Стерины

Общая формула стеринов
Общие
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Стéрины (син. стеролы) — это высокомолекулярные тетрациклические соединения группы стероидов, производные циклопентанопергидрофенантрена. Они могут находиться в природе, как в свободном состоянии, так и в виде эфиров с высшими жирными кислотами (чаще всего пальмитиновой и стеариновой, а также олеиновой), образуя стериды. Стерины можно выделить преимущественно из неомыляемой фракции липидов, то есть жиров.

Общая характеристика

По своей химической структуре стерины являются представителями вторичных предельных или ненасыщенных спиртов.

Все представители класса стеринов содержат гидроксильную группу — ${\ce {OH}}$ (в β-ориентации), в основном у ${\ce {C3}}$ (не исключено и другое положение гидроксильной группы), а также разветвлённый алкильный радикал ${\ce {C8H18}}$-${\ce {C10H22}}$.

В положении 5, 6 у некоторых представителей можно отметить наличие кратных связей.

В связи с этим можно классифицировать стерины на:

• Станолы — молекулы стеринов, в которых отсутствуют кратные связи, это полностью насыщенные соединения, связи между атомам С — С в молекуле ординарные (например: стигмастерин, холестенол).
• Стенолы — молекулы стеринов с наличием двойной связью (например: холестерин одна двойная связь, эргостерин — стерин содержащейся в дрожжах, имеет три двойные связи).

Молекула холестерина

Молекула эргостерина

Молекула стигмастерина

Стерины довольно близки по строению и биогенетически являются родственными классу соединений тритерпеноидов. В свою очередь вещества тритерпеновой и стероидной природы принадлежат предшественникам ${\ce {C30}}$ — соединений ланостанового ряда.

Образованию углеродного скелета стеринов способствовало отщепление в циклическом остове ланостана трёх метильных (${\ce {CH3}}$) групп. Боковая цепь стеринов иногда может оставаться полностью в неизменном виде, то есть сохраняться, тогда такой углеродный скелет будет называться стерановый. В том случае, если в молекуле стерина нарушена боковая цепь или она деградирована, то стерины относят к стероидам. Чёткую границу между данными типами изопреноидов по-прежнему провести довольно затруднительно.

Химические свойства стеринов

Химические свойства стеринов очень схожи с алкенами и алициклическами спиртами. В строении стеринах присутствует стероидная структура, поэтому они могут образовывать труднорастворимые комплексы с дигитонином и некоторыми другими стероидными сапонинами. Ультрафиолетовые лучи солнца разрывают одно из колец стеринового ядра, что в некоторых случаях способно приводить к образованию витамина D.

Наличие кратных двойных связей у атомов ${\ce {C-5}}$ и ${\ce {C-22}}$ позволяет использовать стерины в синтезе целого ряда природных стероидов, а также их близких структурных представителей.

Физические свойства стеринов

Большинство стеринов являются кристаллическими спиртами (stereos = твердый). Это бесцветные молекулы, почти нерастворимые в воде, но достаточно хорошо растворимые в органических растворителях (это обусловлено наличием полярной группы — ${\ce {OH}}$).

Классификация стеринов

Стерины можно классифицировать по их происхождению, на следующие виды:

• зоостерины — это стерины, содержащиеся в липидах животных и человека (холестерин ((3β)-холест-5-ен-3-ол), копростанол);
• фитостерины или растительные стерины содержатся в липидах растений (ситостерин, стигмастерин, брассикастерин, кампестерин, фукостерин);
• микостерины — это стерины, содержащиеся в дрожжах (эргостерин, зимостерин, фекостерин, аскостерин, эпистерин, фунгостерин).
• морские стерины — это стерины, содержащиеся в морских грибах.

В природе также синтезируются минорные стерины, составляющие небольшую долю стеринов и встречающиеся только у единичных видах животный и растений.

Качественные реакции на стерины

Реакция Сальковского на холестерин

Данная реакция заключается в том, что если на молекулу холестерина подействовать концентрированной серной кислотой ${\ce {H2SO4}}$, произойдёт процесс дегидратации, а это приведёт в свою очередь к удалению гидроксильной группы ${\ce {OH}}$ и появлению в молекуле второй двойной связи. Будет наблюдаться окрашивание раствора в красный цвет, маркер, характеризующий образование холестерилена.

Методика проведения анализа: К 2-3 мл хлороформного раствора холестерина осторожно, наслаивая по стенке, приливают равный объём концентрированной ${\ce {H2SO4}}$, после чего пробирку аккуратно встряхивают. Постепенно верхний слой окрашивается в красный или красно-фиолетовый оттенок, а после и вся пробирка приобретает такой цвет.

Реакция Либермана—Бурхарда

При взаимодействии молекулы холестерина с уксусным ангдиридом ${\ce {(CH3CO)2O}}$ и серной кислотой ${\ce {H2SO4}}$ произойдёт постепенное окрашивание раствора в сине-зелёный или зеленоватый цвет, что будет характеризовать образование сульфокислот холестерилена.

Методика проведения анализа: в сухую пробирку наливают 10 капель 1 % хлороформного раствора холестерина, после чего добавляют 3-5 капель ${\ce {(CH3CO)2O}}$ и 1-2 капли концентрированной ${\ce {H2SO4}}$_. Аккуратно встряхнув содержимое пробирки, её отправляют в баню при температуре 40 °С на 1-2 минуты, либо оставляют на 5-10 минут при комнатной температуре в вытяжном шкафу. Сначала будет наблюдаться красное окрашивание, которое спустя некоторое время будет сменяться на фиолетовый, синий и зелёный цвет соответственно. Если содержание холестерина в растворе будет незначительным, раствор сразу же приобретёт зеленую окраску.

Реакция Витби на наличие стеринов в растительных маслах

Метод основан на образовании окрашенных производных дегидратированного (после отщепления молекулы воды ${\ce {H2O}}$) и окисленного холестерина под действием концентрированной ${\ce {H2SO4}}$.

Методика проведения анализа: в сухую пробирку наливают 1 мл хлороформа, после чего дополнительно 2—3 капли растительного масла и плавно встряхи­вают для его растворения. К образовавшемуся раствору прибавляют ровно 20 капель смеси концентрированной ${\ce {H2SO4}}$с формалином в соотношении (50:1) и аккуратно перемешивают.

При этом произойдёт окрашивание хлороформного слоя в яркий вишнево-красный цвет, а кислотного — в бледный красно-коричне­вый с зелёной подсветкой — флуоресценцией. Если из хлороформного слоя пипеткой отобрать буквально несколько капель и перенести их в другую пробирку, то после добавления двух капель уксусного ангидрида ${\ce {(CH3CO)2O}}$ раствор окраситься в сине-зелёный цвет.

Литература

• Азимов, Айзек. Мир углерода / Пер. с англ. А. Иорданского. — Москва : Химия, 1978. — 206 с.
• Орлов, А. И. Стерины : Биосинтез и трансформация / А. И. Орлов. — СПб. : [б. и.], 2004. — 142 с. — ISBN 5-901739-18-3.
• Козьмина, А. Г. Стероиды : учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов / А. Г. Козьмина, Е. В. Куваева ; Санкт-Петербургская гос. химико-фармацевтическая акад., Каф. органической химии. — Санкт-Петербург : СПХФА, 2011. — 28 с. — ISBN 978-5-8085-0297-0.

Примечания

Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Стерины», находящаяся по адресам: «https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Стерины» «https://znanierussia.ru/articles/Стерины». Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»