ВЫДЕЛЕНИЕ АЛЛИОГЕНИНА И ЮККАГЕНИНА ИЗ РАСТЕНИЯ Allium karataviense REGEL

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования химического состава луковиц растения Allium karataviense Regel, собранных в Наманганской области. Для выделения вторичных метаболитов использовался 80%-й этанол, а затем экстракты подвергались хроматографическому разделению. Из полученных фракций были выделены два ключевых вещества: аллиогенин и юккагенин. Оба соединения были очищены и исследованы с использованием тонкослойной хроматографии, ИК-спектроскопии и анализа температуры плавления. В результате были выделены два активных соединения с высокими температурами плавления и специфическими спектральными характеристиками, что подтвердило их структуру и функциональные группы.

ABSTRACT

The article presents the results of the chemical composition study of the bulbs of Allium karataviense Regel, collected in the Namangan region. To isolate secondary metabolites, 80% ethanol was used, and the extracts were subjected to chromatographic separation. Two key compounds, alliogennin and yuccagenin, were isolated from the obtained fractions. Both compounds were purified and analyzed using thin-layer chromatography, IR spectroscopy, and melting point determination. As a result, two active compounds with high melting points and specific spectral characteristics were identified, confirming their structure and functional groups.

Ключевые слова: Allium karataviense Regel, лук, экстракция, хроматография, выделение, биоактивные вещества, элюирование.

Keywords: Allium karataviense Regel, bulb, extraction, chromatography, isolation, bioactive compounds, elution.

Введение

Allium karataviense Regel — многолетнее растение, луковица шаровидная, толщиной 2–6 см; кора черная или серая, бумажистая; Стебель короткий, 10–25 см длиной, иногда до середины заглублён в почву, короче листьев; Листья чаще всего 2, реже 1 или 3, ланцетные или часто продолговатые или эллиптические, шириной 3–15 см, с гладкими краями; Околоцветник составляет две трети длины венчика, немного короче и коротко заостренный; Соцветие шаровидное, густо-многоцветковое; прицветники равные, длиной 3–4 мм от чашечки, с многочисленными слоями прилистников; Чашечки звездчатые, бледно-розово-фиолетовые, длиной 5-7 мм, линейные, извитые, изогнутые и скрученные по всей длине; тычинки немного длиннее сегментов венчика; Цветки сросшиеся у основания и соединенные с чашечкой, треугольной формы с ланцетным основанием; Яичник шероховатый; Коробочка обратнояйцевидно-сердцевидная, диаметром около 8 мм. Цветет в апреле-мае[1, 2]. Луковицы приплюснуто-шаровидные, до 5 см в диаметре; Внутренние оболочки шелковисто-блестящие, белые, похожие на пергамент, а внешняя кора красновато-черная или серая, бумажная, слегка продольно разделенная и вытянутая в короткую шейку. Цветоносные стебли гибкие, чешуйчатые или уплощенные, конические с более широким основанием, гладкие, в сухом виде иногда ломающиеся по многочисленным поперечным бороздкам; длина 10-25 (до 40 во время плодоношения) см, диаметр 4-10 мм; зеленовато-голубой, часто красноватый или фиолетовый. Листья в числе 1-3, эллиптические или продолговато-яйцевидные (внутренние более ланцетные), плоско-дугообразные, приподнятые и изогнутые, толстые, плоские; верхняя сторона в основном с множеством продольных складок, нижняя сторона с множеством ребер; края гладкие, узко-фиолетовые или белые, длиной 10-25 см, шириной 4-15 см; Вначале пурпурный, позже темно-зеленый, часто пурпурный у основания [2,3]. Мяч имеет сферическую форму; средней плотности, многоцветковый; Диаметр 5-10 см, в период плодоношения увеличивается. Венчик одинаковой длины, прямой, густо-сердцевидный; Цвет зеленый с красным основанием, цвет варьируется от красного до пурпурно-зеленого.Цветение длится с апреля по май (начало июня). Цветки имеют чашевидную форму [2].

Из растения Allium karataviense был выделен ряд стероидных сапонинов, и эти соединения содержат следующие ядра спиростана и фуростана. Высокое содержание органических соединений серы является одной из важнейших характеристик этого растения Наиболее важными серосодержащими веществами являются цистеин и его производные, особенно S-замещенные цистеинсульфоксиды и g-глутамилпептиды [4,5,6,7,8,9,10].

Целью исследования является изучение стероидов луковиц растения Allium karataviense Regel произрастающей в Республики Узбекистан.

Материалы и методы.

Была проведена работа по изучению состава луковиц растения Allium karataviense Regel с целью исследования их химического состава. Луковицы растения были собраны на склонах холмов села Чодак, Папского района Наманганской области. Для выделения вторичных метаболитов 935 г измельченной части луковицы было экстрагировано 7 раз 80%-м этанолом. Получено 150 г вещества (16% от массы высушенного растительного сырья). Полученный экстракт был смешан в соотношении 1:1 с 150 г силикагеля, затем высушен при комнатной температуре и измельчён, после чего просеян через сито. Полученный продукт в 300 г был помещён в колонку (5x110 см) для хроматографического разделения и начато элюирование. Полученную смесь разделили на фракции с использованием колоночной хроматографии с гексаном, хлороформом и этилацетатом. Каждая фракция была получена в объеме 500 мл и исследована с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ). На основе результатов ТСХ схожие фракции были объединены, затем они были очищены с использованием различных растворителей.

Выделение аллиогенина. Колонку последовательно элюировали с использованием растворителей гексан, хлороформ и этилового ацетата (по 500 мл каждый) и проводили анализы с использованием ТСХ. При промывке колонки гексаном было получено 6 фракций. Затем колонка была промыта хлороформом, в результате чего было получено 21 фракция. После промывки гексаном и хлороформом колонка была промыта этиловым ацетатом, в результате чего было получено 18 фракций по 500 мл каждая. На 7-й фракции оставшиеся вещества в колбе не растворялись в этилацетате. Вещества из колбы были растворены в ацетоне для переноса в посуду с пенициллиновым раствором. Все фракции были подвергнуты тонкослойной хроматографии для выбора схожих фракций. С 1-й по 14-ю фракции, растворенные только в этиловом ацетате, а 7-8 фракции, растворенные в ацетоне, оказались схожими. Эти фракции были объединены в одну посуду. 9-11-12-13 фракции, растворенные в ацетоне, также оказались схожими, и для их объединения они были растворены. Для растворения использовалась система ацетон: этиловый ацетат в соотношении 2:1. После объединения 4 фракций на дне посуды образовался белый осадок. Осадок был отделен от жидкой фазы и очищен с использованием растворителей. Сначала осадок был промыт в ацетоне, и растворенная часть была помещена в отдельную посуду. Осадок был очищен от растворимых веществ в ацетоне, этиловом ацетате и метаноле. В осадок был добавлен хлороформ. Вещество не смешивалось с хлороформом, то есть не растворялось. Растворитель был испарен, оставив осадок на 1 день с открытой крышкой. В результате получен белый порошок, и была определена его температура плавления, а также был получен ИК-спектр.

Выделение юккагенина. После промывания хроматографической колонки хлороформом было получено 21 фракция по 500 мл каждая. В результате тонкослойной хроматографии на силикагель-бумаге было установлено, что фракции 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9 и 10 имеют схожие характеристики и были объединены. Фракции с 11 по 21 также оказались схожими и были объединены. Фракции 4 и 5 показали изменения, поэтому они были исследованы с использованием растворителей. Сначала фракция 4 была растворена в гексане, растворённая часть была отфильтрована в отдельную посуду. Затем она была растворена в этиловом ацетате, и растворённая часть была помещена в отдельную посуду. В дальнейшем в посуде образовался белый осадок, который был растворён в метаноле, как в чистом, так и в нечистом виде. Тонкослойная хроматография на силикагель-бумаге была проведена для проверки. Полученные три посуды с растворителями были оставлены для испарения. Из посуды с раствором в этиловом ацетате снова выпали белые кристаллы, которые были очищены промыванием в метаноле. Полученные вещества, согласно результатам тонкослойной хроматографии, оказались схожими. Было определено, что температура плавления составляет 239°C, а также был получен ИК-спектр.

Обсуждение результатов

Аллиогенин или (25R)-спиростан-2-a,3-b,5-a,6-a-тетрол было выделено из этилацетатной фракции растения Allium karataviense. Белый порошок, температура плавления 322-324°С, Mr 464,6 г/моль. -71,0° (c 1,10, пиридин). ИК-спектр: 3338; 2953; 2930; 1726; 1449; 1340; 1243; 1174; 1147; 898 (рис.1). Максимумы поглощения наблюдались при 862 см^-1, поглощение при 3338 см^-1 соответствует группе ОН; поглощение при 2930 см^-1 представляет собой валентные колебания групп CH₂; поглощение при 1449 см^-1 представляет собой деформационные колебания групп CH и CH₂; 1340 см^-1 вторичные спирты; 1174 см^-1 третичные спирты; 1243 см^- C-O связи; характерные линии поглощения изосерии стероидных сапогенинов наблюдались при 898 и 862 см^-1.На основании описанных выше линий поглощения можно сделать вывод, что соединение содержит изосерийный тетрагидросапогенин (25-D) и присоединенные к нему три вторичных и одну третичную гидроксильные группы. Полученное соединение имеет структуру (1S, 2S, 4S, 5¢, 6R, 7S, 8R, 9S, 12S, 13R, 15R, 16R, 18R,19R)-5¢,7,9,13-тетраметилспиро[5-оксапентацикло [10.8.0.02,9.04,8.013,18] эйкозан-6,2¢-оксан]-15,16,18,19-тетрол.

Рисунок 1. ИК- спектр алиогенина

Вещество (25R)-спирост-5-ен-2-α,3-β-диол, или юккагенин, было выделено из хлороформной фракции растения Alliumkarataviense. CAS номер 511-97-7. Белый порошок, температура плавления 238-239°C, молекулярная масса 430,6 г/моль. Оптическая активность: -114,7° (c 1,85, хлороформ). ИК-спектр: максимумы поглощения на 3401; 2914; 1642; 1452; 1368; 1240; 980 и 899 см-1 (рис. 2.). Поглощение на 3401 см^-1 указывает на присутствие нескольких OH-групп; поглощение на 2914 см^-1 связано с колебаниями валентных связей CH-групп; поглощение на 1642 см^-1 соответствует деформационным колебаниям C=C-групп; поглощение на 1452 см^-1 связано с деформационными колебаниями CH и CH₂-групп; поглощение на 1368 см^-1 характерно для вторичных спиртов; на 1240 см^-1 – для C-O связей; на 980 и 899 см^-1 проявляются характерные пики поглощения для изо-серий стероидных сапогенинов.

На основе этих поглощений можно утверждать, что в составе соединения присутствуют изо-серия (25-D) тетрагидросапогенин и три вторичных, а также одна третичная гидроксильная группа.

Рисунок 2. ИК- спектр юккагенина

Выводы

В данном исследовании проведены экстракция и разделение веществ, полученных из луковиц растения Allium karataviense Regel, и компонентов, содержащихся в этих экстрактах. С помощью методов экстракции и фракционирования были выделены биоактивные вещества. С использованием хроматографических методов и аналитических исследований выделенные вещества были очищены, и их структурные характеристики были определены. Результаты данного исследования могут послужить основой для разработки новых медицинских препаратов из этого растения в фармацевтической и фитотерапевтической областях.

Список литературы:

1. Fritsch, R.M., Blattner, F.R., Gurushidze, M. New classification of Allium L. subg. Melanocrommyum (Webb & Berthel.) Rouy (Alliaceae) based on molecular and morphological characters // Phyton: Annales Rei Botanicae. –2010. –№.49. – P. 145-320.
2. Аврорин Н. А.Род 2. Allium L. — Лук, Вид 14. Allium karataviense Regel // Декоративные травянистые растения для открытого грунта / под ред. Аврорина Н. А.. ‒Л.:Наука, Ленингр. отд, 1977. ‒Т. 1. ‒ С. 67–68.
3. Bussmann, R.W.et al. Allium giganteum Regel, Allium karataviense Regel, Allium rosenbachianum Regel, Allium stipitatum Regel, Allium suworowii Regel, Allium tenuissimum L., Allium trautvetteranum Regel. Amaryllidaceae. In: Batsatsashvili, K., Kikvidze, Z., Bussmann, R. (eds) // Ethnobotany of the Mountain Regions of Central Asia and Altai. Ethnobotany of Mountain Regions. Springer, Cham. ‒2020. ‒ Р. 69-86.
4. Pérez, A. J., Calle, J. M., Simonet, A. M., Guerra, J. O., Stochmal, A., Macías, F. A. Bioactive steroidal saponins from Agave offoyana flowers. // Phytochemistry. ‒2013. ‒ №95. ‒ Р. 298–307.
5. Kang, L., Zhang, J., Cong, Y., Li, B., Xiong, C., Zhao, Y.Ma, B. Steroidal Glycosides from the Rhizomes of Anemarrhena asphodeloides and Their Antiplatelet Aggregation Activity. // Planta Medica. ‒ 2012. ‒ №78(06). ‒ Р. 611–616.
6. Vollerner, Yu. S., Gorovits, M., B. Gorovits, T. T., Abubakirov, N. K. Steroid saponins and sapogenins of Allium XIV. The structure of karatavoiside A. // Chemistry of Natural Compounds. ‒ 1978. ‒№14(6). ‒ Р. 630-635.
7. Vollerner, Y.S., Abdullaev, N.D., Gorovits, M.B., Abubakirov.N.K. Steroid saponins and sapogenins of Allium. XVIII. The structure of karatavioside B. // Chemistry of Natural Compounds. ‒ 1983. ‒ №19(2). ‒ Р.186–190.
8. Vollerner, Y.S., Gorovits, M.B., Gorovits, T.T., Abubakirov, N.K.Steroid saponins and sapogenins of Allium. XVII. The structure of karatavioside C. // Chemistry of Natural Compounds. ‒1980. ‒№16(3). ‒ Р.264–268.
9. Vollerner, Y.S., Abdullaev, N.D., Gorovits, M.B., Abubakirov.N.K. Steroid saponins and sapogenins of Allium. XX. Structure of karatavisoides E and F.// Chemistry of Natural Compounds. ‒1984. ‒№20(1). ‒ Р.64–68.
10. Kuroda, Minpei; Ori, Kazutomo; Takayama, Hiroshi; Sakagami, Hiroshi; Mimaki, Yoshihiro. Karataviosides G–K, five new bisdesmosidic steroidal glycosides from the bulbs of Allium karataviense. // Steroids. ‒ 2015. ‒ №93. ‒ Р.96–104.