Бета-ситостерол: қасиеттері, қолданылуы және синтезі
Beta-Sitosterol
Бета-ситостерол – холестеринге ұқсас өсімдік стеролы. Бұл майлар, жаңғақтар, авокадода кездеседі, тағамдық қоспа E499 құрамында болады. Денсаулыққа пайдалы!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
β-ситостерол (бета-ситостерол) – холестеролге ұқсас химиялық құрылымы бар бірнеше фитостеролдың (өсімдік стеролдарының) бірі. Ол ерекше иісі бар ақ, балауыз тәрізді ұнтақ және E499 тағамдық қоспасының құрамына кіреді. Фитостеролдар судан қашқын және спирттерде жақсы ериді.
β sitosterol (beta sitosterol) is one of several phytosterols (plant sterols) with chemical structures similar to that of cholesterol. It is a white, waxy powder with a characteristic odor, and is one of the components of the food additive E499. Phytosterols are hydrophobic and soluble in alcohols.
Табиғи құбылыстар мен азық-түлік
β-ситостерол өсімдіктер әлемінде кеңінен таралған. Ол өсімдік майларында, жаңғақтарда, авокадода және салатқа қосылатын сияқты дайындалған тағамдарда кездеседі. Олавиус альгарвенсис, теңіз шұбалшығының бір түрі, холестериннің орнына өз жасуша мембраналарына көбінесе ситостеролды қосады, бірақ холестерин де осы мембраналарда болады.
β sitosterol is widely distributed in the plant kingdom. It is found in vegetable oil, nuts, avocados, and derived prepared foods such as salad dressings. Olavius algarvensis, a species of marine annelid, predominantly incorporate sitosterol into their cell membranes instead of cholesterol, though cholesterol is also present in said membranes.
Адамдарды зерттеу
β-ситостеролдың ең жақсы простата гиперплазиясын (ЕЖПГ) және қан холестеринінің деңгейін төмендету әлеуеті зерттелуде.
β sitosterol is being studied for its potential to reduce benign prostatic hyperplasia (BPH) and blood cholesterol levels.
Генетикалық ауру
Өсімдік стеролдары көбінесе пайдалы болғанымен, фитостеролемия деп аталатын сирек кездесетін аутосомалық рецессивті генетикалық ауру бар, ол фитостерольдердің артық сіңуіне себеп болады.
While plant sterols are usually beneficial, there is a rare autosomal recessive genetic disorder phytosterolemia which causes over absorption of phytosterols.
Анаболик стероид болденонның прекурсоры
Стерид болғандықтан, β-ситостерол анаболикалық стероид болденонның алғашқы заттарының бірі болып табылады. Болденон ундециленаты көбінесе ветеринариялық медицинада ірі қара малдың өсуін күшейту үшін қолданылады, бірақ ол спортта ең көп қолданылатын анаболикалық стероидтардың бірі болып табылады. Осыған байланысты, болденон ундециленатынан оң сынақ нәтижесі көрсеткен кейбір спортшылардың өзі осы гормонды қолданбағанын емес, β-ситостеролге бай тағамдарды тұтынғанын күдік тудырды.
Being a steroid, β sitosterol is a precursor of anabolic steroid boldenone. Boldenone undecylenate is commonly used in veterinary medicine to induce growth in cattle but it is also one of the most commonly abused anabolic steroids in sports. This led to suspicion that some athletes testing positive on boldenone undecylenate did not actually abuse the hormone itself but consumed food rich in β sitosterol.
Химиялық инженерия
Ситостеролды химиялық аралық зат ретінде қолдану көп жылдар бойы оның қабырға тізбегінде химиялық әрекет етуге болатын нүкте болмауына байланысты шектелген еді. Көптеген зертханалардың тырақаламай жасаған еңбегі нәтижесінде, осы өзгерісті тиімді жүзеге асыратын псевдомонас микробы табылды. Ферментация 17-ші көміртегідегі бүкіл алифалық қабырға тізбегін ыдыратып, дегидроэпиандростеронды қоса алғанда, 17 кето өнімдерінің қоспасын береді.
