химический каталог




Химия биологически активных природных соединений

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

ислоты. Данная реакция широко применяется при исследовании гликопротеинов, так как другие .компоненты этих биополимеров в этих условиях не дают окрашенных соединений. Широко используется также реакция Уоррена с тиобарбитуровой кислотой. При этом образующаяся в результате окисления периодатом формилпировиноградная кислота взаимодействует с 2-тиобарбитуровой кислотой и дает окрашенное соединение (7,макс 549 нм):

46

соон

и

| соон

СН.

I с=о соон

н-с-он | |

I 1°7 СН2 н*- С=0 CHjsNHAc

AcHN—С—Н -*- I -*- | + |

| Н—С—ОН СВ СНО

НО-С-Н I |

| AcHN—С—Н СНО

Н-С-ОН |

| СНО н—С—ОН

I

СН2ОН

Реакция неприменима для гликозидов и 7-замещенных сиаловых кислот.

ОЛИГОСАХАРНДЫ

Олигосахарнды [I; 10, v. ПА; 36] построены из остатков моносахаридов (от двух до десяти), соединенных друг с другом гликозидными связями, которые легко гидролизуются в растворах кислот. В свободной форме олигосахарнды широко представлены в растительных клетках и секретах животных. В связанном состоянии, как структурные единицы полисахаридов, они присутствуют в клетках микроорганизмов, водорослей, растений, животных и человека.

Олигосахарнды в зависимости от количества присутствующих мо-носахаридных единиц классифицируются как ди-, три-, тетрасахариды и т. д. Соединение моносахаридных остатков осуществляется при участии либо только полуацетальных гидроксилов, либо одного полу-ацетального и одного спиртового гидроксила. В первом случае образовавшийся олигосахарид будет относиться к группе невосстанавли-вающих (трегалоза, раффиноза), поскольку он не сможет проявлять реакций, характерных для альдегидной группы. Во втором случае, напротив, один из моносахаридов, имеющий свободный полуацеталь-ный гидроксил, может присутствовать в открытой форме и проявлять восстанавливающие свойства, в связи с чем олигосахарид будет относиться к группе восстанавливающих (мальтоза, целлобиоза и др.). В образовании восстанавливающих олигосахаридов принимают участие различные спиртовые гидроксилы. Олигосахарнды обоих типов существуют в а- и В-аномерных формах. Структура олигосахарида может быть линейной (мальтотриоза) и разветвленной (раффиноза):

целлобиоза мальтотриоза

сн2он сн2он соон СН2ОН

ОН ОН ОН

раффиноза

ОН NHAC ОН ОН

лакто-К-тетраоза

Номенклатура олигосахаридов

Некоторые олигосахарнды имеют тривиальные названия, например мальтоза, целлобиоза, лактоза и др. Существует также систематическая номенклатура олигосахаридов [38, 39].

Применяются две системы номенклатуры олигосахаридов. В соответствии с первой, восстанавливающие олигосахарнды называются гликозилальдозами или -кетозами, а невоеетанавливающие — глико-зилальдозидами или -кетозидами. Положение и направление гликозид-ной связи указывается номерами углеродных атомов, у которых произошло замещение. Символами а или В обозначают стереохимию гли-козидной связи, D или L — конфигурацию моносахаридных остатков и символом О — замещение у атома кислорода. По данной системе мальтоза должна быть названа 4-0-сх-Д-глюкопиранозил-0-глюкопира-нозой, а лактоза — 4-0-В-?*-галактопиранозил-/)-глюкопиранозой. Невосстанавливающий сахар трегалоза называют 1-0-а-/)-глюко-пиранозил-а-О-глюкопиранозидом. При увеличении числа моносахаридных остатков в олигосахариде гликозидную овязь обозначают двумя цифрами и стрелкой между ними. Например, мальтотриоза обозначается /как 0-а-/)-1Глюкопираиозил- (1—»-4) -0-а-/)-глюкопиранозил-

48

(1—»-4)-/)-глюкопираноза. Учитывая сложность подобных названий, рекомендуется сокращенная форма записи [39], согласно которой мо-носахаридные остатки обозначаются тремя первыми латинскими буквами их названия (для глюкозы — Glc) (см. стр. 42), после этого указывается форма моносахарида (пиранозная — р, фуранозная — f). Мальтоза в соответствии с этой формой записи будет обозначаться как 4-0-ct-Z)-Glcp-Z)-Glcp, а мальтотриоза как 0-a-J9-Glcp-(l—>-4)-a-?>-Glcp-(l—HJ-D-Glcp.

