Белянин М.Л. Биологически активные вещества природного происхождения
Подождите немного. Документ загружается.
54
Важнейшее природное соединение этого типа – абсцизовая
кислота 240. Она присутствует во всех высших растениях и играет роль
фитогормона. Кислоту 240 иногда называют «стресс-гормоном», т.к.
при неблагоприятных для жизни растений условий, например, во время
засухи, ее уровень в тканях повышается, что вызывает закрывание
устьиц, опадание плодов и ряд других приспособительных реакций.
Немало производных 239 продуцируется водорослями и
беспозвоночными животными. Например, из красной водоросли
(Laurencia obtuse) выделен бромсодержащий метаболит снидерол 241, а
из заднежаберного моллюска – онхидаль 242.
O
COOH
OH
Br
CHO
OAc
240
241
2
4
2
Циклизация фарнезилпирофосфата 226 через 228 приводит к
соединениям с десяти- и одиннадцатизвеннным циклам. Структура
наиболее распространенных десятизвенных триеновых углеводородов –
гермакранов, показана формулой 243 (гермакрен А). Кетон 244,
называемый гермакроном, входит в состав эфирного масла гераней.
Самки американского таракана (Periplaneta americana) выделяют
чрезвычайно сильный половой аттрактант, возбуждающий самцов на
близком расстоянии. Оказалось, что в состав входят гермакрановые
кетоэпоксиды, названные перипланонами А 245 и В. Биологически
действенное количество последнего составляет 10
-7
мкг!
243
2
4
5
244
(E)
(E)
(S)
(E)
(E)
(S)
(Z)
(S)
(E)
O
O
O
В результате окисления изопропильной группы изопреноидов
образуются сесквитерпеновые лактоны. Они обильно представлены в
растительном мире и важны для регуляции физиологических процессов.
К настоящему времени известно более двух тысяч сесквитерпеновых
лактонов. Высокую биологическую активность проявляют
непредельные лактоны, где непредельная связь сопряжена с
55
карбонильной группой. Многие растения, содержащие
сесквитерпеновые лактоны, обладают горьким вкусом. Они также часто
определяют индивидуальную непереносимость растений, вызывая
аллергическую реакцию. Наиболее активны a - метиленовые лактоны,
типа 246 (костунолид). Структурное разнообразие достигается тем, что
большинство растений имеет ферментные системы, способные
различным образом модифицировать простейшую структуру 246 путем
гидроксилирования, окисления, дегидратации и этерефикации. Так,
например, евпатолид 247 образовался в результате гидроксилирования
246. В большинстве случаев гидроксильные группы этерефицированы
разнообразными органическими кислотами, как в алатолиде 248 или
кницине 249. В десятизвенном цикле большинства гермакранолидов
имеются две двойные связи. Поэтому также часто встречаются E,Z и
Z,Z-геометрические изомеры. При этом возможно различное положение
двойных связей в молекуле.
246
248
247
O
O
O
O
OH
HOH
2
C
CH
2
OH
O
O
OCOCH(CH
3
)
2
CH
2
OH
O
O
O
O
OH
OH
2
4
9
Среди сесквитерпеновых лактонов много эпоксидов. Партенолид
250 и михеленолид 251 имеют один и два эпоксидных цикла
соответственно. Многие непредельные гермакранолиды имеют свои
насыщенные в лактонном кольце аналоги, например, ацетилбалканолид
252.
(R)
(S)
(E)
(S)
(R)
(R)
O
O
O
OAc
(R)
(S)
(S)
(R)
(S)
(S)
O
O
O
O
(E)
(R)
(S)
(S)
O
(S)
O
OAc
250
251
2
5
2
Среди других типов одинадцатизвенных сесквитерпеноидов
можно выделить тип гумулана 253. Главные представители этого типа –
56
углеводороды: 254 (α - гумулен), 255 (β - гумулен), содержащиеся в
масле хмеля и живице хвойных растений.
254
255
2
5
3
К моноциклическим сесквитерпеноидам относится небольшая по
числу представителей группа соединений – производных элемана. β –
элеменен 256 найден в нескольких видах растительных масел. Спирт
элемол 257 содержится в хвойных растениях. В ряду элемана имеются
непредельные и ненасыщенные лактоны. Лактоны такого типа
называются элеманолидами. Простейший представитель – соссюрея –
лактон 258 из растений рода Saussurea.
OH
O
O
2
5
6
257
258
5.2.3. Сесквитерпены с двумя и более циклами
Для рассмотрения всего многообразия сесквитерпеновых
лактонов целесообразно не классифицировать их по количеству и
размерам циклов, а рассматривать биогенетическое сходство,
обусловленное логикой биосинтеза.
Биосинтез бициклической системы декалина в ряду С
15
изопреноидов осуществляется несколькими способами (схема 7).
57
Схема 7
Биосинтез бициклической системы декалина
H
243
+ H
Кадинан
Эудесман
Эремофилан
H
Фарнезен
Дриман
Из представителей типа кадинана можно отметить артемизинин
259, весьма перспективный антималярийный препарат. Также в
кадинановом ряду имеется несколько хинонов: мансанон С 260,
выделенный из американского вяза, и пара-хинон 261, находящийся в
корнях растения (Stahliantus campanulatus). Данные хиноны обладают
сильным аллергическим действием благодаря наличию сопряженной
двойной связи.
O
O
O
O
O
O
O
O
2
5
9
260 261
Вещества со скелетом эудесмана относятся к числу умеренно
распространенных в растительном мире. Среди них встречаются
лактоны (фрулланолид 262, выделенный из печеночных мхов), спирты –
юненол 263, (+) – оссиденталол 264. Тринор-терпеноид геосмин 265,
продуцируемый многими видами актиномицетов, обуславливает запах
свежевспаханной земли. В ряду терпеноидов укорочение цепи довольно
распространено и придает дополнительное разнообразие вторичным
метаболитам в этой группе.
58
O
O
262
OH
OH
263
2
6
4
OH
265
Тип эремофилана является неизопреноидным терпеном, т.к. из-
за происшедшей перегруппировки (схема 7) изопреновое правило
нарушается.
К этой группе можно отнести ряд приятно пахнущих соединений:
фукинон 266, эремофилон 267, использующиеся в парфюмерии и
пищевой промышленности как имитаторы запаха фруктовых соков.
(R)
(S)
(E)
(S)
266
(R)
(S)
2
6
7
O
O
Циклизация углеводорода фарнезена (схема 7) приводит к
образованию углеводородного скелета дримана. В дримановом ряду не
найдено природных углеводородов, а из спиртов известны дрименол
268 и албиканол 269. Поскольку в дримановом каркасе не имеется
изопропильной группы, то строение лактонов отличается от тех
сесквитерпеновых лактонов, которые рассматривались выше. Это видно
на примере дрименина 270 и конфертифолина 271.
OH
OH
O
O
O
O
2
6
8
2
6
9
270
271
Среди других, редко встречающихся производных декалина,
можно отметить ряд каркасных типов, названных по имени выделенных
из природных источников соединений (таблица 2).
59
Таблица 2
Минорные декалиновые сесквитерпены
Углеродный каркас Название типа Типичный представитель
1 2 3
Валеран
(R)
(R)
(S)
Валеранон
из Valeriana officinalis
Хуситан
(Z)
(R)
Хуситен из растений Vertivera
Горгоран
Горгонен из коралла Gorgonia
Нардосилан
(Лемналан)
(S)
(S)
(S)
(Z)
(R)
(S)
O
HO
Лемнокарнол
из мягкого коррала Lemnalia
carnosa
Палесцензан
(S)
O
Палесцензин А из морских губок
рода Dysidea
Нанаимоан
(E)
C
O
H
Нанаимоаль из голожаберных
моллюсков Acanthodoris
nanaimoensis
Перегруппированный
нанаимонан
(R)
(Z)
COH
Изоакантодораль из
голожаберного моллюска
Acanthodoris nanaimoensis
60
1 2 3
Фуродизан
(Z)
O
Фуродизин из губок рода Dysidea
Циклизация предшественника эудесманов гермакратриена против
правила Марковникого дает производные бициклической системы
бицикло[5.3.0]декана или гваяна, а образующийся в результате
пинаколиновой перегруппировки скелет назван псевдогваяновым
(схема 8).
Схема 8
H
OH
HO
O
Гермакратриен
Существует несколько типов природных соединений, структурно
родственных гваянам. Циклизация предшественника фарнезена может
протекать более сложным путем, нежели это показано на схеме 5. В
процессе катаболизма гваяновых сесквитерпеноидов могут происходить
реакции перегруппировки, циклизации, а также потеря некоторых
фрагментов молекулы. Основные типы веществ, образующиеся при
этом, указаны в таблице 3.
61
Таблица 3
Типы сесквитерпеноидов, структурно родственных гваянам
Углеродный скелет
Название типа Типичный
представитель
1 2 3
Аромадендран
Аромадендрен
OH
Ледол
Секоаромадендран
(S)
(S)
O
(Z)
O
Плагиохиллид
Ксантан, ксантанолид
(S)
(R)
(S)
(Z)
O
O
O
Торментозин
Карабран
(S)
(R)
(R)
O
O
O
Караброн
62
1 2 3
Иваксилларан
O
O
O
OH
Кубебан
α-Кубебен
Триноргваян
Клавукерин
Не назван
Инфлатен
Не назван
AcO
O
Циклокессилацетат
В ряду псевдогваяна известны только лактоны,
псевдогваянолиды. Например, пикрогеленин 272, геленалин 273. Во
многих псевдогваяновых лактонах присутствует фрагмент α,β-
ненасыщенного кетона – хорошего акцептора для присоединения SH-
HO
O
AcO
OH
O
O
O
OH
O
272
2
7
3
63
групп ферментов. В результате этого большинство из них оказывают
алергенное и противоопухолевое действие.
5.3. Дитерпеноиды
Дитерпеноидами называют природные соединения, молекулы
которых построены из четырех изопреновых эквивалентов, и
следовательно, содержат двадцать углеродных атомов. Основным
биогенетическим родоначальником этого класса веществ является
пирофосфат геранилгераниола 274.
Существует очень большое количество вариантов его циклизации,
а возможные внутримолекулярные перегруппировки делают данный
класс соединений очень разнообразным в плане построения углеродной
цепи. Для большего удобства дитерпеноиды классифицируют по
количеству циклов в углеродном скелете. Однако постоянно
обнаруживаются новые типы, выпадающие за классификационные
рамки. Поэтому разумнее всего использовать биогенетическое родство
соединений, сходные пути биосинтеза, общие предшественники и др.
5.3.1. Ациклические дитерпеноиды
Родоначальник С
20
– изопреноидов геранилгераниол 274 в
свободном виде в природе не найден. Однако частично гидрированный
спирт фитол 275 очень широко распространен, т.к. входит в состав
хлорофилла. Отсюда углеродный скелет регулярных ациклических
углеводородов можно назвать фитановым.
Окисленные производные фитана весьма разнообразны. Кетон
элеганолон 276 выделен из бурой водоросли, а метаболит водорослей
Halimeda – халимедатриаль имеет структуру триацетата 277.
OH
OH
OH
OAc
COH
274
275
276
2
7
7
O O
OAc
OAc
OAc