 |
Пространственное строение стероидов.
|
|
|
|
ТЕМА 12. Стероиды.
ПЛАН.
1. Химическое строение стероидов.
2. Пространственное строение стероидов.
3. Классификация стероидов. Номенклатура.
4. Андрогены.
5. Эстрогены.
6. Гормоны коры надпочечников (кортикостероиды).
7. Желчные кислоты.
8. Стерины.
9. Генины (агликоны) сердечных гликозидов.
Химическое строение стероидов.
Стероиды - большая группа физиологически активных соединений. Среди них известно огромное число природных веществ, чаще животного происхождения, которые выполняют в организме определенные жизненно важные функции. Многие стероидные соединения получены к настоящему времени синтетически. Некоторые из них по своему физиологическому действию превосходят природные. Синтетические препараты, наряду с природными, применяются медициной.
Структурной основой стероидов является углеродный скелет стерана (гонана). Стеран – полициклический углеводород циклопентанопергидрофенантрен.
Структура стерана. Нумерация атомов (IUPAC).
11
1
2
A 10 B
12
C 13
9
8
17
16
14 D
15
3 5 7
4 6
стеран (гонан)
Молекулы большинства природных стероидов имеют некоторые общие особенности химического строения:
1) десятый (С10) и тринадцатый (С13) атомы углерода стерановой основы в структуре большинства стероидов имеют метильные заместители (ангулярные, т.е. угловые, метильные группы);
2) у третьего (С3) атома углерода, обычно, присутствует кислородсодержащая функциональная группа (гидрокси-, оксо-группы);
3) у семнадцатого (С17) атома углерода углеводородный заместитель может отсутствовать или иметь разный состав; углеводородная природа этого заместителя является главным признаком, различающим родоначальные стероидные углеводороды, которые служат основой
|
|
|
химической классификации стероидов. Молекулы стероидов могут содержать кратные связи и функциональные группы в стерановой основе и углеводородных заместителях.
Некоторые общие особенности природных стероидов.
18
CH3
19
R (C20 и последующие)
*
CH3
*
13 * 17
*
* 10 *
3 *
HO
O
Пространственное строение стероидов.
Пространственное строение молекулы стероида характеризуется конфигурацией заместителей в стереогенных центрах (у асимметрических углеродных атомов) и конформацией молекулы. Пространственное строение для стероида является его важнейшей особенностью, которая наряду с другими свойствами, делает возможным участие стероида в определенных биохимических процессах.
Конфигурационное строение.
Стероиды – хиральные соединения. Стерановая основа их молекул имеет шесть центров хиральности, т.е. предполагает возможность 26 стереоизомеров. Появление заместителей на этой структуре увеличивает число стереоизомеров. Известное число стереоизомерных стероидных соединений существенно меньше прогнозируемого. Тем не менее характеристика строения каждого стероида требует указания конфигурации всех стереогенных центров молекулы.
Для обозначения конфигурации заместителей (или атомов водорода) в стереогенных центрах стерановой основы используют α, β-номенклатуру. Символом α обозначается положение заместителя, если его связь с центром хиральности направлена вниз, под условную плоскость молекулы, и символом β, если связь направлена вверх. При записи строения стероида β-
конфигурацию заместителя показывают темной клиновидной связью (), α- конфигурацию – светлой или пунктирной клиновидной связью.
У природных стероидов углеводородные заместители атомов углерода С10, С13 и С17 имеют β-конфигурацию.
|
|
|
Пример записи конфигурации стероида:
R
CH3
b положение заместителя
CH3 C 9
A 10 8
5 B
17
13 D
над условной плоскостью молекулы;
a положение заместителя под условной плоскостью молекулы;
Стероиды с α-конфигурацией заместителя (или атома водорода) у пятого (С5) атома углерода образуют 5α-стереохимический ряд стероидов, с β-конфигурацией - 5β-стереохимический ряд.
Конфигурация заместителей в ангулярных (угловых) центрах хиральности молекулы стероида обуславливает типы сочленения его колец А, В, С и D. Возможны цис- и транс-сочленения. При цис-сочленении заместители на концах общей связи двух колец имеют одинаковую конфигурацию, при транс-сочленении – противоположную.
 |  |
Цис- и транс-сочленения колец:
цис-сочленение транс-сочленение
У природных стероидов кольца А и В имеют сочленение транс- или цис-
, кольца В и С – только транс-, кольца С и D – обычно, транс (только у агликонов сердечных гликозидов кольца С и D цис-сочленены). Стероиды с транс – А/В – сочленением соответствуют 5α-стереохимическому ряду стероидов, с цис-А/В-сочленением - 5β-ряду.
Типы сочленения циклов природных стероидов.
| Пара циклов | Тип сочленения |
| А/В | цис- (5β-стереохимический ряд) транс- (5α-стереохимический ряд) |
| В/С | транс- |
| С/D | транс- (цис – у сердечных гликозидов) |
Конформация стероидов (форма молекулы).
Особенностью конформационного строения молекул стероидов является отсутствие у них конформационных превращений, другими словами, форма молекулы стероида, из-за сложности ее химического строения, практически, не изменяется.
Молекула стероида неплоская, циклогексановые кольца А, В и С имеют кресловидную конформацию, циклопентановое кольцо D – конформацию конверта. Конформационное строение молекулы в целом определяется конфигурацией стероида. Например, цис- и транс-сочлененные кольца А и В образуют разные конформации.
 |  | ||
Конформации цис- и транс-сочлененных колец А и В:
цис- (еа) транс- (ее)
Конформации цис- и транс-сочлененных колец различаются энергией. Более устойчива транс-сочлененная система, поскольку в случае ее структуры циклы используют только экваториальные связи друг друга.
|
|
|
 |
Конформационное строение транс-транс-транс и цис-транс-цис сочлененных структур стероидов:
А/В транс (5α-стероид) В/С транс
С/D транс
 |
А/В цис (5β-стероид) В/С транс
С/D цис
|
|
|
