ТЕРПЕНОИДЫ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ
В эфирных маслах в больших количествах присутствуют вещества, относящиеся к
классу терпенов – органических веществ, выделенных из растений и построенных по
однотипному формальному принципу, названным "изопреновым правилом". Название
«терпены» происходят от латинского названия терпентинного дерева Pistacia
terebinthus L., растущего на Средиземноморье. Следует сказать, что под
терпентинными часто понимают и другие виды деревьев и кустарников, которые
служили источником терпентина. Из них еще с древних времен добывали эфирное
масло, которое называли терпентин (впоследствии это слово стало означать просто
«скипидар»). Отсюда же происходит родовое название «терпены» для обозначения
веществ, составляющих терпентины, а впоследствии так были названы вещества -
основа большинства эфирных масел.
Терпены в растениях отличаются по степени сложности молекулы. Менее сложная по
химическому строению группа, состоящая из одного фрагмента терпена (общей
формулы С10Н16) получила название монотерпенов, а их
производные – монотерпеноиды («моно» - один). Химически более сложная группа
терпенов с общей формулой С15Н24 получила название
полуторных терпенов или сесквитерпенов («сескви» - полтора), а их производные
сесквитерпеноиды. Впоследствии было установлено, что среди терпенов есть группа
веществ, содержащая от 9 до 13 атомов углерода. Так как они все же связаны
биогенетически с терпеновыми веществами (то есть, получены растениями в
результате терпенового синтеза), они получили название нортерпеноиды («нор» -
подобный).
В растениях синтез терпенов не заканчивается стадией получения сесквитерпеноидов.
По мере усложнения их молекулы образуются также дитерпены, тритерпены,
тетратерпены и более сложные политерпены. При этом следует иметь в виду, что
эфирные масла получают из растений главным образом выгонкой водяным паром,
который позволяет извлечь вещества, относящиеся к классу моно- и
сесквитерпеноидов. Вещества, относящиеся к классу дитерпенов можно перегнать с
паром лишь частично. Более сложные молекулы ( тритерпены и выше) отогнать очень
трудно, так как они или разрушаются или вообще нелетучи с водяным паром. Поэтому
в эфирных маслах, полученные паровой дистилляцией содержатся только моно- и
сесквитерпеноиды, а также нортерпеноиды. Содержание дитерпенов в эфирных маслах
чаще всего очень мало или они практически отсутствуют.
Другое дело экстрактивные эфирные масла, полученные с применением растворителей
(конкреты и абсолю). В этом случае в составе их можно обнаружить весь спектр
терпеноидных структур от монотерпенов до тетратерпенов включительно. Одним из
представителей тетратерпенов является каротин – растительное красящее вещество
оранжево-красного цвета. Именно он обуславливает вместе с другими подобными
веществами окрашенный вид экстрактивных эфирных масел.
Таким образом, в основе строения
монотерпеноидов лежит 10-ти углеродная структура,
сесквитерпеноиды построены из 15-ти
углеродной структуры. Нортерпеноидная структура
является формально промежуточной между монотерпенами и сесквитерпенами.
Интересно, что наиболее древние растения, примером которых можно назвать хвойные
содержат только углеводороды. Так, в некоторых видах сосен (Pinus sabiniana
Douglas) содержится до 95% гептана (главный компонент бензина и керосина).
Обычно хвойные содержат почти всегда монотерпеновые углеводороды (α-пинен, β-пинен,
лимонен, α-терпинен, терпинолен). И лишь впоследствии, когда начали
формироваться цветочные растения, монотерпеновые углеводороды превратились в их
кислородные производные - монотерпеновые спирты и альдегиды (линалоол, гераниол,
терпинеол, цитраль), имеющие приятные запахи, которые мы называем цветочными.
В связи с этим можно сделать предположение о роли терпеноидов в жизни растений и
животных. При этом под словом «роль» следует понимать не только внешнее участие
терпеноидных компонентов эфирных масел в событиях вне растения, которое является
вторичным, а участие внутренне необходимое для выживания самого растения.
В составе растения можно найти компоненты, содержание которых строго стабильно и
которые являются существенным для представления растения как неизменного вида.
Это касается, например, веществ политерпеновой природы. Эти вещества определяют
биохимическую основу растения и не «имеют право» меняться в зависимости от
внешних воздействий, так как такое изменение ведет к фатальным последствиям для
растения. Сами политерпены ведут свое биогенетическое происхождение от
монотерпеновых и сесквитерпеновых соединений, составляющих эфирные масла. Если
представить себе, что в результате воздействия внешней среды (влага,
температура, атака вредителей) в растении наступит разбаланс каких-либо
политерпенов, то по закону действия масс изменится соотношение монотерпеновых
веществ. Чтобы компенсировать недостаток политерпенов количество некоторых
монотерпенов будет увеличиваться, в случае избыточного накопления политерпенов
содержание монотерпенов уменьшится.
Такие же явления происходят с кровью человека, когда внешние и внутренние
воздействия на организм приводят к изменениям биохимического состава тканей. При
этом в крови происходят резкие изменения содержания аминокислот и некоторых
жирных кислот, особенно, арахидоновой, направленные на стабилизацию
биохимического разбаланса химических компонентов тканей.
Таким образом, в каком-то смысле эфирные масла растений являются их кровью.
Что касается внешнего участия терпеноидных структур в событиях вне растения, то
открывается все больше данных о ключевой роли этих веществ в процессах, которые
устанавливают равновесие между различными формами жизни на Çемле.
Первые цветковые появились свыше 120 млн. лет назад, в меловом периоде.
Одновременно в них терпены в результате окислительных процессов сформировали
особый класс пахучих веществ, обладающих привлекательным для насекомых
свойствами. Жизнь насекомых стала тесно связанной с такими терпенами. Поедая
терпеновые соединения в растениях, насекомые получают вещества, которые затем
обуславливают их жизнеобеспечение и формируют биохимические процессы в своем
организме. Это влияет на поведенческие функции насекомых, которые определяют
процессы спаривания, линьки и коммуникации. С другой стороны, растения получают
возможность своевременного опыления и плодоношения. Это дает возможность
существовать огромному классу млекопитающих, питающихся растительными
продуктами.
Здесь предполагается, что терпеноиды способны влиять на филогенез и определять
специфику живущих организмов в некоторых стадиях развития биосферы, будучи
фактором эволюционной важности.
Таким образом, бурный одновременный филогенез растений, млекопитающих, клещей и
чешуекрылых в течение мелового периода интерпретируются как доказательство
существования у них единого метаболического пути, в пределах которых организм
используют все преимущества биорегуляторов класса терпеноидов.
Единство генетического аппарата у всех животных и важность терпенов в эволюции
животных позволяет говорить о том, что терпеновые соединения будь их запах или
биологическая активность являются важным фактором существования и выживания
человека.