stringtranslate.com

Монотерпеновые

Монотерпены — это класс терпенов , которые состоят из двух изопреновых единиц и имеют молекулярную формулу C 10 H 16 . Монотерпены могут быть линейными (ациклическими) или содержать кольца (моноциклическими и бициклическими). ​​Модифицированные терпены, такие как содержащие кислородную функциональность или лишенные метильной группы, называются монотерпеноидами . Монотерпены и монотерпеноиды разнообразны. Они имеют отношение к фармацевтической, косметической, сельскохозяйственной и пищевой промышленности. [1]

Биосинтез

Монотерпены получаются биосинтетически из единиц изопентенилпирофосфата , который образуется из ацетил-КоА через посредничество мевалоновой кислоты в пути HMG-CoA-редуктазы . Альтернативный, неродственный путь биосинтеза IPP известен в некоторых бактериальных группах и пластидах растений, так называемый путь MEP-(2-метил- D -эритритол-4-фосфат), который инициируется из сахаров C5 . В обоих путях IPP изомеризуется в DMAPP ферментом изопентенилпирофосфатизомеразой.

Геранилпирофосфат является предшественником монотерпенов (и, следовательно, монотерпеноидов). [2] Удаление пирофосфатной группы из геранилпирофосфата приводит к образованию ациклических монотерпенов, таких как оцимен и мирцены . Гидролиз фосфатных групп приводит к прототипическому ациклическому монотерпеноиду гераниолу . Дополнительные перегруппировки и окисления дают такие соединения, как цитраль , цитронеллаль , цитронеллол , линалоол и многие другие. Многие монотерпены, обнаруженные в морских организмах, являются галогенированными , например, галомон .

Основные примеры

Бициклические монотерпены включают карен , сабинен , камфен и туйен . Камфора , борнеол , эвкалиптол и аскаридол являются примерами бициклических монотерпеноидов, содержащих кетонную, спиртовую, эфирную и мостиковую пероксидную функциональные группы соответственно. [3] [4] Умбеллулон является еще одним примером бициклического монотерпенового кетона.

Естественные роли

Монотерпены встречаются во многих частях различных растений, таких как кора , сердцевина , кора и листья хвойных деревьев, в овощах , фруктах и ​​травах . [5] Эфирные масла очень богаты монотерпенами. Несколько монотерпенов, производимых деревьями, такие как линалоол , хинокитиол и оцимен, обладают фунгицидной и антибактериальной активностью и участвуют в заживлении ран. [6] Некоторые из этих соединений производятся для защиты деревьев от атак насекомых .

Монотерпены выделяются лесами и образуют аэрозоли , которые, как предполагается, служат ядрами конденсации облаков (CCN). Такие аэрозоли могут увеличивать яркость облаков и охлаждать климат. [7]

Многие монотерпены имеют уникальный запах и вкус. Например, сабинен придает пряный вкус черному перцу , 3-карен придает каннабису землистый вкус и запах, цитраль имеет приятный лимонный запах и придает характерный запах цитрусовым , а туйен и карвакрол отвечают за острые вкусы чабера и орегано соответственно. [8] [9] [10]

Монотерпены считаются аллелохимикатами . [11]

Использует

Многие монотерпены являются летучими соединениями, и некоторые из них являются хорошо известными ароматизаторами, содержащимися в эфирных маслах многих растений. [12] Например, камфора , цитраль , цитронеллол , гераниол , грейпфрутовый меркаптан , эвкалиптол , оцимен , мирцен , лимонен , линалоол , ментол , камфен и пинены используются в парфюмерии и косметических продуктах. Лимонен и периллиловый спирт используются в чистящих средствах. [13] [14]

Многие монотерпены используются в качестве пищевых ароматизаторов и пищевых добавок , например , борнилацетат , цитраль , эвкалиптол , ментол , хинокитиол , камфен и лимонен . [15] [16] Ментол , хинокитиол и тимол также используются в продуктах гигиены полости рта . Тимол также обладает антисептическими и дезинфицирующими свойствами. [17]

Летучие монотерпены, вырабатываемые растениями, могут привлекать или отпугивать насекомых, поэтому некоторые из них используются в репеллентах , например , цитронеллол , эвкалиптол , лимонен , линалоол , хинокитиол , ментол и тимол . [16]

Аскаридол , камфора и эвкалиптол — это монотерпены, которые используются в фармацевтике. [18] [19]

Влияние на здоровье

Исследование показывает, что ряд чистящих средств для пола с определенными монотерпенами может вызывать загрязнение воздуха в помещении , эквивалентное или превышающее вред для дыхательных путей, когда время проводится вблизи оживленной дороги . Это происходит из-за озонолиза монотерпенов, таких как лимонен, что приводит к образованию атмосферного SOA . [20] [21] Другое исследование показывает, что монотерпены существенно влияют на окружающий органический аэрозоль с неопределенностями относительно воздействия на окружающую среду. [22] В обзоре ученые пришли к выводу, что они надеются, что эти «вещества будут широко изучаться и использоваться все чаще в медицине». [23] Исследование 2013 года показало, что «на основании побочных эффектов и оценки рисков d-лимонен можно считать безопасным ингредиентом. Однако потенциальное возникновение раздражения кожи требует регулирования этого химического вещества как ингредиента в косметике». [24] [ необходим лучший источник ] Согласно обзору, несколько исследований показали, что «некоторые монотерпены (например, пулегон, ментофуран, камфора и лимонен) и сесквитерпены (например, цедерон, гермакрон) проявляют токсичность для печени», и что необходимы интенсивные исследования токсичности терпенов. [25]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Эберхард Брейтмайер (2006). «Геми- и монотерпены». Терпены: ароматизаторы, ароматизаторы, фармацевтика, феромоны . стр. 10–23. дои : 10.1002/9783527609949.ch2. ISBN 9783527609949.
  2. ^ Дэвис, Эдвард М.; Крото, Родни (2000). «Ферменты циклизации в биосинтезе монотерпенов, сесквитерпенов и дитерпенов». Темы в Current Chemistry . 209 : 53–95. doi :10.1007/3-540-48146-X_2. ISBN 978-3-540-66573-1.
  3. ^ Браун, РТ (1975). «Бициклические монотерпеноиды». Дополнения ко 2-му изданию «Химии углеродных соединений» Родда : 53–93. doi :10.1016/B978-044453346-3.50098-6. ISBN 9780444533463.
  4. ^ Виль, Вера; Яременко, Иван; Иловайский, Алексей; Терентьев, Александр (2 ноября 2017 г.). «Пероксиды с антигельминтной, антипротозойной, фунгицидной и противовирусной биоактивностью: свойства, синтез и реакции». Molecules . 22 (11): 1881. doi : 10.3390/molecules22111881 . PMC 6150334 . PMID  29099089. 
  5. ^ Sjöström, Eero (22 октября 2013 г.). "Глава 5: Экстрактивные вещества". Wood Chemistry: Fundamentals and Applications (Второе издание). Сан-Диего. ISBN 978-0-08-092589-9.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  6. ^ Роуэлл, Роджер М. (2013). "Глава 3: Химия клеточной стенки". Справочник по химии древесины и древесным композитам (2-е изд.). Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781439853801.
  7. ^ DV Spracklen; B. Bonn; KS Carslaw (2008). «Бореальные леса, аэрозоли и их воздействие на облака и климат» (PDF) . Philosophical Transactions of the Royal Society A. 366 ( 1885): 4613–26. Bibcode : 2008RSPTA.366.4613S. doi : 10.1098/rsta.2008.0201. PMID  18826917. S2CID  206156442.
  8. ^ Тамер, Канан Эдже; Суна, Сенем; Озджан-Синир, Гюльшах (2019). "14 - Токсикологические аспекты ингредиентов, используемых в безалкогольных напитках". Безалкогольные напитки. Том 6: Наука о напитках . Даксфорд, Великобритания: Woodhead Publishing. стр. 441–481. doi :10.1016/B978-0-12-815270-6.00014-1. ISBN 978-0-12-815270-6. S2CID  187341441.
  9. ^ PDR для лекарственных средств растительного происхождения (4-е изд.). Монтвейл, Нью-Джерси: Томсон. 2007. стр. 802. ISBN 978-1-56363-512-0.
  10. ^ "Herbs of the Labiatae". Энциклопедия пищевых наук и питания (2-е изд.). Амстердам: Academic Press. 2003. С. 3082–3090. doi :10.1016/B0-12-227055-X/00593-9. ISBN 978-0-12-227055-0.
  11. ^ Saeidnia, Soodabeh; Gohari, Ahmad Reza (2012). «Трипаноцидные монотерпены». Исследования по химии натуральных продуктов . 37 : 173–190. doi :10.1016/B978-0-444-59514-0.00006-7. ISBN 9780444595140.
  12. ^ Loza-Tavera, Herminia (1999). "Монотерпены в эфирных маслах". Химические вещества через биоинженерию высших растений . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Т. 464. С. 49–62. doi :10.1007/978-1-4615-4729-7_5. ISBN 978-1-4613-7143-4. PMID  10335385.
  13. ^ "Лимонен". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  14. ^ Ласло, Пьер (2007). Цитрусовые: История . Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 9780226470283.
  15. ^ Caputi, Lorenzo; Aprea, Eugenio (1 января 2011 г.). «Использование терпеноидов в качестве натуральных ароматизаторов в пищевой промышленности». Последние патенты в области пищевых продуктов, питания и сельского хозяйства . 3 (1): 9–16. doi :10.2174/2212798411103010009. PMID  21114471.
  16. ^ ab Комплексная химия натуральных продуктов (1-е изд.). Амстердам: Elsevier. 1999. стр. 306. ISBN 978-0-08-091283-7.
  17. ^ "КРАСНЫЕ ФАКТЫ: Тимол" (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США .
  18. ^ "Информация о креме и мази Камфора". Drugs.com .
  19. ^ Tisserand, Robert (2014). "Глава 13: Профили эфирных масел". Безопасность эфирных масел: руководство для специалистов здравоохранения (Второе издание). Эдинбург: Churchill Livingstone. ISBN 978-0-443-06241-4.
  20. ^ «Чистящие средства вызывают уровень загрязнения в помещении, аналогичный уровню на оживленной дороге». New Scientist . Получено 10 марта 2022 г.
  21. ^ Rosales, Colleen Marciel F.; Jiang, Jinglin; Lahib, Ahmad; Bottorff, Brandon P.; Reidy, Emily K.; Kumar, Vinay; Tasoglou, Antonios; Huber, Heinz; Dusanter, Sebastien; Tomas, Alexandre; Boor, Brandon E.; Stevens, Philip S. (25 февраля 2022 г.). "Химия и последствия воздействия на человека вторичного органического аэрозоля, образующегося при озонолизе терпенов в помещениях". Science Advances . 8 (8): eabj9156. Bibcode :2022SciA....8J9156R. doi :10.1126/sciadv.abj9156. ISSN  2375-2548. PMC 8880786 . PMID  35213219. 
  22. ^ Чжан, Хаофэй; Да, Линдси Д.; Ли, Бен Х.; Кертис, Майкл П.; Уортон, Дэвид Р.; Исаакман-ВанВерц, Габриэль; Оффенберг, Джон Х.; Левандовски, Майкл; Кляйндиенст, Тадеуш Э.; Бивер, Мелинда Р.; Холдер, Амара Л.; Лоннеман, Уильям А.; Дочерти, Кеннет С.; Джауи, Мохаммед; Пай, Хавала ОТ; Ху, Вэйвэй; Дэй, Дуглас А.; Кампусано-Жост, Педро; Хименес, Хосе Л.; Го, Хунъюй; Вебер, Родни Дж.; де Гау, Йост; Косс, Эбигейл Р.; Эдгертон, Эрик С.; Брюн, Уильям; Мор, Клаудия; Лопес-Хилфикер, Фелипе Д.; Лутц, Анна; Крайсберг, Натан М.; Шпильман, Стив Р.; Геринг, Сюзанна В.; Уилсон, Кевин Р.; Торнтон, Джоэл А.; Голдштейн, Аллен Х. (12 февраля 2018 г.). «Монотерпены являются крупнейшим источником органических веществ в летнее время аэрозоль на юго-востоке США". Труды Национальной академии наук . 115 (9): 2038–2043. Bibcode : 2018PNAS..115.2038Z. doi : 10.1073 /pnas.1717513115 . ISSN  0027-8424. PMC 5834703. PMID  29440409. 
  23. ^ Войтуник-Кулеша, Каролина А.; Каспржак, Камила; Онищук, Томаш; Онищук, Анна (8 ноября 2019 г.). «Природные монотерпены: гораздо больше, чем просто запах». Химия и биоразнообразие . 16 (12): e1900434. дои : 10.1002/cbdv.201900434. ISSN  1612-1872. PMID  31587473. S2CID  203850556.
  24. ^ Ким, Ён У; Ким, Мин Джи; Чанг, Бу Ён; Банг, Ду Ён; Лим, Сон Кван; Чхве, Сыль Мин; Лим, Дак Су; Чо, Мён Чан; Юн, Кёнсил; Ким, Хён Сик; Ким, Кю Бонг; Ким, Ю Сун; Квак, Сын Джун; Ли, Бён Му (1 января 2013 г.). «Оценка безопасности и оценка риска d-лимонена». Журнал токсикологии и гигиены окружающей среды, часть B. 16 (1): 17–38. Бибкод : 2013JTEHB..16...17K. дои : 10.1080/10937404.2013.769418. ISSN  1093-7404. PMID  23573938. S2CID  40274650.
  25. ^ Зарыбницкий, Томаш; Боушова, Ива; Амброж, Мартин; Скалова, Ленка (1 января 2018 г.). «Гепатотоксичность монотерпенов и сесквитерпенов». Архив токсикологии . 92 (1): 1–13. Бибкод : 2018ArTox..92....1Z. дои : 10.1007/s00204-017-2062-2. ISSN  1432-0738. PMID  28905185. S2CID  22483285.