Glykosidy

Glykosidy  jsou organické sloučeniny, jejichž molekuly se skládají ze dvou částí: uhlohydrátového (pyranosidového nebo furanosidového) zbytku a neuhlohydrátového fragmentu (takzvaný aglykon ). V obecnějším smyslu mohou být sacharidy sestávající ze dvou nebo více monosacharidových zbytků také považovány za glykosidy. Převážně krystalické, méně často amorfní látky , dobře rozpustné ve vodě a alkoholu .

Glykosidy jsou rozsáhlou skupinou organických látek nacházejících se v rostlinném (zřídka v živočišném) světě a/nebo získaných synteticky. Kyselou , alkalickou , enzymatickou hydrolýzou se dělí na dvě nebo více složek - aglykon a sacharid (nebo několik sacharidů). Mnohé z glykosidů jsou toxické nebo mají silné fyziologické účinky, jako jsou digitalisové glykosidy , strofantus a další.

Glykosidy dostaly svůj název z řeckých slov glykys  - sladký a eidos  - vzhled, protože se během hydrolýzy rozkládají na cukernou a necukernou část . Nejčastěji se glykosidy nacházejí v listech a květech rostlin, méně často v jiných orgánech. Složení glykosidů zahrnuje uhlík , vodík , kyslík , méně často dusík ( amygdalin ) a jen některé obsahují síru ( sinalbin , myrosin ).

Historie studia

Rostliny obsahující glykosidy přitahovaly pozornost již od starověku. Egypťané a Římané tak používali škubku ( Drimia maritima ) k vzrušení srdce. Přípravky ze semen a kůry strofantu ( Strophantus hispidus ) se používaly nejen k nabuzení srdeční činnosti, ale také k otravě šípů. Použití náprstníku ( Digitalis purpurea ) k léčbě vodnatelnosti bylo známo již v roce 1785 , kdy jej W. Withering poprvé uvedl do praktického lékařství.

První pokusy o studium látek izolovaných z listů náprstníku se datují do roku 1809. V roce 1841 byla z téhož náprstníku izolována směs látek zvaná digitalin [1] ; ještě dříve P. Robike (1830) izoloval amygdalin z mandlí .

V roce 1869 Nativell izoloval zcela čistý digitoxín z náprstníku . V letech 1889-1892. E. A. Shatsky publikoval řadu prací souvisejících s glykosidy a alkaloidy . Chemie glykosidů však zaznamenala zvláštní rozvoj od roku 1915, kdy byly publikovány studie Windause, Jacobse, Stolla a Chescheho a dalších v oboru srdečních glykosidů. Z ruských prací jsou známy studie N. N. Zinina o oleji z hořkých mandlí (hořké glykosidy), Lemana o periplocinu , Kurrota o řadě glykosidů, A. E. Chichibabin , který poprvé dostal syntetický amygdalin v roce 1913.

Chemické a fyzikální vlastnosti

Z chemické stránky jsou glykosidy estery cukrů, které nedávají karbonylové reakce, což znamená, že jejich karbonylová skupina cukrů je vázána na aglykon, podobně jako u alkylglykosidů syntetických glykosidů.

V molekulách glykosidu jsou cukerné zbytky připojeny k aglykonu, což je farmakologicky aktivní část glykosidu, prostřednictvím atomu O, N nebo S.

Složení aglykonů zahrnuje většinou hydroxylové deriváty alifatické nebo aromatické řady. Struktura mnoha přírodních glykosidů není dobře pochopena.

Když cukry interagují s alkoholy , merkaptany , fenoly a dalšími látkami v přítomnosti kyseliny chlorovodíkové, získají se syntetické glykosidy. Sloučeniny tohoto druhu se obzvláště snadno tvoří interakcí hydroxylu nebo jiných derivátů s acetochlor- nebo acetobromglukózou.

V případě, že při hydrolýze glykosidů vzniká glukóza , se takové sloučeniny obvykle nazývají glukosidy , při vzniku jiných cukrů glykosidy .

Glykosidy jsou pevné, netěkavé, většinou dobře vykrystalizované, méně často amorfní látky, snadno rozpustné ve vodě a alkoholu. Vodné roztoky glykosidů mají neutrální reakci.

I když je jejich štěpení na cukry a aglykony velmi snadné, jsou známy i glykosidy ( saponiny ), které se při delším zahřívání nerozkládají ani zředěnými kyselinami (H 2 SO 4 ). Při štěpení glykosidů enzymy je pozorována určitá selektivita; pouze určitý enzym je schopen rozložit konkrétní glykosid. Vzácněji jeden enzym štěpí více glykosidů, např. emulsin štěpí nejen amygdalin, ale také salicin , eskulin [2] , koniferin a některé další glykosidy, ale neštěpí sinigrin . Kvasinkový enzym štěpí amygdalin na prunosin , naopak emulsin jej rozkládá na benzaldehydkyanohydrin.

