'°/o, Mn — 30% : 70% , M m — 50'% : 50%, MIV — 70% : 30%, Mv — 95% : 5%.
W spółczynniki absorpcji dla k u m ary n y , d w u k u m a ry n y oraz ich m ie szanin otrzym ano ze w zoru:
A = a -c-l,
gdzie A — absorpcja, a — w spółczynnik absorpcji, с — stężenie w g /l-1, Z — grubość k iu w e ty (1 cm).
O pierając się na p raw ie addytyw ności, odnoszącej się do roztw orów w ieloskładnikow ych, zestaw iono ró w n ania dla poszczególnych długości fali i poszczególnych m ieszanin w zorcow ych [8].
Na podstaw ie dokonanych pom iarów (tab. 1) przeprow adzono oblicze nia zaw artości procentow ej k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y w m ieszaninach sto su jąc m etodę w yznaczników (tab. 2).
T a b e l a 1 ś r e d n ie w sp ó łc zy n n ik i a b s o r p c ji kumaryny, dwukumaryny oraz ic h , m iesza n in
/r o z tw o r y chloroform ow e/
Mean a b so r p tio n c o e f f i c i e n t s o f cum arine, dicum arine and t h e i r m ix tu res /ch lo ro p h o rm ic s o l u t i o n s / A °m aK 4 4 l Ч и Ч т г ч 244 1 1 ,7 8 1 4 ,3 2 1 4 ,3 1 1 3 ,7 2 1 3 ,2 4 1 2 ,3 6 1 1 ,3 8 282 5 9 ,6 4 7 ,4 6 1 0 ,1 2 2 3 ,0 5 3 3 ,7 6 4 1 ,7 2 5 6 , 8 1 314 4 0 ,2 0 - 2 , 2 0 1 2 ,1 6 2 0 ,7 0 2 8 ,1 9 3 8 , 1 0 T a b e l a 2 Zawartość kumaryny i dwukumaryny w m iesza n in a ch wzorcowych o b lic z o n a metodą
wyznaczników d la d łu g o ś c i f a l i 244- nm i 282 nm
Cumarine and dicum arine c o n te n t in stan d ard m ixtu res,com p uted by th e method o f d eterm in a n ts f o r th e wave le n g th o f 244 nm and 282 nm
M ieszanin a
M ixture A244 A282
Wynik otrzymany O btained r e s u l t s T eo rety czn a zaw artość T h e o r e tic a l c o n te n t К % D % К % D % I 0 ,1 4 3 1 0 ,1 0 1 2 4 ,9 8 9 5 ,8 3 5 95 I I 0 ,1 3 7 2 0 ,2 3 0 5 2 9 ,7 2 7 1 ,3 6 30 70 I I I 0 ,1 3 2 4 0 ,3 3 7 6 5 0 ,2 5 5 1 ,1 6 50 50 IV 0 , 1 2 3 6 0 ,4 1 7 2 6 5 ,9 7 3 2 , 1 0 70 30 V 0 ,1 1 3 8 0 ,5 6 8 1 9 5 ,1 5 4 ,1 7 95 5
OZNACZANIE ILOŚCIOWE KUMARYNY
Z aw artość procentow ą sam ej k u m a ry n y m ożna oznaczyć p rzy długości fali 3 1 4n m , przy k tó re j d w u k u m a ry n a nie w y k azu je absorpcji (tab. 3).
