Кіріспе
Жаңғақ ағаштары өндіретін химиялық зат – жюглон, сонымен қатар 5-гидрокси-1,4-нафталендион (IUPAC) деп аталады, ол молекулалық формуласы C10H6O3 болатын фенолды органикалық қосылыс. Тамақ өнеркәсібінде жюглон C.I. Табиғи қоңыр 7 және C.I. 75500 ретінде де белгілі. Бензолда ерімейді, бірақ диоксанда ерітеді, одан сары түсті инелер түрінде кристалданады. Ол хна жапырағындағы белсенді бояғыш – лаузонның изомері. Жюглон табиғи түрде Juglandaceae тұқымдасына жататын өсімдіктердің, әсіресе қара жаңғақтың (Juglans nigra) жапырақтарында, тамырларында, қабықтарында, жемісінің қабығында (эпикарп) және қабығында кездеседі, және көптеген өсімдіктер үшін уытты немесе өсуін тежейді. Кейде оны гербицид ретінде, мата мен сияға бояу ретінде, сондай-ақ тағам және косметикаға бояу ретінде қолданады.
Juglone, also called 5 hydroxy 1,4 naphthalenedione (IUPAC) is a phenolic organic compound with the molecular formula C10H6O3. In the food industry, juglone is also known as C. I. Natural Brown 7 and C. I. 75500. It is insoluble in benzene but soluble in dioxane, from which it crystallizes as yellow needles. It is an isomer of lawsone, which is the active dye compound in the henna leaf. Juglone occurs naturally in the leaves, roots, husks, fruit (the epicarp), and bark of plants in the Juglandaceae family, particularly the black walnut (Juglans nigra), and is toxic or growth stunting to many types of plants. It is sometimes used as an herbicide, as a dye for cloth and inks, and as a coloring agent for foods and cosmetics.
Тарих
Жаңғақ ағаштарының басқа өсімдіктерге аллелопатиялық әсері біздің заманымыздың 1-ші ғасырында-ақ байқалған. Жугалонның өзі алғаш рет 1856 жылы қара жаңғақтан бөліп алынса, 1881 жылы оның аллелопатиялық әсеріне жауапты зат екені анықталды. 1926 жылы Вирджинияның солтүстігінде Juglans nigra және Juglans cinerea (butternut) ағаштарынан алма ағаштарының зардап шегуі туралы хабарлар тарады. Алма ағаштарының кейбір сорттары жаңғақтың зиянына әртүрлі деңгейде төзімділік көрсетті. 1926 жылы жаңғақ ағаштары люцерна егісінде өнімнің қырылуына, ал шөптің зардап шекпеуіне себеп болды. Келесі зерттеулер жаңғақ ағаштарындағы улы заттың суда шешілуінің шектеулі екенін көрсетті, яғни ағаштан шыққаннан кейін химиялық өзгерістерге ұшырайды. Тек 1928 жылы ғана бұл заттың басқа өсімдік түрлеріне зиянды (фитотоксикалық) қасиеттері анықталды. Жаңғақ ағаштарының кейбір дақылдар мен ағаштарға зиянды әсері туралы алғашқы хабарларға қатысты, солтүстік Вирджинияда алма ағаштарына зиян келтірген ағаштар жаңғақ емес деген таластар ғылыми қауымдастықта пікір қақтығысына әкелді. 1942 жылы томат пен люцернаның тұқымдарының өніп-өсуі және көшеттерінің жаңғақ тамырының бөліктерімен тікелей жанасуынан тежелгені дәлелденді, бұл жугалонның фитотоксикалық әсерін растайтын қосымша ғылыми мәліметтер болды. Юглон Америкада 1900 жылдардың басында түрлі тері ауруларын емдеу үшін қолданылған.
Синтез
Юглон ферменттік гидролизден кейін гидроюглонның және 1,5-дигидроксинафталеннің тотығуы арқылы түзіледі. Оны күміс оксидімен (Ag2O), марганец диоксидімен (MnO2) немесе 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохинонмен (DDQ) 5,8-дигидрокси-1-тетралонды тотықтыру арқылы да алуға болады.
Экстракциялау
Юглон жаңғақ жемісінің қабығынан алынады, оның құрамында жаңа салмағының 2–4% көлемінде болады.
Деградация
Окистенуге дейін жугалон жаңғақтар сияқты өсімдіктерде түссіз гидроксижугалон түрінде болады, бұл гидрохинонның аналогы. Ауамен қатысқанда ол тез тотығады. Гидроксижугалонның оңай ыдырайтынына ең айқын дәлел – жаңғақ қабығының жаңа кесілгеннен кейін сарыдан қараға өзгеруі. Қара жаңғақтың тамырларының топырағында табиғи түрде кездесетін бактериялар, әсіресе Pseudomonas putida J1, жугалонды метаболизмдей алады және оны энергия мен көміртек негізгі көзі ретінде пайдаланады. Осы себепті, жугалон жақсы ауа өткізетін топырақта цитотоксин ретінде осылай аз белсенді болады.
Спектрлік деректер
Жюглонның ИЖ спектрінде 3400, 1662 және 1641 см-1 толқындағы жолақтар байқалады, олар гидроксилдік және екі карбонилдік топтарға тән. 13C ЯМР спектрінде 10 сигнал бар, соның ішінде 160,6, 183,2 және 189,3 ppm гидроксилдік және екі карбонилдік көміртектерге сәйкес келеді. Жюглон метаболизмі үшін қажетті белгілі бір ферменттерді тежеу арқылы әсер етеді. Бұл өз кезегінде митохондриялардың тыныс алуын және жүгері мен соя сияқты көптеген дақылдардағы фотосинтезді тежейді, бұл концентрациялар табиғатта кездесетін деңгейлерге тең немесе одан төмен. Бұл тежелімдерге қоса, жюглонның өсімдіктер мен су арасындағы қарым-қатынасты өзгертетіні анықталды, себебі ол жапырақ тілікшелерінің (стоматалардың) жұмысына әсер етеді. Американдық Орта Батыста қара жаңғақ ағаштары мен жүгеріні араластырып егудің танымалдылығы артқан, себебі қара жаңғақ ағаштарының құны жоғары, бұл екі түрдің арасындағы қарым-қатынасты зерттеуге әкелді. Зерттеулер жюглонның жүгері өнімділігіне әсер ететінін көрсетті, бірақ тамырларды орташалау және кесу әдістері бұл әсерді айтарлықтай азайтады. Кейбір өсімдіктер мен ағаштар жюглонға төзімді, мысалы, кейбір клен (Acer), қайың (Betula) және бук (Fagus) түрлері. Ол көптеген жәндіттерге улы. Дегенмен, олардың кейбіреулері, мысалы, Actias luna (Luna moth), жюглонды (және оған байланысты нафтохинондарды) уытсыз 1,4,5 тригидроксинафталенге айналдыра алады. Сонымен қатар, ол егешқұрттың (Hymenolepis nana) ересек және жас түрлеріне қарсы құрттарды қуып шығаруға (антигельминттік) әсер етеді. Нафтохинондық қосылыстар да антимикробтық белсенділік көрсетеді.
Қолданылуы
Юглон кейде гербицид ретінде қолданылады. Дәстүрлі түрде юглон киім-кешек пен маталарға, әсіресе жүнге, сондай-ақ қалам сиясына табиғи бояу ретінде пайдаланылған. Оның қою, қызғылт қоңыр түсті дақтар қалдыру қабілетіне байланысты, юглон тағамдар мен косметика, мысалы, шаш бояулар үшін де бояу зат ретінде қолданылады.