Як запам’ятати формули сапонінів

     Правило номер чотири:
     живи з наукою у мирі.

  Як запам’ятати формули сапонінів?

   Сапоніни – це ще один досить складний матеріал для засвоєння.
По-перше, слід усвідомити, що сапоніни поділяються на тритерпенові та стероїдні.
По-друге, всі сапоніни є глікозидами. Агліконова частина сапонінів називається сапогеніном. Цукрова частина сапонінів частіше представлена глюкозою, галактозою, ксилозою або рамнозою.
Почати слід з запам’ятовування основного скелета формули циклопентанопергідрофенантрена (4 кільця, 3 з яких шестичленні і одне – п’ятичленне) і нумерації його вуглецевих атомів (зазвичай це не викликає дуже великих труднощів).

Циклопентанопергідрофенантрен

Цілий ряд сапонінів є його похідними. Циклопентанове кільце намалюємо трикутним виступом вгору і проведемо «черточки» від положень С₁₀, С₁₃ і С₁₄. Ці «черточки» позначають у нас (так, і не тільки у нас, а дуже часто і в науковій хімічній літературі) групу СН₃, яку хіміки домовилися в випадках складних молекул не позначати, щоб не загромаджувати малюнок. Так от, саму групу СН₃ помічати не обов’язково, але одинарну зв’язок до неї проводити потрібно (як це Ви бачите на малюнках усіх формул сапонінів).
Тепер перейдемо безпосередньо до формул.
Загальне правило: абсолютно всі тритерпенові сапоніни містять «вусики» в положенні С₄ (тобто дві –СН₃ групи).
Тритерпенові сапоніни бувають тетрациклічними і пентациклічними.

Тетрациклічні тритерпенові сапоніни мають 4 замкнуті сполучені кільця.

До циклопентанопергідрофенантренового скелету з доповненнями (+ черточка в С₁₀, С₁₃ і С₁₄ + «вусики» в С₄) на верхівці трикутного виступу циклопентанового кільця малюємо «подвійний паркан з виступами», як кажуть деякі студенти. Отримуємо формулу ланостану.

Ланостан

З’єднуємо трикутником черточку, яка виходить з положення С₁₀, з положенням С₉ (тобто отримаємо ще одне маленьке циклічне кільце – циклопропанове). Все інше залишаємо, як в ланостані. Це з’єднання називається циклоартаном. Похідні циклоартана містить астрагал шерстистоцвітковий.

Циклоартан

Якщо в формулі ланостану черточку з положення С₁₃ перемістити в С₈ (всередину циклогексанового кільця), отримаємо формулу даммарана. Це дуже важлива формула, тому що сапоніни – похідні даммарана – містять женьшень, і саме вони мають адаптогенну дію.

Даммаран

Запам’ятайте розташування черточок у формулі даммарана (С₁₀, С₈, С₁₄), тому що ці зв’язки залишаться в подальшому у всіх формулах тритерпенових сапонінів, які Вам потрібно знати.

Пентациклічні тритерпенові сапоніни мають 5 замкнуті сполучені кільця.

Формула лупана містить 4 циклогексанових кільця і одне циклопентанове. На стику між ними (кільця D–E, положення С₁₇) намалюйте черточку (пам’ятаємо також про «вусики» в С₄, черточки в С₁₀, С₈, С₁₄). Тобто ми в даний момент маємо 6 черточок, які будуть характерні для всіх пентациклічних тритерпенових сапонінів.

Лупан

Відмінністю лупана від інших пентациклічних тритерпенових сапонінів є:
1) наявність циклопентанового кільця (в усіх інших п’яте циклічне кільце – циклогексанове);
2) емблема фірми «Мерседес» (тільки без окружності), що виходить з кута циклопентанового кільця Е (положення С₁₉).
Тритерпенові сапоніни – похідні лупана – характерні для люпина жовтого, омели білої, вільхи клейкої.

Інші пентациклічні тритерпенові сапоніни, які Вам потрібно знати, є похідними урсана або олеанана. Їх молекули складаються з 5 циклогексанових кілець і мають всі 6 черточок, про які йшлося трохи вище (див. лупан).
Урсан був першим виділеним сапоніном; отриманий він з толокнянки звичайної (Arctostaphylos uva–ursi, звідки і назва). На його основі побудований альфа–амірин. Щоб це запам’ятати, згадуйте, що першим ідентифікованим сапоніном був урсан, альфа – це перша буква латинського алфавіту; тобто урсан логічно пов’язується з альфа–амірином.

Урсан                                                           альфа–Амірин

Другим пентациклічним сапоніном, похідні якого також називаються аміринами, є олеанан, який був виділений з оливи звичайної Olea europaea, тому і отримав таку назву. На його основі побудований бета–амірин.

Олеанан                                                  бета–Амірин

Похідні урсана та олеанана складають основну масу тритерпенових сапонінів, поширених у рослинах.
Тепер щодо їх структури. Вони відрізняються один від одного наявністю або відсутністю –СН₃ груп в кільці Е в положеннях С₁₉ і С₂₀. Так, урсан має по одній –СН₃ групі як в С₁₉, так і в С₂₀ (дві паралельні черточки на малюнку), а олеанан – дві –СН₃ групи в С₂₀ («вусики»).
Відповідно, альфа–амірин також має дві паралельні черточки, а бета–амірин – «вусики».
Ми вже з Вами запам’ятовували альфа– і бета–положення в молекулах ліналоолів (ще не забули про ациклічні монотерпеноїди – компоненти ефірних олій?). Повторимо: альфа – перша буква латинського алфавіту; паралельні прямі не перетинаються – перша думка (наш паралельні черточки в альфа–амірині і в урсані); бета – друга буква; можливість перетину паралельних прямих (це «вусики» в бета–амірині та олеанані) – друга думка.
Таким чином, молекули урсана та олеанана мають 5 циклогексанових кілець і 8 –СН₃ груп (черточок).
Альфа– і бета–амірини побудовані на основі відповідно урсана та олеанана. У їх структурі з’являються також –ОН група в положенні С₃ (саме до неї найчастіше приєднуються цукрові залишки) і подвійний зв’язок в кільці С між С₁₂ і С₁₃ атомами.
Їх похідними є урсолова та олеанолова кислоти (які, до речі, часто обумовлюють кислу реакцію сапонінової піни, яка відрізняє її від піни мильної, що має лужну реакцію). Молекули цих кислот утворюються приєднанням –СООН групи в положення С₁₇ замість групи –СН₃.
Ще одна небезизвестна кислота – похідне олеанана та бета–амірину – це гліцирретинова кислота, яка міститься в коренях солодки. Її структура подібна до бета–амірину, від якого вона відрізняється наявністю хіноїдної групи (С=О) в положенні С₁₁ і заміною однієї з –СН₃ груп «вусиків» (а саме – групи в положенні С₃₀) на кислотну групу –СООН.
Саме наявність С=О групи в положенні С₁₁ обумовлює гормоноподібні властивості гліцирретинової кислоти та кореня солодки (аналогічну групу містять кортикостероїди, див. нижче, наприклад, кортизон).

Гліцирретинова кислота

В цілому ж похідні урсана поширені в рослинному світі менше, ніж похідні олеанана. Перші містяться в ортосифоні тичиночному і мають сечогінну дію, другі – як вже зазначалося, – в солодці, а також в календулах, каштанах, синюхах, аралії, і визначають протизапальні, спазмолітичні, відхаркувальні, венотонізуючі, капіляроукріплюючі та тонізуючі властивості.

Стероїдні сапоніни також мають у своїй основі формулу циклопентанопергідрофенантрена. Вони часто використовуються для синтезу стероїдних гормонів, зокрема, кортизону, формулу якого Вам потрібно знати.

Кортизон

На відміну від тритерпенових сапонінів, стероїди та стероїдні сапоніни не мають –СН₃ груп (черточок), спрямованих вниз, а спрямовані вони тільки вгору. Так, кортизон містить 2 таких груп – в положеннях С₁₀ і С₁₃. Крім того, він має ще дві хіноїдних групи (С=О) в самих циклогексанових кільцях в положеннях С₃ і С₁₁, і ще одну – в розгалуженому «вусику», який відходить від С₁₇ (там, де у тритерпенових сапонінів тетрациклічного типу розташований «паркан»). Як Ви, напевно, здогадалися, якщо йдеться про один «вусик», то там повинен бути і другий, який також відходить від С₁₇, але закінчується не –СН₃ групою, а групою –ОН. До речі, розгалужений «вусик» закінчується також –ОН групою, але не самостійною, а в складі групи –СН₂ОН.

Щодо монодесмозидів і бидесмозидів, які і представляють структуру стероїдних сапонінів, то вони містять 3 –СН₃ групи (черточки), спрямовані вгору, – в положеннях С₁₀, С₁₃ і С₁₈. Ця остання зв’язок знаходиться в новому гетероциклічному кільці, відсутньому у всіх інших сполук, які ми розглядали раніше, – лактонному 5–членному кільці Е. Однак, одним лактонним кільцем структура монодесмозидів не вичерпується. У них є ще одне лактонне кільце – 6–членне (кільце F), яке ніби лежить на боці і своїм «носиком» доторкається до правого верхнього кута 5–членного гетероциклічного кільця, а на протилежному боці має «хвостик» (тобто знову ж –СН₃ групу).
Крім того, як моно–, так і бидесмозиди мають –ОН групу в положенні С₃, до якої охоче приєднуються цукрові залишки (як це властиво також і кардіостероїдам, і тритерпеновим сапонінам), і подвійний зв’язок між атомами С₅ і С₆ циклогексанового кільця В.

Діосгенін

Таким чином, ми описали структуру основного монодесмозида – діосгенина. Він міститься в кореневищах діоскореї ніппонської та інших видів діоскореї, звідки і походить перша частина назви «діосгенін». Друга ж частина свідчить про агліконову природу сполуки.
На основі діосгенина будується його глікозид – діосцин, в молекулі якого в положенні С₃ розташовані 3 цукрових залишка: одна молекула глюкози, до якої приєднані дві молекули рамнози.

Діосцин

У бидесмозидах відбувається розмикання 6–членного гетероциклічного кільця з відповідним утворенням аглікона або глікозидів, в яких цукрові залишки приєднуються не в С₃ положенні, як у монодесмозидів, а по розімкнутому кільцю замість атома водню в –ОН групі.

Бидесмозид (R=H або Glu)

Стероїдні сапоніни містяться в діоскореї, якорцях стелящихся, пажитнику сінному, мають антихолестеринемічну дію і слугують сировиною для виробництва кортикостероїдів.

Якщо Ви вдало впоралися і з цим важким матеріалом, вітаю Вас! Ви зробили другий значний крок на шляху засвоєння фармакогнозії. Тепер Ви вже щось знаєте, в тому числі – і складний матеріал. Але багато чого ще чекає на Вас попереду. Не розслабляйтеся!