Глава 12. РАЗНЫЕ ГРУППЫ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В ходе изучения химического состава природных объектов всегда находились субстанции, которые как бы выпадали из основной классификации природных соединений, а именно — они не относились к веществам первичного биосинтеза, и трудно было найти нишу среди веществ вторичного метаболизма, они были немногочисленны, особенно на первых порах. Но со временем, в связи с усовершенствованием методов выделения и идентификации (к примеру, из 12,5 кг сырья растения Artemisia capillaris было выделено 1,7 мг вещества, структура которого была однозначно установлена — капилларидин Н, схема 12.1), развитием методологии изучения химического состава культуры клеток и расширением поисковых работ в области морских организмов, такие единичные результаты в какой-то степени сгруппировались, что и позволило определить еще несколько небольших классов или групп природных соединений. Сейчас можно выделить следующие группы: кумулен-ацетиленовых соединений, циклических полиэфиров, амидов, элементорганических соединений. Но надо отметить, что по-прежнему появляются “на свет божий" новые оригиналы, отнесение которых остается затруднительным — своего рода “разное в разном".

12.1. Природные кумулены и ацетилены

В настоящую группу природных соединений попадают те из них, которые содержат ненасыщенные углеводородные фрагменты, образованные с участием углерода в дигональном валентном состоянии Таких фрагментов может быть два: кумулены и ацетилены Очень редко природные представители этой группы содержат только какую-либо одну из этих ненасыщенных функций, обычно они идут в сочетании с олефиновыми фрагментами, а иногда и с ароматическими. Поэтому их с таким же успехом можно определить как олефиналлен-ацетиленовые соединения (фукоксантин — пигмент морских водорослей и диатомей). Кумулированный фрагмент в природных молекулах обычно присутствует в единичном количестве, тогда как ацетиленовых связей может быть несколько, и это обычно также относится и к сопутствующим олефиновым группам. Все эти ненасыщенные фрагменты могут быть и сопряженными, и метилен-разделенными, и более удаленными, а кроме этого, в структуре этих соединений часто присутствуют и другие функциональные группы: спиртовые, карбонильные, карбоксильные, эфирные и др.

Разделить эту группу природных соединений на какие-то подгруппы весьма трудно, поскольку все вышеуказанные фрагменты очень часто встречаются совместно в одной молекуле в различных сочетаниях. Поэтому мы остановимся на наиболее характерных представителях. Кумулены (обычно аллены, но иногда и бутатириены) встречаются в каротиноидах: из плодов растения Asparagus falkatus выделен капсонеоксанин, а из лепестков Trollius еиropeus - неофлор и 6-эпинеофлор, в ядовитых алкалоидах кожного покрова лягушки Dendrobates histrionicus (схема 12.1 а), являются феромонами насекомых (схема 12. lb - половой феромон

Схема 12.1.1

бобового жука), вырабатываются микроорганизмами (схема 12.1c-d), найдены в экстрактах некоторых растений семейства Compositae (схема 12.1е).

Ацетиленовые соединения приблизительно можно разделить на длинноцепочечные моноацетилены и полиацетилены, при этом на отсутствии или наличии олефиновых связей внимание акцентировать не следует. Распространены ацетиленовые соединения достаточно широко, они найдены во многих растениях, некоторых животных и бактериях, но наиболее богаты ими морские организмы (в особенности, губки), являющиеся источниками разнообразных длинноцепочечных моно- и полиацетиленов.

Моноацетиленовые представители этой группы природных соединений встречаются значительно реже и практически всегда — в сочетании с олефиновым фрагментом — как в сопряженном, так и несопряженном вариантах. На схеме 12.1.2 представлены некоторые из них: эйкозепин выделен

Схема 12.1.2

(см. скан)

Схема 12.1.3

(см. скан)

Схема 12.1.4

из липофильного экстракта морской губки Cribzochalma vasculum вместе с серией гомологов R- и S-конфигураций, пентаказатетренинацетат входит в состав яда бразильских муравьев вида Crema togas ter

Длинноцепочечные полиацетилены более разнообразны в структурном плане, а потому и более распространены в природных источниках. В основной углеводородной цепочке ацетиленовые фрагменты встречаются в изолированной ситуации, в сопряжении с олефиновыми связями, в виде сопряженной полиацетиленовой системы (схема 12.1.3).

Интересно отметить, что из всех указанных на схеме 12.1.3 полиацетиленов, только фалкаринол выделен из наземных растений, все остальные — из морских губок родов Adocia, Cribrochalina, Pakellia, Petrocia, Remera, Siphonochalina, Xestospongia, Pellina, Callyspongia.

Для очень многих природных полиацетиленов характерна существенная, а в ряде случаев и экстремальная цитотоксическая активность по отношению к различным линиям опухолевых клеток. Эту активность можно связать со структурными енинольным или диинольным фрагментами, которые придают молекулам алкилирующую способность нуклеофильное замещение гидроксила здесь обеспечено высокой стабильностью образующегося сопряженного карбкатиона, а в качестве нуклеофильных агентов выступают пуриновые и пиримидиновые основания ДНК и др. (схема 12.1.4).

Кроме этой важной доминирующей группы длинноцепочечных ацетиленов и полиацетиленов, в природных источниках найден ряд экзотических по структуре представителей. Это каротиноид водорослей и морских организмов аллоксантин, ацетиленовое производное с терпеновым углеводородным скелетом фрилингин, выделенное из грибов Helminthosporum siccans гидрохиноновое соединение, ацетилен-циклопропен жирная кислота, петрокортин С.

Из растения Artemisia capillaris, известного в традиционной и официальной китайской медицине своей противовоспалительной, холеретической и диуретической активностью (в связи с чем используется в лечении эпидемических гепатитов), было выделено

Схема 12.1.5

(см. скан)

Схема 12.1.6

(см. скан)

Схема 12.1.7

около дюжины фенилацетиленов под общим названием капилларидины (А-Е), не упомянуть которые было бы несправедливо (схема 12.1.6).

Что можно сказать о путях биосинтеза ацетиленовых соединений? Скорее всего, это традиционные пути (в первую очередь, поликетидный, а также мевалоновый и шикиматный), ведущие к образованию соответствующих углеродных скелетов. Но где-то, на одной из стадий последующих метаболических процессов, имеется ступенька, обеспеченная соответствующим ферментом (очевидно, специфической дегидрогеназой), ведущая к ацетиленовой связи путем дегидрирования олефинового фрагмента. Кумулены же, в свою очередь, могут быть образованы изомеризацией метилен-ацетиленового фрагмента в условиях кислотно-основного катализа (схема 12.1.7).