CC BY
9Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 24 (63). 2011. № 2. С. 390-395.
УДК 582.573.16:581.192
СТРОЕНИЕ ОСНОВНОГО СТЕРОИДНОГО ГЛИКОЗИДА СОЦВЕТИЙ ALLIUM CYRILLII (ALLIACEAE)
Толкачева Н.В.1, ЗайцевГ.П.2, КачалаВ.В.3, Гришковец В.И.4, ЧирваВ.Я.4
1Никитский ботанический сад - Национальный научный центр, Ялта, Украина
2Национальный институт винограда и вина «Магарач», Ялта, Украина
3Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва, Россия
4Таврический национальный университет им В.И.Вернадского, Симферополь, Украина
E-mail: [email protected]
В результате исследования стероидных гликозидов соцветий лука Кирилла (увеличенного) Allium cyrillii Ten. выделен основной спиростаноловый гликозид. С помощью химических и спектральных методов анализа была установлена структура данного соединения, которое представляет собой 3-О-Р-В-ксилопиранозил-(1^3)-[О-Р-В-глюкопиранозил-(1^2)]-О-Р-В-глюкопиранозил-(1^4)-О-Р-Б-галактопиранозид-(25,К)-5а-спиростан-2а,3р,бр-триол. Ключевые слова: Allium cyrillii Ten., стероидные гликозиды.
ВВЕДЕНИЕ
Стероидные гликозиды являются обширным классом природных соединений из группы сапонинов, которые привлекают внимание исследователей благодаря их широкому спектру биологической активности и экологической безопасности [1].
Известно, что экстракты разных растений, принадлежащих к семействам Amaryllidaceae, Dioscoreaceae, Alliaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, которые содержат стероидные гликозиды, используются в традиционной медицине как противоопухолевые, фунгицидные, контрацептивные, антивирусные и цитотоксические средства [2-4]. Известно также, что данные соединения снижают уровень холестерина в крови и обладают антиоксидантным действием [5, 6]. Кроме того, стимуляция роста и фитоиммунитета растений стероидными гликозидами позволяет рассматривать эти вещества как природные адаптогены [7].
Перспективными в плане поиска сапониноносних видов являются растения рода Allium, произрастающие в Крыму, тем более, что в литературе данные о стероидных гликозидах большинства крымских луков отсутствуют. Именно поэтому изучение химической структуры стероидных гликозидов представителей семейства Alliaceae является актуальным.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В качестве объектов исследования взят основной сапонин, выделенный из соцветий лука Кирилла (увеличенного) Allium cyrillii Ten., собранного на северовосточном склоне горы Парагильмен в 2010 г.
170 г свежесобранных и измельченных соцветий трижды экстрагировали 70%-ным этиловым спиртом. Экстракцию проводили путем нагревания сырья на водяной бане с обратным холодильником в течение трех часов. Полученный экстракт упаривали на роторном испарителе при 50 °С до водного остатка и последовательно обрабатывали хлороформом и н-бутиловым спиртом. Бутанольный экстракт упаривали. Тонкослойную хроматографию (ТСХ) проводили в системах хлороформ-метанол-вода (65:35:7) и хлороформ-метанол (7:3). Для хроматографии использовали силикагельные пластинки Sorbfil АФ-В, толщина слоя 110 мкм. Хроматограммы опрыскивали реактивом Эрлиха [8] и реактивом Санье [9], после чего нагревали до 120 °С. Кислотный гидролиз выполняли следующим образом: 10 мг чистого гликозида нагревали при 110 °С в 5 мл 1%-ного раствора серной кислоты в этиловом спирте в течении 2-х часов. После охлаждения гидролизат разбавляли водой и извлекали агликон хлороформом. Хлороформные экстракты промывали водой до нейтральной реакции и концентрировали в вакууме до сухого остатка. С помощью ТСХ в системе бензол-этанол 9:1 идентифицировали агликон. Водные слои нейтрализовывали анионитом до нейтральной реакции и упаривали. Сахара идентифицировали в системе бутанол-ацетон-вода 4:5:1.
