Кумарин — ароматическое соединение¶

Кумарин (2H-хромен-2-он, C₉H₆O₂) — ароматическое гетероциклическое соединение из группы бензопиранов, представляющее собой лактон о-оксикоричной кислоты. При нормальных условиях — бесцветные кристаллы со сладковатым запахом, напоминающим запах свежего сена или ванили. Кумарин является природным фитонцидом, накапливается во многих растениях и широко используется в парфюмерии, пищевой промышленности и медицине.

¶Происхождение названия

Название соединения происходит от французского «coumarine», которое в свою очередь восходит к названию тонка-бобов (Dipteryx odorata) — семян тропического дерева, в которых кумарин был впервые выделен в чистом виде в 1820 году Воганом и Колье. Русское название «кумарин» является транслитерацией французского термина.

¶Физические и химические свойства

Кумарин имеет молекулярную формулу C₉H₆O₂ и молярную массу 146,14 г/моль. Точка плавления — 68–71 °C, точка кипения — 301 °C. При комнатной температуре образует белые или желтоватые кристаллы с характерным ароматом. Плохо растворим в воде (около 0,2 г/л при 20 °C), хорошо растворим в органических растворителях — этаноле, диэтиловом эфире, хлороформе.

Химически кумарин проявляет свойства лактона: под действием щелочей происходит раскрытие лактонного кольца с образованием соли кумариновой кислоты, которая при подкислении снова циклизуется. Для кумарина характерны реакции электрофильного замещения в бензольном ядре (нитрование, сульфирование, галогенирование), а также реакция Перкина, Виттига и диенового синтеза с участием пиронового кольца.

¶Распространение в природе

Кумарин — один из наиболее распространённых фитохимических метаболитов. Он накапливается в растениях семейства бобовых (Fabaceae), зонтичных (Apiaceae), норичниковых (Scrophulariaceae) и других. Особенно высокие концентрации отмечаются в:

• тонка-бобах (Dipteryx odorata) — до 1–3 % сухой массы;
• доннике лекарственном (Melilotus officinalis) — до 2 %;
• ванили (Vanilla planifolia) — до 0,2 %;
• корице (Cinnamomum verum) — следовые количества;
• хмеле, тимьяне, базилике, мелиссе.

В растениях кумарин обычно присутствует в связанной форме — в виде гликозидов (например, мелилозида в доннике), которые при повреждении тканей гидролизуются ферментами с высвобождением свободного ароматического вещества. Эта особенность связана с защитной функцией соединения: кумарин токсичен для многих насекомых-фитофагов и микроорганизмов.

¶Биосинтез

Биосинтез кумарина в растениях идёт по фенилпропаноидному пути из аминокислоты фенилаланина. Ключевые стадии: гидроксилирование коричной кислоты в пара-положение с образованием п-кумаровой кислоты, гидроксилирование в о-положение с образованием умбеллиферона (7-гидроксикумарина) и, наконец, лактонизация. Фермент ферулоил-КоА-синтетаза катализирует образование кумариновой кислоты, которая самопроизвольно циклизуется в кумарин.

¶Применение

¶Парфюмерия и косметика

Кумарин обладает ароматом свежескошенной травы, сена и ванили. Он используется как фиксатор и компонент композиций в одеколонах, духах и косметике. В Европейском союзе концентрация кумарина в парфюмерии ограничена 0,1 % (для средств, не предназначенных для контакта с губами — 0,5 %).

¶Пищевая промышленность

Кумарин применяется как ароматизатор в ликёрах (особенно в «Шарторезе»), конфетах, выпечке. В России и ЕС его использование в пищевых продуктах ограничено: допустимая суточная доза, согласно нормам ЕС, составляет 0,1 мг/кг массы тела. В России нормативы содержания кумарина в пищевой продукции устанавливаются санитарными правилами.

¶Медицина и фармация

Кумарин и его производные имеют важное медицинское значение. На основе кумарина синтезированы непрямые антикоагулянты — варфарин, аценокумарол, фенпрокумон, которые применяются для профилактики и лечения тромбозов. Варфарин, разработанный в 1940-х годах в США, первоначально создавался как родентицид, а позже стал одним из основных антикоагулянтов.

Сам кумарин и некоторые его производные (например, 7-гидроксикумарин) обладают противовоспалительным, противоопухолевым и антимикробным действием. Кумарин и его метаболиты исследуются как потенциальные противораковые агенты.

¶Техника

Кумарин применяется в производстве лазерных красителей (лазерные красители на основе кумарина 6, кумарина 7, кумарина 153 используются в перестраиваемых красочных лазерах), а также в качестве отбеливателя для бумаги и в производстве пестицидов.

¶Токсикология

Кумарин обладает гепатотоксичностью: в опытах на животных он вызывает повреждение печени. В связи с этим в ряде стран (США, Япония, Бразилия) его использование в пищевых продуктах запрещено или существенно ограничено. В ЕС и России допускается ограниченное применение с учётом нормирования. Максимально допустимое содержание кумарина в некоторых продуктах (например, в пряниках, ароматизированных чаях) в ЕС составляет 5–20 мг/кг.

¶История изучения

Кумарин был впервые синтезирован в 1868 году Перкином и Вильямсоном из салицилового альдегида и уксусного ангидрида (реакция Перкина). В том же году Тибер и Кларк выделили его из тонка-бобов. В 1900-х годах кумарин стал одним из первых веществ, применённых в качестве ароматизатора в пищевой промышленности. В 1940-х годах на основе кумарина был открыт антикоагулянтный эффект дифенкумара, что привело к созданию варфарина.

¶Источники

• Биохимия растений / под ред. А. Т. Тропина. — М.: Высшая школа.
• Древесина и лигнин: биохимия и структура / В. В. Добрукин.
• Справочник по химии: БВК — кумарин.
• Фармакология: национальное руководство / под ред. Ю. Б. Литвинова.
• Comprehensive Natural Products Chemistry / ed. by D. H. R. Barton, K. Nakanishi.