химический каталог




Химия биологически активных природных соединений

Автор Н.А.Преображенский, Р.П.Евстигнеева

расширения. Фазовые изменения фиксируются калориметрическими и дилатометрическими методами. Исследуемый образец помещают в калориметр при температуре на 10 °С ниже температуры плавления самой низкоплавкой формы и нагревают со скоростью 1,1 °С/мин до конца плавления. Полученные кривые нагревания и охлаждения информируют о взаимопревращениях полиморфных форм. Дилатометрические измерения позволяют определить соотношения твердой и жидкой фазы в жирах.

Для изучения полиморфных форм используют ИК-спектроскопию. Основные различия между спектрами полиморфных форм, снятых в кристаллических пленках, наблюдаются в области 720—1250 см-1. Как правило, наличие двух полос в области 720 см-1 (727 и 719 см-1) характеризует орторомбическую упаковку цепей, присущую В'-форме. В случае а- и В-модификаций в этой области проявляется одиночная полоса, соответствующая гексагональной и триклинической упаковкам.

ИК-Спектроскопия не дает четкого различия между гексагональной и триклинической микросимметрией ячейки; в этом случае используют спектры протонного магнитного резонанса, с помощью которых «-форма легко отличима от В- и В'-модификаций.

Для изучения полиморфизма глицеридов используют также метод диффракции рентгеновских лучей, который дает существенную информацию об угле наклона углеводородных цепей к поверхности кристаллической ячейки.

232

Общие проблемы синтеза глицеридов

Ацильная миграция. Одной из важнейших проблем химии липидов, с которой необходимо считаться при синтезе и выделении различных классов липидов, в первую очередь моно-, ди- и триглицеридов, является ацильная миграция, которая происходит под действием различных катализаторов, при нагревании [54, 55] или при хроматографии на ряде адсорбентов [56].

Основным типом ацильной миграции в ряду глицеридов является изомеризация 2-моноглицеридов или 2,3-диглицеридов в соответствующие 1- и 1,3-изомеры в условиях основного или кислотного катализа.

Принято считать, что основной движущей силой ацильной миграции является пространственный эффект, выражающийся в тенденции превратить разветвленную и менее термодинамически стабильную форму 2-моноглицерида или 2,3-диглицерида в линейную и термодинамически более стабильную форму 1-моно- и 1,3-диглицеридов [57].

До настоящего времени не выработано единой точки зрения на механизм изомеризации глицеридов [57, 58]. Фишер и ряд других авторов выдвинули классическую концепцию, согласно которой ацильная миграция проходит через стадию образования промежуточного циклического пятичленного ортоэфира:

СН2 ОН I

CHOCOR ч I

. СН2ОН н+

снйон

сносС

I R сн2он

сно\ он СНгОл^

но- | -Т>о

± сносГ

I XR

СН2ОН

CH20. .О

| X

СНО R

I

СН2ОН

он

СНоО.

г X

СНО XR

I

СН2ОН

CH2OCOR

I

СНОН

I

СН2ОН

Равновесие изомеризации сдвинуто в сторону термодинамически более стабильных 1-моно- и 1,3-диглицеридов.

В случае моноглицеридов соотношение 2- и 1-изомеров при равновесии составляет приблизительно 1:9, в то время как в случае диглице-ридов отношение 2,3- и 1,3-изомеров приблизительно равно 1: 1,5 [55]. Это различие может быть объяснено гидрофобным взаимодействием между углеводородными цепями в 2,3-диглицеридах, вследствие чего их изомеризация в линейные 1,3-изомеры затруднена по сравнению с й-моноглицеридами [57]. В случае глицеридов с разветвленными или ненасыщенными жирнокислотными остатками равновесие изомеризации достигается быстрее.

Исходя из предложенного механизма ацильной миграции и экспериментально установленного факта, что первая стадия — образование промежуточного ортоэфира является стадией, контролирующей скорость реакции, легко объяснить влияние структуры жирнокислотных цепей на скорость ацильной миграции. Известно, что уменьшение дли-

233

ны цепи жирнокислотных остатков в молекуле моно- и диглицеридов вызывает увеличение скорости миграции. Этот факт с позиций предложенного механизма может быть объяснен тем, что в случае длинных углеводородных цепей жирнокислотных остатков затруднено образование промежуточного ортоэфира из-за большей деформации цикла. Вследствие этого первая стадия требует большей энергии активации, результатом чего является замедление общей реакции.

Введение в ацильные остатки различных заместителей замедляет изомеризацию, так как пространственное взаимодействие между заместителями препятствует образованию промежуточного ортоэфира и тем сильнее, чем ближе находятся они к сложноэфирной группе. При этом, безусловно, имеет значение не только размер вводимого заместителя, но и вызываемые им электронные эффекты. Так, увеличение электронной плотности на карбонильном углероде сложноэфирного остатка уменьшает скорость изомеризации.

В противоположность классической концепции о механизме ацильной миграции как о внутримолекулярной перегруппировке через стадию промежуточного ортоэфира, высказано предположение, что ацильная миграция в полиолах может рассматриваться как межмолекулярный процесс, включающий образование ионной пары и ацильный обмен между двумя радикалами, образующими эту ионную пару [58]. Считают, что образование ионных пар может происходить при нагревании глицеридов в безводных условиях или при действии кислот или щелочей.

Подобные ионные пары были специально получены с целью проверки предложенного механизма. В частности, при взаимодействии натриевой соли 2,3-изопропилиденглицерина с 2,3-дистеароил-1-иод-1-дезок-сиглицерином наблюдалось образование ионной пары. Далее происходила межмолекулярная перегруппировка ацильных групп с образованием 1-стеароил-2,3-изопропилиденглицерина и 1-стеароил-2,3-эпоксиглицерина:

CHaONa СН21 НС-Оч /СНз + CHOCOR ——*" НаС—О/ \СНз CHaOCOR

" СНаО~

Н(Г~°Хс/СНа .н2с-о/ \сна

CH-jOCOR I

+сн2

CHOCOR I

CH2OCOR

CH2OCOR НС—Оч /СНа + НСч

I ;с( | )0

НаС-0/ \СНз Н2С/

Показано, что если ацильные группы входят в состав только одного из ионов этой ионной пары, они подвергаются миграции как по внутримолекулярному, так и по межмолекулярному механизмам. Однако, если ацильные группы входят в состав обоих ионов, они подвергаются межмолекулярному обмену. Подтверждением межмолекулярного механизма миграции считают факт образования бис (глицериловых) эфиров как компонентов равновесной смеси, полученной при изомеризации 2-моностеарата хлористым водородом в безводном эфире.

Способы ацилирования. Для введения ацильных остатков в молекулу глицерина и его производных применяют следующие ацилирующие агенты: высшие жирные кислоты, галогенангидриды и ангидриды выс-

234

*ших жирных кислот, ацилфосфаты, соли и эфиры высших жирных кислот.

Наиболее широкое распространение получил способ ацилирования с помощью доступных галогенангидридов высших жирных кислот, получаемых при обработке кислот хлористым тионилом, оксалилхлоридом или трёххлористый фосфором. Этерификации проводится в среде хлороформа, четыреххлористого углерода, диметилформамида и в присутствии органических оснований (пиридин, хинолин, триэтиламин и др.) [56].

В некоторых случаях ацилирование осуществляется при действии ангидридов высших жирных кислот, для получения которых предложен эффективный метод, основанный на обработке кислот дицикло-тексилкарбодиимидом [59]. Ацилирование ангидридами высших жирных кислот проводят в присутствии кислотных или основных катализаторов (перхлорная кислота, тетраэтиламмониевые и калиевые соли высших жирных кислот). При использовании кислотных катализаторов следует считаться с возможностью ацильной миграции, хотя, как правило, скорость ацилирования превышает скорость изомеризации.

Ацилирование ацилфосфатами, смешанными ангидридами карбоновых и замещейных фосфорных кислот, проводится в мягких условиях в течение короткого периода времени в присутствии перхлорной кислоты; при этом образуются достаточно чистые продукты [60]:

CHjsOR О CHsjOR О

I II I II

СНОН + ReCOOP(OR")a-*• CHOCOR" -f HOP(OR"')a

CH2OR' CH2OR' R" = Alk, At

Однако метод не нашел широкого использования, что, по-видимому, обусловлено определенными трудностями синтеза самих ацилфос-•фатов и их высокой лабильностью.

Для этерификации производных глицерина применяют также реакцию иодгидринов замещенного глицерина [61] или его сульфоэфи-ров [62] с серебряными или калиевыми солями высших жирных кислот в среде апротонных биполярных растворителей (диметилформамид, диметилсульфоксид):

CHjOR CHaOR R"COOMe I

CHOR' -> CHOR' -f MeX

CH2X CHaOCOR" X = I, Ts; Me = Ag, К

Реакция оптически активных 2-и-толуолсульфонатов замещенного глицерина с калиевыми солями высших жирных кислот является удобным методом обращения конфигурации с одновременным введением жирнокислотного остатка [63]:

I RCOOK I

Н—C-OTs -*¦ RCOO—С—Н

I I

Для получения глицеридов с остатками высших жирных кислот используют катализируемую основаниями переэтерификацию глицеридов

235

низших кислот метиловыми или этиловыми эфирами высших жирных кислот:

CH2OCOR CHsOCOR'

I 3R'COOCH3 I

CHOCOR -»¦ CHOCOR' +3RCOOCH3

CH2OCOR CHaOCOR' R = CH3> QH5, k-C3H7; R' = остатки высших жирных кислот

• Разновидностью реакции переэтерификации является глицеролиз,. осуществляемый взаимодействием глицерина с эфирами высших жирных кислот:

СНгОН CH2OCOR

I 3RCOOCH3 I

СНОН -*• CHOCOR +ЗСНэОН

I I СН2ОН CHaOCOR

Этерификации глицерина и его производных высшими жирными кислотами проводится путем длительного нагревания компонентов в присутствии кислотного катализатора с азеотропной отгонкой воды. Этот способ не нашел широкого применения.

Защита функциональных групп. Основная проблема синтеза сложных эфиров глицерина различной структуры (моно-, ди- и триглицериды) связана с избирательным введением ацильных групп в молекулу спирта. Это создает необходимость защиты гидроксильных групп глицерина.

Введение и снятие защитных групп должно проводиться в условиях, исключающих разрыв сложноэфирных связей и ацильную миграцию; в случае оптически активных производных глицерина следует считаться с возможностью рацемизации.

При получении ненасыщенных глицеридов возникают дополнительные ограничения, обусловленные необходимостью сохранения структуры и конфигурации двойных связей в ацильных остатках при удалении защитных групп.

Ацетильные и кетальные защиты. Широкое распространение в химии липидов для защиты гидроксильных групп глицерина получили ацетальные и кетальные группировки, устойчивые в щелочной среде и сравнительно неустойчивые к действию кислот.

Для защиты диольной системы широко применяют изопропилидено-вую группировку:

СН2ОН СН2ОН

I (СН3)2СО |

СНОН -> НС—0\ /СН3

СН2ОН НаС—О/ \СН3

Введение ее в молекулу глицерина и его производных осуществляется при взаимодействии с ацетоном в присутствии кислотных катализаторов (органические и неорганические кислоты, ионообменные смолы в Н+-форме и т. д.) и различных дегидратирующих агентов (iNa2S04, гпСЬидр.) [64, с. 222].

Изопропилиденглицерин существует почти исключительно в 1,2 (или 2,3)-форме, однако показана возможность присутствия 1,3-изомера (~5%). Изомеризация пятичленного кольца 1,2-изопропилиденглице-рина в два возможных шестичленных кольца 1,3-изопропилиденглицери-на энергетически невыгодна вследствие сильного стерического взаимо-

236

действия в шестичленных кольцах между аксиальной СНз-группой в положении 2 и аксиальными атомами водорода в положениях 4 и 6:

1,2-Изопропилиден-«я-глицерии является исходным оптически активным веществом »в синтезе глицеросодержащих липидов всех классов, в том числе глицеридов. Получение его проводят на основе доступного /)-маннита [65]:

СН2ОН Н3С\ /0-СН2

I X I

но—с—н н3с/ \о—с—н

I I

НО—С—Н (СВДгСО; ZnCl2 НО—С—Н РЬ(ОСОСН3)4

|--- | -у-

Н—С—ОН Н—С—ОН

Н—С—ОН Н—С-СК /СН3

I I с

сн2он н2с—о/ \сн3

Н3С\ /О—СН2 Н3С\ /О—сн2 СН2ОН ->- Н3С/ \0—С—Н -*- Н3С/ \0—С—Н - Н— С—0\ /СНз

I 1 I \/

СНО сн2он н2с-о/ \сн3

Применение в качестве катализатора и дегидратирующего агента хлорида цинка позволяет направить процесс в сторону преимущественного образования 1,2;5,6-ди-0-мзопропилиденового производного, которое далее подвергалось окислительному расщеплению тетраацетатом свинца в 1,2-изопропилидеи-5я-глицериновый альдегид. Последний восстанавливался в присутствии скелетного никелевого катализатора или с помощью литийалюминийгидрида в соответствующий спирт.

Снятие изопропиленовой группировки проводится при действии разбавленных водных или спиртовых растворов органических и минеральных кислот, с помощью ионообменных смол (в Н+-форме) и т. д. В последнее время для снятия изопропилиденовой группировки в условиях, исключающих ацильную миграцию, используют гидролиз борной кислотой в 2-метоксиэтаноле или триалкилборатах с последующим разложением эфира ортоборной кислоты водой [66].

Бензилиденовая группировка в синтетической химии глицеридов используется преимущественно при получении 2-моноглицеридов. В отличие от ацетона бензальдегид реагирует с глицерином с образованием шестичленного диоксанового цикла:.

СН2ОН СН2-0\ I с„н5сно | \

НО—С—Н -v НО—С—Н ^CHCgHb

СНаОН СН2—О/

Конденсацию бензальдегида с глицерином проводят в присутствии различных кислотных агентов (хлористый цинк, газообразный хлористый водород и т. д.).

Снятие бензилиденовой группировки осуществляют кислотным гидролизом, действием борной кислоты в триметил- или триэтилборатах, & также каталитическим гидрированием в присутствии платинового или

237

палладиевого катализаторов. Удаление бензилиденовой защиты в условиях кислотного гидролиза сопровождается ацильной миграцией; при использовании борной кислоты миграция не происходит вследствие образования эфиров ортоборной кислоты.

Для защиты одной из гидроксильных групп молекулы глицерина используют смешанные ацетали, из которых наиболее употребительны тетрагидропираниловые эфиры, полученные при взаимодействии спиртовой компоненты с дигидропираном в присутствии кислотных катализаторов [64]. Рацемический тетрагидропираниловый эфир глицерина можно получить на основе аллилового спирта с последующим гидрокси-лированием [67]:

0-\ О-V

СНгОН ..o-v сн2о-/ ) снао-{ )

I <_> I VV | \—/

СН -** СН -> СНОН

II II I

СНа СН2 СН2ОН

Введение тетрагидропиранильной группы в молекулу глицерина осуществляется при наличии щелочнолабильной группировки, например циклокарбонатной, блокирующей диольную систему [68]:

О^ О-, о-ч СН20-/ ) СН20-/ )

СН2ОН /0-ч СН20—< ) СН2 I <_> I W но- | НС—Оч -*- НС—Оч -*- СНОН

I ;с=о | ;с=о i

НаС—О/ Н2С—О/ СНаОН

Аналогично осуществляется введение этоксиэтильной защитной группировки действием этилвинилового эфира:

ОС2НБ

СН2ОН CHjOCHCHa

I I НС—Оч сн2=снос2н5 НС—Оч

| ХС=0->- | ХС=0

Н2С—О/ Н2С—О/

При удалении смешанных ацетальных защит в условиях мягкого* кислотного гидролиза не происходит существенной ацильной миграции {2—3%), а при использовании борной кислоты ее практически не наблюдается [68].

Защиты с простой эфирной связью. В химии глицеридов для защиты гидроксильных групп широко используют бензиловы

страница 34
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Скачать книгу "Химия биологически активных природных соединений" (6.60Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кресло-качалка мебель импэкс, модель 7
в оьучение на автокаде
caravelle часы
буквы на номер авто от камер

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)