Συγκριτική μελέτη αιθέριων ελαίων φυλλώματος από 54 taxa του γένους PINUS L.: απομόνωση και ταυτοποίηση δευτερογενών μεταβολιτών από τα είδη PINUS HELDREICHII Christ., PINUS PINEA L. και PINUS NIGRA subsp. NIGRA Arn.

Abstract

In the framework of this study, the chemical composition of the organic extracts of three Pinus species, as well as the needle essential oils of 54 Pinus taxa were investigated. Specifically, cones of Pinus heldreichii, fresh needles of Pinus nigra subsp. nigra and bark of Pinus pinea were exhaustively extracted and the crude extracts were subjected to a series of chromatographic separations. The cones of P. heldreichii yielded 38 metabolites in total. Specifically, twenty abietane diterpenes, eight diterpenes featuring the pimarane skeleton, four labdane diterpenes, two macrocyclic cembrane diterpenes, two podocarpene derivatives, one oxygenated sesquiterpene and one steroid. Among these, three metabolites were new natural products (one abietane and two pimarane diterpenes), one abietane diterpene was isolated for the first time from Gymnospermae, four metabolites were isolated for the first time from the genus Pinus and twenty-seven diterpenes were reported for the first time from P. heldreichii. In addition, the spectroscopic data of 20 metabolites were fully assigned for the first time.In total, 12 metabolites were isolated from the fresh needles of P. nigra subsp. nigra, five of which were identified as abietane diterpenes, four diterpenes possessed a labdane skeleton, one was a steroid and two were phenolic compounds. Among these metabolites, one abietane diterpene and one phenolic compound were new natural products, five metabolites were reported for the first time from this species, while full assignment of the spectroscopic data for six diterpenes was reported.Furthermore, the chromatographic separation of P. pinea bark extract resulted in the isolation of a flavonoid derivative and a mixture of ferulic acid esters.The fresh needles of 46 pine species, including 37 and 17 taxa of the subgenera Pinus and Strobus, respectively, were subjected to hydrodistillation and the essential oils obtained were analyzed by means of GC–FID and GC–MS. Among the analyzed taxa, significant quantitative and qualitative differences were observed. Monoterpenes, sesquiterpenes and diterpenes dominated the pine foliage oils, with most of the oils characterized by the presence of the monoterpene hydrocarbons α- and β-pinene and the sesquiterpene hydrocarbon germacrene D. This is the rst report on the chemical composition of the essential oils of 21 pine taxa, including 15 taxa of the subgenus Pinus and six taxa of the subgenus Strobus.

Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε η χημική σύσταση των οργανικών εκχυλισμάτων διαφορετικών φυτικών τμημάτων των ειδών Pinus heldreichii Christ., Pinus nigra subsp. nigra Arn. και Pinus pinea L. Επίσης, μελετήθηκε η χημική σύσταση των αιθερίων ελαίων από το φύλλωμα 46 ειδών του γένους Pinus (54 taxa) που συλλέχθηκαν είτε από φυσικές θέσεις είτε από βοτανικούς κήπους.Οι κώνοι του είδους P. heldreichii υποβλήθηκαν σε εξαντλητική εκχύλιση με οργανικούς διαλύτες και το εκχύλισμα που προέκυψε υποβλήθηκε σε σειρά χρωματογραφικών διαχωρισμών μέσω των οποίων απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν συνολικά 38 μεταβολίτες, συγκεκριμένα είκοσι διτερπένια αβιετικού τύπου, οκτώ με σκελετό πιμαρανίου, τέσσερα λαβδανικού τύπου, δύο μακροκυκλικά διτερπένια τύπου κεβρανίου, δύο διτερπένια παράγωγα ποδοκαρπενίου, ένα οξυγονωμένο σεσκιτερπένιο και ένα στεροειδές. Μεταξύ αυτών, τρείς διτερπενικοί μεταβολίτες (δύο πιμαρικού και ένας αβιετικού τύπου) ήταν νέα φυσικά προϊόντα, ένας μεταβολίτης σκελετού αβιετανίου αναφέρεται πρώτη φορά σε Γυμνόσπερμα, τέσσερεις μεταβολίτες αναφέρονται πρώτη φορά στο γένος Pinus, ενώ εικοσιεπτά απομονώνονται πρώτη φορά από το είδος P. heldreichii. Επιπλέον, για είκοσι γνωστούς μεταβολίτες πραγματοποιήθηκε πρώτη φορά η πλήρης απόδοση των φασματοσκοπικών τους δεδομένων.Τα βελονοειδή φύλλα του είδους P. nigra subsp. nigra εκχυλίστηκαν εξαντλητικά με οργανικούς διαλύτες και το εκχύλισμα που παραλήφθηκε υποβλήθηκε σε επιμερισμό μεσω υγρής-υγρής εκχύλισης και στη συνέχεια υποβλήθηκε σε σειρά χρωματογραφικών διαχωρισμών. Συνολικά απομονώθηκαν και ταυτοποιήθηκαν 12 μεταβολίτες και συγκεκριμένα τέσσερα διτερπένια λαβδανικού τύπου, πέντε διτερπένια με σκελετό αβιετανίου, ένα στεροειδές και δύο φαινολικά παράγωγα. Μεταξύ αυτών, δύο μεταβολίτες αποτελούν νέα φυσικά προϊόντα, πέντε αναφέρονται πρώτη φορά από το συγκεκριμένο είδος, ενώ για έξι γίνεται η πλήρης απόδοση των φασματοσκοπικών τους δεδομένων για πρώτη φορά.Επίσης, σε εξαντλητική εκχύλιση με οργανικούς διαλύτες υποβλήθηκε ο φλοιός του είδους P. pinea και το εκχύλισμα που παραλήφθηκε αναλύθηκε χρωματογραφικά οδηγώντας στην απομόνωση ενός φλαβονοειδούς και μίγματος λιπαρών εστέρων του φερουλικού οξέος.Νωπά βελονοειδή φύλλα από 37 taxa του υπογένους Pinus και 17 taxa του υπογένους Strobus υποβλήθηκαν σε υδραπόσταξη και τα αιθέρια έλαια που παραλήφθηκαν, αναλύθηκαν μέσω GC-FID και GC-MS. Μεταξύ των δειγμάτων παρατηρήθηκαν σημαντικές ποσοτικές, αλλά και ποιοτικές διαφορές. Μονοτερπένια, σεσκιτερπένια και διτερπένια κυριαρχούσαν στις αναλύσεις, με τους μονοτερπενικούς υδρογονάνθρακες α- και β-πινένιο και το σεσκιτερπένιο γερμακρένιο D να χαρακτηρίζουν την πλειοψηφία των δειγμάτων. Στην παρούσα μελέτη αναλύθηκε για πρώτη φορά το αιθέριο έλαιο των βελόνων εικοσιενός taxa, συμπεριλαμβανομένων δεκαπέντε του υπογένους Pinus και έξι του υπογένους Strobus.