|
|
|
Главная --> Справочник терминов Природного соединения К катализаторам природного происхождения относятся вещества, содержащие SiOa и АЬОз, например бентонит, боксит или К катализаторам природного происхождения относятся вещества, содержащие SiCb и А]20з, например бентонит, боксит или Эти кислоты — природного происхождения. Они содержат четное число углеродных атомов и входят в состав растительных и животных жиров (в виде сложных эфиров глицерина) и восков. Например, пальмитиновая кислота содержится в спермацете (см. с. 172) и пчелином воске. Стеариновая кислота, как и пальмитиновая, может быть выделена из жиров или получена при гидрировании олеиновой кислоты: Химия высокомолекулярных соединений — комплексная наука. Она впитала в себя основные достижения из области органического синтеза, физико-химических и биологических исследований, технологических и инженерных решений. Эта важная отрасль химической науки достигла высокого уровня развития. Появилось огромное количество совершенно новых полимерных материалов — пластических масс, синтетических каучуков и волокон, подавляющее большинство которых обладает лучшими эксплуатационными свойствами по сравнению с таковыми природных полимеров. Современные исследования в области химии полимеров направлены прежде всего на создание новых синтетических полимерных материалов, обладающих совершенно новыми и необходимыми человеку свойствами. Однако это не исключает и изучение высокомолекулярных продуктов природного происхождения, их совершенствование и модернизацию. С другими карбоновыми кислотами природного происхождения мы познакомимся в разд. 7.4. достижения в области химии белковых веществ, гормонов, витаминов и др. Огромное значение органическая химия имеет для развития медицины, так как подавляющее большинство лекарственных средств являются органическими соединениями не только природного происхождения, но и получаемыми главным образом путем синтеза. К кислородсодержащим соединениям относят многочисленные органические соединения как природного происхождения, так и синтетические, являющиеся производными углеводородов, в молекулах которых содержатся углеродные атомы, непосредственно связанные с кислородом. Необходимо было внести ясность в вопрос, действительно ли для появления оптической активности всегда необходим асимметрический углеродный атом (соединения с молекулярной асимметрией мы оставляем пока в стороне). В литературе того времени описывались примеры веществ, якобы проявляющих оптическую активность без асимметрического атома. Среди таких веществ был, например, стирол С6Н5—СН = СН2. Вант-Гофф посвятил специальную работу доказательству того, что в действительности вращает плоскость поляризации не сам стирол, а содержащаяся в нем примесь. Обработав 10 кг стирола природного происхождения (из смолы «стиракс»), Вант-Гофф выделил 3 г этой при- Таким образом, с точки зрения «виталистического учения» органическую химию следовало выделить в самостоятельный раздел химии, в котором рассматриваются процессы, совершающиеся под действием каких-то особых таинственных непознаваемых сил. Действуя различными химическими реагентами на органические вещества природного происхождения, химики стали получать многочисленные продукты, уже не встречающиеся в природе. Сложные соединения углерода, как природного происхождения, так и синтетические, отличаются рядом специфических признаков: Первые удачные попытки научно подойти к химии природных соединений углерода были сделаны на примере наиболее простых по составу и легко доступных соединений. Объектами исследования являлись жирные кислоты, спирты, углеводороды. Изучение характерных особенностей этих веществ привело к синтезу соединений, не встречающихся в природе. Среди них надо назвать хлорангидриды кислот, галоидпроизводные углеводородов, ди-азосоединения и многие другие вещества. Развитие промышленности в первой половине XIX столетия и расширение области применения всевозможных органических веществ природного происхождения (красители, дубильные вещества и т. п.) значительно способствовало усилению интереса к органической химии и стимулировало проведение специальных исследований. Накопление экспериментального материала в свою очередь вызывало настоятельную необходимость в теоретических обобщениях, позволяющих объяснить