Туяплицин - Thujaplicin

Туя складчатая Донн бывший Д. Дон (Красный кедр западный) - дерево, относящееся к Cupressaceae семья, из которой были впервые очищены туяплицины

Туяплицины (изопропил циклогептатриенолоны) представляют собой серию трополон -связанные химические вещества, которые были изолированы от лиственных пород деревьев Cupressaceae семья.[1] Эти соединения известны своими антибактериальными, противогрибковыми и антиоксидантными свойствами.[2][3] Это были первые природные трополоны, изготовленные синтетическим путем.[4]

История

Туяплицины были открыты в середине 1930-х годов и очищены от сердцевина из Туя складчатая Донн бывший Д. Дон, обычно называемый западным красным кедром.[5] Эти соединения также были обнаружены в составе Chamaecyparis obtusa, другой вид из Cupressaceae семья. C. obtusa родом из стран Восточной Азии, включая Япония и Тайвань, и также известен как Тайваньские хиноки, из которого β-туяплицин был впервые выделен в 1936 году и получил свое название, хинокитиол. Туяплицины были первыми натуральными трополоны быть произведено синтетически Ральф Рафаэль и его коллеги, и β-туяплицин был первым небензоидным ароматическим соединением, идентифицированным Тецуо Нозо и его коллегами.[4][5] Устойчивость сердцевины дерева к разлагаться было основной причиной, побудившей исследовать его содержание и определить соединения, ответственные за антимикробные свойства.[4] β-туяплицин приобрел больший научный интерес, начиная с 2000-х годов.[6] Позже была обнаружена железосвязывающая активность β-туяплицина, и эту молекулу иронично прозвали «молекулой Железного человека»,[7] потому что имя Тецуо Нозоэ можно перевести на английский как «Железный человек».[6]

Возникновение и изоляция

Тюяплицины встречаются в лиственных пород деревьев, принадлежащих Cupressaceae семья, в том числе Chamaecyparis obtusa (Кипарисовик хиноки), Туя складчатая (Красный кедр западный), Thujopsis dolabrata var. хондай (Хиноки асунаро), Можжевельник цедрус (Можжевельник Канарских островов), Cedrus atlantica (Атласский кедр), Cupressus lusitanica (Мексиканский белый кедр), Chamaecyparis lawsoniana (Кедр Порт-Орфорд), Chamaecyparis taiwanensis (Кипарис тайваньский), Chamaecyparis thyoides (Атлантический белый кедр), Cupressus arizonica (Кипарисовик аризонский), Cupressus macnabiana (Кипарисовик Макнаб), Cupressus macrocarpa (Кипарис монтерейский), Можжевельник китайский (Можжевельник китайский), Можжевельник обыкновенный (Можжевельник обыкновенный), Можжевельник калифорнийский (Можжевельник калифорнийский), Можжевельник западный (Можжевельник западный), Можжевельник oxycedrus (Кейд), Можжевельник сабина (Можжевельник савинский), Calocedrus decurrens (Калифорнийский ладан-кедр), Calocedrus formosana (Тайваньский ладан-кедр), Platycladus orientalis (Туя китайская), Туя западная (Белый кедр северный), Туя standishii (Туя японская), Tetraclinis articulata (Сандарак).[8][9][10][11]

Туяплицины могут производиться в суспензионные культуры клеток растений,[12][13] или может быть извлечен из дерева с помощью растворители и ультразвуковая обработка.[14]

Биосинтез

Туяплицины могут быть синтезированы циклоприсоединение изопропилациклопентадиен и дихлоркетен, 1,3-диполярное циклоприсоединение 5-изопропил-1-метил-3-оксидопиридиния, расширение кольца 2-изопропилциклогексанона, региоконтролируемого гидроксилирование оксиаллила (4 + 3) циклоаддукты, из (р)-(+)-лимонен региоселективно в несколько этапов, а от тропонейонтрикарбонильного комплекса - в несколько этапов.[15][16] Путь синтеза β-туяплицина из тропонеиронтрикарбонильного комплекса представлен ниже:

Биосинтез бета-туяплицина из тропонеиронтрикарбонильного комплекса.svg

Путь синтеза β-туяплицина электро-восстановительным алкилированием замещенных циклогептатриенов показан ниже:

Биосинтез бета-туяплицина посредством электроредуктивного алкилирования. Svg

Путь синтеза β-туяплицина через расширение кольца 2-изопропилциклогексанона показан ниже:

Биосинтез бета-туяплицина из 2-изопропилциклогексанона.svg

Путь синтеза β-туяплицина посредством циклизации оксиаллильного катиона [4 + 3] (синтез Нойори) показан ниже:

Биосинтез β-туяплицина через оксиаллильный катион (4 + 3) cyclization.svg

Химия

Туяплицины относятся к трополонам, содержащим ненасыщенное семичленное углеродное кольцо. Туяплицины являются монотерпеноиды которые циклогепта-2,4,6-триен-1-он заменен гидроксильная группа в позиции 2 и изопропильная группа в позициях 3, 4 или 5.[17] Эти соединения Enols и циклический кетоны. Они происходят от гидрида циклогепта-1,3,5-триен. Туяплицины растворимы в органических и водных растворителях. буферы. Хинокитиол растворим в этиловый спирт, диметилсульфоксид, диметилформамид с растворимостью 20, 30 и 12,5 мг / мл соответственно.[18] β-туяплицин обеспечивает ацетон при интенсивном окислении и дает насыщенный моноциклический диол при каталитическом гидрировании.[19] Он устойчив к щелочам и кислотам, образует соли или остается неизменным, но не превращается в производные катехина. Комплексы железа и трополонов демонстрируют высокую термодинамическую стабильность и, как было показано, имеют более высокую константу связывания, чем комплекс тринасферрин-железо.[20]

Описаны три встречающихся в природе моноциклических трополона: α-туяплицин, β-туяплицин (хинокитиол ) и γ-туяплицин.[4] А наиболее распространенный изомер, встречающийся в природе, - это β-туяплицин.[21]

СложныйХимическая структура3D модель молекулыНазвание ИЮПАКХимическая формула
α-туяплицин[22]
Альфа-thujaplicin.png
Альфа-Туяплицин-3D-шары.png
2-гидрокси-3-пропан-2-илциклогепта-2,4,6-триен-1-онC
10ЧАС
12О
2
β-туяплицин (хинокитиол )[23]
Beta-thujaplicin.png
Бета-Туяплицин-3D-шары.png
2-гидрокси-6-пропан-2-илциклогепта-2,4,6-триен-1-онC
10ЧАС
12О
2
γ-туяплицин[24]
Gamma-thujaplicin.png
Гамма-Туяплицин-3D-шары.png
2-гидрокси-5-пропан-2-илциклогепта-2,4,6-триен-1-онC
10ЧАС
12О
2

Биологические свойства

Антибактериальное и противогрибковое действие

Противовирусная активность

Противовоспалительная активность

Инсектицидное и пестицидное действие

Показано, что туяплицины действуют против Reticulitermes speratus (Японские термиты), Coptotermes formosanus (супер термиты), Dermatophagoides farinae (пылевые клещи), Tyrophagus putrescentiae (плесневые клещи), Каллозобрухус китайский (адзуки бобовый долгоносик), Лазиодермия серрикорн (сигаретный жук).[9][25][11]

Хинокитиол также проявил некоторую ларвицидную активность против Aedes aegypti (комар желтой лихорадки) и Culex pipiens (обыкновенный домашний комар) и антиплазмодийная активность против Плазмодий falciparum и Плазмодий бергей.[11]

Антиоксидантная активность

Хелатирующая и ионофорная активность

Thujaplicins, как и другие трополоны, демонстрируют хелатирующий активность за счет связывания различных ионов металлов.[26]

Активность против потемнения

Трополоне и туяплицины обладают мощным подавляющим действием на ферментативное потемнение из-за подавления полифенолоксидаза и тирозиназа. Это было показано в экспериментах на различных овощах, фруктах, грибах, растениях и других сельскохозяйственных продуктах.[11] Предотвращение потемнения также было выявлено на морепродукты товары.[27]