Вторая система номенклатуры подобна номенклатуре углеводородов. Название олигосахарида составляется из названий линейных сегментов, причем для обозначения последних используются тривиальные названия. Замещение у специфического остатка обозначается соответствующим номером, индексом (сверху) показывается остаток моносахарида, содержащий замещающую группу, причем номер 1 присваивается восстанавливающему остатку. В соответствии с этой системой номенклатуры мальтотриоза может быть названа как 42-а-/)-.глюко-пиранозилмальтоза или 4-0-<х-мальтозил-/)-глюкоза (42 означает, что замещение произошло у Сд. второго гликозильного остатка мальтозы).

Структура олигосахаридов

Основные положения, касающиеся структуры моносахаридов, справедливы и для олигосахаридов. В природных олигосахаридах встречаются оба типа гликозидных связей (а- и (3-).

Наиболее полно изучена пространственная структура целлобиозы и мальтозы [40] — двух простейших природных дисахаридов, построенных из остатков глюкозы и отличающихся конфигурацией гли-козидной связи.

На основании данных рентгеноструктурного анализа [41] для целлобиозы предложена структура, в которой оба остатка глюкозы имеют конформацию 4Cj с экваториальным расположением лолуацетального гидроксила:

н н н

В мальтозе восстанавливающий остаток глюкозы также имеет конформацию 4Сь а невоостанавливающий существует в виде окошенных конформации за счет наличия a-1,4-гликозидной связи.

Свойства олигосахаридов

Олигосахариды представляют собой твердые вещества или сиропы. Многие олигосахариды хорошо растворимы в воде, однако с увеличением молекулярного веса растворимость в воде резко уменьшается. Так же, как и моносахариды, они трудно кристаллизуются. Наиболее употребительные растворители для кристаллизации — это вода, низшие спирты и уксусная кислота. Восстанавливающие олигосахариды проявляют мутаротацию.

4-2394

49

При действии кислот олигосгхариды расщепляются на моносахариды. В присутствии щелочей они легко изомеризуются, причем наиболее чувствительно восстанавливающее звено. Гликозидные связи олигосахаридов разрываются также ферментами. Специфические гликози-дазы с высокой степенью специфичности расщепляют определенные типы связей, что широко используется для определения конфигурации гликозидной связи. Например, мальтаза расщепляет только а-глико-зидные связи мальтозы и не действует на целлобиозу.

Синтез олигосахаридов

Для получения олигосахаридов используются: химический синтез, биосинтез и расщепление полисахаридов.

Олигосахарнды могут быть получены из моносахаридов путем создания гликозидной связи или модификацией олигосахаридов.

Методы создания гликозидной связи

Синтез олигосахаридов из моносахаридов связан с решением двух задач: избирательной защиты гидроксильных групп и создания гликозидной связи.

Выбор защитных групп определяется .следующими основными требованиями: защитные группы должны быть инертны в процессе создания гликозидной связи и удаляться без разрушения этой связи. В химии углеводов наиболее часто используются ацетильная, бензоильная, тозильная, тритильная, бензильная, изопропилиденовая, бензилиденовая и циклокарбонатная защиты. Первичный гидроксил избирательно защищается тритилированием. Изопропилиденовая, бензилиденовая и циклокарбонатная защита блокируют одновременно два соседних гидроксила. Защита полуацетального гидроксила достигается получением метил- или бензилгликозидов. Используется также прием защиты всех гидроксилов и последующего избирательного удаления одной из защитных групп. Таким образом из ацилгалогеноз получают производные со свободным полуацетальным гидроксилом.

Существует несколько методов создания гликозидной связи.

Метод Кенитса—Кнорра. Реакция Кенигса—Кнорра заключается во взаимодействии ацилгликозилгалогенида (обычно ацилгликозилброми-да) с защищенным моносахаридом, имеющим одну свободную гидрок-оильную группу. В качестве акцепторов галогеноводорода применяют карбонат серебра или его окись, ацетат или цианид ртути (модификация Земплена и Гельфериха), перхлорат серебра (модификация Бре-дерека); для связывания воды — прокаленный сульфат кальция (драйерит).

Направление реакции Кенигса — Кнорра зависит от строения ацилгалогеноз, особенно от относительной конфигурации при атомах d и С2.

