химический каталог




Химия биологически активных природных соединений

Автор Н.А.Преображенский, Р.П.Евстигнеева

зшим увеличивается содержание насыщенных оснований и оснований с более короткой цепью.

Из-за быстрого увеличения числа сфингозиновых оснований традиционная номенклатура этих соединений, основанная на исторически сложившихся тривиальных названиях, стала громоздкой и противоречивой, поэтому в 1967 г. была предложена новая полусистематическая номенклатура липидов, в том числе и сфинголипидов [221]. В качестве ключевого соединения для сфинголипидов избран дигидросфингозин (Б-эритро-2-амино-1,3-диоксиоктадекан или 25,3^-2-амино- 1,3-диокси-октадекан), названный «сфинганином». В этом названии отражены не только положение заместителей и длина углеводородной цепи, но и /)-эрытую-конфигурация заместителей при атомах Сг—С3. Для обозначения высших и низших гомологов дигидросфингозина используют приставки, производящиеся от названия углеводорода, который имеет то же число атомов углерода, что и основание. Например, Си-гомолог дигидросфингозина называют по этим правилам тетрадекасфингани-ном. Если основание имеет по сравнению с дигидросфингозином дополнительный заместитель, то место замещения указывается цифрой, а конфигурация при этом углеродном атоме буквами D- или L-, следующими за этой цифрой. Если конфигурация неизвестна, ставится знак X. Например, название 4-Х-оксигептадекасфинганин означает С^-гомолог фитосфингозина с неизвестной конфигурацией при С4. Сфингозин по этой номенклатуре предложено называть 4-сфингенином, а его ненасыщенные гомологи со второй двойной связью в цепи — сфингадие-нинами. Если вторая двойная связь имеет цис- или неизвестную конфигурацию, это должно быть специально отмечено, например 4,Ы-цис-сфингадиенин — сфингозин с ^ыс-двойной связью в положении 14 алифатической цепи.

Специальному обсуждению при введении новой номенклатуры подверглись способы обозначения конфигурации при асимметрических углеродных атомах. Обозначения D- и L- менее универсальны, чем система R и S Кана — Инголда — Прелога. Однако последняя признана менее пригодной для случая сфинголипидов, так как, например, атом Сз в сфингозине формально имеет ^-конфигурацию, а в фитосфингозине — S-конфигурацию, т. е. при одной и той же действительной конфигурации происходит ее формальное обращение. В связи с этим предложено использовать обозначения D- и L-, а в случае рацемических соединений — приставку «гас».

В работах по биохимии сфинголипидов принято использовать еще более лаконичные условные обозначения сфингозиновых оснований. Эти обозначения напоминают сокращения для жирных кислот и содержат латинские буквы d (диокси) или / (триокси), двузначную цифру (например, 18), равную числу углеродных атомов в цепи основания, и через двоеточие однозначную цифру, фиксирующую степень ненасыщен-

326

ности, т. е. число двойных связей. Например, 4-окси-8-сфингенин (дегид-рофитосфингозин) может быть обозначен как tl8: 1.

В случае сфингозиновых оснований с разветвленной цепью углеродных атомов разветвление, как правило, находится при предпоследнем углеродном атоме (t'so-основания) или у третьего атома с конца цепи (anfetso-основания). Это также принято отмечать в сокращенном обозначении, например: iso-dl5 : 1, anteiso-tl9 : 1.

Выделение и идентификация сфингозиновых оснований

Сфингозиновые основания выделяют после кислотного или щелочного гидролиза сфинголипидов [222]. При используемых до настоящего времени методах гидролиза возможны большие потери оснований, особенно минорных компонентов, вследствие побочных реакций распада, перегруппировок и конденсаций. Более высокие выходы оснований дает кислотный гидролиз, который, однако, сопровождается образованием значительного количества побочных продуктов (см. стр. 332). Наиболее распространенным приемом, который дает возможность получить четкие количественные результаты и свести к минимуму нежелательные побочные реакции, является гидролиз 1 н. водно-метанольным раствором соляной кислоты [222]. Щелочной гидролиз с помощью метанольного или этанольного растворов щелочей мало эффективен и дает низкие выходы оснований, хотя и свободен от побочных превращений. В последние годы для выделения сфингозиновых оснований предложен двухстадийный метод. На первой стадии — ферментативной — сфинго-липиды превращают в продукт частичного гидролиза — N-ацилирован-ное основание (церамид), который затем подвергают щелочному гидролизу [223]:

но-

RCH-CH—СН2ОН -*¦ RCH-CH—СН2ОН + R'COOH

II II ОН NHCOR' ОН NH2

Для дальнейшего снижения потерь оснований необходима разработка количественного, возможно ферментативного, метода расщепления амидной связи. Однако ферменты нужного типа пока еще недостаточно доступны.

