Uchebnik

Вещество В. Тпл. 177-1790С, [α]D +1.40 (с 0.1, СНС13), С40Н64N2 О3. 1Н-ЯМР (δ, м.д.): 0.76, 0.96, 1.05, 1.13, 1.26, 1.70 (6s, 18Н, СН3), 1.31-1.82

(m, 21Н, СН2, СН), 1.92-2.10 (m, 11Н, Н1’-Н3’, Н7’-Н9’), 2.15-2.43 (m, 8Н, Н13, Н16, Н4’, Н6’, Н10’), 2.96-3.04 (m, Н19), 4.61 (brs, 3Н, Н29, Н11’), 4.74 (brs, Н29), 8.55-8.61 (m, -NOH).

13С-ЯМР (δ, м.д.): 14.5, 15.5, 15.7, 15.9, 16.1, 18.5, 19.1, 19.3 (С-7’), 21.2 (С- 2’, С-3’), 21.3 (С-8’), 22.9, 25.5, 27.4, 29.6, 29.7, 30.5, 32.3 (С-1’), 33.9, 34.5, 36.8, 37.2 (С-9’), 37.5, 38.3, 38.6, 40.3, 40.7, 42.4, 46.9, 49.4, 50.1, 55.5, 56.3 (С-4’, С- 6’), 63.2 (С-10’, С-11’), 109.5 (С-29), 150.6 (С-20), 167.5 (С-3), 176.4 (С-28).

 Гликозидирование бетулина и некоторых экдистероидов по методу Кеннигса-Кнорре приводит к дигликозидам-3,28 для бетулина и 3,22для экдистероидов.

Бетулин, бетулиновая кислота и лупеол – компоненты многих растительных экстрактов, обладающих противоопухолевыми свойствами.

Изучен диеновый синтез на основе левопимаровой, ламбертиановой кислот, тебаина, дигидротебаина, селективные трансформации высших терпеноидов и алкалоидов, глицирризиновой кислоты и бетулина с выходом на противовирусные, иммуномодулирующие, психотропные препараты и антифлогистики.

Трансформации доступных фитоэкдистероидов представляют наиболее рациональные пути синтеза малораспространенных в природе фито- и зооэкдистероидов. На основе 20-оксиэкдизона (1) разработаны пути синтеза шидастерона (2), понастерона А (3), стахистерона В (4) и подэкдизона В (5):

191

2 новых тритерпеноида выделены из Wattakaka volubilis, используемого в индийской медицине, экстракцией гексаном и ацетоном при комнатной температуре. Масс-спектральное исследование этих структур позволило идентифицировать семичленное кольцо:

OH

HO

m/z 287 m/z 287

HO CH3

m/z 269

Установление тонкой структуры терпеноидов

Установление структур возможно по продуктам реакций окисления, так, окислением MnO2 обычно первичные аллиловые спирты трансформируются в α,β-ненасыщенные альдегиды; эта реакция может быть полезна при

192

конфигурационных отнесениях двойных связей в циклодекадиеновом скелете, а также для установления расположения ОН-групп при С-14 или С-15.

Химический сдвиг в ЯМР-спектре альдегидного протона в α,β- ненасыщенных альдегидах зависит от конфигурации углерод-углеродной связи. Соединения с транс-двойной связью обычно резонируют в области 10 м.д. или выше, в то время как величины около 9.5 м.д. характерны для цисконфигураций α,β-ненасыщенных альдегидов:

Окисление CrO3 в серной кислоте проходит до кислоты, которая быстро циклизуется в среде ледяной СН3СООН образуются эпоксикетоны; надкислоты, также способствуют образованию эпоксипроизводных, например, в присутствии м-хлорнадбензойной кислоты костунолид превращается в 1,10эпоксид, а изабелин - в диоксимиканолид.

Полезную информацию, иногда решающую специфику пространственных эффектов, дают ИК и ПМР-спектры в сочетании с рентгеноструктурным анализом. Так, при изучении полыни Лемана выделено два вещества с одинаковым составом С17Н24О5 ИК- и ПМР-спектры которых имели много общего, а рентгеноструктурное исследование позволило определить пространственную ориентацию заместителей и объяснить отклонения в характере сигналов ПМР-спектров:

193

1α-Ацетокси-4α-окси-5,7α,6,11β(Н)-эвдесм-2,3-ен-6,12-олид (I) – бесцв.

игольчатые кристаллы. С17Н24О5, М+ 308, Тпл. 182-1830С, Rf 0.44 (бензинэтилацетат, 1:1, двойное элюирование).

ИК (КВr, ν, см-1): 3551, 3430, 3023, 2981, 2953, 2902, 2879, 1762, 1728, 1657, 1459, 1441, 1416, 1393, 1373, 1341, 1331, 1316, 1289, 1273, 1240, 1227, 1196, 1162, 1135, 1122, 1063, 1053, 1023, 992, 967, 957, 941, 927, 921, 898, 882, 867, 844, 785, 766, 738, 695, 659, 644, 621, 606, 558, 544, 517.

1α-Ацетокси-3α-окси-5,7α,6,11β(Н)-эвдесм-4,15-ен-6,12-олид (II) - белое хлопьевидное вещество, частью кубическо-кристаллическое. С17Н24О5, М+ 308, Тпл. 187-1890С, Rf 0.36 (бензин-этилацетат, 1:1, двойное элюирование).

ИК (КВr, ν, см-1): 3433, 3096, 2980, 2945, 2900, 2872, 1764, 1706, 1663, 1460, 1431, 1385, 1363, 1341, 1276, 1250, 1225, 1197, 1163, 1147, 1127, 1081, 1046, 1021, 1000, 976, 956, 944, 918, 903, 863, 847, 789, 752, 724, 674, 648, 605, 520, 505, 466, 420.

Изучено пространственное строение и конформационное состояние 7- членного карбоцикла гваянолидов. Так, в структуре изолипидиола циклы А и В, В и С сочленены по цис- и транстипу соответственно:

1,5,7α,6β(Н)-цис, транс-сочлененных гваянолидов

для цикла В реализуются 3 конформации:

- 7,8α,9,10β – ТС

- 1,10α,5,6β – ТС

- 1,5α,8β - С

Полиморфные формы гваянолидов и изолипидиола установлены структурным анализом и превращениями.

Мультифлор-7-ен-12α-ол, его гликозид 18-О-β-D-глюкопиранозил-12- олеанен-3-он и δ-амирин выделены из растений Sedum и Pseudosedum. В продуктах кислотного гидролиза гликозидов обнаружена D-глюкоза и агликоны, которые выделялись методом препаративной ТСХ на пластинах Silufol-UV254 в системе н-бутанол-этанол-аммиак 7:2:5. Структуры агликонов и место присоединения глюкозы установлены комплексом спектральных данных.

194

Установление тонких особенностей, особенно сложных пространствен-

ных структур возможно только комплексом спектральных данных и РСА. Например, из растения Silene tomentella выделено 8 фитоэкдистероидов,

структуры которых доказаны ПМР-спектрами:

Сигнал СН3-21 группы – дублет, других метильных групп – синглеты. Протон Н-7 в соединениях 1, 2, 9, 10, 11 проявляется в виде дублета, в соединении 4 – в виде уширенного синглета; остальные сигналы – уширенные.

Пространственная структура основного скелета в этом примере не рассматривается.

 На основе лупинина осуществлен синтез ряда аминокислотных производных, которые оказались высокоактивными иммунорегуляторами.

195

Ниже приведены примеры производных лупинина, для идентификации которых была использована сумма спектров 1Н- и 13С-ЯМР.

3,28-Ди-О-ацетил-30-бромо-луп-20(29)-ен.