многообразие органических веществ и различные явления, наблюдаемые при их превращениях. Однако «полезность» пауки не всегда лежит на поверхности. На протяжении всей истории органической химии синтетики стремились синтезировать любые соединения, выделяемые из природных объектов, и в первую очередь из живых организмов, часто вне какой-либо видимой связи с утилитарной полезностью этих соединений. Это очень устойчивая тенденция. Сейчас разрыв между открытием нового природного соединения (а такие открытия совершаются в буквальном смысле слова повседневно) и его синтезом составляет немногие годы, а то и месяцы. Уачем нужны такие синтезы? Непосредственным побудительным мотивом к синтезу служит убеждение в том, что живая природа ничего не делает зря и все, что она синтезирует, так или иначе важно для жизни и, следовательно, для человека. Это убеждение постоянно находит подтверждение и в общем и в частном плане в ходе расширения наших знаний. Вот пример для иллюстрации. Дифенильное производное (III) оказалось оптически активным, что объясняется некопланарным положением обоих фенильных ядер. Это является примером образования из природного соединения оптически активного дифенильного производного (стр. 490—492). При исследовании природного соединения 'клеродина первоначально чисто химическими способами было установлено лишь наличие в молекуле двух ацетатных групп, эпоксидного мостика", дигидрофуранового остатка. Роберт-сон на основе рентгенографических данных исправил формулу соединения, показав, что его состав не C2iH30O6, a С24Нз7О7. Методами ИК-спектроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) был затем изучен характер функциональных групп молекулы. В результате кле-родину была приписана следующая структурная формула С этого момента метод познания как бы претерпевает, обращение: зная пути биосинтеза, можно отныне использовать обнаруженные закономерности для установления или корректировки структуры природного соединения, т. е. для аналитических целей. Однако важность того или иного направления в науке чаше всего не может быть оценена столь прямолинейно только по критерию немедленной полезности конкретных научных исследований. На протяжении всей истории органической химии синтетики стремились синтезировать самые различные соединения, выделяемые из живых организмов, часто вне видимой связи с их реальной или хотя бы потенциальной полезностью. Это очень устойчивая тенденция и можно утверждать, что она только усилилась за последние десятилетия. Если раньше иногда приходилось затрачивать десятилетия на осуществление таких синтезов, то сейчас разрыв между открытием нового природного соединения (а такие открытия совершаются в буквальном смысле слова ежедневно) и его полным синтезом сократился до немногих лет, а иногда и месяцев. Законно спросить, зачем делаются подобные синтезы, в чем смысл и значение получения в лаборатории вещества, которое уже было синтезировано в Природе? Ходе эволюции некоторым видам насекомых удалось выработать устойчивость по отношению к этим ядам, а иные «ухитрились» разработать довольно изощренную схему использования потребляемых с пищей алкалоидов в своей жизнедеятельности. Так, например, личинки бабочки Utetheisa omatrix способны поедать листву растения семейства Crototaria, поглощая при этом Б довольно больших количествах ядовитые пирролизидиновые алкалоиды, в том числе монокротоналин (34, схема 1.10). Как было обнаружено, такая ди-ета дает дополнительные преимущества для выживания вида, поскольку накопление 34 делает несъедобными и личинки, и взрослые особи для таких энтомофагов, как пауки или птицы [21]. Во взрослых организмах U. omatrix 34 частично превращается в другой алкалоид гидроксиданаидаль (35), который также обладает свойствами антифиданта для энтомофагов, являясь в то же время составной частью секрета, продуцируемого самцами бабочки в качестве аттрактанта. Чем больше содержится этого вещества в секрете, тем выше шансы у самца найти партнера для спаривания. Причина подобного Предпочтения довольно понятна: высокое содержание 35 в аттрактанте гарантирует высокое содержание 35 в семени самца, и, следовательно, значительная часть этого вещества будет перенесена в отложенные яички, которые благодаря этому станут несъедобными для таких врагов, как божьи коровки. Эволюционные преимущества подобной «заботы» о потомстве очевидны. ; У читателя может возникнуть вполне законный тюпрос: зачем в книге, посвященной органическому синтезу, рассматривать примеры, хотя и интересные, но скорее относящиеся к общей биологии? Для нас самый главный вйвод из рассмотренных выше примеров (а их число легко многократно УМНОЖИТЬ) состоит в том, что при решении вопроса о биологической активности или функции того или иного природного соединения нельзя ограничиваться только рассмотрением его возможных функций в организме-проду-Пенте или его свойства как потенциально полезного лекарства. На самом деле адекватное рассмотрение этой проблемы требует системного подхода, учитывающего сложность взаимоотношений внутри биологических систем На всех уровнях организации — от клеток до биоценозов. В заключение раздела отмстим еще, что название раздела «Цель однозначна, но не бесспорна», конечно, достаточно приблизительно. Когда речь идет о синтезе природного соединения, то, даже если неизвестно, для каких целей оно синтезируется живым организмом и отсутствуют данные о его биологической активности, сам факт выделения такого соединения из природных источников делает бесспорной необходимость его лабораторного синтеза. Подобная категоричность может, конечно, вызвать множество возражений, но вся история развития химии природных соединений представляет множество свидетельств в пользу справедливости этого тезиса. В подтверждение приведем лишь один пример. Дополнительные сложности при установлении строения могут возникать из-за повышенной лабильности некоторых природных соединений. В 1969 г. в результате тщательных биомедицинских исследований было обнаружено, что в тромбоцитах продуцируется, хотя и в очень малых количествах, вещество, являющееся чрезвычайно мощным фактором сужения сосудов и агрегации тромбоцитов. Имелись довольно серьезные основания полагать, что результатом «перепроизводства» этого фактора, тромбоксана А2 (ТхА2), может быть сердечный приступ или инсульт. Выделить этот фактор удалось лишь в 1975 г., но его крайняя нестабильность (период полураспада этого вещества в водном растворе при 37°С составляет всего 34 с!), если и не исключала, то, по крайней мере, крайне ограничивала возможность использования для установления его строения стандартных физико-химических методов. Однако не составило большого труда выяснить, что образующееся в результате разложения тромбоксана биологически инертное вещество имеет строение 63а (схема 1.18) [28а]. Этот факт в сочетании с данными, полученными при изучении путей биогенеза всего семейства простаноидов, позволил предложить структуру 63 как наиболее вероятную для тромбоксана А2. Эта структура казалась настолько необычной для природного соединения, что на протяжении почти 10 лет она неоднократно оспаривалась. Тем не менее, именно данная структура была однозначно подтверждена в 1985 г., когда в лаборатории Стилла [28Ь] был выполнен полный синтез ТхА2. Интересно, что в данном случае только один единственный критерий мог быть использован для доказательства идентичности образцов природного и синтезированного веществ, а именно Но надо сказать, что подобного рода частичные синтезы, основанные на Преобразовании уже почти готовой заготовки в целевое соединение путем псре-функционализации, — большая редкость в истории органического синтеза, по крайней мере, применительно к карбоцикличсским системам, поскольку лишь в очень редких случаях удавалось найти столь прямолинейное соответствие между структурами целевой молекулы и доступного природного соединения. ол 305 при всей простоте его структуры может с полным основанием рассматриваться как синтетическая имитация воздействия на ДНК антибиотиков класса каликеамицина/эсперамииина. Особенно примечательно, что эта «действующая модель» природного соединения была создана менее чем через год после выделения и установления строения антибиотика 292. Отсюда следует, что кетонный карбонил и двойная связь находятся у природного соединения в одном я том же кольце. Сам цибетон при окислении дает кислоты  Применяют непосредственно Первичные гидроксильные Применяют резиновые Предварительно подвергают Применения химических Первичные нитропарафины Применения пластмасс Применения поскольку Применения различных |
- |
Навигация