Белянин М.Л. Биологически активные вещества природного происхождения
Подождите немного. Документ загружается.
134
N
O
O
H
2
N
NH
OCH
3
O
NH
2
O
S
N
H
COOH
N
N
H
O
5
5
8
5
5
9
5
6
0
Конденсированная система индола и хинолина дает
тетрациклический остов, именуемый эрголиновым 561. Эта система
входит в состав достаточно большой группы алкалоидов, имеющих
большое значение для медицины и для этноботаники. Соответственно
этому трициклические вещества, такие как ханоклавин 562 и его
аналоги, именуют секо-эрголинами. Группу эрголина, в свою очередь.
подразделяют на клавиновые основания (агроклавин 563) и
производные лизергиновой кислоты 564. Соединение 564 присутствует
в форме амидов и составляет основу многих эргоалкалоидов,
продуцируемых грибком – спорыньей (Claviceps purpurea). Такие
алкалоиды спорыньи, как эрготамин 565 и эргометрин 566, находят
применение в медицинской практике.
N
N
H
561
HN
COOH
N
H
562
N
N
H
N
N
H
HOOC
563 564
565
566
567
N
N
H
O
HN
HO
N
N
H
N
H
O
N
O
N
OH
O
N
N
H
O
H
2
N
N,N-Диэтиламид лизергиновой кислоты, обозначаемый также LSD-25,
является самым сильным известным галлюциногеном. Он получается с
результате химического синтеза из лизергиновой кислоты. Амид
лизергиновой кислоты 567, найденный в ипомеи (Ipomea violaceae)
135
также оказывает галлюциногенное действие, что ранее использовалось
центральноамериканскими индейцами для мистических ритуалов.
7.8.3. Карбазольные алкалоиды
Пренилирование индольного ядра образует алкалоиды,
производные карбазола 568 (бензо[2,3]индола). Продукция
карбазольных алкалоидов свойственна, в основном, семейству Rutacaea.
Простейший по структуре алкалоид – гликозолинол 569. Реакции
пренилирования, гидроксилирования, метилирования и окисления дают
такие карбазольные алкалоиды, как экебергенин 570, а последующие
реакции циклизации позволяют получать пирановые циклы, как у
мураяцина 571.
N
H
N
H
OH
568
569
570
571
N
H
OCH
3
CHO
N
H
O
CHO
7.8.4. β-Карболиновые алкалоиды
Трициклическая система пиридо[3.4-b]индола носит тривиальное
название β-карболина. В качестве фрагмента она входит в большое
число индольных алкалоидов. Ее биосинтез осуществляется по реакции
Пиктэ-Шпенглера из триптофана или триптамина аналогично
биосинтезу изохинолиновых алкалоидов:
N
H
R
1
NH
2
R-CHO
N
H
R
1
R
N
H
NH
R
1
R
Известны простые производные карболиновых алкалоидов как
норгарман 572, гармол 573. Многие из карболиновых алкалоидов
обладают разнообразной биологической активностью.
136
N
H
NH
CH
3
N
H
N
N
H
N
CH
3
HO
H
3
CO
572
573
5
7
4
В шишковидной железе млекопитающих вырабатывается гормон
адреногломеротропин 574, стимулирующий выработку альдостерона
надпочечниками.
7.8.5. Индольные иридоидные алкалоиды
В результате ферментативной реакции Пиктэ-Шпенглера
триптамина с иридоидом секо-логанином образуется стриктозидин 575
(схема 39). В результате дальнейших реакций его циклизации и
перегруппировок образуются огромное разнообразие
индольноиридоидных алкалоидов.
Схема 39
Биосинтез стриктозидина
N
H
NH
2
O
H
3
COOC
CHO
O-b-D-Glcp
+
N
H
NH
O
H
3
COOC
O-b-
D-Glc
p
5
7
5
В зависимости от строения азотно-углеродного скелета различают
одиннадцать основных типов индольноиридоидных алкалоидов (в
таблице 8 приведено девять из них).
137
Таблица 8
Основные типы индольных иридоидных алкалоидов
Углеродный скелет Название типа Характерный
представитель
1 2 3
N
H
N
Кориантеан
N
H
N
H
3
COOC
OCH
3
OCH
3
Специоцилиатин
N
H
N
O
Гетеройохимбан
N
H
N
O
H
3
COOC
Аймалицин
N
H
N
Иохимбан
N
H
N
H
3
COOC
И
о
х
и
м
б
и
н
OH
N
H
N
Сарпагин
N
H
N
COOCH
3
Перицикливин
N
N
Аймалан
N
N
А
й
м
а
л
и
н
HO
OH
138
1 2 3
N
H
N
Аспидосперман
N
N
O
OCH
3
Аспидоспермин
N
N
Эбурнан
В
и
н
к
а
м
и
н
N
N
H
3
COOC
HO
N
H
N
Ибоган
N
H
N
H
3
COOC
H
3
CO
И
б
о
г
а
и
н
N
N
Стрихнан
N
N
O O
Стрихнин
Все без исключения индольноиридоирные алкалоиды обладают
биологической активностью. Среди этой группы алкалоидов найдены
соединения с противораковой, тонизирующей (стрихнин),
антибактериальной и противовирусной активностями, используемыми в
официальной и народной медицине. Также среди них много токсичных,
продуцируемых грибами и микроорганизмами (микотоксины)
соединений.
7.9. Алкалоиды с азоловым, азиновым
и другими гетероциклами
Во многих объектах живой природы образуются азотсодержащие
молекулы, построенные из циклов с двумя и более гетероатомами.
Пятичленные кольца такого типа носят общее название азолов,
шестичленные - азинов.
139
7.9.1. Производные имидазола
Имидазольные основания в основном обязаны своим
происхождением аминокислоте гистидину 576 и продукту ее
декарбоксилирования – гистамину 577. Простейшие из них
представляют ацилированный (долихотелин 578) или алкилированный
(гиззерозин 579) гистидин. В южноамериканском растении пилокарпус
(Pilocarpus pennatifolius) найден алкалоид пилокарпин 580, уже более 50
лет применяющийся в медицине для уменьшения внутриглазного
давления и лечения глаукомы. Плесень (Eupenicillum brefeldinum)
производит гликозилсодержащий антибиотик брединин 581.
N
N
H
NH
2
COOH
N
N
H
NH
2
576
577
578
579
580
N
N
H
NH
O
N
N
H
NH
HOOC
NH
2
N
N
O
O N
N
OH
N
H
2
O
O
OH
OH
HO
581
7.9.2. Производные оксазола и изоксазола
Оксазольные производные встречаются в природе достаточно
редко. Простые производные оксазола продуцируются растениями
семейства крестоцветных. Так, из корня репы и из других
представителей данного семейства выделен серосодержащий оксазол
гоитрин 582. Многие оксазолы проявляют антибактериальные свойства.
Бензоксазольный антибиотик 583 по механизму воздействия относится
к ионофорам, соединениям, избирательно взаимодействующим с
различными катионами и переносящим их через ранее недоступный или
труднодоступный для катионов биологический барьер.
140
O
NH
S
582
583
N
O
COOH
HO
O O
N
H
O
HO
Аминокислота орнитин 584 служит предшественником
изоксазольных метаболитов (схема 40), найденных в некоторых
представителях семейства мухоморовых (Amanitaceae). Они токсичны
для мух, а также вызывают чувство опьянения и галлюцинации у
человека, отравившегося мухоморами (например, мухомор красный
Amanita muscaria).
Схема 40
Биосинтез изоксазольных метаболитов из орнитина
H
2
N
COOH
NH
2
H
HN
COOH
NH
2
H
OH
HN
COOH
NH
2
H
OH
OH
[O]
[O]
-H
2
O
HN
COOH
NH
2
OH
HN
O
O
COOH
NH
2
584
N
O
HO
NH
2
HN
O
O
COOH
NH
2
Пантерин
Трихоломовая кислота
Иботеновая кислота
7.9.3. Производные пиримидина
Производные пиримидинового гетероцикла играют чрезвычайно
важную роль в живой природе, т.к. входят в состав нуклеиновых кислот
ДНК и РНК. Они состоят из трех пиримидиновых метаболитов –
урацила 585, тимина 586, цитозина 587.
141
585
586
587
NH
N
H
O
O
N
N
H
NH
2
O
NH
N
H
O
O
N
N
N
NH
2
O
OH
OH
CH
2
OH
N
N
NH
O
O
CH
3
O
O
OH
OH
N(CH
3
)
2
CH
3
O
N
H
O
NH
2
OH
588
589
590
HN
N
H
O
O
N
H
O
OH
S
O
S
Многие антибиотики содержат в своей структуре очень похожие
по строению на пиримидиновые основания 585-587 фрагменты. В
результате при взаимодействии ферменты нуклеинового обмена
ошибаются, принимая их за истинные субстраты. Итогом этого может
быть полное или частичное торможение работы фермента. Если
«неправильная» молекула ошибочно встраивается в ДНК или РНК, то
это приводит к их неспособности выполнять свои функции, клетка
теряет способность к делению или даже погибает. К таким «хитрым»
антибиотикам относятся 5-азацитидин 588, амицетин 589, спарсомицин
590. Все они продуцируются бактериями и грибами и очень редко –
беспозвоночными.
В природе встречаются и гидрированные производные
пиримидина. Рекордсмен по ядовитым свойствам – тетродотоксин 591,
который в 1000 раз более токсичен, чем цианистый калий.
5
9
1
HN
N
OH
H
2
N
OH
O
OH
OH
OH
O
Его выделяют из некоторых рыб отряда скалозубых. Блюдо из рыбы
«Фугу» считается в Японии деликатесом, но есть его безопасно только
142
при условии правильного приготовления поваром, имеющим
специальный допуск приготовления. Однако и это не всегда является
гарантией от смертельного отравления. Механизм столь высокой
токсичности заключается в способности соединения 591 блокировать
проведения нервных импульсов посредством блокады «натриевых»
каналов.
7.9.4. Производные пиразина, пиперазина и оксазина
Производные пиразина, пиперазина и оксазина в природе
встречаются относительно редко. Среди них известны соединения с
антибиотическим (антибиотик 593А, 592), антифидантными (перамид
593), противорадикальными (бентоцианин 594) свойствами.
Конденсированные гетероциклические системы 1,3 и 1,4 – бензоксазина
являются фитоалексинами гвоздики (дианталексин 595) и злаков –
циклический аналог гидроксамовых кислот 596.
N
H
H
N
NH
N
H
O
O
Cl
Cl
N
N
O
N
H
NH
2
NH
N
N
O
COOH
O
Ph
N
O
O
HO
N
OHO
O
O
OH
b-D-Glup
592
593
594
595
596
7.9.5. Производные пурина
Пурином называют конденсированную гетероциклическую
систему, построенную из сконденсированных пиримидинового и
имидазольного колец. Пуриновые основания (аденин 597, гуанин 598),
также как и пиримидиновые, входят в состав нуклеиновых кислот.
143
N
N
N
H
N
NH
2
NH
N
N
H
N
O
NH
2
N
N
N
N
O
O
N
N
H
N
N
O
O
N
N
N
H
N
O
O
597
598 599
600
601
602
603
6
0
4
N
N
N
N
NH
2
HO
COOH
HO
N
N
N
H
N
HN
OH
N
N
N
H
N
HN
Структурными родственниками пуриновых оснований являются
алкалоиды чая, кофе и какао. Кофеин 599 (триметилксантин),
теобромин 600 и теофиллин 601 обладают стимулирующим,
диуретическим, спазмолитическим эффектами. Причем,
стимулирующий эффект наиболее выражен у кофеина, остальные – у
теобромина и теофиллина. Алкилированный аденин лентизин 602
найден в некоторых грибах. Пренилированные производные - зеатин
603 и изопентиладенин 604 относят к фитогормонам, объединяемым
под общим названием - цитокинины. Их функция состоит в усилении
роста и стимулировании клеточного деления. В здоровом растении
действие всех гормонов сбалансировано. Паразитический
микроорганизм (Corinebacterium fascines) производит изопентиладенин
604, в результате чего в месте внедрения микроорганизма баланс
гормонов нарушается и происходит неконтролируемое разрастание
побегов, называемое «ведьмиными метлами».
Список используемой литературы
1. Семенов А.А. Очерк химии природных соединений. – Новосибирск:
Наука, 2000. 534 с.
2. Эльдерфильд Р. Гетероциклические соединения. Том 7. М.: Мир, 1965.
С. 7-154, 185-265. (R. Elderfield. Heterocyclic compounds. Vol. 7. New
York. 1961).
3. Эльдерфильд Р. Гетероциклические соединения. Том 4. М.: Ми,р 1955.
С. 465-474. (R. Elderfield. Heterocyclic compounds. Vol. 7. New York.
1952).