The use of sitosterol as a chemical intermediate was for many years limited due to the lack of a chemical point of attack on the side chain that would permit its removal. Extensive efforts on the part of many laboratories eventually led to the discovery of a pseudomonas microbe that efficiently effected that transformation. Fermentation digests the entire aliphatic side chain at carbon 17 to afford a mixture of 17 keto products including dehydroepiandrosterone.
Синтез
β-ситостеролдың толық синтезі әлі қол жеткізілмеген. Дегенмен, β-ситостерол стигмастеролдан синтезделді, бұл стигмастеролдың тізбегінің нақты гидрогенизациясын қамтиды. Синтездің алғашқы қадамында стигмастерол 1 (95% тазалықта) p TsCl, DMAP және пиридин (90% өнімділік) қолданылып стигмастерол тосилаты 2 түзіледі. Тосилат 2 пиридин және сусыз MeOH-мен өңделгенде сольволизден өтеді, нәтижесінде 5:1 қатынаста стигмастерол метил эфирі 3 (74% өнімділік) және стигмастерол метил эфирі 4 пайда болады, содан кейін хроматография арқылы алынады. Бұрынғыда ұсынылған синтездің гидрогенизация кезеңінде Pd/C катализаторы және этилацетат еріткіші қолданылған. Бірақ гидролиз кезінде изомерлену болғандықтан, PtO2 сияқты басқа катализаторлар мен этанол сияқты еріткіштер де сынақтан өтті. Катализаторды ауыстыру нәтижесінде айтарлықтай өзгеріс болған жоқ. Алайда, этанол изомерленуді және белгісіз қоспаның түзілуін болдырмады, соның арқасында 5-қосылысы алынды. Синтездің соңғы қадамы – 5-қосылысының β сақиналық екі байланысын p TsOH, сулы диоксан және жылу (80 °C) көмегімен депротекциялау арқылы β-ситостерол 6-ны алу. Соңғы екі қадамның жалпы өнімділігі 55%-ды, ал синтездің жалпы өнімділігі 37%-ды құрады.
Total synthesis of β sitosterol has not been achieved. However, β sitosterol has been synthesized from stigmasterol 1, which involves a specific hydrogenation of the side chain of stigmasterol. The first step in the synthesis forms stigmasterol tosylate 2 from stigmasterol 1 (95% purity) using p TsCl, DMAP, and pyridine (90% yield). The tosylate 2 then undergoes solvolysis as it is treated with pyridine and anhydrous MeOH to give a 5:1 ratio of i stigmasterol methyl ether 3 (74% yield) to stigmasterol methyl ether 4, which is subsequently removed by chromatography. The hydrogenation step of a previously proposed synthesis involved the catalyst Pd/C and the solvent ethyl acetate. However, due to isomerisation during hydrolysis, other catalysts, such as PtO2, and solvents, such as ethanol, were tested. There was little change with the use of a different catalyst. Ethanol, however, prevented isomerisation and the formation of the unidentified impurity to give compound 5. The last step of the synthesis is deprotection of the β ring double bond of 5 with p TsOH, aqueous dioxane, and heat (80 °C) to yield β sitosterol 6. The cumulative yield for the final two steps was 55%, and the total yield for the synthesis was 37%.