Hydrolyzační působení enzymů úzce souvisí se strukturou molekuly glykosidu a asymetrií atomů uhlíku cukrů. Takže např. pravotočivý α-methylglukosid je štěpen invertinem, přičemž jeho levotočivý izomer se nemění, naopak β-methyl-glukosid je štěpen emulsinem, aniž by byl ovlivněn α-izomer. Přírodní glykosidy, štěpené emulsinem, mají rotaci vlevo.

K částečnému rozkladu glykosidů dochází částečně v rostlině samotné, protože enzym, který se v ní nachází (i když v různých buňkách), s ní někdy přichází do kontaktu. Totéž za určitých okolností nastává, když se rostliny suší nebo se z nich izolují glykosidy. Proto se glykosidy získané ze sušených rostlin často výrazně liší od glykosidů nalezených v čerstvé rostlině. V sušené rostlině enzymy obvykle nevykazují svůj hydrolytický účinek, ale při zvlhčení vodou, zejména při 35-50 ° C, dochází k intenzivní hydrolytické reakci . Při nízkých teplotách, za přítomnosti vlhkosti, se působení enzymů zpomaluje a při 0 °C není téměř detekováno. Nad 70 °C dochází naopak k inaktivaci a destrukci enzymů.

V těsném spojení s glukosidy, tedy estery glukózy, jsou pentosidy nebo rhamnosidy, které po hydrolýze spolu s aglykony tvoří rhamnózu (například fangulin , kvercetin ), rhamnoglukosidy, které po hydrolýze tvoří rhamnózu, glukózu a další cukry (například rutin , hesperidin ).

Klasifikace glykosidů

Dříve velmi rozšířená botanická klasifikace se v současnosti používá pouze pro glykosidy neidentifikované struktury. Farmakologická klasifikace na základě biologického působení glykosidů rovněž selhala. Nejvhodnější chemická klasifikace je založena na chemické struktuře aglykonů nebo cukrů vzniklých během hydrolýzy glykosidů. V tomto případě se glykosidy nazývají cukry s příponou „id“. Glykosidy, které odštěpují pentózu, se tedy nazývají pentosidy a ty, které odštěpují hexózu ,  se nazývají hexosidy. Ty se zase dělí do podskupin, například ty, které odštěpují glukózu, se nazývají glukosidy, ty, které odštěpují fruktózu nebo galaktózu , se nazývají  fruktosidy, galaktosidy a tak dále.

Chemická klasifikace založená na povaze nejcharakterističtějších seskupení aglykonů:

  1. Kyanogenní nebo kyanoforické glykosidy - při hydrolýze tvoří kyselinu kyanovodíkovou; např. amygdalin , prunazin .
  2. Fenolglykosidy  - obsahující fenolovou skupinu nebo ji tvořící při hydrolýze.
  3. Glykosidy kumarinové skupiny . Tyto glykosidy jsou v přírodě široce distribuovány; patří mezi ně například kumarinový glykosid, skimmine , esculin , daphnin , fraxin . Všechny se při hydrolýze rozkládají na kumarin a cukr.
  4. Oxyanthrachinonové glykosidy jsou v přírodě široce distribuovány; většinou jsou zbarveny červeně nebo žlutě. Patří mezi ně mnoho laxativ, jako je rebarbora , senna , řešetlák , aloe , obsahující deriváty oxyanthrachinonu . Při hydrolýze se rozkládají na di-, trihydroxyantrachinony a cukr.
  5. Glykosinapidy  jsou glykosidy obsahující síru. Z větší části se nacházejí mezi brukvovitými . Při hydrolýze tvoří hořčičný (éterický) olej za účasti enzymu myrosin.
  6. Srdeční glykosidy obsahující perhydrocyklopentanofenantrenovou strukturu v aglykonu a pětičlenný (laktonový) cyklus charakteristický pro tyto glykosidy, spolu s hranatou methylovou nebo aldehydovou skupinou na C10.
  7. Cerebrosidy získané ze zvířecích mozků; jsou to sfingosin -d-galaktosidy .
  8. Fytosteroliny  jsou glykosidy sterolů (v přírodě jsou široce rozšířené, ale málo prozkoumané).

Podle jiné klasifikace, v závislosti na povaze atomů, které tvoří vazbu s aglykonem, existují:

V závislosti na chemické povaze aglykonu se léčivé O-glykosidy dělí do skupin:

Tvorba glykosidů v rostlinách a jejich úloha

Úloha a význam glykosidů v rostlinách nejsou dostatečně objasněny. I když mají glykosidy různé chemické složení, v přírodě se mnohem častěji vyskytují sloučeniny s nižší molekulovou hmotností. Takže například fázolunatin (nebo lymarin ), obsažený ve fazolích , se nachází mezi čeledí pryskyřník , lilie a euphorbia .

Ještě běžnější jsou v přírodě aromatické glykosidy, což jsou fenoly nebo fenolestery, jako je arbutin , methylarbutin, koniferin . Hesperidin je také blízký koniferinu , který lze považovat za chalkon, „příbuzný“ s antokyany a flavony. Vznik nejjednoduššího chalkonu lze považovat za kondenzaci acetofenonu s benzaldehydem .

Vlivem oxidačních činidel je chalkon schopen cyklizovat se ztrátou dvou atomů vodíku a tvorbou flavonů. Posledně jmenované ve formě sloučenin s d-glukózou nebo rhamnózou se nacházejí v buněčné šťávě mnoha rostlin; jsou schopny absorbovat ultrafialové paprsky a chránit chlorofyl v rostlinných buňkách před zničením.

Z jiných tříd organických sloučenin jsou známy deriváty alizarinu, které tvoří kyselinu ruberitrovou se dvěma částicemi glukózy, což je barvivo madderu . Patří sem také fangulin (rhamnosid), což je derivát aglukon emodinu (1,6,8-trioxy-3-methylanthrachinon).

Stejně jako u ostatních glykosidů, s výjimkou steroidních (kardiálních glykosidů), není jejich úloha dostatečně objasněna. Z jednoděložných byli nalezeni zástupci s toxickým účinkem např. avenein  - C 14 H 10 O 8 , akorin  - C 36 H 60 O 8 ; mezi dvouděložnými - glykosidy pepře, vodního pepře, některé z nich, např. fam. Leguminosae , mají toxický účinek.

Některé glykosidy, jako např. čeleď Loganiceae , obsahují dusík a představují jakoby přechod k alkaloidům. Zahrnují purinové a pyrimidinové deriváty, které hrají důležitou roli v intersticiálních respiračních procesech; tito zahrnují guanin d-riboside , známý jako vernina . Nachází se v klíčcích různých rostlin, ve šťávě z cukrové řepy, v pylu lískových oříšků a borovic .

Glykosidy nejsou rozptýleny náhodně, ale stejně jako alkaloidy nebo silice hrají důležitou roli v životě rostlin. Studie flavonů z tohoto hlediska ukázala, že urychlují reakci mezi peroxidem vodíku , peroxidázou a kyselinou askorbovou , přičemž přeměňují kyselinu askorbovou na kyselinu dehydroaskorbovou.

Bylo zjištěno, že flavony katalyzují oxidační reakci 50–100krát intenzivněji než pyrokatechol.

Energie uvolněná při dýchání rostlin se spotřebovává v různých procesech endotermické syntézy; díky této energii dochází v sukulentech k syntéze organických kyselin .

Pokud jde o steroidní glykosidy, podle Rosenheima se tvoří ze sacharidů. Wieland se naopak domnívá, že mateřskou látkou sterolů je kyselina olejová , která se během biologických procesů mění na cibeton , který oxiduje a současně se tvoří na dimethylhexahydrocybeton. Robinson spojuje steroly se skvalenem, který je blízký terpenům a karotenoidům . Neuberg umožňuje tvorbu sterolů ze sacharidů; při biochemickém štěpení z nich byl izolován lykopen a jeho mono- a bicyklické kondenzační produkty . Vzhledem k tomu, že asafron, který vzniká při rozkladu karotenu při cyklizaci a hydrogenaci, se mění na tetracyklickou kyselinu příbuznou kyselině cholanové, lze předpokládat, že ze sacharidů skutečně vznikají steroly.

Izolace glykosidů z rostlin

Metody izolace glykosidů z rostlin jsou velmi rozmanité a závisí na povaze glykosidů a jejich vztahu k rozpouštědlům. Často je izolace spojena s velkými obtížemi kvůli jejich snadné odbouratelnosti. Obvykle je při izolaci glykosidů vyloučeno použití kyselin a zásad a také enzymů, které rozkládají glykosidy. Za tímto účelem se rostlina ošetří alkoholem za přítomnosti alkalických činidel (soda, potaš atd.) a poté se extrahuje vhodnými rozpouštědly (voda, alkohol, ether, chloroform , dichlorethan , ethylacetát atd.) teplota. Někdy jsou glykosidy přeměněny na nerozpustné, snadno čistitelné sloučeniny a poté rozloženy, aby se izolovaly v čisté formě.

Rozdrcený rostlinný materiál je podroben extrakci v difuzérech (perkolátorech) a následně čištění za účelem odstranění tříslovin, barviv, slizu, bílkovin a dalších látek, tzv. balastů.

