Терпены и стероиды. (Лекция 15)

1.

ХИМИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
ЛЕКЦИЯ 15
Терпены и стероиды
Составитель – доцент каф. органической и биомолекулярной химии,
д.х.н. Носова Э.В.

2.

Алициклы
2
ТЕРПЕНЫ и ТЕРПЕНОИДЫ
Т е р п е н ы – углеводороды, молекулы которых построены из изопреновых
звеньев C5H8, т. е. имеют состав (C5H8)n, где n = 2, 3, 4, ...; относятся к
обширному классу природных соединений изопреноидов.
Т е р п е н о и д ы различные производные терпенов, обычно
кислородсодержащие (спирты, окиси, альдегиды, кетоны, кислоты и их
эфиры).
Изопрен
изопентены
Разветвленный конец
изопреновой единицы («голова»)
2
Неразветвленный конец
изопреновой единицы («хвост»)
2
4
1
изопентан
3
+
4
1
3
«голова» «хвост» «голова»«хвост»
ациклический монотерпен

3.

Алициклы
3
«Биогенетическое изопреновое правило» (правило Л. Ружички):
для всех терпенов, а также для многих витаминов и гормонов
гомологической разностью является изопреновый скелет,
т. е. их молекулы построены из нескольких звеньев изопрена.
лимонен
Классы терпенов и их углеродный состав
Углеродный состав
С5
С10
С15
С20
С25
С30
С40
Класс
Гемитерпены (полутерпены)
Монотерпены
Сесквитерпены (полуторные терпены)
Дитерпены
Сестертерпены
Тритерпены
Тетратерпены

4.

Алициклы
4
Классификация терпенов
ТЕРПЕНЫ
Ациклические
Циклические
Моноциклические
Бициклические
Трициклические
Ациклические терпены
Мирцен
Оцимен
Мирцен сожержится в масле Myrcia acris,
оцимен - в листьях базилика (Ocimum basilicum)

5.

Алициклы
Гидроксильные производные ациклических терпенов
CH2OH
CH2OH
H
H3C
H
CH3
H2C
Гераниол
CH3
H3C
H
H
CH2OH
CH2OH
CH3
H2C
CH3
Нерол
Гераниол содержится
в гераниевом, цитронелловом, розовом, пальмарозовом, лемонграссовом и некоторых
других эфирных маслах.
В виде сложных эфиров присутствует в эфирном масле из плодов дикой моркови.
Гераниол относится к душистым маслам, применяется для составления
парфюмерных композиций, ароматизации мыла и моющих средств.
Цитраль (3,7-диметил-2,6-октадиеналь) — монотерпеновый ациклический альдегид,
существует в виде двух изомеров
CH=O
CH=O
H
H3C
CH3
H
H2C
CH3
Цитраль используют как душистое вещество в
парфюмерии и как ароматизатор в пищевой
промышленности; как антисептик и
противовоспалительное средство; как сырье при
получении витамина A; при получении многих душистых
веществ (иононов, гераниола, цитронеллола и др.).
Входит в состав лекарства для глаз, понижает кровяное
давление. В педиатрической практике цитраль
применяется при внутричерепных гипертензиях.
5

6.

Алициклы
6
Моноциклические терпеноиды ментанового ряда
7
1
2
6
3
5
4
10
8
OH
*
9
Лимонен (ментадиен-1,8)
ментан
150 oC
(±)-лимонен
*
OH
2 H2O, H+(H2SO4)
4H (Ni)
*
. HOH
( )-ментол
В эфирных маслах цитрусовых,
например лимона или апельсина,
может содержаться до 90 % Dлимонена. D-лимонен обладает ярко
выраженным цитрусовым запахом, Lлимонен имеет хвойный запах. Оба
широко используются в косметике в
качестве отдушки.
Лимонен также используется в
качестве репеллента он не только
эффективно отпугивает, но и убивает
многих насекомых.
OH
(ментадиола-1,8 моногидрат)
терпингидрат

7.

Алициклы
7
Терпингидрат
лекарственный препарат отхаркивающего действия
H
+
+
H2O
+
-H
(+)-a-пинен
+
+
OH
H2O
H2O
.HO
2
a-терпинеол
H2O, H2SO4
+ H3C
OH
OH
OH
цис-1,8-терпин
SO3H
терпингидрат
OH
.HO
2
OH

8.

Алициклы
8
Ментол
(+)-ментол
(-)-ментол
(+)-изоментол (+)-неоментол (+)-неоизоментол
(-)-изоментол
(-)-неоментол
(-)-неоизоментол
выделение ментола из эфирного масла мяты перечной
B(OH)3
O
OH
H2O, t
-
B
3
3+

9.

Алициклы
9
Синтез ментола
[H]
ментон
O
OH
OH , H2SO4
OH
3H2 (Ni)
_HO
_ 2
м-крезол
OH
OH
тимол
(2-изопропил-4-метилфенол)
(S-BINAP)-Rh(COD)
катализатор
Li
(C2H5)2NH
N(C2H5)2
мирцен
H2O, H
+
N(C2H5)2
O
(R)-цитронеллал
кат. ZnBr2
H2, Ni
OH
(±)-ментол
OH
(1R,2S,5R) -ментол
+

10.

Алициклы
Валидол
O
O
OH
ментол
ментиловый эфир изовалериановой кислоты
O
+
OH
ментол
H2SO4 конц.
OH
_HO
_ 2
O
O
ментилизовалерианат
(метиловый эфир изовалериановой кислоты)
10

11.

Алициклы
11
Бициклические монотерпены
2
3
1
1
7
4
5
6
6
2
7
5
4
3
4
4
5
7
5
3
1
1
пинан
камфан, борнан
каран
(2,6,6-триметилбицикло[3.1.1]гептан)
(1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан)
(4,7,7-триметилбицикло[4.1.0]гептан)
(1R,5R)(+)-α-пинен
2
6
2
6
3
туйан, сабинан
(1-изопропил-4-метилбицикло[3.1.0]гексан)
(1S,5S)(-)- -пинен

12.

Алициклы
12
Камфора
1,7,7-триметилбицикло[2.2.1]гептан-2-он, 2-борнанон
H4TiO4
O
HCO2H
O
H2SO4
a- пинен
CuO
NaOH
- HCO2Na
изоборнилформиат
камфен
OH
H
O
O
Br
борнеол
камфора
3-бромкамфора
Применяется при заболеваниях
нервной системы
как успокаивающее средство

13.

Алициклы
13
Камфеновая перегруппировка
+
H
+
+
1,2-сдвиг
+
II
I
a- пинен
1,2-сдвиг
+
H
+
+
(-)-камфен
III
1,2-сдвиг
метильной
группы
H
(+)-камфен
+
+
IV

14.

Алициклы
14
Производные сесквитерпенов
С е с к в и т е р п е н ы (с е с к в и т е р п е н о и д ы, полуторатерпены, от
лат. sesqui – полтора) – группа органических соединений класса терпенов, в
которую входят углеводороды от С15Н24 до С15Н32, а также их кислородные
производные (спирты, альдегиды, кетоны).
В группе сесквитерпенов выявлены соединения, обладающие более
значимой физиологической и фармакологической активностью по
сравнению с монотерпенами. Так, артемизин и изонардопероксид
высокоэффективны против некоторых видов малярии, а иллудин S и
гидроксиметилацилфульвен проявляют противоопухолевую активность.
H
O
O
H
O
CH2OH
O
O
O
HO
O
RO
OH
CH2OH
HO
O
O
O
артемизин
изонардопероксид
гидроксиметилацилфульвен
(HMAF или MGI-114)
иллудин S

15.

Алициклы
15
Производные дитерпенов и тетратерпенов
Д и т е р п е н ы органические соединения группы терпенов, содержащие
четыре изопреновых звена с общей формулой C20H32, (C10H16)2.
Кислородсодержащие производные дитерпенов называют
д и т е р п е н о и д а м и.
Ретинол (витамин А)

16.

Алициклы
16
-Каротин
-каротин
( , -каротин)
α-каротин
( ,ε -каротин)
γ-каротин
( , -каротин)
ε-каротин
(ε,ε -каротин)

17.

Алициклы
17
Производные тритерпеноидов
ланостерин
основной компонент ланолина
Бетулин и бетулиновая кислота,
содержащиеся в коре березы, обладают
противовоспалительным, гепато- и
гастропротекторным свойством
H
H
R
H
HO
бетулин (R=СН2ОН)
бетулиновая кислота (R=СООН)

18.

Алициклы
18
Стероиды
12
13
11
1
2
3
10
9
A
B
5
4
C
12
17
D
8 14
11
16
H3C 9
1
2
15
7
X
6
гонан
16
D
15
8 14
B
5
4
13
C
10
3A
R
CH3 17
7
6
общий скелет стероидов
(X=OH, OR )
CH3
A
5
a
H
CH3
H
C
B
H
D
H
CH3
5
H
C
B
A
CH3
H
H
5α-стероид
5 -стероид
(транс-сочленение А/В)
(цис-сочленение А/В)
H
D

19.

Алициклы
19
CH3
H3C
H
H
A
CH3
C
B
D
C
H3C
H
H
H
A
H
B
H
D
H
5α-стероид
5 -стероид
Соласодин является ценным сырьем для производства прогестерона
и кортикостероидов, а диосгенин – для промышленного синтеза
кортикостероидов и андрогенов.
H
H
H3C
H3C
N
CH3
H3C
O
H
H3C
H
H3C
H
H
H
HO
O
H3C
O
H
H
HO
соласодин
диосгенин
H
CH3

20.

Алициклы
20
Стерины
С т е р и н ы это высокомолекулярные циклические спирты. Все стерины
содержат гидроксильную группу у атома С-3 и разветвленный алкильный
радикал С8 С10 в положении 17.
Холестерин
HO
Ж е л ч н ы е к и с л о т ы многочисленные гидроксипроизводные холан24-овой кислоты. В основе желчных кислот лежит углеводород холан (С24).
O
OH
холевая кислота
HO
OH
OH

21.

Алициклы
21
Стероидные гормоны
CH3
H3C
CH3
CH2
CH3
H3C
H
H
H
H
H
H
CH3
H
H
H
H
H
H
H
H
прегнан
андростан
эстран
Структурной основой стероидных гормонов является гидрированный
скелет углеводорода циклопентанпергидрофенантрена
ангулярные
12
X
1
2
1
X
3
H3C
10
А
4
5
11 C
9 H
CH3
13
14 D
H
8 H
В
7
6
17
15
16
R

22.

Алициклы
22
Кортикостероиды
O
OH
HO
H3C
O
OH
H
H
OH
O
OH
H3C
H
H
кортизол (гидрокортизон)
H3C
H
H
OH
H
O
кортизон
O
HO
H
O
O
OH
OH
H
H
O
альдостерон

23.

Алициклы
23
Модифицированные аналоги природных кортикоидов
HO
CH3 HO
O
OH
CH3 HO
HO
H3C
O
HO
OH
O
CH3
F
Дексаметазон
OCOC(CH3)3
CH3
O
O
Преднизолон
O
H3C
H3C
F
CH3 HO
F
Локакортен
Преднизолон - препарат для лечения экзем, нейродермитов, полиартритов;
Дексаметазон - противовоспалительный и противоаллергический препарат;
Локакортен - препарат для лечения рожи и других дерматозов.

24.

Алициклы
24
Женские половые гормоны
Э с т р о г е н ы - производные циклопентаноктагидрофенантрена, имеющие ароматическое бензольное
кольцо
CH3
CH3
O
CH3
H
H
H
OH
H
H
HO
HO
эстрон
H
эстриол
OH
H
HO
эстрадиол
H
OH

25.

Алициклы
25
Синтез эстрона
O
1. H2/Ni
2. H2CrO4
3. CH2 CHMgCl
CH2
H3C
OH
O
MeO
OH
MeO
CH3
H+
O
CH3
1. H2/Pd
2. Py, HCl
O
-
CH3
H
O
H
MeO
MeO
MeO
CH3
Прогестерон
H3C
O
O
H
H
CH3
H
H
O

26.

Алициклы
26
Синтетические аналоги прогестерона
CH3
H3C
C
H
H
CH3
OH
CH
H
O
O
прегнин
C
H
H
OH
CH3
CH
C
H
H
H
H
HO
норэтинодрел
местранол
входят в состав оральных
контрацептивных средств и способны
эффективно тормозить овуляцию
Действующими веществами Логеста
являются гестоден и этинилэстрадиол.
OH
CH

27.

Мужские половые гормоны
CH3
OH
H3C
тестостерон
O
Тестостерона пропионат и Тестостерона этантат (гептилат) самые востребованные в бодибилдинге стероиды.
Предназначены для развития мышечной массы и силы