Терпеновые соединения

Классификация терпеновых соединений

Терпеновые соединения относят к ещё более обширному классу вторичных метаболитов, широко распространенных в природе – классу изопреноиды^[8].

Терпеновые соединения – это соединения, содержащие целое число изо-C₅-фрагментов в независимости от содержания в их молекулах других элементов, обычно кислорода^[8].

Терпеновые соединения классифицируются на основании количества изо-C₅-остатков в молекуле. При этом за единицу терпена, в силу исторических причин, принимают фрагмент (молекула) из двух изопреновых звеньев. Это основано на том факте, что очень долгое время терпены, обнаруженные в природе, имели минимальный углеродный состав C₁₀. И только совсем недавно во многих растениях в очень низкой концентрации были обнаружены собственно изопрен и его производные^[8].

По строению молекул различают алифатические терпены и циклические терпены (гидроароматические соединения), тесно связанные взаимными переходами^[5].

К алифатическим терпенам относятся отдельные спирты и альдегиды с двумя двойными связями, содержащие два изопреновых остатка. Например, спирт гераниол – главная составная часть розового и гераниевого масел. Окисляясь, образуется альдегид – цитралъ, который является основой эвкалиптового масла^[5].

Терпеновые соединенияделят на следующие типы:

• гемитерпены (полутерпены) – число атомов углерода 5 (изопрен C₅H₈);
• монотерпены – число атомов углерода 10 (гераниол C₁₀H₁₈O) – летучие фракции эфирных масел;
• сесквитерпены – число атомов углерода 15 (фарнезол C₁₅H₂₆O) – тяжелолетучие фракции эфирных масел;
• дитерпены – число атомов углерода 20 (геранил-гераниол C₂₀H₃₄O) – входят в
• состав ряда смол;
• сестертерпены – число атомов углерода 25 (офноболин А);
• тритерпены – число атомов углерода 30 (сквален – C₃₀H₅₀) – являются агликонами сапонинов;
• тетратерпены – число атомов углерода 40 (бета-каротин – C₄₀H₅₈) – образуют разные пигменты каротиноидов;
• политерпены – число атомов углерода от 7*10³ до 3*10⁵ (каучук – (C₅H₈)n) – представляют собой полимерные продукты^[8].

Циклические терпеновые соединения могут иметь одно, два или три конденсированных цикла. Различают моно-, бициклические терпеновые соединения:

• моноциклические терпеновые соединения – терпены ментанового ряда, представленные серией диеовых углеводородов, во главе которых стоит лимонен С₁₀H₁₆((+)-лимонен входит в состав эфирных масел цитрусовых, (-)- лимонен – в состав скипидара, выделяемого из живицы хвойных деревьев;
• бициклицеские терпеновые соединения – все основные бициклические монотерпены представлены в живицах хвойных растений (α-пинен С₁₀H₁₆) и в малых дозах в эфирных маслах других растений-эфироносов^{[5] [8]}.

Свойства терпеновых соединений

Терпеновые соединения в силу их многообразия обладают различными химическими и физическими свойствами. Терпеновые соединения могут являться спиртами, альдегидами кетонами, фенолами, кислотами, эфирами, лактонами, окисями, хинонами^[5].

Разнообразие терпеновых соединений возрастает за счет их склонности к различным формам изомерии: оптической, геометрической (цис- и трансизомерия), изомерия перемещения этиленовой связи^[5].

В числе терпеновых соединений есть и жидкости, и кристаллические вещества, находящиеся в эфирных маслах в растворенном состоянии^[5].

Кроме химического строения (содержания целого числа изо-C₅-фрагментов) их объединяет высокая биологическая активность^[6].

Самостоятельно и в составе эфирных масел различных растений терпеновые соединения проявляют антибактериальную, фунгицидную, антивирусную, иммунорегулирующую, цитотоксическую активность^[8].

Терпеновые соединения в растениях

Терпеновые соединения в растительном мире распространены очень широко. Эфирные масла практически всех пахнущих растений, смолы хвойных под общим названием «живица» содержат терпеновые соединения. Живицы хвойных – наиболее богатый источник самых разнообразных терпенов как по номенклатуре, так и по количеству^[8].

В растениях терпены и их производные накапливаются в железистых волокнах и чешуйках (эфирные масла), смоляных ходах (смолы), млечном соке (каучук и гутта). Внутри клеток они содержаться в основном в виде гликозидов терпеновых спиртов^[6].

Многие представители монотерпенов и сесквитерпенов и их кислородосодержащие производные (альдегиды, спирты, эфиры с карбоновыми кислотами) – главные компоненты эфирных масел^[6].

Эфирные масла – это легколетучие жидкости, обусловливающие аромат многих растений и их продуктов. Содержание эфирных масел, в расчете на сырую массу обычно составляет: в овощах – 10–100 мг/%; в клубнях картофеля и хрене – до 200 мг/%; в яблоках, персиках, винограде – 1–10 мг/%; в кожуре лимонов, апельсинов, мандаринов – 1,2–2,5%^[6].

Роль эфирных масел в жизни растений до конца достоверно не установлена. Вполне вероятно, они служат защитниками от вредителей и болезней, заживления повреждений, для привлечения опыляющих насекомых, выполняют роль запасных веществ или являются продуктами распада. В любом случае, достоверно что эфирные масла и входящие в их состав соединения, в частности терпеновые, являются активными участниками различных обменных процессов, протекающих в растительном организме. Об этом свидетельствуют и высокие реакционные способности терпеновых соединений^[5].

Применение

Терпеновые соединения широко применяют в косметической промышленности при производстве парфюмерных композиций, косметики. В пищевой промышленности – в качестве пищевых эссенций. В целлюлозной – для производства картона и бумаги. В фармакологии – как лекарственные средства и их составляющие. В химической – как пластификаторы, растворители, флотационное масло, иммерсионные жидкости^[3].

В сфере защиты растений терпеновые соединения выступают в качестве действующих веществ фунгицидов, инсектицидов и регуляторов роста растений^[3].

В настоящее время разрешены к использованию на территории России регуляторы роста растений:

• «Новосил, ВЭ», «Вэрва, ВЭ», «Альфастим, ВЭ», «Биосил, ВЭ» – действующие вещества тритерпеновые кислоты;
• «БиоЛарикс, ВРК» – дитерпеновые спирты и углеводороды^[1].

Получение

Терпеновые соединения выделяют из природного сырья различными методами:

• ректификацией – разделение многокомпонентных смесей путем противоточного массообмена между паром и жидкостью;
• вымораживанием;
• перегонкой с водяным паром;
• экстракцией летучими растворителями;
• путем анфлеража (с помощью нелетучих растворителей – жиров и масел)^[3].

Основное методы выделения и разделения терпеноидов из хвойных – газожидкостная и адсорбционная хроматография. Методом газожидкостной хроматографии идентифицируют монотерпены и сесквитерпены и их производные, содержащие кислород^[3].

Получать терпеновые соединение возможно и синтетическими путями. Разнообразные терпеноиды получают из более доступных терпенов либо из химического сырья. В частности, содержащиеся в скипидаре терпены используют при производстве камфоры, терпинеола, гераниола, карвона^[3].

Цитраль, выделяемый из эфирных масел лимонграсса, лимона, кулебы, эвкалипта, можно получить и путем окисления линалоола (спирт, относящийся к терпеноидам) или синтезировать из изопрена, ацетона и ацетилена^[3].

Конкретные терпеновые соединения из их смесей можно получить путем фракционной перегонки в вакууме либо методами хроматографии^[3].

Сесквитерпены от их кислородосодержащих производных отделяют путем хроматографии на оксиде алюминия. Тем же способом кислородосодержащие производные сесквитерпенов разделяют на спирты, кетоны и лактоны. С помощью этого же метода получают конкретные сесквитерпены^[9].

Токсикологические свойства и характеристики

Терпеновые соединения не показывают токсикологической активности, не проявляют мутагенные и канцерогенные свойства. Однако, надо учитывать, что, являясь биологически активными соединениями они могут оказывать разноплановое влияние на человека и животных^[3].

В целом, отмечается, что использование терпеновых соединений согласно рекомендаций и регламентов оказывает благотворное влияние на растения, животных и людей^[3].