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萜类的结构及合成方法

2022.9.28

萜类在生物体内是从异戊二烯衍生而来的。萜类的通式是(C5H8)n,n是异戊二烯的单元数。这叫做异戊二烯规则或叫做C5规则。异戊二烯可以首尾连接,也可以成环。异戊二烯就像是这些化合物的建筑砖块。

IPPIPP

DMAPPDMAPP

但是,异戊二烯本身并不直接参与合成,而是转化成为活化的形式,也就是异戊烯基二磷酸(IPP,isopentenyl pyrophosphate)和二甲丙烯二磷酸(DMAPP, dimethylallyl pyrophosphate)。IPP的生物合成有两种途径,一种是甲羟戊酸途径,三个乙酰CoA分子经过中间体甲羟戊酸,焦磷酸化,脱羧化和脱水合成;另一种是甲基赤藓醇途径,由糖酵解或C4途径的中间产物丙酮酸和3-磷酸甘油醛,经过一些步骤,形成甲基赤藓醇,继而形成DMAPP,再经过异构,形成IPP.此外,还有一条与植物合成萜类化合物完全不相干的途径,这是在细菌中发现的,称为MEP途径,以戊糖作为启始底物。这两种途径中,IPP通过异戊烯基焦磷酸异构酶,转化成为DMAPP。

在萜化学发展的早期,瓦拉赫(Wallach O)认识到萜类化合物在结构上具有一个共同点,就是这些分子可以看作是两个或两个以上的异戊二烯分子,以头尾相连结合起来的。例如在对孟(艹+孟)烷分子中(图1),是由一分子中的碳1和另一分子的碳4’结合起来的。后来经研究更多的这类化合物,总结并发展成为异戊二烯规则。绝大多数的萜类分子中的碳原子数目是异戊二烯五个碳原子的倍数,按照碳原子的数目,萜类可以分成单萜(10C),倍半萜(15C),二萜(20C),三萜(30C)……

异戊二烯规则不仅在测定萜类化合物的结构上起着很重要的作用,并且从结构分析上讲,提出了一个重要问题,即自然界的有机分子是如何从简单的有机分子结合而成的。这一问题进一步发展为近代生源理论,并借助同位素的标记方法阐明有机分子的结合方式,现已成为一门重要的学科,叫作生物合成。


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