Гликозиды. Общая характеристика

Гликозиды. Общая характеристика

Гликозиды – производные моносахаров, имеющие в полуацетальном гидроксиле вместо водорода сложный заместитель неуглеводного характера. Этот заместитель называется агликоном (греческая приставка “а” обозначает отрицание, поэтому “агликон” можно перевести как “не сахар”) или генином:

Гликозиды общая формула гликозидов

Впервые понятие о гликозидах было введено в первой половине XIX века немецкими фармацевтами Либихом и Велером. Однако изучение химической структуры гликозидов подвигалось очень медленно в силу их многообразия и легкой разлагаемости. В конце XIX века вышла в свет первая монография о гликозидах. Ее автор – магистр фармации Е.А. Шацкий. Несколько позже, в начале XX века, появились монографии голландского ученого Ван-Рийна и российского магистра фармации Ф.А. Куррота. В изучении углеводного компонента гликозидов наиболее известны работы немецкого химика Э. Фишера, относящиеся к первой половине XX века.

Гликозиды. Химическая структура.

Прежде, чем характеризовать химическую структуру гликозидов, уместно напомнить, что представляет собой полуацетальный гидроксил.
Большинство моносахаров в растворах существуют в виде двух таутомерных взаимопревращающихся форм – альдегидной и циклической (или полуацетальной) формы. Циклические формы представляют собой “внутренние” полуацетали, образовавшиеся в результате реакции альдегидной и спиртовой групп в пределах одной молекулы:

альдегидная форма, полуацетальная форма

Таким образом, если у альдегидной формы глюкозы все гидроксилы являются одинаковыми спиртовыми гидроксилами, то у циклических форм есть один гидроксил по свойствам резко отличающийся от других – это гидроксил, образовавшийся из альдегидной группы. Он то и носит название “полуацетального” или “гликозидного” гидроксила.

Полуацетальный гидроксил отличается гораздо большей реакционной способностью, чем остальные спиртовые гидроксилы. Поэтому он легко взаимодействует с гидроксильными функциональными группами других соединений с образованием гликозидов:

Полуацетальный гидроксил, гликозид

Эфирноподобная (но не эфирная) связь, возникающая в результате замещения атома водорода в полуацетальном гидроксиле радикалом спирта, называется гликозидной.
Физико-химические свойства гликозидов во многом определяются особенностями этой связи: в отличие от простых эфиров гликозиды довольно устойчивы к воздействию гидроксидов щелочных металлов, но легко гидролизуются с образованием сахара и агликона ферментами и разбавленными кислотами.
По характеру конфигурации полуацетального гидроксила, участвующего в образовании гликозидной связи, различают альфа- и бета-гликозиды:

Большинство природных гликозидов имеют бета-конфигурацию.

Гликозиды отличаются большим разнообразием. Это разнообразие обусловлено, с одной стороны, природой агликона, с другой – характером сахара. Углеводными компонентами гликозидов могут быть моносахариды, дисахариды и олигосахариды. Гликозиды соответственно называются монозидами, биозидами и олигозидами. При этом из моносахаридов в составе гликозидов наиболее часто встречаются гексозы и пентозы (D-глюкоза, D-галактоза, L-рамноза и т.д.) и уроновые кислоты, например D-галактуроновая.

Иногда встречаются специфические сахара, присущие только одной группе гликозидов и не встречающиеся в других. Из изучаемых нами веществ гликозидной природы такой группой являются сердечные гликозиды, которые наряду с вышеуказанными сахарами имеют специфические дезоксисахара, т.е. сахара, обедненные кислородом – бета-D-дигитоксозу, бета-D-цимарозу и другие:

бета-D-дигитоксоза, бета-D-цимароза

Полуацетальный гидроксил сахаров может образовывать гликозидные связи не только со спиртовым гидроксилом агликона, но и с амино- или тиогруппировками, содержащимися в агликоне. Иногда гликозидные связи возникают между атомом углерода, содержащимся в сахаре, и каким либо углеродом агликона. В связи с этим среди гликозидов выделяют О-, N-, S- и С-гликозиды.

Гликозиды. Классификация.

В зависимости от химической структуры агликона растительные гликозиды делятся на следующие группы:

1. Производные антрацена. В основе агликонов лежит ядро производных антрацена:

Антрацен

В растениях антраценпроизводные встречаются как в свободном виде, т.е. в только форме агликонов, так и в виде гликозидов. В последнем случае такие антраценпроизводные называются антрагликозидами. Сахарный компонент может быть представлен глюкозой, ксилозой, рамнозой и арабинозой.
Большинство антрагликозидов относятся к О-гликозидам, при этом сахарный компонент может быть присоединен к агликону в альфа- и бета- положениях.

2. Дубильные вещества гидролизуемой группы – галлотанины, эллаготанины и несахарные эфиры галловой кислоты. Галлотанины представляют собой гликозиды галловой кислоты. Агликоном эллаготанинов служит эллаговая кислота.

галловая кислота, эллаговая кислота

Как правило, эти виды гликозидов являются О-монозидами, в которых сахаром выступает -D-глюкоза.

3. Иридоидные (горькие) гликозиды. Агликоны являются производными циклопентаноидных монотерпенов:

Иридоидные (горькие) гликозиды

Как правило к агликону присоединен один остаток бета-D-глюкозы.

4. Сапонины. В растениях всегда находятся в виде гликозидов. Их агликонами (сапогенинами) служат либо стероидные структуры – производные циклопентанпергидрофенантрена (1), либо тритерпеновые (II):

Сапонины

Чаще всего к тритерпеновому агликону углеводная часть присоединена в положении С-3, реже – С-28; к стероидному – в положении С-3. Наиболее богаты сахарами тритерпеновые сапонины: их углеводная часть может содержать 10 и более остатков моносахаров. Сахарная часть стероидных сапонинов содержит, как правило, от 1 до 5 моносахаридных звеньев.
По количеству молекул моносахаров сапонины подразделяются на монозиды, биозиды, триозиды, тетра-, пента- и олигозиды – при числе моноз от 6 и выше.
Так как углеводная часть сапонинов чаще всего состоит из нескольких молекул моносахаридов, то гидролиз в определенных условиях может протекать ступенчато, с постепенным отщеплением сахаров. Образующиеся при этом продукты частичного гидролиза называются просапогенинами.
В состав углеводной части молекулы сапонинов входят такие сахара, как D-глюкоза, D-галактоза, L-рамноза, L-фруктоза и другие, а также D-глюкуроновая и D-галактуроновая кислоты. Многие сапонины содержат в углеводной части несколько остатков различных моносахаридов.
Некоторые тритерпеновые гликозиды имеют разветвленную углеводную цепь.
Среди растительных сапонинов встречаются гликозиды с двумя углеводными цепями при одном агликоне – в этом случае их называют дигликозидами.

5. Сердечные гликозиды – агликонами являются производные циклопентанпергидрофенантрена:

Сердечные гликозиды

Сахарные компоненты всегда присоединяются к агликону в положении С-3. Длина сахарной цепочки у различных гликозидов разная – от одной молекулы до нескольких.
В составе сердечных гликозидов обнаружено до 30 различных сахаров, причем большинство из них, кроме глюкозы, фруктозы и рамнозы, сахара, специфичные для сердечных гликозидов, и в других биологически активных веществах растительного происхождения не встречаются. Это 6-дезокси- и 2,6-дезоксигексозы, которые, кроме того, часто содержат метоксильные или ацетильные группы (дигитоксоза, цимароза).
Углеводные компоненты сердечных гликозидов построены линейно, причем к агликону обязательно сначала присоединяются дезоксисахара, а концевым (терминальным) моносахаридом служит глюкоза.

6. Фенольные гликозиды – форма фенольных соединений (преимущественно производных бензойной кислоты и фенолоспиртов), у которых гидроксильная группа связана, как правило, с одной молекулой бета-D-глюкозы.

арбутин

7. Флавоноиды. В растениях встречаются как в свободном виде, так и в виде гликозидов. Агликоном является производное бензо-гамма-пирона, в основе которого лежит фенилпропановый скелет:

Флавоноиды

В качестве сахаров встречаются D-глюкоза, D-галактоза, D-ксилоза и др., а также глюкуроновая кислота. Флавоноидные гликозиды делятся на 3 группы: О-гликозиды, С-гликозиды и так называемые комплексные гликозиды.
Для нас наибольший интерес представляют О-гликозиды, которые могут быть моногликозидами или дигликозидами (с одной или двумя углеводными цепями, расположенными, как правило у С-4 или С-6). Количество остатков моносахаров может быть различным – от 1 до 6 и более, причем сахара могут сочетаться как в прямые, так и в разветвленные цепи.

8. Тиогликозиды – относятся к S-гликозидам и являются производными циклических форм сахаров, у которых полуацетальный гидроксил замещен на алкилтио- или арилтиогруппу:

Тиогликозиды

В качестве сахара почти всегда выступает 1 молекула -D-глюкозы.

9. Цианогенные гликозиды – гликозиды, образующие в процессе гидролиза синильную кислоту. Сахарный компонент представлен 1 или 2 остатками -D-глюкозы.

10. Гликозиды различного состава.

Гликозиды. Физико-химические свойства

По физико-химическим свойствам гликозиды – как правило, кристаллические вещества, часто горького вкуса, бесцветные или окрашенные. В большинстве своем они легко растворимы в воде и спирте, плохо растворимы или нерастворимы в неполярных органических растворителях. Обладают оптической активностью.
Гликозиды широко распространены в растительном мире и могут содержаться во всех частях растений в растворенном виде в клеточном соке.

Важным свойством гликозидов является их способность к спонтантанному ферментативному гидролизу. В случае, если гликозид содержит несколько сахаров (три и более), то под действием эндогенных ферментов происходит ступенчатый гидролиз и из “первичного” гликозида при отщеплении концевого сахара возникает “вторичный”, затем “третичный” и т.д.

Тип фармакологического действия при этом не изменяется, так как он детерминирован структурой агликона, но могут существенно изменяться фармакокинетические параметры (скорость наступления эффекта). Это обусловлено тем, что сахарный компонент существенно влияет на растворимость, и, следовательно, на всасываемость гликозида в организме. Для некоторых групп гликозидов это обстоятельство не имеет существенного значения (например, ряда флавоноидов, антрагликозидов и др.), для других же (сердечные гликозиды), оно является весьма важным.

Категории
Рекомендации
Подсказка
Нажмите Ctrl + F, чтобы найти фразу в тексте
Помощь проекту
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru