Glykosider

Glykosider  er organiske forbindelser, hvis molekyler består af to dele: en kulhydratrest (pyranosid eller furanosid) og et ikke-kulhydratfragment (den såkaldte aglycon ). I en mere generel forstand kan kulhydrater bestående af to eller flere monosaccharidrester også betragtes som glycosider. For det meste krystallinske, sjældnere amorfe stoffer , let opløselige i vand og alkohol .

Glykosider er en omfattende gruppe af organiske stoffer, der findes i planteverdenen (sjældent i dyrenes) og/eller fremstilles syntetisk. Med syre , alkali , enzymatisk hydrolyse opdeles de i to eller flere komponenter - aglycon og kulhydrat (eller flere kulhydrater). Mange af glykosiderne er giftige eller har stærke fysiologiske virkninger, såsom digitalis -glykosider , strophanthus og andre.

Glykosider har fået deres navn fra de græske ord glykys  - sød og eidos  - look, da de nedbrydes til en sukkerholdig og ikke-sukker del under hydrolyse . Oftest findes glykosider i planters blade og blomster, sjældnere i andre organer. Sammensætningen af ​​glykosider omfatter kulstof , brint , oxygen , sjældnere nitrogen ( amygdalin ), og kun nogle indeholder svovl ( sinalbin , myrosin ).

Studiehistorie

Planter, der indeholder glykosider, har tiltrukket sig opmærksomhed siden oldtiden. Ægypterne og romerne brugte således ævlen ( Drimia maritima ) til at ophidse hjertet. Præparater fra frø og bark af strophanthus ( Strophantus hispidus ) blev brugt ikke kun til at ophidse hjerteaktivitet, men også til at forgifte pile. Brugen af ​​revebjælke ( Digitalis purpurea ) til behandling af vattersot var allerede kendt i 1785 , da W. Withering først introducerede det i praktisk medicin.

De første forsøg på at studere stoffer, der er isoleret fra rævebjelleblade, går tilbage til 1809. I 1841 blev en blanding af stoffer isoleret fra den samme rævehandske, kaldet digitalin [1] ; endnu tidligere isolerede P. Robike (1830) amygdalin fra mandler .

I 1869 isolerede Nativell ganske rent digitoxin fra fingerbøtte . I 1889-1892. E. A. Shatsky udgav en række værker relateret til glycosider og alkaloider . Glykosidernes kemi modtog imidlertid en særlig udvikling siden 1915, hvor Windaus, Jacobs, Stoll og Chesches og andres studier inden for hjerteglykosider blev offentliggjort. Fra russiske værker kendes N. N. Zinins undersøgelser af bitter mandelolie (bitre glycosider), Leman på periplocin , Kurrot på en række glycosider, A. E. Chichibabin , som først modtog syntetisk amygdalin i 1913.

Kemiske og fysiske egenskaber

Fra den kemiske side er glycosider sukkerestere, der ikke giver carbonylreaktioner, hvilket betyder, at deres carbonylgruppe af sukkerarter er bundet til aglycon, ligesom alkylglykosiderne i syntetiske glykosider.

I glykosidmolekyler er sukkerrester knyttet til aglyconen, som er den farmakologisk aktive del af glycosidet, gennem et O-, N- eller S-atom.

Sammensætningen af ​​aglyconer omfatter for det meste hydroxylderivater af den alifatiske eller aromatiske serie. Strukturen af ​​mange naturlige glykosider er ikke godt forstået.

Når sukkerarter interagerer med alkoholer , mercaptaner , phenoler og andre stoffer i nærværelse af saltsyre, opnås syntetiske glycosider. Forbindelser af denne art dannes især let ved vekselvirkning af hydroxyl eller andre derivater med acetochlor- eller acetobromglucose.

I det tilfælde, hvor glucose dannes under hydrolysen af ​​glycosider , kaldes sådanne forbindelser normalt glucosider , når andre sukkerarter dannes, glycosider .

Glykosider er faste, ikke-flygtige, for det meste velkrystalliserede, sjældnere amorfe stoffer, letopløselige i vand og alkohol. Vandige opløsninger af glycosider har en neutral reaktion.

Selvom deres nedbrydning til sukkerarter og aglyconer er meget let, er der også kendte glykosider ( saponiner ), som ikke nedbrydes selv med fortyndede syrer (H 2 SO 4 ) under længere tids opvarmning. Når glykosider spaltes af enzymer, observeres en vis selektivitet; kun et bestemt enzym er i stand til at nedbryde et bestemt glykosid. Mere sjældent spalter ét enzym flere glycosider, for eksempel spalter emulsin ikke kun amygdalin, men også salicin , esculin [2] , coniferin og nogle andre glycosider, men spalter ikke sinigrin . Gærenzymet nedbryder amygdalin til prunosin , tværtimod nedbryder emulsinen det til benzaldehydcyanohydrin.

Den hydrolyserende virkning af enzymer er tæt forbundet med strukturen af ​​glycosidmolekylet og asymmetrien af ​​carbonatomerne i sukkerarter. Så f.eks. spaltes højredrejende α-methylglucosid af invertin, mens dets venstredrejende isomer ikke ændres, tværtimod spaltes β-methyl-glucosid af emulsin uden at påvirke α-isomeren. Naturlige glykosider, spaltet af emulsin, har en venstredrejning.

Delvis nedbrydning af glykosider sker delvist i selve planten, da det enzym, der findes i den (omend i forskellige celler) nogle gange kommer i kontakt med den. Det samme sker under visse omstændigheder, når planter tørres eller glykosider isoleres fra dem. Derfor adskiller glykosider opnået fra tørrede planter sig ofte kraftigt fra glykosider, der findes i en frisk plante. I en tørret plante viser enzymer normalt ikke deres hydrolytiske virkning, men når de fugtes med vand, især ved 35-50 ° C, opstår der en intens hydrolysereaktion . Ved lave temperaturer, i nærvær af fugt, sænkes virkningen af ​​enzymer, og ved 0 ° C detekteres det næsten ikke. Over 70 °C sker der derimod inaktivering og ødelæggelse af enzymer.

I tæt forbindelse med glucosider, det vil sige glucoseestere, er pentosider eller rhamnosider, som ved hydrolyse sammen med aglyconer danner rhamnose (f.eks. frangulin , quercetin ), rhamnoglucosider, som ved hydrolyse danner rhamnose, glucose og andet. sukkerarter (for eksempel rutin , hesperidin ).

Klassificering af glykosider

Den tidligere meget almindelige botaniske klassifikation bruges i øjeblikket kun for glykosider af en uidentificeret struktur. Farmakologisk klassificering baseret på den biologiske virkning af glykosider mislykkedes også. Den mest passende kemiske klassificering er baseret på den kemiske struktur af aglyconer eller sukkerarter dannet under hydrolysen af ​​glycosider. I dette tilfælde kaldes glykosider sukkerarter med tilføjelsen af ​​suffikset "id". Glykosider, der spalter pentose, kaldes således pentosider , og dem, der spalter hexose  , kaldes hexosider. Sidstnævnte er til gengæld opdelt i undergrupper, for eksempel kaldes dem, der spalter glukose, glucosider, dem, der spalter fructose eller galactose , kaldes  fructosider, galactosider og så videre.

Kemisk klassificering baseret på arten af ​​de mest karakteristiske grupper af aglyconer:

  1. Cyanogene eller cyanofore glycosider - danner blåsyre under hydrolyse; fx amygdalin , prunazin .
  2. Phenolglycosider  - indeholder en phenolgruppe eller danner den under hydrolyse.
  3. Glykosider fra kumaringruppen . Disse glykosider er vidt udbredt i naturen; disse omfatter for eksempel coumaringlycosid, skimmine , esculin , daphnin , fraxin . Alle af dem, når de hydrolyseres, nedbrydes til kumarin og sukker.
  4. Oxyanthraquinonglycosider er vidt udbredt i naturen; de er for det meste farvet røde eller gule. Disse omfatter mange afføringsmidler, såsom rabarber , senna , havtorn , aloe , der indeholder oxyanthraquinon- derivater . Ved hydrolyse nedbrydes de til di-, trihydroxyanthraquinoner og sukker.
  5. Glycosinapider  er glycosider, der indeholder svovl. For det meste findes de blandt de korsblomstrede . Når de hydrolyseres, danner de sennepsolie (æterisk) med deltagelse af enzymet myrosin.
  6. Hjerteglycosider , der indeholder en perhydrocyclopentanophenanthrenstruktur i aglycon og en femleddet (lacton) cyklus, der er karakteristisk for disse glycosider, sammen med en kantet methyl- eller aldehydgruppe ved C10.
  7. Cerebrosider afledt af dyrehjerner; de er sphingosin d-galactosider .
  8. Phytosteroliner  er glycosider af steroler (de er vidt udbredt i naturen, men lidt undersøgt).

Ifølge en anden klassifikation, afhængigt af arten af ​​de atomer, der danner en binding med en aglycon, er der:

Afhængigt af aglyconens kemiske natur er medicinske O-glykosider opdelt i grupper:

Dannelse af glykosider i planter og deres rolle

Rollen og betydningen af ​​glykosider i planter er ikke blevet tilstrækkeligt belyst. Selvom glykosider har forskellige kemiske sammensætninger, er forbindelser med en lavere molekylvægt meget mere almindelige i naturen. Så for eksempel findes phaseolunatin (eller lymarin ), indeholdt i bønner , blandt ranunkel- , lilje- og euphorbia- familierne .

Endnu mere almindelige i naturen er aromatiske glycosider, som er phenoler eller phenolestere, såsom arbutin , methylarbutin, coniferin . Hesperidin er også tæt på coniferin , som kan betragtes som en chalcone, "relateret" til anthocyaniner og flavoner. Dannelsen af ​​den simpleste chalcon kan ses som kondensation af acetophenon med benzaldehyd .

Under påvirkning af oxidationsmidler er chalcon i stand til at cyklisere med tab af to hydrogenatomer og dannelse af flavoner. Sidstnævnte findes i form af forbindelser med d-glucose eller rhamnose i mange planters cellesaft; de er i stand til at absorbere ultraviolette stråler og beskytte klorofyl i planteceller mod ødelæggelse.

Fra andre klasser af organiske forbindelser kendes alizarinderivater, som danner ruberitric syre med to glucose partikler, som er farvestoffet for madder . Dette omfatter også frangulin (rhamnosid), som er et derivat af agluconemodin ( 1,6,8 -trioxy-3-methylanthraquinon).

Som for andre glykosider, med undtagelse af steroide (hjerteglykosider), er deres rolle ikke tilstrækkeligt belyst. Blandt monocotyledonerne blev der fundet repræsentanter med en toksisk virkning, for eksempel avenein  - C 14 H 10 O 8 , acorin  - C 36 H 60 O 8 ; blandt tobladede - glykosider af peber, vand peber, nogle af dem, såsom fam. Leguminosae , har en giftig virkning.

Nogle glykosider, såsom Loganiceae- familien , indeholder nitrogen og repræsenterer så at sige en overgang til alkaloider. De omfatter purin- og pyrimidinderivater, som spiller en vigtig rolle i interstitielle respiratoriske processer; disse omfatter guanin d-riboside , kendt som vernina . Det findes i forskellige planters spirer, i sukkerroejuice, i hasselnød- og fyrrepollen .

Glykosider er ikke spredt tilfældigt, men spiller ligesom alkaloider eller æteriske olier en vigtig rolle i plantelivet. En undersøgelse af flavoner fra dette synspunkt har vist, at de fremskynder reaktionen mellem hydrogenperoxid , peroxidase og ascorbinsyre, og omdanner sidstnævnte til dehydroascorbinsyre.

Det blev fundet, at flavoner katalyserer oxidationsreaktionen 50-100 gange kraftigere end pyrocatechol.

Den energi, der frigives under planterespiration, forbruges i forskellige endoterme synteseprocesser; på grund af denne energi sker syntesen af ​​organiske syrer i sukkulenter .

Hvad angår steroidglykosider, er de ifølge Rosenheim dannet af kulhydrater. Wieland mener tværtimod, at moderstoffet til steroler er oliesyre , som under biologiske processer bliver til cibetone , som oxiderer og samtidig dannes til dimethylhexahydrocybeton. Robinson forbinder steroler med squalen, som er tæt på terpener og carotenoider . Neuberg tillader dannelsen af ​​steroler fra kulhydrater; under biokemisk spaltning blev lycopen og dets mono- og bicykliske kondensationsprodukter isoleret fra dem . Da asafron, som dannes under nedbrydningen af ​​caroten under ringslutning og hydrogenering, bliver til en tetracyklisk syre relateret til cholansyre, kan det antages, at steroler faktisk dannes ud fra kulhydrater.

Isolering af glykosider fra planter

Metoder til isolering af glycosider fra planter er meget forskellige og afhænger af arten af ​​glycosider og deres forhold til opløsningsmidler. Ofte er isolation forbundet med store vanskeligheder på grund af deres lette nedbrydelighed. Normalt, når man isolerer glykosider, er brugen af ​​syrer og alkalier samt enzymer, der nedbryder glykosider, udelukket. Til dette formål behandles planten med alkohol i nærværelse af alkaliske midler (sodavand, kaliumchlorid , etc.) og ekstraheres derefter med passende opløsningsmidler (vand, alkohol, ether, chloroform , dichlorethan , ethylacetat osv.) ved en passende temperatur. Nogle gange omdannes glycosider til uopløselige, let oprensede forbindelser og nedbrydes derefter for at isolere dem i deres rene form.

Det knuste plantemateriale udsættes for ekstraktion i diffusorer (perkolatorer) og derefter rensning for at fjerne tanniner, farvestoffer, slim, protein og andre stoffer, kaldet "ballast".

I lyset af det sædvanligvis lave indhold af glykosider i planter er det ofte begrænset til at isolere ikke enkelte stoffer, men deres blandinger i form af vandige opløsninger standardiseret til biologisk virkning på dyr. Sådanne præparater kaldes neogaleniske eller novogaleniske. Normalt indeholder 1 ml af en sådan opløsning en vis mængde glykosider, udtrykt i enheder af virkning (ED). Så for eksempel er aktiviteten af ​​glykosider i hjertegruppen udtrykt i frø (ICE) eller kat (CED) enheder, som karakteriserer den mindste mængde af et stof, der udviser en biologisk effekt på dyr. Hvis det er muligt at udtrykke aktiviteten af ​​glykosider i vægtenheder, udtrykkes sidstnævnte naturligvis i gram (eller milligram).

Særligt store vanskeligheder opstår i undersøgelsen af ​​planter for at søge efter glykosider. I dette tilfælde bruges to hovedretninger: "lead-metoden" eller differentiel sekventiel ekstraktion. "Blymetoden" er baseret på isolering af plantens bestanddele i form af blysalte og adskillelse af sidstnævnte efter deres forskellige opløselighed i forskellige opløsningsmidler.

Ved differentiel ekstraktion ekstraheres plantematerialet sekventielt med forskellige opløsningsmidler og kemikalier, og hver af ekstrakterne undersøges.

Kvalitative reaktioner af glykosider

Glykosider behandles forskelligt som kemiske midler. I modsætning til alkaloider giver de normalt ikke specifikke reaktioner; de reducerer hverken Fehlings opløsning eller ammoniakholdig sølvoxidopløsning. Undtagelsen er de glykosider, hvis aglyconer indeholder reducerende grupper. Efter hydrolyse af glycosidet ved at koge en vandig opløsning med en fortyndet opløsning af svovlsyre, påvises det resulterende sukker ved dets reducerende evne med Fehlings opløsning .

Mere generelt er enzymatisk spaltning, som ikke kun gør det muligt at fastslå tilstedeværelsen af ​​et glycosid, men også at bevise dets identitet ved at sammenligne det med et kendt. Oftest sker dette ved hjælp af et emulsinenzym. Alle sådanne glykosider har en venstredrejning i vandige opløsninger, mens glucose, der stammer fra hydrolyse, har en højredrejning. Baseret på disse to positioner er hvert glycosid karakteriseret ved dets enzymolytiske genvindingsindeks. Med dette indeks menes indholdet af glukose, udtrykt i milligram i 100 ml af testopløsningen, dannet under nedbrydningen af ​​glycosidet i den mængde, der kræves for at ændre rotationen til højre med 1° i et rør på 20 cm.

Farvereaktioner af glykosider er normalt kun egnede i fravær af frie sukkerarter. Mange glykosider med renset bovin galde og svovlsyre giver således en rød farve, og en alkoholisk 20% opløsning af α-naphthol med koncentreret svovlsyre giver en blå, violet eller rød farve. En lignende farve forekommer også, når β-naphthol eller resorcinol anvendes. Glykosider indeholdende phenol eller forbindelser med phenolisk hydroxyl som aglycon giver farve med ferrichlorid. Med nogle glykosider forløber reaktionen mere tydeligt, når man bruger alkoholiske opløsninger af reagenset.

Glykosider, hvis aglyconer indeholder en carbonylgruppe, identificeres som hydrazoner , semicarbazoner eller oximer . Ved omhyggelig acetylering med eddikesyreanhydrid giver mange glucosider karakteristiske acetylderivater. Virkningen af ​​en acetylerende blanding bruges nogle gange til at opdage glucose som sukkerkomponenten i et glycosid. Dets opdagelse er baseret på omdannelsen af ​​pentaacetylglucose opnået ved acetylering til pentaacetylglucosyl-p-toluidid under påvirkning af p-toluidin. Denne forbindelse er uopløselig i alkohol, har en venstredrejning og har et skarpt smeltepunkt.

Metoder til kvantitativ bestemmelse af glykosider

Kvantitativ bestemmelse af glykosider er vigtig i studiet af plantemateriale og hovedsageligt medicinske råvarer.

Bestemmelse af glykosider efter vægt efter ekstraktion med opløsningsmidler er meget vanskelig, da det først skal isoleres fra plantemateriale i en tilstrækkelig ren form. Derfor er det i nogle tilfælde hensigtsmæssigt at bestemme mængden af ​​aglycon dannet under hydrolyse. Så mængden af ​​sinigrin i sennep eller sennep bestemmes argentometrisk eller iodometrisk af mængden af ​​spaltet og destilleret allylsennepsolie.

Glycosider indeholdende hydrogencyanid kan også bestemmes af mængden af ​​sidstnævnte efter spaltning og destillation.

I mange tilfælde kan mængden af ​​glykosid bestemmes ud fra ændringen i rotationsvinklen efter enzymatisk spaltning.

I nogle tilfælde bestemmes fluorescenskarakteristikken for et bestemt glycosid ved sammenligning med et kendt glycosid.

Se også

Noter

  1. ↑ Tarkhanov I. R. ,. Hjertegifte // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  2. ↑ Kremlev , Mendeleev D. I. Eskulin // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger