Белянин М.Л. Биологически активные вещества природного происхождения
Подождите немного. Документ загружается.
44
Из многочисленных производных монотерпеноидов можно
выделить группу соединений, содержащих в своей основе
циклогексановый фрагмент. Во всех случаях биосинтетический путь
построения циклогексанового кольца начинается с пирофосфата
гераниола, который путем отщепления пирофосфатной группы и
аллильной перегруппировки образует линалоильный карбкатион 172, в
котором существуют четыре возможности для циклизации, дающие
производные ментана А, метилированного циклогексана В,
циклогептана С и охтодана D.
Схема 5
=
a
b
c
d
a
b
c
d
A
B
C
D
172
К производным ментана (тип А) в основном принадлежат
компоненты эфирных масел растений, отличающихся друг от друга
количеством и расположением кратных связей, наличием
кислородсодержащих групп. Наиболее распространен лимонен 173,
компонент эфирных масел многих растений (апельсин, лимон, тмин,
укроп и др.). Известно несколько изомеров лимонена, отличающихся
друг от друга положением двойных связей. Это терпинолен 174,
фелландрен 175, α – терпинен 176. Из кислородсодержащих членов
ментанового ряда можно отметить α – терпинеол 177 и терпин 178,
основной компонент эфирного масла мяты перечной и других видов мят
спирт ментол 179. Интересное производное циклической окиси 1,4-
цинеола 180, - циклическая перекись 181 – называется аскаридолом. Его
выделяют из масла мари (Chenopodium ambrosioides) и используют как
антигельминтный препарат в медицине и ветеринарии.
45
1
7
3
174
175
176
OH
OH
OH
HO
177
178
179
180
181
O
O
O
В разных видах мяты и некоторых других растениях содержатся
непредельные кетоны – пулегон 182, пиперитон 183, карвон 184.
Причем, в мяте присутствует S-карвон, имеющий мятный запах, а его
оптический антипод R-карвон обуславливает запах тмина.
Из листьев растений рода Barosma выделен α-дикетон диосфенол
185. По имени этого вещества енолизированная α-дикетонная
группировка в шестичленном цикле называется диосфенольной. Она
иногда встречается как компонент более сложных природных
соединений, придавая им свойство кислоты и способность образовывать
хелатные комплексы с железом или другими металлами.
1
8
2
183
184
185
O
O
O
O
O
OH
Циклизация геранилпирофосфата по пути В осуществляется в
природе реже, чем предыдущий путь. Из простых производных
известны α- и β- циклоцитрали 186, 187. В японских сортах хмеля
найдены карахана-эфир 188 и карахана-лактон 189. Теаспирон 190 –
ингредиент чая, ответственный за его аромат, а также за запах малины и
других растений.
Жуки - нарывники производят токсические вещества с
углеродным скелетом 191. Это кантаровая кислота 192 и кантаридин
193. Ангидрид 193 – очень ядовитое соединение (ЛД
50
= 0,5мг/кг). Оно
обладает кожно-нарывным и раздражающим действием. Кантаридином
богата гемолимфа жука (Litta vesicatora), которого называют «шпанской
мушкой». Это вещество служит действующим началом «афродизиака
шпанской мушки» - средства, усиливающего половое влечение.
46
186 187
188
189
O
O
O
O
190
O
O
O
O
O
O
192
191
1
9
3
Производные охтодена 194 - редко встречающаяся группа
монотерпеноидов. В основном представители этой группы найдены у
морских водорослей. Все эти метаболиты известны в форме
галогенпроизводных. В наземных организмах найдено только одно
производное охтодана – половой аттрактант хлопкового долгоносика –
сопряженный енон 195.
Cl
ClBr
OH
O
O
O
OH
194
1
9
5
196
1
9
7
Также нечасто встречаются производные циклогептана (тип С).
Караханаенон 196 – вещество, обуславливающее запах хмеля.
Древесина туи (Thuja plicata) содержит вещества, α-,β-,γ- туяпляцины
197(β), обладающие антибактериальным и противогрибковым
действием. Все обнаруженные вещества относятся к ранее
рассмотренным трополонам.
5.1.2. Монотерпеноиды с малыми циклами
Ряд соединений, содержащих легко раскрывающийся
циклопропановый фрагмент, принадлежит к практически полезной
группе пиретринов. Данная группа веществ была выделена из
некоторых ромашек и хризантем (Chrisantemum) и обладает очень
сильным инсектицидным (убивающем насекомых) действием. В их
основе лежит циклопропановый монотерпеноид хризантемовая кислота
47
198 и различные циклопентеноновые спирты. В ромашке далматской
(Chrisantemum cinerarifolium) содержатся несколько активных
соединений, как, например, пиретрин I 199 и цинерин I 200.
COOH
O
O
O
O
198
199
2
0
0
O
O
O
OCOCH
3
O
201
2
0
2
Среди моноциклических монотерпеноидов известны и
производные циклобутана. Онит синтезируются некоторыми
насекомыми и выполняют роль феромонов. Грандизол 201 является
половым аттрактантом у долгоносика (Anthonomus grandis), а
окисленное производное грандизола – линевнтин 202 – функционирует
как агрегационный феромон короеда (Trypodendron lineatum).
5.1.3. Циклопентановые монотерпеноиды. Иридоиды
Важную группу изопреноидов составляют вещества с
пятичленным углеродным циклом. Простейший представитель –
непеталактон 203, выделенный из травы (Nepeta cataria). Лактон 203
обладает свойством привлекать котов и приводит их в состояние
нервного возбуждения.
У муравьев (Iridomirmex humuli) в качестве химического средства
защиты и нападения функционируют лактон 204 и диальдегид –
иридодиаль 205.
Циклическая форма иридодиаля лежит в основе строения
биологически активных веществ, называемых иридоидами. Под этим
названием понимают окисленные, гликозилированные и
модифицированные иными способами производные углеродного
скелета 206, именуемого иридановым.
48
O
O
O
O
O
O
OH
O
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
203
204
205
206
2
0
7
O
H
O
H
O
OH
OH
H
H
H
OH
H
O
OH
O
OH
O
H
O
OH
OH
H
H
H
OH
H
O
OH
208
Внутри семейства иридоидов существует классификация,
основанная на числе углеродных атомов, имеющихся в изопреноидном
каркасе молекулы. Первоначальный десятиуглеродный остов в ходе
метаболизма может терять или присоединять дополнительные
фрагменты. В результате этого образуются ряды С
8
(унедозид 207,
стильберикозид 208), С
9
– аукубин 209, каталпол 210. Для иридоидов
ряда С
10
характерно наличие кислотной или сложноэфирной
группировки. Принадлежащий к этому типу логанин 211 встречается в
большом числе растений.
В большинстве своем иридоиды являются гликозидами.
Гликозилирование позволяет добиться стабилизации неустойчивого
ацетального цикла.
Соединения с расщепленным циклопентановым циклом носят
название секоиридоидов. Один из наиболее распространенных
представителей – секологанин 212.
49
O
O-b-D-Glu
HO
HO
-b-D-Glu
=
H
O
OH
OH
H
H
H
OH
H
O--
OH
O
O-b-D-Glu
HO
HO
O
209
210
211
212
O
OO
HO
O-b-D-Glu
O
OO
O
O-b-D-Glu
O
OO
O-b-D-Glu
O
O
O
O
OH
2
1
3
Плуремид 213, относящейся к С
14
– типу, обладает алгицидной
активностью, т.е. токсичен для водорослей.
5.2. Сесквитерпеноиды
Изопреноидные соединения, содержащие пятнадцать углеродных
атомов в основе молекулы, носят название сесквитерпеноиды.
Простейшие из них имеют линейное строение. Как и в ряду
монотерпеноидов алифатические предщественники способны к
реакциям циклизации. При этом большие размеры молекулы
предоставляют большие возможности для разнообразных способов
замыкания циклов, и по сравнению с С
10
соединениями, химия
сесквитерпеноидов более разнообразна. Их насчитывают около трехсот
структурных типов. Ниже приводятся краткие примеры наиболее
важных групп сесквитерпеноидов.
5.2.1. Ациклические сесквитерпеноиды
Одним из простейших представителей является углеводорд
фарнезен 214. Интересна его биологическая активность. Так, у
персиковой тли он выступает в роли феромона тревоги, а у дикого
картофеля – репеллента.
Скелет не существующего в природе насыщенного углеводорода
фарнезана лежит в основе строения важных биологически активных
веществ, называемых ювенильными гормонами (ЮГ). Они регулируют
50
цикл развития насекомых, поддерживая личиночную стадию. Когда
концентрация ЮГ снизится или станет равной нулю, происходит
превращение личинки в куколку. Существует пять природных ЮГ: ЮГ
0 215, I 216, II 217, III 218, 4-метил ЮГ I 219. С полным правом к С
15
–
сесквитерпенам можно отнести только ЮГ III 218, у остальных атомов
углерода на один, два и три больше. Такие соединения называются
соответственно гомо-, бис-гомо- и трис-гомотерпеноидами.
214
215
216
217
218
2
1
9
O
COOCH
3
O
COOCH
3
O
COOCH
3
O
COOCH
3
O
COOCH
3
В результате биохимических превращений могут образовываться
нор-продукты укорочения углеродной цепочки. Нор-сесквитерпен
эхинолон 220, содержащийся в эхиноцее (Ehinaceae angustifolia),
обладает биологической активностью ювеноидного гормона. При
поедании этого растения личинка насекомого рискует никогда не
превратиться в куколку и погибнуть.
Реакции окисления и циклизации у С
15
производных приводят к
сесквитерпеноидам с фурановыми, тетрагидрофурановыми и
пирановыми циклами. Защитное вещество муравьев (Dendrolasius
fuliginisus) имеет формулу 221, а его ближайший дегидроаналог 222
51
найден в некоторых морских губках, причем в весьма значительном
количестве, до 5%.
Из аргентинского растения ромашка (Matricaria chamomilla)
выделен лактон антекотулид 223, содержащий экзометиленовую
группу, сопряженную с карбонилом. Он вызывает у человека аллергию.
Многие эфирные масла содержат кетон даванон 224, а полынь
(Artemisia douglasia) содержит продукт его дальнейшего метаболизма –
артедуглазия – оксид 225.
O
HO
220
221
222
223
224
2
2
5
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
5.2.2. Моноциклические сесквитерпеноиды
Как уже упоминалось, существует большое количество вариантов
циклизации исходного биогенетического предшественника
сесквитерпеноидов – фарнезилпирофосфата 226. В результате
отщепления пирофосфата образующиеся карбкатионы циклизуются в
ряд производных, дающих начало разным типам сесквитерпеноидов
(схема 6).
52
Схема 6
Биосинтез сексвитерпеноидов
OPP
OPP
или
226
227
228
2
2
9
230
Соединения с углеродным скелетом 227 относятся к типу
бисаболана. Превращение 226 в неролидилпирофосфат 228 и
последующая трансформация дает карбокатионы 229 и 230, дающие
начало десятичленным циклическим гермакранам и
одиннадцатизвенным гумуланам.
Карбокатион 227 способен стабилизироваться отщеплением
протона от соседнего атома углерода и образовывать изомерные
непредельные углеводороды бисаболены. Наиболее часто встречаются g
- бисаболен 231, и куркумен 232. Из оксипроизводных катиона 227
встречаются a-бисаболол 233 (выделен из ромашки аптечной) и
эрнандодульцин 234, найденный в (Lappia dulcis), и обладающий в
тысячу раз более сладким вкусом, чем сахароза.
53
231
232
233
COOCH
3
2
3
4
OH
OH
O
O
COOCH
3
O
235
236
В составе веществ пихты (Abies balsamea) найден ювабион 235 и
его дегидроаналог 236, обладающие свойствами ювенильного гормона и
действующих только на клопов семейства (Pyrrocorridae).
Боковая цепь в углеродном скелете 227 в результате
ферментативных реакций окисления и дегидратации способна
подвергаться различного рода процессам циклизации в соединения с
кислородсодержащими кольцами. В семенах дудника лесного (Angelica
silvestris) найдено тетрагидрофурановое производное - бисаболангенон
237, проявляющее свойства антифиданта для насекомых.
Конденсированные гетероциклические соединения – хелианнуолы
(хелианнуол В 238) выделены из испанских сортов подсолнечника.
O
O
OH
2
3
7
O
HO
238
Среди продуктов альтернативной циклизации
фарнезилпирофосфата выделяют тип моноциклофарнезола 239.
OPP
H
OPP
OPP
2
3
9