Juglone - Juglone
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| Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido
5-hidroxinaftaleno-1,4-diona |
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Otros nombres
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.006.880 
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PubChem CID
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| Número RTECS | |
| UNII | |
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| C 10 H 6 O 3 | |
| Masa molar | 174,155 g · mol −1 |
| Apariencia | Sólido amarillo |
| Punto de fusion | 162 a 163 ° C (324 a 325 ° F; 435 a 436 K) |
| Ligeramente sol. | |
| Peligros | |
| Frases R (desactualizadas) | R25 |
| Frases S (desactualizadas) | S28 S45 |
| Compuestos relacionados | |
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Compuestos relacionados
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quinona |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
Juglone , también llamado 5-hidroxi-1,4-naftalenodiona ( IUPAC ) es un compuesto orgánico con la fórmula molecular C 10 H 6 O 3 . En la industria alimentaria, juglone también se conoce como CI Natural Brown 7 y CI 75500 . Es insoluble en benceno pero soluble en dioxano , del cual cristaliza como agujas amarillas. Es un isómero de la Lawone , que es el compuesto colorante en la hoja de henna .
Juglone se encuentra naturalmente en las hojas, raíces, cáscaras, frutos ( el epicarpio ) y corteza de las plantas de la familia Juglandaceae , particularmente el nogal negro ( Juglans nigra ), y es tóxico o atrofia el crecimiento de muchos tipos de plantas. A veces se utiliza como herbicida , como tinte para telas y tintas , y como colorante para alimentos y cosméticos .
Historia
Los efectos nocivos de los nogales en otras plantas se han observado durante al menos dos milenios. Las antiguas civilizaciones de Grecia y Roma usaban la nuez por sus propiedades citotóxicas , al igual que los residentes del sur de Estados Unidos para recolectar peces fácilmente cuando arrojaban cáscaras cortadas al agua con los peces. Sin embargo, juglone no se aisló hasta la década de 1850. Dos hombres, A. Vogel Jr. y C. Reischauer, pudieron aislar el compuesto del nogal en 1851. El compuesto se conocía como nucina en ese momento. Juglone fue sintetizado y caracterizado por primera vez en 1887 por A. Bernthsen y A. Semper.
Mientras estaba en la Estación Experimental Agrícola de Virginia en 1921, MT Cook descubrió que las plantas de tomate en las cercanías de Juglans nigra se vieron afectadas negativamente, sobre todo por sus hojas marchitas. Schneiderhan descubrió que Juglans nigra y Juglans cinerea dañaban los manzanos en Virginia. Los árboles que estaban a una media de 11,9 metros de los nogales se encontraron muertos. Todos los árboles dañados en sus alrededores promedian unos 14,3 metros de distancia. Además, encontró que ciertas variaciones locales de los manzanos tendían a ser más resistentes a las nueces.
AB Massey observó que los nogales en los campos de alfalfa causaron que la alfalfa se extinguiera en lugar de la hierba. Después de varios otros experimentos, Massey concluyó que el compuesto tóxico que se encuentra en los nogales no era fácilmente soluble en agua, por lo que el compuesto en las raíces y la corteza debe cambiar químicamente después de dejar el árbol. No fue hasta 1928 que EF Davis identificó el compuesto y confirmó que era tóxico para otras plantas.
Después de la noticia científica del daño que los nogales causaron a ciertos cultivos y árboles, hubo una reacción violenta de la comunidad científica para refutar estos hallazgos. En un caso, AG Miller afirmó que los árboles que Schneiderhan observó que dañaban a los manzanos en Virginia no eran en realidad nogales.
En 1942, BI Brown demostró que la germinación del tomate y la alfalfa y el crecimiento de las plántulas se ralentizaban al estar en contacto con trozos de raíces de nueces, lo que agrega más evidencia científica al daño biológico de juglone.
El nogal se ha utilizado históricamente en el campo de la medicina tradicional . En Estados Unidos, a principios del siglo XX, los médicos prescribieron juglone para el tratamiento de diversas enfermedades de la piel .
Química
Síntesis
La juglona se obtiene por oxidación de la hidrojuglona no tóxica, 1,5-dihidroxinaftaleno , después de la hidrólisis enzimática. También se puede obtener por oxidaciones de 5,8-dihidroxi-1-tetralona con óxido de plata (Ag 2 O), dióxido de manganeso (MnO 2 ) o 2,3-dicloro-5,6-diciano-1,4- benzoquinona (DDQ).
Extracción
Juglone se ha extraído de la cáscara del fruto de la nuez que contiene 2-4% en peso fresco.
Degradación
Antes de la oxidación, la juglona existe en plantas como las nueces en forma de hidroxijuglona incolora , con ambos grupos O reemplazados por grupos OH. Ésta se oxida rápidamente a juglona una vez expuesta al aire. La evidencia de que la hidroxiyuglona se degrada fácilmente es más evidente en el cambio de color de las cáscaras de nueces de amarillo a negro después de ser recién cortadas.
Las bacterias autóctonas que se encuentran en el suelo de las raíces del nogal negro, sobre todo Pseudomonas putida J1, pueden metabolizar la juglona y utilizarla como su principal fuente de energía y carbono. Debido a esto, juglone no es tan activo como una citotoxina en suelos bien aireados.
Efectos biologicos
Juglone es un compuesto alelopático , una sustancia producida por una planta para detener el crecimiento de otra planta. Juglone afecta la germinación de las plantas menos de lo que afecta el crecimiento de los sistemas de raíces y tallos. En concentraciones por debajo del promedio, ha aumentado la tasa de germinación en algunas semillas de coníferas .
Juglone ejerce su efecto inhibiendo ciertas enzimas necesarias para la función metabólica. Esto, a su vez, inhibe los efectos de la respiración de las mitocondrias e inhibe la fotosíntesis que se encuentra en cultivos comunes como el maíz y la soja en concentraciones de juglona iguales o inferiores a las comunes en la naturaleza. Además de estas inhibiciones, se ha demostrado que la juglona altera la relación entre las plantas y el agua debido a su efecto sobre el funcionamiento de los estomas .
El aumento de la popularidad del cultivo en callejones con nogales negros y maíz en el medio oeste templado, debido al alto valor de los nogales negros, ha llevado a que se realicen ciertos estudios sobre la relación particular entre las dos especies. La investigación ha demostrado que juglone afecta el rendimiento de los cultivos de maíz; sin embargo, la práctica de la poda y el uso de barreras contra las raíces reducen en gran medida estos efectos.
Varias plantas y árboles son resistentes al juglone, incluidas algunas especies de arce ( Acer ), abedul ( Betula ) y haya ( Fagus ).
Es muy tóxico para muchos insectos herbívoros. Sin embargo, algunos de ellos, ejemplo Actias Luna (Luna polilla), puede desintoxicar juglone (y naftoquinonas relacionados) a no tóxico 1,4,5-trihidroxi naftaleno . También ha mostrado actividad antihelmíntica (expulsión de gusanos parásitos) en ratones maduros e inmaduros de Hymenolepis nana . Los compuestos naftoquinónicos también exhiben actividad antimicrobiana.
Usos
Juglone se usa ocasionalmente como herbicida . Tradicionalmente, la juglona se ha utilizado como tinte natural para prendas de vestir y tejidos, especialmente lana , y como tinta. Debido a su tendencia a crear manchas de color marrón anaranjado oscuro, juglone también ha encontrado uso como agente colorante para alimentos y cosméticos, como tintes para el cabello .
Juglone se está estudiando actualmente por sus propiedades anticancerígenas. Se ha demostrado que disminuye la probabilidad de tumores intestinales en ratas que han estado expuestas a carcinógenos. Una de las vías potenciales a través de las cuales juglone logra sus propiedades anticancerígenas es a través de la formación del radical semiquinona ; el radical semiquinona hace que se formen radicales aniónicos superóxido que pueden conducir a la apoptosis cuando están presentes en grandes concentraciones. Esta conversión de juglona a radical semiquinona que hace que se forme el radical anión superóxido tiene lugar tanto en las mitocondrias como en el citosol .
Datos espectrales
Los datos espectrales de juglone confirman su estructura bicíclica que contiene un grupo hidroxilo así como dos grupos carbonilo. El IR para juglona muestra picos a 3400 cm-1, 1662 cm-1 y 1641 cm-1 que son característicos de los grupos hidroxilo y carbonilo. La RMN de 13 C muestra 10 picos que indican el número correcto de átomos de carbono únicos en la molécula, así como picos a 160,6 ppm, 183,2 ppm y 189,3 ppm para el carbono unido al grupo hidroxilo y los dos carbonos que forman parte de los dos grupos carbonilo. .