ОСНОВЫ ХИМИИ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Семенов А.А., Карцев В.Г.
Москва: Издано Международным благотворительным фондом "Научное Партнерство" , МБФНП, 2009, том 1 - 624 страницы, том 2 - 424 страницы
В двухтомной монографии впервые в отечественной литературе дается систематическое
описание структурной химии вторичных метаболитов -
низкомолекулярных веществ, вырабатываемых различными представителями фауны и
флоры для нужд своей жизнедеятельности. Материал не привязан к природе продуцентов,
а расположен согласно исторически сложившейся химической классификации.
На многочисленных примерах читатель в первом томе может ознакомиться с химическим
строением, своеобразием физиологического действия и функциями природных алифатических
и алициклических веществ, изопреноидов и соединений ароматического характера.
Второй том посвящен алкалоидам, азотсодержащим антибиотикам, редким типам метаболитов
и краткому обзору подходов к полному синтезу природных соединений. Много внимания
уделено путям и принципам биосинтеза вторичных метаболитов, что не только выявляет
взаимосвязи между часто внешне непохожими химическими структурами, но и иллюстрирует
единство происхождения и принципов функционирования живых существ.
Монография представляет интерес для научных работников -
химиков, биохимиков и других специалистов, изучающих биологически активные вещества;
для студентов, аспирантов, а также для исследователей, желающих ознакомиться
с основой структурной химии природных веществ.
Том 1: таблиц - 25, библиография -
99 ссылок;
Том 2: таблиц - 13, библиография -
116 ссылок.
|
Этот двухтомник, представляющий собой расширенное и переработанное
издание ранее вышедшего труда, написан нами с надеждой способствовать заполнению
пробелов в российском высшем химическом образовании, в котором химии природных
веществ уделяется непропорционально мало места. Между тем на сегодняшнем этапе
развития химической науки - это один из наиболее
востребованных разделов.
Помимо чисто академического интереса в познании химического единства жизни и
основ ее функционирования, знание химической структуры и функций низкомолекулярных
природных веществ, называемых вторичными метаболитами, имеет широкие области
практического применения, среди которых наиболее значимы -
медицина, экология и направленный химический синтез.
Причина большинства болезней кроется в нарушении функционирования ферментов
и рецепторов. Лечение болезней - это ингибирование
или активирование функций, вышедших за пределы нормы. Многие организмы выработали
способы регуляции ферментно-рецепторных систем с помощью вторичных метаболитов.
Скрининг природных соединений как регуляторов ключевых ферментов привел за последние
десятилетия к высокоэффективным лекарственным препаратам. Но даже если по каким-то
причинам найденное таким способом вещество не может стать лекарством, его химическая
структура дает информацию, пользуясь которой можно найти активные и более дешевые
синтетические аналоги. Таким способом разработаны многие эффективные современные
лекарства, являющиеся аналогами или производными природных матриц.
Химия природных соединений открыла для нас невидимый мир общения живых организмов
с помощью химических сигналов, и это направление сформировалось в раздел науки,
называемый химической экологией. Ее успехи позволили развить новые приемы ведения
сельского хозяйства. Это, например, управление вегетацией растений с помощью
фитогормонов, борьба с вредителями сельскохозяйственных культур с помощью феромонов,
борьба с сорняками с помощью специфических ингибиторов их роста.
Велика роль химии природных соединений в развитии и совершенствовании методов
органического синтеза. Красота химической архитектуры природных веществ, высокая
ценность и трудная доступность некоторых из них создают привлекательные цели
для химиков-синтетиков. Достижение этих целей инициирует разработки новых реакций
и методов. Именно на этом поле развились методы синтеза сложных многофункциональных
веществ с асимметрическими центрами, способы энантиоселективных химических превращений.
Сегодня химик-синтетик, кому под силу построение молекул оптически активных
природных веществ с несколькими хиральными атомами, может быть назван мастером
органического синтеза.
Авторы надеются, что их труд побудит не только специалистов, но и многих молодых
химиков стать на путь изучения природных соединений -
их структуры, синтеза самих природных веществ или синтеза уникальных продуктов,
подсказанных структурой метаболитов живых организмов.
