304- Органическая химия_Черных В.П. и др_Х., 2007 -776с

лИПИДЫ

741

для этого разработаны различные синтетические и полусинтетические методы получения, часто отличающиеся между собой лишь исходным сырьем.

в нашей стране промышленное значение приобрел метод получения (–)-кам- форы из пихтового масла, разработанный н. в. вершининым. в состав пихтового масла входят -пинен, камфен, фелландрен и 30—40 % борнилацетата. Последний при фракционной разгонке получают, собирая фракцию, кипящую выше 180 °с, подвергают омылению, а образовавшийся (–)-борнеол окисляют хромовой смесью в (–)-камфору. Промышленный синтез рацемической камфоры из пинена осуществляется по способу в. е. тищенко. синтез протекает в несколько стадий. на первой стадии пинен превращают (изомеризуют) в камфен с помощью катализаторов (борнофосфорной кислоты, титана (IV) оксида, магния или никеля сульфатов):

камфора представляет собой бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 178 °с) с резким характерным запахом, летучее (сублимируется), легко перегоняемое с водяным паром. легко растворяется в спирте, малорастворимо в воде. флуоресцирует в уф-свете.

По химическим свойствам камфора — типичный кетон: она образует оксимы, семикарбазоны, фенилгидразоны, дает другие реакции на кетонную группу (см. подразд. 21.1.4). Метиленовая группа в -положении к карбонильной проявляет CH-кислотные свойства, взаимодействуя с галогенами, образует галогенокамфору:

окисление камфоры азотной кислотой вначале ведет к камфорной кислоте,

азатем — к смеси камфановой и камфароновой кислот:

вмедицине нашли широкое применение как оптически активные, так и рацемическая формы камфоры. растворы камфоры используют наружно как антисептическое и местнораздражающее средство, подкожно — стимулируют дыхательный и сосудодвигательный центры, обменные процессы в сердечной мышце,

лИПИДЫ

743

Молекулы - и -каротинов не симметричны, поэтому при ферментативном расщеплении их образуется только по одной молекуле витамина а1.

Витамин а1  (ретинол).  витамин а1  содержится только в продуктах животного происхождения. богатыми его источниками являются сливочное масло, яичный желток, печень животных и морских рыб, рыбий жир. в растениях витамин а1

не встречается, но многие из них содержат его предшественник (провитамин) — каротин, из которого в организме человека и животных образуется витамин а1.

По физическим свойствам — кристаллическое вещество желтого цвета (т. пл. 63—64 с), легкорастворимое в жирах.

витамин а1 считается фактором роста. При недостатке его в пище наблюдается задержка роста, исхудание, высыхание роговицы глаза (ксерофтальмия), понижается сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям. ранним признаком а-витаминной недостаточности является ослабление сумеречного зрения (куриная слепота).

СТерОИДЫ

к стероидам относят вещества животного и растительного происхождения, в основе структуры которых находится система циклопентанопергидрофенантрена (стерана).

Приведенная в формуле нумерация атомов углерода не отвечает правилам систематической номенклатуры циклоалканов, но является общепринятой в химии стероидов.

входящие в структуру стероидов циклогексановые кольца а, в и с находятся в конформации «кресло». в природных стероидах кольца а и в могут иметь цис- или транс- сочленения; кольца в и с всегда, а кольца с и D почти всегда имеют транс-сочленение.

лИПИДЫ

745

нией или штриховым клином. у большинства природных стероидов при атомах углерода с-10 и с-13 находятся «ангулярные» метильные группы, а при с-17 — боковая углеродная цепь, имеющие -конфигурацию. часто в положении с-3 находится гидроксильная или карбонильная группа.

в ряду стероидов различают следующие группы соединений: 

стерины;

желчные кислоты;

стероидные гормоны;

агликоны сердечных гликозидов;

агликоны стероидных сапонинов и др.

Стерины (стеролы) представляют собой стероидные спирты, в основе структу-

ры которых находится ядро углеводорода холестана.

в номенклатуре производных холестана принята нумерация атомов углеро-

да, как показано на формуле. стерины являются

3-гидроксипроизводными холестана. разные сте-

рины отличаются друг от друга степенью ненасы-

щенности углеродного скелета (могут содержать

одну или несколько двойных связей), а также

разной длиной углеродной цепи радикала у с-17

(8—10 атомов углерода). различают животные сте-

рины (зоостерины), растительные (фитостерины)

и стерины грибов (микостерины). зоостерины встречаются в организмах человека и животных. их углеродный скелет содержит 27 атомов углерода. фитостерины находятся в растениях, а микостерины — в дрожжевых грибках. в отличие от зоостеринов их молекулы содержат 28 или 29 атомов углерода. важным представителем зоостеринов является холестерин.

холестерин (холестерол, 5-холестен-3 -ол) — производное холестана, в котором при с-3 находится гидроксильная группа в -конфигурации, а при с-5 — двойная связь. таким образом, холестерин является непредельным спиртом. за счет гидроксильной группы он проявляет химические свойства спиртов, а по двойной связи — вступает в реакции, свойственные алкенам. холестерин впервые выделен в 1775 году из желчных камней. он входит в состав клеточных мембран, в больших количествах содержится в нервной ткани (головном и спинном мозгу), присутствует в крови и желчи. нормальное содержание холестерина в крови человека составляет 180—260 мг%. При нарушении холестеринового обмена он откладывается на стенках кровеносных сосудов и способствует развитию атеросклероза. холестерин является биогенетическим предшественником стероидных гормонов, желчных кислот, витамина D3. в организме холестерин находится как

в свободном виде, так и в виде сложных

эфиров.

в жире морских рыб и животных, а также

в липидах кожи человека содержится 7-де-

гидрохолестерин, который при облучении

уф-светом превращается в витамин D3 (хо-

лекальциферол). в процессе изомеризации разрывается связь между с-9 и с-10.

Глава 37

74

Поэтому 7-дегидрохолестерин является провитамином D3. близким по строению к витамину D3 является витамин D2 (см. ниже).

витамины группы D регулируют обмен кальция и фосфора в организме. При недостатке витамина D в рационе детей развивается заболевание рахит.

Эргостерин (эргостерол, 24-метил-5,7,22-

холестантриен-3 -ол) относится к группе

микостеринов. По химическому строению

эргостерин, как и холестерин, представляет

собой одноатомный ненасыщенный спирт.

но эргостерин, в отличие от холестерина,

содержит три двойные связи в положениях 5, 7 и 22, а также метильную группу в положении 24.

Под действием уф-света эргостерин изомеризуется в витамин D2 (эргокальциферол). в процессе изомеризации происходит разрыв связи между с-9

и с-10.

Поэтому эргостерин является провитамином D2. он содержится в большом количестве в дрожжах. витамин D2, как и витамин D3, регулирует обмен кальция и фосфора в организме, а следовательно, обладает антирахитическим действием.

желчные кислоты. Желчные кислоты находятся в желчи человека и животных. они вырабатываются печенью из холестерина. По химическому строению желчные кислоты являются гидроксипроизводными

холановой кислоты.

из желчи человека выделены четыре кислоты, из которых наиболее распространены холевая и дез-

оксихолевая кислоты.

лИПИДЫ

747

холевая кислота имеет три спиртовых гидроксила в положениях 3, 7 и 12, дезоксихолевая — два в положениях 3 и 12 (отсутствует в положении 7). все гидроксильные группы имеют -конфигурацию, а циклы а и в — цис-сочленение. в желчи желчные кислоты находятся обычно не в свободном виде, а в виде амидов с аминокислотой глицином H2NCH2COOH или таурином H2NCH2CH2SO3H. так, холевая кислота находится в виде гликохолевой и таурохолевой кислот.

натриевые и калиевые соли этих кислот, благодаря поверхностно-активным свойствам, способны эмульгировать жиры и тем самым облегчают их переваривание и всасывание.

Стероидные  гормоны. к стероидным гормонам относятся кортикостероиды (гормоны коры надпочечников) и половые гормоны.

Кортикостероиды  вырабатываются в коре надпочечников. По химической природе они являются производными углеводорода прегнана. По характеру воздействия на процессы обмена кортикостероиды

делят на две группы: глюкокортикоиды, регулирую-

щие углеводный обмен, и минералокортикоиды, влияющие на солевой обмен (обмен Na+, K+ и воды).

важными представителями глюкокортикоидов являются гидрокортизон и кортизон.

Глава 37

748

Эти соединения содержат в положениях с-3 кетонную, C-17 — гидроксильную и гидроксиацетильные группы, а в положении с-4 — двойную связь. Гидрокортизон, кроме того, имеет у с-11 гидроксильную группу, а кортизон, в отличие от него, содержит при с-11 карбонильную группу.

Глюкокортикоиды оказывают активное влияние на углеводы и белковый обмен. они повышают содержание глюкозы в крови, способствуют накоплению гликогена в печени, вызывают увеличение выделения азота с мочой. Глюкокортикоиды проявляют противовоспалительное и антиаллергическое действие.

основными представителями минералокортикоидов являются альдостерон

и дезоксикортикостерон.

Эти соединения содержат в положениях с-3 — кетонную, с-17 — гидроксиацетильную группы, а в положении с-4 — двойную связь. альдостерон, кроме того, имеет в положении с-11 гидроксильную группу, а в положении с-13 вместо метильной группы содержит альдегидную группу (отсюда и происходит его название).

Минералокортикоиды регулируют главным образом обмен натрия, калия, хлора и воды. они способствуют удержанию ионов натрия и хлора в организме и выведению с мочой ионов калия.

из природных кортикоидов в качестве лекарственных средств применяется

гидрокортизон, кортизон и дезоксикортикостерон.

в настоящее время в медицине широко применяются синтетические аналоги кортизона и гидрокортизона — преднизон, преднизолон, дексаметазон, триамцино-

лон и др. Эти соединения более активны, чем природные кортикостероиды, действуют в меньших дозах, оказывают меньшее влияние на минеральный обмен.

характерной особенностью химического строения дексаметазона и триамцинолона является наличие в их молекулах атома фтора в положении с-9.

Половые гормоны. у мужчин половые гормоны вырабатываются в семенниках (тестикулах), у женщин — в яичниках. Мужские половые гормоны называют андрогенами (от греч. андрос — мужчина). Женские половые гормоны подразделяют на эстрогены, которые образуются в фолликулах яичников, поэтому их еще

лИПИДЫ

74

называют фолликулярные гормоны, и гестагены (гормоны беременности), образующиеся в желтом теле яичников.

Половые гормоны начинают вырабатываться с периода полового созревания. Под их влиянием происходит формирование вторичных половых признаков. кроме того, они принимают участие в регуляции белкового обмена, способствуют улучшению адаптации, повышают устойчивость организма к изменяющимся условиям внешней среды, замедляют процессы старения.

Андрогены. важнейшими андрогенами являются тестостерон и андростерон.

оба гормона имеют две ангулярные метильные группы. тестостерон содержит в положениях с-3 — кетогруппу, с-17 — гидроксильную группу, а в положении с-4 — двойную связь. андростерон имеет в положении с-3 — гидроксильную, а в положении

с-17 — карбонильную группы. андрогены оказывают

влияние на развитие вторичных половых признаков

у мужчин, содействуют формированию мужского телосложения.

в настоящее время получены синтетические стероиды, обладающие андроген-

ной активностью (метилтестостерон).

Эстрогены. наиболее важными эстрогенами являются эстрон (фолликулин)

и эстрадиол.

вотличие от андрогенов, в молекулах эстрона и эстрадиола кольцо а является ароматическим и отсутствует ангулярная метильная группа у с-10.

внастоящее время получен ряд весьма активных синтетических эстрогенов нестероидной структуры (синэстрол, диэтилстильбэстрол, димэстрол и др.).

Глава 37

750

Преимущество эстрогенов нестероидного строения состоит в том, что они более устойчивы, поэтому их можно применять перорально.

Гестагены. Гормоном желтого тела является прогестерон. По химической структуре прогестeрон сходен с мужским половым гормоном — тестостероном. Прогестерон в отличие от тестостерона в положении с-17 содержит ацетильную группу вместо

гидроксильной.

Прогестерон способствует протеканию беременности. Под его влиянием прекращается созревание фолликулов и овуляция. для медицинского применения он получается синтетическим путем. Прогес-

терон и его аналоги применяют при маточных кровотечениях, бесплодии, недонашивании беременности.

агликоны сердечных гликозидов. сердечные гликозиды содержатся в некоторых растениях: различные виды наперстянки, горицвет весенний, ландыш майский, строфант, олеандр и др. в больших дозах эти соединения являются чрезвычайно ядовитыми веществами, а в весьма малых — они оказывают кардиотоническое действие (стимулируют деятельность сердечной мышцы).

По химической структуре сердечные гликозиды представляют собой о-глико- зиды, в молекулах которых агликон имеет стероидную структуру, а углеводный фрагмент представлен остатками моно-, ди-, триили тетрасахарида.

связь между углеводом и агликоном является -гликозидной и осуществляется за счет гидроксильной группы у с-3 циклопентанопергидрофенантренового ядра. кроме того, агликоны (генины) содержат у с-14 гидроксильную, у с-13 —

метильную группы, а у с-17 — ненасыщенное лактонное кольцо.

По характеру лактонного кольца сердечные гликозиды делят на две группы:

карденолиды, содержащие у с-17 пятичленное ненасыщенное лактонное кольцо;

буфадиенолиды, имеющие у с-17 шестичленное ненасыщенное лактонное кольцо.

наличие ненасыщенных лактонных колец обусловливает неустойчивость сердечных гликозидов в щелочных растворах, легко гидролизующих лактоны.

в состав углеводной компоненты гликозидов входят широко распространенные в растительном мире D-глюкоза, D-фруктоза, D-ксилоза, D-рамноза, а также встречающиеся только в сердечных гликозидах метилпентозы — D-дигитоксоза, D-дигиталоза, D-цимароза, D-фукоза и др.