Leki pochodzenia

naturalnego

dr inż. Monika Kowalewska

Terpenoidy

Terpenami nazywane są naturalne węglowodory, pochodzenia głównie
roślinnego,
o ogólnym wzorze (C

5

H

8

)

n

. Formalnie są one oligomerami izoprenu, w których

reszty izoprenowe połączone są ze sobą w sposób ogon-głowa.

W zależności od stopnia polimeryzacji n w (C

5

H

8

)

n

terpeny dzielą się na:

• monoterpeny (terpeny), n = 2; C

10

H

16

• seskwiterpeny, n = 3; C

15

H

24

• diterpeny, n = 4; C

20

H

32

• sesterterpeny, n = 5; C

25

H

40

Terpeny zawierające dodatkowe grupy funkcyjne, np. -OH, -CHO, =CO,
-COOH, -O-O-
i inne nazywane są terpenoidami.

+

ogon

głowa

izopren

ogon głowa

ocymen

CH

C

H

2

C

H

3

CH

2

głowa ogo

n

izopren

• triterpeny, n = 6; C

30

H

48

• tetraterpny, n = 8; C

40

H

64

• politerpeny, n > 8

Terpenoidy

Izoprenoidami nazywane są oligomery izoprenu połączone inaczej niż ogon-
głowa, należą do nich karotenoidy, steroidy, irydoidy czy kauczuk.
Terpenoidy są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Ich fragmenty
wchodzą w skład tak ważnych, biologicznie czynnych związków jak tokoferole,
ubichinony, antybiotyki, alkaloidy czy chlorofile. Do początku XXI w. opisano
40 000 związków zaliczanych do terpenoidów . Wchodzą w skład olejków
eterycznych wydzielanych do atmosfery. Drzewa i krzewy iglaste wydzielają
około miliarda ton terpenoidów rocznie. Znaczne ilości terpenoidów
wytwarzają również organizmy morskie.

Biosubstratem terpenów, podobnie jak sterydów jest pirofosforan 3-
izopentylu.

CH

3

O

O

O

O

CH

2

=CCH

2

CH

2

-O-P-O-P-O

-

-

-

Szkiel

et

izopre

nu

Monoterpeny

Monoterpeny (C

5

H

8

)

2

są dominująca frakcją naturalnie emitowanych do

atmosfery związków organicznych. Ich głównym źródłem są drzewa i krzewy
iglaste. Wielkość emisji zależy od temperatury i rodzaju roślin. W lasach
iglastych

sumaryczne

stężenie

wydzielanych

pięciu

głównych

monoterpenoidów:

α-pinenu,

β-pinenu,

karenów

i limonenu waha się w zależności od pogody i pory roku od 5 do 1500 mg/m

3

.

Lasy iglaste produkują rocznie średnio 5 ton lotnych związków/km

2

.

Monoterpeny niecykliczne zawierają 3 podwójne wiązania. Ich przykładem
jest, znajdujący się w igłach świerku mircen. Jego izomer – ocymen
występuje

m.in.

w bazylii i w lawendzie. Czerwone glony wytwarzają duże ilości
chloromircenu.

ocymen

mircen

Monoterpenoid

y

Najbardziej znane pośród monoterpenoidów niecyklicznych to izomery
cytronelolu, składniki olejku różanego i pelargoniowego. Oba izomery mają
silny zapach różany. Izomer (3R)(+) występuje w wydzielinie gruczołów
aligatora. Cytronelole i ich estry wykorzystywane są w przemyśle
kosmetycznym.
Geraniole i nerole, należą do szeroko rozpowszechnionych terpenoidowych
alkoholi. Występują zarówno jako wolne alkohole, jak i ich estry. Geraniol jest
głównym składnikiem olejku różanego, pelargoniowego i cytrynowego.
Stereoizomerem geranilu jest nerol. Pirofosforan geranylu pełni kluczową rolę
w

biosyntezie

steroidów

i terpenoidów. Oba te alkohole są stosowane w przemyśle kosmetycznym
i żywnościowym.

H

CH

2

OH

H

CH

2

OH

H

CH

2

OH

CH

2

OH

H

geraniol

nerol

Monoterpeny

monocykliczne

Węglowodór macierzysty monoterpenów monocyklicznych – mentan (1-
metylo-4-izo-propylocykloheksan) – jest rzadko spotykany w naturze;
występuje on zarówno w formie trans, jak i cis, ma zapach kminku.
Typowym przedstawicielem terpenów monocyklicznych jest limonen. Oba
jego izomery chiralne występują w naturze. Limonen racemiczny nosi nazwę
dipentenu.

