二萜
二萜:化合物 C₂₀
Diterpenoids are C20 molecules derived from four isoprene units. Unlike sesquiterpenes, which are often liquids, diterpenes are usually crystalline solids. They are classified by the number of ring systems present: acyclic (phytane), bicyclic (labdane, clerodane), tricyclic (primarane, abiatane), tetracyclic (kaurane, gibberellane), and macrocyclic (cembrane, lathyrane, tigliane, taxane).
Diterpenoids 是一种含有 20 个碳原子的化合物 (C₂₀) 由 isoprene units สี่หน่วย กระบวนการสังเคราะห์ในขั้นปลายจะสร้างการดัดแปลงโครงสร้างที่หลากหลาย ทำให้ไดเทอร์พีนมีรูปร่างหลายแบบมากกว่าเทอร์พีนขนาดเล็กกว่า แม้ว่าจะมีสมบัติทางเคมีหลายอย่างที่คล้ายกับ sesquiterpenes 但二萜类化合物通常是 crystalline solids ไม่ใช่ของเหลว ทำให้คุณสมบัติทางกายภาพแตกต่างออกไปอย่างชัดเจน
二萜类化合物根据所含环的数量进行分类。此外,某些化合物还可能在侧链或作为 ester substitutions 或者 epoxides 有些种类有经过处理的6原子环 aromatization ขณะที่บางชนิดมีวงแหวน 5 และ 7 อะตอมเชื่อมต่อกัน ความหลากหลายของโครงสร้างนี้เองที่ทำให้ไดเทอร์พีนแสดงฤทธิ์ทางชีวภาพที่กว้างขวาง
Diterpenes are classified into distinct structural types based on their ring systems. Each type has unique chemical and biological characteristics that influence how the compounds interact with biological systems.
二萜类化合物根据分子中环的数量和特征分为主要类别,如下表所示:
| 类型 | 环的数量 | 结构示例 | 例子 |
|---|---|---|---|
| Acyclic | 0 | Phytane | 叶绿素中的植物醇 (Phytol) |
| Bicyclic | 2 | Labdane, Clerodane | 芸香酸、考马宾 |
| Tricyclic | 3 | Primarane, Abiatane | 白内酯(酒,迷迭香) |
| Tetracyclic | 4 | Kaurane, Gibberellane | 甜叶菊苷(甜叶菊),赤芽孢杆菌 |
| Macrocyclic | 大环 | Cembrane, Lathyrane, Tigliane, Taxane | phorbol酯(毒性),泰索尔 |
类型 taxane 具有特殊的药用价值,因为它是的结构基础 taxol (paclitaxel) 从树皮中提取的抗癌药 Pacific yew tree (Taxus brevifolia) 部分 tigliane 是结构 phorbol esters 是一种刺激性和促进癌症的物质
药理性质
Diterpenes are found primarily in higher plants and fungi. They display a remarkable range of pharmacological properties including analgesic, antibacterial, antifungal, anti-inflammatory, antineoplastic, cardiotonic, cytotoxic, enzyme-inhibiting, and insecticidal activities. Key medicinal applications include expectorants (Grindelia, horehound), cardiovascular agents (forskolin from Coleus forskohlii), and the unique hallucinogen salvinorin A from Salvia divinorum.
二萜类化合物存在于 higher plants 和在 fungi Phytol เป็นไดเทอร์พีนที่พบได้ในพืชชั้นสูงทุกชนิดในฐานะองค์ประกอบของ chlorophyll 但其他类型的萜类化合物分布更为有限,仅在特定植物群中发现。大多数萜类化合物不太常见于 glycosides 使 stevioside 从 Stevia rebaudiana 是种味道非常甜的糖苷,被认为是极值得注意的例外
เช่นเดียวกับกลุ่มเทอร์พีนอื่นๆ ไดเทอร์พีนแสดงฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่หลากหลาย แม้ว่าในปัจจุบันยังมีการนำไดเทอร์พีนมาใช้ในการแพทย์แผนปัจจุบันค่อนข้างน้อย แต่สารเหล่านี้อาจมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพของสมุนไพรยาจำนวนมาก ฤทธิ์ที่พิสูจน์แล้ว ได้แก่:
- Analgesic — 缓解疼痛
- Antibacterial — 抗菌
- Antifungal — 抗真菌
- Anti-inflammatory — 抗炎
- Antineoplastic — 抑制肿瘤
- Antiprotozoal — 抗原生动物(对 Leishmania)
- Cardiotonic — 滋养心脏
- Cytotoxic — 对细胞有毒
- Enzyme inhibitor — 抑制酶
- Insecticidal — 杀虫
- Skin irritant — 刺激皮肤
- Sweetening agents — 甜味剂
祛痰作用: 性质 expectorant 的 Grindelia 和野薄荷(horehound, Marrubium vulgare) อาจเป็นผลจากไดเทอร์พีนที่พืชเหล่านี้ประกอบด้วย โดยเฉพาะกรินเดลิกแอซิดและมาร์รูบิอิน ซึ่งช่วยในการขับเสมหะออกจากทางเดินหายใจ
对心脏和血管的作用: Forskolin 从 Coleus forskohlii 显示作用 cardiovascular 多样 diterpenoid quinones 从 Salvia miltiorrhiza 也对心血管系统产生作用
无氮致幻物质: 非常有趣的是 salvinorin A 常见于叶子中 Salvia divinorum 是 hallucinogen ที่มีฤทธิ์แรงมาก และที่พิเศษยิ่งกว่าคือสารนี้ไม่มีไนโตรเจนในโมเลกุล ซึ่งแตกต่างจากสารประสาทหลอนทั้งหมดที่รู้จักในขณะนั้น ทำให้ซัลวิโนริน เอ เป็นโมเลกุลที่นักวิจัยให้ความสนใจศึกษาเพื่อทำความเข้าใจกลไกของการเปลี่ยนแปลงสภาวะจิตสำนึก
某些二萜具有高度毒性,尤其是 phorbol esters 种类 tigliane-type 常见于 croton oil 和乳胶 Euphorbia 具有特性 irritant 高且是 cocarcinogenic 可促进癌症发生,与其他致癌物质一起使用,科学家正在研究 phorbol esters 认真理解癌症发生机制,这可能导致未来开发癌症治疗药物
重要的二萜类化合物
Numerous specific diterpene compounds have well-documented pharmacological activities. Key examples include cafestol (coffee bean anti-inflammatory), carnosol (sage/rosemary antioxidant), forskolin (Coleus cardiovascular), ginkgolides (Ginkgo biloba PAF antagonist), glycyrrhizin (licorice sweetener 50× sucrose), marrubiin (horehound expectorant), phytol (chlorophyll component, vitamin precursor), and stevioside (Stevia — 300× sweeter than sucrose).
Cafestol 是主要成分之一 nonsaponifiable 咖啡豆油Coffea spp.) 卡菲斯托尔具有 anti-inflammatory 并刺激 glutathione-S-transferase 是重要的酶 detoxifying หรือทำให้สารพิษเป็นกลางในร่างกาย การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่ากาแฟอาจมีประโยชน์บางอย่างต่อสุขภาพนอกเหนือจากคาเฟอีน แม้ว่าคาเฟสตอลยังเป็นที่รู้จักว่าอาจเพิ่มระดับโคเลสเตอรอลในเลือดหากบริโภคในปริมาณมาก
Carnosol 发现于 sage (Salvia officinalis) 和 rosemary (Rosmarinus officinalis) 传统上,这两种植物被用作 aromatic bitter ซึ่งเป็นสมุนไพรที่มีทั้งรสขมและกลิ่นหอม ใช้กระตุ้นการย่อยอาหาร คาร์โนซอลเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่แข็งแกร่ง และยังมีงานวิจัยที่แสดงให้เห็นถึงฤทธิ์ต้านการอักเสบและอาจมีฤทธิ์ต้านมะเร็งในระดับเซลล์
Coleonol 见于叶 Coleus forskohlii 并显示出 hypotensive คือสามารถลดความดันโลหิตได้ สารนี้เกี่ยวข้องกับฟอร์สโคลินซึ่งพบในรากของพืชชนิดเดียวกัน โดยทั้งสองสารมีฤทธิ์ต่อระบบหัวใจและหลอดเลือด
Columbin 是一种非常苦的物质,见于苦参根(Jateorhiza palmata) 这种植物的根用于制备 bitter tonic 被称为 Radix Columba ในตำรายาต่างๆ ของยุโรป ยาขมประเภทนี้ใช้กระตุ้นการผลิตน้ำย่อยและเพิ่มความอยากอาหาร เหมาะสำหรับผู้ป่วยที่มีปัญหาการย่อยอาหารอ่อนแอ
Forskolin 发现于根部 Coleus forskohlii 并显示出 cardiovascular 多种,forskolin的主要机制是激活酶 adenylyl cyclase 其增加水平 cyclic AMP ภายในเซลล์ ส่งผลต่อการทำงานของกล้ามเนื้อหัวใจและระบบหลอดเลือด ฟอร์สโคลินจึงเป็นเครื่องมือวิจัยที่สำคัญในชีวเคมีและเภสัชวิทยา และเป็นที่สนใจในการพัฒนายาบำรุงหัวใจ
Geranylgeraniol 见于亚麻籽油或亚麻籽中(Linum usitatissimum) 这种物质在生物合成方面很重要,因为 diphosphate 的香叶环醇起作用 biogenetic precursor ของไดเทอร์พีนทั้งหมด กล่าวคือเป็นจุดเริ่มต้นที่พืชนำไปสร้างเป็นไดเทอร์พีนประเภทต่างๆ ผ่านกระบวนการทางเอนไซม์ที่หลากหลาย การเข้าใจสารตั้งต้นนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตามเส้นทางชีวสังเคราะห์ของไดเทอร์พีนในพืชได้
Ginkgolide A 以及相关的银杏内酯,见于树皮 (root bark) 和叶子 Ginkgo biloba 这些物质是 bitter substances 具有 bronchodilating 和 antiasthmatic 更令人感兴趣的是,银杏内酯 B 以…而闻名 platelet activating factor (PAF) antagonist ซึ่งหมายความว่ายับยั้งสารที่ทำให้เกล็ดเลือดจับตัวเป็นกลุ่ม จึงมีศักยภาพในการป้องกันการอุดตันของหลอดเลือดและใช้ในโรคที่เกี่ยวกับระบบไหลเวียนโลหิตรวมถึงโรคอัลไซเมอร์
Grindelic acid 是一种具有结构的单萜 labdane skeleton 发现于 Grindelia spp. 这种物质可能与全身作用有关 respiratory ของสมุนไพรชนิดนี้ ซึ่งใช้ในทางสมุนไพรเป็นยาขับเสมหะและบรรเทาอาการไอ สมุนไพรนี้มีการใช้ในประเพณีการแพทย์ของชาวพื้นเมืองอเมริกาเหนือมาช้านาน
Marrubiin 是 bitter principle 见于野薄荷 (horehound, Marrubium vulgare) 有趣的是,马鲁宾并不能直接存在于植物中,而是由前体物质转化而来 premarrubiin 在提取过程中,即植物中的普鲁比因转化为马鲁比因,接触提取过程。野生薄荷被用作 expectorant 由来已久,有助于松动呼吸道中的粘痰
Phytol 发现于具有 chlorophyll 所有种类,它附着于 propionic side chain 叶绿素分子的形式 ester 植物醇具有药用价值,因为它们被用于制备 维生素 E 和 维生素 K 因此在维生素生产行业中扮演着重要的角色,并且是商业上最重要的单萜之一
Stevioside 见于叶 Stevia rebaudiana 或被称为甜叶菊 glycoside 味道比 sucrose 高达约 300 倍,使其成为一种物质 natural sweetener 目前非常受欢迎,尤其在日本,商业利用已有数十年历史,然后传播到世界各地,部分 steviol 是 aglycone 甜叶菊的,表现出类似 gibberellin ซึ่งเป็นฮอร์โมนพืชที่ควบคุมการเจริญเติบโต น่าสังเกตว่าสตีวิโอไซด์เป็นไดเทอร์พีนที่ค่อนข้างหายาก เนื่องจากไดเทอร์พีนส่วนมากพบในรูปอิสระ ไม่ใช่ในรูปไกลโคไซด์
Zoapatanol 发现于植物叶子中 zoapatle 墨西哥的Montanoa tomentosa) 这种物质具有 anti-fertility 并在墨西哥长期用于准备 茶 为了刺激 menses 和 labor ภูมิปัญญาพื้นบ้านนี้น่าสนใจในแง่ที่ชาวเม็กซิกันค้นพบฤทธิ์ทางสรีรวิทยาของสารนี้ก่อนที่นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จะอธิบายกลไกได้ การศึกษาโซอาปาตานอลอาจนำไปสู่การพัฒนายาคุมกำเนิดหรือยากระตุ้นการคลอดในอนาคต
Summary of Chapter 6 page 3: Diterpenes (C20) display extraordinary structural diversity through their ring systems and exhibit a wide pharmacological range. Key therapeutic diterpenes include forskolin (cardiovascular), ginkgolides (PAF antagonist/antiasthmatic), marrubiin (expectorant), phytol (vitamin precursor), stevioside (natural sweetener 300× sucrose), and zoapatanol (anti-fertility). The phorbol ester subgroup serves as a cautionary example of toxic diterpenes actively studied for cancer research.