Izoprén-származékok. Terpének. Karotinoidok

11. Előadás Izoprén vázas vegyületek, szteroidok

Egyszerű lipidek Lipidek Zsírsav-származékok Izoprén-származékok Zsírsavak linolsav linolénsav Észterek, éterek, amidok -tartalmú származékok prosztaglandinok leukotriének Viaszok Glicerolipidek Szfingolipidek Neutrális glicerolipidek Foszfolipidek diacilglicerin triacilglicerin foszfatidilkolin szfingomielin Koleszterin észterek Koleszterin Glikoszfingolipidek cerebrozidok gangliozidek Epesavak kólsav taurokólsav Szteroid hormonok ösztradiol tesztoszteron Zsírban oldódó vitaminok A, D, E, K vitaminok Terpének Karotinoidok

Izoprénvázas vegyületek 1. Terpének 2. Karotinoidok C 3 C 2 =C-C=C 2 2-metil-1,3-butadién [izoprén] 1. Terpének - növényi illóolajok, gyanták, balzsamok - aciklusos vagy ciklusos Név Képlet Izoprén egység monoterpén C 10 16 2 szeszkviterpén C 15 24 3 diterpén C 20 32 4 triterpén C 30 48 6 tetraterpén C 40 64 8 politerpén (C 5 8 ) n n>8 illó kaucsuk Kapcsolódási mód (Ruzička, 1921) láb fej láb láb Izoprén-szabály: fej-láb

Néhány illóolaj és komponens Babérfa mircén, ocimén Narancsvirág nerol (Neroliolaj) Gyöngyvirág linaldol Rózsaolaj citronellol Ibolyaolaj a-jonon b-jonon Borsmenta mentol (50-60%) menton (38%) Kömény carvon fenchán Eucalyptus 1,8-cineol Tűlevelüek a-pinén Kámforfa d(+)-kámfor Levendula d(+)-borneol C 3 C 3 3C 3C C2 C C2 C fp:198 o C [α] D = ± 20 o linaldol fp:114 o C [α] D = ± 4 o citronellol fp:123 o C α-jonon β-jonon fp:140 o C C 3 C2 fp: 230 o C [α] D = ± 62 o fp: 156 o C [α] D= ± 49 o carvon α-pinén

1.1. Aciklusos monoterpének és származékaik nerol (cisz) narancsvirág neral (cisz) C2 2C C C 2C C2 C C2 C 3C C mircén ocimén (babérfa illóolaj) geraniol (transz) geranial (transz) citromfűolaj 1.2. Monociklusos monoterpének, származékaik Két izoprénrész ciklo-addíciójával vezethető le (csak kettőskötés) 1,8-cineol 7 oxid. 2 3 10 1 4 8 6 5 9 2 /kat. Pt, N 2 mentol menton limonén citromhéj, narancshéj, kapor, zeller, kámfor, bergamott [8 izomer] mentán 1-metil-4-izopropil -ciklohexán 3C borsmentaolaj 2 fő komponense (95%) Természetben: 3C (-)-mentol

1.3 Biciklusos monoterpének 6 alapváz tuján karán pinán kamfán izokamfán fenchán kámfor izoborneol (levendula)

1.4. Diterpének és származékaik A. Aciklusos Fitol, K vitamin, E vitamin koenzim-q, A vitamin C C C C 3 3 C 3 -C-C 2 -C 2 -C 2 -C-C 2 -C 2 -C 2 -C-C 2 -C 2 -C 2 -C=C- C 2 Fitol: 4 fej-láb izoprén, α β telítetlen alkohol 3 3 Willstätter, 1907 klorofill hidrolízis terméke 3C ubikinon n = 5-9 3C n B. Gyantasavak abietinsav 3C C

1.5. Szeszkviterpének > 1000 tagú család citotoxikus, gyulladásgátló, vírus- és gombaellenes, feromon 1. Aciklusos 12 2 β-farnezén (zöld tetű feromon) farnezol hársfavirág, juvenil-hormon hatású 2. Ciklusos C juvabion (juvenil-hormon, fenyőgyanta) 3. Azulének 350 C azulén µ = 1,0 D, 127 kj/mol naftalin µ = 0 D, 315,7 kj/mol kamazulén (kamilla) kenőcs 4. Feromonok izoamil-acetát (méhfullánk) t-10, c-12 hexadekadién-1-ol bombykol 0,5 millió lepke 12 mg

1.6. Triterpének egyetlen aciklusos triterpén ismeretes: szkvalén [C 30 50 ] csukamájolajból izolálták (1916) szkvalén enzimek koleszterin

Egyszerű lipidek Lipidek Zsírsav-származékok Izoprén-származékok Zsírsavak linolsav linolénsav Észterek, éterek, amidok -tartalmú származékok prosztaglandinok leukotriének Viaszok Glicerolipidek Szfingolipidek Neutrális glicerolipidek Foszfolipidek Koleszterin észterek Koleszterin Glikoszfingolipidek Epesavak kólsav taurokólsav Szteroid hormonok Zsírban oldódó vitaminok A, D, E, K vitaminok diacilglicerin triacilglicerin foszfatidilkolin szfingomielin cerebrozidok gangliozidek ösztradiol tesztoszteron Terpének Karotinoidok

2. Karotinoidok (Zechmeister, Cholnoky) Eredete: lipokrómok (zsírban oldódó természetes pigmentek) sárgarépa pigmentje: (daucus carota) karotin (Wackenroder, 1831) Szín szerkezet szerkezetfelderítés a) kromatográfia b) oxidatív lebontás c) λ = 400-510 nm spektrum 2.1. Likopin: paradicsom (Lycopersicum esculentum) piros pigmentje C 40 56 all-transz (72 létképes izomer) C 3 3C 3C ozonidos lebontás láb láb KMn 4 oxidáció 2 C 3 CC 3 + 2 C-C 2 -C 2 -C-C 3 4 C 3 C (levulinaldehid)

2.1. Karotin: sárgarépából izolált (keverék: β>α>>γ) C 40 56 (likopin izomer!) előfordulás: klorofillel együtt 17 16 19 20 2 3 1 4 6 5 7 18 8 9 10 11 15 12 13 14 all-transz β karotin, op.: 183 C, λ max = 425, 450 és 477 nm α karotin, op.: 188 C, λ max = 420, 445 és 475 nm, [α] 589 =+640 γ karotin, op.: 178 C, λ max = 431, 462 és 494 nm Lásd: A vitamin 1 nemzetközi egység (i.u.) = 0,6mg kristályos b karotin aktivitásával A vitamin aldehid A vitamin (retinol)

3. Koleszterin Koleszterin = kholé (epe) sztereosz (szilárd, kemény) Napi forgalom 250 mg étkezés, 850 mg bioszintézis Felnőtt: 200 g koleszterin 1770 Chevreul (epekő), 1928-32 Windaus, Wieland Alapváz: Nobel-díj, 1950 γ 2 3 1 A 4 10 R 5 11 9 B 6 12 C 13 R1 R2 D 8 14 15 7 17 16 γ-metil-1,2-ciklopenteno-fenantrén (Diels-szénhidrogén) 5-α szteroid (all-transz) kolesztán R 3 R és R 1 általában C 3 2 1 4 19 5-β szteroid (A-B cisz, B-C, C-D transz) koprosztán 18 R Transz-dekalin Cisz-dekalin

Alapvázak R Elnevezés 2 1 19 18 R 17 - androsztán -C 2 -C 3 -C-(C 2 ) 2 -C 3 pregnán kolán 3 C 3 -C-(C 2 ) 3 -C-C 3 C 3 C 3 kolesztán 5α-androsztán 5α-pregnán 5α-kolán 5α-gonán 5α-ösztrán

Nomenklatura Kortizon (17a,21-dihidroxipreg-4-en-3,11,21-trion) 17β-ösztradiol Ösztra-1,3,5(10)-tien-3,17β-diol Tesztoszteron 17β-hidroxiandrost-4-en-3-on Szterinek csoportosítás Szterinek (angol: sterol) Epesavak alkoholok hidroxi-karbonsavak Szívre ható glikozidok Szteroid szaponinok glikozid Szteroid alkaloidok Szteroid ormonok hidroxi-oxovegyületek

Térszerkezet koleszterin redukció 8 aszimmetria centrum [3, 8, 9, 10, 13, 14, 17, és 20] A 13 9 14 10 8 B 5 C D kolesztanol [5α-kolesztán-3β-ol] sztereoizomerek száma: 2 8 =256 all-transz 3-10,13-C 3 β 17-izooktil A/B transz B/C transz C/D transz 9/10 anti 8/14 anti Jelölés v. v. β sík felett α sík alatt

3.1. Szterinek Fitoszterinek (növényi) Alacsonyabb rendű növények (pl. gomba) Zooszterinek (állati, emberi) koleszterin Sejtmembrán felépítése Érelmeszesedés - (az agy 10%-a) Szerkezetigazolás: C 27 45 Ac acetát () C 27 44 kolesztenon oxid. Ac 2 C 3 Se 350 C (szek. ) C 27 45, op.: 149 C, [α] D 20 = -39 C-17 = izooktil-lánc Pt/ 2 C 18 16 Diels- -szénhidrogén C 27 47 kolesztanol (telítetlen) ox. C 27 46 kolesztanon Clem. red. C 27 48 kolesztán 4 gyűrű Diels-szénhidrogén C 18 16

Fitoszterinek (növények) (pl. avocado, pekan-dió, sütőtök mag, kesudió, szójabab) Serenoa repens β-szitosterin (op. 136-140 o C) Mikoszterinek (gombák) ergoszterin: legfontosabb gomba szterin anyarozsból: Ch. J. Tanret, 1889 élesztőből: A.. R. Windaus, 1925 (Nobel díj, 1928) 9 UV (hν) 10 25 D2 vitamin

Koleszterin bioszintézise oxidáció szkvalén 2, NAD, enzim Gyűrűfelnyílás szkvalén-2,3-epoxid + ciklizáció C + szkvalén-2,3-epoxid C + - : C-17 C-20 C-13 C-17 C 3 : C-14 C-13 C-8 C-14 tetraciklusos karbokation + lanoszterin (triterpén) enzimek koleszterin N.B. lanoszterin a lanolin egyik komponense

Alapváz: 5β-kolán 3.2. Epesavak hidroxi-karbonsavak - -C Keletkezés: máj telítés hidroxilezés 12 CX 3 7 koleszterin epesavak Funkció: zsír emésztése lipid-transzport (detergens) X = kólsav X = N-C 2 -C Na +, glicin-amid X = N-(C 2 ) 2 -S 2 Na +, taurin-amid hidrofób oldal N hidrofil oldal S -

Emberi epe összetétele 1. Epesavak (sók) 1,2-18 g/l 3α,7α,12α-trihidroxi-kolánsav 3α,12α-dihidroxi-kolánsav 3α,7α-dihidroxi-kolánsav 3α-hidroxi-kolánsav kólsav dezoxikólsav kenodezoxikólsav litokólsav 12 C 3 7 kolánsav 2. Foszfatidil-kolin 1,4-8,0 g/l 3. Bilirubin 0,1-0,7 g/l 4. Protein 0,3-3,0 g/l 5. Koleszterin 1,0-3,2 g/l

3.3. Glikozid szteroidok 3.3.1. Szívre ható glikozidok szívizomserkentők növényi eredet Digitalis fajok (gyűszűvirág) Strophantus félék Alapváz: 5β,14β-androsztán β β 17 3 β 14 β β β 5 β digitoxigenin aglikon sztrofantidin Térszerkezet: Glikozid kötés: 3β, 5β, 14β -csoport 17β butenolid-gyűrű 3β -glikozid mono-, di-, tri- vagy tetraszacharid

Digitalis lanata Digitoxóz Digitoxigenin (aglikon) D-glükóz Digitoxóz acetát Lanatozid C Stophanthus gratus L-ramnóz G-sztrofantidin (aglikon) Quabain

3.3.2. Szaponinok hemolizáló hatás növényi eredet, ivarhormonok alapanyaga aglikon: szapogeninek Példa: dioszgenin (Dioscoraceae faj) 3C 3C R Szaponin R = mono/oligoszacharid 3C 3C 16,17-spiroketál gyűrű dioszgenin 1. acetilezés 2. Cr 3 3. hidrolízis 3C 20 3C 16 Ac 5 5,16-pregnadién-β-ol-20-on

Mechanizmus 2 3.3.3 Alkaloidok (növényi eredetű, bázikus sajátság) 3C N szolaszodin

4. Szteroid hormonok 4.1. Mellékvesekéreg-hormonok Reichenstein, Kendall (Nobel-díj, 1950) 40 kristályos szteroidhormon 1 kg marha mellékvese 50 mg (keverék) Alapváz: pregnán Jellemzők: - 4-es helyzetben telítetlen - 3,20 diketo - 21 Mineralokortikoidok (só- és vízháztartás) Glükokortikoidok (szénhidrátanyagcsere) 17α Kortizol (hidrokortizon) aldoszteron op.: 112-116 C, [α] D =+152 Kortizon (gyulladásgátló) N.B. 1-2 dehidro = prednizon prednizolon 17α

4.2. Nemi hormonok Funkció alapján: A. hímivari hormonok (androgének) B. tüszőhormonok (ösztragének) C. sárgatest hormonok (gesztagének) A. ímivarhormonok C19 5α v. 5β androsztán váz előállítás koleszterinből androszteron (1931) vizeletből izolált, 15000 liter 15 mg tesztoszteron (1935) ökörheréből izolált B. Folliculus (tüsző) hormonok funkció: terhesség alatt gátolja a méh összehúzódását Jellemzők: eá: koleszterinből a) aromás A gyűrű b) 3-as, fenolos! c) 17β vagy ketocsoport LiAl 4 red. 16α 3 ösztron (az első izolált, 1929) 17β-ösztradiol 4 t koca ovárium 12 mg ösztriol

De: van nem szteránvázas, hormonhatású vegyület is C 3 C2 C C C2 3C sztilbösztrol hexösztrol C. Sárgatest (corpus luteum) hormonok Funkció: pete felvételére, megkötésére alkalmassá tegye a méhfalat Alapváz: pregnán (gesztagén hatás) 17β acetil koleszterin progeszteron (egyetlen természetes!) Ac dehidroepiandroszteron-acetát

(A) koleszterin (C27) Szteroid hormonok bioszintézise (vázlatos!) tesztoszteron (C19) ösztradiol (C18) pregnenolon (C21) (B) (C) androsztendion (C19) progeszteron (C21) (D) 17- progeszteron (D) (E) 3C (E) kortikoszteron (C21) (F) aldoszteron (C21) kortizol (C21) (A) (B) (C) (D) (E) (F) dezmoláz 3β-ol dehidrogenáz 17-hidroxiláz 21-hidroxiláz 11β-hidroxiláz 18-hidroxiláz

Fogamzásgátlók (1938,. Inhoffen) ovulációgátló: progeszteron (csak injekcióban!) 17α-hidroxi-progeszteron Ac R = C 3 R = Cl megestrol chlormedinon R R R = C 3 etiszteron (1938) R = nor-etiszteron (~1960) átrány: magas vérnyomás (3/100000) trombózis veszély (30/100000)

Anabolikus szteroidok Metabolizmus katabolizmus lebontó folyamatok nagy kicsi anabolizmus felépítő folyamatok kicsi nagy izomfehérjék szintézise tesztoszteron hímivari hormon N N dianabol stanozolol Ben Johnson, 1988, vizeletben