名詞定義
中文名稱
萜
英文名稱
terpene
定義
由兩個或多個異戊二烯單位連線而成的萜烯及其衍生物。根據異戊二烯的數目分單萜、倍半萜、雙萜、三萜、四萜和多萜。形成的萜類可以是直鏈的,也可以是環狀分子;可以是單環、雙環和多環化合物。
套用學科
生物化學與分子生物學(一級學科);脂質(二級學科)
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萜的概述
萜
拼音:tiē
[英terpenes]
——商務印書館《現代漢語詞典》
萜類化合物是一大類碳氫化合物,主要是由植物產生的,尤其是裸子植物;但有些昆蟲也可以產生萜類,如燕尾蝶。萜類物質往往具有揮發性,可用水蒸氣蒸餾或用乙醚提取。
萜類物質很多都有芳香氣味,是樹脂、松節油、很多植物精油的主要成分。精油被大量用於食品工業、化妝品以及芳香療法之中。
萜類化合物種類繁多,有鏈形的,環狀的,又有飽和程度不同的烯鍵。萜類經過化學修飾,如氧化,碳鏈重排,可以形成大量的類萜。很多人把類萜也叫做萜。
萜類化合物中常見並重要的主要有胡蘿蔔素類化合物,樟腦,松香酸,薄荷醇類,冰片,維生素A等
結構合成
萜類在生物體內是從異戊二烯衍生而來的。萜類的通式是(C5H8)n,n是異戊二烯的單元數。這叫做異戊二烯規則或叫做C5規則。異戊二烯可以首尾連線,也可以成環。異戊二烯就像是這些化合物的建築磚塊。
但是,異戊二烯本身並不直接參與合成,而是轉化成為活化的形式,也就是異戊烯基二磷酸(IPP,isopentenyl pyrophosphate)和二甲丙烯二磷酸(DMAPP, dimethylallyl pyrophosphate)。IPP的生物合成有兩種途徑,一種是甲羥戊酸途徑,三個乙醯CoA分子經過中間體甲羥戊酸,焦磷酸化,脫羧化和脫水合成;另一種是甲基赤蘚醇途徑,由糖酵解或C4途徑的中間產物丙酮酸和3-磷酸甘油醛,經過一些步驟,形成甲基赤蘚醇,繼而
形成DMAPP,再經過異構,形成IPP.此外,還有一條與植物合成萜類化合物完全不相干的途徑,這是在細菌中發現的,稱為MEP途徑,以戊糖作為啟始底物。這兩種途徑中,IPP通過異戊烯基焦磷酸異構酶,轉化成為DMAPP。
在萜化學發展的早期,瓦拉赫(Wallach O)認識到萜類化合物在結構上具有一個共同點,就是這些分子可以看作是兩個或兩個以上的異戊二烯分子,以頭尾相連結合起來的。例如在對孟(艹+孟)烷分子中(圖1),是由一分子中的碳1和另一分子的碳4’結合起來的。後來經研究更多的這類化合物,總結並發展成為異戊二烯規則。絕大多數的萜類分子中的碳原子數目是異戊二烯五個碳原子的倍數,按照碳原子的數目,萜類可以分成單萜(10C),倍半萜(15C),二萜(20C),三萜(30C)……
異戊二烯規則不僅在測定萜類化合物的結構上起著很重要的作用,並且從結構分析上講,提出了一個重要問題,即自然界的有機分子是如何從簡單的有機分子結合而成的。這一問題進一步發展為近代生源理論,並藉助同位素的標記方法闡明有機分子的結合方式,現已成為一門重要的學科,叫作生物合成。
種類
半萜由一個異戊二烯單元構成。異戊二烯本身被認為是半萜,但是它的一些含氧衍生物也被稱為半萜,比如異戊烯醇和異戊酸
單萜由兩個異戊二烯單元構成,通式C10H16,例如香葉醇,檸檬烯,松油醇。.
由三個異戊二烯單元構成,通式C15H24。例如法呢醇。
雙萜由四個異戊二烯單元構成,通式C20H32,從牻牛兒牻牛兒焦磷酸衍生而來。例如咖啡醇,咖啡豆醇,紫杉二烯(紫杉醇的前體)。.雙萜也是很多對生物體重要的化合物的基礎,例如視黃醇,視黃醛,植醇(也叫葉綠醇)。
由六個異戊二烯單元構成,通式C30H48。例如角鯊烯。角鯊烯進一步反應生成固醇類物質的前體。
由八個異戊二烯單元構成,通式C40H56。例如番茄紅素,α-,β-,γ-胡蘿蔔素。
多萜由多個異戊二烯單元構成,天然橡膠就是多萜,其中的雙鍵是順式結構。也有反式結構的,如杜仲膠。
農業萜類
現在的研究發現,萜類化合物可以激發植物產生天然的殺蟲、防護物質。現在的研究發現,萜類化合物可以激發植物產生天然的殺蟲、防護物質。