CHE 151

Számos természetes anyag oldhatatlan vagy kissé oldódik vízben, de feloldódik éterben vagy más nem poláros oldószerben. Ezen anyagok közül a legfontosabbak a lipidek ("zsírok"), a terpének és a szteroidok.

17.1 Lipidek, zsírok, zsíros olajok

Ezt a kifejezést a zsírok, a "zsíros olajok", a viaszok és a foszfolipidek összefoglalására használják. Ezek olyan vegyületek, amelyek mind a növényi, mind az állatvilágban elterjedtek, és amelyek mind a magasabb karbonsavak észterei.

A hosszú szénláncú karbonsavak és alkoholok észterei az állati és növényi viaszok fő alkotóelemei:

A növényi és állati olajok és zsírok az 1,2,3-propánetriol (glicerin) trieszterei:

Trigliceridekként is ismertek. Nincs kémiai különbség a zsírok és olajok között; A zsírok szobahőmérsékleten szilárdak. Az olajok általában nagyobb arányban tartalmaznak telítetlen zsírsavakat. Katalitikus hidrogénezéssel szilárd zsírokká alakíthatók.

A természetben előforduló zsírsavak közül néhányat az alábbiakban adunk meg:

A telítetlen zsírsavak olvadáspontja általában alacsonyabb, mint a teljesen telített zsírsavaké. A természetes anyagok nagyon fontos osztályát bioszintetizálják az arachidonsavból:

A prosztaglandinok, a tromboxánok és a prosztaciklin a fiziológiai funkciók figyelemre méltó változatosságát szabályozza, ideértve a mirigyeket és az idegeket, a szaporodást, az emésztést, a légzést, a vérlemezkék aggregációját, valamint a szív- és érrendszeri, valamint a vese rendszer funkcióit. Ezen metabolitok bioszintézisét gátolja az aszpirin és más nem szteroid gyulladáscsökkentők (NSAID-ok).

Ha zsírokat hidroxid- vagy karbonát-oldattal főz, a zsírsavak (szappanok) alkáli sói keletkeznek:

A szappan nagy részét ma is úgy állítják elő, hogy a zsírokat NaOH vizes oldatával forralják. A szappanosítás befejezése után a terméket nátrium-klorid hozzáadásával kicsapjuk.

A szappan tisztító hatása a szappanmolekulák speciális szerkezetén alapul. A molekula egyik vége hidrofil, negatív töltésű és vízben oldódó -COO csoportot tartalmaz, a másik vég hosszú alifás, hidrofób és vízben oldhatatlan szénláncot tartalmaz. Mivel ez a molekula hosszú hidrofób zsírsavláncot és poláris fejcsoportot tartalmaz, vizes oldatban micellákat alkothatnak:

A szappanmolekulák a felületen lévő kisebb zsírcseppeket egy vékony szappananion-filmmel is lefedik, a lipofil láncok pedig a zsír belseje felé irányulnak. Ily módon azonban a zsírcseppek elektromosan töltődnek fel és taszítják egymást, így azok nem áramlanak össze, hanem vízben tartható emulziót képeznek. A zsírmolekulák kalcium- és magnéziumsói kevéssé oldódnak vízben és kicsapódnak (elektromos eszközök, például mosógépek stb. Meszesedése).

Szintetikus mosószereket használnak, amelyek nem képeznek ilyen vízben oldhatatlan fémsókat.

A viaszok és zsírok lipidek. "Üzemanyagként" és energiaraktárként szolgálnak, és a biológiai membránok alkotóelemei. A membrán lipidek fontos osztálya a foszfolipidek, di- és triészterek, amelyekben az alkoholokat karbonsavakkal és foszforsavval észterezik. A foszfogliceridekben a glicerin egy molekuláját észterezik két szomszédos helyzetű zsírsavmolekula és egy foszfátegység, amelyhez egy másik alkoholszubsztituens, például kolin vagy etanol-amin kötődik, például:

A legfontosabb foszfogliceridek a lecitin és a cefalin

A foszfogliceridek nemcsak micellákat alkothatnak, hanem olyan réteget is alkothatnak, amelyben két lipidmolekula mindig szemben áll egymással. Lipid kettős rétegnek hívják őket:

Ez a tulajdonság nagyon figyelemre méltó, mert a micellák mérete általában korlátozott (átmérőjű szfingolipidek, amelyek különösen gyakoriak az idegszövetekben. Ezeknek a lipideknek gerincváza bonyolult dihidroxi-amin:

17,2 terpén

Az ókortól kezdve különféle növények, például eukaliptusz, borsmenta, citromfű, citromfa, kakukkfű stb. Többé-kevésbé illékony, intenzív, többnyire kellemes illatú olajokat hoztak létre. Eredetileg a növény aprított részeit közvetlenül desztillálták, később az "illóolajokat" gőz desztillációval választották el. Ma már több mint 30.000 terpént azonosítottak az élet minden formájából.

Elég korán felismerték, hogy a terpének túlnyomó többsége az 5C atomok többszörösét tartalmazza molekuláiban. A 10 szénatomot tartalmazó legegyszerűbb típusokat monoterpéneknek nevezték, pl. B.:

A 15 szénatomot tartalmazó terpének szeszkviterpének:

A 20 szénatomot tartalmazó terpének diterpének, a 30 szénatomot tartalmazó triterpének és a 40 szénatomot tartalmazó tetraterpének:

A többi terpénnel ellentétben, amelyek molekulaméretük és természetes előfordulásuk alapján csoportokba vannak osztva, de molekuláris alakjukban nagyban különböznek egymástól, a szteroidokat (triterpének) a strukturális közös jellemzők alapján osztályozzák:

1921-ben Ruzicka (ETH, Zürich) felismerte, hogy a legtöbb terpén molekulája úgy gondolható, hogy két vagy több izoprénmolekula alkotja, az izoprénmaradványok többnyire fej-farok helyzetben kapcsolódnak egymáshoz:

Ez az izoprén szabály nagyon hasznos volt az új terpének felépítésének tisztázásában:

Sokkal később (1955 körül) kiderült, hogy a terpének bioszintézise valójában két izoprénszerű C5 vegyületből indul ki (IPP és DMAPP).

17,3 szteroid

A szteroidok gyakoriak a természetben, és sok ilyen vegyület fiziológiai aktivitással rendelkezik. Számos szteroid hormonként működik; például az emberi test nemi érését és termékenységét a szteroid hormonok szabályozzák. A szteroidokban három ciklohexán gyűrű összeolvad egymással szék formájában, és rendszerint összekapcsolódnak. A negyedik gyűrű egy ciklopentán. Minden szteroidban közös a tetraciklusos gyűrűszerkezet. A gyűrűk transzkapcsolata nagyrészt feszültségmentes, teljes széki konformációt tesz lehetővé, amelyben a metilcsoportok és a hidrogénatomok axiális helyzetet vesznek fel a gyűrűk csatlakozási pontjain:

A szteroidmolekula szintje feletti csoportokat β-szubsztituenseknek, a szint alatti csoportokat α-szubsztituenseknek nevezzük.

Valamennyi természetesen előforduló szteroid bioszintetizálódik a szkvalénből, ezért triterpén származékként kell tekinteni rá.

A koleszterin szinte minden állati és emberi szövetben megtalálható, különösen az agyban és a gerincvelőben. Az epekövek teljes egészében abból állhatnak. Úgy gondolják, hogy ez a szteroid felelős bizonyos keringési betegségekért, mivel felépül az artériák falain, ami érelmeszesedést és szívbetegségeket okoz:

A reumás betegségek kezelésében széles körben alkalmazott kortizon a mellékvesekéreg-hormonok egyike. Ezek a hormonok részt vesznek az elektrolit- és vízháztartás szabályozásában, valamint a fehérje- és szénhidrát-anyagcserében.

A nemi hormonok három csoportra oszthatók; 1) a hím androgének; 2) a női ösztrogének; és 3) a terhességi hormonok vagy progesztinek:

A szteroid hormonok szerkezeti hasonlósága figyelemre méltó, ha figyelembe vesszük teljesen eltérő hatásmódjukat.

Számos módosított szteroidot szintetizáltak új gyógyszerek keresése során is. A szintetikus szteroidok a "tabletta" aktív összetevői, amelyek fogamzásgátlóként hatnak a nő menstruációs ciklusának és ovulációjának szabályozásával.