T a b e l a 3 Z a w a r to ś ć k u m a ry n y w m i e s z a n i n a c h z dw ukum aryną p r z y Л = 314- nm / s t ę ż . sum 0 , 0 1 g / C u m a rin e c o n t e n t i n m i x t u r e s w i t h d ic u m a r i n e a t À = 3 1 4 nm /s u m c o n c e n t r a t i o n 0 .0 1 б / M ieszanin a M ixture A s / i % p r . ^ t e o r . I 0 ,0 2 2 0 ,0 0 0 5 4 5 ,4 5 I I 0 ,1 2 1 0 ,0 0 3 0 2 3 0 ,2 30 I I I 0 ,2 0 7 0 ,0 0 5 3 5 5 1 ,5 50 IV 0 ,2 8 1 0 ,0 0 7 0 1 7 0 , 1 70 V 0 ,3 0 1 0 ,0 0 9 4 7 9 4 ,7 95
122 J. Rosochacka
S tosujem y tu n a stę p u jąc y wzór:
aM.100 = 40,20-cK
W spółczynnik absorpcji m ożna zastąpić w artością absorpcji, oblicza jąc np. zaw artość k u m a ry n y w I m ieszaninie, posługując się następ u jący m w zorem :
(0,01 g/l — stężenie sum aryczne k u m a ry n y i dw ukum aryn y).
OZNACZANIE ZAWARTOŚCI KUMARYNY I DWUKUMARYNY W WYCIĄGU ROŚLINNYM
800 mg w ysuszonego na pow ietrzu n o strzy k u M elilotus officinalis L., a n astępn ie sproszkow anego, poddaje się e k stra k cji w ciągu 4 godzin m e todą ciągłą w 100 m l chloroform u, cz. d.a. (trzy rów noległe próby). Do po m ia ru fotom etrycznego pobiera się 2 m l w yciągu i uzupełnia do 10 ml chloroform em . W te n sposób 1,6 g suchej m asy p rzypada na 11 roztw oru. P om iar absorpcji w ykonano w te m p e ra tu rz e ^ 20°C na aparacie Spectro- nic 505 przy długości fali 314, 282 i 244 nm.
Z aw artość k u m a ry n y w w yciągu ro ślinn ym obliczono z pom iarów absorpcji przy I 314 nm (tab. 4), posługując się w zorem L a m b erta -B e e ra (grubość k iu w ety = 1 cm):
gdzie aK — w spółczynnik absorpcji k u m a ry n y p rzy danej długości fali (tab. 1).
Z aw artość k u m a ry n y m ożna rów nież obliczyć, posługując się w y k re sem stan d ard o w y m (rys. 4). O bliczenie zaw artości k u m a ry n y i dw u k u m
a-A — aK • cK
0,022 = 40,20 • cK cK = 0,00054 g/l
J I I L
Rys. 4. Wartości m iędzy w artością absorpcji a stę żeniem kum aryny
Values betw een absorption values and concentra tion of cumarine
ry n y w w yciągu ro ślin n ym przeprow adzono m etodą w yznaczników przy długości fali 244 oraz 282 nm (tab. 5) w edług następ u jący ch rów nań:
^244 ~ 11,78 • cK+ 14,32• cD , A244 — absorpcja w yciągu roślinnego p rzy = 244 nm,
A 282 = 5,64-cK + 7,46-cD)
^282 — absorpcja w yciągu roślinnego p rzy = 282 nm,
T a b e l a 4 Zawartość kumaryny w wyciągach. r o ś lin n y c h p rzy Л 314 nm, w sp ółczyn nik a b s o r p c ji ak= 40 ,2 0
Cumarine co n te n t i n p la n t e x t r a c t s a t Д = 314 nm, a b so r p tio n c o e f f i c i e n t s а^=40.20 A Zawartość kumaryny Cumarine c o n te n t 6 /1 % 0 ,1 8 0 5 0 ,1 7 7 8 0 ,1 7 3 9 0,0 0 4 4 9 0 0,0 0 4 4 2 2 0,0 0 4 3 2 5 0 ,2 8 0 0 ,2 7 6 0 ,2 7 0 T a b e l Zawartość kumaryny i dwukumaryny w w yciągu
roślin nym p rzy Л = 244 nm i 282 nm Cumarine and. dicum arine c o n te n t in p la n t
