Terpenos, esteroides y Terpenos, esteroides y carotenoscarotenos

O

mentonaO

HO

colesterol

HO

licopeno

Biogénesis de terpenosBiogénesis de terpenos

Todo comienza con tres moléculas de Todo comienza con tres moléculas de acetil acetil

Co-ACo-A

La acetil CoA es una molécula de ácido La acetil CoA es una molécula de ácido acético esterificada con el tiol presente en acético esterificada con el tiol presente en

la CoAla CoACH3CSCoA

OCH3COOH + HSCoA

Ac. acético HSCoA Acetil CoA

+ HOH

CH3-CO-S-CoA CH3-CO-CH2-CO-S-CoA

CH3-CO-S-CoA

CO-S-CoA

CH3-C-CH2-CO-S-CoA

OH

2

C-acilacion condensacióntipo aldolica

CH3-C-CH2-CO-S-CoA

OH

COOH

OH

HOH2CCO-S-CoA

COOH

OP

POH2C

reducciónselectiva

ác. mevalónico

fosforilación

Biogénesis de terpenosBiogénesis de terpenos

Biogénesis de terpenosBiogénesis de terpenosMe O-P

P-O OHO

fosforilación

pirofosfato de isopentenilo

PPI (C-5)

P-O

P-O

H

H

P-Opirofosfoto de dimetilalilo PPDA (C-5)

P-O

PPDA

H

O-P

IPP

O-P

pirofosfato de geranilo (C-10)

Filiación del conjunto de Filiación del conjunto de terpenosterpenos

Acetil CoA x 3Acetil CoA x 3 AMV IPP DMAPP

GPPMonoterpenos

+ C5

FPPSesquiterpenosx2

Triterpenos

GGPPx2

CarotenosDiterpenos

+ C5

+ C5

C-25

Politerpenos

Sesteterpenos

Esteroides

Terpenos son formados en las Terpenos son formados en las plantas a partir de las unidades de plantas a partir de las unidades de

isoprenosisoprenos Los olores que emanan de plantas y frutas son Los olores que emanan de plantas y frutas son

debido a la liberación de una serie de debido a la liberación de una serie de compuestos volátiles que se conocen como compuestos volátiles que se conocen como terpenos.terpenos.

Usualmente contienen 10, 15, 20, átomos de Usualmente contienen 10, 15, 20, átomos de carbonocarbono

Son usados como sabores (clavo de olor y Son usados como sabores (clavo de olor y menta)menta)

Son usados en perfumería (lavanda, sándalo Son usados en perfumería (lavanda, sándalo rosas)rosas)

Son usados como solventes (terpentina)Son usados como solventes (terpentina)

Monoterpenos (C-10)Monoterpenos (C-10)

Monoterpenos Monoterpenos acíclicosacíclicos

mirceno ocimeno

isomeros de posición

CH2OH

CH2OH

geraniol nerol

isómeros geométricos

CHO

CHO

geranial citroneral

ClCl

Cl

Cl

Br

Br

derivados halogenados(generalmente en organismos marinos) nerol

Monoterpenos Monoterpenos monocíclicosmonocíclicos

limoneno

O

pulegona

O

mentona

*

*

*

*

OH

*

** * carbono asimétrico (posibilidad de presentar enantiomería)

Monoterpenos bicíclicosMonoterpenos bicíclicosFamilia del tuyano

O

*

*

tuyona

Familia del pinano

-pineno

O

verbenona

*

*

*

*

*

*

*

Familia canfano

O O

alcanfor fenchona

*

* *

*

carano

Origen de los Origen de los monoterpenosmonoterpenos

OH

OH

(Z)OP(E)

(Z)

H

H

-HH

(R)

(Z)

(Z)

cation geranilo -terpinolcation terpenilo

terpinoleno

-tuyeno

(Z)

(S)

(R)

HO

OH

cation terpenilo

pinenos

borneol

Problema 1Problema 1 Indique las unidades isoprénicas en las Indique las unidades isoprénicas en las

siguientes estructuras de terpenossiguientes estructuras de terpenosOH

HO

H

H

CHO

HOOCCOOCH3

O

O

O

grandisol(atractor sexual del gorgojo del algodón)

-cadineno(presente en los cedros)

citronelal(repelente de insectos)

Bixen (colorante amarillo dorado usado en alimentos)

Ambrosina

Conformaciones de terpenos biciclicosConformaciones de terpenos biciclicos

H

H

H3C H

CH3

H

HH

H

H

H

CH3 H CH3

H

H3CH

H

H

H

CH3

H

H

H

H

H

H

H3C

HH

CH3H3C (Z)

Numero de enantiomeros para el alcanfor, el Numero de enantiomeros para el alcanfor, el pineno y la tujonapineno y la tujona

O

alcanfor

*

*

2 carbonos asimétricos: 2n = 4 enantiómeros

sin embargo solo exite un par de enantiomeros

2 carbonos asimétricos: 2n = 4 enantiómeros

sin embargo solo exite un par de enantiomeros

3 carbonos asimétricos: 23 = 8 enantiómeros

sin embargo solo exiten cuatro enantiomeros

*

*

O

*

*

-pineno

tujona

*

Solo existen tres pinenos, porque no es posible un doble enlace donde uno de los carbonos sea un carbono cabeza de puente

(Z)

-pineno -pineno -pineno

Estereoquimica de los mentoles

OH

HO

OHHO

1

2 34

5

612

34 5

61r,2c,5t-2-isopropil-5-metilciclohexan-1-ol

1

23 4

56 12

34

5

6

1r,2c,5c-2-isopropil-5-metilciclohexan-1-ol

1

2 34

56 12

34 5

6HO

OH1r,2t,5c-2-isopropil-5-metilciclohexan-1-ol

1

23 4

56 12

34 5

6HO

OH1r,2t,5t-2-isopropil-5-metilciclohexaan-1-ol

1 2

3 4

5 6

7 8

MENTOL

ISOMENTOL

NEOMENTOL

NEOISOMENTOL

Regla de Auwers y SkitaRegla de Auwers y Skita El punto de fusión y la intensidad de absorción El punto de fusión y la intensidad de absorción

en el UV de los isómeros en el UV de los isómeros ciscis es más baja que es más baja que los de los isómeros los de los isómeros trans.trans.

El punto de ebullición, solubilidad, densidad, El punto de ebullición, solubilidad, densidad, índice de refracción, momento dipolar etc. De índice de refracción, momento dipolar etc. De los isómeros cis es mayor que los de los los isómeros cis es mayor que los de los isómeros trans.isómeros trans.

Velocidad de esterificación de los mentoles:

Mentol>Isomentol>Neoisomentol>Neomentol

16.5 12.3 3.1 1.0

Oxidación de los mentoles

OH

1

2 34

5

6

2 34

56

OH

1

23 4

56

23 4

56

O

O

1

2 34

5

6HO

1

2 34

56

HO

MentolNeomentol

IsomentolNeoisomentol

Mentona

Isomentona

Interconversión de Interconversión de mentonasmentonas

O O

OHO

OH

O

Ocurre a través de la forma enólica

Un terpeno A (C10H16O) se monoacetila y reacciona con tres moles de Br2 por mol de A. En el IR presenta una banda de absorción intensa a 3500 cm-1 entre otras y en el UV el max. de absorción aparece a los 259 nm. Por oxidación de A se obtiene:1 mol de ácido fórmico+ 1 mol de ácido cetobutanodioico + 1 mol de acetona + 1 mol de ácido oxálico. El compuesto A no presenta actividad óptica. El espectro de 1H RMN del compuesto A es el siguiente: (ppm) 1.75 (3H, s); 1.79 (3H, s); 2.50 (2H, t); 3.61 (2H, t); 4.13 (1H, s); 5.35 (1H, d); 5.90 (1H, dd); 5.95 (1H, d); 5.20 (1H, d) y 5.30 (1H, d). Indicar la probable estructura de A y JUSTIFICAR TODOS LOS DATOS

- Nº de insaturaciones=3

- Reacciona con 3 moles de Br2/mol A 3 dobles enlaces

IR alcohol

A ox. HCOOH + CH3COCH3 + HOOC-COOH + HOOCCOCH2COOH

A no es óptimamente activo No tiene C*

RMN: indica dos Me sin H vecinos; UV: indica dos dobles enlace conjugados bases, pero con algo que suma ejerciendo un efecto batocrómico elevado

COOH

HCOOH

COOH

O

COOH

HOOC

Ox

acetona

base 214 nm= extra 30 nmsust 3x5 15 nm

Total 259 nm

CH2OH

2.50 (2H, t)

1.75 (3H, s) y 1.79 (3H, s)

3.61 (2H, t)

4.13(1H, s)5,35 (1H, d)

5,90 (1H,dd)

5.95 (1H, d)

5.20 (1H, d) y 5, 30 (1H, d)

Biogenesis de esteroidesBiogenesis de esteroidesMe O-P

P-O OHO

fosforilación

pirofosfato de isopentenilo

PPI (C-5)

P-O

P-O

H

H

P-Opirofosfoto de dimetilalilo PPDA (C-5)

P-O

PPDA

H

O-P

IPP

O-P

pirofosfato de geranilo (C-10)

O-P

pirofosfato de geranilo (C-10)H

O-P

IPP

+

O-Psesquiterpenos (C-15)

pirofosfato de farnesilo (C-15)

x 2

escualeno (C-30)

Biosíntesis de esteroidesBiosíntesis de esteroides

OPP

C-15

1

2

3

4

5

6

78

9

10

11

1213

14

15 caco

2

co-co

1

2

3

4

5

6

78

9

10

11

1213

14

15 caco 1

2

3

4

5

6

78

9

10

11

1213

14

15caco

escualeno C-30

pirofosfato de farnesilo

OPP

11

11

O

12

3

4

56

7

8

910

11

12

13

1415

16

17

181910

21

22

23

24

1

23

34

6

7

8

9

10

13

1415

16

17

18

1920

21

22

23

24 epoxidacion

1

23

3

4

67

8

9

10

1213

1415

16

17

18

1920

21

22

23

24

12

1

23

3

4

67

8

9

10

1213

1415

16

17

18

1920

21

22

23

24

O

H+

1

23

3

4

67

8

9

10

1213

1415

16

17

18

1920

21

22

23

24

OH+

H

H

H

HO

+

11

11

H

HO

LANOSTEROL

HHO

LANOSTEROL

HO

COLESTEROL

H

varios pasos

Conformaciones en ciclohexanos 1,2-Conformaciones en ciclohexanos 1,2-disustituidosdisustituidos

C1

C1

C2

C2

C1

C1

C2

C2

trans-1,2-disustituidos ciclohexanos-conformeros

cis-1,2-disustituidos ciclohexanos-conformeros

configuracion

configuracion

Unimos CUnimos C11 con C con C22 con un puente con un puente -CH-CH22-CH-CH22--

C1

C1

C2

C2

C1

C1

C2

C2

trans-1,2-disustituidos ciclohexanos-conformeros

cis-1,2-disustituidos ciclohexanos-conformeros

TransTrans-decalina-decalinaLa union de los dos ciclos solo puede ser La union de los dos ciclos solo puede ser e-ee-e

dejando a los sustitutuyentes en dejando a los sustitutuyentes en a-aa-a

1 C1

C2

-CH2-CH2-

C2

-CH2-CH2-

C1

C1

C2

H

H

(a)

(a)

(e)

(e)

2

1

34

5 6

1 2

3

4

5

6

CisCis-decalina-decalinaLa union de los dos ciclos puede ser La union de los dos ciclos puede ser e-ae-a

dejando a los sustitutuyentes en dejando a los sustitutuyentes en a-e; o a-e; o TransTrans--decalinadecalina

La union de los dos ciclos puede ser La union de los dos ciclos puede ser a-ea-edejando a los sustitutuyentes en dejando a los sustitutuyentes en e-ae-a

H

C1

C2

-CH2-CH2-

-CH2-CH2-

H

H

C2

C1

HH

C1

H

C2

H

C1

C2

H

C1

1 23

456

1

23 4

5

3 4

6

CisCis y y TransTrans decalinas decalinas

R

R

R = H, o sustituyente

R

R

EsteroidesEsteroides Derivados del Derivados del

ciclopentano ciclopentano perhidrofenantrenoperhidrofenantreno

R

1

2

3

45

6

7

89

10

11

12

13

14 15

16

17

19

18

Reglas de nomenclatura de esteroidesReglas de nomenclatura de esteroidesR

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

H

H

5

14

R

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

H

H

5

14

Reglas de nomenclatura de esteroidesReglas de nomenclatura de esteroides

R = H Androstano

R = -CH2-CH3 Pregnano

R = -CH(CH3)-CH2-CH2-CH3 Colano

R = -CH(CH3)-CH2-CH2-CH2- CH(CH3)-CH3 Colestano

R

1

2

3

4

5

10

11

H

H

H

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

H

H

5

14

Androstano

1

2

3

4

5

6

78

910

11

12

13

14

15

16

17

19

18

H

H

5

14

Pregnano

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

H

H

5

14

Colano

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

H

H

5

14

Colestano

55 y/o 14 y/o 14 no se escribe ni se no se escribe ni se

nombranombra H

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Androstano

1

2

3

4

5

6

78

910

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Pregnano

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Colano

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Colestano

55 y/o 14 y/o 14 se escribe y se nombra se escribe y se nombra

H

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Androstano

1

2

3

4

5

6

78

910

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Pregnano

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Colano

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

15

16

17

19

18

Colestano

5,14 5,14

5,14 5,14

H

H

H

H

H

H H

H

EjemplosEjemplos

H

OH

3-hidroxi-14-pregn-11-eno (nombre incompleto)3-hidroxi-14-pregn-11-eno

OH

OH

3,11-dihidroxi-5,7-colestandieno

O

HO

O

HO

3-ceto-11-hidroxi-17-metil-19Nor-androst-1-eno 3-ceto-11-hidroxi-18Nor-pregn-1-eno

A B

C D

D-homopregnano

15

16

17

17a

A B

C D

15H

2,3-seco-14-colestano

trans-transH

H

R R

H

trans-cis

R

H

cis-trans

H

H

R

cis-cis

H

H

NomenclaturaNomenclaturaOH

HO

17-estradiol

O

O

O

OH

testosterona

pregnano

O

HOH2C O

OHO

cortisonaH

COOH

OH

OHHOac.cólico

Semisíntesis de Semisíntesis de esteroidesesteroides

COOH

SOCl2

PO

COCl

PO

MeOH

COOMe

P*PO

PO

P*

ox. cond. cont.

P*P*

MeOH/HCl-H2O

C

Ph OH

Ph

Ph

-H2O

Ph

PO

PO

COOH

COOMe

PO

PO

P*P*

P*

P*

1) PhMgCl (exc)

2) H+

ox.

COOH

PO PO

PO

O

COOH

P*

repetición

P*

r ep et ici ón

P*

O

O

PO

COOH

POPO

repetición

P*

P*

Lieben

P*

Apertura de la cadena Apertura de la cadena lateral de los espirostanoslateral de los espirostanos

Esta reación fue desarrollada por Marker.Esta reación fue desarrollada por Marker. En la actualidad es la ruta preferida para la En la actualidad es la ruta preferida para la

síntesis de hormonassíntesis de hormonas Los espirostanos son abundantes en las Los espirostanos son abundantes en las

plantas del género plantas del género Dios corea,Dios corea, abundante en abundante en Méjico, donde se la conoce vulgarmente como Méjico, donde se la conoce vulgarmente como “cabeza de negro”“cabeza de negro”

Se las encuentra como saponinas esteroidalesSe las encuentra como saponinas esteroidales Estas saponinas son glicósidos donde el Estas saponinas son glicósidos donde el

esteroide es la aglicona.esteroide es la aglicona. La hidrólisis de estas saponinas libera el La hidrólisis de estas saponinas libera el

esteroide (sapogenina)esteroide (sapogenina)

Apertura de los Apertura de los espirostanosespirostanos

DO

OF

O

H

O

OC-CH3

F

D

D

O

OAc

DO

OAc

DO

OF

E E E

Sapogenina seudosapogenina isosapogenina

Ac2O/calor

HCl

HCl

AcO2/calor

E

+

E

-OH-

O

OAcO

O

H

OH

O-

O

NH

C

O

O

OAc

O

NH2OH

N-OH

H+

NH3+ O

O

O

: OH

[Ox]

+ + AcO-

H2 (cat)

enamida enamina

OHO

HC CH

CHC-K+HO

C+K-O

C

H+

OAcOAc

O

O

OHH3O+

PhCOOOH

OH

OHAl3Cl

LiALH4

KNH2

NH3 Liq

(AcO

) 2OA

c. p

- To l

u en s

ulf

ó ni c

o

LiALH4

OAc

O

AlCl3

OH

OH

H

OAc

O AlCl3

OAc

OAlCl3

OAc

H

OAlCl3

3LiAlH4 + AlCl3 3ClLi + 4AlH3

+ -

+ -+

1/3AlH3 + -

a)LiAlH4b)H+

Reducción con LiAlH4 + AlCl3

OAc

O

H+

OAc

O H

O

OH

-AcH-H+

:OAc

OH

OAc

OH

+

+

Hidrólisis del epóxido en medio ácido

Reacción de Reacción de BartonBarton

-NO

CH3 O

NO

CH2 OH

NO

-NOH

CH3 O.

CH OH

N-OH

H3O+

CH2 OH

C OH

O H

h mecanismo

cíclico

Un nitrito de alquilo irradiado con luz ultravioleta origina una serie de reacciones radicalarias que conduce a un nitroso derivado, en el carbono , el cual esta en equilibrio con su oxima. La hidrólisis de la oxima conduce al grupo aldehido

Nitroso derivado

Hidrogenación del doble enlace Hidrogenación del doble enlace del colesteroldel colesterol

HO H2/catHO

5

O O

H2/cat H

O

H

HO

5

Oxidación de OppenauerOxidación de Oppenauer

O-Al (i-PrO)2

O

H

O

O

Al

i-Pr-O

HO

O

Al (isoPrO)3/Ciclohexanona

-isoPrOH

-

H+ ó OH-

i-Pr-O

Corrimiento del doble enlace en medio ácidoCorrimiento del doble enlace en medio ácido

O

H+

OH+

H H

HO

O

Corrimiento del doble enlace en medio Corrimiento del doble enlace en medio alcalinoalcalino

O

B-

BHO

HB

B-O

-