Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Цис-галогенгидрины, у которых одна из групп обязательно должна быть аксиальной, а другая экваториальной, при взаимодействии с основаниями подвергаются дегидрогалогенированию с образованием кетонов и вообще не дают эпоксидов.

Электрофильное присоединение к двойной связи стероидов про­текает также по диаксиальному пути. Так, присоединение брома к холестену-3 стереоспецифично и приводит к диаксиальному 3-4-дибромиду

Стероиды широко распространены в природе и многие из них выполняют важнейшие физиологические функции в живом организме. Некоторые стероиды выполняют функцию гормонов, регулирующих био­химическую активность. В организме человека стероидные гормоны контролируют сексуальное развитие и способность к произведению потомства, выполняют ряд других важнейших биологических функций. Половые гормоны можно разделить на три группы: мужские половые гормоны (андрогены), женские половые гормоны (эстрогены) и гор­моны беременности (прогестины). Наиболее важным мужским половым гормоном является тестостерон. Испытания показали, что он ответ­ственен также за многие другие мужские особенности, например, тембр голоса, рост волос и др. Эстрадиол представляет собой основной женский половой гормон. Впервые он был выделен экстракцией нескольких миллиграммов гормона из четырёх тонн яичников свиньи. Эстрадиол ответственен за развитие вторичных половых признаков и регулирует менструальный цикл. В качестве одного из простейших прогестинов (гормонов жёлтого тела) можно привести прогестерон.

Структурное подобие стероидных гормонов является превосходной иллюстрацией их резко различной биологической активности и ясно указывает на чрезвычайно сложный механизм биохимического воздей­ствия на организм. Ниже приведены структуры трёх наиболее попу­лярных в настоящее время противозачаточных (контрацептивных) препаратов - норэтинодрона, местранола и норэтинодрела.

Среди всех стероидов наиболее распространенным в животном мире является холестерин. Он присутствует почти во всех человеческих органах, особенно в мозге и в спинном мозге. В организме взрослого человека содержится от 200 до 300 грамм холестерина. Отложе­ние холестерина в сосудах вызывает атеросклероз и различные сердечные заболевания. Несмотря на то, что биологическая функция холестерина не вполне ясна, он играет важную роль в качестве предшественника стероидных гормонов и желчных кислот. Желчные кислоты, например холевая кислота, синтезируется в печени для эмульгирования и усвоения жиров.

24.6. Конформации шестичленных соединений. Аномерный эффект

При обсуждении конформационного состояния моно- и дизамещенных производных циклогексана мы пользовались только эффективным объёмом заместителей, совершенно не принимая во внимание электрон­ные эффекты заместителей. Такой подход был оправдан для карбоциклических соединений, но он оказывается совершенно неудовлетвори­тельным для шестичленных гетероциклических соединений.

Замена одного из атомов углерода в цикле на гетероатом кис­лорода, серы или азота существенно не изменяет кресловидную форму цикла для тетрагидропирана, тиана и пиперидина, небольшие изменения касаются лишь длин связей и валентных углов при гетероатоме. Для всех этих гетероциклов наиболее стабильной конформацией остается конформация кресла.

Введение одного или двух гетероатомов в цикл приводит к частичному снятию ван-дер-ваальсовых взаимодействий несвязанных атомов двух заместителей. Это можно наглядно проиллюстрировать на примере цис-5-трет-бутил-2-метил-1,8-диоксана, для которого преобладает конформация с аксиальным положением трет-бутильной группы и эквато­риальной метильной группой. При аксиальном положении трет-бутиль­ной группы в этом соединении нет 1,3-диаксиального отталкивания, поскольку эти положения занимают два атома кислорода. Таким обра­зом, стерические эффекты заместителей в гетероциклических соеди­нениях играют менее заметную роль, чем для производных циклогексана.

Наиболее замечательной особенностью монозамещенных производ­ных тетрагидропирана, тиана и 1,3-диоксана является предпочтитель­ное аксиальное положение электроноакцепторного заместителя при соседнем с гетероатомом атоме углерода С-2. Так, например, доля аксиального конформера для 2-метокситетрагидропирана в ССl₄ со­ставляет 83%, а для 2-трихлорэтокситетрагидропирана она возрастает до 95%.

Аналогичная ситуация наблюдается для всех 2-алкокситетрагидропиранов, где доля аксиального конформера изменяется в интервале от 70 до 95%, 2-алкокситианов, 2-галогентетрагидропиранов и многих других производных этих гетероциклов, содержащих группы N₃; NHAc; ОАс и т.д.. В 1,3-диоксанах и 1,3-дитианах электроно-акцепторная группа при С-2 также стремится занять аксиальное по­ложение, где это стремление выражено более сильно, чем для гетероциклов с одним гетероатомом. Транс-2,3-дихлор-1,4-диоксаны, 1,4-дитианы и в растворе и в кристалле целиком находятся в диаксиальной конформации.

Для всех этих соединений наблюдается явно выраженное отклонение от конформационного поведения, характерного для карбоциклических соединений. Отклонение конформационного поведения для целой группы соединений от принятого стандарта принято называть конформационным эффектом, который в данном случае носит название аномерный эффект. Следует заметить, что аномерный эффект как явление был открыт при изучении конформации гексапиранозмоносахаридов, которым он обязан и своим названием. В три-О-ацетил--D-ксилопиранозилхлориде все заместители находятся в аксиальном положении.

Таблица 24.6

Аномерный эффект для кислород- и серусодержаших шестичленных гетероциклических соединений

Ранние попытки объяснения аномерного эффекта на основе электро­статической модели диполь-дипольного отталкивания электроноакцепторного заместителя и гетероатома были неудачны и приводили к неприми­римым противоречиям. Рациональное описание этого особого конформационного эффекта стало возможным только в рамках метода молекулярных орбиталей. Более того, описание аномерного эффекта можно считать эта­лоном в современном подходе к решению сложной теоретической проблемы.

24.6.1. Природа аномерного эффекта

Сначала рассмотрим конформации простых молекул, содержащих неподеленные пары электронов. Начнем с этильного аниона СН₃СН₂^-. Один из трёх метильных атомов водорода в этом карбанионе в самой выгодной заторможенной конформации антиперипланарен орбитали n_ (индекс  означает sр³-гибридизацию орбитали, несущей отрицатель­ный заряд):

При такой конформации возможно взаимодействие между заполнен­ной n_-орбиталью и разрыхляющей орбиталью антиперипланарной связи С-Н.

Если один из атомов водорода в метильной группе заменить на электроотрицательный атом X, то этот атом обязательно займет место антиперипланарного водорода. Это связано с тем, что в ХСН₂СН₂^- орбиталь _CX* лежит ниже орбитали _CH* , поскольку Х более электро­отрицательный элемент. Следовательно, _CX* (по сравнению с _CH*) лежит ближе к n, и возмущение должно быть большим.

Кроме того орбиталь _CX* более сконцентрирована на углероде, чем орбиталь _CH*, что улучшает перекрывание. Это также является следствием различия в электроотрицательности. Таким образом, оба фактора - энергетическая щель между граничными орбиталями и перекрывание - делают более предпочтительным взаимодействие (n_s-_CX*) чем (n_s- _CH*).

Рассмотрим теперь молекулу метанола. Для нее в стабильной конформации I три электронные пары СН₃-группы находятся в затор­моженных положениях к трем электронным парам группы ОН. Если метильную группу заменить на ХСH₂, где Х - электроотрицательный атом или группа (галоген, ОН или NH₂), то для ХСН₂ОН, возникают две заторможенные конформации II и III:

В анти-конформации II каждая гибридная неподеленная пара электронов антиперипланарна двум соседним орбиталям s* связей С-Н. В гош-конформации III одна неподеленная пара антиперипланарна _CH*, а другая - _CX*. Уровень _CX* ближе по энергии к неподеленной паре кислорода n_O, чем уровень _CH*, и поэтому взаимодействие (n_O-_CX*) предпочтительнее, чем (n_O-_CH*). Таким образом, гош-конформация III должна быть более стабильной.

Характеристики

Список файлов книги