Приложения

Уход за кожей и косметика

Благодаря своей антибактериальной активности против различных микробов, колонизирующих и поражающих кожу, туяплицины используются в средствах для ухода за кожей и роста волос.[28], и особенно популярны в Восточной Азии.[нужна цитата ]

Забота о полости рта

Хинокитиол используется в различных продуктах по уходу за полостью рта, в том числе зубные пасты и оральные спреи.[28][29]

Ветеринария

Благодаря своей противогрибковой активности против Malassezia pachydermatis, он используется в составе ушных капель для внешний отит у собак.[30][31]

сельское хозяйство

Учитывая их противогрибковую активность против многих патогенных растений грибы, и пестицидный и инсектицидный свойств, роль туяплицинов в сельском хозяйстве развивается, в том числе их использование для лечения различных болезней растений и для борьбы с послеуборочная гниль.[9][32]

Пищевая добавка

Туяплицины используются в Японии в качестве пищевых добавок.[33] Из-за его подавляющего действия на подрумянивание пищи и ингибирующая активность против бактерий и грибов, вызывающих порча пищи (Такие как Clostridium perfringens, Альтернативная альтернатива, Aspergillus niger, Botrytis cinerea, Фузобактерии разновидность, Monilinia fructicola и Rhizopus stolonifer ), хинокитиол также используется в упаковка для еды как срок годности расширяющий агент.[34][35][36]

Безопасность

Туяплицины в целом считаются очень безопасными.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ЭРДТМАН, ХОЛЬГЕР; ГРИПЕНБЕРГ, ЯРЛ (май 1948 г.). «Антибиотические вещества из сердцевины Thuja plicata Don». Природа. 161 (4097): 719. Дои:10.1038 / 161719a0. PMID  18860272. S2CID  4074514.
  2. ^ Chedgy, Рассел Дж .; Лим, Ён Вун; Брей, Колетт (май 2009 г.). «Влияние выщелачивания на рост и гниение грибов западного красного кедра». Канадский журнал микробиологии. 55 (5): 578–586. Дои:10.1139 / W08-161. PMID  19483786.
  3. ^ Чеджи, Р. (2010). Вторичные метаболиты красного кедра западного (Thuja plicata). Lambert Academic Publishing. ISBN  978-3-8383-4661-8.
  4. ^ а б c d Cook, J. W .; Рафаэль, Р. А .; Скотт, А. И. (1951). «149. Трополоны. Часть II. Синтез α-, β- и γ-туяплицинов». J. Chem. Soc. 0: 695–698. Дои:10.1039 / JR9510000695.
  5. ^ а б Наканиши, Кодзи (июнь 2013 г.). "Автографы химиков 1953–1994" Тэцуо Нозоэ: очерк ". Химический рекорд. 13 (3): 343–352. Дои:10.1002 / tcr.201300007. PMID  23737463.
  6. ^ а б «Хинокитиол». Американское химическое общество.
  7. ^ Сервис, Роберт (11 мая 2017 г.). «Молекула Железного человека восстанавливает баланс клеток». Наука. Дои:10.1126 / science.aal1178.
  8. ^ Окабе, Т; Сайто, К. (1994). «Антибактериальные и консервативные эффекты природного хинокитиола (бета-туяплицина), извлеченного из древесины». Acta Agriculturae Zhejiangensis. 6 (4): 257–266.
  9. ^ а б c Морита, Ясухиро; Мацумура, Эйко; Окабе, Тошихиро; Фукуи, Тору; Шибата, Мицунобу; Сугиура, Масааки; Охе, Тацухико; Цудзибо, Хироши; Исида, Накао; Инамори, Йошихико (2004). «Биологическая активность α-туяплицина, изомера хинокитиола». Биологический и фармацевтический бюллетень. 27 (6): 899–902. Дои:10.1248 / bpb.27.899.
  10. ^ Ребия, Рина Афиани; бинти Садон, Нурул Шахира; Танака, Тошихиса (22 ноября 2019 г.). «Природные антибактериальные реагенты (центелла, прополис и хинокитиол), загруженные в составные нановолокна поли [(R) -3-гидроксибутират-со- (R) -3-гидроксигексаноат]] для биомедицинских применений». Наноматериалы. 9 (12): 1665. Дои:10.3390 / нано9121665. ЧВК  6956080. PMID  31766678.
  11. ^ а б c d Саневский, Мариан; Горбович, Марцин; Канлаянарат, Сиричай (10 сентября 2014 г.). "Обзор биологической активности тропоноидов и их использования в сельском хозяйстве". Журнал садоводческих исследований. 22 (1): 5–19. Дои:10.2478 / johr-2014-0001.
  12. ^ Zhao, J .; Fujita, K .; Yamada, J .; Сакаи, К. (1 апреля 2001 г.). «Повышение продукции β-туяплицина в суспензионных культурах Cupressus lusitanica с помощью грибкового элиситора и метилжасмоната». Прикладная микробиология и биотехнология. 55 (3): 301–305. Дои:10.1007 / s002530000555. PMID  11341310. S2CID  25767209.
  13. ^ Yamada, J .; Fujita, K .; Сакаи, К. (апрель 2003 г.). «Влияние основных неорганических питательных веществ на продукцию β-туяплицина в суспензионной культуре клеток Cupressus lusitanica». Журнал древесных наук. 49 (2): 172–175. Дои:10.1007 / с100860300027. S2CID  8355694.
  14. ^ Chedgy, Рассел Дж .; Daniels, C.R .; Кадла, Джон; Брей, Колетт (1 марта 2007 г.). «Скрининг грибов, устойчивых к экстрактам западного красного кедра (Thuja plicata Donn). Часть 1. Мягкая экстракция ультразвуком и количественная оценка экстрактивных веществ обращенно-фазовой ВЭЖХ». Holzforschung. 61 (2): 190–194. Дои:10.1515 / HF.2007.033. S2CID  95994935.
  15. ^ Сунг, Мин-Гю; Мацуи, Масанао; Китахара, Такеши (сентябрь 2000 г.). «Региоселективный синтез β- и γ-туяплицинов». Тетраэдр. 56 (39): 7741–7745. Дои:10.1016 / S0040-4020 (00) 00690-6.
  16. ^ Лю, На; Песня, Вангзе; Schienebeck, Casi M .; Чжан, Мин; Тан, Вэйпин (декабрь 2014 г.). «Синтез природных тропонов и тропонов». Тетраэдр. 70 (49): 9281–9305. Дои:10.1016 / j.tet.2014.07.065.
  17. ^ «2,4,6-Циклогептатриен-1-он, 2-гидрокси-3- (1-метилэтил) -». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. PubChem.
