Монотерпен
Монотерпены представляют собой класс терпенов , которые состоят из двух изопреновых единиц и имеют молекулярную формулу C 10 H 16 . Монотерпены могут быть линейными (ациклическими) или содержать кольца (моноциклические и бициклические). Модифицированные терпены, например, 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
[ редактировать ]Монотерпены получают биосинтетически из единиц изопентенилпирофосфата , который образуется из ацетил-КоА при посредничестве мевалоновой кислоты в пути ГМГ-КоА-редуктазы . Альтернативный, несвязанный путь биосинтеза ИПП известен в некоторых группах бактерий и пластидах растений, так называемый путь МВП-(2-метил- Д -эритритол-4-фосфат), который инициируется С 5 сахарами . 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 образованию прототипа ациклического монотерпеноида гераниола . Дополнительные перегруппировки и окисления дают такие соединения, как цитраль , цитронеллаль , цитронеллол , линалоол и многие другие. Многие монотерпены, обнаруженные в морских организмах, галогенированы , например, галомон .
Основные примеры
[ редактировать ]- Отдельные монотерпены и монотерпеноиды
Ментол – моноциклический монотерпеноид.
Лимонен представляет собой моноциклический монотерпен.
Карвон – монотерпеноид.
Хинокитиол — монотерпеноид, трополона. производное
Линалоол – ациклический монотерпеноид.
Бициклические монотерпены включают карен , сабинен , камфен и туйен . Камфора , борнеол , эвкалиптол и аскаридол являются примерами бициклических монотерпеноидов, содержащих кетон, спирт, эфир и мостиковые пероксидные функциональные группы соответственно. [3] [4] Умбеллулон — еще один пример бициклического монотерпенового кетона.
Естественные роли
[ редактировать ]Монотерпены содержатся во многих частях различных растений, например в коре , сердцевине , коре и листьях хвойных деревьев, в овощах , фруктах и травах . [5] Эфирные масла очень богаты монотерпенами. Некоторые монотерпены, вырабатываемые 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 насекомых атак .
Монотерпены выделяются лесами и образуют аэрозоли , которые, как предполагается, служат ядрами конденсации облаков (CCN). Такие аэрозоли могут увеличить яркость облаков и охладить климат. [7]
Многие монотерпены имеют уникальный запах и вкус. Например, сабинен придает пикантный вкус черному перцу , 3-карен придает каннабису землистый вкус и запах, цитраль имеет лимоноподобный приятный запах и способствует характерному запаху цитрусовых , а туйен и карвакрол отвечают за острые ароматы летнего чабера и орегано соответственно. [8] [9] [10]
Монотерпены считаются аллелохимическими веществами . [11]
Использование
[ редактировать ]Многие монотерпены представляют собой летучие соединения, а некоторые из них являются хорошо известными ароматизаторами, содержащимися в эфирных маслах многих растений. [12] Например, камфора , цитраль , цитронеллол , гераниол , меркаптан грейпфрута , эвкалиптол , оцимен , мирцен , лимонен , линалоол , ментол , камфен и пинены используются в парфюмерно - косметической продукции. 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 средствах 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 от насекомых , например цитронеллол , эвкалиптол , лимонен , линалоол , хинокитиол , ментол и тимол . [16]
Аскаридол , камфора и эвкалиптол являются монотерпенами, имеющими фармацевтическое применение. [18] [19]
Влияние на здоровье
[ редактировать ]Исследование показывает, что ряд средств для чистки полов с определенными монотерпенами может вызвать загрязнение воздуха в помещении , эквивалентное или превышающее вред для дыхательных путей, когда человек проводит время возле оживленной дороги . Это происходит из-за озонолиза монотерпенов, таких как лимонен, что приводит к образованию SOA в атмосфере . [20] [21] Другое исследование предполагает, что монотерпены существенно влияют на органические аэрозоли в окружающей среде, но нет уверенности в том, что касается воздействия на окружающую среду. [22] В обзоре ученые пришли к выводу, что они надеются, что эти «вещества будут широко изучаться и все больше использоваться в медицине». [23] Исследование 2013 года показало, что «на основании побочных эффектов и оценок риска d-лимонен можно рассматривать как безопасный ингредиент. Однако потенциальное возникновение раздражения кожи требует регулирования использования этого химического вещества в качестве ингредиента в косметике». [24] [ нужен лучший источник ] Согласно обзору, несколько исследований показали, что «некоторые монотерпены (например, пулегон, ментофуран, камфора и лимонен) и сесквитерпены (например, зедерон, гермакрон) проявляют токсичность для печени» и что необходимы интенсивные исследования токсичности терпенов. [25]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эберхард Брейтмайер (2006). «Геми- и монотерпены». Терпены: ароматизаторы, ароматизаторы, фармацевтика, феромоны . стр. 10–23. дои : 10.1002/9783527609949.ch2 . ISBN 9783527609949 .
- ^ Дэвис, Эдвард М.; Крото, Родни (2000). «Ферменты циклизации в биосинтезе монотерпенов, сесквитерпенов и дитерпенов». Темы современной химии . 209 : 53–95. дои : 10.1007/3-540-48146-X_2 . ISBN 978-3-540-66573-1 .
- ^ Браун, RT (1975). «Бициклические монотерпеноиды». Дополнения ко 2-му изданию «Химии углеродных соединений Родда» : 53–93. дои : 10.1016/B978-044453346-3.50098-6 . ISBN 9780444533463 .