Сфингозиновые основания экстрагируют из гидролизатов (после предварительной нейтрализации растворов и удаления жирных кислот или их метиловых эфиров с помощью петролейного эфира) такими растворителями, как эфир, хлороформ, этилацетат или их смеси.

В ранних работах остаток после удаления растворителей растворяли в спирте, основания осаждали и очищали в виде сульфатов, которые могут быть разделены фракционной кристаллизацией. Так, например, сульфат сфинганина значительно менее растворим, чем сульфат 4-сфингенина. Для более детальной идентификации свободные основания переводили в производные (N-ацетильные и N-бензильные, а также триацетаты и трибензоаты), которые прекрасно кристаллизуются. Для производных природных оснований, кроме того, характерны весьма высокие значения углов удельного вращения плоскости поляризации.

В последнее время в связи с открытием большого числа новых, очень близких по свойствам сфингозиновых оснований эти относительно грубые методы очистки и идентификации практически полностью вы-

327

теснены хроматографическими методами. Для разделения и идентификации сфингозиновых оснований применяют тонкослойную хроматографию на кремневой кислоте с гипсом и на окиси алюминия, бумажную хроматографию, газо-жидкостную хроматографию и масс-спектро-метрию.

Тонкослойная хроматография. Для тонкослойной хроматографии свободных оснований применяют кремневую кислоту, содержащую от 5 до 15% гипса и активированную нагреванием до 105—120 °С. В качестве растворителей используют смеси хлороформа с метанолом, полярность которых увеличивают добавлением воды, уксусной кислоты или раствора аммиака.

Для разделения сложных смесей оснований более эффективным оказалось хроматографирование их динитрофенильных производных. В отличие от свободных оснований динитрофенильные производные хорошо хроматографируются на окиси алюминия, содержащей 15% гипса. При применении системы хлороформ — метанол (98:2) основания разделяются по степени ненасыщенности, затем на той же пластинке, предварительно импрегнированной тетралином, проводят хроматографирование в перпендикулярном направлении, достигая разделения гомологов с одинаковой степенью ненасыщенности. Описана также тонкослойная хроматография свободных оснований и их динитрофенильных производных на кремневой кислоте с гипсом, импрегнированной боратами или нитратом серебра.

Бумажная хроматография. Бумажная хроматография свободных оснований применяется редко из-за менее удовлетворительных по сравнению с тонкослойной хроматографией результатов. Эффективное разделение достигнуто при хроматографировании динитрофенильных производных оснований на бумаге, импрегнированной тетралином и кремневой кислотой.

Газо-жидкостная хроматография. В 1959 г. разработан метод идентификации смеси оснований с помощью газо-жидкостной хроматографии. Смесь оснований, выделенных при гидролизе сфинголипидов, предварительно хроматографически очищали от метиловых эфиров жирных кислот и окисляли периодной кислотой или тетраацетатом свинца:

[О]

RCH—СН—СН2ОН -*¦ RCHO

I I .

ОН NH2

Полученную смесь альдегидов разделяли и идентифицировали с помощью газо-жидкостной хроматографии.