том 1
| Список сокращений и условных обозначений |
15
|
| Введение |
17
|
| Литература |
21
|
| Глава 1. Алифатические природные соединения |
22
|
| 1.1. Предельные алифатические углеводороды |
22
|
| 1.2. Непредельные углеводороды |
23
|
|
1.2.1. Этилен |
23
|
|
1.2.2. Изопрен и изопреноиды |
24
|
| 1.3. Функциональные производные алифатических углеводородов |
29
|
| 1.4. Алифатические кислоты |
30
|
| 1.5. Ацетиленовые и алленовые соединения |
33
|
| 1.6. Биологически важные и биологически активные алифатические соединения |
38
|
|
1.6.1. Жирные кислоты и их производные |
40
|
|
1.6.1.1. Кислоты С18 |
40
|
|
1.6.1.2. Каскад арахидоновой кислоты |
41
|
|
1.6.1.3. Разветвленные, полиненасыщенные и полифункциональные кислоты |
44
|
|
1.6.2. Токсины, фитотоксины, фитоалексины |
47
|
|
1.6.3. Феромоны |
50
|
|
1.6.3.1. Половые аттрактанты |
51
|
|
1.6.3.2. Другие феромоны |
54
|
| 1.7. О биосинтезе алифатических соединений |
55
|
| 1.8. Алициклические неизопреноидные соединения |
57
|
|
1.8.1. Соединения с малыми углеродными циклами |
57
|
|
1.8.2. Производные циклопентана |
60
|
|
1.8.2.1. Простагландины |
64
|
|
1.8.2.2. Простаноиды |
67
|
|
1.8.3. Производные циклогексана |
69
|
|
1.8.4. Соединения со средними и большими углеродными циклами |
74
|
| 1.9. Лактоны и лактамы |
77
|
|
1.9.1. g-Лактоны |
78
|
|
1.9.2. d-Лактоны |
82
|
|
1.9.3. Пяти- и шестичленые лактамы |
86
|
|
1.9.4. Макроциклические лактоны и лактамы |
87
|
| 1.10. Циклические ацетали, кетали, енольные эфиры |
94
|
| 1.11. g-Пироны |
98
|
| Дополнительная литература |
100
|
| Глава 2. Изопреноиды |
102
|
| 2.1. Монотерпеноиды |
102
|
|
2.1.1. Ациклические монотерпеноиды |
103
|
|
2.1.2. Моноциклические циклогексановые монотерпеноиды |
107
|
|
2.1.2.1. Производные ментана |
108
|
|
2.1.2.2. Метилированные циклогексаны |
111
|
|
2.1.2.3. Производные охтодана и других этилциклогексанов |
113
|
|
2.1.3. Циклогептановые монотерпеноиды |
114
|
|
2.1.4. Монотерпеноиды с малыми углеродными циклами |
115
|
|
2.1.5. Циклопентановые монотерпеноиды. Иридоиды |
118
|
|
2.1.6. Бициклические монотерпеноиды |
123
|
|
2.1.7. Трициклические монотерпеноиды |
127
|
| 2.2. Сесквитерпеноиды |
127
|
|
2.2.1. Ациклические сесквитерпеноиды |
128
|
|
2.2.2. Моноциклические сесквитерпеноиды |
133
|
|
2.2.2.1. Тип бисаболана |
135
|
|
2.2.2.2. Другие типы циклогексановых сесквитерпеноидов |
138
|
|
2.2.2.3. Циклопентановые сесквитерпеноиды |
140
|
|
2.2.2.4. Тип гермакрана |
141
|
|
2.2.2.5. Тип гумулана |
146
|
|
2.2.2.6. Тип элемана |
147
|
|
2.2.3. Сесквитерпеноиды с двумя и бoльшим числом циклов в молекуле |
148
|
|
2.2.3.1. Бициклические соединения с циклопропановым кольцом |
148
|
|
2.2.3.2. Производные декалина |
149
|
|
Т ип кадинана (кадалина) |
151
|
|
Т ип эудесмана |
154
|
|
Тип эремофилана |
158
|
|
Тип дримана (бициклофарнезана, ирезана) |
162
|
|
Другие производные декалина |
164
|
|
2.2.3.3. Производные бицикло[5.3.0]декана |
166
|
|
Тип гваяна |
167
|
|
Тип псевдогваяна |
171
|
|
2.2.3.4. Биогенетические семейства сесквитерпеноидов |
174
|
|
Гермакрановое биогенетическое древо |
174
|
|
Биогенетическое древо гумулана |
182
|
|
Биогенетическое древо бисаболана |
195
|
|
2.2.4. Другие структурные типы сесквитерпеноидов |
207
|
| 2.3. Дитерпеноиды |
210
|
|
2.3.1. Ациклические дитерпеноиды |
