Juglon - Juglone
|
|
|
|
| Nazwy | |
|---|---|
|
Preferowana nazwa IUPAC
5-hydroksynaftaleno-1,4-dion |
|
Inne nazwy
|
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| Karta informacyjna ECHA |
100.006.880 
|
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
| Numer RTECS | |
| UNII | |
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| C 10 H 6 O 3 | |
| Masa cząsteczkowa | 174,155 g·mol -1 |
| Wygląd | Żółte ciało stałe |
| Temperatura topnienia | 162 do 163 °C (324 do 325 °F; 435 do 436 K) |
| Lekko sol. | |
| Zagrożenia | |
| Zwroty R (nieaktualne) | R25 |
| Zwroty S (nieaktualne) | S28 S45 |
| Związki pokrewne | |
|
Związki pokrewne
|
chinon |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
 zweryfikuj ( co to jest ?)
  |
|
| Referencje do infoboksu | |
Juglon , zwany także 5-hydroksy-1,4-naphthalenedione ( IUPAC ) jest związkiem organicznym o wzorze cząsteczkowym C 10 H 6 O 3 . W przemyśle spożywczym juglon znany jest również jako CI Natural Brown 7 i CI 75500 . Jest nierozpuszczalny w benzenie, ale rozpuszczalny w dioksanie , z którego krystalizuje w postaci żółtych igieł. Jest to izomer w Lawson , która jest barwienie związek w henna liści.
Juglon występuje naturalnie w liściach, korzeniach, łuskach, owocach ( epikarp ) i korze roślin z rodziny Juglandaceae , szczególnie orzecha czarnego ( Juglans nigra ) i jest toksyczny lub hamuje wzrost wielu rodzajów roślin. Czasami jest używany jako herbicyd , jako barwnik do tkanin i atramentów oraz jako środek barwiący do żywności i kosmetyków .
Historia
Szkodliwy wpływ drzew orzecha włoskiego na inne rośliny obserwuje się od co najmniej dwóch tysiącleci. Starożytne cywilizacje Grecji i Rzymu wykorzystywały orzech włoski ze względu na jego właściwości cytotoksyczne , podobnie jak mieszkańcy amerykańskiego Południa do łatwego zbierania ryb, kiedy wrzucali pocięte łuski do wody razem z rybą. Jednak juglon został wyizolowany dopiero w latach 50. XIX wieku. Dwóch mężczyzn, A. Vogel Jr. i C. Reischauer, udało się wyizolować związek z drzewa orzechowego w 1851 roku. Związek ten był wówczas znany jako nucyna. Juglone został następnie zsyntetyzowany i scharakteryzowany po raz pierwszy w 1887 roku przez A. Bernthsena i A. Sempera.
Podczas pobytu na stacji doświadczalnej w Wirginii w 1921 r. MT Cook odkrył, że rośliny pomidora w pobliżu Juglans nigra zostały dotknięte negatywnym wpływem, w szczególności z powodu ich zwiędłych liści. Schneiderhan odkrył, że Juglans nigra i Juglans cinerea uszkadzały jabłonie w Wirginii. Drzewa, które znajdowały się w odległości średnio 11,9 metrów od orzecha włoskiego, zostały znalezione martwe. Wszystkie uszkodzone drzewa w ich sąsiedztwie są oddalone średnio o 14,3 m. Ponadto odkrył, że pewne lokalne odmiany jabłoni były bardziej odporne na orzechy włoskie.
AB Massey zauważył, że drzewa orzechowe na polach lucerny spowodowały obumieranie lucerny zamiast trawy. Po kilku innych eksperymentach Massey doszedł do wniosku, że toksyczny związek znaleziony w drzewach orzecha włoskiego nie był łatwo rozpuszczalny w wodzie, więc związek w korzeniach i korze musi zmienić się chemicznie po opuszczeniu drzewa. Dopiero w 1928 roku związek został zidentyfikowany i potwierdzony przez EF Davisa jako toksyczny dla innych roślin.
Po naukowych wiadomościach o szkodzie, jaką drzewa orzecha włoskiego spowodowały w niektórych uprawach i drzewach, społeczność naukowa sprzeciwiła się tym odkryciom. Z jednej strony AG Miller twierdził, że drzewa, które Schneiderhan zaobserwował jako szkodliwe dla jabłoni w Wirginii, w rzeczywistości nie były drzewami orzecha włoskiego.
Do 1942 r. BI Brown wykazał, że kiełkowanie pomidorów i lucerny oraz wzrost siewek został spowolniony przez kontakt z kawałkami korzeni orzecha włoskiego, co dodawało dalszych dowodów naukowych na biologiczne uszkodzenia juglonu.
Orzech był historycznie używany w medycynie ludowej . W Ameryce na początku XX wieku lekarze przepisywali juglon do leczenia różnych chorób skóry .
Chemia
Synteza
Juglon powstaje w wyniku utleniania nietoksycznego hydrojuglonu, 1,5-dihydroksynaftalenu , po hydrolizie enzymatycznej. Można go również otrzymać przez utlenianie 5,8-dihydroksy-1-tetralonu tlenkiem srebra (Ag 2 O), dwutlenkiem manganu (MnO 2 ) lub 2,3-dichloro-5,6-dicyjano-1,4- benzochinon (DDQ).