e x t r a c t a t Л = 244 nm and 282 nm A244 A282 ck S / l cD 6 /1 ck ^ °D I 0 ,1 1 3 4 0 ,3 0 0 0 0 ,0 0 4 5 0 0 ,0 0 4 2 1 0 ,2 8 1 0 ,2 6 3 I I 0 ,1 1 6 9 0 ,2 9 9 3 0 ,0 0 4 4 5 0 ,0 0 4 4 9 0 ,2 7 8 0 ,2 8 1 I I I 0 ,1 1 2 4 0 ,3 0 1 9 0 ,0 0 4 5 4 0 ,0 0 4 1 0 0 ,2 8 4 0 ,2 5 6 С к — A 2i4 14,32 A л 282 7,46 11,78 14,32 59,64 7,46 A Ui • 746 - A 282. 14,32 1 1 ,78-7,46-59,64.14,32 11,78 -^244 59,64 с — •^■282 D 11,78 14,32 59,64 7,46 _ 11,78 • Aj82—59,64 • A Ml °D ~ 11,78-7,46 -1 4 ,3 2 .59,6 4 c o/ _ < v io o o/ _ cD-100 k / o ~ ' 1,6 °d/o— l X ~
124 J. Rosochacka
W celu u stalen ia stopnia dokładności m eto dy w ykonano szereg prób porów naw czych. Do w yciągu roślinnego, zaw ierającego oznaczaną ilość k u m a ry n y i d w u k u m ary n y , w prow adzano dodatkow o znane ilości ty ch związków, po czym oznaczano sum ary czną zaw artość k u m a ry n y i d w u k u m aryny . O trzy m ane w y n ik i w y kazy w ały odchylenia do P/o.
PODSUMOWANIE
S p ek tro fo tom etryczn e ilościow e oznaczanie k u m a ry n y p rzy długości fali 314 nm oraz k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y p rzy długości fali 282 i 244 nm m ożna zaliczyć do jed n y c h z szybszych i m niej skom plikow anych sposo bów. Różnice m iędzy w y n ik iem teo rety czn y m a otrzym any m tą m etodą w ynosiły p rzy m ałych stężeniach poniżej 1%, a p rzy dużych stężeniach do 5%.
W w yciągach roślin n y ch (chloroform ) oznaczano k u m a ry n ę przy d łu gości fali 314 nm posługując się w zorem L a m b erta -B e e ra lub bezpośred nio nanosząc o trzy m ane w y n ik i ab sorpcji na w y k res sta n d a rd o w y (rys. 4) i odczytując zaw artość w g/l. Z aw artość k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y ozna czano p rzy długości fali 282 i 244 nm w w yciągach ro ślinn ych i przelicza no na zaw artość w g/l lub procentow ą m etodą w yznaczników . D odając do w yciągów ro ślin n ych oznaczone ilości k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y i n a stę p nie w y k o n ując p o m iary absorpcji p rzy odpow iedniej długości fali nie stw ierdzono zasadniczych odchyleń od w arto ści teo rety czn y ch (poniżej 1%).
Porów nano budow ę k u m a ry n y i d w u k u m a ry n y posługując się w idm em absorpcji w podczerw ieni.
LITERATURA
[1] K. B I a i m : Zastosowanie rejow ieckiej ziem i krzem ionkowej jako absorbenta do rozdziału chromatograficznego. Rocz. Nauk roi. Ser. A, 73, 1956, s. 639. [2] К. В 1 a i m: Mikrometoda oznaczania kum aryny w m ateriale roślinnym . Rocz.
Nauk roi. Ser. A, 74, 1957, 877.
[3] C i a m i c i a n G., S i l b e r P.: Chemische Lichtw irkungen X X IX: A utooxyda tionen. Berichte d. D eutschen Chem. Ges., 47, 1914, 642.
[4] С a g n i a n t D., С a g n i a n t P.: H eterocycles oxygenis. III. Etude spectro-graphique dans U ltraviolet et Infrarouge de quelques derives alkoyles du coumaranne. B ulletin. Société chem ique de France, 838, 1957.
[5] С a g n i a n t D., С a g n i a n t P.: H eterocycles oxygénés. IV. Contribution a Petude de la substitution dans le noyan du benzo-4,5 coumaranne. Bulletin.
