главная > справочник > химическая энциклопедия:

Гликозиды

Гликозиды (от греч. glykys-сладкий и eidos-вид), соед., в которых остаток циклич. формы моно- или олигосахарида (гликозильный, или углеводный, остаток) связан с др. органическим остатком (агликоном) через гетероатом; соотв. различают О-, N-, S-гликозиды и др. Связь между гликозильным остатком и агликоном наз. гликозидной.

При образовании гликозидов возникает новый асимметрич. гликозидный центр. Его конфигурацию обозначают или в зависимости от того, совпадает она или нет с конфигурацией того углеродного атома моносахарида. который определяет принадлежность последнего к D- или L-ряду. Напр., в изомерных метил-О-глюкопиранозидах конфигурация отражается ф-лой I, конфигурация -ф-лой II:

По размеру цикла углеводного остатка гликозиды делят на фуранозиды (5-членные), пиранозиды (6-) и септанозиды. (7-); по числу моносахаридных остатков в углеводной части молекулы - на моноозиды, биозиды, триозиды и олигозиды (соотв. производные моно-, ди-, три- и олигосахаридов).

Присоединение гликозильного остатка к агликону (гликозилирование) повышает гидрофильность соединения, что играет важную роль в метаболизме. Мн. углеводные остатки, особенно олигосахаридные, выполняют ф-ции специфич. маркеров пов-стей клеток и биополимеров. обусловливающих их узнавание др. клетками.

К О-гликозидам в широком смысле слова относят не только гликозиды с неуглеводными агликонами, но и внутр. ангидриды Сахаров (внутр. гликозиды), олиго- и полисахариды. О-гликозиды-малолетучие кристаллич. или аморфные вещества. гликозиды низших спиртов легко раств. в воде, спиртах, не раств. в малополярных орг. растворителях. Растворимость гликозиды со сложными агликонами в значит. мере определяется хим. особенностями последнего: соед. с полярными агликонами (напр., гликозиды полиолов) раств. в воде, соед. с крупными гидрофобными агликонами не раств. в воде и малополярных растворителях. Для олигозидов с большими малополярными агликонами (напр., сапонины. характерны пенообразующие свойства.

гликозиды не обладают хим. свойствами восстанавливающих Сахаров, обусловленными карбонильной группой, не подвержены мутаротации. Они легко ацилируются ангидридами и галоген-ангидридами кислот в пиридине с образованием сложных эфиров. алкилируются типичными алкилирующими агентами в сильнощелочных средах, образуют циклич. ацетали и кетали при конденсации с карбонильными соед., окисляются периодатами с расщеплением связей С—С, подвергаются кислотному гидролизу, алкоголизу. формолизу с расщеплением гликозидной связи. Скорость гидролиза в наибольшей степени зависит от размера цикла: фуранозиды гидролизуются на два порядка быстрее пиранозидов. Механизм гидролиза м. б. представлен след. схемой (знак ~ означает, что молекула гликозида может иметь или конфигурацию):

Скорость ферментативного гидролиза, который осуществляется под действием гликозидгидролаз, зависит от структуры агликона.

Гликозиды с алифатич. и алициклич. агликонами устойчивы к действию растворов щелочей. с ароматич. и некоторыми гетероциклич. агликонами - неустойчивы. Так, щелочное расщепление D-глюкопиранозидов с ароматич. агликоном дает 1,6-ангидроглюкозу (левоглюкозан), что является препаративным методом синтеза последней.

Методы синтеза гликозиды основаны на нуклеоф. замещении при гликозидном центре восстанавливающих Сахаров и их производных. Кислотный алкоголиз Сахаров в избытке спирта приводит к смеси четырех изомерных гликозиды ( и пиранозидов, и фуранозидов), где в состоянии равновесия преобладают пиранозиды. Конкретный состав смеси зависит от конфигурации углевода. Для стерео- и региоселективного синтеза гликозиды с определенной конфигурацией гликозидного центра и размером цикла применяют гликозилирование агликонов производными углеводов с активированным гликозидным центром и полностью защищенными спиртовыми гидроксилами.

В кач-ве гликозилирующих агентов чаще всего используют: ацилгликозилгалогениды (напр., ф-лы III), бензилгликозилгалогениды, 5-членные циклич. ортоэфиры (напр., IV), производные пирувонитрила (напр., V), оксазолиновые производные (напр., VI).

Для синтеза арил-О-гликозидов применяют также сплавление полных ацетатов восстанавливающих сахаров с фенолами в присутствии сильнокислых катализаторов (метод Гельфериха). Прир. О-гликозиды выделяют главным образом из растений.

К природным О-гликозидам относятся сапонины, гликозиды сердечные, флавоноидные коферменты (напр., рутин), гликолипиды. гликопротеины. некоторые антибиотики.

Хим. свойства N-гликозидов сильно зависят от характера заместителей при атоме N. Алифатич. и ароматич. N-гликозиды, содержащие при N атом водорода, подвергаются мутаротации (подобно восстанавливающим сахарам) вследствие таутомерного превращения в форму шиффовых оснований, например:

Они легко подвергаются кислотному и щелочному гидролизу.

N-Гликозиламиды, в т.ч. N-гликозилмочевины, и соед., в которых гликозидный атом N включен в амидную структуру, не склонны к мутаротации и по устойчивости к гидролизу сходны с О-гликозиды Алифатич. и ароматич. гликозиды, в которых гликозидный атом N обладает достаточно высокой основностью, подвергаются перегруппировке в 1-амино-1-дезоксикетозы (Амадори перегруппировка).

Алифатич. и ароматич. N-гликозиды получают конденсацией восстанавливающих Сахаров с аминами; N-гликозиламиды и гликопептиды - восстановлением гликозилазидов с послед. N-ацилированием; нуклеозиды и их структурные аналоги-N-гликозилированием азотсодержащих гетероциклич. соединений ацилгликозилгалогенидами и их аналогами.

К прир. N-гликозидам относятся нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, гликопротеины. некоторые смешанные биополимеры, в которых гликозидная связь соединяет углеводные и пептидные цепи через амидный атом N остатка аспарагина. Многие N-гликозиды и структурные аналоги нуклеозидов, являясь антиметаболитами нуклеозидов, обнаруживают высокую физиол. активность и используются в кач-ве лек. препаратов, напр. фторафур, цитарабин.

Для S-гликозидов характерны специфич. свойства, связанные с возможностью окислит.-восстановит. реакций по атому S. К ним относятся гидрогенолиз над никелем Ренея, окислит. расщепление галогенами, окисление до сульфонов, образование из S-гликозиды гликозилгалогенидов. Гидролиз S-гликозиды в отличие от гидролиза О-гликозиды может протекать в мягких условиях в присутствии солей Hg и Cd, что позволяет вести селективную реакцию, не затрагивая О-гликозидные связи молекулы. S-гликозиды, аналогично ароматич. О-гликозиды, получают конденсацией тиолятов щелочных металлов с ацилгликозилгалогенидами. Специфич. методы - конденсация ацилгликозилгалогенидов с тиомочевиной с послед. гидролизом тиурониевой соли и частичный гидролиз диалкилдитиоацеталей сахаров, катализируемый солями Hg.

Лит.: Химия углеводов, М., 1967; Бочков А. Ф., Афанасьев В. А., Заи-ков гликозиды Е., Образование и расщепление гликозидных связей, М., 1978; Bochkov A. F., Zaikov G. Е., Chemistry of the O-glycosidic bond: formation and cleavage. Oxf.-N.Y., 1979. © А.Ф. Бочков.