Ekstrakcja
Juglon został wyekstrahowany z łuski owoców orzecha włoskiego, których zawiera 2-4% świeżej masy.
Degradacja
Przed utlenieniem juglon występuje w roślinach takich jak orzechy włoskie w postaci bezbarwnego hydroksyjuglonu , w którym obie grupy O zastąpiono grupami OH. Po wystawieniu na działanie powietrza szybko utlenia się do juglonu. Dowód na to, że hydroksyjuglon jest łatwo rozkładany, jest najbardziej widoczny w zmianie koloru łupin orzecha włoskiego z żółtego na czarny po świeżo ściętym.
Rdzenne bakterie występujące w glebie korzeni orzecha czarnego, w szczególności Pseudomonas putida J1, są w stanie metabolizować juglon i wykorzystywać go jako główne źródło energii i węgla. Z tego powodu juglon nie jest tak aktywny jak cytotoksyna w dobrze napowietrzonych glebach.
Efekty biologiczne
Juglon to związek allelopatyczny , substancja wytwarzana przez roślinę w celu zahamowania wzrostu innej rośliny. Juglone w mniejszym stopniu wpływa na kiełkowanie roślin niż na wzrost systemu korzeniowego i łodygowego. W stężeniach poniżej przeciętnych zwiększył szybkość kiełkowania niektórych nasion iglastych .
Juglone wywiera swoje działanie poprzez hamowanie niektórych enzymów potrzebnych do funkcji metabolicznej. To z kolei hamuje efekty oddychania mitochondriów i hamuje fotosyntezę występującą w popularnych uprawach, takich jak kukurydza i soja, w stężeniach juglonów, które są równe lub niższe niż typowe w naturze. Oprócz tych hamowań wykazano, że juglon zmienia relacje między roślinami a wodą ze względu na swój wpływ na funkcjonowanie aparatów szparkowych .
Wzrost popularności uprawy alejowej orzecha czarnego i kukurydzy w klimacie umiarkowanym Środkowego Zachodu, ze względu na wysoką wartość drzew orzecha czarnego, doprowadził do przeprowadzenia pewnych badań dotyczących szczególnego związku między tymi dwoma gatunkami. Badania wykazały, że juglon wpływa na plonowanie upraw kukurydzy; jednak praktyka przycinania i stosowania barier korzeniowych znacznie zmniejsza te efekty.
Wiele roślin i drzew jest odpornych na juglon, w tym niektóre gatunki klonu ( Acer ), brzozy ( Betula ) i buka ( Fagus ).
Jest wysoce toksyczny dla wielu owadożernych roślinożerców. Jednakże, niektóre z nich, np actias Luna (Luna ćma), można detoksykacji juglon (i związane z nimi naftochinony) nietoksyczne 1,4,5-trihydroksy- naftalenu . Wykazał również działanie przeciwrobacze (wydalające pasożytnicze robaki) na dojrzałych i niedojrzałych Hymenolepis nana u myszy. Związki naftochinonowe wykazują również działanie przeciwdrobnoustrojowe.
Zastosowania
Juglon jest czasami używany jako herbicyd . Tradycyjnie juglon był używany jako naturalny barwnik do odzieży i tkanin, zwłaszcza wełny , oraz jako atrament. Ze względu na tendencję do tworzenia ciemnopomarańczowo-brązowych plam, juglon znalazł również zastosowanie jako barwnik do żywności i kosmetyków, takich jak farby do włosów .
Juglone jest obecnie badany pod kątem jego właściwości przeciwnowotworowych. Wykazano, że zmniejsza prawdopodobieństwo guzów jelitowych u szczurów narażonych na działanie czynników rakotwórczych. Jedną z potencjalnych dróg, przez które juglon osiąga swoje właściwości przeciwnowotworowe, jest tworzenie rodnika semichinonowego ; rodnik semichinonowy powoduje powstawanie anionorodników ponadtlenkowych, które mogą prowadzić do apoptozy, gdy są obecne w dużych stężeniach. Ta konwersja z juglonu do rodnika semichinonowego, która powoduje powstanie anionorodnika ponadtlenkowego, zachodzi zarówno w mitochondriach, jak iw cytozolu .
Dane spektralne
Dane spektralne juglonu potwierdzają jego bicykliczną strukturę, która zawiera grupę hydroksylową oraz dwie grupy karbonylowe. IR dla juglonu wykazuje piki przy 3400 cm-1, 1662 cm-1 i 1641 cm-1, które są charakterystyczne dla grup hydroksylowych i karbonylowych. 13 NMR wykazuje 10 szczytów oznaczające odpowiednią liczbę unikatowych atomów węgla w cząsteczce, a także jako piki przy 160,6 ppm, 183,2 ppm, i 189,3 ppm do węgla połączonego z grupą hydroksylową, a dwa atomy węgla części dwóch grup karbonylowych .