Реакция 1,2-^ис-ацилгалогеяоз сопровождается вальденовским обращением и приводит к олигосахарид ам с 1,2-тронс-гликозидными связями. Конденсация протекает по бимолекулярному механизму Sk2. Таким образом из тетра-О-ацетил-а-Д-глюкопиранозилбромида и 1,2,3,4-тетра-0-ацетил-гх-/)-глюкопиранозы получен октаацетат а-ген-циобиозы:

50

' СН2ОАс J—О

СН2ОН J-О

СН2ОАс --СН2 1_о ^° I—О

Э Вг АсО 1 [ ОАс АсО 1 f /

АсО Т™Т Вг

ОАс тетра-О-ацетил-а-/?-глкжопирано зилбромид

ОАс ОАс

1,2,3,4-тетра-О-ацетил-ос-О-глюкопираноза

ОАс

АсО 1 Г ОАс

ОАс ОАс октаацетат ос-генциобиозы

В случае 1,2-тракс-ацилгалогеноз реакция может протекать как с обращением конфигурации с образованием олигосахарида с \,2-цис-гликозидной связью, так и без обращения конфигурации в результате эффекта «соучастия» .ацетильной группы при С2 (механизм реакции см. стр. 28).

Соотношение образующихся продуктов конденсации зависит от условий реакции — полярности растворителя и температуры. Выход 1,2-цис-олигосахаридов обычно невелик и реакцию Кенигса — Кнорра рассматривают как метод получения 1,2-тронс-олигосахаридов. Глико-зилирование легче протекает по первичному гидроксилу и труднее по вторичным. Олигосахариды получаются с выходами 40—60%, иногда до 80%.

Синтез олигосахаридов с rx-тликозидной связью удается осуществить, используя в качестве акцепторов галогеноводорода соли ртути, пиридин и другие органические основания. Примером может служить синтез октаацетата 6-0-а-/)-галактопиранозил-/)-глюкозы (мелибиозы) из тетра-0-ацетил-а-/)-'галактопиранозилбромида и 1,2,3,4-тетра-О-ацетил-Д-глюкозы в присутствии хинолина:

СН2ОАс АсО J-О

СН2ОН СН2ОАс ^СН2

Э 1—О J-О АсО J——О -О J-О

|Л)Ас \ + |OOAc J>|H,OAc—\(оАс \/ к^ОАс\н,ОАс

T^™fBr АсО 1 f ^"™| АС° ^™\

ОАс ОАС ОАс ОАс

октаацетат мелибиозы

Ортоэфирный метод. Ортоэфиры моносахаридов при взаимодействии 'Со спиртами подвергаются иереэтерификации или .гликозилиро-ванию:

СН2ОАс J-О

АсО

CH2dAc , У-\?R' R'OH

р^ОАс У <- (/ОАС \| ---> |/оАс \|

1X1 У гликозили- lNj_j/l переэтери- |\j iXl

Э 1 рование ДсО \ Г О фикация дсо Ч J О

R'OH

СН2ОАс

ОАс

О-

-OR

I

СН,

о-~.с^-ор'

I

сн.

В определенных условиях процесс гликозилирования может стать преобладающим, и в этом случае он используется как метод получения олигосахаридов.

В малополярных растворителях в присутствии катализаторов (/г-толуолсульфокислота, бромная ртуть, перхлораты органических ос-

51

нований) протекает переэтерификация ортоэфиров. В среде нитроме-тана направление процесса зависит от количества катализатора (бромной ртути): в присутствии 0,001 моль катализатора (на 1 моль орто-эфира) идет переэтерификация, при использовании 0,02—0,1 моль катализатора преобладает процесс гликозилироваяия, приводящий к образованию 1,2-г/занс-гликозидов [42].

Таким методом получен трисахарид — ундекаацетат 6-0-(В-мальто-зил)-B-D-глюкопиранозы из ортоэфира защищенной мальтозы и 1,2,3,4-тетра-0-ацетил-В-?^глюкозы:

ОАс ОАс ОАс

Метод получения олигосахаридов через ортоэфиры дает более высокие выходы, чем реакция Кенигса—Кнорра. Он позволяет получать соединения, содержащие гликофуранозидные связи, синтез которых другими методами осложнен. Ортоэфирный метод рассматривается в настоящее время как наиболее перспективный метод синтеза олигосахаридов.

