Люпинин

Люпинин
Имена
Предпочтительное название ИЮПАК
[(1 R ,9a R )-Октагидро-2 H -хинолизин-1-ил]метан
Идентификаторы
  • 486-70-4 ☒Н
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:28012 проверятьИ
ChEMBL
  • ChEMBL459397 проверятьИ
ChemSpider
  • 82587 проверятьИ
Информационная карта ECHA100.006.944
Номер ЕС
  • 207-638-0
КЕГГ
  • С10773
CID PubChem
  • 91461
УНИИ
  • 33BAJ73U1F
  • DTXSID00197565
  • ИнЧИ=1S/C10H19NO/c12-8-9-4-3-7-11-6-2-1-5-10(9)11/h9-10,12H,1-8H2/t9-,10+/ м0/с1 проверятьИ
    Ключ: HDVAWXXJVMJBAR-VHSXEESVSA-N проверятьИ
  • InChI=1/C10H19NO/c12-8-9-4-3-7-11-6-2-1-5-10(9)11/h9-10,12H,1-8H2/t9-,10+/ м0/с1
    Ключ: HDVAWXXJVMJBAR-VHSXEESVBK
  • OC[C@H]1[C@@H]2N(CCC1)CCCC2
Характеристики
С 10 Н 19 Н О
Молярная масса169,268  г·моль −1
Температура плавления68–69 °C (154–156 °F; 341–342 K)
Точка кипения269–270 °C (516–518 °F; 542–543 K)
Опасности
Маркировка СГС :
GHS07: Восклицательный знак
Предупреждение
Н302 , Н312 , Н332
Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р280 , Р301+Р312 , Р302+Р352 , Р304+Р312 , Р304+Р340 , Р312 , Р322 , Р330 , Р363 , Р501
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Люпинин — это хинолизидиновый алкалоид, присутствующий в роде Lupinus (в просторечии называемый люпинами ) цветкового растения семейства Fabaceae . [1] В научной литературе содержится множество отчетов о выделении и синтезе этого соединения, а также огромное количество исследований по его биосинтезу из его природного предшественника, лизина . [2] [3] Исследования показали, что гидрохлорид люпинина является умеренно токсичным ингибитором ацетилхолинэстеразы и что люпинин оказывает ингибирующее действие на ацетилхолиновые рецепторы . [4] [5] Характерный горький вкус бобов люпина , которые получают из семян растений Lupinus , объясняется содержащимися в них хинолизидиновыми алкалоидами, что делает их непригодными для употребления в пищу человеком и животными, если с ними не обращаться должным образом. [6] [7] Однако, поскольку бобы люпина имеют потенциальную пищевую ценность из-за высокого содержания белка, [8] были предприняты попытки снизить содержание в них алкалоидов путем выведения «сладких» сортов Lupinus . [9] [10]

Токсичность

Люпинин — гепатотоксин, распространенный в семенах бобовых трав рода Lupinus . [9] Люпинин и другие алкалоиды хинолизидина придают горький вкус естественно растущим цветам люпина. [5] Из-за токсичности алкалоидов хинолизидина бобы люпина замачивают на ночь и промывают, чтобы удалить часть содержащихся в них алкалоидов. [7] Однако, если процедура приготовления и промывания недостаточна, 10 граммов семян способны высвободить до 100 миллиграммов люпинина. [11]

Нейротоксичность люпинина известна в ветеринарных медицинских кругах уже некоторое время из-за использования люпина в качестве корма для скота, поскольку он содержит большое количество белка. [9] [ необходимо разъяснение ] [ необходима цитата ] обнаружено, что он вызывает люпиноз, который является болезненным и часто смертельным состоянием, которое приводит к острой атрофии функции печени и которое поражает домашних животных, таких как крупный рогатый скот и овцы. [9] При попадании внутрь человека отравление алкалоидом хинолизидина вызывает дрожь, тряску, возбуждение, а также судороги. [12] Люпинин, помимо того, что он токсичен для млекопитающих при приеме внутрь, также является антифидантом для насекомых, а также ингибитором роста кузнечиков. [13]

Относительная токсичность

Хинолизидиновые алкалоиды в люпине

Люпинин, по сравнению с другими алкалоидами хинолизидина, обычно встречающимися в люпинах, такими как лупанин и спартеин , проявляет меньшую токсичность. Люпинин, с минимальной летальной дозой 28–30 мг/кг и токсической дозой 25–28 мг/кг, примерно на 85 процентов так же токсичен, как d-лупанин, и примерно на 90% так же токсичен, как спартеин. Относительная токсичность люпинина с другими алкалоидами хинолизидина, обычно встречающимися в люпинах, показана в таблице ниже. [14]

Относительная токсичность хинолизидиновых алкалоидов
ВеществоМинимальная летальная доза (мг/кг) [14]Токсическая доза (мг/кг) [14]
Люпинин28-3025-28
Лупанин22-2521-24
Спартеин23-3021-31

Механизм действия

Структурное сравнение люпинина и ацетилхолина

Исследования гидрохлорида люпинина показали, что он является обратимым ингибитором ацетилхолинэстераз . [4] Лупинин, азотсодержащий гетероцикл , имеет структуру, похожую на аммониевую «головку» эндогенного агониста ацетилхолинэстеразы , ацетилхолина . [15] При физиологическом pH амин люпинина протонируется, что приводит к ион-ионному взаимодействию с анионным сайтом ацетилхолинэстеразы таким же образом, как взаимодействует аммоний с ацетилхолином. [15] Предыдущие исследования обратимых ингибиторов аммония, подобных люпинину, показали, что аммониевые группы (соответствующие протонированному амину люпинина) входят в ущелье активного центра ацетилхолинэстеразы в области остатка Trp 84 . [4] Это приводит к образованию фермент-сорбционного комплекса с анионной частью ацетилхолинэстеразы, расположенной на активном центре лупинина, а именно амина. [15] Этот комплекс блокирует доступ ацетилхолина к активному центру, что снижает каталитический гидролиз и последующее расщепление ацетилхолина ацетилхолинэстеразой. [15] Инактивация фермента приводит к накоплению ацетилхолина в организме, гиперстимуляции как мускариновых , так и никотиновых ацетилхолиновых рецепторов, а также последующему нарушению нейротрансмиссии . [16] Однако было обнаружено, что время инкубации не влияет на ингибирование, что приводит к выводу, что лупинин является обратимым ингибитором. [4]

Исследования также показали, что люпинин имеет связывающее сродство как к мускариновым , так и к никотиновым ацетилхолиновым рецепторам. Было обнаружено, что люпинин имеет значение IC 50 >500 мкМ для никотиновых рецепторов и значение IC 50 190 мкМ для мускариновых рецепторов. Однако еще предстоит определить, является ли это сродство агонистическим или антагонистическим по своей природе. [17]

Синтез

Биосинтез люпинина

Биологический

Люпинин естественным образом биосинтезируется из L-лизина в генах растений Lupinus вместе с различными другими алкалоидами хинолизидина . В процессе биосинтеза лизин сначала декарбоксилируется в кадаверин, который затем окислительно дезаминируется до соответствующего альдегида . Затем альдегид спонтанно циклизуется в два таутмера , которые соединяются через механизм альдольного типа, в котором аллильный амин атакует иминий , образуя диссимметричный димерный промежуточный продукт, который затем гидратируется. Затем первичный амин окисляется, и происходит внутримолекулярная конденсация, давая хинолизидинальдегид. Затем альдегид восстанавливается до спирта, давая, энантиоселективно, (-)- лупинин. [3] [18]

Синтетический

Люпинин имеет хиральный атом углерода; поэтому полные синтезы люпинина должны быть энантиоселективными по отношению к (-)-люпинину, чтобы обеспечить биологически активный продукт. Первый рацемический полный синтез люпинина был осуществлен в 1937 году Клемо, Морганом и Рапером. [19] Еще шесть полных синтезов люпинина последовали в период с 1940 по 1956 год, причем первый энантиоселективный синтез люпинина был осуществлен в 1966 году Голдбергом и Рагаде. [2] После этого первоначального энантиоселективного синтеза было проведено множество полных синтезов как энантиочистого, так и рацемического люпинина. Один синтез, примечательный тем, что он описывает получение всех четырех стереоизомеров люпинина и содержащий много ссылок на более ранние работы в этой области, был опубликован Ма и Ни. [20] Другой полный синтез, заслуживающий особого внимания из-за энантиоселективности и ограниченного числа шагов, был проведен Сантосом и др. В 2010 году Сантос и др. синтезировали энантиоселективный (-)-лупинин с выходом 36% за восемь стадий, используя двойную реакцию Мицунобу . [21] Сначала они использовали асимметричное добавление исходных материалов с использованием кислоты Льюиса, а затем обработку восстановителем и основанием. Это дало (R,R)-спирт. Эта конфигурация была инвертирована с использованием реакции Мицунобу с последующим гидролизом, что дало (R,S)-конфигурацию спирта. Затем спирт был восстановлен аланом, подвергнут еще одной реакции Мицунобу, был гидролизован до кислоты и, наконец, восстановлен до (-)-лупинина посредством восстановления алана. [21]

Полный ретросинтез люпинина по Сантосу и др.

Изоляция

Одно из самых ранних выделений люпинина из Lupinus palmeri, собранного в штате Юта, США, было описано Каучем, которому удалось получить кристаллический люпинин без использования хроматографических методов. [22]

Приложения

Рисунок личинки комара-кулицинуса

Борьба с вредителями

Люпинин является антифидантом насекомых. [13] Исследования его инсектицидной активности показали, что он эффективен против личинок комаров -кулицинов , которые являются переносчиками вирусов, филяриатозных червей и птичьей малярии . [23] [24]

Ботаника

Люпины часто встречаются вместе с Castilleja (индийская кисть), которая использует люпины в качестве хозяина и передает себе люпинин и другие алкалоиды. Это работает в тандеме с увеличением фиксации азота, увеличивая темпы размножения паразитов и потенциально снижая активность травоядных; однако исследования показали неоднозначные результаты эффективности передачи алкалоидов в предотвращении активности травоядных. [25]

Правила

Европейское химическое агентство (ECA) маркирует люпинин кодами опасности H302, H312 и H332, которые указывают, что люпинин вреден при проглатывании, вреден при контакте с кожей и вреден при вдыхании соответственно. Ему присвоена маркировка GHS07, которая указывает на то, что его острая пероральная токсичность относится к категории 4. [26]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Подмигните, Майкл; Мейснер, Карстен; Витте, Людгер (январь 1995 г.). «Особенности хинолизидиновых алкалоидов у 56 видов рода Lupinus». Фитохимия . 38 (1): 139–153 . Бибкод : 1995PChem..38..139W. дои : 10.1016/0031-9422(95)91890-д. ISSN  0031-9422.
  2. ^ ab Goldberg, Stanley I.; Ragade, Indukanth (апрель 1967 г.). «Полный синтез оптически активного люпинина без преимущества разрешения». Журнал органической химии . 32 (4): 1046– 1050. doi :10.1021/jo01279a039. ISSN  0022-3263. PMID  6042140.
  3. ^ ab Golebiewski, W. Marek; Spenser, Ian D. (1985-10-01). "Биосинтез алкалоидов люпина. I. Люпинин". Canadian Journal of Chemistry . 63 (10): 2707– 2718. doi : 10.1139/v85-450 . ISSN  0008-4042.
  4. ^ abcd Розенгарт, EV; Басова, NE (2001-11-01). "Аммонийные соединения с локализованным и делокализованным зарядом как обратимые ингибиторы холинэстераз различного происхождения". Журнал эволюционной биохимии и физиологии . 37 (6): 604– 610. doi :10.1023/A:1014414126143. ISSN  0022-0930. S2CID  25689578.
  5. ^ ab Risikobewertung, Bundesinstitut Für (2017). «Оценка риска возникновения алкалоидов в семенах люпина» (PDF) . ОпенАграр. дои : 10.17590/20170530-142504. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  6. ^ Бляйтген, Р.; Гросс, Р.; Гросс, У. (1 июня 1979 г.). «Die Lupin — ein Beitrag zur Nahrungsversorgung in den Anden». Zeitschrift für Ernährungswissenschaft (на немецком языке). 18 (2): 104–111 . doi : 10.1007/BF02023724. ISSN  0044-264X. PMID  556411. S2CID  82321535.
  7. ^ аб Робертсдоттир, Анна Роза (2016). Исландские травы и их медицинское применение . Беркли, Калифорния. ISBN 9781623170226. OCLC  910979700.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  8. ^ Яньес, Энрике; Иванович, Д.; Оуэн, Д.Ф.; Баллестер, Д. (1983). «Химическая и пищевая оценка сладких люпинов». Annals of Nutrition and Metabolism . 27 (6): 513– 520. doi :10.1159/000176728. ISSN  1421-9697. PMID  6651228.
  9. ^ abcd Введение в нейроповеденческую токсикологию: пища и окружающая среда . Нисинк, Раймундус Йоханнес Мария, 1953-. Бока-Ратон: CRC Press. 1999. ISBN 978-0849378027. OCLC  39764034.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  10. ^ Торрес Телло, Ф.; Нагата, А.; Дрейфус Шпигель, В. (июнь 1980 г.). «[Способы удаления алкалоидов из семян Lupinus mutabilis Sweet]». Archivos Latinoamericanos de Nutricion . 30 (2): 200–209 . ISSN  0004-0622. ПМИД  7212919.
  11. ^ Киркенсгаард, Кристин (11.12.2017). «Люпинин — химическое вещество, которое мешает вам есть люпин». natoxaq.ku.dk . Архивировано из оригинала 26.11.2020 . Получено 27.04.2018 .
  12. ^ Реста, Донателла; Боскин, Джованна; Д'Агостина, Алессандра; Арнольди, Анна (2008). «Оценка общего содержания алкалоидов хинолизидина в люпиновой муке, ингредиентах на основе люпина и продуктах питания». Molecular Nutrition & Food Research . 52 (4): 490– 495. doi :10.1002/mnfr.200700206. ISSN  1613-4125. PMID  18324702.
  13. ^ ab Словарь растительных токсинов . Harborne, JB (Jeffrey B.), Baxter, Herbert, 1928-, Moss, Gerard P. Chichester: Wiley. 1996. ISBN 978-0471951070. OCLC  34281328.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  14. ^ abc Couch, James (1926). «Относительная токсичность алкалоидов люпина». Журнал сельскохозяйственных исследований . XXXII : 51–67 . Архивировано из оригинала 25.12.2021 . Получено 29.12.2018 .
  15. ^ abcd Тилябаев, З.; Абдувахабов, А.А. (1998-05-01). "Алкалоиды Anabasis aphylla и их холинергическая активность". Химия природных соединений . 34 (3): 295– 297. Bibcode :1998CNatC..34..295T. doi :10.1007/BF02282405. ISSN  0009-3130. S2CID  30640524.
  16. ^ Colovic, Mirjana B.; Krstic, Danijela Z.; Lazarevic-Pasti, Tamara D.; Bondzic, Aleksandra M.; Vasic, Vesna M. (2013-04-01). "Ингибиторы ацетилхолинэстеразы: фармакология и токсикология". Current Neuropharmacology . 11 (3): 315– 335. doi :10.2174/1570159x11311030006. PMC 3648782 . PMID  24179466. 
  17. ^ Шмеллер, Торстен; Зауэрвейн, Мартина; Спорер, Фрэнк; Подмигни, Майкл; Мюллер, Вальтер Э. (сентябрь 1994 г.). «Связывание хинолизидиновых алкалоидов с никотиновыми и мускариновыми ацетилхолиновыми рецепторами». Журнал натуральных продуктов . 57 (9): 1316–1319 . doi : 10.1021/np50111a026. ISSN  0163-3864. ПМИД  7798968.
  18. ^ Спенсер, ID (1985-01-01). "Стереохимические аспекты биосинтетических путей, ведущих к пирролизидину и хинолизидиновым алкалоидам". Pure and Applied Chemistry . 57 (3): 453–470 . doi : 10.1351/pac198557030453 . ISSN  1365-3075. S2CID  46220343.
  19. ^ Клемо, GR; Морган, W. McG.; Рапер, R. (1937). "199. Алкалоиды люпина. Часть XII. Синтез dl-люпинина и dl-изолупинина". Журнал химического общества (резюме) : 965. doi :10.1039/jr9370000965. ISSN  0368-1769.
  20. ^ Ma, Shengming; Ni, Bukuo (2004-07-05). "Двойная реакция метатезиса с замыканием кольца азотсодержащих тетраенов: эффективное построение бициклических алкалоидных скелетов и синтетическое применение для четырех стереоизомеров люпинина и их производных". Chemistry - A European Journal . 10 (13): 3286– 3300. doi :10.1002/chem.200305581. ISSN  0947-6539. PMID  15224338.
  21. ^ Аб Сантос, Леонардо; Мирабаль-Гальярдо, Янерис; Шанкарайя, Нагула; Симиргиотис, Марио (08 декабря 2010 г.). «Краткий общий синтез (-)-люпинина и (-)-эпихинамида с помощью двойной реакции Мицунобу». Синтез . 2011 (1): 51–56 . doi :10.1055/s-0030-1258356. hdl : 10533/132744 . ISSN  0039-7881.
  22. ^ JF Couch (1934). «Исследования люпина. VIII. Алкалоиды Lupinus Palmeri , S. Wats». J. Am. Chem. Soc . 56 (11): 2434– 2436. Bibcode : 1934JAChS..56.2434C. doi : 10.1021/ja01326a067.
  23. ^ Кэмпбелл, FL; Салливан, WN; Смит, CR (1933-04-01). «Относительная токсичность никотина, анабазина, метиланабазина и люпинина для личинок комаров Culicine». Журнал экономической энтомологии . 26 (2): 500–509 . doi :10.1093/jee/26.2.500. ISSN  1938-291X.
  24. ^ Молина-Крус, Альваро; Леманн, Тови; Кнёкель, Джулия (2013). «Могут ли комары-кулицины передавать человеческую малярию?». Тенденции в паразитологии . 29 (11): 530–537 . doi :10.1016/j.pt.2013.09.003. ISSN  1471-4922. PMC 10987011. PMID 24140295  . 
  25. ^ Адлер, Линн С. (2003). «Виды-хозяева влияют на травоядность, опыление и размножение в экспериментах с паразитической кастильейей». Экология . 84 (8): 2083–2091 . Bibcode : 2003Ecol...84.2083A. doi : 10.1890/02-0542. hdl : 10919/46839 . ISSN  0012-9658.
  26. ^ "Классификации - CL Inventory". www.echa.europa.eu . Получено 2018-04-25 .
  • Медиа, связанные с Lupinine на Wikimedia Commons
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Люпинин&oldid=1258889724"