30.E: Натуральні продукти та біосинтез (вправи)
- Page ID
- 105944
Вправа 30-1
а. випишіть всі можливі вуглецеві скелети для ациклічних терпенових і сесквітерпенових вуглеводнів, які дотримуються правила ізопрену. Не враховуйте положення ізомерів подвійного зв'язку.
б. виконайте те ж саме для моноциклічних терпенів з шестичленним кільцем.
Вправа 30-2 Терпен відомий як alloöcimene\(\left( \ce{C_{10}H_{16}} \right)\) показує\(\lambda_\text{max}\)\(288 \: \text{nm}\) і дає серед інших продуктів 1 моль 2-пропанону і 1 моль етанолу на озонування. Що таке ймовірна структура для alloöcimene? Покажіть свої міркування.
Вправа 30-3 Напишіть структури для кожного з оптичних і цис-транс-ізомерів, які очікували б для наступних ізопреноїдних сполук (див. Таблицю 30-1):
а. мірцен
б.\(\alpha\) -фарнезен
c. лімонен
д. зінгіберен
е. сабінен
ф.\(\alpha\) -пінен
г. камфен
ч. селінен
і. каріофілен
Вправа 30-4* Оптично активний камфен рацемізує при нагріванні слабкими кислотами. Напишіть механізм цієї рацемізації, який гармоніює з кислотно-каталізуючим характером реакції. (Ми пропонуємо вам переглянути розділи 8-9B та 15-5E.)
Вправа 30-5
а. нерол і гераніол циклізуються під впливом кислоти з отриманням\(\alpha\) -терпінеолу. Як можна використовувати відносну легкість циклізації цих спиртів у поєднанні з іншими реакціями для встановлення конфігурацій при подвійному зв'язку гераніолу, неролу, гераніалу та нералу? Напишіть механізм циклізації.
б Кислотна циклізація оптично активного ліналоолу виробляє оптично активний\(\alpha\) -терпінеол. Поясніть, як це може статися.
Вправа 30-6 Зменшення кетонової групи\(\left( - \right)\) -ментону, яка має свої алкільні групи транс один до одного, дає два продукти, відомі як\(\left( - \right)\) -ментол і\(\left( + \right)\) -неоментол. Ці дві речовини значно відрізняються за своїми реакціями. \(\left( + \right)\)-Неоментол піддається зневодненню або в метановій кислоті, або при обробці пентахлоридом фосфору, тоді як\(\left( - \right)\) -ментол дає метаноатний ефір з метановою кислотою і хлорид з пентахлоридом фосфору. Яка взаємозв'язок між неоментолом і ментолом, і чому вони по-різному поводяться з метановою кислотою і пентахлоридом фосфору? Яка вірогідна структура ментену від зневоднення неоментолу? (Огляд розділів 8-8D, 12-3D і 12-5.)
Вправа 30-7* Камфора може бути зроблена в промислових масштабах з\(\alpha\) -пінену (скипидару) наступними реакціями, деякі з яких включають карбокатні перебудови типу, особливо поширені в біциклічних терпенах, і бич попередніх працівників у полі, які намагаються визначити терпенові структури.
Напишіть механізми реакцій перестановки, зазначивши, що гідратований оксид титану є кислим каталізатором.
Вправа 30-8 Один шлях для синтезу\(D\),\(L\) -фенхоне полягає в наступних етапах. Покажіть реагенти, умови та важливі проміжні продукти реакції, які ви очікуєте, буде успішним у досягненні кожного із зазначених перетворень, зазначивши, що може знадобитися більше одного етапу (всі необхідні реакції були описані в попередніх розділах).
Вправа 30-9 Синтез ювенільного гормону Цекропії, викладеного нижче, був розроблений Е.Дж. Корі та колегами. Намалюйте структуру продукту (як i, ii тощо) на кожному етапі, де це було опущено, і напишіть над стрілками реагенти та умови, необхідні для здійснення реакцій, де вони були опущені. (Для економії простору абревіатура\(\ce{R}\) і\(\ce{R'}\) використовуються для позначення частин конструкції, які не змінюються на більш пізніх кроках.)
Вправа 30-10 Скільки оптичних ізомерів можливо для холевої кислоти?
Вправа 30-11 Припускаючи, що холестерин має наступну стереохімічну конфігурацію, намалюйте аналогічну конфігураційну структуру для холевої кислоти (включаючи гідроксильні групи).
Вправа 30-12 Зниження подвійного зв'язку холестерину може здійснюватися так, щоб виробляти або 5\(\alpha\) - або 5\(\beta\) -холестанол. Врівноваження 5\(\alpha\) -холестанолу зі слідом 5\(\alpha\) -холестанон і основа (Розділ 16-4E) дає\(90\%\) 5\(\alpha\) -холестанол і\(10\%\) стереоізомер відомий як епіхолестанол. Подібне врівноваження 5\(\beta\) -холестанолу (в присутності 5\(\beta\) -холестанон) дає\(10\%\) 5\(\beta\) -холестанол і\(90\%\) стереоізомер 5\(\beta\) -холестанол відомий як епікопростанол. Напишіть конфігурації кожного з цих з'єднань і поясніть порядку стабільності, які дотримуються.
Вправа 30-13
а. структура Терраміцин (антибіотик окситетрациклін) показана нижче. Ця речовина є метаболитом цвілі і\(\ce{CH_3-^{14}CO_2H}\) демонструє широке включення\(\ce{^{14}C}\) при введенні в культуральне середовище. Вкажіть позиції, очікувані для введення\(\ce{^{14}C}\) -етикетки в терраміцин використання\(\ce{CH_3-^{14}CO_2H}\).
б Еритроміцин А є прикладом великої групи антибіотиків, відомих як макроліди. Вони являють собою середньо-кільцеві лактони. Еритроміцин А біосинтезується з пропаноату. Показати очікуваний розподіл дейтерію і\(\ce{^{14}C}\) етикетки в еритроміцині, вирощеному в середовищі, що містить\(\ce{CD_3CH_2^{14}CO_2H}\).
Вправа 30-14 Покажіть положення (и) ізотопної етикетки вуглецю, наприклад,\(\ce{^{14}C}\) в геранілпірофосфаті, біосинтезованому з карбоксилу, маркованого\(\ce{CH_3C}^* \ce{O_2H}\) шляхом \(8\)і \(9\).
Вправа 30-15 Покажіть розумним механізмом, як мирцен, оцимен та лімонен можуть виникнути через ефіру пирофосфату, \(9\).\(\ce{CH_3CO_2H}\)
Припустимо, що один почав з\(\ce{CH_3CO_2H}\) позначеного на\(\ce{^{14}C}\) метилі з; де буде маркуватися кожен продукт?
Вправа 30-16 Геніальна і дуже практична синтетична процедура формування стероїдних кільцевої системи була розроблена W.S. Johnson, яка тісно імітує сквален циклізації без необхідності ферментів. Циклізації відбуваються карбокатіонними проміжними продуктами в досить строго визначених умовах, які призначені для запобігання перенаправлення реагентів на нуклеофільні продукти заміщення або елімінації до тих пір, поки не відбулися бажані доповнення. Розробити курс для кожної з наступних реакцій Джонсона:
Наступні проблеми ілюструють кроки, зроблені в декількох важливих синтезах природних речовин. Покажіть реагенти, умови та важливі проміжні продукти, які ви очікуєте досягти успіху в досягненні кожного із зазначених перетворень, зазначивши, що може знадобитися більше одного кроку. За винятком випадків, коли умови та реагенти вже постачаються, всі необхідні реакції були розглянуті в попередніх розділах. Пропонуємо уважно розглянути причини стереоспецифічності реакцій (якщо такі є). Див. Таблицю 30-2 для стероїдних структур.
Вправа 30-17 Equilenin була синтезована Бахманом, Коул і Уайлдс в 1939 році. Це був перший загальний синтез стероїду. Маршрут наступний:
Вправа 30-18 Загальний синтез кортизону був досягнутий з проміжного продукту, підготовленого Вудвордом та колегами в 1951 році наступним шляхом:
Вправа 30-19 W.S. Johnson і його колеги випустили кілька елегантних синтезів естрону. Одним з найкоротших і найбільш стереоспецифічних слід:
Вправа 30-20 Кантаридин, біциклічний монотерпен «голова до голови» (Розділ 30-3А), який є подразнюючим принципом іспанської мухи, здавалося б, легко синтезується гідруванням аддукту Дільса-Альдера диметилбутендіового ангідриду та оксациклопентадієну (фуран):
Однак цей шлях не вдається, оскільки реакція Дільса-Альдера з певним набором реагентів має дуже несприятливу постійну рівноваги. Навіть якби додавання було успішним, можливо також, що стереохімія (екзо або ендо) аддукта не була б такою ж, як у натурального продукту.
Геніальний синтез кантаридину, який дає правильну стереохімію, повідомив Лелека, ван Тамелен, Фрідман і Бургшталер (1953) за допомогою наступних проміжних продуктів:
Вправа 30-21 Cedrene (олія кедра) була синтезована Лелекою і Кларком (1955) за допомогою наступних проміжних продуктів:
Вправа 30-22 Синтез алкалоїдного морфіну (Розділ 23-2) був завершений Гейтсом і Чуді в 1952 році шляхом наступних ключових проміжних продуктів, починаючи з нафталіну. Покажіть реагенти, умови та важливі проміжні продукти реакції, які, як ви очікуєте, будуть успішними у досягненні кожного із зазначених перетворень, зазначивши, що між кожною ключовою сполукою може знадобитися більше одного синтетичного етапу, і ретельно враховуючи порядок, в якому операції слід проводити. Вкажіть ті реакції, які, як очікується, дадуть суміші стерео- або позиційних ізомерів. Всі реакції, що беруть участь, мають аналогію в реакціях, які обговорювалися в цьому або попередніх розділах, за винятком випадків, коли умови і реагенти вказані.
Вправа 30-23 Синтез алкалоїду резерпіну повідомлялося в 1956 р. Б. Вудворд і колеги через наступні проміжні продукти з 2,4-пентадієнової кислоти. Покажіть реагенти, умови та важливі проміжні продукти реакції, які, як ви очікуєте, будуть успішними у досягненні кожного із зазначених перетворень, зазначивши, що між кожною ключовою сполукою може знадобитися більше одного синтетичного етапу, і ретельно враховуючи порядок, в якому операції слід проводити. Вкажіть ті реакції, які, як очікується, дадуть суміші стерео- або позиційних ізомерів. Всі реакції, що беруть участь, мають аналогію в реакціях, які обговорювалися в цьому або попередніх розділах, за винятком випадків, коли вказані реагенти та умови. Краса цього синтезу полягає в контролі, який він забезпечує над стереохімією задіяних перетворень, і варто приділити цьому докладну увагу (за допомогою моделей, якщо це можливо).
Резерпін має важливе клінічне застосування при лікуванні високого кров'яного тиску (гіпертонії), а також як транквілізатор для емоційно порушених.
Вправа 30-24 Потреба в достатній кількості простагландинів призвела до декількох загальних синтезів цих речовин. Нижче викладено стереоспецифічний синтез, про який повідомили Корі і колеги в 1968 році. Виконайте послідовність, як у вправі 30-9, показавши реагенти та умови, необхідні для кожного кроку. Відзначимо, що\(\wr\) має на увазі суміш епідмерів.
