Uchebnik

 Часто при дегидратации сесквитерпеновых спиртов в присутствии кислот происходит перегруппировка углеродного скелета, например, гермакра- 1,6-диен-5-ол при обработке муравьиной кислотой образует продукты трансаннулярной циклизации или раскрывается цикл:

Бициклические сесквитерпены отличает большое структурное многообразие; наиболее распространены кадинаны, эудесманы, эремофиланы (4,4,0-бициклодекан); гваяны, каротаны (5,3,0-бициклодекан), кариофиланы (7,2,0-бициклодекан); спироциклические - ветиваны и шамиграны. Также следует отметить специфическую структуру ароматического димерного сесквитерпена госсипола, который можно рассматривать как производное кадинена:

161

Структуры углеродного скелета трициклических сесквитерпенов

отличает разнообразие и возможности живых организмов продуцировать широчайший молекулярный арсенал с выраженной биоактивностью:

Из полыни гладкой на основе одноименного сесквитерпенового лактона разработан новый противоопухолевый препарат «Арглабин»; сесквитерпеновые лактоны василька ложнопятнистого являются субстанцией противогрибкового средства «Цепсеудин»; из полыни беловатой выделен сесквитерпеновый лактон «леукомизин», как основа нового гиполипидемического препарата; сесквитерпеновые лактоны соссюреи солончаковой изучаются в качестве перспективного противопаразитарного средства, на основе биологически активных терпеноидов живицы сосны обыкновенной внедряется новая ранозаживляющая мазь «Биалм».

Выделены и изучены эфирные масла из 17 видов растений семейства сложноцветных. Разработаны препараты «Эферол» на основе эфирного масла полыни гладкой и «Дарменин» - эфирного масла полыни цитварной, проявляющие антимикробную, анальгетическую, противовоспалительную, антивирусную и регенераторную активности.

Впарфюмерии используется пачулевый спирт, эфиры фарнезола, санталол

идр. фиксаторы запахов. Кашлевой рефлекс угнетает ледол (из багульника), сесквитерпеновые лактоны обладают противоопухолевой, бактерицидной, фунгицидной, антифидантной, антрактантной, рострегулирующей активностями.

Лактоны гваянового типа являются предшественниками азуленов, обеспечивающих биологическую активность ромашки аптечной, тысячелистника обыкновенного, многих видов полыней, причем сесквитерпены отличает более высокая биоактивность по сравнению с монотерпенами.

Изонардопероксид из Nardostachys и артемизинин – высокоэффективные антималярийные средства:

артемизинин изонардопероксид

162

Ниже представлены типы сесквитерпеновых лактонов и их биогенетическая взаимосвязь:

Дитерпены в растительном мире представлены значительно в меньшей степени, чем сесквитерпены, но они присутствуют в значительных количествах. Число представителей этого класса терпеноидов значительно расширилось в последнее время благодаря исследованиям химического состава морских организмов и микроорганизмов.

Анализ их структур и, соответственно, классификация также берет в основу степень циклизации углеродного скелета. Типичные дитерпеновые структуры представлены ниже, например, компонентом хлорофиллов является фитол:

Из сосновой смолы выделено несколько изомеров цембрена по положению С=С-связей и ОН-групп.

Представители лабдановых терпенов в виде ОН, СОН, С=О, СООНзамещенных описаны в 12 семействах высших растений и в морской флоре, например, агатовая и абиетиновая кислоты:

163

Из различных видов Taxus выделен таксицин, из кораллов Eunicelle - эунициллин, а агликоном некоторых гликозидных антибиотиков является циататриол:

Производное таксицина, таксол обладает высокой противоопухолевой активностью, а форбол (из хлопчатника и молочаев) провоцирует образование опухолей; эфиры ароматических кислот форбола и ингенола (молочай) активируют протеинкиназу С, являются противоопухолевыми и антиВИЧагентами; стимулятором роста нервных клеток является эринацин С из Hericium erinaceum, растительным гормоном является гибберелловая кислота из грибов:

Сес-, три- и тетрациклические системы, основные представители, источники выделения и специфические химические свойства

Сестерпеноиды – самая малочисленная группа терпеноидов после гемитерпенов, и самая молодая; еще недавно были известны только отдельные их представители, но в последние годы, благодаря усовершенствованию методов исследования природных соединений, описано уже более 200 сестерпеноидов с точно установленной структурой.