211
|
|
2.3.2. Пренилированные циклические сесквитерпеноиды |
214
|
|
2.3.3. Моноциклические дитерпеноиды |
222
|
|
2.3.4. Бициклические дитерпеноиды |
226
|
|
2.3.4.1. Тип лабдана и энт-лабдана (эперуана) |
227
|
|
2.3.4.2. Биогенетическое семейство перегруппированного лабдана |
232
|
|
2.3.5. Трициклические дитерпеноиды |
237
|
|
2.3.5.1. Тип абиетана |
237
|
|
2.3.5.2. Типы пимарана и розана |
243
|
|
2.3.5.3. Типы кассана и клейстантана |
246
|
|
2.3.5.4. Другие трициклические скелеты, родственные пимарану |
248
|
|
2.3.5.5. Тип спонгиана (изоагатана) |
248
|
|
2.3.5.6. Тип пикразана |
250
|
|
2.3.6. Тетрациклические дитерпеноиды |
251
|
|
2.3.6.1. Типы каурана и филлокладана |
252
|
|
Перегруппированные каураны |
254
|
|
Секо-каурановые дитерпеноиды |
258
|
|
2.3.6.2. Производные хибана, бейерана, трахилобана и атизирана |
259
|
|
2.3.6.3. Группы стемодана, скопадулана, хелифульвана |
260
|
|
2.3.7. Биогенетическое древо цембрана |
262
|
|
2.3.8. Биогенетическое семейство касбена |
267
|
|
2.3.9. Другие дитерпеноиды - продукты циклизации геранилгераниола |
272
|
|
2.3.10. Иррегулярные дитерпеноиды и вещества неясного биогенеза |
279
|
| 2.4. Сестертерпеноиды |
281
|
|
2.4.1. Ациклические сестертерпеноиды |
281
|
|
2.4.2. Пренилированные С10-С20-изопреноиды |
283
|
|
2.4.3. Сестертерпеноиды с уникальными углеродными скелетами |
289
|
| 2.5. Тритерпеноиды |
293
|
|
2.5.1. Ациклические тритерпеноиды |
293
|
|
2.5.2. Тетрациклические тритерпеноиды |
295
|
|
2.5.2.1. Типы ланостана и циклоартана |
298
|
|
2.5.2.2. Тип даммарана |
301
|
|
2.5.2.3. Тип кукурбитана |
304
|
|
2.5.2.4. Тетранор-тритерпеноиды: лимоноиды и мелицианины |
306
|
|
2.5.2.5. Другие тетрациклические тритерпеноиды |
311
|
|
2.5.3. Пентациклические тритерпеноиды |
311
|
|
2.5.3.1. Типы олеанана, урсана, тараксерана319 |
312
|
|
2.5.3.2. Тип баурана |
319
|
|
2.5.3.3. Тип фриделана |
320
|
|
2.5.3.4. Другие циклогексилсодержащие пентациклические тритерпеноиды |
324
|
|
2.5.3.5. Тип лупана |
326
|
|
2.5.3.6. Тип гопана (моретана) |
329
|
|
2.5.4. Другие циклические тритерпеноиды |
334
|
|
2.5.5. Тритерпеновые сапонины |
339
|
| 2.6. Каротиноиды |
351
|
| 2.7. Высшие изопреноиды |
358
|
| 2.8. Стерины |
361
|
|
2.8.1. Витанолиды |
371
|
|
2.8.2. Экдизоны и экдистерины |
375
|
|
2.8.3. Стериновые фитогормоны |
377
|
| 2.9. Стероиды |
378
|
|
2.9.1. Желчные кислоты |
379
|
|
2.9.2. Стероидные гормоны |
380
|
|
2.9.2.1. Половые гормоны |
380
|
|
2.9.2.2. Гормоны коры надпочечников |
382
|
|
2.9.2.3. Практическое применение стероидных гормонов |
383
|
|
2.9.2.4. О биосинтезе стероидных гормонов |
384
|
|
2.9.2.5. Распространение стероидных гормонов и гормоноподобных веществ в природе |
384
|
|
2.9.3. Стероидные гликозиды |
387
|
|
2.9.3.1. Спиростано-фуростановые сапонины |
387
|
|
2.9.3.2. Прегнановые гликозиды |
391
|
|
2.9.3.3. Сердечные гликозиды. Карденолиды |
392
|
|
2.9.3.4. Буфадиенолиды |
397
|
| Дополнительная литература |
400
|
| Глава 3. Природные ароматические соединения |
402
|
| 3.1. Простые производные бензола |
405
|
| 3.2. Алкилированные фенолы |
408
|
| 3.3. Ацилбензолы |
420
|
| 3.4. Ароматические соединения, содержащие два и более неконденсированных бензольных кольца |
424
|
|
3.4.1. Депсиды и биогенетически родственные им метаболиты |
424
|
|
3.4.2. Бифенилы |
428
|
|
3.4.3. Диарилметаны |
431
|
|
3.4.4. Стильбены и дигидростильбены |
434
|
|
3.4.5. Халконы |
437
|
|
3.4.6. Диарилалканоиды |
440
|
|
3.4.7. Лигнаны и неолигнаны |
441
|
|
3.4.7.1. Лигнаны |
443
|
|
3.4.7.2. Неолигнаны |
450
|
| 3.5. Бензохиноны |
456
|
| 3.6. Гетероциклические ароматические соединения |
460
|
|
3.6.1. Бензофураны |
460
|
|
3.6.2. Производные бензопирана |
467
|
|
3.6.2.1. Производные хромана |
467
|
|
3.6.2.2. Производные изохромана |
470
|
|
3.6.2.3. g-Хромоны |
471
|
|
3.6.2.4. Ксантоны |
473
|
|
3.6.2.5. Кумарины |
480
|
|
Пиранокумарины |
489
|
|
Фуранокумарины |
491
|
|
Кумарины сложного строения |
494
|
|
3.6.2.6. Изокумарины |
497
|
|
3.6.3. Арилбензо[b]пираны. Флавоноиды |
499
|
|
3.6.3.1. Флаваны и катехины |
501
|
|
3.6.3.2. Лейкоантоцианидины |
504
|
|
3.6.3.3. Антоцианидины |
505
|
|
3.6.3.4. Флаваноны и флаванонолы |
509
|
|
3.6.3.5. Флавоны |
511
|
|
3.6.3.6. Флавонолы |
514
|
|
3.6.3.7. Изофлавоноиды |
518
|
|
3.6.3.8. Неофлавоноиды |
521
|
|
3.6.4. Бензопираны сложного строения |
522
|
|
3.7. Производные нафталина |
530
|
|
3.7.1. Нафтопираны и нафтофураны |
537
|
|
3.7.2. Арилированные и ароилированные производные нафталина |
540
|
|
3.7.3. Димерные нафталины |
543
|
|
3.8. Производные антрацена |
551
|
|
3.9. Производные фенантрена и других трициклических ароматических углеводородов |
559
|
|
3.10. Тетрациклические ароматические соединения и вещества с бoльшим числом циклов |
561
|
|
Дополнительная литература |
567
|
| Глава 4. Меротерпеноиды |
568
|
| Глава 5. Неизопреноидные конденсированные алициклические вещества |
579
|
| Предметный указатель |
585
|
|
том 2
|
|
| Список сокращений и условных обозначений |
8
|
| Глава 6. Алкалоиды и другие азотсодержащие соединения |
10
|
| 6.1. Основные принципы биосинтеза азотсодержащих вторичныхметаболитов |
10
|
| 6.2. Ациклические основания |
13
|
|
6.2.1. Пептидные алкалоиды |
19
|
|
6.2.2. Полиамины и полиаминовые алкалоиды |
20
|
| 6.3. Азотсодержащие соединения с малыми циклами. Производные азетидина |
24
|
| 6.4. Производные пиррола |
30
|
|
6.4.1. Производные пирролидина и пирролинов |
41
|
|
6.4.2. Пирролизидиновые алкалоиды |
45
|
| 6.5. Производные пиридина и пиперидина |
50
|
|
6.5.1. Пиридиновые алкалоиды и антибиотики |
50
|
|
6.5.2. Пиридоновые алкалоиды |
57
|
|
6.5.3. Производные пиперидина и пиперидеина |
58
|
| 6.6. Производные индолизина |
63
|
| 6.7. Производные тропана и других гетероциклов с мостиковым атомом азота |
66
|
| 6.8. Производные хинолизидина |
70
|
| 6.9. Изохинолиновые алкалоиды |
79
|
|
6.9.1. Неконденсированные тетрагидроизохинолины и изохинолины |
79
|
|
6.9.2. Бензилизохинолиновые алкалоиды |
85
|
|
6.9.3. бис-Бензилизохинолиновые алкалоиды |
87
|
|
6.9.4. Апорфиновые алкалоиды |
92
|
|
6.9.5. Другие способы свободнорадикальной циклизации бензилизохинолинов |
96
|
|
Проапорфиновые алкалоиды |
96
|
|
Морфинаны |
98
|
|
Эритринановые алкалоиды |
101
|
|
6.9.6. Павинаны, изопавинаны, дибензопирроколины |
103
|
|
6.9.7. Протобербериновые алкалоиды |
105
|
|
6.9.8. Катаболизм протобербериновых алкалоидов |
110
|
|
Протопиновые алкалоиды |
110
|
|
Фталидизохинолиновые алкалоиды |
112
|
|
Бензофенантридиновые алкалоиды |
116
|
|
Кулариновые алкалоиды |
118
|
|
6.9.9. Алкалоиды амариллисовых |
120
|
|
6.9.10. Некоторые продукты глубокого катаболизма природных изохинолинов |
123
|
| 6.10. Алкалоиды и антибиотики - производные индола |
126
|
|
6.10.1. Индольные соединения - метаболиты тирозина и ДОФА |
127
|
|
6.10.2. Простые производные триптамина и триптофана |
131
|
|
6.10.3. Продукты деградации боковой цепи триптофана |
134
|
|
6.10.4. Производные индола с дополнительными неконденсированными гетероциклами |
138
|
|
6.10.5. Конденсированные гетероциклы, содержащие фрагмент индола |
142
|
|
6.10.5.1. Алкалоиды спорыньи и родственные соединения |
144
|
|
6.10.5.2. Карбазольные алкалоиды |
148
|
|
6.10.5.3. Производные гексагидропирроло[2,3-b]индола |
151
|
|
6.10.5.4. b-Карболиновые алкалоиды |
154
|
|
6.10.6. Индольные иридоидные алкалоиды |
159
|
|
6.10.6.1. Родоначальные глюкозиды |
159
|
|
6.10.6.2. Типы коринантеана и гетероиохимбана |
160
|
|
6.10.6.3. Тип иохимбана |
164
|
|
6.10.6.4. Типы сарпагина, аймалина и пикрамина |
166
|
|
6.10.6.5. Типы аспидоспермина и квебрахамина |
169
|
|
6.10.6.6. Тип эбурнана |
171
|
|
6.10.6.7. Тип ибогана |
174
|
|
6.10.6.8. Типы курана и стрихнана |
176
|
|
6.10.6.9. Другие индольные иридоидные алкалоиды |
179
|
|
6.10.7. Другие индольнотерпеноидные алкалоиды |
187
|
|
6.10.8. Димерные индольные алкалоиды |
192
|
| 6.11. Хинолиновые алкалоиды |
199
|
|
6.11.1. 4-Хинолоновые алкалоиды |
199
|
|
6.11.2. Акридоновые алкалоиды |
204
|
|
6.11.3. Хинолиновые основания, биогенетически связанные с производными индола |
206
|
| 6.12. Основания с азоловыми, азиновыми и другими гетероциклами |
210
|
|
6.12.1. Производные имидазола и пиразола |
211
|
|
6.12.2. Производные оксазола и изоксазола |
215
|
|
6.12.3. Производные тиазола |
219
|
|
6.12.4. Производные пиримидина |
223
|
|
6.12.5. Производные пиразина и пиперазина |
228
|
|
6.12.6. Производные оксазина |
233
|
|
6.12.7. Производные бензодиазепина |
236
|
|
6.12.8. Производные пурина |
237
|
|
6.12.9. Производные птерина |
242
|
| 6.13. Изопреноидные алкалоиды |
247
|
|
6.13.1. Монотерпеноидные алкалоиды |
247
|
|
6.13.2. Сесквитерпеноидные алкалоиды |
248
|
|
6.13.3. Дитерпеноидные алкалоиды |
250
|
|
6.13.4. Тритерпеноидные алкалоиды |
254
|
| 6.14. Стероидные алкалоиды |
255
|
| 6.15. Некоторые другие типы алкалоидов |
260
|
| Список дополнительной литературы |
266
|
| Глава 7. Другие типы природных соединений |
269
|
| 7.1. Цианогенные гликозиды и глюкозинолаты |
269
|
| 7.2. Полисульфиды и другие серусодержащие вещества |
271
|
| 7.3. Редко встречающиеся азотсодержащие функциональные группы |
275
|
| 7.4. Кислородсодержащие функциональные группы |
281
|
| 7.5. Элементоорганические и координационные соединения |
284
|
| 7.6. Соединения с необычной молекулярной архитектурой |
288
|
| Список дополнительной литературы |
294
|
| Глава 8. Полный синтез природных соединений |
295
|
| 8.1. Алифатические и алициклические соединения |
295
|
| 8.2. Конденсированные алициклические соединения. Изопреноиды |
301
|
| 8.3. Ароматические соединения |
332
|
| 8.4. Алкалоиды |
342
|
| 8.5. Энантиоспецифический с |
368
|
| 8.6. Многофункциональные хиральные соединения |
376
|
| 8.7. Биомиметические синтезы |
387
|
| Список литературы |
396
|
| Заключение |
399
|
| Список дополнительной литературы |
400
|
| Предметный указатель |
401
|