Terpineny są achiralnymi izomerami limonenu, występują jako mieszanina
izomerów, najczęściej α I γ, np. w olejku kolendrowym i majerankowym.

menta
n

trans-mentan

cis-mentan (-)-(S)-limonen

(+)-(R)-limonen

-terpinen

-terpinen

-terpinen

Monoterpenoid

y

monocykliczne

Najpospolitszym przedstawicielem tej grypy związków jest mentol,
(1R,3R,4S)-1-me-tylo-4-izopropylocyklohesan-3-ol). Mentol jest nietypowym
terpenoidem, ponieważ nie zawiera podwójnego wiązania. Znane są jego 3
stereoizomery. W olejku mięty polnej znajduje się 85% mentolu i 3%
neomentolu.

Mentol ma właściwości fizjologiczne wykorzystywane w terapii. Działa np.
przeciw-wymiotnie, znieczula błonę śluzową żołądka, ułatwia trawienie,
drażni zakończenia nerwów zimna.
Monocyklicznymi alkoholami terpenowymi są terpineole, zwane są również
mentenolami.

(-)-mentol

OH

S

S

R

(+)-neomentol

OH

S

R

R

(+)-izomentol

OH

R

R

R

OH

1 2

3

4

8

7

R

S

R

(+)-neoizomentol

OH

(R)-(-)--terpineol (olejek

sosnowy)

OH

terpinen-4-ol (olejek
majerankowy, cyprysowy)

Aromatyczne

analogi alkoholi

terpenowych

Tymol i inne cymenole różniące się położeniem grupy hydroksylowej można
uważać za odwodornione mentole. Tymol występuje w tymianku, z uwagi na
większą hydrofobowość jego aktywność przeciwbakteryjna jest 25 silniejsza
niż fenolu.

Eugenol

(allilogwajakol

lub

eter

metylowy

4-allilopirokatechiny),

aromatyczny składnik olejku goździkowego, należy do tej samej grupy
związków.

OH

tymol
(p-cymen-3-ol)

CH

2

CH=CH

2

OH

OMe

eugen
ol

Bicykliczne

analogi

monoterpenów i

monoterpenoidó

w

Dzielą się na siedem grup, ze względu na duże zróżnicowanie szkieletów.
Nazwy tych grup wywodzą się od nazw węglowodorów o odpowiednim
szkielecie.

Grupa tujanu. Popularne tujeny, (+) i (-)-α-tujeny są składnikami m.in.
olejków cyprysowego, eukaliptusowego i z jałowca rosnącego w Rosji. W
olejku piołunowym występuje (-)-tujol, wolny i jego estry. Znane są sabinen i
sabinol.

tujan

karan

pinan boran (kamfan)izobornylanfenchanizokamfan

(-)--tujen

OH

(-)-tujol

sabinen

OH

sabinol

O

(-)--tujon

1

3

5

R

R

Bicykliczne

analogi

monoterpenów i

monoterpenoidó

w

α-Tujon jest neurotoksyną, która w małych dawkach pobudza korę
mózgową i wywołuje niepokój. Większe dawki powodują drżenie
mięśni, drgawki i drażliwość. Nalewki piołunowe (absynt) wywołują
nie tylko upojenie alkoholowe, ale i dodatkowe pobudzenia.
Również wina typu wermut zawierają wyciąg z piołunu. Wyciągi
piołunowe są stosowane do zwalczania pasożytów skóry (świerzbu,
wszawicy). Preparat przeciw wszawicy zawiera zarówno α-tujon (z
piołunu), jak i β-tujon (z wrotycza).

O

(-)--tujon

Grupa karanu. Karan nie występuje w naturze;
popularne są natomiast kareny: kar-2-en i kar-3-en.
Występują w olejku sosnowym i w olejkach z roślin
tropikalnych. Produkty utlenienia karenów są
stosowane do wyrobu perfum.

(+)-kar-
3-en

(+)-kar-2-en

Bicykliczne

analogi

monoterpenów i

monoterpenoidó

w

Grupa pinanu. Najczęściej spotykanymi przedstawicielami tej grupy to
pineny, α i β. Wszystkie stereoizomery pinenu występują w naturze, przede
wszystkim w igłach, szyszkach i drewnie wielu drzew iglastych. Są głównymi
składnikami terpentyny – lotnej części żywicy.

(+)--pinen

(+)--pinen

1

3

1

3

Grupa bornanu (kamfanu). Najbardziej znanymi terpenoidami tej grupy to
kamfora, borneol i izoborneol.

Borneole służą jako dodatki zapachowe do soli kąpielowych, mydeł i
preparatów

aromatyzujących.

Kamfora

występuje

w

postaci

2

stereoizomerów: (1R,4R)- i (1S,4S)-

oraz racematu. Najczęściej spotykana jest

prawoskrętna, zwana naturalną, pospolitą.