164

Морские организмы (особенно губки) являются основными источниками ациклических сестерпеноидов, терминальные изопреновые звенья которых обычно находятся в лактонной (или) фурановой формах. Моноциклические и бициклические сестерпены, чаще извлекаемые из продуктов моря, имеют циклогексановые фрагменты и карбоксильную группу. То же самое в значительной степени касается три- и тетрациклических терпеноидов этого типа. Отклонением от этой закономерности являются офиоболины, продуцируемые исключительно грибами и некоторые другие близкие по структуре сестерпеноиды. Среди тетрациклических сестерпеноидов доминируют формы скаларанового типа с системой четырех конденсированных циклогексанов по типу пергидробензофенантрена.

Из тех данных, которые накопились к настоящему времени о сестерпенах видно, что для морских организмов характерно образование ациклических и циклогексановых углеродных скелетов, тогда как грибы и растения продуцируют циклические системы с фрагментами от циклобутанового до циклопентадеканового в различных сочетаниях.

Типичные представители сестертерпеноидов представлены ниже:

Тетроновая кислота из австралийской губки вида Psammocinia, обладает антимикробной активностью. Маноалид из губок Hyrtios erecta, противовоспалительный агент, ингибитор фосфолипазы А2. Рауловая кислота - главная биоактивная компонента новозеландского растения Raoulia australis (Asteraceae). Биллосеспен А из губок Dysidea cinerea в Красном море,

цитотоксичен к нескольким линиям раковых клеток человека. Спонгианолид А из карибской губки Cacospongia linteiformis; ингибитор протеинкиназы С.

Офиоболин Х из грибов Polyangium cellulosum; активен против Trichophyton mentagrophytes. О-дезацетилфуроскаларол из окинавской губки рода Hyrtios

увеличивает синтез фактора роста нервных клеток и может обеспечить подход к лечению таких нервных нарушений, как болезнь Альцгеймера.

165

Тритерпеноиды отличаются от всех предыдущих групп изопреноидов, вопервых - меньшим разнообразием структурных типов, во-вторых – большим распространением в разнообразных организмах: их находят в растениях, в микроорганизмах, в животных, в морских организмах и в органических геологических сферах (нефть, осадочные породы). Особенностью этих соединений является склонность к деградации углеродного скелета, причем иногда весьма существенной - от С30 до С18. Эти деградированные тритерпены образуют группу соединений специфической и очень важной физиологической активности под общим названием стероиды, которые характерны, в основном, для высших животных и человека, в том числе.

Различают растительные тритерпеноиды, стероиды, тритерпеноиды морских организмов, гопаноиды.

Сквален - единственный ациклический тритерпен, найден во многих растениях, микроорганизмах, животных (в том числе, морских). Образуется он во всех тех организмах, где присутствуют тритерпеноиды вообще, так как последние образуются из него по одной общей схеме, в основе которой лежит процесс эпоксидирования олефиновой связи сквалена, с последующей синхронной многоцентровой циклизацией сквален – оксида в условиях кислотного катализа. Результатом этого процесса являются полициклические конденсированные системы с циклогексановыми фрагментами.

Ниже приведены типы полициклических структур, образующихся в результате циклизации сквалена:

Химические свойства тритерпеноидов связаны с наличием С=С связей и функциональных групп.

Растительные тритерпены накапливаются в виде эфиров различных кислот или в виде гликозидов. В последнем случае они образуют, так называемые, стероидные сапонины, а тритерпены, участвующие в этих образованиях,

166

выделяют в группу сапогенинов, основные структурные типы которых приведены ниже:

Самое большое количество тритерпеновых сапогенинов приходится на тип олеанана - более 50%. Достаточно часто встречаются сапонины манестановой и даммарановой структуры.

Соответствующие сапонины они образуют О-гликозидной связью своего спиртового гидроксила при С2 с самыми различными углеводами, моно- и олигосахаридами; при наличии других гидроксильных групп (в том числе, карбоксильных) возможно гликозилирование тритерпеноида и с их участием.

Гликозиды тритерпеноидов, т.е. сапонины, являются поверхностноактивными веществами, образуют устойчивую пену, обладают гемолитическим действием, ядовиты для животных дышащих жабрами. Многие тритерпеновые гликозиды являются активными компонентами лекарственных растений восточной медицины, обеспечивая им противовоспалительный эффект, цитотоксическое действие и др. Типичные тритерпеновые сапонины приведены ниже:

Наряду с гликозидированными формами, тритерпены разнообразнее сапогенинов и среди них выделяют несколько групп: витастероиды, хинонметидные тритерпены, лимоноиды, гопаноиды и др.:

Гопаноиды - пентациклические тритерпены. Это соединения гопана, происходящие также из сквалена, как и стераны; впервые они были выделены из смолы «даммара» (группа природных смол, продуцируемых деревьями семейства Dipterocarpaceae) в виде оксикарбонильных производных.

Различные производные гопана найдены в растениях, в том числе, в высших, в лишайниках и папоротниках. Эти «фитогопаноиды» были редкими и немногочисленными, но позже были получены при исследовании осадочных органических веществ. В сырой нефти и в некоторых осадочных породах производные гопана идентифицированы в большом разнообразии (более 200 структурных типов). При этом установлено, что гопаноиды содержатся во всех видах органических осадков (подземные или морские отложения).

Тетратерпены включают одну единственную структурную группу - каротиноиды или каротиноидные пигменты. Известно более 500 соединений этой группы, распространены они, в большей степени, в растительных организмах, а в животные организмы попадают из растений с питанием и здесь они модифицируются.

В структурном плане молекулы всех каротиноидов представляют собой полиеновые сопряженные системы (минимум девять олефиновых фрагментов) (исключение составляют фитоин и фитофлоин, имеющие три и пять сопряженных двойных связей соответственно).

168

Все каротиноиды делят на три подгруппы:

каротиноиды ациклической структуры;

дициклогексановые каротиноиды, молекулы которых на концах углеводородной цепочки имеют два циклогексановых фрагмента;

моноциклогексановые каротиноиды, имеющие только на одном конце цепи циклогексановый фрагмент.

Циклогексановый цикл молекул каротиноидов имеет три метильных группы, очень часто - двойные связи, спиртовые и карбонильные функции, иногда - метокси-, эпокси-, алленовые и ацетиленовые фрагменты (см. гл. «Каротиноиды»).

В 1973 г появились первые сообщения об обнаружении в морских водорослях и беспозвоночных галогенотерпеноидов. Особенно много их содержится в красных водорослях: хлор и бромпроизводные α-мирцена содержат до 5 атомов хлора и до 3-х атомов брома, например:

Хондроколы А, В и С, хондроколактоны и охтоданы имеют скелет 1-этил- 3,3-диметилциклогексан(ен)а и обладают высокой антибактериальной активностью:

В природных сесквитерпеноидах в качестве галогена описаны к настоящему времени только хлорпроизводные, это продуценты более 500 видов растений василек, для которых характерным является принадлежность к сложным эфирам гвайанового типа и высокая противоопухолевая активность, например:

Растение Rhaponticum, растущее в Казахстане и на Алтае, продуцирует известные гвайанолиды типа центаурепенсина и ранее не описанные лактоны типа:

169

O R= CH3, CH2OH

В папоротниках многих видов идентифицированы птеросины индановых сесквитерпенов с цитотоксической активностью.

Водоросли Leureucia продуцируют большое число хлор- и бромзамещенных сесквитерпенов хамигренового типа:

Цито- и фитотоксическую активность проявляют эудесман и циклоэудесман из зеленой морской водоросли Neomeris:

Аплизин и аплисинол – первые представители галогенированных ароматических сесквитерпенов выделены из Aplysia:

К числу продуцентов хлорсодержащих дитерпенов энтлабданового ряда относятся растения рода Excoecaria семейства молочайные, Gutierrezia, Teucrium, Ajuga, Silphium и др., экстракты которых обладают противовоспалительной, антифидантной, противогрибковой и противоопухолевой активностью:

Галогенопроизводных тритерпенов и высших терпенов, по сравнению с другими терпеноидами, описано немного. Из красной водоросли Laurencia

170