萜类-1

一、萜类化合物概述萜类化合物(Terpenoids)是所有异戊二烯聚合物及其衍生物的总称[4]。

萜类化合物中的烃类常单独称为萜烯。

萜类化合物除以萜烯的形式存在外,还以各种含氧衍生物的形式存在,包括醇、醛、羧酸、酮、酯类以及甙等。

萜类化合物在自然界中分布广泛,种类繁多,估计有1万种以上,是天然物质中最多的一类。

萜类化合物的分子结构是以异戊二烯为基本单位的,因此其分类依据主要是以异戊二烯单位数目的不同为标准来进行。

开链萜烯的分子组成符合通式(C5H8)n(n≥2),含有两个异戊二烯单位的称为单萜,含有三个异戊二烯单位的称为倍半萜,含有四个异戊二烯单位的则称为二萜(图1),以此类推[4]。

倍半萜约有7 000多种,是萜类化合物中最大的一类[5]。

二萜类以上的也称“高萜类化合物”,一般不具挥发性[6]。

此外,有的萜类化合物分子中具有不同的碳环数,因此又进一步区分为链萜、单环萜、双环萜、三环萜等。

其中,单萜和倍半萜及其简单含氧衍生物是挥发油的主要成分,而二萜是形成树脂的主要成分,三萜则以皂甙的形式广泛存在。

萜类化合物在植物界中普遍存在[4]。

常见含萜类化合物的植物类群有:蔷薇科(Rosaceae)、藜科(Chenopodiaceae)、天南星科(Araceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、萝科(Asclepi-adaceae)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科(Gramineae)、柏科(Cu-pressaceae)、杜鹃科(Ericaceae)、木犀科(Oleaceae)、木兰科(Magnoliaceae)、樟科(Lauraceae)、胡椒科(Piperaceae)、马鞭草科(V erbenaceae)、马兜铃科(Aristolochiaceae)、芸香科(Ru-taceae)、唇形科(Labiatae)、菊科(Compositae)、松科(Pinaceae)、伞形科(Umbelliferae)、桃金娘科(Myrtaceae)等[7]。

萜类化合物萜类化合物(terpenoids)分子的基本单元是异戊二烯。

单萜由2个异戊二烯单元构成，倍半萜由3个异戊二烯单元构成，二萜由4个异戊二烯单元构成，以此类推。

萜类化合物多存在于中草药和水果、蔬菜以及全谷粒食物中。

富含萜烯类的食物有柑橘类水果；芹菜、胡萝卜、茴香等伞形科蔬菜；番茄、辣椒、茄子等茄科蔬菜；葫芦、苦瓜、西葫芦等葫芦科蔬菜以及黄豆等豆科植物。

已经证实具有明显生理功能的萜类化合物主要有：d.芋烯、皂苷和柠檬苦素等。

(一)d-苧烯1.性质d-苧烯(d-limonene)又称萜二烯，是单环单萜，柑橘的果皮中含量较多，大麦油、米糠油、橄榄油、棕榈油与葡萄酒中都含有d-苧烯。

d-苧烯溶于水，在消化道内可完全被吸收，代谢很快。

2.生物学作用(1)抑制胆固醇合成：芋烯及其羟衍生物紫苏子醛能抑制胆固醇合成。

(2)抑制肿瘤：芋烯可使动物乳腺癌的发生数量显著减少。

(二)皂苷是广泛分布于植物界的一类天然物质，大豆皂苷是存在于大豆中的一类具有较强生物活性的物质。

1.结构号陛质大豆皂苷中的糖链部分是由几种单糖组成，它们是β-D-葡萄糖、α-L-阿拉伯糖和α-L-鼠李糖。

大豆皂苷为白色粉末，具有辛辣和苦味。

溶于水，易溶于热水、含水稀醇、热甲醇和热乙醇中，难溶于乙醚、苯等有机溶剂，热稳定性好。

2.生物学功能大豆皂苷具有较强的生物学活性。

很早以前人们就发现了大豆皂苷，但由于它具有溶血作用，可以导致甲状腺肿大，长期以来一直被当作一种抗营养因子。

近年发现，大豆皂苷具有多种有益于人体健康的生物学功能。

(1)降脂减肥作用：大豆皂苷可以降低血中胆固醇和甘油三酯的含量，同时还可以抑制血清中脂类的氧化，抑制过氧化脂质的生成。

(2)抗凝血、预防血栓形成：大豆皂苷可抑制血小板的凝聚作用，并能使血浆中纤维蛋白原减少；因此大豆皂苷具有预防血栓形成作用。

(3)抗氧化、抑制过氧化脂质生成：大豆皂苷可使机体通过调节，增加体内SOD 的含量，减轻自由基的损害，使体内过氧化脂质含量下降，从而起到抗氧化作用。

萜类合成酶和萜烯代谢的调控、多样性及生物学作用多罗西亚•托尔萜类合成酶是小分子萜类代谢物形成的关键酶。

随着萜类合成酶的生化和分子分析技术的快速发展，我们可以更深入地研究它们的演变、结构属性和调控。

萜类合成酶是一个庞大的基因家族，它们合成多种产物的特性和它们在植物生长发育过程中的时空表达以及对生物或非生物因素的响应，构成了随时间变化而形成的丰富的萜烯代谢物质。

萜烯化合物结构上的多样性和复杂性对植物与环境的相互作用具有重要的作用。

研究萜类合成酶的活性可以进一步了解萜类代谢途径的产物在植物中的功能和作用。

地址美国，布莱克斯堡24061，美国弗吉尼亚理工大学，法拉林生物技术中心，生物科学系通讯作者：多罗西亚•托尔（tholl@）植物生理学新见2006, 9:1–8这篇综述来自关于生理学和代谢主题埃兰••波彻斯基和克里希那•妮尤基编辑介绍人们从植物中提取萜类物质，并广泛用于合成香水、香料、药剂、杀虫剂等制品。

除了巨大的商业价值，萜类物质对植物也具有重要的生物学作用。

它不仅在植物的生长发育过程中必不可少，如赤霉素，而且对植物和环境的相互作用也起着极其重要的作用。

挥发性和非挥发性萜烯都能吸引传粉昆虫、食草动物的天敌，避免植物受到光胁迫、调节植物的耐热性和直接防御昆虫和微生物[1-3]。

目前已经鉴定了2万多种萜类代谢物，这些天然产物丰富的结构多样性令人着迷和困惑。

通过对这些产物的生化基础和生物学意义的研究，发现合成这些萜类物质生物的最初前体物质是简单的具有C5骨架的异戊烯基焦磷酸（IPP）及其异构体二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP）。

通过三种异戊烯转移酶的作用产生萜类的直接前体物质，三种线性的异戊烯二磷酸，即香叶基二磷酸（GPP，C10）、法尼基二磷酸（FPP，C15）和香叶基香叶基二磷酸二磷酸（GGPP，C20）。

如图一所示，萜类合成酶（TPS）是合成萜类物质的关键酶，分别以DMAPP、GPP、FPP、GGPP为底物合成半萜（C5）、单萜（C10）、倍半萜（C15）、双萜（C20）。

天然药物化学课程教案课次1授课方式 （请打√） 理论课□ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 授课题目：第六章 萜类和挥发油 第一节 概述 第二节 萜类的结构类型及重要代表物 第三节 萜类化合物的理化性质课时 安排 3教学目的和要求：1、掌握萜类化合物的定义、结构类型及重要代表物的化学结构和生理活性。

2、掌握萜类化合物的性质。

3、熟悉萜类化合物的生物合成途径。

教学重点及难点： 重点：1、萜类化合物的定义、结构类型及重要代表物的化学结构和生理活性。

2、萜类化合物的性质。

难点： 萜类化合物的性质和生物合成途径。

教学基本内容方法及手段1第六章 萜类和挥发油 第一节 概 述 一、萜的含义和分类 1、定义：凡是由甲戊二羟酸衍生的化合物均称为萜类化合物。

OH异戊二烯 (C5单位)2、分类依据1-薄荷OH愈创木根据分子结构中异戊二烯单位的数目进行分类；在此基础上再根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少进行分类。

萜类化合物的分类及分布多媒体 讲解分类 碳原子数 通式(C5H8)n存在形式与分布半萜5n=1植物叶单萜10n=2挥发油倍半萜15n=3挥发油二萜20n=4树脂、苦味质、植物醇二倍半萜 25n = 5 海绵、植物病菌，昆虫代谢物三萜30n = 6 皂苷、树脂、植物、乳汁四萜40n=8植物胡萝卜素二、萜类的生源学说 （一）经验的异戊二烯法则（empirical isoprene rule）认为自然界存在的萜类化合物都是由异戊二烯衍变而来的，是异戊二 烯的聚合体或衍生物。

并以是否符合异戊二烯法则做为判断是否为萜类化 合物。

（二）生源的异戊二烯法则（biogenetic isoprene rule）萜类化合物是经甲戊二羟酸途径衍生的一类化合物。

焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP）和焦磷酸异戊烯酯（IPP）是生物体内真正 的异戊烯基单位 合成萜类化合物的甲戊二羟酸途径：2CO2H2Ohv / 叶绿素葡萄糖代谢磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶A 萜类化合物的生物合成途径：甲羟戊酸萜类 甾类 胡萝卜素类环烯醚萜的生物合成：3CH2OPPH1. 水解2. 氧化GPP环合CHO香茅醛OH HH4653O7 891 2OH10 H环烯醚萜OH羟醛缩合水合CHOCH2OH CHO氧化HOH CH O烯醇化CHO CHO蚁臭二醛H465379 81 2O10 H OH环烯醚萜氧化COOH44脱羧OOOHOH4-去甲环烯醚萜开环76 589氧化 O 环合O 11 O 764589O10 OH裂环环烯醚萜10 OH裂环内酯环烯醚萜4第二节 萜类化合物的结构类型及重要代表物分类 半萜萜类化合物的分类及分布碳原子数 通式(C5H8)n存在形式与分布5n=1植物叶单萜10n=2挥发油倍半萜15n=3挥发油二萜20n=4树脂、苦味质、植物醇二倍半萜 25n=5海绵、植物病菌，昆虫代谢物三萜30n=6皂苷、树脂、植物、乳汁四萜40n=8植物胡萝卜素多媒体 讲解一、单萜 （一）链状单萜CH2OHCH2OHCH2OHCHO H香叶醇橙花醇香茅醇柠檬醛香叶醇和橙花醇互为顺反异构体。

第10章 萜类与生物碱10.1 食品中常见的萜类化合物10.1.1 概述萜类化合物（terpenoids ）是自然界存在的一类以异戊二烯为结构单元组成的化合物的统称，也称为类异戊二烯（isoprenoids ）。

该类化合物在自然界分布广泛、种类繁多，迄今人们已发现了近3万种萜类化合物，其中有半数以上是在植物中发现的。

植物中的萜类化合物按其在植物体内的生理功能可分为初生代谢物和次生代谢物两大类。

作为初生代谢物的萜类化合物数量较少，但极为重要，包括甾体、胡萝卜素、植物激素、多聚萜醇、醌类等。

这些化合物有些是细胞膜组成成分和膜上电子传递的载体，有些是对植物生长发育和生理功能起作用的成分。

主要功能有：醌类为膜上电子传递的在载体，载体是细胞膜组成成分，胡萝卜素类和叶绿素的侧链参与光合作用，赤霉素、脱落酸是植物激素。

而次生代谢物的萜类数量巨大，根据这些萜类的结构骨架中包含的异戊二烯单元的数量可分为单萜（monoterpenoidC10）、倍半萜（sesquiterpenoid C15））、二萜(diterpeniod C20)和三萜（triterpenoid C30）等。

它们通常属于植物的植保素，虽不是植物生长发育所必需的，但在调节植物与环境之间的关系上发挥重要的生态功能。

植物的芳香油、树脂、松香等便是常见的萜类化合物，许多萜类化合物具有很好的药理活性，是中药和天然植物药的主要有效成分。

有些萜类化合物已经开发出临床广泛应用的有效药物，如青蒿中的倍半萜青蒿素被用于治疗疟疾，红豆杉的二萜紫杉醇被用于治疗乳腺癌的癌症。

一般来说，含有两个异戊二烯单位骨架的萜类称为单萜；含有三个异戊二烯单位骨架的萜类称为倍半萜；含有四个异戊二烯单位骨架的萜称为双萜；依次类推，有三萜、四萜等。

此外，按萜类化合物是否含有环状结构又将其再分为无环萜(开链萜)、单环单萜、双环单萜、四环三萜等等。

最简单的无环单萜是存在于月桂中的月桂烯（myrcene 也称罗勒烯），其结构式简式为：CH 2=CH —C —CH 2—¦—CH 2—CH=CH —CH 3 (式中虚线表示异戊二烯单位的分界线)CH 2 CH 3单环单萜母体也称萜烷或对芋烷(图10-1)。

第六章萜類（Terpenoids）萜類是廣泛分布在自然界並且在高等植物中含量很高。

此外，真菌類產生許多萜類；海中生物是特殊萜類的廣大來源，並且萜類被發現為昆蟲費洛蒙且為昆蟲防禦所需。

萜類是屬於天然產物，且其結構可被切分成異戊二烯單位，因此這些化合物又被稱為異戊二烯。

除此之外，這類複合物也被收集稱作烯類；然而，-oid 的字尾是更邏輯性地被用在生物鹼、黃酮類，等等。

-ene作為這類不飽和碳氫化合物的字尾，異戊二烯單位是乙酸經馬華酸途徑而來，是一個具有支鏈、5個碳及2個不飽和雙鍵的結構。

在萜類的合成中，異戊二烯小單位經常頭尾相連，並且相連接的數個單位結合成一個特殊不飽和的碳氫烯類成為一個這類複合物的類別。

單萜類是由2個異戊二烯單位組成，分子式為C10H16，倍半萜類是由3個異戊二烯單位組成，分子式為C15H24，雙萜類是由4個異戊二烯單位組成，分子式為C20H32，三萜類是由6個異戊二烯單位組成，分子式為C30H48，四萜類及類胡蘿蔔素是由8個異戊二烯單位組成，分子式為C40H60，萜類由異戊二烯組成的觀念被稱做生物基因異戊二烯法則，見圖6-1。

根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的命名法，可以將Terpenoids做出有系統的命名；然而，藉由這個命名法得到的名字很長，而且命名起來很麻煩。

因此一些名字比較瑣碎的Terpenoids仍然由一般的化合物來命名。

Terpenoids可以更進一步的分類為︰非環狀、單環、雙環、三環…等等，不只含有Isoprene聚合物還包涵了它的飽和或不飽和的異構物，與含氧衍生物(醇、醛、酮、酚、醚、酯)一樣。

除了Terpenoids之外，也有很多其他的生物合成來源的自然產物都是由Isoprene 及Nonisoprenoid所構成，這些化合物被稱為meroterpenoids。

例如，在生物鹼(alkaloids)中，麥角生物鹼(ergot alkaloids)含有Isoprene，而金雞納鹼(quinine)含有monoterpenoid。