KWAS GALUSOWY: BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, OTRZYMYWANIE, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2025

Kwas galusowy organiczny związek o wzorze cząsteczkowym C ₆ H ₂ (OH) ₃ COOH należącego do kategorii polifenoli. Jest rozpoznawany jako krystaliczny proszek o białej barwie zbliżonej do bladożółtej.

Jest to kwas trihydroksybenzoesowy utworzony przez pierścień benzenowy, do którego przyłączona jest kwasowa grupa karboksylowa (-COOH) i 3 grupy hydroksylowe (-OH) umieszczone w pozycjach 3, 4 i 5 pierścienia.

Budowa molekularna kwasu galusowego (kwas 3,4,5-trihydroksybenzoesowy). Vchorozopoulos. Źródło: Wikipedia Commons

W naturze jest szeroko rozpowszechniony, ponieważ jest produktem, który powstaje w znacznych ilościach w roślinach i grzybach. Występuje jako wolny lub przywiązany do garbników większości gatunków roślin, wśród których wyróżniają się orzechy włoskie, winogrona, rośliny divi-divi, kora dębu, granat lub jego korzenie, rośliny sumaka i herbata.

Kora dębu. Rob Mitchell. Źródło: Wikipedia Commons

Występuje również w miodzie, kakao, różnych jagodach, mango i innych owocach i warzywach oraz w niektórych napojach, takich jak napary z wina i herbaty.

W tkankach roślin występuje w postaci estru lub galusanu. Ilość, w jakiej się znajduje, zależy od bodźców zewnętrznych, takich jak ilość promieniowania UV, które otrzymała roślina, stres chemiczny i infekcje mikrobiologiczne.

W przypadku winogron i wina zależy to od odmiany winogron, przetwarzania i przechowywania. W zielonej herbacie zawartość galusanów jest wysoka, ale kakao zawiera więcej niż zielona herbata i czerwone wino.

Pod względem chemicznym zachowuje się jak środek redukujący. Działa ściągająco i przeciwutleniająco. Był również używany w niebieskich tuszach do pisania i jest powszechnie stosowany w przemyśle farmaceutycznym.

Ma szeroki potencjał w zastosowaniach medycznych, ponieważ wielorakie właściwości kwasu galusowego i jego pochodnych czynią go obiecującym środkiem terapeutycznym w medycynie prewencyjnej.

Struktura

Kwas galusowy krystalizuje z absolutnego metanolu lub z chloroformu w postaci białych igieł. Krystalizuje w wodzie w postaci jedwabistych igieł z monohydratu.

Nomenklatura

- kwas galusowy.

- kwas 3,4,5-trihydroksybenzoesowy.

Nieruchomości

Stan fizyczny

Solidne, krystaliczne igły.

Waga molekularna

170,12 g / mol.

Temperatura topnienia

Rozkłada się w temperaturze 235-240 ºC, wytwarzając pirogalol i CO ₂

Gęstość

1,694 g / cm ³

Rozpuszczalność

W wodzie: średnio rozpuszczalny.

- 1 gw 87 ml wody

- 1 gw 3 ml wrzącej wody

W etanolu: 1 gw 6 ml alkoholu.

W eterze dietylowym: 1 gw 100 ml eteru.

W glicerolu: 1 gw 10 ml glicerolu.

W acetonie: 1 gw 5 ml acetonu.

Praktycznie nierozpuszczalny w benzenie, chloroformie i eterze naftowym.

Stała dysocjacji

K ₁ 4,63 x ^10-3 (przy 30 ° C).

K ₂ 1,41 x 10 ^-9

Właściwości chemiczne

Roztwory kwasu galusowego, zwłaszcza sole metali alkalicznych, pochłaniają tlen i brązowieją pod wpływem powietrza.

Kwas galusowy jest silnym środkiem redukującym, który może zredukować sole złota lub srebra do metalu. Jest niekompatybilny z chloranami, nadmanganianem, amoniakiem, octanem ołowiu, wodorotlenkami metali alkalicznych, węglanami metali alkalicznych, solami srebra i ogólnie środkami utleniającymi.

Wraz z solami żelaza (II) kwas galusowy tworzy ciemnoniebieski kompleks.

W kwasie galusowym grupa hydroksylowa (-OH) w pozycji 4 jest najbardziej reaktywna chemicznie.

Inne właściwości

Należy je chronić przed światłem, ponieważ degraduje je fotochemicznie.

Jest to łagodny miejscowy środek drażniący. Wdychanie pyłu może wpływać na nos i gardło, a kontakt z oczami i skórą powoduje podrażnienia.

Badania toksyczności na myszach wskazują, że kwas galusowy połknięty do poziomu 5000 mg / kg nie jest toksyczny dla tych zwierząt. Uważany jest za niskotoksyczny i potwierdza bezpieczeństwo jego stosowania.

Otrzymywanie

Kwas galusowy jest otrzymywany w wyniku alkalicznej lub kwaśnej hydrolizy garbników orzechów lub materiałów roślinnych bogatych w te związki.

Hydrolizę można również przeprowadzić enzymatycznie przy użyciu bulionów do hodowli pleśni, takich jak Penicillium glaucum lub Aspergillus niger, które zawierają tanazę, enzym rozbijający lub rozszczepiający cząsteczkę taniny.

Innym sposobem otrzymywania kwasu galusowego jest kwas p-hydroksybenzoesowy, poprzez sulfonowanie i fuzję alkaliczną, dzięki czemu uzyskuje się dodanie pozostałych dwóch grup -OH w cząsteczce.

Aplikacje

- W tuszach i barwnikach

Kwas galusowy jest używany do produkcji antragalolu i pirogalolu, które są pośrednikami w produkcji barwników, takich jak galocyjanina i galoflawina. Jest z kolei surowcem do syntezy pochodnych oksazyny, które są również wykorzystywane jako barwniki.

Ponieważ tworzy niebieski kompleks z żelazem, kwas galusowy jest bardzo ważny w produkcji tuszów piśmienniczych. Farby te zawierają głównie mieszaninę kwasu galusowego, siarczanu żelazawego (FeSO ₄ ) i gumy arabskiej.

Atramenty na bazie kwasu galusowego były niezbędnym materiałem do pisania dokumentów, rysowania planów i przygotowywania materiałów pisemnych.

Długopis z niebieskim tuszem. Butterflylunch. Źródło: Wikipedia Commons

- W zastosowaniach medycznych

Jest stosowany jako środek ściągający do jelit i zatrzymujący krwawienie (ściągający). Kwas galusowy jest surowcem do otrzymywania rufigalolu, który jest środkiem przeciwmalarycznym.

Ze względu na swoje właściwości chemicznej redukcji kwas galusowy jest stosowany do produkcji wyrobów farmaceutycznych.

- W potencjalnych zastosowaniach medycznych

Przeciw rakowi

Kwas galusowy został zidentyfikowany jako główny odpowiedzialny za właściwości przeciwnowotworowe różnych ekstraktów roślinnych.

W przeciwieństwie do jego szczególnego działania przeciwutleniającego, stwierdzono, że może on wykazywać właściwości prooksydacyjne w indukowaniu apoptozy komórek rakowych. Apoptoza to uporządkowane niszczenie uszkodzonych komórek przez ten sam organizm.

Apoptoza komórki. Ltumanovskaya V. Nagibin. Źródło: Wikipedia Commons

Istnieją dowody na to, że kwas galusowy i galusany wywołują selektywną apoptozę w szybko rosnących komórkach nowotworowych, pozostawiając zdrowe komórki w stanie nienaruszonym. Ponadto opisano, że spowalnia angiogenezę, aw konsekwencji inwazję raka i przerzuty.

Aktywność przeciwnowotworową kwasu galusowego stwierdzono w białaczce, raku prostaty, płuc, żołądka, trzustki i okrężnicy, raku piersi, szyjki macicy i przełyku.

Przeciw różnym patologiom

W kilku badaniach wykazano, że ma działanie przeciwgrzybicze, przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwalergiczne, przeciwzapalne, antymutagenne, przeciwcholesterolowe, przeciw otyłości i immunomodulujące.

Kwas galusowy jest dobrym kandydatem do zwalczania chorób przyzębia (choroby dziąseł).

Wykazuje również potencjał neuroprotekcyjny, kardioprotekcyjny, hepatoprotekcyjny i nefroprotekcyjny. Na przykład kilka badań tkanek serca u szczurów potwierdziło, że kwas galusowy wywiera ochronny wpływ na mięsień sercowy przed stresem oksydacyjnym.

Jako komórkowy środek przeciwstarzeniowy

Kwas galusowy zapewnia skuteczną ochronę przed uszkodzeniem oksydacyjnym spowodowanych przez aktywne formy często w układach biologicznych, takich jak rodniki hydroksylowe (OH ^, ), dysmutazy (O ₂ ^. ) I nadtlenki (Roo ^. ).

Stwierdzono, że jest on wchłaniany szybciej przez przewód pokarmowy niż większość polifenoli. I jest jednym z tych o największej zdolności antyoksydacyjnej.

Ponadto niektórzy badacze twierdzą, że kwas galusowy może być transportowany przez niosomy w celu zwiększenia jego aktywności przeciwstarzeniowej. Niosom to system molekularny służący do kontrolowanego uwalniania leków w organizmie, które tego wymagają.

Te cechy nadają mu wysoki potencjał przeciwdziałający starzeniu się komórek.

- W zastosowaniach weterynaryjnych

Stosowano go jako środek ściągający jelita u zwierząt.

- W różnych zastosowaniach

Kwas galusowy jest używany do produkcji jego estrów, takich jak galusan metylu, galusan propylu, galusan oktylu i galusan laurylu.

Te pochodne są szeroko stosowane jako przeciwutleniacze i konserwanty w przetworzonej żywności, w opakowaniach żywności, aby zapobiec jełczeniu i utlenianiu. Wymienione pochodne są również wykorzystywane w kosmetykach.

Kwas galusowy jest używany jako wywoływacz fotograficzny i do produkcji papieru. Ponadto znajduje szerokie zastosowanie w stabilizacji kolagenu w procesie garbowania skór.

Jako odczynnik analityczny kwas galusowy jest idealny jako wzorzec do oznaczania zawartości fenoli w ekstraktach roślinnych, a wyniki są wyrażane jako równoważniki kwasu galusowego.

Znajduje również zastosowanie w testach do oznaczania wolnych kwasów mineralnych, dihydroksyacetonu i alkaloidów.

- Przydatność w naturalnych środowiskach wodnych

Kwas galusowy, naturalnie występujący w warstwach wodonośnych w materii roślinnej, jest jednym z czynników odpowiedzialnych za dostępność pokarmową Fe (II) niezbędnego do wzrostu gatunków wodnych.

Dzieje się tak, ponieważ jest w stanie utrzymać wysoki poziom stężenia rozpuszczonego żelaza (II) w warunkach tlenowych. Dzieje się tak, ponieważ tworzy kompleks z Fe (II) odporny na utlenianie.

Gatunki wodne: pstrąg. Zdjęcie: John French. Źródło: Pixabay

Bibliografia

1. Sajid, M. i in. (2019). Dostarczanie fitomedycyny oparte na nanocząsteczkach: wyzwania i możliwości. Nowy wygląd fitomedycyny. Rozdział 23. Odzyskany z sciencedirect.com.
2. Windholz, M .; Budavari, S.; Blumetti, RF i Otterbein, E. (redaktorzy) (1983). Indeks Merck. Wydanie dziesiąte. Merck & CO., Inc.
3. Podręcznik chemii i fizyki CRC. 75 ^th 1994 CRC Press, Inc.
4. Encyklopedia chemii przemysłowej Ullmanna. (1990). Piąta edycja. Tom A13. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
5. Badhani, B; Sharma, N. i Kakkar, R. (2015). Kwas galusowy: wszechstronny przeciwutleniacz o obiecujących zastosowaniach terapeutycznych i przemysłowych. RSC Advances. Odzyskany z rsc.org.
6. Zanwar, Anand A. i in. (2014). Rola kwasu galusowego w zaburzeniach sercowo-naczyniowych. W polifenolach w zdrowiu i chorobach człowieka. Rozdział 80. Odzyskany z sciencedirect.com.
7. Nowak, R. i in. (2014). Roślinne polifenole jako środki chemoprewencyjne. W polifenolach w zdrowiu i chorobach człowieka. Rozdział 97. Odzyskany z sciencedirect.com.