Верацевин (англ. Veracevine; также известен как протоцевин, Protocevine) — природный стероидный алкалоид группы цевератровых алкалоидов, обнаруженный в семенах схенокаулона лекарственного (Schoenocaulon officinale). Представляет собой полициклический алкалоид с молекулярной формулой C27H43NO8 и молярной массой 509,64 г/мольVeracevine. PubChem, National Center for Biotechnology Information.Veracevine (CHEBI:9947). Chemical Entities of Biological Interest, EMBL-EBI..
Верацевин является неэтерифицированной структурной основой двух биологически активных алкалоидов — вератридина и цевадина, входящих в состав вератрина. В отличие от этих соединений, сам верацевин обладает значительно меньшей инсектицидной активностьюUjváry I., Eya B. K., Grendell R. L., Toia R. F., Casida J. E. Insecticidal activity of various 3-acyl and other derivatives of veracevine relative to the veratrum alkaloids veratridine and cevadine // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 1991. — Vol. 39, № 10. — P. 1875–1881. — doi:10.1021/jf00010a039..
Распространение в природе
Верацевин обнаружен в семенах схенокаулона лекарственного (Schoenocaulon officinale) — многолетнего травянистого растения семейства мелантиевых (Melanthiaceae), распространённого от Мексики до ВенесуэлыSchoenocaulon officinale (Schltdl. & Cham.) A.Gray. Plants of the World Online, Royal Botanic Gardens, Kew..
Семена этого растения, известные под названием «сабадилла», содержат смесь стероидных алкалоидов. Основными компонентами смеси, называемой вератрином, являются цевадин и вератридин; в меньших количествах присутствуют другие родственные алкалоиды, в том числе верацевинСхенокаулон // Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978..
Измельчённые семена сабадиллы исторически применялись для борьбы с насекомыми-паразитами. Их инсектицидные свойства обусловлены главным образом действием содержащихся в них сложных эфиров верацевина, прежде всего цевадина и вератридинаUjváry I. Pest Control Agents from Natural Products // Hayes' Handbook of Pesticide Toxicology. — 3rd ed. — Academic Press, 2010..
Химическое строение
Верацевин относится к стероидным алкалоидам с перестроенным углеродным скелетом типа C-нор-D-гомостероида. Его углеродный скелет образован производным цевана с включённым в полициклическую систему атомом азота.
В молекуле присутствуют семь гидроксильных групп в положениях 3β, 4β, 12, 14, 16β, 17 и 20, а также кислородный мостик между положениями 4α и 9. По химической классификации верацевин представляет собой циклический полукеталь, гептол и третичное аминосоединение.
Систематическое название по IUPAC — 4α,9-эпоксицеван-3β,4β,12,14,16β,17,20-гептол.
Верацевин является 3β-эпимером цевина: эти соединения различаются пространственной конфигурацией гидроксильной группы при третьем атоме углерода.
Родственные алкалоиды
Важнейшими природными производными верацевина являются:
Вератридин — сложный эфир верацевина и вератровой (3,4-диметоксибензойной) кислоты по гидроксильной группе в положении C-3. Цевадин — сложный эфир верацевина и ангеликовой ((Z)-2-метилбут-2-еновой) кислоты по той же гидроксильной группе.
Оба соединения отличаются от исходного верацевина наличием сложноэфирной группы и значительно более выраженной биологической активностью.
Получение и химические превращения
Верацевин может быть получен путём контролируемого гидролиза природных алкалоидов вератрина. При гидролитическом расщеплении сложноэфирных связей вератридина и цевадина освобождается гидроксильная группа в положении C-3 с образованием верацевина.
При более жёстком щелочном гидролизе вератрина возможно образование родственного алкалоида цевина. Таким образом, условия гидролиза имеют значение для получения отдельных соединений.
Гидроксильная группа при C-3 верацевина может подвергаться ацилированию с образованием разнообразных сложных эфиров. Получение таких производных представляет интерес для исследования зависимости инсектицидной активности алкалоидов от их химического строения.
В исследовании, опубликованном в 1991 году Иштваном Уйвари и соавторами, изучалась инсектицидная активность различных 3-ацильных и других производных верацевина в сравнении с природными алкалоидами вератридином и цевадином.
История исследований
Изучение химического строения верацевина связано с исследованиями природных алкалоидов сабадиллы, начавшимися в XIX веке.
В 1953 году американские химики Уолтер Джейкобс и С. У. Пеллетье опубликовали работу, посвящённую возможному строению углеродного скелета верацевина, цевина, гермина и протоверина. Эти исследования внесли вклад в установление структуры сложных полициклических стероидных алкалоидовJacobs W. A., Pelletier S. W. The Veratrine Alkaloids. XXXVI. A Possible Skeletal Structure for Veracevine, Cevine, Germine, and Protoverine // Journal of Organic Chemistry. — 1953. — Vol. 18, № 6. — P. 765–773. — doi:10.1021/jo01134a025..
В последующие десятилетия верацевин изучался преимущественно в связи с исследованиями химического строения, фармакологического действия и инсектицидных свойств производных вератрина.
Биологическая активность
Инсектицидные свойства
Верацевин и его производные относятся к числу природных веществ, изучавшихся в качестве средств борьбы с насекомыми. Однако инсектицидная активность неэтерифицированного верацевина существенно ниже активности его природных сложных эфиров.
В исследовании Дэниела Хэйра и Джозефа Морса, опубликованном в 1997 году, была изучена токсичность алкалоидов сабадиллы в отношении цитрусового трипса (Scirtothrips citri). Для верацевина значение LC50 составило 17 314 нг/см², тогда как для цевадина и вератридина — 18,25 и 29,91 нг/см² соответственноHare D. J., Morse J. G. Toxicity, Persistence, and Potency of Sabadilla Alkaloid Formulations to Citrus Thrips (Thysanoptera: Thripidae) // Journal of Economic Entomology. — 1997. — Vol. 90, № 2. — P. 326–332. — doi:10.1093/jee/90.2.326..
Полученные результаты свидетельствуют о том, что этерификация гидроксильной группы верацевина в положении C-3 имеет большое значение для проявления инсектицидного действия.
Действие на клеточные мембраны
Вератридин и цевадин воздействуют на потенциалзависимые натриевые каналы возбудимых клеток, нарушая процессы их инактивации и способствуя продолжительному поступлению ионов натрия в клетку.
В опытах 1960 года верацевин, в отличие от вератридина и цевадина, практически не взаимодействовал с модельными монослоями стеариновой кислоты при исследованных концентрациях. Авторы сопоставили эти различия с неодинаковым фармакологическим действием алкалоидов на клеточные мембраныShanes A. M., Gershfeld N. L. Interactions of Veratrum Alkaloids, Procaine, and Calcium with Monolayers of Stearic Acid and Their Implications for Pharmacological Action // Journal of General Physiology. — 1960. — Vol. 44, № 2. — P. 345–363. — doi:10.1085/jgp.44.2.345..
Различия в действии верацевина и его производных на биологические мембраны используются при изучении взаимосвязи химического строения и биологической активности стероидных алкалоидов.
Практическое значение
Верацевин представляет интерес прежде всего как природный алкалоид и исходная структура для изучения биологически активных сложных эфиров.
Препараты на основе суммарных алкалоидов сабадиллы исторически применялись в качестве инсектицидных средств, в том числе против паразитов животных. При этом инсектицидное действие таких препаратов связано преимущественно с вератридином и цевадином, а не с самим верацевином.
Верацевин используется в исследованиях химических модификаций природных алкалоидов, направленных на изучение зависимости биологической активности от строения молекулы.
См. также
Вератридин Цевадин Вератрин Чемерица
Примечания
Литература
Harborne J. B., Baxter H., Moss G. P. Phytochemical Dictionary: A Handbook of Bioactive Compounds from Plants. — 2nd ed. — Taylor & Francis, 1999. — ISBN 0-7484-0620-4. Jacobs W. A., Pelletier S. W. The Veratrine Alkaloids. XXXVI. A Possible Skeletal Structure for Veracevine, Cevine, Germine, and Protoverine // Journal of Organic Chemistry. — 1953. — Vol. 18. — P. 765–773. Ujváry I., Eya B. K., Grendell R. L., Toia R. F., Casida J. E. Insecticidal activity of various 3-acyl and other derivatives of veracevine relative to the veratrum alkaloids veratridine and cevadine // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 1991. — Vol. 39. — P. 1875–1881. Hare D. J., Morse J. G. Toxicity, Persistence, and Potency of Sabadilla Alkaloid Formulations to Citrus Thrips // Journal of Economic Entomology. — 1997. — Vol. 90. — P. 326–332.
Ссылки
Верацевин в базе PubChem Верацевин в базе ChEBI Верацевин в базе KEGG Верацевин в английской Википедии
Категория:Алкалоиды Категория:Стероидные алкалоиды Категория:Инсектициды Категория:Третичные амины