  18. ^ «Хинокитиол - Информация о продукте» (PDF). www.caymanchem.com. Cayman Chemical.
  19. ^ «Тэцуо Нозоэ (1902–1996)». Европейский журнал органической химии. 2004 (4): 899–928. Февраль 2004 г. Дои:10.1002 / ejoc.200300579.
  20. ^ Хендершотт, Линн; Джентилкор, Рита; Ордуэй, Фредерик; Флетчер, Джеймс; Донати, Роберт (май 1982). «Трополон: агент, солюбилизирующий липиды катионных металлов». Европейский журнал ядерной медицины. 7 (5). Дои:10.1007 / BF00256471.
  21. ^ Бентли, Рональд (2008). «Свежий взгляд на природные трополоноиды». Nat. Prod. Представитель. 25 (1): 118–138. Дои:10.1039 / B711474E.
  22. ^ «2,4,6-Циклогептатриен-1-он, 2-гидрокси-3- (1-метилэтил) -». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  23. ^ «Хинокитиол». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  24. ^ «гамма-туяплицин». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  25. ^ ИНАМОРИ, Йошихико; САКАГАМИ, Йошикадзу; МОРИТА, Ясухиро; ШИБАТА, Мистунобу; СУГИУРА, Масааки; КУМЕДА, Юко; ОКАБЭ, Тошихиро; ЦУДЗИБО, Хироши; ИШИДА, Накао (2000). «Противогрибковая активность соединений, связанных с хинокитиолом, на древесно-гниющие грибы и их инсектицидная активность». Биологический и фармацевтический бюллетень. 23 (8): 995–997. Дои:10.1248 / bpb.23.995.
  26. ^ Пьетра, Франческо (август 1973 г.). «Семичленные сопряженные карбо- и гетероциклические соединения и их гомоконъюгированные аналоги и комплексы металлов. Синтез, биосинтез, структура и реакционная способность». Химические обзоры. 73 (4): 293–364. Дои:10.1021 / cr60284a002.
  27. ^ Аладаиле, Салим; Родни, Питерс; Наир, Шам В .; Рафтос, Дэвид А. (декабрь 2007 г.). «Характеристика активности фенолоксидазы у сиднейских устриц (Saccostrea glomerata)». Сравнительная биохимия и физиология, часть B: биохимия и молекулярная биология. 148 (4): 470–480. Дои:10.1016 / j.cbpb.2007.07.089. PMID  17950018.
  28. ^ а б «Хинокитиол | 499-44-5». www.chemicalbook.com.
  29. ^ Сузуки, Джоичиро; Токива, Тамами; Мотидзуки, Махо; Эбисава, Масато; Нагано, Такатоши; Юаса, Мохей; Канадзаши, Микимото; Гоми, Казухиро; Араи, Такаши (2008). «Влияние недавно разработанной зубной щетки для применения лекарства для лечения пародонтоза (HinoporonTM) на удаление зубного налета и улучшение гингивита». Нихон Шишубё Гаккай Кайси (Журнал Японского общества пародонтологии). 50 (1): 30–38. Дои:10.2329 / перио.50.030.
  30. ^ НАКАНО, Ясуюки; Мацуо, Сабуро; ТАНИ, Хироюки; САСАЙ, Кадзуми; БАБА, Эйитиро (2006). "Терапевтические эффекты ушных капель β-туяплицина на внешний отит собак, связанный с Malassezia". Журнал ветеринарной медицины. 68 (4): 373–374. Дои:10.1292 / jvms.68.373. PMID  16679729.
  31. ^ НАКАНО, Ясуюки; ВАДА, Макото; ТАНИ, Хироюки; САСАЙ, Кадзуми; БАБА, Эйитиро (2005). «Влияние β-туяплицина на средство против Malassezia pachydermatis для наружного отита собак». Журнал ветеринарной медицины. 67 (12): 1243–1247. Дои:10.1292 / jvms.67.1243. PMID  16397383.
  32. ^ Aharoni, Y .; Copel, A .; Фаллик, Э. (июнь 1993 г.). «Хинокитиол (β-туяплицин) для борьбы с гнилью после сбора урожая дынь 'Galia'». Новозеландский журнал растениеводства и садоводства. 21 (2): 165–169. Дои:10.1080/01140671.1993.9513763.
  33. ^ "Японская организация пищевых химических исследований". www.ffcr.or.jp.
  34. ^ Л. Броуди, Аарон; Струпинский, Э. П .; Клайн, Лаури Р. (2001). Активная упаковка для пищевых продуктов (1-е изд.). CRC Press. ISBN  9780367397289.
  35. ^ МИЦУБОШИ, САОРИ; ОБИЦУ, РИЭ; МУРАМАЦУ, КАНАКО; ФУРУБЕ, КЕНТАРО; ЁСИТАКЕ, ШИГЕИРО; КИУЧИ, Кан (2007). «Эффект ингибирования роста агентов, продлевающих срок хранения, на Bacillus subtilis IAM 1026». Биоконтроль науки. 12 (2): 71–75. Дои:10.4265 / bio.12.71. PMID  17629249.
  36. ^ Ванита, Тиравиам; Тхаммавонг, Манасикан; Умехара, Хитоми; Накамура, Нобутака; Шиина, Такео (3 сентября 2019 г.). «Влияние пропитанных хинокитиолом листов на срок годности и качество томатов« КЭК ‐ 1 »при хранении». Технологии упаковки и наука. 32 (12): 641–648. Дои:10.1002 / баллы 2479.