Хиноны

Хиноны – химический класс органических соединений, относящиеся к так называемым хиноидным пигментам, являются производными фенолов и представляют собой циклические α, β-ненасыщенные дикетоны.

Физические и химические свойства

Хиноны – яркоокрашенные кристаллические вещества: о-хинон – ярко-красный, запаха не имеет, не перегоняется с водяным паром, не устойчив; п-хинон (пара-бензохинон) – желтый, обладает резким интенсивным запахом и окрашивает кожу в коричневый цвет. Данные вещества являются простейшими представителями этого класса соединений.Простейшие природные хиноны токсичны[4].

Химические свойства хинонов обусловлены наличием в их структуре кратных связей и карбонильных групп:

  • хиноны легко восстанавливаются до двухатомных фенолов;
  • п-хинон реагирует с галогенами;
  • присоединение галогеноводородных кислот, аминов, спиртов (в присутствии кислот) протекает по типу 1,4-присоединения с последующей ароматизацией продукта присоединения;
  • с фенолами хиноны образуют прочные комплексы с переносом заряда, в результате взаимодействия п-хинона с гидрохиноном образуется устойчивое соединение хингидрон.

Хиноны в живых организмах

В зависимости от строения структурной формулы хиноны различают бензохиноны, нафтохиноны, антрахиноны, более сложно построенные тетраценовые и фенантреновые производные. Почти все они играют важные роли в биохимических процессах живых организмов[3].

В частности, убихиноны (производные 1,4-бензохинонов), содержаться в каждой живой клетке и относятся к группе коферментов Q. 1,4 –нафтохитиновый фрагмент включен в некоторые соединения группы витамина K, стимулирующих процесс свертывания крови[4].

Производные п-хинона (1,4-бензтхиноны), известно около 100 соединений, в большинстве представляют продукты метаболизма высших и низших грибов и некоторых лишайников[3].

Среди высших растений бензохиноновые производные, исключая убихиноны и пластохиноны, встречаются редко. Наиболее изучен эмбелин, содержащийся в зрелых плодах Embelaribes.Он обладает обезболивающим эффектом по действию сходным с морфином, но не вызывает состояния эйфории, синдрома абстиненции и не проявляет других отрицательных свойств наркотических веществ[3].

Некоторые насекомые применяют простейшие природные хиноны для защиты от врагов либо для нападения. Например – жуки-бомбардиры подсемейства Brachininae и жуки подсемейства Paussinae, подотряда Adephaga[3].

Жуки-бомбардиры рода Brachinusимеют орган, состоящий из двух камер. В первой постоянно накапливается смесь гидрохинона и перекиси водорода. Данная камера снабжена мышцей, запирающей вход во вторую камеру, где локализуется фермент-оксидаза. При возникновении опасности, жук опускает запирающую мышцу и содержимое органа смешивается. Под действием фермента происходит мгновенное окисление гидрохинона в бензохинон. Температура содержимого камеры за счет тепла реакции поднимается до ста градусов по Цельсию и горячая, содержащая токсичный хинон струя выбрасывается в сторону противника. Некоторые другие виды членистоногих в качестве защитных и отпугивающих веществ продуцируют простые хиноны[3].

Синтезируются хиноновые метаболиты и растениями, и плесенями. Обычно такие соединения обладают цитотоксическими и антибиотическими свойствами. Для них характерно наличие метоксильного или гидроксильного заместителя по соседству с карбонильной группой[3].

Важнейшую роль на всех уровнях клеточных форм играют бензохиноны с изопреноидными боковыми цепями. Они служат незаменимыми компонентами биохимических механизмов дыхания и фотосинтеза. У всех фотосинтезирующих организмов установлено наличие пластохиноидов, в основном пластохинон-9. У растений они локализованы в хлоропластах. Митохондрии растений и нефотосинтезирующих организмов накапливают убихиноны и коэнзимы Q. Биосинтез последних происходит во всех формах жизни – от бактерий до млекопитающих. Организм человека в нормальных условиях полностью обеспечивает свои потребности в коэнзиме Qза счет собственного биосинтеза из поступающего с пищей тирозина через пара-гидроксибензойную кислоту[3].

Действие на вредные организмы

Хиноны, как и многие другие фенольные соединения, выступают в растениях в качестве пищевых детеррентов, защищая от поедания животными и насекомыми. Эффект достигается за счет неприятного вкуса или изменения питательной ценности[1]. Кроме того, установлена антибиотическое действие многих веществ данного класса[3].

Хиноны
действующие вещества

Применение

Хиноны широко используют в химической промышленности для получения красителей, проявителей для фотографии. Пара-бензохинон применяется в качестве дубильного вещества[4].

Убихинон-10 нашел медицинское применение и используется как лекарство для лечения ишемической болезни сердца и в случаях, когда патология связана с недостатком выработки энергии клетками, в частности, при наследственной мышечной дистрофии. Хинон используется как вспомогательное средство при операциях на сердце, а также в качестве антидота при отравлении сердечными ядами[3].

Хиноны, в частности дитианон, в сфере защиты растений используются в качестве действующих веществ фунгицидов, применяемых на плодовых культурах для защиты от возбудителей парши и на винограде для защиты от возбудителей милдью[2].

Токсикологические свойства и характеристики

Хиноны, используемые в сфере защиты растений относятся к умеренно опасным и малоопасным веществам по отношению к млекопитающим и человеку и к малоопасным – для пчел. Токсикологическая и экологическая опасность веществ данного класса требует от пользователей соблюдения неукоснительного соблюдения рекомендаций по транспортировке, применению и хранению[2].

Получение

Хиноны получают путем окисления двухатомных фенолов или амифенолов[4].

Для получения п-хинона в качестве окислителя используется калия дихромат или оксид марганца (IV) в серной кислоте.

о-Хинонобычно получают путем окисления пирокатехина серебра кислородом. Реакция проводится в среде эфира или бензола, без доступа влаги, в присутствии натрия сульфата[4].

История

В 1838 году п-хинон (пара-бензохинон) впервые был получен русским химиком Александром Абрамовичем Воскресенским при окислении хинной кислоты[4].

 

Оставьте свой отзыв:

Отзывы:

Комментарии для сайта Cackle

Составитель:

 

Страница внесена:

Последнее обновление: 10.02.25 18:33

Статья составлена с использованием следующих материалов:

Литературные источники:
1.

Волынец А. П. Фенольные соединения в жизнедеятельности растений / А. П. Волынец. – Минск: Беларус. навука, 2013. – 283 с.

2.

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2023 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

3.

Кудрявцев Г.П., Мусатова О.В. под редакцией Чиркина А.А. Химия природных соединений. Учебно-методический комплекс для студентов биологических специальностей, Издатель – УО «Витебский государственный университет им. П.М. Машерова», 2009 – 233 с.

4.

Черных В. П., Зименковский Б. С., Гриценко И. С. Органическая химия: Учебник для студ. вузов / Под общ. ред. В. П. Ч ерных.— 2-е изд., испр. и доп.— Х .: Изд-во НФ аУ; Оригинал, 2007.— 776 с.

Свернуть Список всех источников