1Н-ЯМР (δ, м.д., J/Гц): 1.84, 0.85, 0.96, 1.04 (4s, 15Н, 5СН3), 1.13-1.98 (m,

24Н, СН2, СН), 2.03 и 2.08 (2s, 6Н, 2ОСОСН3), 2.42 (dt, J=5, J=10, Н-19), 3.83 и 4.27 (оба d, 2Н, J=11, Н-28), 4.00 (s, 2Н, Н-30), 4.46 (dd, J=6, J=10, Н-3), 5.04

(оба brs, 2Н, Н-29).

13С-ЯМР (δ, м.д.): 14.7, 16.1, 16.2, 16.5, 18.2, 20.9 и 21.2 (ОСОСН3), 23.7, 27.0, 27.1, 27.9, 29.9, 32.5, 34.2, 34.3, 37.1, 37.2, 37.5, 37.8, 38.4, 40.9, 42.7, 43.4, 46.3, 46.4, 48.9, 50.3, 55.4, 62.6 (С-28), 80.9 (С-3), 113.3 (С-29), 150.8 (С-20), 170.9 и 171.5 (ОСОСН3).

3,28-Ди-О-ацетил-30-N-(додецилоамино)-луп-20(29)-ен. Tпл. 1380С, [α]D

+0,90 (с 0.02, СНСl3) С46Н79 NО4.

1Н-ЯМР (δ, м.д., J/Гц): 0.85, 0.89, 0.91, 0.9 (4s, 15Н, 5СН3), 1.03 (s, 3Н, Н- 12’), 1.05-1.19 (m, 12Н, Н6’-Н11’), 1.22-1.87 (m, 28Н, СН2, СН, Н2’-Н5’), 2.05- 2.07 (оба s, 6Н, 2ОСОСН3), 2.33 (brs, NH), 2.60-2.63 (m, 3Н, Н-19, Н-1’), 3.12- 3.28 (m, 2Н, Н-30), 3.84 и 4.46 (оба d, 2Н, Н-28, J=11), 4.45-4.50 (m, Н-3), 4.84 (m, 2Н, Н-29).

13С-ЯМР (δ, м.д.): 14.1 (С-12’), 14.2, 16.0, 16.3, 16.5, 18.1, 20.8 и 21.0 (ОСОСН3), 22.7 (С-11’), 23.7, 27.0, 27.4, 27.9, 29.3, 29.6 (С-21, С2’-10’), 30.2, 32.0, 34.4, 37.3, 37.5, 37.8, 38.3, 40.9, 42.6, 44.9, 46.2, 46.3, 49.3, 49.0 (С-1’), 50.2, 55.3, 62.6 (С-28), 80.9 (С-3), 107.2 (С-29), 152.9 (С-20), 171.0 и 171.6 (ОСОСН3).

3,28-Ди-О-ацетил-30-N-(О’-метил-L-валино)-луп-20(29)-ен. Tпл.81-830,

С40Н65 NО6.

1Н-ЯМР (δ, м.д., J/Гц): 0.84 (s, 6Н, 2СН3, Н-5’, Н-6’), 0.94, 0.96, 0.98, 1.03 (4s, 15Н, 5СН3), 1.04 (brs, NH) 1.05-1.95 (m, 23Н, СН2, СН), 2.04 и 2.07 (оба s,

6Н, 2ОАс), 2.30-2.40 (m, Н-19), 2.95 и 3.20 (оба d, 2Н, J=15, Н-4’), 3.05 (m, J=6, Н-3’), 3.49 (s, 2Н, СН2-30), 3.73 (s, 3Н, С-1’), 3.83 и 4.23 (оба d, 2Н, J=11, Н-28), 4.45-4.53 (m, Н-3), 4.84 и 4.93 (оба s, 2Н, Н-29) .

