Качественные реакции на стероидные соединения

Стероиды, выделяемые корой надпочечников, называются кортикоидами или кортикостероидами. Известно около 30 различных кортикоидов, подразделяемых на два обширных класса: минералокортикоидов и глюкокортикоидов. Первые регулируют минеральный, водно-солевой, обмен (например, химические процессы с участием натрия), вторые - углеводный (глюкозный) и белковый обмен.

В данной главе будут рассмотрены общие качественные реакции на стероидные соединения. Однако их анализ невозможно провести без раскрытия понятия «качественные реакции» Качественный анализ -- совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, соединений и радикалов, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ. В качественном анализе используют легко выполнимые, характерные химические реакции, при которых наблюдается появление или выделение или растворение осадка, исчезновение окрашивания, образование газа и др. Реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны. Качественный анализ в водных растворах базируется на ионных реакциях и позволяет обнаружить катионы или анионы. Основоположником качественного анализа считается Р.Бойль, который ввёл представление о химических элементах как о неразлагаемых основных частях сложных веществ и систематизировал все известные в его время качественные реакции. Для определения присутствия веществ, анионов, катионов используются качественные реакции. Проведя их можно подтвердить однозначно их наличие. Эти реакции широко используются при проведении качественного анализа, целью которого является определение наличия веществ или ионов в растворах или смесях Аксенова Э.Н. и др. Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии. - М.: Медицина, 2001.

2.1 Общие качественные реакции на стероидные половые гормоны

Рассмотрим общие качественные реакции на стероидные половые гормоны на примере фолликулина для большей наглядности и упрощения процесса систематизации.

Фолликулин (эстрон) - один из женских половых гормонов (эстрогенов) имеет стероидную структуру:

Рис. 2. Стероидные половые гормоны

а) реакция с концентрированной серной кислотой.

При взаимодействии фолликулина с концентрированной серной кислотой образуется эфирное соединение соломенно-желтого цвета (фолликулинсульфат):

Рис. 3. Качественная реакция на фолликулин

Пробирку с 20 каплями спиртового раствора фолликулина помещают на 5-10 минут в кипящую водяную баню для выпаривания спирта. Затем добавляют 20 капель концентрированной серной кислоты и пробу снова выдерживают 5-10 минут в кипящей водяной бане. Жидкость постепенно приобретает соломенно-желтую окраску, переходящую в оранжевую и красно-бурую. Если для анализа берут масляный раствор фолликулина, то реакция идет при комнатной температуре. В смеси из 3-5 капель масляного раствора фолликулина и 2 капель концентрированной серной кислоты развивается соломенно-желтое окрашивание.

б) реакция с реактивом Фолина

При взаимодействии фолликулина с реактивом Фолина появляется синее окрашивание, характерное для фенольного радикала.

В пробирку вносят 5 капель раствора фолликулина, 2-3 капли 30%-го раствора гидроксида натрия и 2-3 капли реактива Фолина. Смесь окрашивается в синий цвет.

в) Диазореакция

В пробирку наливают 1 мл 10%-го раствора карбоната натрия, 1 мл спиртового раствора фолликулина и 1 мл диазореактива (0,5 мл 1%-го раствора сульфаниловой кислоты смешивают с 0,5 мл 5%-го раствора нитрита натрия). Постепенно возникает бледно-желтое окрашивание.

г) реакция с гидроксидом натрия

При взаимодействии фолликулина с гидроксидом натрия образуется хорошо растворимый фенолят фолликулина.

В две сухие пробирки наливают по 10 капель спиртового раствора фолликулина. В первую пробирку добавляют 1 мл дистиллированной воды и отмечают образование эмульсии фолликулина. Во вторую пробирку прибавляют 1 мл 30%-го раствора гидроксида натрия и содержимое перемешивают. Во второй пробирке помутнения раствора нет, так как в щелочной среде образуется растворимый фенолят эстрона.

д) Реакция на 17-кетогруппу

В сухую пробирку вносят 5 капель раствора фолликулина, 5 капель 10%-го раствора гидроксида натрия и 5 капель 2%-го спиртового раствора м-динитробензола. Через 5-8 мин развивается красное окрашивание.

2.2 Качественные реакции на кортикостероиды

Кортикостероиды - гормоны, синтез которых происходит в корковом слое надпочечников. К кортикостероидам относятся дезоксикортикостерон, кортикостерон, альдостерон, гидрокортизон (кортизол) и кортизон. Все они - вещества стероидной структуры, в молекулах которых содержатся кето- и гидроксигруппы:

Рис. 4. Химические формулы кортикостероидов

а) Реакция на кортизолБеликов В.Г. Фармацевтическая химия: Специальная фармацевтическая химия: в 2 ч. - Пятигорск, 1996

Кортизол, как и другие кортикостероиды, дает цветную реакцию с синим тетразолием, которая основана на его восстановлении за счет гидроксикетонной группы у 17-го углеродного атома гормона.

В пробирку наливают 1 мл спиртового раствора котризола (20 мкг/мл), 5 капель 10%-го раствора гидроксида тетра-метиламмония и 5 капель 5%-го спиртового раствора синего тетразолия. Содержимое пробирки перемешивают и помещают в темноту на 25 мин. Жидкость окрашивается в розовый цвет.

б) Реакция на дезоксикортикостерон

В пробирке смешивают 1 каплю масляного раствора дезоксикортикостерон-ацетата, 3-4 капли 96%-го этанола и 3-4 капли концентрированной серной кислоты. Смесь нагревают до кипения, охлаждают, добавляют еще 15 капель концентрированной серной кислоты и снова нагревают до кипения. Появляется синяя окраска.

в) Качественная реакция на 17-кетостероиды в моче (реакция Циммермана)

17-кетостероиды являются конечным продуктом обмена гормонов коры надпочечников и половых гормонов. Они характеризуются наличием кетогруппы при 17-м углеродном атоме циклопентанпергидрофенантренового ядра. Различные 17-кетостеро-иды отличаются наличием или отсутствием функциональных групп у 11-го атома углерода, либо ароматичной структурой кольца А. Общая химическая формула 17-кетостероида представлена на рисунке 5.

Рис.5. Общая химическая формула 17-кетостероида

В моче 17-кетостероиды находятся в основном в виде глюкуронидов. Содержание 17-кетостероидов в суточной моче здоровых людей зависит от возраста и пола. Так, у детей до 6 лет оно равно 3-4 мг/сутки, а с 6 до 12 лет - 5-10 мг/сутки. Суточная моча женщин детородного возраста содержит 6-15 мг 17-кетостероидов, а мужчин - 15-25 мгГлущенко Н.Н. и др. Фармацевтическая химия. - М.: Академия, 2004 .

Количество 17-кетостероидов в моче меняется при гипер- и гипофункции надпочечников, аденогипофиза и семенников.

Реакция Циммермана основана на взаимодействии 17-кетосте-роидов с метадинитробензолом в щелочной среде с образованием продуктов конденсации вишнево-красного или розово-фиолетового цвета.

В сухую пробирку вносят 5 капель мочи, 5 капель 2%-го спиртового раствора м-динитробензола и 5 капель 30%-го раствора гидроксида натрия, перемешивают. Через 2-3 мин появляется вишнево-красное окрашивание, характерное для 17-кетостероидов.

Эту же реакцию можно сделать иначе: пробирку с 20 каплями мочи наклоняют под углом 45о и медленно, осторожно по стенке добавляют 30 капель 2%-го спиртового раствора мета-динитробензола. Затем также по стенке прибавляют 6 капель 24%-го спиртового раствора гидроксида натрия. Верхний слой окрашивается в розово-фиолетовый цвет.

2.3 Общие качественные реакции на стероидные сапонины

Для обнаружения сапонинов пользуются реакциями, которые можно разделить на три группы: 1) реакции, основанные на физических свойствах сапонинов; 2) реакции, основанные на химических свойствах сапонинов; 3) реакции, основанные па биологических свойствах сапонинов.

К первой группе реакций относится реакция (проба) на пенообразование. Эго не только чувствительная проба, но и довольно характерная, так как других веществ, обладающих такой способностью к пенообразованию, в растениях не встречается.

Ко второй группе качественных реакций относятся реакции осаждения сапонинов и цветные реакции.

Из водных растворов сапонины осаждаются гидроксидами бария и магния, солями меди, ацетатом свинца. Причем тритерпеновые сапонины осаждаются средним ацетатом свинца, а стероидные -- основным. Из спиртовых извлечений (или растворов) стероидные сапонины и тритерпеновые сапонины выпадают в осадок при добавлении спиртового раствора холестерина в виде холестеридов. Стероидные сапонины, так же как и сердечные гликозиды, дают реакцию Либермана -- Бурхарда.

Для качественных реакций готовят водный настой 1:10, нагревая измельченное растительное сырье на водяной бане в течение 10 мин. Настой после охлаждения фильтруют и проводят с ним необходимые реакции. Учитывая, что многие из перечисленных химических реакций могут давать и другие соединения, проводят еще и биологические испытания.

Большинство сапонинов вызывают гемолиз эритроцитов крови. Для проведения этой реакции из растительного сырья готовят настой на изотоническом растворе.

Подробнее о качественных реакциях:

1) Реакция на пенообразование. Берут две пробирки, в одну приливают 5 мл 0,1 н. НС1, а в другую -- 5 мл 0,1 п. NaOH. Затем в обе пробирки добавляют по 2--3 капли извлечения или раствора сапонинов и сильно встряхивают. При наличии в сырье тритерпеновых сапонинов в обеих пробирках образуется пена, равная по объему и стойкости. Если сырье содержит сапонины стероидной группы, то в щелочной среде образуется пека в несколько раз больше по объему и стойкости.

2) К 2 мл водного настоя в пробирке прибавляют несколько капель ацетата свинца. Образуется осадок.

3) К 1 мл спиртового раствора сапонинов прибавляют несколько капель 1 %-ного спиртового раствора холестерина. Образуется осадок.

4) Реакция Либермана -- Бурхарда. Для проведения этой реакции испытываемое вещество растворяют в ледяной уксусной кислоте и добавляют смесь уксусного ангидрида и концентрированной серной кислоты (50 : 1), Через некоторое время развивается окраска от розовой до зеленой и синей.

5) Реакция Лафона. К 2 мл водного настоя прибавляют 1 мл концентрированной серной кислоты, 1 мл этилового спирта и 1 каплю 10%-ного раствора сернокислого железа. При нагревании появ--ляется сине-зеленое окрашивание.

6) К 2 мл водного настоя прибавляют 1 мл 10%-ного раствора нитрата натрия и 1 каплю концентрированной серной кислоты. Появляется кроваво-красное окрашивание.

7) Гемолиз эритроцитов. К 1 мл настоя на изотоническом растворе добавляют 1 мл 2%-ной взвеси эритроцитов в изотоническом растворе. Кровь становится прозрачной, ярко-красной (гемолиз) Машковский М.Д. Лекарственные средства: В 2 тт. - Т.2. - М.: Новая волна, 2002.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Аринбасарова А.Ю., Кощеенко К.А., Андрюшина В.А., Гриненко Г.С., Скрябин Г.К. Способ получения 1,2-дегидропроизводных кортикостероидов. Патент РФ, 1993, №1830949.

2.Аринбасарова А.Ю., Фокина В.В., Карпов А.В., Меденцев А.Г., Кощеенко К.А. 1-ен-дегидрирование ба-метилгидрокортизона клетками Arthrobacter globiformis 193. Биохимия, 1995, т. 60, N 10, 1679-1687.

3.Ахрем А.А., Титов Ю.А. Стероиды и микроорганизмы. М.: Наука. 1970. 525 с.

4.Борман Е.А., Кощеенко К.А., Винокурова Н.Г., Романова И.В. Микробиологический гидролиз стероидных эфиров культурой Arthrobacter citreus ВКМ 654. Прикл. биохим. микробиол., 1985, т. 21, N 4, 437-444.

5.Борман Е.А., Редикульцев Ю.В., Кощеенко К.А., Турута A.M., Камерницкий А.В. Трансформация ситостерина в 9а-оксиандростендион клетками Mycobacterium sp. 207 в присутствии адсорбента. Прикл. биохим. микробиол., 1992, т.28, N4, 551-556

6.Борман Е.А., Туркина М.В. Изучение особенностей иммобилизации и трансформации стеринов включенными в ПААГ клетками Mycobacterium phlei 1026. Прикл. биохим. микробиол., 1983, т. 3, 372-377.

7.Государственная фармакопея XI изд. - М., 1989.

Размещено на Allbest.ru