Терпеноиды
Терпено́иды, изопреноиды, производные терпенов, содержащие атомы кислорода или другие гетероатомы, а также соединения, содержащие укороченные терпеновые фрагменты. Основным природным источником терпеноидов являются растения – смола хвойных, эфирные масла. Углеродный скелет терпеноидов образован из изопреновых звеньев, число которых в молекуле положено в основу классификации терпеноидов.
Классификация
Классификация терпеноидов
| Группа | Число изопреновых звеньев | Число атомов углерода |
| Монотерпеноиды
(C10 -терпеноиды) |
2 | 10 |
| Сесквитерпеноиды
(C15 -терпеноиды) |
3 | 15 |
| Дитерпеноиды
(C20 -терпеноиды) |
4 | 20 |
| Сестертерпеноиды
(C25 -терпеноиды) |
5 | 25 |
| Тритерпеноиды
(C30 -терпеноиды) |
6 | 30 |
| Тетратерпеноиды
(C40 -терпеноиды) |
8 | 40 |
В пределах каждой группы различают ациклические и циклические терпеноиды. Количество циклов в молекулах терпеноидов может варьировать от трёх в монотерпеноидах до пяти в тритерпеноидах. В цикле присутствует от трёх до семи атомов углерода. Также при классификации терпеноидов часто руководствуются логикой биосинтеза (биогенетическое древо), а не формальным признаком числа колец (подробно о классификации см. Семенов. 2009[1]).
Примером ациклических монотерпеноидов служат альдегиды цитраль и цитронеллаль, спирты гераниол, линалоол и цитронеллол. К моноциклическим монотерпеноидам относятся кетоны иононы, спирты ментол, тимол и терпинеолы, к бициклическим – кетон камфора и спирты борнеолы.
К ациклическим сесквитерпеноидам относятся спирты фарнезол и неролидол. Абсцизовая кислота – представитель моноциклических сесквитерпеноидов. Ювенильные гормоны насекомых являются эпоксидами метиловых эфиров кислот с фарнезановым углеродным скелетом.
Представителем ациклических дитерпеноидов служит спирт фитол. Абиетиновая кислота относится к трициклическим дитерпеноидам, а гиббереллины – к тетрациклическим.
Стерины являются тетрациклическими тритерпеноидами.
Предшественник монотерпеноидов – пирофосфат гераниола, образуется при взаимодействии изопентенил пирофосфата (ИППФ) и диметилаллил пирофосфата (ДМАПФ). Эти два соединения могут образовываться из мевалоновой кислоты в результате серии ферментативных реакций. Существует также альтернативный способ биосинтеза ДМАПФ и ИППФ – метилэритролфосфатный путь (немевалонатный путь) биосинтеза.
Ксантофиллы относятся к тетратерпеноидам.
Биосинтез и роль в природе
Пирофосфат гераниола способен присоединять следующую молекулу ИППФ с образованием пирофосфата фарнезола – предшественника сесквитерпеноидов. Присоединение ещё одной молекулы ИППФ даёт пирофосфат геранилгераниола, простейшего дитерпеноида, и так далее.
Из ациклических молекул терпеноидов под действием многочисленных и разнообразных реакций циклизации, а также вторичных биосинтетических процессов (перегруппировки, окисление и др.) образуется множество природных молекул терпеноидов различного строения.
Роль терпеноидов в природе велика. Они являются активными участниками обменных процессов, например витамины A, E, D2 , каротиноиды. С терпеноидами связаны такие группы веществ, как стерины и стероиды, которые образуются из тритерпеноидных предшественников путём потери части атомов углеродного скелета. Терпеноид фитол входит в состав хлорофилла. Растения используют терпеноиды как аттрактанты или репелленты, гормоны роста. Морские водоросли и беспозвоночные синтезируют галогенсодержащие монотерпеноиды, выполняющие функции репеллентов и антифидантов. У насекомых монотерпениоды выступают в роли половых аттрактантов и агрегационных феромонов.
Способы получения
В промышленности терпеноиды выделяют из природного сырья. Легкодоступные терпены и терпеноиды используются для трансформации в другие продукты, например из α-пинена получают линолоол, гераниол, нерол и α-терпинеол. Разработаны также синтетические пути получения терпеноидов. C10 -терпеноиды (например цитраль, гераниол, β-ионон и др.) были синтезированы из изопрена (C5 ), ацетона (C3 ) и ацетилена (C2 ) (C5 +C3 +C2 путь). Из двух молекул изопрена (C5 +C5 путь) был получен лавандулол. В реакции теломеризации с диэтиламином образуется N,N-диэтилнериламин, из которого синтезируют ментол, гераниол, цитронеллаль и др.
Применение
Терпеноиды используются в медицине, парфюмерно-косметической и пищевой промышленности.
Примечания
- ↑ Семенов А. А. Основы химии природных соединений. В 2 т. Т. 1 / А. А. Семенов, В. Г. Карцев. – Москва : Научное партнерство : МБФНП, 2009.
Литература
- Племенков В. В. Введение в химию природных соединений : учебное пособие для вузов. – Казань : [б. и.], 2001.
- Breitmaier E. Terpenes : Flavors, Fragrances, Pharmaca, Pheromones. – Weinheim : Wiley-VCH, 2006.
- Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology / ed. by A. Seidel. – 5th ed. – Hoboken, NJ : Wiley-Interscience, 2007. – Vol. 24.
- Семенов А. А. Основы химии природных соединений. В 2 т. Т. 1 / А. А. Семенов, В. Г. Карцев. – Москва : Научное партнерство : МБФНП, 2009.
- Weitz H. M. Isoprene / H. M. Weitz, E. Loser // Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry / ed.-in-chief B. Elvers. – Weinheim : Wiley-VCH-Verlag, 2011. – Vol. 20. – P. 83–101.