Глава 7. ИЗОПРЕНОИДЫ II. ОТ СЕСКВИТЕРПЕНОВ ДО ПОЛИТЕРПЕНОВ

7.1. Сесквитерпены

Сесквитерпены представляют собой самую обширную группу среди всех терпенов как по количеству соединений, обнаруженных в природе (их несколько тысяч), так и по множеству структурных вариантов и разнообразию типов углеродного скелета (их около двухсот). В наибольшем количестве и разнообразии сесквитерпены присутствуют в растениях из семейств Magnoliaceae, Rutaceae, Cornaceae и Asteraceae. По-видимому, только Ranunculales является единственным классом, в котором сесквитерпены не накапливаются.

Классификация сесквитерпенов, в принципе, построена так же, как и у монотерпенов — по степени циклизации углеродного скелета. Но так как число соединений и структурных вариантов весьма велико в ряду сесквитерпенов, то в настоящее время при отнесении сесквитерпена к определенному типу учитывается не только углеродный скелет, но и пространственная структура молекулы. Свести все структурные типы сесквитерпенов в единую таблицу практически невозможно. В связи с этим сводку структур удобнее проводить по группам.

Ациклические сесквитерпены — фарнезаны являются производными 2,6,10-триметилдодекана. В природе найдены фарнезен (живицы хвойных семейства Pinaceae, масло хмеля), нероледол (широко распространен), фарнезол (эфирное масло липы и ландыша) и некоторые другие оксипроизводные этого ряда (схема 7.1.1).

Схема 7.1.1

Схема 7.1.2

Моноциклические сесквитерпены представлены несколькими группами, различающимися по размеру цикла (схема 7.1.2). Это соединения с циклогексановым фрагментом — циклофарнезаны, бисаболены, элеманы; соединения 1-изопропил-4,8-диметил-циклодекановой структуры — гермакраны; сесквитерпены гумуланового типа с 1,1,4,8-тетраметилциклоундекановым скелетом.

На примере элемановых сесквитерпенов мы можем проследить разделение их на подгруппы в зависимости от пространственного строения молекул: у элемана олефиновые заместители находятся в транс-положении, если же эти заместители составляют цис-конфигурацию — то это уже сесквитерпены эпиэлеманового типа.

Соединения гермакрановой группы интересны тем, что среди их функциональных производных на первое место выходят лактоны. Они многочисленны также во многих других группах сесквитерпенов, что и послужило причиной выделения их в отдельный класс природных соединений — сесквитерпеновые лактоны (схема 7.1.3). Эти лактоны образуются взаимодействием спиртовой группы, находящейся в цикле и карбоксильной группой окисленного а-изопропильного фрагмента, формируя таким образом у-лактоновое кольцо с разветвлением. В качестве разветвления выступают обычно метильная или метиленовая группа, последняя иногда функционализируется до эпоксидной, спиртовой или гликолевой. Сочленение углеводородного и лактонового циклов обычно имеет транс-конфигурацию, но иногда встречаются сесквитерпеновые лактоны цис-конфигурации.

Только в течении 1986 г. в литературе описаны более 100 лактонов гермакранового типа, извлеченных из 60 видов растений различных семейств.

Бициклические сесквитерпены — самая многочисленная группа терпенов по структурным типам. Наиболее распространенными из них являются: кадинаны, эудесманы, эремофиланы (-бициклодекан); гваяны и каротаны (-бициклодекан); кариофиланы (-бициклодекан); спироциклические — ветиваны и шамиграны (схема 7.1.4). Также следует отметить специфическую структуру ароматического димерного сесквитерпена госсипола, который можно рассматривать как производное кадинена, полученное различными реакциями окисления последнего (дегидрирования, окислительного сочетания, гидроксилирования). Интересны сесквитерпены азуленового

Схема 7.1.3.

типа: эти небензоидные ароматические углеводороды обычно образуются из многих терпенов гваянового типа в условиях гидродистиляции соответствующего эфирного масла, но есть случаи их образования и в природных источниках непосредственно (лактаразулен выделен из съедобного гриба Lactarius deliciosus, линдеразуле i — из горгониевых кораллов Paramunec chamaeleon)

Можно выделить также группу сесквитерпенов, структура которых является как бы простой производной некоторых монотерпенов, т.е. переход от известного монотерпена к сесквитерпену совершается достаточно простым наращиванием углеродного скелета еще одним изопреноидным звеном. Это могут быть производные -карена, тимола, туйана, ментана, камфена (табл. 7.1.1).

Периодически в различных источниках в небольших количествах обнаруживаются три- и тетра-циклические сесквитерпены. Некоторые из них являются определяющими в биологической активности экстрактов лекарственных растений: отметим ледол, пачулевый спирт, трицикловестивен и т.д. (схема 7.1.5). Структуры углеродного скелета трициклических сесквитерпенов буквально поражают своим разнообразием, непредсказуемостью, а потому, снова и снова, невольно возникает вопрос — для чего Природа создала и создает весь этот молекулярный арсенал, а можно сказать — молекулярный банк, а возможно — китайскую

Схема 7.1.4

(см. скан)

Таблица 7.1.1. Сесквитерпены — простые и производные монотерепенов.

Таблица 7.1.1 (продолжение).

(см. скан)

Схема 7.1.5

(см. скан)

азбуку. Кстати, последнее сравнение не лишено смысла — многообразию предметов и действий соответствует столько же иероглифов; так и в живой природе — огромное количество соединений соответствует многообразию представителей живого мира, взаимодействию между ними и взаимодействию внутри них.

Полезные свойства сесквитерпенов достаточно разнообразны. Некоторые из них обладают приятным и устойчивым запахом, что позволяет использовать их в парфюмерии (пачулевый спирт, эфиры фарнезола, санталол) в качестве душистых компонент и фиксаторов запаха. Действующим началом багульника является ледол, который угнетает кашлевой рефлекс. Гумулен, кариофилен и их функциональные производные являются основными компонентами масля хмеля, некоторых видов ореха. По многим данным перспективными в качестве лекарственных препаратов являются сесквитерпеновые лактоны. Спектр их действия достаточно широк: они обладают бактерицидной, фунгицидной, антифидантной и аттрактантной активностью; проявляют свойства регуляторов роста растений. Но особенно ярко у этого класса терпенов выражена цитотоксическая активность: как правило, у лактонов с экзометиленовым фрагментом в сочетании с эпоксидным циклом. Лактоны гваянового типа являются предшественниками азуленов, обеспечивающих биологическую активность ромашки аптечной, тысячелистника обыкновенного, некоторых видов полыни. Из полыни Artemisia annua L. выделен лактон артемизинин, эффективный для лечения некоторых видов малярии.

Наиболее характерные представители сесквитерпенов, проявляющие ту или иную биологическую активность, приведены в табл. 7.1.2. Уместно отметить, что в сравнении с монотерпенами, сесквитерпены демонстрируют более существенную физиологическую и фармакологическую значимость.

Таблица 7.1.2. Некоторые биологически активные сесквитерпены.

Таблица 7.1.2 (продолжение).