Société chem ique de France. 1938, 1961.
[6] B o s e A. K., Y a t e s P.: The conversion of D iazo-o-nethoxyaceto-phenone to Coumaranone. J. of the Amer. Chem. Soc., 74, 1952, 4703.
[7] К a t r i t z y A. R.: Physical m ethodes in heterocyclie chem istry. N ew -Y ork— London, t. 2, 1963.
[8] Tentative definitions of terms and sym bols relations to m olecular spectroscopy. Book of ASTM Standarts E 131-66 T, 1967, s. 340.
Я. РО С О Х А Ц КА СТРУКТУРА КУМАРИНА И ДИКУМ АРИНА А ТА КЖ Е ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ В РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЫ ТЯЖ КАХ НА ОСНОВАНИИ АБСОРБЦИИ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА К а ф е д р а О бщ ей Х им ии В ар ш ав ск ой С ел ь ск охозя й ств ен н ой А кадем ии Р е з ю м е О бсуждены абсорбционные спектры кумарина и дикумарина в инфракрасной области спектра. Установлено, что в дикумарине карбонильная группа не состоит в соединении с ароматической системой, как это имеет место в кумарине. Это обстоятельство без сомнения может влиять на понижение коэффициентов абсорб ции дикумарина в ультрафиолетовом спектре. Для растворов кумарина и дикумарина в хлороформе были получены спек тры абсорбции в диапазоне от 240 до 340 миллимикронов (mp,). При количествен ном определении кумарина пользовались длиной волны 314 гп|я, так как при этой длине волны нет абсорбции дикумарина. К ля одновременного обозначения кумарина и дикумарина применялась длина волны 244 а такж е 282. Сделана стандартная диаграмма при длине волны 314 для величин абсорбции кумарина с различной концентрацией. Стандартной диаграммой пользовались при определении содерж ания кумарина в растительных вытяжках. В определениях дикумарина и кумарина при длине волны 244 и 282 mj.i их содерж ание вычислялось в г/л по методу детерминантов (определителей) согласно коэффициентам абсорбции. Содержание кумарина и дикумарина определялось в растительных вытяжках. После прибавки к растительным вытяжкам определенных количеств кума рина ил дикумарина и выполнения измерений при соответственной длине волны пересчетами не выявлялись существенные отклонения от теоретических величин (различия ниж е 1%). J. ROSOCHACKA
CUMARINE AND DICUMARINE STRUCTURE AND THEIR DETERMINATION IN PLANT EXTRACTS BASING ON ABSORPTION IN ULTRAVIOLET RAYS
D ep a rtm e n t of G en eral C h em istry W arsaw A g ricu ltu ra l U n iv e r s ity
S u m m a r y
The cumarine and dicumarine absorption spectra in infrared rays are discussed. It has been found that the carbon group in dicumarine is not connected w ith aromatic system as in cumarine. It w ould result for certain in a decrease of dicumarine absorption in UV rays.
For chlorophormic solutions of cumarine and dicumarine an absorption spectre w ithin the range of 240-340 nm has been obtained. For quantitative determ ination of cum arine the w ave length of 314 nm has been chosen, at w hich no dicumarine absorption occurs. At sim ultaneous cumarine and dicumarine determination the w ave length of 244 nm and/or 282 nm was applied.
126 J. Rosochacka
A standard graph at the w ave length of 314 nm for absorption value of cumarine with different concentrations has been plotted. This standard graph w as used for cumarine content determination in plant extracts.
During dicumarine and cumarine determination at the w ave length of 244 nm and/or 282 nm basing on absorption coefficients the content w as converted into g/1 by the method of determinants. The cumarine and dicumarine content in plant extracts has been determined.
While adding the determined cumarine and dicumarine am ounts to plant extracts and carrying out m easurem ents at adequate w ave length after conversion no basic deviations from theoretical values (less than l°/o) have been found.
Dr J ad w iga R osoch ack a K atedra C hem ii O gólnej SGGW W arszaw a, R a k o w ieck a 26