- ^ Виль, Вера; Яременко Иван; Иловайский, Алексей; Терентьев, Александр (2 ноября 2017 г.). «Пероксиды, обладающие антигельминтной, противопротозойной, фунгицидной и противовирусной биологической активностью: свойства, синтез и реакции» . Молекулы . 22 (11): 1881. doi : 10,3390/molecules22111881 . ПМК 6150334 . ПМИД 29099089 .
- ^ Сьёстрем, Ээро (22 октября 2013 г.). «Глава 5: Добывающие ресурсы». Химия древесины: основы и приложения (второе изд.). Сан-Диего. ISBN 978-0-08-092589-9 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Роуэлл, Роджер М. (2013). «Чатер 3: Химия клеточной стенки». Справочник по химии древесины и древесных композитов (2-е изд.). Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781439853801 .
- ^ Д.В. Спраклен; Б. Бонн; К. С. Карслав (2008). «Бореальные леса, аэрозоли и воздействие на облака и климат» (PDF) . Философские труды Королевского общества А. 366 (1885): 4613–26. Бибкод : 2008RSPTA.366.4613S . дои : 10.1098/rsta.2008.0201 . ПМИД 18826917 . S2CID 206156442 .
- ^ Тамер, Джанан Эдже; Суна, Сенем; Озкан-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. дои : 10.1016/B978-0-12-815270-6.00014-1 . ISBN 978-0-12-815270-6 . S2CID 187341441 .
- ^ PDR для лекарственных трав (4-е изд.). Монтвейл, Нью-Джерси: Томсон. 2007. с. 802. ИСБН 978-1-56363-512-0 .
- ^ «Травы губоцветных» . Энциклопедия пищевых наук и питания (2-е изд.). Амстердам: Академическая пресса. 2003. стр. 3082–3090. doi : 10.1016/B0-12-227055-X/00593-9 . ISBN 978-0-12-227055-0 .
- ^ Саидния, Судабех; Гохари, Ахмад Реза (2012). «Трипаноцидные монотерпены». Исследования по химии натуральных продуктов . 37 : 173–190. дои : 10.1016/B978-0-444-59514-0.00006-7 . ISBN 9780444595140 .
- ^ Лоза-Тавера, Герминия (1999). «Монотерпены в эфирных маслах». Химические вещества через биоинженерию высших растений . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 464. стр. 49–62. дои : 10.1007/978-1-4615-4729-7_5 . ISBN 978-1-4613-7143-4 . ПМИД 10335385 .
- ^ «Лимонен» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
- ^ Ласло, Пьер (2007). Цитрусовые: история . Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 9780226470283 .
- ^ Капути, Лоренцо; Апреа, Эухенио (1 января 2011 г.). «Использование терпеноидов в качестве натуральных вкусоароматических соединений в пищевой промышленности». Недавние патенты на продукты питания, питание и сельское хозяйство . 3 (1): 9–16. дои : 10.2174/2212798411103010009 . ПМИД 21114471 .
- ^ Перейти обратно: а б Комплексная химия натуральных продуктов (1-е изд.). Амстердам: Эльзевир. 1999. с. 306. ИСБН 978-0-08-091283-7 .
- ^ «КРАСНЫЕ ФАКТЫ: Тимол» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США .
- ^ «Информация о камфорном креме и мази» . Наркотики.com .
- ^ Тиссеран, Роберт (2014). «Глава 13: Профили эфирных масел» . Безопасность эфирных масел: руководство для специалистов здравоохранения (второе изд.). Эдинбург: Черчилль Ливингстон. ISBN 978-0-443-06241-4 .
- ^ «Чистящие средства вызывают уровень загрязнения в помещении, аналогичный уровню загрязнения на дороге с интенсивным движением» . Новый учёный . Проверено 10 марта 2022 г.
- ^ Розалес, Коллин Марсиэль Ф.; Цзян, Цзинлинь; Лахиб, Ахмад; Ботторфф, Брэндон П.; Рейди, Эмили К.; Кумар, Винай; Тасоглу, Антониос; Хубер, Хайнц; Дюсантер, Себастьен; Томас, Александр; Бур, Брэндон Э.; Стивенс, Филип С. (25 февраля 2022 г.). «Химия и воздействие на человека вторичного производства органических аэрозолей в результате озонолиза терпена в помещении» . Достижения науки . 8 (8): eabj9156. Бибкод : 2022SciA....8J9156R . дои : 10.1126/sciadv.abj9156 . ISSN 2375-2548 . ПМЦ 8880786 . ПМИД 35213219 .
- ^ 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; Крейсберг, Натан М.; Спилман, Стив Р.; Геринг, Сюзанна В.; Уилсон, Кевин Р.; Торнтон, Джоэл А.; Гольдштейн, Аллен Х. (12 февраля 2018 г.). «Монотерпены являются крупнейшим источником органических аэрозолей в летнее время на юго-востоке США» . Труды Национальной академии наук . 115 (9): 2038–2043. Бибкод : 2018PNAS..115.2038Z . дои : 10.1073/pnas.1717513115 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 5834703 . ПМИД 29440409 .
- ^ 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 . ПМИД 31587473 . S2CID 203850556 .
- ^ 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. дои : 10.1080/10937404.2013.769418 . ISSN 1093-7404 . ПМИД 23573938 . S2CID 40274650 .
- ^ Зарыбницкий, Томаш; Боушова, Ива; Амброж, Мартин; Скалова, Ленка (1 января 2018 г.). «Гепатотоксичность монотерпенов и сесквитерпенов». Архив токсикологии . 92 (1): 1–13. дои : 10.1007/s00204-017-2062-2 . ISSN 1432-0738 . ПМИД 28905185 . S2CID 22483285 .