Колоночная хроматография была проведена с использованием колонки 100 мм с фазой Supelcoclean C18 (150-200 мкм, Supelco). ВЭЖХ разделение проводилось на хроматографе Agilent 1100, оснащенном детектором по светорассеиванию (ELSD) и колонкой Zorbax SB-C18 (150^2.1 мм). ЯМР эксперименты осуществлялись с образцами, растворенными в 0,6 мл дейтеропиридина (400 МГц для 100 МГц для 13С) на приборе Varian AS 400, стандарт - ТМС.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Из соцветий A. cyrillii было выделено 0,11 г хроматографически чистого гликозида. Агликоном после кислотного гидролиза был идентифицирован агигенин. С помощью ТСХ путем сравнения с заведомо известными образцами сахаров были идентифицированы глюкоза, ксилоза и галактоза в соотношении 2:1:1.
В 13С ЯМР-спектре (табл. 1) представлено 27 сигналов атомов углерода, за исключением сигналов углеводной части: четырех метильных (14,8; 16,3; 17,0; 17,1), девяти метиленовых, одиннадцати метиновых и трех четвертичных (36,8; 40,6; 109,0) атомов углерода. Данные :Н- и 13С ЯМР-спектров свитетельствуют о том, что соединение является производным ряда спиростана, величина 13С химического сдвига для атома С-22 равна 109,0 м.д. Величины химических сдвигов С-5 (5 47,6) С-9 (54,3) и С-19 (17,0) свидетельствуют о цис-сочленении колец А и В [1].
Химические сдвиги дублета СН3-27, а также двух сигналов метиленовых протонов c 5 3,49 (1Н, Н-26а и 3.58 (1Н, Н-26Ь) однозначно указывают на экваториальную ориентацию СН3-27 [1]. Таким образом, агликон относится к спиростанам (25Я)-ряда. Кроме того, 25Я-конфигурация подтверждается значениями химических сдвигов С-20, С-21, С-23, С-24, С-25 и С-27 в сравнении с литературными данными [10, 11]. 5ß-Конфигурация была определена с помощью корреляции между сигналом атома водорода при 5 1,28 м.д. (Ме-19) и значениями
сигналов атомов углерода при 5 (м.д.) 36,8 (С-10), 54,3 (С-9), 47,6 (С-5) и 46,9 (С-1) в двумерном спектре НМВС.
Положение гидроксильных групп в агликонной части гликозида (у С-2 и С-6 атомов) было выполнено путем анализа химических сдвигов сигналов С-атомов в стравнении с литературными данными [12-13] для незамещенных агликонных частей и с учетом значительных положительных а-эффектов гидроксилирования (до 10 м.д.) и небольших, обычно отрицательных, Р-эффектов. 2а,3р,6р-Конфигурации определены на основе анализа констант спин-спинового взаимодействия протонов у атомов С-2, С-3 и С-6 с протонами у соседних С-атомов.
Сравнение спектральных данных с литературными [12-15] подтверждает строение агликонной составляющей как (25Я)-5а-спиростан-2а,3р,6р-триол и указывает на замещение по атому С-3 (слабопольный сдвиг с 76,5 м.д. до 84,4 м.д.)