OH

OH

(-)-borneol

(+)-izoborneol

kamfora

O

1 2

4

O

1

2

4

Bicykliczne

analogi

monoterpenów i

monoterpenoidó

w

Kamfora ma charakterystyczny, silny zapach, drażni skórę i działa
miejscowo znieczulająco. Była podawana jako lek nasercowy. Obecnie jej
roztwór w oleju (olejek kamforowy) lub w alkoholu (spirytus kamforowy)
stosowany

jest

do

zewnętrznego

odkażania,

drażnienia

(reakcja

immunologiczna) czy zapobieganie odleżynom. Jest składnikiem preparatów
„na katar” – udrażniających drogi oddechowe i „na reumatyzm” –
zmniejszającym bóle reumatyczne.

Terpenoidy

Seskwiterpeny i seskwiterpenoidy jest to bardzo zróżnicowana grupa
trimerów izoprenu o wzorze C

15

H

24

, spotykana powszechnie w roślinach,

grzybach, u zwierząt, rzadziej w bakteriach. Są to gęste, hydrofobowe oleje.
Fitol stanowi fragment wielu biologicznie czynnych substancji, np.
chlorofilu, witamin E i K. Jest gęstym, lepkim olejem. Jest wykorzystywany
jako surowiec do produkcji witaminy K.

OH

fit
ol

Tetraterpeny i tetraterpenoidy – najważniejszymi ich przedstawicielami są
karoteny i karotenole. Wywodzą się z jononów; ich wzór sumaryczny C

40

H

56

.

W zależności od liczby i rodzaju pierścieni jononowych wyróżnia się α-, β- i γ-
karoteny. Najbardziej rozpowszechniony jest β-karoten, barwnik roślinny,
nadający żółte zabarwienie, np. marchewce. Zawiera dwa pierścienie β-
jononu połączone łańcuchem, który jest tetramerem izoprenu.

-karoten

Witaminy

Witamina A jest to grupa związków zawierających pierścień β-jononu i
łańcuch oligoizoprenowy. Za witaminę A

1

, zwaną również retinolem uważa się

polienowy alkohol – 3,7-dimetylo-9-(2,6,6-trimetylocykloheksen-1-ylo)nona-
2,4,6,8-(all trans)tetraen-1-ol.

Karoteny są prowitaminami witaminy A. Dzienne zapotrzebowanie na
witaminę A wynosi 15 μg retinolu lub 30 μg najbardziej aktywnej
prowitaminy, jaką jest β-karoten.
Karoteny często są słabo wchłaniane z przewodu pokarmowego, ich
przyswajanie ułatwia gotowanie i rozdrabnianie warzyw. Witamina A jest
niezbędna do adaptacji wzroku przy niedostatecznym dostępie światła. Łączy
się ona z białkiem zwanym opsyną i tworzy się rodopsyna, barwnik siatkówki.
Witamina

A

jest

magazynowana

w wątrobie i uwalniana do krwi w miarę potrzeby; jej zapas w wątrobie
wystarcza na kilka miesięcy. Dostarczana jest z mięsem, mlekiem, jajami.

witaminą A

2

, 3-dehydroretinoletinol

witamina A

1

,

retinol

OH

OH

Witaminy

Witamina E zwana inaczej tokoferolem nie jest jednym, zdefiniowanym
związkiem. Wyizolowano 8 substancji o właściwościach witaminy E.
Aktywność witaminy E, wpływającej na prawidłowy rozwój narządów
płciowych i funkcję rozrodczą wykazują pochodne chromanu zawierające
funkcję fenolową, grupy metylowe i nasycony lub nienasycony łańcuch o
szkielecie triizoprenu (fitolu).

O

chroman

OH

tokoferol

-tokotrienol

O

O

H

1 2

3

4

5

6

1'

2'

4'

12'

7 8

8'

O

O

H

1

3

4

5

6

1'

2'

4'

12'

78

8'

fitol

O

chroman

OH

tokoferol

-tokotrienol

fitol

Witamina E oprócz stymulowania funkcji rozrodczych jest antyutleniaczem
zarówno in vivo, jak i in vitro substancji podatnych na utlenienie, np.
witaminy A czy kwasów polienowych. Dzienne zapotrzebowanie na witaminę
E wynosi 10-30 mg tokoferolu. Witamina E pełni wiele funkcji leczniczych, jej
nadmiar jest szkodliwy.

Witaminy

Witamina K zwana również czynnikiem koagulacyjnym, ma właściwości
przeciwkrwotoczne. Takie działanie wykazuje kilka związków, są to pochodne
1,4-naftochinonu. Witaminą K

1

nazywany jest filochinon.

ubichinon,
(koenzym Q)

H

O

O

n

witamina K

1

H

O

O

CH

3

O

CH

3

O

n

Inne witaminy K różnią się budową łańcucha alifatycznego i podstawnikami
w pierścieniu aromatycznym. Syntetyczne witaminy K mają znacznie mniej
skomplikowana budowę. Ich nazwy ponumerowano od K

3

-K

7

.

O

O

witamina K

3

,

menadion

OH

OH

witamina K

4

OH

NH

2

witamina K

5