13С-ЯМР (δ, м.д.): 14.8, 16.0, 16.1, 16.4, 18.1, 18.8 (С-5’), 19.2 (С-6’), 20.8, 21.0, 21.3, 23.6, 26.5, 27.0, 27.9, 29.7, 31.3 (С-4’), 31.7, 34.1, 34.3, 37.0, 37.5, 37.7, 38.4, 40.9, 42.6, 44.8, 46.3, 49.2, 50.2, 51.3, 53.4 (С-1’), 55.3, 62.6 (С-28), 66.8 (С- 3’), 80.9 (С-3), 108.1 (С-29), 152.6 (С-20), 171.0 и 171.6 (ОСОСН3), 175.8 (С-2’).

3,28-Ди-О-ацетил-30-N-(пентадодецилоамино)-луп-20(29)-ен. Tпл.198-

2000С, [α]D +20 (с 0.004, СНСl3) С49Н85 NО4.

1Н-ЯМР (δ, м.д., J/Гц): 0.84, 0.87, 0.89, 1.02 (4s, 15Н, 5СН3), 1,09 (s, 3Н, Н- 15’), 1.10-1.21 (m, 12Н, Н9’-Н11’), 1.23-1.90 (m, 38Н, СН2, СН, Н2’-Н8’), 2.04 и 2.06 (оба s, 6Н, 2ОСОСН3), 2.35 (brs, NH), 2.52-2.64 (m, 3Н, Н-19, Н-1’), 3.18 (m, 2Н, Н-30), 3.84 и 4.22 (оба d, 2Н, Н-28, J=11, Н-29), 4.45-4.50 (m, Н-3), 4.93 (m, 2Н, Н-29).

13С-ЯМР (δ, м.д.): 14.0 (С-15’), 14.7, 16.0, 16.2, 16.4, 18.1, 20.8 (С-14’), 20.9, 21.2, 22.6, 23.6, 26.5 (С-11’), 27.0, 27.4, 27.9, 29.3 (С-21, С3’-13’), 29.7, 30.1, 31.9, 34.4, 37.0, 37.7, 38.4, 40.9, 42.6, 44.9, 46.3, 46.3, 49.4 (С-1’), 50.2, 55.3, 80.9 (С-3), 107.2 (С-29), 152.9 (С-20), 170.9 и 171.5 (ОСОСН3).

196

Вопросы для самоконтроля студентов

1Сравните возможности химических и физико-химических методов в разделении природных карбоциклов.

2Напишите качественные реакции природных карбоциклических молекул.

3Сравните основные механизмы химических трансформаций природных карбоциклических молекул.

4Укажите особенности радикальных процессов в химической модификации карбоциклов.

5Перечислите основные преимущества ионных процессов в химической модификации карбоциклов.

6Сравните окислительно-восстановительные реакции бициклических терпенов и опишите их промышленное использование.

7Сравните основные молекулярные перегруппировки растительных карбоциклов.

8Опишите основные пути синтеза гликозидированных карбоциклов.

9Какие особенности существуют в химических свойствах тритерпенов.

10Сравните возможности различных методов диенового синтеза в химии терпеновых карбоциклов.

Каротиноиды

Каротиноидами называют большую группу природных пигментов желтого или оранжевого цвета. По химической природе они являются тетратерпенами (С40Н64) или полиеновыми пигментами каротина. Групповое название таких соединений произошло от желто-красного вещества моркови. Отличительной особенностью структуры каротиноидов является большое число сопряженных С=С-связей.

Каротиноиды растворимы в растительных и животных жирах, однако организмы животных не могут их синтезировать и получают с пищей. Так как каротиноиды являются жирорастворимыми, их называют липохромными красящими веществами растений. Все структуры кислородсодержащих пигментов терпенового типа относят к двум группам – ликопины и каротины. Сюда же относится ретинол (витамин А), встречный синтез которого в 1937 г осуществил П.Каррер. В структуре витамина А 20 атомов углерода, в карбоцикле содержится одна двойная связь С5=С6. В жире и в сетчатке глаза пресноводных рыб обнаружен второй витамин А2, строение которого отличается от структуры А1 наличием второй двойной связи С3=С4.

Каротиноиды, содержащие 40 атомов углерода, являются предшественниками (провитаминами) витамина А и делятся на каротины и ксантофиллы (кислородсодержащие аналоги).

Бесцветные каротиноиды - фитоин и фитофлоин в небольших количествах содержатся в листьях и плодах многих растений:

197

Производными каротина являются ОН-содержащие аналоги с групповым названием “фитоксантины”. К ним относятся ксантофил и зеаксантин состава С40Н56О2 – желтые красящие вещества зеленых листьев, кукурузных зерен и др., плодов и цветов. Оба вещества являются изомерными диоксипроизводными с ОН-группами в карбоциклах. Ксантофил является производным оптически активного α-каротина, а зеаксантин – β-каротина.

Найденный в чашечках цветов и в плодах Physalis и др. растений физалин является дипальмитиновым эфиром зеаксантина.

Часть природных каротиноидов с более высоким содержанием кислорода оказались эпоксидами, например, виолаксантин С40Н56О2 содержится в цветках

Viola и др.:

Оксиды фураноидного строения, например, ауроксантин, из желтых цветов Viola tricolor также имеет состав С40Н56О4:

Флавоксантин изомерен капсантину (С40Н56О3) пигменту паприки. Астацин является тетракетоном β-каротина (красный пигмент скорлупы

раков и омаров) состава С40Н48О4:

O

O

O

Главный каротиноид пурпурных и красных фотосинтезирующих бактерий спириллоксантин (родовиоласцин) λmax= 482-573 нм содержит две метоксигруппы и имеет глубокий красный цвет:

O

O

198

Лютеин (λmax= 445-508 нм) широко распространен в плодах, семенах, цветках. Содержится также в яйцах и животных жирах:

β-Криптоксантин (криптоксантол) (λmax= 453-518 нм) содержится в некоторых семенах и плодах; также в яйцах, сливочном масле, крови:

Типичный каротиноид бурых водорослей Phaeophyceae, Chrysophyceae и диатомовых водорослей, фукоксантин (λmax= 445-510 нм) отличается наличием нескольких кислородсодержащих групп:

Главный компонент сине-зеленых водорослей, миксоксантофил является гликозидом; при его гидролизе была получена рамноза, что, само по себе, является редкостью в составе водорослей:

Самыми высокомолекулярными ксантофиллами являются пигменты моллюсков Hexabranchus sanguineus:

К каротиноидам относят, также, ненасыщенные дикарбоновые кислоты растений, например, красящее вещество шафрана кроцетин, в цис- и транс-

форме, биксин из Bixa orellana, азафрин из Escobedia и др.

В шафране кроцетин находится в виде диэфира генциобиозы (кроцина) и легко гидролизуется в разбавленной кислоте. Кроцетин присоединяет 7 молей водорода, что соответствует наличию в его структуре 7 С=С - связей, а образование 4 молей НАс подтверждает 4 СН3-группы в молекуле кроцетина:

199

Ликопин – углеводород состава С40Н56, (λmax= 446-547 нм), карминовокрасного цвета содержится в плодах томатов, шиповника и др. плодов.

При взаимодействии с конц. H2SO4 или СCl3СООН или SbCl3 и др. образуется продукт интенсивного синего цвета, что может быть связано с образованием неустойчивых карбониевых солей.

Каротины – изомеры ликопина состава С40Н56, содержатся в моркови, тыкве, во многих цветах, плодах, листьях, кровяной сыворотке, жире, молоке.

Каротины существуют в виде 3-х изомеров, один из которых α- правовращающий, β- и γ- оптически не активны. β-изомер является доминирующим в сумме изомеров. Это главный каротиноид тканей зеленых растений и коричневых (бурых) морских водорослей. Особенно много его в цветках Narcissus:

В листьях и корнях Dancus carola, в плодах красной пальмы содержится α- каротин, отличающийся от β-изомера расположением С=С связей и наличием асимметричного атома углерода С6:

Анализ структуры молекулы витамина А и структур всех каротиноидов, свидетельствует о том, что молекула витамина А является половиной молекулы β-каротина.

200