- •2. Стереоизомерия моносахаридов [23, 27]
- •3. Формулы Хеуорса
- •4. Таутомерия
- •5. Химические свойства
- •5.1. Окисление
- •5.2. Образование и гидролиз гликозидов [25]
- •5.3. Взаимодействие с фенилгидразинами [21, 25, 16]
- •II. Олигосахариды. Полисахариды
- •1. Строение и биологическая роль трегалозы
- •2. Гидролиз олигосахаридов
- •3. Эфиры целлюлозы и их применение
- •3.1. Нитраты
- •3.2. Ацетаты
- •3.3. Карбоксиметилцеллюлоза
- •5. Строение и биологическая роль инулина
- •Литература
5.2. Образование и гидролиз гликозидов [25]
Гидролиз гликозидов катализируется кислотами и лишь в некоторых случаях основаниями; большинство гликозидов устойчиво к действию щелочей.
О-Гликозиды
Простейшие O-гликозиды получают действием избытка спирта на моносахарид в присутствии кислых катализаторов. Эта реакция, открытая Фишером в 1893 году, приводит к равновесной смеси всех четырёх возможных гликозидов, в которой, как правило, преобладают пиранозиды. Превращение может идти как по представленному здесь механизму SN1, так и по механизму SN2.
В реакцию вступают преимущественно пятичленные циклы: по-видимому, фуранозы способны образовывать оксониевый ион легче, чем пиранозы; однако после возникновения гликозида происходит изомеризация фуранозидов в пиранозиды со смещением равновесия в сторону образования последних.
Многие О-гликозиды сравнительно легко гидролизуются в кислой среде (реакция, обратная реакции получению гликозидов). Скорость гидролиза зависит от строения моносахаридного остатка и природы агликона. Скорость, как правило, падает в ряду 2-дезоксиальдозы > пентозы > гексозы > гептозы > аминосахара и уроновые кислоты. Фуранозиды гидролизуются приблизительно в 100 раз быстрее изомерных пиранозидов. Гликозиды с ароматическими агликонами обычно гидролизуются значительно быстрее, чем алифатические аналоги.
Гликозиды фенолов, енолов, β-оксикарбонильных и родственных им соединений с электроотрицательными группами в β-положении к гликозидной связи в щелочной среде подвергаются деструкции, приводящей к расщеплению гликозидной связи.
S-Гликозиды (тиогликозиды)
В отличие от О-гликозидов, тиогликозиды, как правило, не удается получить действием тиолов на сахара. Наиболее общий и совершенный метод получения тиогликозидов основывается на конденсации сульфидов с ацилгалогенозами. Эту реакцию проводят в водно-ацетоновых растворах или в спирте, обычно при комнатной температуре. Образующиеся гликозиды, как правило, имеют 1,2-транс-конфигурацию.
Ацилгалогенозы, в свою очередь, получают из полностью ацилированных циклических форм сахаров, используя насыщенные растворы галгеноводородов в уксусной кислоте или в её смеси с уксусным ангидридом.
ацилгалогеноза S-гликозид
Тиогликозиды способны гидролизоваться кислотами с образованием меркаптанов и соответствующих моносахаридов по тому же механизму, что и О-гликозиды (см. схему образования – гидролиза). Однако эти соединения значительно более устойчивы к кислотному гидролизу, чем их кислородные аналоги. Это объясняется пониженной основностью атома серы по сравнению с кислородом, что затрудняет протонирование на первой стадии реакции и уменьшает концентрацию иона тиония.
В присутствии хлорной ртути гидролиз S-гликозидов происходит достаточно быстро и даёт соответствующий моносахарид. Эта реакция специфична для тиогликозидов.
При нагревании с концентрированными растворами щелочей S-гликозиды претерпевают распад с разрывом гликозидной связи. Эта реакция аналогична щелочной деструкции О-арилгликозидов, но протекает в более жёстких условиях.
N-Гликозиды
Важнейшие из известных N-гликозидов представлены тремя типами соединений: а) гликозиламины, то есть продукты N-гликозилирования аммиака и алифатических или ароматических аминов; б) гликозилмочевины, или гликозилуреиды, то есть продукты N-гликозилирования мочевины и её производных; в) нуклеозиды.
Гликозиламины и гликозилуреиды могут быть получены прямой конденсацией аминов, мочевины или её производных с моносахаридами.
Основным методом искусственного построения гликозидной связи в нуклеозидах является взаимодействие ацилгалогеноз ( см. выше) с серебряными, ртутными солями и некоторыми другими производными гетероциклических оснований. В качестве исходных соединений для синтеза нуклеозидов могут быть использованы также гликозилуреиды, при этом осуществляют циклизацию остатка мочевины в этих соединениях действием подходящих реагентов с образованием гетероциклического ядра.
При сборке звеньев нуклеиновых кислот в организме стадия образования нуклеозидов отсутствует. Пиримидиновые нуклеотиды строятся взаимодействием 5-фосфорибозил-1-α-пирофосфата с оротатом (ионом урацилкарбоновой-4 кислоты) и дальнейшей модификацией образовавшегося соединения до урацила, цитозина и тимина. Пуриновые нуклеотиды образуются также из 5-фосфорибозил-1-α-пирофосфата, но азотсодержащий гетероциклический фрагмент монтируется уже на рибозофосфатном остове [9].
5-фосфорибозил-1-α-пирофосфат оротат
Гликозиламины являются наиболее легко гидролизующимися представителями класса гликозидов. Их гидролиз катализируется как кислотами, так и основаниями, и в некоторых случаях протекает даже без катализатора. Эта реакция приводит к выделению соответствующего амина или аммиака и к образованию свободного моносахарида.
Гликозилмочевины значительно более устойчивы к кислотному и щелочному гидролизу, чем гликозиламины.
Нуклеозиды устойчивы к щелочам и достаточно медленно гидролизуются кислотами [25]. Нуклеозиды пуриновых оснований гидролизуются легче пиримидиновых [23].