Таблица 1
Химические сдвиги атомов углерода гликозида
С-атом Химический сдвиг С-атом Химический сдвиг
1 46,9 Оа1-1' 102,9
2 70,5 2' 72,3
3 84,4 3' 75,3
4 31,7 4' 79,1
5 47,6 5' 75,5
6 69,8 6' 60,4
7 40,5
8 29,8 ае-Г 104,4
9 54,3 2'' 81,0
10 36,8 3'' 86,8
11 21,1 4'' 70,2
12 39,9 5'' 77,3
13 40,6 6'' 62,7
14 56,0
15 32,0 ае-г 104,5
16 80,9 2''' 75,8
17 62,8 3''' 77,9
18 16,3 4''' 71,2
19 17,0 5''' 78,2
20 41,8 6''' 62,5
21 14,8
22 109,0 Ху1-1'''' 104,7
23 31,6 2'''' 74,9
24 29,0 3'''' 78,4
25 30,4 4'''' 70,3
26 66,6 5'''' 67,1
27 17,1
В спектре ПМР в области сильного поля четко выделяются сигналы четырех метильных групп: 5 0,85 (3Н, s, Ме-18), 1,28 (3Н, s, Ме-19), 0,69 (3Н, d, J = 7,0 Hz, Ме-27) и 1,14 (3Н, d, J = 7,0 Hz, Ме-21). Также имеются четыре сигнала аномерных протонов: 5 5,56 (1Н, d, J = 7,5 Hz), 5,24 (1Н, d, J = 7,5 Hz), 5,20 (1Н, d, J = 7,5 Hz) и 4,96 (1Н, d, J = 7,5 Hz). Константы спин-спинового взаимодействия этих сигналов свидетельствуют о Р-конфигурации гликозидных связей.
Из анализа :Н- и 13С ЯМР-спектров следует, что углеводная цепь у С-3 состоит из остатков четырех сахаров. Химические сдвиги всех протонов четырех углеводных единиц были установлены с помощью комбинации двумерных спектров TOCSY и COSY. 13С-Химические сдвиги сигналов их соответствующих атомов однозначно отнесены с помощью двумерного спектра HSQC. Эти данные, приведенные в Табл. 2, свидетельствуют о наличии одного остатка P-D-галактопиранозы, одного остатка P-D-ксилопиранозы и двух - P-D-глюкопиранозы.
Таблица 2
Наблюдаемые корреляции в спектрах HSQC и НМВС гликозида
№ 5Н HMBC № п/п 5н HMBC
атома HSQC HSQC
1a 2,21 dd C-2, 3, 5, 10, 19 25 1,59 m C-24
1b 1,25 m C-2, 9, 10, 19 26a 3,58 dd C-22, 24, 25
2 4,09 m C-3 26b 3,49 t C-22, 24, 25, 27
3 4,01 m C-2, 1' 27 0,69 d C-24, 25, 26
4a 2,38 q C-2, 5, 10
4b 2,12 m C-5, 10 1'-Gal 4,96 d C-3, 3'
5 1,18 m C-4, 10, 19 2' 4,54 m C-3'
6 3,96 m C-8, 10 3' 4,12 m C-5'
7a 2,00 m C-5, 6, 9 4' 4,59 m C-2', 3', 5', 1''
7b 1,17m C-8 5' 4,02 m C-6'
8 2,15 m C-6, 9, 13, 14 6'a 4,59 m C-5'
9 0,75 td C-8, 10, 19 6'e 4,19 m C-4', 5'
10 1''Glc 5,20 d C-4'
11a 1,54 m C-8 2'' 4,34 t C-3'', 1'''
11b 1,42 m C-8 3'' 4,14 t C-1'''', 1'', 2'', 4''
12a 1,70 m C-9, 13, 14 4'' 3,79 t C-3'', 5'', 6''
12b 1,09 m C-9, 11, 13 5'' 3,85 m C-4'', 6''
13 6''a 4,48 m
14 1,14 m C-8, 12, 13, 15, 17, 18 6''e 4,05 m C-4'', 5''
15a 2,08 m C-8, 13, 14, 16, 17 1'''Glc 5,56 d C-2'', 3'''
15b 1,43 m C-8, 14, 16 2''' 4,03 m C-3'''
16 4,57 m C-13 3''' 4,12 m C 1''' 2''' 4''' 5'''
17 1,83 t C-12, 13, 15, 16, 18, 20, 21 4''' 4,03 m C-6'''
18 0,85 s C-12, 13, 14, 17 5''' 3,89 m C-6'''
19 1,28 s C-1, 5, 10 6'''a 4,53 m C-4'''
20 1,94 m C-13, 17, 21, 22, 23 6'''e 4,40 dd C-4''', 5'''
21 1,14 d C-17, 20, 22 1''''Xyl 5,24 d C-3'', 3''''
22 2'''' 3,94 t C-3'''', 4''''
23a 1,67 m C-20, 22, 24 3'''' 4,07 m C-5''''
23b 1,62 m C-22, 24, 25 4'"' 4,11 m C-3'''', 5''''
24a 1,57 m C-22, 23 5''''a 3,66 t C 1'''' 3'''' 4''''
24b 1,53 m C-22, 23, 25 5''''e 421 m C 1'''' 3'''' 4''''
Корреляция между С-3 (84,4) агликона и Н-1 Gal (4,96) показывает место присоединения углеводных остатков к агликону. Для С-4 Gаl (79,1) наблюдается химический сдвиг, характеризующий место присоединения остатка глюкопиранозы. HMBC спектр показал структурно информативные кросс-пики корреляций между сигналом протона с 5 4,96 м.д. (Н-1 Gаl') и сигналом атома углерода с 5 81,0 м.д. (С-2 Glc''), а также сигналами H-1 Xyl (5,24) и C-3 Glc'' (86,8); H-1 Glc''' (5,56) и C-2 Glc'' (81,0); H-1 Glc'' (5,20) и C-4 Gal (79,1).
Таким образом, основной стероидный гликозид соцветий лука Кирилла Allium cyrillii Ten. представляет собой 3-0-Р-Б-ксилопиранозил-(1^-3)-[0-Р-0-глюкопиранозил-(1 ^2)]-0-P-D -глюкопиранозил-(1 ^^-О-Р^-галактопиранозид-^^^а-спиростан^а^Р^Р-триол.
25
21 /
18
HQ,
Xyl(1-->3)Glc(1-->4)Gal—Q
Glc(1-->2)
'' 27
QH
ВЫВОДЫ
1. Из соцветий лука Кирилла Allium cyrillii Ten. была получена сумма стероидных гликозидов и выделен основной сапонин.
2. На основании химических и спектральных методов было установлено, что он представляет собой 3 -О -P-D -ксилопиранозил-( 1 ^3)- [О -P-D-глюкопиранозил-(1 ^2)] -О-Р^-глюкопиранозил-( 1 ^4)-О-Р^-галактопиранозид-(25Я)-5 а-спиростан-2а,3р,бр-триол.
Список литературы
1. Строение и биологическая активность стероидных гликозидов ряда спиростана и фуростана / [П.К. Кинтя, Г.В. Лазурьевский, Н.Н. Балашова и др.]. - Кишинев: Штиинца, 1987. - 142 с.
2. Васильева И.С. Состав и биологическая активность стероидных гликозидов из суспензионной культуры клеток Dioscorea deltoidea Wall. / И.С. Васильева, В.А. Пасешниченко // Прикл. биохим. и микробиол. - 1995. - Т. 31. - С. 238-242.
3. Multiple functions of sterols in yeast endocytosis / A. Heese-Peck, H. Pichler, B. Zanolari [et al.] // Mol. Biol. Cell. - 2002. - Vol. 13. - P. 2664-2680.
4. Oleszek W. Saponins in food, feedstuffs and medicinal plants / W. Oleszek, A. Marston // Phytochemical Society of Europe. - 2000. - Vol. 45. - Р. 241-254.
5. Steroid saponins from fenugreek and some of their biological properties / Y. Sauvaire, Y. Baissac, O.
Leconte [et al.] // Adv. in Exp. Med. and Biol. N.Y. - London: Plenum Press. - 1996. - Vol. 405. - P. 37-46.
6. Кинга П.К., Ковальчук Л.П., Бурцева С.А. Поиск антиоксидантов в ряду стероидных гликозидов // Хим. фарм. журнал. - 1982. - № 1. - С. 95-97.
7. Стероидные фуростаноловые гликозиды - новый класс природных адаптогенов / Васильева И.С., Удалова Ж.В., Зиновьева С.В., Пасешниченко В.А. // Прикладная биохимия и микробиология -2009. - Т. 45, № 5. - С. 517-526.
8. Kiyosawa S. Detection of Prototype Compounds of Diosgenin and Other Spirostanol-Glycosides / S. Kiyosawa, M. Huton // Chem. Pharm. Bull. - 1968. - Vol. 16. - P. 1162-1164.
9. Sannie M. Steroid Sapogenins 7. Neoruscogenin 3-ß-Dihydroxy-22ß-25L-S-Spirostene, a new Sapogenin from Ruscus aculeatus / M. Sannie, H. Lapin // Bull. Soc. Chem. France. - 1957. -Vol. 10. - P. 12371241.
10. Ikeda T. Pregnane- and furostane-type oligoglycosides from the seeds of Allium tuberosum /T. Ikeda, H. Tsumagari, M. Okawa [et al.] // Chem. Pharm. Bull. - 2004. - Vol. 52. - № 1. - P. 142-145.
11. Su L. Steroidal saponins from Tribulus terrestris /L. Su, G. Chen, S.-G. Feng [et al.] // Steroids. - 2009. Vol. 74. - P. 399-403.
12. Agrawal P.K. Carbon-13 NMR spektroskopy of steroidal sapogenins and steroidal saponins / P.K. Agrawal, D.C. Jain, R.K. Gupta [et al.] // Phytochemistry. - 1985. - Vol. 24. - № 11. - P. 2479-2496.
13. Agrawal P.K. Assigning stereodiversity of the 27-Me group of furostane-type steroidal saponins via NMR chemical shifts / P.K. Agrawal // Steroids. - 2005. - Vol. 70. - P. 715-724.
14. Peng J. 19 New steroidal saponins from Allium plants: isolation, structural elucidation and effect on blood coagulability / J. Peng, X. Yao // Saponins used in traditional and modern medicine. Plenum press.: New York, 1996. Vol. 404. - P. 511-526.
15. Hayes P.Y. Steroidal saponins from the roots of Trillium erectum (Beth root) / P.Y. Hayes, R. Lehmann, K. Penman [et al.] // Phytochemistry. - 2009. - Vol. 70. - P. 105-113.
Толкачова Н.В. Будова основного стеро1дного глжозиду суцвггь Allium cyrililii (Alliaceae) / Н.В. Толкачова, Г.П. Зайцев, В.В. Качала, В.1 Гришковець, В.Я Чирва // Вчет записки Тавршського нацюнального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Серiя „Бюлопя, хiмiя". - 2011. -Т. 24 (63), № 2. - С. 390-395.
В результата дослвдження стеро!дних глiкозидiв суцвггь цибулi Юршла (збшьшеного) Allium cyrillii Ten. видшений основний стростаноловий глжозид. За допомогою хiмiчних i спектральних метсадв аналiзу було встановлено структуру дано! сполуки, яка е 3-0-Р^-ксилотранозил-(1^3)-[0-Р^-глюкотранозил-( 1 ^2)] -0-Р^-глюкотранозил-( 1 ^4)-0-Р^-галактотранозид-(2 5R)-5 а-сшростан-2а,3р,6р-трюл.
Ключов1 слова: Allium cyrillii Ten., стеро!дт глжозиди.
Tolkachova N.V. Structure of basic steroidal glycoside of raseme of Allium cyrililii (Alliaceae) / N.V. Tolkachova, G.P. Zaytsev, V.V. Kachala, V.I. Grishkovets, V.Ya. Chirva // Scientific Notes of Taurida V.Vemadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2011. - Vol. 24 (63), No. 2. - P. 390-395. As the result of the research of steroidal glycosides of raseme of Allium cyrililii Ten. The main spirostanol saponin has been obtained. With the help chemical and spectral methods the structure of the given compound has been determined. It is 3-0-ß-D-xylopyranosyl-(1^3)-[0-ß-D-glucopyranosyl-(1^2)]-0-ß-D-glucopyranosyl-(1^4)-0-ß-D-galactopyranoside-(25R)-5a-spirostan-2a,3ß,6ß-triol. Keywords: Allium cyrillii Ten., steroidal glycosides.
Поступила в редакцию 18.05.2011 г.
