Глава 6. ИЗОПРЕНОИДЫ-1

Это огромная группа природных соединений, чрезвычайно распространенных как в мире животных, так и в мире растений. Изопреноиды являются продуктами вторичного биосинтеза. Многие из них содержатся в очень малых дозах (), тогда как другие часто составляют до нескольких процентов в расчете на сухой вес той части растения, откуда они извлекаются. Изопреноидами эти соединения называются в связи с тем, что углеродный скелет этих молекул как бы составлен из изопреновых (изопентановых) фрагментов. Изопреноиды обычно подразделяют на терпены (терпеноиды), стероиды и каротиноиды. Если биологические функции двух последних групп ясны, то многие терпены все еще считают продуктами “тупикового звена" в биосинтезе природных соединений, хотя скорее всего, это мнение связано пока что с незнанием этих функций. Структурно все изопреноиды могут всегда быть разделены (схематически) на изопреновые остатки - “изопреновое правило” Ружички — которые чаще всего соединены между собой по принципу “голова к хвосту".

Безусловно, имеются нарушения этих правил, которые связаны с последующими превращениями первично образованных “правильных” изопреноидов в реакциях функционализации-дефункционализации и скелетных перегруппировках.

6.1. Терпены и терпеноиды

Обычно термин терпены применяется для обозначения соединений, содержащих целое число изо-С5-фрагментов независимо от того, содержатся ли в их молекулах другие элементы, чаще всего кислород. Терпеноиды — это соединения с различным числом углеродных атомов, но структурными их предшественниками являются правильные терпены, т.е. они образованы реакциями вторичного метаболизма терпенов. Иногда терпенами называют только углеводороды соответствующего состава и структуры, а терпеноида-ми — любые их производные и метаболиты. Но эти два понятия, как и сами классы соединений, так тесно взаимосвязаны между собой, что принципиального различия в терминологии можно и не делать. В общем, это терпены и терпеноиды.

Терпены и терпеноиды распространены в растительном мире чрезвычайно широко: это эфирьы масла практически всех пахнущих растений (запах розы, полыни и т.д.), смолообразование и смоловыделение хвойных растений под общим названием “живица”. Живицы хвойных являются наиболее богатыми источниками самых различных терпенов как по номенклатуре, так и по количественному содержанию. В животных организмах терпены встречаются нечасто и обычно являются минорными компонентами, но продукты их метаболизма (это касается, в первую очередь, высших изопреноидов - ди-, три- и тетратерпенов) — явление для многих животных, включая человека, не то чтобы нередкое, а обязательное и очень значительное (витамины, гормоны и др.).

С широким распространением терпенов в природе, с их разносторонним применением в деятельности человека, с их летучестью связана еще одна интересная природная проблема — химия атмосферы. Забегая вперед,

Схема 6.1.1

отметим, что для терпенов весьма характерны реакции радикального типа, обязанные их олефиновым фрагментам и бициклическим фрагментам с третичным атомом углерода — они могут взаимодействовать с теми элементарными радикальными частицами, которые постоянно образуются в атмосфере (-NO, О, ОН и т.д.), а с другой стороны, они могут сами генерировать некоторые из них при взаимодействии с молекулами атмосферы на свету (схема 6.1.1).

Учитывая масштабность терпеновых испарений (сосновые леса, некоторые промышленные работы), следует принимать во внимание эти реакции, которые могут иметь для состояния атмосферы как положительные, так и нежелательные последствия.

Классификация терпенов достаточно однозначная и основана на количестве изо-С5-остатков в молекуле, при этом за единицу терпена принят фрагмент (молекула) из двух изопреновых звеньев — в силу исторических причин: до недавнего времени найденные в природе терпены имели минимальный углеродный состав . И только недавно во многих растениях в очень малых концентрациях были найдены собственно изопрен и его производные.

В итоге их классификация выглядит следующим образом (табл. 6.1.1).

Таблица 6.1.1

Таблица 6.1.1 (продолжение)