11. Előadás Izoprén vázas vegyületek, szteroidok
Egyszerű lipidek Lipidek Zsírsav-származékok Izoprén-származékok Zsírsavak linolsav linolénsav Észterek, éterek, amidok -tartalmú származékok prosztaglandinok leukotriének Koleszterin észterek Viaszok Glicerolipidek Szfingolipidek Koleszterin Epesavak Szteroid hormonok Zsírban oldódó vitaminok Neutrális glicerolipidek Foszfolipidek kólsav taurokólsav Glikoszfingolipidek A, D, E, K vitaminok diacilglicerin triacilglicerin foszfatidilkolin szfingomielin cerebrozidok gangliozidek ösztradiol tesztoszteron
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 Kapcsolási 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 hidrolízisterméke 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
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 β karotin aktivitásával A vitamin aldehid A vitamin (retinol)
Egyszerű lipidek Lipidek Zsírsav-származékok Izoprén-származékok Zsírsavak linolsav linolénsav Észterek, éterek, amidok -tartalmú származékok prosztaglandinok leukotriének Koleszterin észterek Viaszok Glicerolipidek Szfingolipidek Koleszterin Epesavak Szteroid hormonok Zsírban oldódó vitaminok Neutrális glicerolipidek Foszfolipidek kólsav taurokólsav Glikoszfingolipidek A, D, E, K vitaminok diacilglicerin triacilglicerin foszfatidilkolin szfingomielin cerebrozidok gangliozidek ösztradiol tesztoszteron
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
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 dij, 1928) 9 UV (hν) 10 25 D2 vitamin
Koleszterin bioszintézise oxidáció szkvalén 2, NAD, enzim szkvalén-2,3-epoxid Gyűrűfelnyílás + ciklizáció C + szkvalén-2,3-epoxid tetraciklusos karbokation - : C-17 C-20 C-13 C-17 + C + C 3 : C-14 C-13 C-8 C-14 lanoszterin (triterpén) enzimek koleszterin N.B. lanoszterin a lanolin egyik komponense
Alapváz: 5β-kolán 3.2. Epesavak hidroxi-karbonsavak - -C Keletkezés: máj 12 CX telítés hidroxilezés 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 1kg 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 l 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