5.2.2. Карбоциклические оксилипины

Карбоциклические оксилипины представляют собой класс метаболитов жирных кислот, образование которых в процессе окисления сопровождается карбоциклизацией части алкильной цепочки. Эти метаболиты всегда содержат карбоциклический фрагмент (чаще всего, циклопропановый) вместе с кислородными (обычно спиртовыми) функциями. Также часто они формируют лактонный цикл взаимодействием карбоксильной и спиртовой функций. Исходными кислотами для образования оксилипинов, как правило, являются полиеновые кислоты особенно “популярна у энзимов” для таких превращений арахидоновая кислота. Наибольшим разнообразием по содержанию оксилипинов отличаются различные морские организмы, где они часто накапливаются в значительных количествах. Карбоциклические оксилипины с циклопентановым фрагментом, образующие группу простагландинов теплокровных, в клетках их организмов содержаться обычно в очень малых концентрациях.

Структурные особенности карбоциклических оксилипинов сводятся к размеру циклоалканового фрагмента, положению его в алкильной цепи и количеству циклов в одной молекуле.

Циклопропановые оксилипины, выделенные из кораллов, красных водорослей и морских губок, обычно имеют циклопропановый фрагмент при и существуют предпочтительно (в условиях их выделения из природных источников)

в лактонной форме. При получении гидроксикарбоксильной формы этих соединений в определенных условиях (in situ, рН>7,0), она спонтанно лактонизуется при снятии этих условий. При этом размер лактонного цикла определяется взаимным расположением

Циклопентановые оксилипины отличаются большим разнообразием и своей значительностью, поскольку накапливаются различными морскими организмами, встречаются в высших растениях, являются важными биорегуляторами животных и человека в том числе. В принципе, весь этот класс оксилипинов можно определить как циклопентаноиды и выделить из них производные гипотетической простановой спиртовой и карбоксильной функции. Некоторые представители этого типа метаболитов проявляют высокую цитотоксичность и антивирусную активность, которые обязаны (очевидно, как и в случае ацетогенинов) лактонной и гидроксиаллильной функциям.

Таблица 5.2.2.1. Циклопропановые оксилипины.

Циклопентановые оксилипины отличаются большим разнообразием и своей значительностью, поскольку накапливаются различными морскими организмами, встречаются в высших растениях, являются важными биорегуляторами животных и человека в том числе. В принципе, весь этот класс оксилипинов можно определить как циклопентаноиды и выделить из них производные гипотетической простановой кислоты , простагландины и, чуть более широко — простаноиды.

Простагландины (PG) — это довольно существенно оксигенированные непредельные производные простановой кислоты. Они содержатся практически во всех клетках млекопитающих (впервые выделены из везикулярной железы), но в очень малых концентрациях ( весовых процента). Они не накапливаются в клетках ввиду

Таблица 5.2.2.2. Простагландины

(см. скан)

малой своей стабильности и своего физиологического предназначения — единственно известное исключение составляют так называемые горгониевые кораллы (Plexanra homomalla), содержание простагландина в которых достигает 2% от сухого веса.

Простагландины обладают очень разнообразной физиологической активностью: они участвуют в поддержании гомеостаза организма, в воздействии на болевые рецепторы, регулировании иммунного ответа, в родовой деятельности; они обуславливают повышение температуры тела, оказывают транквилизирующий эффект, стимулируют секрецию ферментов поджелудочной железы, тормозят желудочную секрецию и т.д.

Классифицируют простагландины по характеру функционализации циклопентанового фрагмента (А, В, С, D, Е, F, Н, I, J), в боковых алкильных цепочках они обычно содержат гидроксильную группу при и двойные связи в различных положениях. Структурные типы простагландинов и некоторые характерные их представители приведены в табл. 5.2.2.2.

Разные циклопентановые оксилипины обнаружены в последнее время в различных источниках, большей частью в морских организмах. Некоторые из них являются производными вышеописанных простагландинов (ацилированные по спиртовым группам, разные эфиры либо макро-лактонные формы, образованные взаимодействием карбоксильной группы с гидроксилом при ), другие представляют собой самостоятельные подгруппы этого класса оксилипинов. Интересна в этом плане жасмоновая кислота, отличающаяся относительно малым содержанием углерода и содержащаяся вместе со стереоизомерной ей изожасмоновой как в красных водорослях, так и в наземных растениях, в которых она выполняет функцию росторегулирующего гормона. Обычно жасмоновая и изожасмоновая кислоты существуют вместе, в смеси, с той лишь разницей, что в водорослях доминирует жасминовая кислота, тогда как в наземных растениях — изожасмоновая, к тому же последняя более биологически активна. В качестве примера, иллюстрирующего структурную необыкновенность карбоциклических оксилипинов, приведем недавно найденную группу манзаменов (табл. 5.2.2.3).

Жирные спирты и близкие к ним по структуре соединения, образующиеся при их этерификации или элиминировании, также должны быть отнесены к метаболитам жирных кислот, поскольку

Таблица 5.2.2.3. Различные циклопентановые оксилипины.

Таблица 5.2.2.3 (продолжение).

они могут быть получены in vitro из последних либо реакциями восстановления, либо окислительным декарбоксилированием. В случае прямого восстановления карбоксильной группы до первичной спиртовой, образующийся жирный спирт имеет такое же количество углеродных атомов в основной цепи, как и жирная кислота. Жирные спирты с меньшим количеством атомов углерода (как правило, ) могут образоваться в процессе декарбоксилирования жирных кислот с предварительным а-гидроксилированием или карбонилированием ее. Прямое восстановление карбоксильной группы — процесс достаточно энергоемкий и требует эффективного катализа; тогда

как второй путь энергетически предпочтительнее, хотя и протекает постадийно — возможно, потому он и выгоднее. На последующих стадиях эти спирты часто ацилируются, образуя ацетаты, дегидратируются, образуя длинноцепочечные олефины, этерифицируются внутримолекулярно (при наличии двух или более гидроксильных функций в алкильной цепи) с образованием тетрагидрофурановых или пирановых фрагментов в молекулах (схема 5.2.3.1).

Схема 5.2.3.1

Схема 5.2.3.2

(см. скан)

В живых организмах жирные спирты и их производные обычно самостоятельно выполняют определенные биологические функции, многие из них являются феромонами, среди жирных спиртов найдены соединения с нематоцидной, антифунгицидной и росторегулирующей активностью (схема 5.2.3.2).