第九章 萜类化合物分解
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萜类化合物萜类1.1.1 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(monoterpenoid C10)、倍半萜(sesquiterpenoidC15))、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【1】。
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。
单萜化合物是由加⽡龙酸(mevalonie acid)经磷酸化,再经脱羧及脱⽔⽣成异戊烯基⼆磷酸酯(isopentenyl diphosphate IPP),IPP 进⼀步异构化为⼆甲基烯丙基⼆磷酸酯(DMAPP),这两种活化的C5单元被称为“活性异戊⼆烯”,IPP和DMAPP 通过反式1,2-加成和反式1,2-消除,以“头-尾”形式相连接构成⽜⼉键⼆磷酸酯(GPP),再经⽣物体内转化形成如下各种单萜化合物基本母核:⽆环单帖类:2,6—⼆甲基⾟烷型(9);单环单萜类:薄荷烷型(10),桉树脑型(11),虹彩烷(12),环烯醚萜(13),双环单萜类:蒎烷型(14),樟烷型(15)及异樟烷型(16),葑烷型(17),蓖烷型(18),苎烷型(19)等从植物薄荷的茎叶中提取所得的精油即薄荷油,它是萜的衍⽣物,其主要成分是薄荷醇(menthanol),并含有少量薄荷酮(menthanone)。
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(Verbenaceae)、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]。
萜类化合物的基本单元萜类化合物是生物体的一类重要的分子,在很多生物体的组成中含有不同种类的萜类化合物,它们对生物体来说有着重要的生理作用。
萜类化合物有许多不同种类,但它们的基本单元是由碳、氢和氧组成的萜烯环,这种萜烯环通常由一个有6个原子的环构成,即C6H6。
一般萜类化合物的基本单元都由这样的结构构成,但在它们的基本结构上也存在着一些不同,在不同的萜类化合物中,可能会出现一些其他的元素,如氮、硫、氟等,它们可以将原本的C6H6结构改变,使得不同的萜类化合物具有不同的性质。
萜类化合物可以分为芳香烃、芳香酸、芳香醇、萜烯、苯并环等几大类,这些萜类化合物之间也有着明显的差异。
例如,芳香烃是一类有机化合物,它们的分子里含有一个以上的芳香环,芳香酸是一类有机化合物,它们的分子里含有一个或多个芳香环,而连接到芳香环上的醛基或酰基则为它们提供了更多的水溶性。
此外,芳香醇是一类有机化合物,它们的分子里包含一个芳香环,而这个芳香环上附着的两个醇基使得它们具有更强的水溶性,萜烯是一类有机化合物,它们的分子里只包含一个萜烯环,由于这种结构的特殊性,萜烯具有明显的芳香气味,芳香醛则是一类有机化合物,它们的分子里含有一个芳香环,而连接到芳香环上的醛基或酰基使得它们具有更高的水溶性。
最后,苯并环则是一类有机化合物,它们的分子里包含一个或多个苯并环,而这些苯并环上附着的几种不同的基团使得它们具有明显的芳香气味。
萜类化合物是生物体中重要的分子,它们拥有多种多样的作用,当它们被分解成萜烯环时,就可以构成不同的萜类化合物。
它们含有不同的基团,使得它们具有不同的性质,尤其是与其他分子的结合,克服了生物体的健康障碍。
所以,萜类化合物的研究和深入了解,对于人类健康和其他生物的发展具有重要的意义。
一、萜类化合物概述萜类化合物(Terpe no ids)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(Verbenaceae)马兜铃科(Aristolochiaceae)、芸香科(Ru-taceae卜唇形科(Labiatae)、菊科(Compositae)、松科(Pinaceae卜伞形科(Umbelliferae)、桃金娘科(Myrtaceae)等[7]。