Оптическое вращение стероидов

Измерение спектров дисперсии оптического вращения (ДОВ) и кругового дихроизма (КД) получило широкое распространение как метод конформационного анализа оптически активных соединений. Особенно методы ДОВ и КД используются в органической химии, биохимии, энзимологии и молекулярной биологии. Данными методами исследуются белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, стероиды, углеводы и полисахариды, вирусы, митохондрии, рибосомы, фармакологические средства, синтетические полимеры, координационные соединения, неорганические и редкоземельные комплексы, кристаллы, суопензии и пленки и т. п. и решаются следующие задачи 1) определение по эмпирическим пра вилам конформации и ее изменений под действием различных физико-химических воздействий 2) изучение механизма и кинетики химических реакций (особенно ферментативных) 3) получение стереохимических характеристик 4) измерение концентраций оптически активных веществ 5) определение спиральности макромолекул 6) получение электронных характеристик молекул 7) исследование влияния низких температур на конформацию соединений 8) влияние фазовых переходов типа твердое тело — жидкость — газ на изменение структуры. [c.32]

Метод инкрементов молекулярного вращения (Клайн) часто позволяет сделать заключения о конфигурации, а иногда и о положении заместителя. Этот метод основан на том, что различные асимметрические центры (если они достаточно удалены друг от друга), дают независимые инкременты, т. е. слагаемые суммарного оптического вращения молекулы, и что эти инкременты вследствие жесткости и сходства скелетов различных стероидов являются характерными для каждого положения и конфигурации заместителя. Таким образом, молярное вращение [М]д стероида можно представить как сумму различных инкрементов. В дополнение к инкременту основной системы (холестан, копростан, прегнан, андростан и т. д.) существуют инкременты функциональных групп, так называемые значения Д, которые сведены в таблицы. По ним можно, например, приблизительно вычислить молярное вращение холестерина (измеренное [М]о равно —150°). [c.868]

Кривые дисперсии оптического вращения и спектры кругового дихроизма используют для определения структуры, конфигурации и конформации сложных оптически активных молекул, например стероидов. Другая щироко исследуемая область — белки и синтетические полипептиды. Здесь может быть получена информация о значительных кон-формационных изменениях, так как оптическое вращение очень чувствительно к конфигурациям и конформациям молекул. [c.488]

Используя кривые вращательной дисперсии для соединений с точно известной структурой и конфигурацией, можно получать много ценной информации о положении заместителей, деталях стереохимии и абсолютной конфигурации новых соединений. Все это можно проделать, имея примерно 1 мг вещества. Исследование кривых дисперсии оптического вращения принадлежит к числу быстро развивающихся методов. Сего помощью уже получено много полезных сведений в области химии природных соединений, особенно стероидов и протеинов, и, очевидно, в дальнейшем будет получено еще больше. [c.389]

Химия стероидных соединений переживает за последние десятилетия период бурного развития. Стероиды (в основном стероидные гормоны) широко применяются ныне в медицине и животноводстве, и производством их занимается целая отрасль фармацевтической промышленности. Поэтому понятен всеобщий интерес к физическим методам исследования стероидных соединений, которые получили в настоящее время повсеместное использование. Несмотря на развитие новейших методов, таких, как ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и масс-спектрометрия, изучение дисперсии оптического вращения и циркулярного дихроизма, УФ-спектроскопия полностью сохранила свое значение как метод установления строения стероидных соединений и быстрой идентификации их в различных смесях. [c.9]

Книга состоит из введения и 7 глав. В гл. 1 рассмотрено применение представлений конформационного анализа к ациклическим соединениям. Содержанием гл. 2 является приложение принципов конформационного анализа к производным цикло-гексана. Гл. 3 касается применения физических методов (в том числе ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометрии и дисперсии оптического вращения) для решения структурных и стереохимических проблем. В гл. 4 дано применение конформационного анализа к циклическим системам всех размеров, включая конденсированные циклы и гетероциклические соединения. Гл. 5 посвящена приложению конформационного анализа к стероидам, тритерпеноидам и алкалоидам. Конформационный анализ углеводов рассмотрен в гл. 6. В гл. 7 приведена таблица и методы априорного вычисления энергий конформаций производных циклогексана. [c.6]

Исследование углеводов привело к накоплению огромного фактического материала по оптическому вращению стереоизомеров, однако вклад углеводов в фундаментальную теорию оптического вращения весьма мал по сравнению с вкладом, полученным в последнее время из области стероидов. Большинство обобщений, касающихся соотношения между оптическим вращением и конфигурацией сахаров, имеют характер простых, но полезных эмпирических правил, конформационный смысл которых не изучен. [c.452]

Наконец, следует упомянуть метод дисперсии оптического вращения [108], который широко используется для определения конфигурации и конформации стероидов [109], кетонов [1101 и других органических соединений, а также для определения знака спирали полипептидов [111], для исследования конформаций нуклеозидов и нуклеотидов [112, 113] и т. д. [c.52]

В 1971 г. в Мехико под названием Введение в применение хироптических методов в химии была опубликована книга П. Краббе, в которой в сжатой форме изложены основные принципы применения методов дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма к изучению конфигурации сложных органических соединений ряда стероидов, алкалоидов и др. Книга основана на лек-1 йях автора и предназначена для студентов старших [c.5]

Измерения для одного класса соединений следует проводить в каком-либо определенном растворителе, чтобы удобно было сравнивать полученные данные. Так, для стероидов и терпенов сначала берут хлороформ, а для углеводов - воду в случае аминов обычно используют водный раствор кислоты или этанол. При применении в качестве растворителей углеводородов с низкой молекулярной массой возникают некоторые трудности из-за их летучести. Большинство растворителей прозрачно в видимой области спектра, но при измерении дисперсии оптического вращения или кругового дихроизма важно отсутствие поглощения и в области ниже 300 нм. [c.38]

При исследованиях в области стероидных соединений обычно определяют удельное вращение исследуемых веществ, и эти константы оказались очень ценными для характеристики отдельных стероидов и в качестве критерия для определения их чистоты. За последние десять лет эти данные нашли применение при определении строения и конфигурации многих стероидов, и установление зависимости оптического вращения этого рода соединений от их химического строения открывает интересные перспективы для будущих исследований. К сожалению, в литературе по этому вопросу имеется много пробелов. Определение оптической активности не всегда считается обязательным для полного описания каждого нового соединения, производного или промежуточного продукта между тем оптические данные имеют, повидимому, значительно большее значение, чем точки плавления, несмотря па то, что их ценность может и не выявляться сразу при получении соединения. [c.197]

У всех известных природных стеринов имеется метильная группа в положении 20, и во всех исследованных случаях оказалось, что конфигурация при Сго соответствует конфигурации холестерина. В прегнан-диолах и некоторых стероидах коры надпочечников имеется боковая цепь из двух атомов углерода и вторичная гидроксильная группа при Сг,, достоверных химических данных для сравнения конфигурации при С.,,, в соединениях указанных рядов с соответствующей конфигурацией холестерина в настоящее время еще не имеется (попытка выяснить конфигу-ративную связь кортикостероидов с холестерином, изложенная в главе V, основана на спекулятивном сравнении значений оптического вращения. У большинства стеринов, описанных в следующих разделах, имеются при Сз. метильная или этильная группа и атом водорода таким образом, у них есть второй центр асимметрии в боковой цепи. Поскольку у атомов С20 и С24 свобода вращения вокруг простой связи не нарушена, они, в отличие от асимметрических атомов в стероидном ядре, не занимают [c.264]

Бартон и Кокс высказали предположение о наличии связи между-аномалиями оптического вращения стероидов и ультрафиолетовыми спектрами поглощения тех же соединений. Гомоаннулярные диеновые системы (Д - Д -) отличаются, как правило, значительной экзальтацией оптического вращения (см. таблицу 20) и характеризуются ультрафиолетовым поглощением при больших длинах волн (265—285 т[л). Гетероан-нулярные диены (Д - Д - д -) обычно оказывают [c.202]

Характерные кривые ДОВ имеют и стероидные кетоны с иными положениями кетонной функции. Изучив дисперсию оптического вращения очень большого числа стероидных соединений, Джерасси смог сформулировать правило, что форма кривой ДОВ существенно не меняется при введении в кето-стероид заместителей, имеющих характер оптически слабых хромофоров, если при этом остается неизменным непосредственное стереохимическое окружение — конфигурация и конформация вблизи стерического центра, ответственного за создание карбонильной аномалии. По существу здесь имеется более частный случай общего правила положения Чугаева. [c.650]

Абсолютная конфигурация клеродина, изображенная в виде XLIV, установлена с помощью кривой дисперсии оптического вращения кетокислоты (LI, R = ОН), которая энантиомерна по отношению к б-кето-транс-А/В стероидам, и подтверждена рентгено- [c.64]

Влияние лигандов, в том числе органических веществ, на структуру и свойства белков очень разнообразно. Известно, что низшие спирты, амины, амиды и другие вещества вызывают развертывание белковых глобул [128, 130], понижают температуру термического перехода глобула — клубок [131, 132] (в случае рибонуклеазы) и перехода тройная спираль — клубок (для коллагена) [133]. Существуют многочисленные наблюдения, показывающие, что образование комплексов белка с большим числом ПАВ [134—137] может сопровождаться частичной дезорганизацией молекулы белка, проявляющейся в изменении растворимости, вязкости, УФ-спектров, оптического вращения [138—146], Полная дезорганизация белка (денатурация) наблюдается при взаимодействии с большими количествами додецил- и тетрадецилсульфата натрия [142—145]. С другой стороны, известно и стабилизирующее действие органических соединений на структуру белка. Например, в работах [146—149] установлено, что низкие концентрации ПАВ стабилизуют белки против денатурации мочевиной в кислых и щелочных областях pH. Авторы [150] наблюдали стабилизирующее действие стероидов. В работе [151] также отмечалось стабилизирующее действие малых концентраций ПАВ на структуру белка и разрушающее больших. [c.28]

В качестве примера стероида с неизвестной в свое время структурой, масс-спектр которого дал возможность установить его строение, можно упомянуть лофенол [27]. Для углеводорода лофана молекулярный вес был найден равным 386, что отвечает Сз -стероиду, строение которого элементарным анализом установить невозможно. Было высказано предположение, что появление пиков тп1е 372 (при низкой энергии ионизации) и тп1е 15 означает наличие дополнительного атома углерода в системе колец в виде метильной группы — факт, который уже нашел убедительное подтверждение при измерении дисперсии оптического вращения. Однако потеря 14 единиц массы скорее указывает на загрязнение низшим гомологом (см. раздел III, стр. 332), а пик mie 15 присутствует, как известно, во всех стероидах и поэтому указанное выше предположение о структуре нельзя считать доказанным. [c.362]

Примером использования кривых дисперсии оптического вращения для исследования структурных особенностей могут служить также некоторые природные соединения, родственные стероидам. Купчая и др. [236], исследуя положение легко гидролизуемой ацетильной группы в протовератрине А, обнаружили, что кривая дисперсии оптического вращения родственного кетона I оказалась практически идентичной с кривой для 3,6,15,16-тетраацетата 7-дегидропротоверина СП. Это позволило предположить, что ацетильная группа находилась при С-7 последующие исследования подтвердили этот вывод. [c.437]

Кривые дисперсии оптического вращения были получены для оптически активных кетонов — производных стероидов и тритерпенов, моно- и бициклических соединений и соединений с открытой цепью. Накопленные данные позволяют сделать вывод, что форма и интенсивность кривых характеристичны для определенных фрагментов структуры. Хорошей иллюстрацией этого могут служить кривые дисперсии оптического вращения цис- и т/)онс-8-метилгидринданонов-5 (ХЫХ и Ь), приведенные на рис. 17-10. Значительное различие этих кривых обусловлено изменением в окружении карбонильных групп, ято в свою очередь связано с различными конфигурациями атомов водорода [c.529]

Для природных соединений весьма существенным является установление зависимости между спектральными свойствами молекулы и ее конформациех [67]. Особенно примечательно быстрое развитие такого мощного и гибкого метода изучения конформаций, как дисперсия оптического вращения [68]. Изложение различных спектральных подходов было уже сделано в гл. 3 в качестве примеров применения этого способа можно еще привести исследование конформации кольца В стероидов (см. разд. 5-2). [c.334]

Ввиду чисто эмпирического характера многих наблюдений, касающихся оптического вращения углеводов, подробное обсуждение всех известных соотношений является неоправданным. Поэтому обсуждение ограничится главным образом теми обобщениями в ряду циклических углеводов, которые имеют неносредственное отношение к теоретическому рассмотрению, разработанному Брюстером и Уиффеном. Кроме того, будут затронуты некоторые интересные соотношения, выведенные для ациклических полиоксисоединений. Необходимо отметить, что в большинстве предыдущих обсуждений оптического вращения углеводов молекулярное вращение определяется как произведенпе удельного вращения на молекулярный вес. В данном случае, с целью соблюдения единообразия, принятого в химии стероидов и терпенов, все значения рассчитаны по формуле [М]1) = [а]в X X (мол. вес/100). [c.453]

Хотя фундаментальная теория и позволяет приписать знак вкладам в оптическое вращение от различных конформационных единиц, численные значения для ряда единиц в настоящее время все еще необходимо подбирать эмпирическим путем. При попытке рассмотреть задачу в самом общем виде Брюстер получил исходные численные значения, беря за основу простые молекулы с известными конфигурациями и величинами углов вращения, о конформациях которых уже имели ясное представление. Приписанные таким образом численные значения хорошо согласуются со значениями поляризуемости атомов и групп, вычисленными из молекулярных рефракций. Эти основополагающие единицы, найденные для простых ациклических соединений, с приемлемой точностью могут быть использованы для расчета величин молекулярного вращения карбоциклических соединений, например стероидов. Многие из этих единиц довольно велики по своему значению. Например, значение +45 приписывают важному элементу углеводов, в котором, если его представить конформациями II (рис. 6-22), А и А обозначают кислородные атомы гидроксильных грунп. Таким образом, становится очевидной причина значительных изменений величины оптического вращения, обычно обусловленных эпимеризацией единственного асимметрического центра в циклическом соединении (ср. работу [92]). [c.456]

Успех работы с новыми приборами превзошел все ожидания. Это объясняется тем, что, хотя структурный анализ проводился с помощью того же самого принципа аналогий, который применяли и тогда, когда оптическое вращение ограничивалось измерением при О-линии натрия, метод вращательной дисперсии давал значительно большие преимущества по сравнению с монохроматической поляриметрией. Прежде всего непосредственное окружение хромофора играет основную роль в возникновении наблюдаемой оптической активности, обусловленной этим хромофором (вицинальный эффект Фрейденберга), сводя, таким образом, всю проблему определения структуры молекул к изучению структуры разнообразных асимметрических центров, таких, например, которые существуют в стероидах и терпенах. Последовательное присоединение хромофора к соответствующим частям скелета иолициклической молекулы путем простых химических реакций позволяет исследовать структуру участков сочленения колец. Помимо этого, знание кривой эффекта Коттона, включая его амплитуду, знак и тонкую структуру, дает более полную характеристику асимметрии, создаваемой окружением около данного хромофора. Например, довольно легко отличить 3-А/В-гранс-кетон от 11-кетона по кривым вращательной дисперсии этих соединений, тогда как инкремент оптического вращения при О-линии натрия относительно исходного стероида без кетогруппы практически был бы одним и тем же в обоих случаях. Более того, если считать, что такие аналогии установлены, то исследования кривой вращательной дисперсии обычно достаточно для решения вопроса о структуре молекулы. Иначе обстоит дело в случае использования только вращения на О-линии натрия здесь приходится вычислять разность между оптическим вращением исследуемого вещества и вращением родственного соединения без хромофора. Последнее соединение, однако, часто нельзя получить из-за отсутствия необходимых исходных веществ или из-за трудностей его синтеза. Таким образом, вращательная дисперсия является более привлекательным методом для химика по сравнению с обычным поляримет- [c.14]

Книга является первой монографией, обобщающей результаты современных работ по применению дисперсии оптического вращения для исследования органических соединений. Описываются приборь для измерения дисперсии оптического вращения в ультрафиолетовой области спектра, техника работы с ними. Подробно излагаются результаты применения спектрополяриметрического метода при изучении стероидов и тритерпенов, моноциклических и алифатических карбонильных соединений, окси- и галоидо-кетонов, спиртов, оксикислот, аминокислот, полипептидов, белков. В главах, посвященных обобщению экспериментальных данных, рассматриваются и вопросы теоретического характера. [c.260]

Другой метод анализа данных оптического вращения непредельных соединений основан на изменениях вращения, наблюдаемых при введении двойной связи в то или иное положение насыщенной молекулы стероида. В таблице 20 приведены средние значения частного вращения двойных связей в стероидном ядре станолов (5а-соединения) и желчных кислот (5р-соединения), а также в боковой цепи станолов. Если двойная связь отделена от 5 не более чем тремя насыщенными атомами углерода, то между вращением соединений 5а- и 5[5-ряда в большинстве случаев наблюдаются значительные расхождения. Оптические аномалии, наблюдаемые в том случае, когда непредельная группа находится рядом с асимметрическим центром или вблизи от него, называют вицинальным эффектом или оптической экзальтацией . Первый термин обозначает также оптические аномалии, вызванные расположенными по соседству асимметрическими атомами, связанными с полярными заместителями. Между двойной связью в положении 2,3 и асимметрическими центрами при С5 и С ,, находится один атом углерода, однако большое расхождение между значениями частных вращений двойной связи в ряду Бг- и 5Р-соединений указывает на сильное вици-нальное взаимодействие. Расхождения, свидетельствующие о вицинальном эффекте, наблюдаются у стероидов с двойными связями в положениях 7,8 9,11 и 8,14. В последнем случае вицинальное взаимодействие происходит между группами, отделенными друг от друга двумя насыщенными атомами углерода. Двойная связь в положении 11,12 отделена от С5 только двумя атомами углерода, но, повидимому, не оказывает вици-нального действия. В таблице 20 значения оптического вращения приводятся для еще более отдаленных от Сг, двойных связей, практически не взаимодействующих с этим асимметрическим центром. Приведенные в таблице 19 данные свидетельствуют о вицинальном взаимодействии двойных связей с заместителями в положении 3. Как показывает сравнение значений Д для 3-кетосоединений (Д" " ). вицинальный эффект исчезает, если двойная связь отделена от Се не менее чем тремя атомами углерода. Значительное правовращающее влияние двойной связи в положении 4,5 и еще более резко выраженное левовращающее влияние двойной связи в положении 5,6 теоретически до сих пор не объяснены. В обоих случаях нарушается асимметрия при С- и двойная связь должна оказывать сильное влияние на частное вращение атома С тем не менее вицинальные эффекты направлены в противоположные стороны. [c.201]

Следует отметить, что стёрины животного организма обладают лишь слабой вращательной способностью (Мд от + 90 до —150). Несмотря на наличие нескольких центров асимметрии, три из которых, повидимому, обладают оптической активностью порядка 100 единиц, общее вращение молекулы невелико, так как отдельные центры почти полностью нейтрализуют друг друга. Гидроксильная группа при g в р- или а-положении оказывает лишь незначительное влияние на оптическое вращение. То же относится к обращению конфигурации при С и к переходу боковой цепи стеринов в боковую цепь желчных кислот. Двойная связь холестерина в положении 5,6 сдвигает вращение молекулы влево однако наличие подобной связи не приводит к отчетливо выраженному значению молекулярного вращения (УИд—151). Выделяемые в незначительном количестве в организме физиологически активные стероидные гормоны характеризуются сильным положительным вращением Мд эстрадиола-17,3 +220 эстрона +445 тестостерона +314 прогестерона +603 кортикосте-рона +743 соединения А Кендалла +788. Сравнительно сильное правое вращение гормонов по сравнению с другими стероидами животного организма и нормальными продуктами обмена гормонов указывает на возможность существования некоторой зависимости физиологической активности от оптического вращения, влияющего, быть может, на образование комплексных соединений гормонов с энзимами. [c.206]

Приведенные в таблице 23 данные позволяют приближенно вычислить значение молекулярн([)го вращения в стероидах, гидроксильные группы которых отдалены Друг от друга. Так, для холевой кислоты (УИд- -151, в спирте) значение Лiд, вычисленное на основании вращения холановой кислоты, и эффе ктов, оказываемых тремя гидроксильными группами, составляет +132. К сожалению, оптическое вращение определено лишь для немногих углеводородов стероидного ряда (Мо пре-гнана 4-58, в хлороформе). [c.210]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология