Hợp chất hữu cơ đơn chức và đa chức tập 2 - Trương Thế Kỷ

HỢP CHẤT TẠP CHỨC Chương 25: Halogenoacid Chương 26: HydroxyacidChương 27: Hợp chất hai chức có nhóm carbonylChương 28: CarbohydratChương 29: Acid amin, peptid và protidHỢP CHẤT DỊ VÒNGChương 30: Hợp chất dị vòngChương 31: Hợp chất dị vòng 5 cạnh 1 dị tố Chương 32: Hợp chất dị vòng 6 cạnh 1 dị tố ư Dị tố là nitơ hoặc oxy Chương 33: Hợp chất dị vòng 5 cạnh nhiều dị tốChương 34: Hợp chất dị vòng 6 cạnh 2 dị tốChương 35: Hợp chất dị vòng 7 cạnhChương 36: Hợp chất dị vòng ngưng tụ HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN Chương 37: Acid nucleicChương 38: TerpenChương 39: Steroid Tài liệu tham khảo

Bộ Y tế Vụ khoa học đào tạo Hợp chất hữu đơn chức đa chức (Sách dùng đạo tạo dợc sĩ đại học) Mà số: Đ20 Y13 Tập II Nhà xuất Y học Hà nội - 2006 Chủ biên: PGS TS Trơng Thế Kỷ Tham gia biên soạn: ThS Nguyễn Anh Tuấn TS Phạm Khánh Phong Lan ThS Đỗ Thị Thuý PGS TS Đặng Văn Tịnh ThS Trơng Ngọc Tuyền Tham gia tổ chức thảo: TS Nguyễn Mạnh Pha ThS Phí Văn Thâm © B¶n qun Thc Bé Y tÕ (Vơ Khoa häc Đào tạo) Lời giới thiệu Thực Nghị định 43/2000/NĐ-CP ngày 30/08/2000 Chính phủ quy định chi tiết hớng dẫn triển khai Luật Giáo dục, Bộ Giáo dục Đào tạo Bộ Y tế đà phê duyệt, ban hành chơng trình khung cho đào tạo Dợc sĩ Đại học Bộ Y tế tổ chức thẩm định sách tài liệu dạy học môn học sở chuyên môn theo chơng trình nhằm bớc xây dựng sách chuẩn công tác đào tạo Dợc sĩ Đại học ngành Y tế Bộ sách Hoá hữu đợc biên soạn theo chơng trình đào tạo môn Hoá học hữu thuộc chơng trình giáo dục Đại học Y Dợc thành phố Hồ Chí Minh sở chơng trình khung đà đợc Bộ Giáo dục & Đào tạo, Bộ Y tế phê duyệt Nội dung sách đề cập kiến thức lý thuyết hoá hữu cơ, gồm 40 chơng chia làm tập trình bày kiến thức danh pháp, cấu trúc, chế phản ứng, tính chất lý học tính chất hoá học hợp chất hydrocarbon, hợp chất đơn chức, hợp chất đa chức, hợp chất tạp chức, hợp chất thiên nhiên hợp chất cao phân tử Đối tợng sử dụng sách sinh viên theo học Trờng đại học Dợc, khoa Dợc thuộc trờng đại học ngành Y tế Đồng thời tài liệu tham khảo tốt cho học viên sau đại học Sách Hoá hữu đợc giảng viên giàu kinh nghiệm Khoa Dợc - Đại học Y Dợc Thành phố Hồ Chí Minh biên soạn Sách đà đợc Hội đồng chuyên môn thẩm định sách giáo khoa tài liệu dạy học chuyên ngành Dợc Bộ Y tế thẩm định đợc Bộ Y tế ban hành làm tài liệu dạy học thức dùng đào tạo dợc sĩ đại học Ngành Y tế giai đoạn Trong thời gian từ đến năm, sách cần đợc chỉnh lý, bổ sung cập nhật Vụ Khoa học Đào tạo, Bộ Y tế xin chân thành cám ơn Khoa Dợc - Đại học Y Dợc Thành phố Hồ Chí Minh tác giả đà bỏ nhiều công sức để biên soạn sách Vì lần đầu xuất nên chắn nhiều thiếu sót, mong nhận đợc ý kiến đóng góp đồng nghiệp bạn đọc để sách ngày hoàn thiện Vụ khoa học đào tạo Bộ Y tế MụC LụC Mở đầu HợP CHấT TạP CHứC 11 Chơng 25: Halogenoacid (ThS Đỗ Thị Thúy) 13 Phơng pháp điều chế 13 Các phản ứng hóa học halogenoacid 14 Mét sè halogenoacid cã nhiỊu øng dơng 16 Ch−¬ng 26: Hydroxyacid (ThS Đỗ Thị Thúy) 18 Danh pháp 18 Đồng phân 18 Điều chế 19 Tính chÊt lý häc 21 TÝnh chÊt hãa häc 21 ứng dụng 24 Chơng 27: Hợp chất hai chức có nhóm carbonyl (ThS Đỗ Thị Thúy) 28 Hydroxy - aldehyd vµ hydroxy - ceton 28 Ceto-aldehyd, ceto-acid, ceto-ester 30 Chơng 28: Carbohydrat (ThS Đỗ Thị Thúy) 33 Monosaccharid 33 Oligosaccharid 51 Polysaccharid 56 Ch−¬ng 29: Acid amin, peptid protid (TS Phạm Khánh Phong Lan) 62 Acid amin 62 Peptid 73 Protid 75 HợP CHấT Dị VòNG 79 Chơng 30: Hợp chất dị vòng (TS Phạm Khánh Phong Lan) 79 Định nghĩa 79 Phân loại hợp chất dị vòng 79 Danh pháp hợp chất dị vòng 81 Cấu tạo dị vòng thơm 88 Tính chất hóa học dị vòng có tính thơm 91 Chơng 31: Hợp chất dị vòng cạnh dị tố (TS Phạm Khánh Phong Lan) 93 Nhóm furan 94 Nhãm pyrrol 97 Nhãm thiophen 101 Ch−¬ng 32: Hợp chất dị vòng cạnh dị tố - Dị tố nitơ oxy (TS Phạm Khánh Phong Lan) 105 Pyridin 105 Pyran 117 Ch−¬ng 33: Hợp chất dị vòng cạnh nhiều dị tố (TS Phạm Khánh Phong Lan) 120 Nhóm oxazol 120 Nhãm thiazol 122 Nhãm imidazol 124 Nhãm pyrazol 126 Chơng 34: Hợp chất dị vòng cạnh dị tố (TS Phạm Khánh Phong Lan) 128 Hợp chất dị vòng dị tố nitơ 129 Hợp chất dị vòng dị tố nitơ lu huỳnh 134 Hợp chất dị vòng dị tố nitơ oxy 136 Hợp chất dị vòng dị tố oxy 136 Chơng 35: Hợp chất dị vòng cạnh (TS Phạm Khánh Phong Lan) 137 Azepin 138 Oxepin vµ thiepin 139 Diazepin benzodiazepin 140 Chơng 36: Hợp chất dị vòng ngng tụ (TS Phạm Khánh Phong Lan) 142 Dạng hỗ biến vòng lactam 142 Tính chất cña purin 143 Mét sè alcaloid cã khung purin 143 HợP CHấT THIêN NHIêN 145 Chơng 37: Acid nucleic (TS Phạm Khánh Phong Lan) 145 Định nghĩa Phần đờng acid nucleic 145 146 Phần base acid nucleic 146 Cấu tạo nucleosid 147 CÊu t¹o cđa nucleotid 148 CÊu tạo acid nucleic 148 Chơng 38: Terpen (TS Phạm Khánh Phong Lan) 150 Định nghĩa phân loại 150 Monoterpen 151 Sesquiterpen 161 Diterpen 165 Triterpen 166 Tetraterpen 167 Polyterpen 170 Ch−¬ng 39: Steroid (TS Phạm Khánh Phong Lan) 173 Đánh số khung steroid 174 Cấu hình danh pháp khung steroid 174 Cấu hình danh pháp nhóm khung steroid 175 Cấu dạng steroid 175 Sterol 176 Các acid mật 179 Các hormon 181 Tài liệu tham khảo 183 Mở ĐầU Đối tợng hóa học hữu cơ: Hóa học hữu môn khoa học nghiên cứu thành phần tính chất hợp chất carbon Trong thành phần hợp chất hữu cơ, carbon có nhiều nguyên tố khác nh H, O, N, S, P, halogen nhng carbon đợc xem nguyên tố cấu tạo nên hợp chất hữu Sơ lợc lịch sử phát triển Hóa học hữu Từ xa xa ngời ta đà biết điều chế sử dụng số chất hữu đời sèng nh− giÊm (acid acetic lo·ng), r−ỵu (ethanol), mét sè chất màu hữu Thời kỳ giả kim thuật nhà hóa học đà điều chế đợc số chất hữu nh urê, ether etylic Cuối kỷ 18 đầu kỷ 19, nhà hóa học đà chiết tách từ động, thực vật nhiều acid hữu nh− acid oxalic, acid citric, acid lactic vµ mét số base hữu (alcaloid) Năm 1806 lần nhà hóa học ngời Thụy Điển Berzelius đà dùng danh từ Hóa học hữu để ngành hóa học nghiên cứu hợp chất có nguồn gốc động vật thực vật Thời điểm xem nh cột mốc đánh dấu đời môn hóa học hữu Năm 1815 Berzelius đa thuyết Lực sống cho hợp chất hữu đợc tạo thể động vật thùc vËt nhê mét “lùc sèng” chø ng−êi kh«ng thể điều chế đợc Thuyết tâm tồn nhiều năm nhng bị đánh đổ công trình tổng hợp chất hữu từ chất vô Năm 1824, nhà hóa học ngời Đức Wohler đà tổng hợp đợc acid oxalic cách thủy phân dixian chất vô Năm 1828 ông, từ chất vô amoni cyanat đà tổng hợp đợc urê Tiếp theo Bertholet (Pháp) tổng hợp đợc chất béo năm 1854 Bulerov (Nga) tổng hợp đờng glucose từ formalin năm 1861 Cho đến hàng triệu chất hữu đà đợc tổng hợp phòng thí nghiệm quy mô công nghiệp Con ngời không bắt chớc tổng hợp chất giống thiên nhiên mà sáng tạo nhiều chất hữu cơ, nhiều vật liệu hữu quan trọng quý tự nhiên Tuy