S ohledem na obvykle nízký obsah glykosidů v rostlinách se často omezuje na izolaci nikoli jednotlivých látek, ale jejich směsí ve formě vodných roztoků standardizovaných pro biologické působení na živočichy. Takové přípravky se nazývají neogalenické nebo novogalenické. Obvykle 1 ml takového roztoku obsahuje určité množství glykosidů, vyjádřené v jednotkách účinku (ED). Takže například aktivita glykosidů srdeční skupiny je vyjádřena v jednotkách žáby (ICE) nebo kočky (CED), které charakterizují nejmenší množství látky, která vykazuje biologický účinek na zvířata. Přirozeně, pokud je možné vyjádřit aktivitu glykosidů v hmotnostních jednotkách, jsou tyto vyjádřeny v gramech (nebo miligramech).

Obzvláště velké obtíže vznikají při studiu rostlin za účelem hledání glykosidů. V tomto případě se používají dva hlavní směry: „metoda vedení“ nebo diferenciální sekvenční extrakce. "Metoda olova" je založena na izolaci jednotlivých částí rostliny ve formě solí olova a jejich separaci podle jejich různé rozpustnosti v různých rozpouštědlech.

Při diferenciální extrakci je rostlinný materiál postupně extrahován různými rozpouštědly a chemikáliemi a každý z extraktů je zkoumán.

Kvalitativní reakce glykosidů

S glykosidy se zachází odlišně jako s chemickými činidly. Na rozdíl od alkaloidů obvykle nedávají specifické reakce; neredukují ani Fehlingův roztok, ani roztok amoniakálního oxidu stříbrného. Výjimkou jsou ty glykosidy, jejichž aglykony obsahují redukční skupiny. Po hydrolýze glykosidu varem vodného roztoku se zředěným roztokem kyseliny sírové je výsledný cukr detekován svou redukční schopností Fehlingovým roztokem .

Obecnější je enzymatické štěpení, které umožňuje nejen stanovit přítomnost glykosidu, ale také prokázat jeho identitu porovnáním se známým. Nejčastěji se tak děje pomocí enzymu emulsinu. Všechny takové glykosidy mají ve vodných roztocích rotaci vlevo, zatímco glukóza vznikající hydrolýzou má rotaci vpravo. Na základě těchto dvou poloh je každý glykosid charakterizován svým enzymolytickým indexem obnovy. Tímto indexem se rozumí obsah glukózy, vyjádřený v miligramech ve 100 ml testovaného roztoku, vzniklé při odbourávání glykosidu v množství potřebném ke změně rotace doprava o 1° ve zkumavce dlouhé 20 cm.

Barevné reakce glykosidů jsou obvykle vhodné pouze v nepřítomnosti volných cukrů. Tak mnoho glykosidů s čištěnou hovězí žlučí a kyselinou sírovou dává červenou barvu a alkoholový 20% roztok α-naftolu s koncentrovanou kyselinou sírovou dává modrou, fialovou nebo červenou barvu. K podobnému zbarvení dochází také při použití β-naftolu nebo resorcinolu. Glykosidy obsahující fenol nebo sloučeniny s fenolickým hydroxylem jako aglykonem dávají barvu s chloridem železitým. U některých glykosidů probíhá reakce zřetelněji při použití alkoholových roztoků činidla.

Glykosidy, jejichž aglykony obsahují karbonylovou skupinu, jsou identifikovány jako hydrazony , semikarbazony nebo oximy . Po opatrné acetylaci acetanhydridem poskytuje mnoho glukosidů charakteristické acetylové deriváty. Působení acetylační směsi se někdy používá k objevení glukózy jako cukerné složky glykosidu. Jeho objev je založen na přeměně pentaacetylglukózy získané acetylací na pentaacetylglukosyl-p-toluidid působením p-toluidinu. Tato sloučenina je nerozpustná v alkoholu, má levou rotaci a má ostrý bod tání.

Metody kvantitativního stanovení glykosidů

Kvantitativní stanovení glykosidů je důležité při studiu rostlinného materiálu a hlavně léčivých surovin.

Stanovení hmotnostních glykosidů po extrakci rozpouštědly je velmi obtížné, protože musí být nejprve izolovány z rostlinného materiálu v dostatečně čisté formě. Proto je v některých případech účelné stanovit množství aglykonu vzniklého během hydrolýzy. Množství sinigrinu v hořčici nebo hořčici je tedy stanoveno argentometricky nebo jodometricky množstvím štěpeného a destilovaného oleje z allyl hořčice.

Glykosidy obsahující kyanovodík lze také určit jeho množstvím po štěpení a destilaci.

V mnoha případech lze množství glykosidu určit na základě změny úhlu rotace po enzymatickém štěpení.

V některých případech je fluorescenční charakteristika konkrétního glykosidu určena srovnáním se známým glykosidem.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Tarchanov I. R. ,. Srdeční jedy // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
  2. ↑ Kremlev , Mendělejev D. I. Eskulin // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 doplňkové). - Petrohrad. , 1890-1907.

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích