Глава 2. Стероиды

2.1. Введение

В основе стероидов лежит остов стерана (гонана, циклопентан-пергидрофенантрена):

К ним принадлежат многие природные вещества: стерины, желчные кислоты, стероидные гормоны, а также животные и растительные яды. К настоящему времени известно более чем 15000 стероидов, из которых свыше 100 применяются в меди­цине.

2.2. Биологический путь синтеза стероидов

Стероиды – это модифицированные тритерпены, синтезируемые в живых организмах из алициклического углеводорода сквалена. Точный путь, по которому протекает эта замечательная трансформация, длинный и сложный. Но большинство ключевых стадий установлено Конрадом Блохом и Джоном Корнфортом, которые за эту работу были удостоены Нобелевской премии в 1975 году.

Биосинтез стероидов происходит путем катализируемого энзимов эпоксидирования сквалена, причем избирательно эпоксидируется одна из двойных связей; за этим следует катализируемая кислотой циклизация и каскад перегруппировок, приводящий к ланостерину. Ланостерин затем деградирует под действием других энзимов, давая холестерин, который сам также превращается в различные стероиды.

1 стадия: ферментативное эпоксидирование двойной связи С₂ - С₃.

2 стадия: протонирование неподеленной пары эпоксидного кислорода с последующей атакой со стороны ближайшей связи. При этом происходит миграция электронов, положительно заряженным концом становится третичный атом углерода.

3 стадия: отщепление протона, находящегося по соседству с положительным зарядом (реакция Е1), приводит к образованию двойной связи.

4 стадия: протонирование вновь образованной двойной связи.

5 стадия: три последовательные, по-видимому, синхронные миграции:

а) водорода со своей электронной парой;

б) метильной группы со своей электронной парой;

в) еще одной метильной группы со своей электронной парой.

6 стадия: отщепление протона приводит к ланостерину.

В 1982 г. было заявлено об открытии: стероиды контролируют практически все процессы.

2.3. Биологическая роль стероидов и их классификация

Стероиды подразделяют на следующие группы согласно их биологическим функциям:

1. Половые гормоны.

2. Кортикоидные гормоны.

3. Сердечные гликозиды.

4. Желчные кислоты.

5. Гормоны линьки насекомых.

6. Регуляторы роста растений.

7. Некоторые алкалоиды.

Далее каждая из групп будет рассмотрена нами более подробно.

2.4. Строение и номенклатура

Последовательное применение номенклатуры ИЮПАК к стероидам привело бы к непомерно длинным и трудным названиям. Поэтому рекомендуется основные скелеты стероидов обозначать следующими тривиальными названиями:

Это проекционные формулы. Атом водорода (или метильная группа) при С-13 расположены над плоскостью листа бумаги. Для обозначения конфигурации других атомов водорода или заместителей применяют α,β-систему. Все заместители и атомы водорода, располагающиеся по ту же сторону скелета циклопентанпергидрофенантрена, что и атомы водорода или метальные группы при С-13, обладают β-конфигурацией, для всех остальных принимается α-конфигурация.

Циклогексановые кольца стероидов существуют в конформации кресла. Кольца А и В могут быть, как в случае декали­на, связаны по цис- или транс-типу.

При транс-сочленении атом Н при С-5 имеет α-конфигурацию, при цис-сочленении - β-конфигурацию.

Тем самым с помощью указания конфигурации Н-атома при С-5 сочленение колец А и В определяется однозначно. Кольца В и С всегда транс-сочленены. Сочленение колец С и Д у боль­шинства стероидов тоже транс. Боковая цепь при атоме С-17 имеет β-конфигурацию.

Когда отсутствует та или иная группировка, используется приставка нор N атома, если появляются лишние атомы, используют приставку гомо.