|
天然界には芳香環にC3基の結合したC6-C3骨格を有するものが多く見られる。これらをフェニルプロパノイド(phenylpropanoid)と総称する。下図にはその主なものを挙げたが、フェニルプロパノイドも化合物として多様なグループを形成している。単純なフェニルプロパノイドとしてはオイゲノール(Eugenol)やケイヒアルデヒド(Cinnamaldehyde)などの精油成分がある。一方、光増感作用を有し尋常性白班治療薬メトキサレン(Methoxsalen)として用いられるセリ科植物に広く分布するキサントトキシン(Xanthotoxin)のようなクマリン(coumarin)は複素環を形成しているものの単純フェニルプロパノイドの一つである。また、天然界にフラボノイドとして広く分布するフラボン(flavone)はその部分構造としてC6-C3を有し、ジフェニルプロパノイド骨格を形成している。また、アカメガシワに含まれる特異成分ベルゲニン(Bergenin)は分子内にC6-C1骨格を有するが、これはC3の側鎖が酸化により切断されたものでもともとはフェニルプロパノイドに由来するものである。いわゆる加水分解型タンニンは全てこれに属する。フェニルプロパノイドが複数結合したものは更に多様な構造を形成するが、これらを広義のリグナン(lignan)と総称する。高等木本植物はリグニン(lignin)といわれる植物繊維を含み、それによって壮健な材質となる。リグニンはフェニルプロパノイドが重合して高分子となったものであり、これもフェニルプロパノイドの仲間である。
 |
以上挙げた化合物を形成するフェニルプロパノイド骨格は生合成的にはシキミ酸を共通の前駆体とするものであり、下図に示すようにフェニルアラニン、チロシンを経て生合成される。もっとも単純なフェニルプロパノイドであるケイヒ酸(Cinnamic
acid)、p-クマール酸(p-Coumaric acid)に３単位のマロニルCoAが結合してできたC6−C3−トリケチドはフラボノイドやスチルベンへ誘導される（複合経路の項で述べる）。ケイヒ酸およびその誘導体は側鎖部の二重結合がβ酸化を受けると安息香酸や没食子酸およびその類縁体などのC6−C1の化合物群を形成する。p-クマール酸は２位への水酸基の導入を経てクマリンへ誘導され、また３位への導入でカフェ酸(Caffeic
acid)となりコニフェリルアルコール(Coniferyl alcohol)を経てラジカル反応メカニズムによりリグナンや繊維組織であるリグニンを生成する。
１．リグナン、ネオリグナンの生合成
単純フェニルプロパノイドのうち、極性の低いものは精油成分として存在する。チョウジ油のオイゲノール、生薬ケイヒほかクスノキ属各種の芳香成分であるケイヒアルデヒド、ウイキョウのアネトールが代表的なものであり、精油中の大半を占める主成分であり原料化合物としても重要である。例えば、重要な香料であるバニリン(Vanillin)は工業的にはオイゲノールあるいはリグニン（コニフェリルアルコールのポリマー）から誘導される。
複数のフェニルプロパノイドが結合してできるものが広義のリグナンであるが、その前駆体はコニフェリルアルコール（あるいは５位にメトキシ基が結合したシナピルアルコール）と考えられている。コニフェリルアルコールはフェノール性水酸基を有するので、ペルオキシダーゼ(peroxidase)のような酸化酵素で酸化されるとフェノキシラジカルを生じる。このラジカルは芳香環とそれに共役する二重結合に対して種々の共役構造をとるが、この共役構造の一つである側鎖のβ位ラジカルが２単位以上縮合してできるものを狭義のリグナンと総称する。前述したポドフィロトキシン(Podophyllotoxin)は北米原産のメギ科ポドフィルムの根に含まれる有毒成分であり、２単位のコニフェリルアルコールラジカルが縮合して生成した典型的なリグナンの一つである。本物質には抗腫瘍作用があり、本物質から創製されたエトポシド(Etoposide)は肺小細胞癌、悪性リンパ腫などに臨床で用いられる。上述のシザンドリン(Schizandrn)も典型的なリグナンであり、鎮痛、胃液分泌抑制、胆汁分泌作用が知られるゴミシ（チョウセンゴミシの果実）の薬効成分の一つと考えられている。ポドフィロトキシン、シザンドリンのいずれもラジカルの関与する酸化カップリングで環を形成している。
 |
一方、コニフェリルアルコールラジカルは側鎖のβ位以外にも安定的にラジカルが存在するので、それらが縮合することもある。これらはネオリグナン(neolignan)と総称し、狭義のリグナンとは区別する。ホオノキ樹皮（生薬コウボクの基原）に含まれるマグノロール(Magnolol)やホオノキオール(Honokiol)、またコショウ科フウトウカズラPiper
futokadsuraに含まれる強力なPAF（血小板活性化因子）アンタゴニスト活性を有するカズレノン(Kadsurenone)などがある。ネオリグナンは芳香環同志あるいは芳香環と側鎖が縮合したものであり、リグナンとはかなり異なった構造のものが多い。
２．マオウ（麻黄）アルカロイドの生合成
葛根湯など繁用される漢方処方の主要配合生薬の一つであるマオウ（麻黄）はエフェドリン(Ephedrine)など一連のマオウアルカロイド(Ephedra alkaloid)と称される二次代謝成分を含む。エフェドリンは顕著な気管支筋弛緩作用を示し、古来、中国伝統医学や漢方医学で呼吸系疾患の治療薬として用いられてきたマオウの薬効成分である（→参考ページ「抗喘息薬エフェドリンの製造原料マオウ（麻黄）」参照）。エフェドリンはフェニルアラニンと同じC6-C3の基本骨格を有し、典型的なフェニルプロパノイドのように見える。また、アルカロイドという視点から見れば、フェネチルアミンの誘導体のようにも見える。しかし、二次代謝成分としては構造が単純にもかかわらず、その生合成経路はフェニルプロパノイドに由来することはたしかであるが、このいずれでもなく意外と複雑な経路を経て生成する。放射性同位元素で標識したフェニルアラニンを用いた投与実験では芳香環とそれに隣接する炭素（１位）だけが取り込まれ、残りのC2部分（２、３位の炭素）は別の前駆体に由来することが明らかとなった。つまり、フェニルプロパノイドがβ酸化を受けて生成したC6-C1にC2部分が結合したことを示唆する。後にこのC2部分はピルビン酸(Pyruvic acid)に由来することがわかり、エフェドリンの生合成は次の図に示す経路で進行すると推定されている。以上のことから、エフェドリンは非アミノ酸由来でシキミ酸経路で生合成されるプソイドアルカロイドということができる。
|