Метод с использованием ангидросахаров. Для синтеза олигосахаридов используют также ангидросахара. Например, 3,4,6-три-О-ацетил-Л,2-ангидроглюкоза («ангидрид Бригля») легко образует гликозидную связь с моносахаридами.

Ангидрид Бригля получают действием аммиака на 2-О-трихлор-ацетил-3,4,6-три-0-ацетилглюкозу:

ОСОСС13

ангидрид Бригля

Этим методом синтезированы мальтоза, сахароза, трегалоза и другие олигосахарнды с а-гликозидными связями. Конденсацией ангидрида Бригля с 1,3,4,6-тетра-О-ацетил-В-О-глкжофуранозой с последующим ацетилированием получена окта-О-ацетилсахароза:

52

СН2ОАс J-Оч

CHgOAc О

АСО 1 НО ] Г С

АсО

100 °С; 104ч

СН2ОАс

СН2ОАс СН2ОАс

Ac0NP^oJNp4H2oAc

CH3COONa; (СНзСО)гО-, 100 °С; 14

СН2ОАс СН2ОАс АсО 1 |г ] Г С

СН2ОАс

ОАс АсО окта-О-ацетилсахароза Данный метод приводит преимущественно к 1,2-1,ыс-олигосахари-дам, однако выходы их обычно малы, и нередко получается смесь а- и В-эпимерных форм, причем последняя преобладает в случае первичных спиртов.

Оксазолиновый метод. Для синтеза олигосахаридов, содержащих остатки аминосахаров, используется так называемый оксазолиновый метод [43]. -».

Исходным веществом для синтеза производных оксазолина является Ы-бензоил-1,3,4,6-тетра-0-ацетил глюкозамин:

СН2ОАс СН2ОАс СН2ОАс J-О ОАс „„.. J-О c5hsn,- J-о

АсО 1 \

НВг

fe> fc>

АсО 1 Г Вг АсО 1 \ О

NHCOPh

Br NHCOPh

Br" C\

Ph

Оксазолиновый цикл легко размыкается при взаимодействии с моносахаридом с образованием 1,2-транс-олигосахарида [44]: СН2ОАс СН2ОАс СНоОАс ^_^-СН2

АсОЧ \ О АсО^| J^OCH3 АсО 1 f АсО i [С

НИ%\ ОАс NHCOPh ОАС

ОСНа; ОАс

\

Ph

Твердофазный синтез олигосахаридов. В последние годы разрабатывается синтез олигосахаридов на полимерной основе [45]. Общие принципы этого метода, рассмотренные при получении пептидов (см. кн. I, с. 129—132), справедливы и для олигосахаридов [46].

53

В качестве полимера был использован поли-[л-(1-оксипропен-3-ил-1)-стирол] — сополимер стирола с дивинилбензолом (1—2%), содержащий около 10% остатков аллилового спирта, на которых осуществляется закрепление первого моносахаридного остатка. Остаток моносахарида должен содержать реакционноспособную группу, обычно бром, в- положении 1; один из гидрокеилов, который будет участвовать в образовании гликозидной связи, блокируется легко удаляемой защитной группой, а остальные гидроксилы — стабильными защитными группами. Закрепление моносахарида на смоле проводится в смеси бензола и пиридина при комнатной температуре с использованием примерно четырехкратного мольного избытка моносахарида по отношению к полимеру. В этих условиях реагирует около 90и/о ал-лильных спиртовых групп. Затем удаляется одна из защитных групп действием этилата натрия в спирте и проводится конденсация со второй молекулой моносахарида. Отделение олигосахарида от смолы осуществляется окислением озоном:

ch2or ch2or

j-oj H0C№_CH=CH_@i

^'or-f r'o т-^осн2-сн=сн-®

or' or'

C2H5ONa;

C2H5OH

ch2oh

J—о

CH2OR

OCH2—CH=CH—(P)

CH2OR ^-СНг

or' or

03; (CH3)2S

OR CHoOR

^-CH2

or' or'

ch2— cho

R= — CO-^3)-N°2> R'= -CH2—®= полимер

¦.¦ В данной схеме в качестве легко удаляемой группы использовалась n-нитробензоильная, а в качестве стабильной — бензильная группа. Выход олигосахарида составил 75%.

54

Используются и другие защитные группы, например хлор

страница 6
< 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
курсы автокад в москве индивидуальные
батарея sira
нож филейный
Кружки и Чашки

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
(06.12.2016)