Этот метод был впоследствии модифицирован: альдегиды разделяли в виде их диметилацеталей или окисляли до кислот. Смесь жирных кислот разделяли в виде их метиловых эфиров или восстанавливали и разделяли образующиеся при этом спирты. ,

Однако разделение смеси альдегидов, даже проведенное количественно, еще не полностью характеризует исходную смесь оснований. Дело в том, что одни и те же альдегиды могут быть продуктом расщепления разных оснований. Например, альдегид состава Ci5:i может со-

328

ответствовать как 4-окси-8-сфингенину, так и гептадекасфингенину с неизвестным положением двойной связи:

СН3(СН2)„СН=СН(СН2)3СН—сн—СН-СН2ОН — ОН ОН NH2 СН3(СН2)и_ЛСН=СН(СН2)ЛСН—сн-сн2он

ОН NH2

В 1965 г. был предложен способ прямого анализа смеси оснований с помощью газо-жидкостной хроматографии их триметилсилильных производных. В отличие от периодатного окисления этот метод позволяет разделять сами основания, а не продукты их деградации. Свободные основания можно затем легко выделить мягким гидролизом. Эффективность разделения триметилсилильных производных в зависимости от длины цепи довольно велика, однако недостаточна при разделении по степени ненасыщенности, кроме того, плохо выявляются разветвленные основания. Более удобным оказалось использование триметилсилильных производных не самих оснований, а их N-ацетильных или N-динитрофенильных производных:

RCH—СН—CH2OSi(CH3)3 RCH-CH—CH2OSi(CH3)3

II II (CH3)3SiO NHCOCH3 (CH3)3SiO NH

/NO,2

Г

NOa

Для определения положения двойной связи в цепи смесь оснований перед силилированием обрабатывают OsCU (гидроксилирование двойной связи).

Наиболее полную информацию можно получить при сочетании га-зо-хроматографического разделения с последующей масс-спектромет-рией индивидуальных триметилсилильных производных. В дополнение к определению длины цепи и степени ненасыщенности неизвестного основания масс-спектрометрические данные дают информацию для классификации его по аминодиольному и аминотриольному типам. Положение двойной связи в алифатической цепи оснований определяют по-характеристической масс-спектрометрической фрагментации между ви-цинальными О-триметилсилильными группами, которые появляются1 в молекуле после обработки смеси оснований Os04 и силилирования.

Для более точного и полного анализа смеси гомологичных оснований используют комбинацию приведенных выше методов.

Химические свойства сфингозиновых оснований

Все сфингозиновые основания содержат весьма реакционноспособную аминогруппу, которая может быть селективно проацилирована [224] или использована для образования солей с сильными кислотами, а также первичную и вторичные гидроксильные группы.

329-

Присутствие в положениях 2 и 3 сфинголипидных оснований амино-и гидроксильной групп в эрыг/ю-конфигурации позволяет получить ряд циклических производных типа оксазолидинов:

R—НС-СН—СН2ОН

I I

• О NX

СНСвН5 X = Н, COR'

При дезаминировании сфинганина протекает пинаколиновая перегруппировка с образованием соответствующего кетона:

NaN02; ch3cooh + Н20

RCH—СН—СН2--- TRCH—СН—СНЛ -»-

I I I ОН NH2 ОН

TRCH—СН-СНЛ [он ОН J

-*- RC—СНа—СН2ОН + RCH—СН—СН2ОН

II II

0 он он

(79%) (8%)

Реакционная способность первичных гидроксильных групп во всех основаниях равноценна, а поведение вторичных гидроксильных групп весьма существенно зависит от структуры радикала. Особенно наглядно эти различия проявляются у 4-сфингенина и сфинганина.

При метанолизе природных сфинголипидов в кислой среде в качестве побочных продуктов выделяют З-О-метиловые эфиры оснований:

RCH—СН—СН2ОН

I I СНзО NH2

В случае 4-сфингенина образуются два О-метиловых эфира, причем один из них, присутствующий в большем количестве, является 5-О-метиловым эфиром — продуктом аллильной перегруппировки исходного основания в условиях метанолиза:

СН3(СН2)12СН-СН=СН—СН-СН2ОН

I I

ОСН3 NH2

Аллильный характер гидроксила при С3 в 4-сфингенине проявляется при гидрировании триацильных производных основания; при этом не только гидрируется двойная связь, но и элиминируется ацилоксигруп-па с образованием диацилсфингина:

CH3(CH2)12CH=CH-CH-CH-CH2OCOR -»- CH3(CH2)lsCH-CH2OCOR

1 I I RCOO NHCOR NHCOR

При фосфорилировании N-карбобензоксисфинганин и 4-сфингенин

ведут себя по-разному. Производное 4-сфингенина дает дифосфаты

о ii

СНз(СН2)12СН=СН-СН-СН-СН2ОН С1Р(ОСвН5)2> I I

ОН NHCOOCH2CeH5

330

о

ii H2/Pd -*- сн3(сн2)12сн=сн—сн—сн—ch2op(ocehs)2 —

i i

(ceH50)2po nhcooch2ceh5

ii

о

-> сн3(сн2)14сн—сн-сн2ор(он)2

i i ii

(но)2ро nh2 о

II

о

а производное сфинганина монофосфат или циклофосфат в зависимости от применяемого фосфорилирующего средства:

о О

С1Р(ОСвН5ь снз(сн2)ысн-сн-сн2ор(освН5)2

сн3(сн2)14сн—сн—сн2он —

i i

он nhcooch2cehs

он nhcooch2ceh5

nhcooch2ceh5

0 1 и нс—сн2

О2рос0н5 / \ ->- сн3(сн2)14—нс о

\ /

о—р=о

i

ос„н5

Кроме того, установлено, что в том случае, когда в 4-сфингенине не блокированы вторичная гидроксильная и аминогруппы, при стоянии или хроматографировании в присутствии таких растворителей, как хлороформ или метанол, а также при длительном хранении в кристаллическом виде образуется ряд продуктов деградации (до пяти компонентов). Сфинганин таких превращений не испытывает.

Наличие в 4-оксисфинганине третьей гидроксильной группы сказывается на его свойствах. При выделении оснований метанолизом в кислой среде кроме 4-оксисфинганина выделяют его ангидропроизводное:

oh nh2 i i

ch3(ch2)13—сн—сн—сн

i i

о-сн2

Присутствие 3,4-гликольной группировки в 4-оксисфинганине дает возможность получать изопропилиденовые производные:

ch3(ch2)13—нс-ch— ch—сн,он

1 i i

о о nh2

\/ с(сн3)2

Наличие в сфингозиновых основаниях заместителей при соседних атомах углерода сказывается на их поведении при окислении, поэтому при установлении их структуры широко используется периодатное окисление.

331

Окисление N-замещенных оснований СгОз в уксусной кислоте приводит к 3-дегидропроизводным:

СгОз

rch—сн—сн2он -*- rc-ch—сн2он

он nhr'

о nhr'

При работе с ацилированными аминоспиртами, в частности с сфин-голипидами, необходимо учитывать возможность N^O-ацильных миграций, направление которых зависит от рН среды. Скорость N^O-nepe-ходов различна: N—О-ацильная миграция протекает частично и с малой скоростью, в то время как O—N-миграция идет быстро и почти количественно.

Химические превращения, которые может претерпевать 4-сфингенин в кислой среде [223] благодаря наличию в его молекуле аллильной группировки и возможности N-Ю-ацильных миграций, показаны ниже:

~он I

rch2ch=chchchch2oh

nh,

осн3 I

rch2ch=chchchch2oh

nh2 трео- 3-метокси-

rch2ch=chchchch2oh

II

ch30 nh2

трео'

эритро-3 -метоке и -

rch2-j-ch=ch—сн-

он

ОСН3 I

ксн2 сн сн=снснсн2он

nh2

L-5-метокси-

rch=ch— сн=снснсн2он nh2

транс, т^сНс- диен-

rch=ch— сн=снснсн2он

nh2 цис, транс- лиен -

сн—сн2он nh2

он i

rch2chch=chchch2oh

nh2

rch,chch=chchch2oh

I I

och3 nh2 В-5-метокси-

L- 5-окси-

rch2chch=chchch2oh

oh nh2 D- 5-окси-

N-vO-Миграция у эрыгро-аминоспиртов может протекать по двум! направлениям: с сохранением конфигурации и, в более жестких условиях, с частичным обращением конфигурации:

332

н-*он

страница 46
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Скачать книгу "Химия биологически активных природных соединений" (6.60Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить драцену в москве
Рекомендуем компанию Ренесанс - купить металлическую винтовую лестницу - оперативно, надежно и доступно!
офисный стул изо хром
склад хранения мебели на шереметьевской ул

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)