nhiên tên gọi hợp chất hữu đợc trì, nhng với nghĩa chất có nguồn gốc động vật thực vật mà mang nội dung mới: hợp chất carbon Đặc điểm hợp chất hữu phản ứng hữu Mặc dù đời muộn hóa học vô nhng hợp chất hữu phong phú số lợng, chủng loại Số lợng chất hữu nhiều gấp vài chục lần chất vô đà biết Nguyên nhân carbon có khả tạo thành mạch dài vô tËn theo nhiỊu kiĨu kh¸c Nãi c¸ch kh¸c hiƯn tợng đồng phân (tức chất có thành phần phân tử nhng khác cấu tạo) phổ biến đặc trng hóa học hữu Cấu trúc phân tử hợp chất hữu đơn giản nhng phức tạp, việc xác định cấu trúc chúng nhiều khó khăn, phải sử dụng nhiều phơng pháp hóa học vật lý học đại Nếu nh liên kết ion phổ biến hợp chất vô liên kết chủ yếu nguyên tử phân tử hữu lại liên kết cộng hóa trị Đặc điểm ảnh hởng nhiều đến tính chất lý hóa đặc biệt khả phản ứng chúng Các phản ứng hữu thờng xảy với tốc độ chậm, không hoàn toàn thờng theo nhiều hớng khác nhau, vai trò nhiệt động học, động học xúc tác hóa hữu quan trọng Vai trò hóa học hữu Các chất hữu có vai trò quan trọng đời sống ngời Không hầu hết thực phẩm ăn (glucid, protid, lipid), vật dụng hàng ngày (cellulose, sợi tổng hợp, cao su, chất dẻo ) chất hữu mà nhiều chất hữu sở sống (protid, acid nucleic ) Nhiên liệu cho động đốt trong, cho nhà máy nh xăng, dầu hỗn hợp hydrocarbon mạch dài ngắn khác Các vật liệu hữu nhẹ, không han gỉ, tiện sử dụng, nhiều màu sắc đa dạng ngày thay cho kim loại, hợp kim nhiều lĩnh vực, kể lĩnh vực tởng nh thay đợc nh bán dẫn, siêu dẫn Do tất đặc điểm trên, hóa học hữu đợc tách nh ngành khoa học riêng đòi hỏi phơng pháp nghiên cứu thiết bị ngày đại hơn, đòi hỏi nỗ lực không ngừng nhà hóa học để bắt chớc thiên nhiên tổng hợp nên chất phức tạp phục vụ cho nhiều lĩnh vực sống mà vợt xa thiên nhiên Từ sở hóa học hữu cơ, đà có nhiều ngành nghiên cứu ứng dụng đời: hóa công nghiệp, hóa dầu, công nghiệp dệt, hóa thực phẩm, dợc phẩm hóa mỹ phẩm - Caroten Nhiệt độ nóng chảy 176,5C, không quang hoạt Có 12 liên kết đôi Trong phân tử có vòng -ionon Có thể xem phân tử -caroten gồm nửa phân tử -caroten nửa phân tử licopen kết hợp lại với Khung -ionon CH3 H H H H H CH3 H H H H H CH3 H H γ − Caroten H CH3 H Một nửa phaõn tửỷ Licopen Caroten 6.1.2 Licopen Công thức phân tử C40H56, có 13 liên kết đôi phân tử Licopen màu cà chua Phân tử không quang hoạt vòng ionon CH3 H H H H H CH3 H H H Licopen H H H CH3 H H CH3 H Licopen 6.1.3 Vitamin A C«ng thức phân tử C20H30O Các vitamin A có nguồn gốc từ -caroten, nh nửa phân tử -caroten chứa nhóm chức alcol Vitamin A1 A khác liên kết đôi vòng CH3 H H H H CH3 H Vitamin A H CH2OH CH3 H H H H CH3 H CH2OH H Vitamin A Vitamin A gọi Retinol thu đợc khử hóa Retinal 169 Các caroten gọi tiền sinh tố A Có thể minh häa sù chun hãa Licopen cã cµ chua thành vitamin theo sơ đồ: Licopen Caroten Caroten Caroten CH2OH Vitamin A Polyterpen 7.1 Cao su thiªn nhiên Cao su thuộc loại polyterpen có công thức phân tử (C5H8)n Cao su thiên nhiên đợc trích ly từ mñ cao su Trong mñ cao su cã hydrocarbon (90-95%), protein, đờng, acid béo nhựa Thêm acid acetic acid formic vào mủ cao su cao su đông vón lại tách khỏi dung dịch ép, đóng khuôn sấy khô không khí hun khói thu đợc cao su thô Cao su tự nhiên polyisopren có cấu hình cis Cao su thiên nhiên mềm, dính kết dễ hóa nhựa có nhiệt độ Tính đàn hồi tính dẻo cao su thiên nhiên thấp Cao su thiên nhiên phần lớn hòa tan đợc dung môi hữu nh benzen, eter, eter dầu hỏa Phần không tan protein không tinh khiÕt Cao su kh«ng tan aceton, methanol Cã mét số nhựa nh nhựa két (guttapercha) có thành phần giống cao su thiên nhiên nhng có cấu hình trans CH2 CH3 C CH3 CH2 170 C C CH2 CH2 CH3 H C C CH2 CH2 H CH3 C C CH2 CH2 H C CH3 H C C CH3 CH2 CH2 C CH2 Cao su thiên nhiên (dạng cis ) H C CH2 H Nhựa két ( gutta-percha) (dạng trans ) Tiến hành lu hóa cao su tính chất lý hóa cao su thay đổi phù hợp với yêu cầu sử dụng Đun cao su với lợng nhỏ lu huỳnh cao su bị lu hóa Cao su lu hóa có độ đàn hồi tốt cao su thiên nhiên Cao su lu hóa không hòa tan dung môi hữu Sự lu hóa có tác dụng nối mạng mạch cao su lại với Sự lu hóa tăng nhanh thực nhiệt độ bình thờng cách sử dụng thêm c¸c chÊt xóc tiÕn sù l−u hãa chøa l−u hnh nitơ nh diphenylguanidin, tetramethylthiuramsulphid, Kẽm dimetyldithiocarbamat mercaptobenzothiazol HN C NHC6H5 NHC6H5 Diphenylguanidin S S S S (CH3)2N C S S C N(CH3)2 (CH3)2N C S Zn S C N(CH3)2 N SH S Tetramethylthiuramdisulphid Keõ m dimethyldithiocarbamat Mercaptobenzothiazol 7.2 Cao su tổng hợp Nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp cao su thiên nhiên nhng khó thực cấu hình cis Nhiều loại cao su tổng hợp đà đợc sản xuất ứng dụng rộng rÃi Cao su Buna Polymer hóa butadien có natri thu đợc cao su Buna Thực phản ứng đồng trùng hợp butadien vinylcyanur thu đợc cao su Buna N Cao su Buna S sản phẩm đồng trùng hợp butadien styren Cao su Butyl Đồng trùng hợp isobutylen với lợng nhỏ isopren thu đợc polyisobutylen gọi cao su Butyl Neopren Khi qua dung dịch đồng (I) clorid amoni clorid, acetylen bị dimer hóa thành vinylacetylen Vinylacetylen cộng hợp với HCl thu đợc cloropren (2clobutadien-1,3) Trùng hợp cloropren thu đợc chất cao phân tử gọi lµ neopren 7.3 Cao su silicon Cao su silicon cã thành phần cấu tạo: Si(CH3)2 O Si(CH3)2 O Si(CH3)2 O §iỊu chÕ cao su silicon b»ng c¸ch t¸c dơng c¸c sản phẩm thủy phân dimethyldiclorosilan (CH3)2SiCl2 với chất có khả lới hóa tăng trọng lợng phân tử Cao su silicon có tính cách điện cao, không bị thay đổi tiếp xúc với ánh sáng, không tác dụng với acid kiềm 171 Bài tập 1- Chất A có tên gọi theo danh pháp IUPAC 1-methyl-4-isopropylcyclohexadien-1, Đánh dấu để rõ chất A thuộc loại terpen nào: a/ Monoterpen không vòng b/ Monoterpen vßng c/ Diterpen d/ Sesquiterpen e/ Monoterpen vßng 2- Viết công thức cấu tạo hợp chất sau đọc tên chúng theo danh pháp IUPAC a- Citral a (geranial) e- Nerol b- Citral b (Neral) f- Terpin c- Citronellal g- Cineol d- Geraniol h- Camphor 3- Tõ citral a hÃy viết phản ứng điều chế -ionon -ionon Giải thích chế phản ứng 4- Trình bày dạng đồng phân quang học menthol 5- Đánh dấu để rõ tên gọi chất có công thức có cấu tạo sau a- pinen b- β− pinen c-1,7,7-trimethylbicyclo[3.1.1]hepten-3 d-2,7,7-trimethylbicyclo[3.1.1]hepten-3 e-2,6,6-trimethylbicyclo[3.1.1]hepten-2 g-1,7,7-trimethylbicyclo[3.1.1]hepten-2 f-1,7,7-trimethylbicyclo[3.1.1]hepten-3 6- Các công thức có ký hiệu a,b,c,d,e,f, g dới đâ y: a b c d e f g − C«ng thức camphan? Công thức pinan? Gắn thêm nhóm OH vào công thức thu đợc borneol? 172 Chơng 39 STEROID Mục tiêu Nắm đợc cấu tạo steroid, vào Biết cách phân loại steroid Steroid nhóm hợp chất có cấu trúc tơng tự có thực vật động vật Steroid bao gồm loại hợp chất nh sterol, vitamin D, acid mËt, c¸c hormon sinh dơc, c¸c hormon tun thợng thận, hydrocarbon gây ung th số sapogenin Steroid hợp chất có khung carbon: cyclopentanoperhydrophenanthren (I) R 11 10 12 13 17 14 16 15 Khung carbon cuûa steroid I CH3 3' 2' 1' 10 3' 2' 1' 10 1,2-Cyclopentenophenantren II Hydrocarbon Diels III Theo Diels (1927), nÕu dehydro hãa c¸c steroid có xúc tác Selen (Se) 360C tạo thành hydrocarbon thơm 3'-metyl-1,2-cyclopentenophenanthren gọi hydrocarbon Diels (III) Vì xem steroid nh hợp chất có nguồn gốc hydrocarbon Diels Đó nguyên tắc Diels phơng pháp phân loại định nghĩa steroid Các loại steroid khác có nhóm khác vị trí liên kết đôi khác khung steroid Tùy thuộc nhóm có khung 1,2-cyclopentanoperhydrophenanthren mà có c¸c khung steroid no nh−: Steran (Gonan) Pregnan Estran Cholan Androstan Cholestan 173 Đánh số khung steroid Khác với cách đánh số vòng phenanthren, đánh số khung steroid đợc quy định thống nh công thức I Nếu khung steroid có mạch carbon đánh số lần lợt nguyên tử carbon mạch carbon theo quy định 22 21 18 CH 20 19 CH 10 11 12 13 14 17 23 24 16 15 26 25 27 Đánh soỏ treõn khung Cholestan Cấu hình danh pháp cđa khung steroid Khung steroid cã nguyªn tư carbon bất đối xứng (5, 8, 9, 10, 13 14) có 26= 64 đồng phân quang học Khung steroid có vòng cạnh A, B, C vòng cạnh D Vòng B C có vị trí trans với Các vòng A /B, C/D cis trans với Các khung steroid no có nguồn gốc thiên nhiên chia làm dÃy: R CH3 CH3 10 H 13 H H 17 14 R H H 5α CH3 CH3 10 H 13 H H H 17 14 H 5β Cholestan A/B trans B/C trans C/D trans Coprostan A/B cis B/C trans C/D trans D·y 5α hc d·y normal DÃy dÃy allo DÃy Cholestan: vòng A / B ë vÞ trÝ trans − D·y Coprostan: vòng A /B vị trí cis Trong dÃy vòng B /C C /D có vị trí trans với Các nhóm methyl vị trí 10 13 luôn mặt phẳng vòng biểu diễn đờng liền nét (hoặc đờng đậm nét) Trong dÃy cholestan nguyên tử H hydro carbon C5 phía dới mặt phẳng, biểu diễn đờng rời nét Cấu hình carbon gọi cấu hình Nhóm methyl vị trí 10, nguyên tử H hydro vị trí có cấu hình trans Trong dÃy coprostan, nguyên tư hydro H ë vÞ trÝ C5 cã vÞ trÝ cis (ở mặt phẳng vòng) so với nhóm metyl CH3 C10, đợc biểu diễn đờng liền nét (đậm nét) có cấu hình 174 Các nguyên tử hydro C8 C9 có vị trí trans với Nguyên tử hydro C14 nhóm metyl CH3 vị trí 13 có vị trí trans Mạch nhánh R gắn vào C17 mặt phẳng, vị trí cis với nhóm CH3 vị trí 10 13 Những steroid dẫn xuất cholestan có tên gọi hợp chất normal (dÃy normal) Những steroid dẫn xuất coprostan có tên gọi hợp chất allo (dÃy allo) Cấu hình danh pháp nhóm khung steroid Nhóm OH alcol vị trí C3 Ví dụ: phân tử Cholestanol Cholesterol Nhóm OH mặt phẳng vòng, có vị trí cis so với nhóm metyl CH3 vị trí 10 thuộc cấu hình Nhóm OH phía dới mặt phẳng vòng thuộc cấu hình hay epi Các sterol thiên nhiên có nhóm OH víi cÊu h×nh β, chóng thc d·y β − TiÕp đầu ngữ vị trí nhóm mặt phẳng vòng Tiếp đầu ngữ epi đồng phân epimer nghịch đảo cấu hình carbon C3 Các hợp chất steroid thiên nhiên có cấu hình trung tâm bất đối khung steroid khác với cấu hình C5 (có đảo ngợc cấu hình) gọi hợp chất iso CH3 10 3α HO 13 H H 17 CH3 H H 3α− Cholestanol CÊu d¹ng cđa steroid 10 H HO H 3β 14 H CH3 H CH3 H 14 H Cholestanol Các vòng cyclohexan khung steroid có cấu dạng "ghế " Cholestan coprostan có cấu dạng nh sau: e β A α3 a CH3 10 B H II 11 H Cholestan A/B trans H 12 C R CH3 13 14 15 D CH3 17 16 H H a β 10 B A α e 11 H III H 12 CH3 13 C 14 15 R D 17 16 H Coprostan A/B cis Trong cấu dạng cholestan, nhóm CH3 C10 H C5 ; H ë C8 vµ H ë C9 ; nhóm CH3 C13 H C14 có h−íng axial (a) 175 Trong cÊu d¹ng cđa coprostan nhãm CH3 ë C10 cã h−íng axial (a) vµ vµ H ë C5 cã h−íng equatorial (e); H ë C8 vµ H ë C9 ; nhãm CH3 ë C13 vµ H C14 có hớng axial (a) Các hớng cấu dạng có ảnh hởng đến khả phản ứng: Nhóm hydro có hớng equatorial bền hớng axial Trong dung dịch kiềm alcol bậc hai dạng vòng có hớng equatorial chiếm nhiều hỗn hợp cân Tơng tự, khử hóa ceton đa vòng Na /C2H5OH đồng phân cấu dạng equatorial alcol đợc tạo thành nhiều Sự cân sterol dung dịch natri etylat 180C nh sau: Cholestanol {3β (e)} (5α -Cholestanol-3β -ol) Coprostanol {3β (a)} (5β -Cholestanol-3β -ol) 10% 90% 90% 10% Epi Cholestanol {3α (a)} (5 α -Cholestanol-3α -ol) Epi Coprostanol {3α (e)} (5 β -Cholestanol-3α -ol) − Nhãm -OH alcol vµ nhãm -COOH có hớng equatorial (e) bị ester hóa nhanh hớng axial (a) Tơng tự thủy phân ester, nhóm acyloxy có hớng equatorial xảy nhanh hớng axial − C¸c alcol bËc hai cã h−íng axial (a) dƠ bị oxy hóa hớng equatorial Sterol (Sterin) Sterol có mỡ dầu thực vật, chất kÕt tinh Trong ph©n tư chøa chøc alcol Sterol tån dạng tự dạng ester với acid béo cao Cholesterol, cholestanol, coprostanol (coprosterol) sterol động vật (zoosterol) Ergosterol , stigmasterol sterol thực vật (phytosterol) Có sterol tách đợc từ nấm, mốc gọi sterol vi sinh vật 5.1 Cholesterol CH3 CH3 10 HO H H 13 H 17 14 H Cholesterol Cholesterol có công thức phân tử C27H46O, tinh thể, nhiệt độ nóng chảy 149C, quang ho¹t [α]D= - 39° Cholesterol cã mËt, dầu gan cá, nÃo bộ, cột sống Lanolin, chất béo trích ly từ gỗ hỗn hợp ester cholesteryl palmetat, stearat oleat Trong phân tử có liên kết đôi C5=C6 176 Các phản ứng màu đặc trng cholesterol: Dung dịch cholesterol cloroform với acid sulfuric tạo màu đỏ (phản ứng Salkowski) Dung dịch cholesterol cloroform tác dụng với hỗn hợp acid sulfuric đậm đặc anhydrid acetic cho màu xanh (phản ứng Liebermann Burchard) Cholesterol có ph¶n øng cđa nhãm OH alcol: H2- Pt Cholesterol Cộ ng hydro Cholestanol CrO Oxy hoù a Cholestanon Zn-Hg ,HCl Khử hoự a Cholestan Cholesterol giữ vai trò quan trọng hình thành cấu trúc tế bào kích thích tố (hormon) Vì không tan nớc, cholesterol nèi kÕt víi lipoprotein LDL (low-density lipoprotein) vµ HDL (high-density lipoprotein) để lu hành máu LDL có nhiệm vụ chuyển cholesterol tới tế bào, HDL chuyển cholesterol gan để tiết Vậy lợng LDL nhiều HDL tỷ lệ cholesterol máu tăng lên gây triệu chứng bệnh tim mạch nguy hiểm 5.2 Ergosterol 22 CH3 CH3 HO Ergosterol 23 Công thức phân tử C28H44O, nhiệt độ nóng chảy 163C, quang hoạt, []D= -130 Có liên kết đôi C5=C6 ; C7=C8 C22=C23 Ergosterol tạo ester víi acid Khư hãa ergosterol t¹o ergostanol C28H44O Oxy hóa ergostanyl acetat, liên kết C22=C23 bị cắt đứt tạo thành acid 3-hydroxynorallocholic Nhóm OH alcol ergosterol bị oxy hóa tạo thành ceton Ergosterol tiền vitamin D 5.3 Vitamin D Dới tác dụng ánh sáng, ergosterol hấp thụ tia tử ngoại tạo thành hợp chất có tác dụng chống bệnh còi xơng Hợp chất gọi Calciferol (theo Medical Research Council 1931) hay vitamin D1 (theo Windaus 1931) Nh−ng ®em kÕt tinh phân đoạn thu đợc hai chất có phân tử lợng giống Calciferol Lumisterol Calciferol tinh khiết gọi vitamin D2 (Windaus 1932) ergoscalciferol (theo Chemical Society 1951) Sự tạo thành vitamin D từ ergosterol theo sơ đồ phản ứng sau: (Ký hiệu mạch nhánh vị trí 17 ergosterol gốc R) 177 R R R CH3 CH3 HO CH3 CH3 OH H hγ H hγ Ergosterol H H pre-ergocalciferol hγ OH Tachysterol hγ hγ R CH3 R CH3 H CH3 H CH2 HO HO Ergocalciferol (calciferol , Vitamin D ) Lumisterol C¸c vitamin D3 5,6-cis-cholecalciferol, Vitamin D4 22,23-dehydro-5,6cis-ergoscalciferol Một số vitamin khác thuộc nhóm vitamin D5, D6, D7 22 22 CH3 CH3 23 CH2 CH2 8 5 HO 23 Vitamin D3 HO Vitamin D4 Các vitamin D có chức chuyển hóa calci phosphor thể 5.4 Stigmasterol 22 CH3 CH3 HO 23 24 28 26 25 27 29 Công thức phân tử C29H48O Nhiệt độ nóng chảy 170C, quang hoạt []D= - 40 Stigmasterol có dầu đậu nành tồn dới dạng acetat Stigmasterol có liên kết đôi vị trí C5=C6 C22=C23 Brom hóa stigmasterol tạo sản phẩm Stigmasqsterol cộng hợp có nguyên tử brom Các sterol thiên nhiên thể đợc hình thành trình sinh tổng hợp Các acid mật Acid mật có tói mËt Acid mËt th−êng ë d−íi d¹ng amid cđa acid cholic, acid allocholic víi glycin ( H2N-CH2-COOH ) với taurin (H2N-CH2CH2-SO3H ) 178 Các amid gọi lµ glycocholic (glycin + acid cholic) vµ taurocholic (taurin + acid cholic) Acid mËt d−íi d¹ng mi kiỊm cã chøc nhũ hóa để chất béo thấm đợc vào ruột Acid mật đợc xem dẫn xuất hydroxy acid cholanic acid allocholanic Loại nớc acid mật hydro hóa tạo thành acid cholanic acid allocholanic Có khoảng 20 acid mật tự nhiên số acid mật tổng hợp Vị trí nhóm OH thờng gắn vào nguyên tử carbon 3, 6, 7, 11, 12 23 Trong acid mật tự nhóm OH có cấu hình Nếu nhóm OH vào acid cholanic thu đợc acid mật: Tên acid mật t °C VÞ trÝ nhãm OH [α]oD 19 CH 10 11 17 13 14 COOH 16 15 195° 3α, 7α, 12α +37 Acid Deoxycholic 172° 3α, 12α +53 186° 3α +32 Acid Chenodeoxycholic 140° 23 18 CH 20 12 Acid Cholic Acid Lithocholic 22 21 α, α +11 197° α, α +8 Acid Hyodeoxycholic H Acid Cholanic Cấu tạo acid cholic, acid cholanic acid allocholanic nh− sau: CH3 18 CH 20 COOH 19 CH CH3 HO 22 21 OH H OH 10 11 12 13 17 23 CH3 COOH 16 15 14 CH3 H Acid Cholanic H Acid Cholic COOH H Acid allo Cholanic Acid cholanic cã cÊu h×nh 5β Acid allocholic cã cÊu h×nh 5α Acid cholic cã nhãm OH vị trí 3, 12 acid cholanic Từ cholesterol tạo thành acid allocholanic (acid-5-cholanic) acid cholanic (acid 5-cholanic) qua phản ứng: 13 CH3 10 HO CH3 CH3 CH3 17 H2-Pt 14 HO Cholesterol CH3 CH3 CrO O H Cholestanol Cholestanon CH3 Zn-Hg , HCl CH3 H CH3 CrO COOH CH3 H Cholestan H Acid allo Cholanic (acid 5α -Cholanic) 179 CH3 13 CH3 10 HO CH3 CH3 17 CH3 CH3 14 Oxy hoù a Oppenauer H2-Pt O Cholesterol HO H Cholet-4-en-3-on CH3 CrO 2-) Zn-Hg , HCl 1-) Coprostanol CH3 CH3 H H COOH CH3 Coprostan Acid Cholanic (acid 5β -Cholanic) Các acid mật có nhóm OH vị trí số với cấu hình gọi acid lithocholic O COOH HO HO H H HO 5-isoandrostenon Acid lithocholic H epicoprostanol Các hormon Hormon chất tuyến nội tiết sinh ra, có tác dụng gây nên phản ứng sinh lý khác Phân loại hormon dựa vào tính chất sinh lý Có 80 hormon khác nhau, nửa số thuộc loại steroid Ba khung steroid cấu thành hormon: 21 19 Khung Estran Estrogen 18 18 18 Khung Androstan Androgen 20 19 Khung Pregnan Progestagen Mineralocorticoid Glucocorticoid 7.1 C¸c hormon sinh dục Các hormon thuộc loại steroid có tuyến sinh dục nam nữ Các hormon sinh dục điều khiển trình giao hợp có chức phân biệt giới tính nam nữ 180 Có loại hormon sinh dục: Androgen (hormon nam), Estrogen (hormon nữ), Gestogen (the corpus luteum hormones) − Androgen Cã khung c¬ Androstan Androsteron có công thức phân tử C19H30O2, có mét nhãm OH alcol vµ mét chøc ceton Tuú thuéc vị trí nhóm chức mà có nhiều loại androsteron kh¸c nhau: O OH O O H HO HO HO H O H Androsteron 5-iso-aldrosteron Dehydro epi androsteron Testosteron (17β-hydroxyandrosten-4-on-3) − Estrogen Víi khung estran, ph©n tư cđa nhãm estrogen cã mét vßng benzen, chøc OH alcol, chøc ceton vµ chØ cã mét nhãm metyl CH3 Thuéc nhãm estrogen cã c¸c chÊt sau: O HO OH HO OH HO HO Estron Estriol H OH HO α-Estradiol (Estradiol-17β ) (3-Oxyestratrien-1,3,5(10)-on-17) H β-Estradiol (Estradiol-17α ) Mét sè hỵp chÊt cã tác dụng giống hormon estrogen nhng khung steroid nh Stilbestrol (4,4'-dihydroxydietylstilben) đà đợc tổng hợp (Dodds1939) C2H5 HO C C OH C2H5 trans- Stilbestrol − Gestogen (Progestagen) Khung Pregnan Thuộc nhóm gestogen có Progesteron (C21H30O2), Pregnandiol (C21H36O2) 181 CH3 CHOH CH3 C O O HO Progesteron (Pregnen-4-dion-3,20) H Pregnandiol (5 β -Pregnan-3 α :20α -diol) 7.2 Các hormon tuyến thợng thận tuyến thợng thËn cã vïng, mét vïng tiÕt adrenalin vµ vùng tiết hormon steroid Các hormon gọi hormon vỏ thợng thận Hormon vỏ thợng thận Corticosteroid có 21 nguyên tử carbon xếp theo khung Pregnan Tùy theo chất X mà ta có Mineralocorticoid (X = H) hay Glucocorticoid (X = OH) 21 OH O HO 17 X 11 X = H : Mineralocorticoid O X = OH : Glucocorticoid C¸c mineralocorticoid có tác dụng tăng thải K +, H+, tái hấp thu Na + giữ nớc Đại diện cho nhóm Aldosteron (tự nhiên) thuốc tổng hợp OH CHO O HO O Aldosteron Các glucocorticoid tác động chuyển hóa glucid, protid, lipid Từ glucocorticoid tự nhiên (cortisone, cortisol, corticosteron ), đà có nỗ lực tìm glucocorticoid tổng hợp nhằm tăng tác dụng kháng viêm, chống thải ghép giảm tác dông phô (dexamethason, betamethason, prednisolon, triamcinolon ) OH OH OH O O O HO O O Corticosteron (11,21-dihydroxyprogesteron) 182 O HO OH O Cortison Cortisol (Hydrocortison) OH Tµi liƯu tham khảo E.Angeletcu - Những vấn đề lý thuyết Hoá hữu - Rumani Bucarest, 1969 Clayden, Greeves, Warren, Wothers - Organic chemistry - Oxford, 2001 I.L.Finar - Organic chemistry, 1969 Boyd Harrisson - Organic chemystry, 1999 Jerry March - Advanced organic chemistry - Wiley, 1992 C.D Neninetscu - Hoá học hữu - Nga - Matxcơva, 1963 Trần Quốc Sơn - Cơ sở lý thuyết Hoá hữu - Nhà xuất Giáo dục, 1974 Phan Tống Sơn, Trần Quốc Sơn, Đặng Nh Tại, Cơ sở Hoá học hữu - Hµ Néi, 1976 - 1978 Streitwieser, Heathcock - Introduction la chimie organique, 1995 10 Lê Văn Thới - Hoá học lập thể hữu - Bộ Văn hoá Giáo dục Thanh niên, 1974 11 http:// www.uis.edu - University off lllnois 12 http:// www.ouc.bc.ca/chem 183 ... HO-CH2-COOH R- Lactic Acid lactic CH2-CHOH-COOH S-Lactic R,S-Lactic R-Malic HOOC-CHOH-CH2-COOH Acid malic S-Malic R,S-Malic 2R,3R-Tartaric HOOC-CHOH-CHOH-COOH Acid tartaric 2S,3S-Tartaric 2R,3S-Mesotartaric... lacton: NaOH , ∆ 2H [Na/Hg] 4H[LiAlH4] CH2 CH2 CH2 C O O γ−Butyrolacton HO (CH2)2COOH CH3(CH2)2COOH HO(CH2)4OH HX X(CH2)3COOH KCN NC(CH2)3COOK CH2 -H2O CH2 C O CH3NH2 CH2 -H2O 22 CH2 CH2 NH3 N H Pyrrolidon... chất hữu NaBH H2NOH H O OH 1- CH3MgBr 2- H3O+ HOCH 2CH2CH2CH2CH2OH HOCH 2CH2CH2CH2CH=NOH OH HOCH 2CH2CH2CH2CHCH H CH3COCl O H2Cr2O7 Aldoxim O Ester OCOCH3 C O Lacton 29 Ceto-aldehyd, ceto-acid,