Uchebnik

R1=R2=H – спинозин

R1=CH3, R2=H – ди-О-метилспинозин

R1=R2=Ac – перацетат спинозина

R1=R2=CH3 – перметилат спинозина

Гидролиз 5% НСl в течение 3 часов дал свертизин и D-глюкозу, [α]D + 40.70 (С 0.17, CH3OH). Исходное соединение – спинозин имеет [α]D +16.50 (С 0.21, СН3ОН).

УФ (EtOH, λmax, нм): 273, 336; (+NaOEt): 235, 273, 392; (+NaOAc): 273, 338, 399; (+H3BO3): 273, 337, 403; (+AlCl3): 284, 304, 355.

ИК (КВr, ν, см-1): 3300 (ОН), 1645 (С=О), 1605 (C=C), 1100-1000 (С-О-С). 13C-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д.), агликон: 181.6 (С-4), 164.3 (С-7), 163.7 (С-2),

161.1 (С-4’), 159.9 (C-5), 156.9 (C-9), 127.9 (C-2’,6’), 120.9 (C-1’), 115.6 (C-3’,5’), 108.7 (C-6), 104.1 (C-10), 102.8 (C-3), 90.2 (C-8), 55.9 (OCH3); С-гликозил: 81.0 (C-5”), 80.3 (C-2”), 78.2 (C-3”), 70.7 (C-1”), 70.3 (C-4”), 61.3 (C-6”); С-гликозил: 104.6 (C-1”’), 76.1, 75.9 (C-3”’,5”’), 74.3 (C-2”’), 69.6 (C-4”’), 60.5 (C-6”’).

При метилировании диазометаном был получен диметиловый эфир, который после гидролиза 5% HCl давал диметиловый эфир свертизина. Спектры 1H- и 13С-ЯМР метиловых эфиров подтвердили структуру, предложенную выше.

В продуктах щелочной деструкции вещества из растений Sedum и Pseudosedum идентифицированы 1,3,5-триоксибензол и 3,4-диоксибензойная кислота, что указывало на кверцетиновую природу агликона. В динамике кислотного гидролиза на первой стадии отщепляется D-ксилоза с образованием промежуточного продукта, по окончании гидролиза идентифицированы кверцетин, D-ксилоза и D-галактоза.

Промежуточный продукт гидролиза:

УФ (МеОН, λmax, нм): 257, 270 пл, 299 пл, 363.

1Н-ЯМР (DMSO-d6, δ, м.д.): 7.66 (dd, J 2.0, 8.5 Hz, H-6’), 7.52 (d, J 2.0 Hz, H- 2’), 6.82 (d, J 8.5 Hz, H-5’), 6.41 (d, J 1.9 Hz, H-8), 6.20 (d, J 1.9 Hz, H-6), 5.40 (d, J 7.5 Hz, H-1”), 3.15-3.70 (5Н, m, протоны сахара).

Сравнением экспериментальных и литературных данных полупродукт идентифицирован с 3-O- -D-галактопиранозидом кверцетина.

Батохромное смещение положения первого максимума на 32 нм от действия СН3ОNa указывает на наличие свободной 4’-оксигруппы, смещение

обеих полос от действия СН3СООNa ( maxI= maxII= +18 нм) свидетельствует о свободной 7,4’-диоксигруппировки. Орто-диоксигруппировка кольца B (3’,4’)

доказана по сдвигу maxI= +28 нм от добавления Н3ВО3/СН3СООNa. Образование комплекса при добавлении АlCl3 ( maxII= +45 нм), указывает на

121

наличие 5-OH группы. Таким образом, в исследуемой молекуле установлены 5,7,3’,4’- не замещенные оксигруппы, что указывает на биозидную природу вещества.

Два однопротонных дублета с константой мета-расщепления в ПМРспектре в области 6.15-6.55 м.д. подтверждают 5,7-тип замещения кольца A, а наличие трех дублет-дублетных сигналов в области 6.85-7.70 м.д. свидетельствуют о 3’,4’-замещении кольца B. 26 сигналов углеродных атомов в спектре 13С-ЯМР, из которых 15 принадлежат кверцетину, подтверждают наличие 2-х углеводных фрагментов. Мультиплетный сигнал, интенсивностью в 10 протонов, в области 3.02-4.43 м.д., синглетные однопротонные сигналы аномерных протонов при 4.62 и 5.78 м.д. и разница в их химических сдвигах равная 1.16 м.д. подтверждают биозидную природу углеводного заместителя.

Порядок связи между углеводными фрагментами доказан сопоставлением ПМР-спектров исходного соединения и его перацетата. Обнаружено, что у первого протона ксилозы и второго протона галактозы наблюдается

Pseudosedum выделено 2 новых антоциановых пигмента. В результате их стадийного кислотного гидролиза идентифицированы: D-галактоза, агликон и промежуточный продукт. При перекисном расщеплении по Чандлеру обнаружена галловая кислота, в продуктах щелочного плава - флороглюцин и протокатеховая кислота, что указывает на 5,7-диоксизамещение кольца А и 3’,4’-диоксизамещение кольца В молекул.

УФ-спектр веществ в метаноле (270, 530 нм) является характеристичным для 3-О-замещенных антоцианидинов. 3’,4’-диоксизамещение кольца В молекул подтверждается наличием батохромного сдвига maxI от добавления борной кислоты (530 548 нм).

В ПМР-спектре веществ прописываются два однопротонных дублетных сигнала кольца А молекул: I - 6.83 и 6.61 м.д. и II - 6.94 и 6.75 м.д. (5,7- тип замещения), три однопротонных дублет-дублетных сигнала протонов кольца В

(7.95, 6.77 и 7.77 м.д.) подтверждают 3’,4’-тип его замещения; s, 1H, 9.03 и 9.16

м.д. соответственно - сигнал, характерен для Н-4 кольца С, сигналы в области 5.66-3.64 м.д. характерны для -D-аномера галактозы; а s, 2H, 7.10 м.д. (I) и 2s, 2H, 7.10 и 6.97 м.д. (II) – для галловой кислоты.

122

Место присоединения молекул галловой кислоты установлено сравнением ПМР-спектров исследуемого вещества и 3-О- -D-галактопиранозида цианидина. Сдвиг области резонанса Н-2 на +1.08 и 1.29 м.д. соответственно, указывает на ацилирование С-2 галактозы, а сдвиг Н-3 на +0.74 м.д. – на ацилирование С- 3 – галактозы.

Экспериментальные данные соответствуют 3-О- -D-(2”’-О-галлоил)- галактопиранозиду цианидина (I) и 3-О- -D-(2”’,3”’-ди-О-галлоил)-галакто- пиранозиду цианидина (II):

18-дигидроглицирретовую кислоту, названную глидеринином, обладающую противовоспалительным, противоожоговым, гипохолестеринолитическим действием, получают из терпеноидного гликозида глицирризиновой кислоты трансформацией ее структуры по схеме:

Все структуры, указанные в схеме превращения гликозида, доказаны спектральными данными.

123

Сумма стероидных гликозидов корней и корневищ иглицы понтийской (4- 4.5%) методами распределительной и адсорбционной хроматографии на силикагеле КСК с контролем реактивами Санье и Эрлиха была поделена на 8 веществ, 5 из которых (розовое окрашивание с реактивом Эрлиха) отнесены к гликозидам фуростаноловой природы и 3-спиростаноловой природы – рускопонтикозиды (1-8), например:

Рускопонтикозид 1. [α] D - 79.00 (С 0.5, EtOH).

Полосы поглощения в области 850, 900, 920, 960 см-1, характерны для спирокетальной группировки.

В результате кислотного гидролиза выделен агликон с Тпл. 197-1990С; [α]D -

118.20 (С 1.0, CH3Cl); Тпл. диацета 130-1340С; [α]D - 64.00 (С 1.0, CH3Cl).

В ИК-спектре ацетата отмечены полосы поглощения при 1670, 1660, 1020, 990, 880, 810 см-1.

На основании полученных данных агликон рускопонтикозида охарактеризован как неорускогенин. В углеводной части гидролизата обнаружена L- арабиноза.

Сравнением спектров 13С-ЯМР неорускогенина и рускопонтикозида установлено место присоединения углеводной части в гликозиде. В спектре 13С-ЯМР рускопонтикозида С-1 резонирует при 83.5 м.д., С-3 при 68.3 м.д. В спектре 13С-ЯМР неорускогенина С-1 резонирует при 78.1 м.д., а С-3 при 68.1 м.д. Положительный эффект гликозилирования для атома С-1 составляет (+5.4 м.д.), что указывает на наличие гликозидной связи при С-1. Арабиноза связана с генином α-гликозидной связью, о чем свидетельствует величина КССВ=7.3 Гц ее аномерного протона, т.е. подтверждена структура стероидного гликозида спиростанолового ряда 1-О-α-L-арабинопиранозилспиростан-5(6),25(27)-диен- 1β,3β-диол, соответствующий дезглюкодезрамнорусцину.

Рускопонтикозид 3 - [α]D - 48.60±20 (С 1.0, Н2О).

Впродуктах кислотного гидролиза получен неорускогенин, а в углеводной части обнаружены глюкоза, рамноза и арабиноза.

Врезультате метанолиза 5% раствором НСl/МеОН метилированного гликозида по методу Хакомори ГЖХ анализом идентифицировали в соотношении 1:1:1 полностью метилированный 2,3,4-три-О-метил-L-рамнопиранозид, 3,4-ди-О-метил-L-арабинопиранозид и 2,3,4,6--тетра-О-метил-D-глюкопирано-

зид, что подтверждает наличие (1 2) гликозидной связи между рамнозой и арабинозой, а глюкоза не связана одной цепью с остатками сахаров.

Ферментативным гидролизом получен спиростаноловый гликозид - биозид и D-глюкоза.

Сдвиг сигнала С-1 (+5.9 и 5.6 м.д.) при сравнении спектров 13С-ЯМР рускопонтикозида с неорускогенином, указывает на наличие гликозидиой связи при С-1. В спектре ПМР рускопонтикозида наблюдаются сигналы аномерных протонов моносахаридов: 6.30 (brs) - для рамнозы; 4.72 (J=8.6 Гц) - для глюкозы; 4.71 (J=7.5 Гц) - для арабинозы. Эти данные указывают на β-глюкозу, α-рамнозу и арабинозу, т.е. рускопонтикозид 3 представляет собой 1-О-α-L- рамнопиранозил-(1 2)-α-L-арабинопиранозил-1β,3β,22α,26-тетраоксифуро- стан-5(6),25(27)-диен-26-β-D-глюкопиранозид или дезглюкорускозид.

124

Гликозиду из юкки приписано строение: 3-О-β-D-глюкопиранозил-(1 2)- β-D-галактопиранозид-25R-5β-спиростан-3β-ола:

Юккалозид – белый порошок, хорошо растворимый в хлороформе, плохо в спирте, нерастворим в воде; Тпл. 302-3060С (разл.); [α]D - 27.20 (С 1.0, хлф); дает положительную реакцию Санье, реакция Эрлиха – отрицательная.

В ИК-спектре гликозида в вазелиновом масле, имеются полосы поглощения, характерные для спирокетальной группировки в обл. 850, 900, 920, 960 см-1

Этим подтверждается наличие (1 2) гликозидной связи между остатками глюкозы и галактозы в исходном гликозиде.

13С-ЯМР спектр гликозида содержит 39 резонансных сигналов, из которых 27 относятся к агликону, 12 – к D-глюкозе и D-галактозе.

Стероидные гликозиды содержат растения семейств Liliaceae, Amaryllidaceae, Dioscoreaceae, Aqavaceae, Scrophulariaceae.

Стероидные гликозиды отличает гемолитическая активность, способность образовывать комплексы с холестерином и некоторыми другими соединениями.

Гликозиды этого типа содержат сахара и агликоны с 27С, разной степени насыщенности с 6 циклами: A, B, C, D, E, F в стероидной части молекул; со спирокетальной системой бокового кольца и фуростаноловые, содержащие открытую цепь F с ОН-группой при С22 и молем глюкозы при С26:

125

 Различить их можно реактивом Санье (1% раствор ванилина и смесь уксусного ангидрида с кислотой серной концентрированной 12:1). Применяется также 1% раствор ванилина в 50% фосфорной кислоте.

 Спиростанолы с р.Санье окрашиваются в желтый цвет, фуростанолы – в зеленый. С реактивом Эрлиха фуростанолы дают розовое окрашивание, спиростанолы – не взаимодействуют с ним.

 Оранжево-красное окрашивание с насыщенным раствором SbCl3 в хлороформе специфично для 5,6-стероидных сапогенинов.

Структуры стероидных гликозидов устанавливают после кислотного гидролиза.

Для качественной и количественной оценки углеводной части используют метод ГЖХ, чаще в виде их метиловых эфиров, ацетатов гликозидов, ацетатов альдонитрилов.

Для метилирования стероидных гликозидов используется метод Хакомори. Сложные структуры терпеновых гликозидов устанавливают комплексом

методов. Например, из растений Astragalus идентифицированы гликозиды:

Циклопикантозид

Astragalus pycnanthus

C41H70O14

Тпл. 280-2820С (МеОН) [α]D +17.50 (С 0.6, МеОН)

126

3β,6α,16β-триокси-9,19-циклоланост-24-оксо-25-ен,3β,16β-диглюкопиранозид

Astragalus trigonus

C42H68O14

Тпл. 2290С (Et2O-МеОН, 2:1) [α]D -740 (С 0.61, МеОН)

Таким образом, тонкие структурные особенности гликозидов любого типа решаются только комплексом химических и спектральных данных в сравнении: исходные гликозиды, промежуточные продукты стадийного гидролиза, их перметилаты или перацетаты и конечных продуктов – агликонов.

Вопросы для самоконтроля студентов

1Сравните возможности различных методов химического анализа в идентификации природных гликозидов.

2Составьте схему группового и компонентного химического анализа гликозидов.

3Сравните общие химические свойства гликозидов различной природы.

4Опишите условия и особенности проведения реакций кислотного, щелочного и ферментативного гидролиза.

5На примерах покажите роль реакций алкилирования и ацилирования в структурном анализе гликозидов.

6На примерах покажите преимущества использования ацильных и силилированных производных в структурном анализе гликозидов.

7Опишите возможности ВЭЖХ-исследования гликозидов.

8Сравните возможности молекулярной спектроскопии в исследовании растительных гликозидов.

127

9Составьте алгоритм качественного функционального анализа методом ИК-спектроскопии.

10Сравните возможности одно- и двумерной ЯМР-спектроскопии в установлении тонкой структуры гликозидированных молекул.

ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА

1Сформулируйте понятие «гликозиды», и опишите их классификацию.

2Опишите химическую природу гликозидов и методы их выделения из растений.

3В сравнении опишите методы доказательства структур гликозидов

(химические, физико-химические, специфические).

1 Гликозиды – соединения любых групп органических молекул (агликонов) с углеводами. Их классифицируют:

по химической природе агликона;

по природе углеводного фрагмента;

по числу углеводных фрагментов;

по типу связи агликонов с углеводами.

2Гликозиды – это соединения агликона и углевода, связанные С-С, С-О-С

иС(О)О-С связями, отсюда их растворимость в воде, водно-органических растворителях различной концентрации.

Простая и сложноэфирная связи преобладают, но в одной структуре возможно сочетание типов связи углевода с агликоном, тогда их извлечение проводят разнополярными растворителями или суммарные извлечения фракционируют вариантами адсорбционно-распределительной хроматографии.

3Химические – кислотный и ферментативный гидролиз, чаще стадийный, во времени с последующим хроматографическим контролем.

Скорость гидролиза зависит от типа связи С(О)-О-С > С-О-С > С-С, места

присоединения углеводного(ных) фрагмента(тов).

Физико-химические – масс-спектрометрия (М+, массы фрагментов, их последовательность); 13С-ЯМР- (число углеродных атомов, наличие идентичных, тип связи); РСА (пространственное расположение, конформации колец углеводов и агликонов); ИК- (величина цикла, тип связи).

Специфические методы определяются природой агликонов – дубильные вещества (гидролизуемые, конденсированные), сапонины (терпеноидные, стероидные), сердечные гликозиды, полифенольные и т.д.

128

Рекомендуемая литература к главе

Основная

1В.В.Племенков. Введение в химию природных соединений. Казань, 2000, 376с.

2А.А.Семенов. Очерк химии природных соединений. Новосибирск, 2000,

664с.

3С.Б.Рахмадиева. Гидролизуемые дубильные вещества растений рода Euphorbia L. и их биологическая активность. Астана, 2000, 283с.

4Р.А.Музычкина, Д.Ю.Корулькин, Ж.А.Абилов и др. Биологически активные вещества растений. Выделение, разделение, анализ. Алматы, 2006, 438с.

Дополнительная

1П.Каррер. Курс органической химии. Л., 1962, 1241с.

2М.Н.Запрометов. Фенольные соединения растений и их биосинтез. М., 1988, 188с.

3А.Блажей, Л.Шутый. Фенольные вещества природного происхождения.

М., 1977, 239с.

4Р.А.Музычкина, Д.Ю.Корулькин, Ж.А.Абилов. Качественный и количественный анализ основных групп БАВ в лекарственном растительном сырье и фитопрепаратах. Алматы, 2004, 283с.

5Н.И.Гринкевич, Л.Н.Сафронич. Химический анализ лекарственных растений. М., 1983, 176с.

6Р.А.Музычкина. Реакции и реактивы для химического анализа некоторых групп БАВ в лекарственном растительном сырье. Учебное пособие,

Алматы, 2002, 92с.

7Э.П.Кемертелидзе, Т.А.Пхеидзе. Стероидные соединения некоторых растений, произрастающих в Грузии. 1993, 183с.

129

Глава 4. ДУБИЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА КОНДЕНСИРОВАННОГО ТИПА

К названной группе относят олигомеры и полимеры катехиновой или флаван-3,4-диоловой природы и смешанный тип (флавон-флаван, флавонолфлаван).

Поскольку при кислотном гидролизе конденсированные дубильные вещества образуют антоцианидины, по предложению К.Вайнгеса и Э.Хэслама, их назвали проантоцианидинами, т.е. конденсированные дубильные вещества – ди-, три-, тетра-, пента-… поли- С-О-С или С-С продукты конденсации гомоили гетерофлавоноидов различной степени окисленности, например:

Проантоцианидины содержатся в плодах, в древесине, коре, корнях растений, играя важную роль в их жизнедеятельности. Они определяют вкус плодов, качество продуктов их переработки и являются биогенетически связанными со всеми другими формами флавоноидных соединений на пути от простых фенолов до конденсированных танинов.

Как указано выше, по числу входящих в состав флавановых единиц проантоцианидины делят на моно-, ди-, олиго- и полимерные. К мономерным относят флаван-3,4-диолы. Димерные формы проантоцианидинов в результате энзиматического дегидрирования в присутствии кислорода воздуха переходят в красно-бурый полимер, что является причиной изменения окраски плодов и соков на воздухе.

Они вступают в реакции полимеризации и конденсации. Наиболее многочисленной является группа димерных проантоцианидинов, образованных С4-С8 и С4-С6 связями. Эту группу димеров относят условно к группе В (от В1 до В8). Менее распространены димеры, имеющие помимо указанных типов связей еще С-О-С межфлавановую связь. Такие структуры условно относят к группе А (от А1 до А8).

Еще реже встречаются проантоцианидины с двумя эфирными связями. Доминируют в растениях следующие структурные типы конденси-

рованных молекул:

130