Биосинтез
Стериндердің және кейбір липидтердің биосинтезінің реттелуі мембраналық биогенез кезінде жүреді. 13C белгілеу үлгілері арқылы мевалонат және дезоксиксиллюлоза жолдарының β-ситостеролдың қалыптасуына қатысы бар екені анықталды. β-ситостеролдың түзілу механизмі организмге байланысты әртүрлі, бірақ көбінесе циклоартенолдан басталады. Циклоартенолдың биосинтезі бір молекула изопентенил дифосфатынан (IPP) және екі молекула диметилаллил дифосфатынан (DMAPP) фарнезил дифосфатын (FPP) құрады. Содан кейін екі молекула FPP бір-біріне тізбек-тізбек қосылып, тритерпен – скваленді береді. Сквален, 2,3 оксидосквален 6 аралық зат ретінде циклоартенолды құратын циклдендіру реакциясынан өтеді. Циклоартенолдың қос байланысы (сызбада 7-құрамы) SAM-мен метилденіп, гидридтік орын ауыстыруға ұшырайтын карбокатионды құрайды және метилендік бүйір тізбегі бар қосылысты алу үшін протонды жоғалтады. Бұл екі қадамды стерол С24 метилтрансфераза (сызбада E1 қадамы) катализдейді. 8-қосылыс стерол С4 деметилазасы (E2) арқылы катализденеді және метил тобын жоғалтып, циклоэукаленолға айналады. Одан кейін циклопропан сақинасы циклоэукаленол циклоизомеразасымен (E3) ашылып, 10-ды құрайды. 10-қосылыс метил тобын жоғалтады және грамистерол 11-ді қалыптастыру үшін аллильді изомерленуден өтеді. Бұл қадамды стерол С14 деметилазасы (E4), стерол Δ14 редуктазасы (E5) және стерол Δ8 Δ7 изомеразасы (E6) катализдейді. Соңғы метил тобы стерол деметилазасы (E7) арқылы алынып, эпистерол 12-ні құрайды. Эпистерол 12 SAM-мен метилденіп, екінші карбокатион пайда болады, ол 13-ті алу үшін протонды жоғалтады. Бұл қадамды 24 метиленэстерол С метилтрансфераза (E8) катализдейді. 13-қосылыс NADPH арқылы тотығуға ұшырайды және β-сақинада өзгерістерге түсіп, β-ситостеролға айналады. Кейбір жануарларда фитостерол синтезі үшін балама жол сипатталған, ондағы негізгі фермент – стеролметилтрансфераза (SMT).
The regulation of the biosynthesis of both sterols and some specific lipids occurs during membrane biogenesis. Through 13C labeling patterns, it has been determined that both the mevalonate and deoxyxylulose pathways are involved in the formation of β sitosterol. The precise mechanism of β sitosterol formation varies according to the organism, but is generally found to come from cycloartenol. The biosynthesis of cycloartenol begins as one molecule of isopentenyl diphosphate (IPP) and two molecules of dimethylallyl diphosphate (DMAPP) form farnesyl diphosphate (FPP). Two molecules of FPP are then joined tail to tail to yield squalene, a triterpene. Squalene, through a cyclization reaction with 2,3 oxidosqualene 6 as an intermediate forms cycloartenol. The double bond of cycloartenol (compound 7 in diagram) is methylated by SAM to give a carbocation that undergoes a hydride shift and loses a proton to yield a compound with a methylene side chain. Both of these steps are catalyzed by sterol C 24 methyltransferase (Step E1 in diagram). Compound 8 is then catalyzed by sterol C 4 demethylase (E2) and loses a methyl group to produce cycloeucalenol. Subsequent to this, the cyclopropane ring is opened with cycloeucalenol cycloisomerase (E3) to form 10. Compound 10 loses a methyl group and undergoes an allylic isomerization to form gramisterol 11. This step is catalyzed by sterol C 14 demethylase (E4), sterol Δ14 reductase (E5), and sterol Δ8 Δ7 isomerase (E6). The last methyl group is removed by sterol demethylase (E7) to form episterol 12. Episterol 12 is methylated by SAM to produce a second carbocation, which loses a proton to yield 13. This step is catalyzed by 24 methylenesterol C methyltransferase (E8). Compound 13 now undergoes reduction by NADPH and modifications in the β ring to form β sitosterol. An alternative pathway is described for phytosterol synthesis in some animals, a key enzyme responsible is the sterolmethyltransferase (SMT).