|
|
|
Главная --> Справочник терминов Природных метаболитов 2) использование в промышленности и строительстве синтетических материалов и пластмасс вместо цветных металлов, сплавов и природных материалов; Гидроксильные группы в сахаридах можно алкилировать и ацилировать. Замещая некоторые из спиртовых гидроксильных групп на атомы водорода, получаем дезоксисахариды, при замене на аминогруппу — аминосахариды (точнее, аминодезок-сисахариды), а при замене на алкильную группу — разветвленные сахариды. Многие из этих производных входят в состав природных материалов. В дополнение к издавна применявшимся материалам — металлам, дереву и др. — человечество еще в конце прошлого столетия стало применять материалы, изготовленные искусственным путем: целлулоид, полученный на основе нитроклетчатки; бакелит — пластическую массу из фенолформальдегидной смолы; галалит — пластмассу, изготовляющуюся из казеина — белка, выделяемого из молока. В нашем столетии к этому списку присоединилось искусственное волокно, получаемое из клетчатки (вискозный и другие виды искусственного шелка), синтетический каучук, крупное промышленное производство которого было впервые налажено в нашей стране в 30-е годы. Постепенно появлялись новые виды пластических масс, искусственных волокон, синтетического каучука. Однако масштабы производства всех этих материалов оставались сравнительно небольшими. Одной из причин было то, что сырьевой базой в то время в основном служило сырье растительного происхождения (клетчатка), часто даже пищевые продукты: зерно, картофель, молоко (для получения казеина), жиры (для производства жирных кислот и глицерина). Вторая причина заключалась в том, что на синтетические материалы смотрели как на неполноценные заменители, применение которых лишь вынужденная необходимость, результат нехватки природных материалов. Однако жизнь постепенно расшатывала это установившееся представление. Все чаще обнаруживалось, что синтетические материалы могут превосходить по качеству материалы природные. Постепенно синтетические материалы заняли в промышленности такое место, что прежнее пренебрежительное отношение к ним сменилось на почтительный титул «незаменимых заменителей». Все высокомолекулярные соединения в зависимости от происхождения подразделяют на синтетические, полученные путем синтеза из низкомолекулярных соединений; природные, выделенные из природных материалов, и искусственные, полученные путем химической модификации природных полимеров. Ф. был предложен Трейбсом [2] для выделения летучих кетонов из природных материалов. Конденсацию с кетоном проводят кипячением с Ф. в водном спирте в присутствии ацетата натрия в качестве буфера. Реакционную смесь экстрагируют эфиром, водный слей обрабатывают соляной кислотой и свободный кетон выделяют перегонкой с паром. В зависимости от происхождения волокнистые материалы принято дел итьна природные, искусственные (получаемые при определенной переработке природных материалов) и синтетические. Среди органических природных волокон наиболее распространены целлюлозные (хлопчатобумажные и льняные), из минеральных во- Б результате развития химической промышленности и совершенствования производственных процессов синтетические материалы не тол1.ко явились полноценными заменителями природных материалов, но и превзошли их по своим спойствам. Так, из синтетических ка учу коя получают резины, я которых высокая проч-" ность совмещается с морозостойкостью, теплостойкостью, масло-стойкостью, недостижимыми для резин из натурального каучука. Быстро развивающееся производство искусственных и синтетических волокон дает возможность получать ткани, которые по многим показателям превосходят ткани из натурального волокна. в коллоидальном состоянии. Экстракты природных материалов, как правило, веществ из природных материалов [4]. С развитием новых областей науки появляются прогрессивные устройства, технологические процессы и специальные материалы, обладающие свойствами, не встречающимися у природных материалов. К таким новым материалам, ио уже вошедшим прочно в быт, относятся пенопласты. Обладая пористой или замкнутоячеистой структурой, вспененные полимеры сочетают в себе высокие теплоизоляционные свойства, малую объемную массу с сохранением только им присущих физико-механических свойств. Отечественная промышленность выпускает более 30 видов вспененных пластмасс. подразделяют на синтетические (синтезируемые из мономеров), природные (извлекаемые из природных материалов) и искусственные (получаемые модификацией природных полимеров). К природным относятся многие органические и неорганические полимеры, такие как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин, натуральный каучук, слюда, асбест, глина, графит, алмаз и другие. Большую группу искусственных полимеров составляют, например, производные целлюлозы (сложные и простые эфи-ры) - см. часть IV. Самыми распространенными по свойствам, назначению и химическому составу являются синтетические полимеры, получаемые из низкомолекулярных исходных соединений по реакциям поликонденсации, полиприсоединения, полимеризации и реакциям на полимерной матрице (реакция полимераналогичных превращений). Олигомеры и полимеры получают по реакциям поликонденсации из низкомолекулярных веществ, имеющих реакционноспособные свободные функциональные группы. Они широко применяются в целлюлозно-древесных материалах в качестве связующих, клеев и пленкообразователей. Это карбамидо-, меламино- и фе-нолоформальдегидные олигомеры, ненасыщенные полиэфиры, полиамиды и др. Из полимеров, получаемых по реакции полиприсоединения, наибольшее применение имеют полиуретаны и некоторые полиэпоксины. Широкую группу синтетических полимеров составляют вещества полиме-ризационного типа, такие как полиэтилен, полипропилен, полистирол, по-ликапролактам и другие, получаемые из мономеров, содержащих кратные связи или неустойчивые циклы. Типичный пример создания предмета для исследования — химия фторорганических соединений, которая возникла из чисто академического вопроса, своего рода детского любопытства: а как будут выглядеть органические соединения, если в них все большее число атомов водорода заменять па фтор? 13 свое время (в 20—30-е годы), учитывая исключительную трудность синтеза таких производных даже в лабораторном масштабе, можно было считать, что эти соединения навсегда останутся только в сфере интересов «чистой» науки. Однако именно в этой области исследователей ожидали и крупные теоретические достижения, и открытие новых классов веществ с уникальными физико-химическими свойствами. Это и фторопласты — полимеры с исключительным комплексом полезных свойств, не заменимые в этом отношении никаким известным природным или искусственным материалом, и фреопы — основа современной холодильной и аэрозольной техники, и жидкие высокофторированные соединения (например, перфтортетрагидрофуран), совершенно неожиданно оказавшиеся великолепными растворителями — переносчиками кислорода, и, наконец, фтор-содержащие аналоги природных метаболитов, высокая физиологическая активность которых обусловлена тем, что они в структурном отношении почти неотличимы от родоначальных соединений, но неспособны выполнять их Типичным примером искусственного создания совершенно новой области для исследования может служить химия фторорганических соединений. Эта область возникла из чисто академического вопроса, сродни детскому любопытству: а как будут выглядеть органические соединения, если в них все большее число атомов водорода замещать на атомы фтора? В свое время (в 1920—30-х годах) это была довольно трудоемкая область исследования, и сложность синтеза перфорированных органических соединений, казалось бы, навсегда предопределяла их судьбу — остаться л сфере интересов «чистой науки», без перспектив практического использования. Однако именно в этой области исследователей ожидали не только открытия в области теории, но и появление новых классов веществ с уникальными физико-химическими свойствами. Среди этих веществ следует упомянуть фторопласты [34], полимеры с исключительным набором полезных свойств, не заменимые в этом отношении никакими из известных природных или искусственных материалов; фреоны, на протяжении десятилетий служившие основой холодильной и аэрозольной техники; перфторированные производные типа перфтортетра-гидрофурана, неожиданно оказавшиеся великолепными растворителями — переносчиками кислорода (на основе последних и были разработаны искусственные кровезаменители, знаменитая «голубая кровь»). Несколько позднее была открыта еще одна область возможного практического применения фторпроизводных, на этот раз в медицине. Было обнаружено, что фторсодер-жащие аналоги природных метаболитов, которые почти неотличимы от нефторированных соединений по своим базовым структурным характеристикам, являются хорошими антиметаболитами — ингибиторами соответствующих ферментных систем, так что результатом их воздействия на клетку является блокирование определенных биохимических функций. Многие сотни такого Типичным примером искусственного создания совершенно новой области для исследования мажет служить химия фторорганических соединений. Эта область возникла из чисто академического вопроса, сродни детскому любопытству: а как будут выглядеть органические соединения, если в них все большее число атомов водорода замешать на атомы фтора? В свое время (в 1920—30-х годах) это была довольно трудоемкая область исследования, и сложность синтеза перфорированных органических соединений, казалось бы, навсегда предопределяла их судьбу — остаться в сфере интересов «чистой науки», без перспектив практического использования. Однако именно в этой области исследователей ожидали не только открытия в области теории, но и появление новых классов веществ с уникальными физико-химическими свойствами. Среди этих веществ следует упомянуть фторопласты [34], полимеры с исключительным набором полезных свойств, не заменимые в этом отношении никакими из известных природных или искусственных материалов; фреоны, на протяжении десятилетий служившие основой холодильной и аэрозольной техники; перфторированные производные типа перфтортетра-гидрофурана, неожиданно оказавшиеся великолепными растворителями — переносчиками кислорода (на основе последних и были разработаны искусственные кровезаменители, знаменитая «голубая кровь»). Несколько позднее была открыта еще одна область возможного практического применения фторпроизводных, на этотраз в медицине. Было обнаружено, что фторсодер-жащие аналоги природных метаболитов, которые почти неотличимы от нефторированных соединений по своим базовым структурным характеристикам, являются хорошими антиметаболитами — ингибиторами соответствующих ферментных систем, так что результатом их воздействия на клетку является блокирование определенных биохимических функций. Многие сотни такого Типичным примером искусственного создания совершенно новой области для исследования может служить химия фторорганических соединений. Эта область возникла из чисто академического вопроса, сродни детскому любопытству: а как будут выглядеть органические соединения, если в них все большее число атомов водорода замещать на атомы фтора? В свое время (в 1920—30-х годах) это была довольно трудоемкая область исследования, и сложность синтеза перфторированных органических соединений, казалось бы, навсегда предопределяла их судьбу — остаться в сфере интересов «чистой науки», без перспектив практического использования. Однако именно в этой области исследователей ожидали не только открытия в области теории, но и появление новых классов веществ с уникальными физико-химическими свойствами. Среди этих веществ следует упомянуть фторопласты [34], полимеры с исключительным набором полезных свойств, не заменимые в этом отношении никакими из известных природных или искусственных материалов; фреоны, на протяжении десятилетий служившие основой холодильной и аэрозольной техники; перфторированные производные типа перфтортетра-гидрофурана, неожиданно оказавшиеся великолепными растворителями — переносчиками кислорода (на основе последних и были разработаны искусственные кровезаменители, знаменитая «голубая кровь»). Несколько позднее была открыта еще одна область возможного практического применения фторпроизводных, на этот раз в медицине. Было обнаружено, что фторсодер-жащие аналоги природных метаболитов, которые почти неотличимы от нефторированных соединений по своим базовым структурным характеристикам, являются хорошими антиметаболитами — ингибиторами соответствующих ферментных систем, так что результатом их воздействия на клетку является блокирование определенных биохимических функций. Многие сотни такого Как показали исследования последних десятилетий, галогенсодержащие органические соединения образуют весьма представительные группы природных метаболитов, продуцируемых микроорганизмами, грибами, высшими растениями и животными. Особым разнообразием отличаются галометаболиты морских организмов. Предлагаемая вниманию читателя монография является первым фундаментальным трудом на заданную тему на русском языке. Она отражает наш согласованный интерес к химии галогенированных природных метаболитов. Хочется обратить внимание исследователей, работающих в области биологически активных соединений, на поразительное структурное разнообразие метаболитов и их зачастую уникальное биологическое действие. Изучение природных структур с целью выбора объектов для полного синтеза, а также синтеза аналогов, перспективных в качестве лекарственных препаратов, средств защиты растений, реагентов для биотехнологии и фармакологии, представляется нам немаловажной задачей. Галогенированные алициклические алканы составляют небольшую группу природных метаболитов. Калдариомицин (1-120) впервые был выделен в 1940 г. из грибка Caldariomyces fumago [100]; его бромсодержащий аналог (1-121) продуцируется этим же грибком, когда в инкубационной смеси присутствует ион брома [101]. Структура (1-120) подтверждена синтезом [102]. Бромиро-ванный дигидрофульвен (1-122) обнаружен в австралийской водоросли Vidalia В ряду природных метаболитов наибольшим разнообразием отличаются галогенорганические метаболиты морских организмов. На сегодняшний день опубликован целый ряд обзорных работ, посвященных природным галоген-органическим соединениям. В частности, рассмотрены галогеносодержащие вещества грибов [1,2], высших растений [3], морских водорослей [4] и трав [5], морских организмов [6-23], рыб [24-29], моллюсков [30-32], морских губок [33-35] и морских мшанок [36]. В обзорах [37-47] обобщаются данные по химии галогенсодержащих метаболитов, выделенных из различных групп организмов. Хотя в перечисленных выше статьях имеются упоминания о природных галогенсодержащих кислотах, специального обзора по этому вопросу в литературе не имеется. Таким образом, С15-ацетогенины, образующие особый класс природных метаболитов, особенно интересны разнообразием вариантов О-гетероцикли-зации. Многие из них имеют чрезвычайно ценную биологическую активность. В последние годы повысился интерес к разработке полного синтеза метаболитов, содержащих фрагменты О-гетероциклов различного размера [101]. Выполнен ряд работ по синтезу кислородсодержащих гетероциклов среднего размера. Нет сомнения в том, что галогенированные С15-ацетогенины все чаще будут становиться объектами полного синтеза и моделями для конструирования биологически активных молекул. Под термином полиэфиры подразумевается обширный класс природных метаболитов, молекулы которых включают кислородсодержащие гетероциклические фрагменты (почти исключительно насыщенные). Размеры этих фрагментов изменяются в пределах от трех до восьми атомов, включая кислород. Полиэфиры часто содержат спирановые или трансконденсированные (связанные) системы, часто имеют макроциклическую структуру [1-9]. В большинстве своем эти типы полиэфиров являются токсинами [1-3] или антибиотиками [4-8] и часто проявляют противораковую, противогрибковую и иные виды активности [5-8]. Впервые полиэфирные антибиотики были выделены в отдельный класс природных биологически активных соединений в 1967 г. [10], когда была установлена структура моненсина. Полиэфирные антибиотики в некоторых случаях проявляют свойства ионофоров карбоновых кислот и в этом отличаются от других соединений, проявляющих ионофоретическую активность [4, 7, 8]. Недавно выделенные токсины, как правило, морского происхождения, имеют высокий молекулярный вес и необычные структуры [1-3]. Биологическая активность этих высокомолекулярных соединений, их синтез и биосинтез вызывают большой интерес у химиков, фармакологов и медиков. Сравнительно небольшое число полиэфиров содержат атомы галогенов. Объединение трех групп галоидированных природных метаболитов (мак-ролидов, тетрациклинов и хинонов) в этой главе было сделано на основании того, что практически все эти соединения являются антибиотиками. Однако наличие у них противомикробной активности не означает отсутствия иных весьма ценных свойств. В частности, среди обсуждаемых соединений выявлены сильные токсины и канцеростатики.  Предварительно перегоняют Применяются хлористый Применяются следующие Применяют исключительно Применяют метиловый Применяют преимущественно Применяют различные Применяют специально Применены обозначения |
- |
Навигация