學習重點 以異戊二烯單元的5 個碳為基礎,熟記單萜、倍半萜、雙萜、三萜與四萜的骨架碳數與單元數。 建立代表成分與分類的連結,特別掌握單萜、倍半萜及雙萜中名稱容易混淆的成分。 區分完整分子、萜類基本骨架與去糖後苷元,不要把糖、酯基或側鏈的碳數算進分類判斷。 掌握三萜皂苷、固醇皂苷及強心苷的苷元碳數,並認識降碳骨架(tetranortriterpenoids)與過氧鍵(artemisinin)等特殊考點。 核心觀念 一、由異戊二烯單元判斷萜類碳數 萜類骨架可用異戊二烯單元理解,每單元含5 個碳,因此骨架碳數=單元數 × 5。分類依生合成來源與基本碳骨架判定。分子經氧化、酯化、接糖或失去部分碳原子後,總碳數會改變,所以不能只看完整分子的總碳數來分類。 分類基本骨架碳數異戊二烯單元數代表成分 單萜 monoterpenoidsC102menthone、cineole、borneol、terpin hydrate;環烯醚萜 geniposide、loganin、valepotriates 倍半萜 sesquiterpenoidsC153artemisinin、parthenolide、matricin、cadinene、caryophyllene、eudesmol、valerenic acid、abscisic acid 雙萜 diterpenoidsC204forskolin、taxol(taxane 骨架) 三萜 triterpenoidsC306boswellic acid、甘草酸與人參皂苷的苷元 四萜 tetraterpenoidsC408β-carotene 三萜由 6 個異戊二烯單元構成;β-carotene 為四萜,由 8 個單元構成。「倍半」表示單萜的 1.5 倍,因此是 15 碳。英文 diterpene 對應雙萜(C20),不要和倍半萜混淆。 二、單萜、環烯醚萜與裂環環烯醚萜 荊芥的主成分 d-menthone 為單萜類酮。名稱前的 d- 只表示旋光性,不影響單萜分類。Cineole 為含醚官能基的單萜;borneol 為含醇官能基的雙環單萜。碳骨架分類、環數與官能基是三個不同層次的判斷,要分開確認。 梔子的 geniposide(梔子苷)屬環烯醚萜苷(iridoid glycoside)。環烯醚萜是 C10 單萜衍生物,所以 geniposide 也歸入單萜苷(monoterpene glycoside)。它的結構保留五員碳環與含氧六員環相接的完整骨架。Secoiridoid(裂環環烯醚萜)的特徵則是五員碳環已經裂開。因此,看到含氧環和糖,不能直接判成裂環環烯醚萜苷,要先看五員環是否完整。 Loganin 也是環烯醚萜苷;valepotriates 則為環烯醚萜酯類,同樣屬於單萜衍生物,不是倍半萜。Valepotriates 與 valerenic acid 都是纈草的成分,但骨架分類不同:valerenic acid 才是倍半萜。 三、倍半萜的代表成分與過氧鍵 倍半萜基本骨架為 C15,是本單元代表成分最多的一群。可依結構特徵分組記憶: 倍半萜烴:cadinene、β-caryophyllene。 含氧倍半萜:eudesmol 為醇類,valerenic acid 為酸類;abscisic acid(離層酸)也屬 C15 倍半萜類。 倍半萜內酯:matricin、parthenolide、artemisinin。 青蒿素 artemisinin 是具有抗瘧疾活性的倍半萜內酯,並含有特徵性的內過氧橋,也就是 O–O 鍵。判斷過氧鍵時,要找氧與氧直接相連的位置。一般醚鍵 C–O–C、羥基或內酯都不是過氧鍵。Parthenolide 也是倍半萜內酯,但沒有過氧橋。Loganin(環烯醚萜苷)與 terpin hydrate(單萜二醇水合物)雖含氧,也都沒有 O–O 鍵。 薑的主要揮發油成分以倍半萜類為主,可聯想 zingiberene。白朮的代表成分 atractylon 與 atractylenolides 也屬倍半萜類。其他利水滲濕藥的主成分則是三萜類:茯苓以三萜酸(如 pachymic acid)為代表,澤瀉以 alisol 類三萜為代表,木通以三萜皂苷為代表。四者之中只有白朮是倍半萜,要和其他三味藥區別。 四、雙萜、三萜與降碳三萜 Forskolin 為雙萜類(labdane 型),基原植物為 Coleus forskohlii,取自根部。藥理研究顯示它可降低眼壓及降血壓,因此具有治療青光眼及高血壓的潛力。 Taxol(paclitaxel)屬 taxane 型雙萜衍生物。完整分子帶有側鏈等結構,總碳數遠多於 20,但分類仍依雙萜來源的基本骨架判定。它不是倍半萜。 乳香的 α-boswellic acid 為五環三萜類。環數多不代表一定是甾體(steroids),也不是四萜,應以 C30 骨架來辨識。 Tetranortriterpenoids 為四降三萜類(如 limonoids):由 C30 三萜骨架去掉 4 個碳,基本骨架為 C26。字首「nor」表示減少碳原子,「tetranor」就是少 4 個碳,與四萜(tetraterpenoids,C40)無關。 五、皂苷與強心苷:比較的是苷元碳數 苷由糖與苷元組成,題目問苷元碳數時,要先排除糖的部分。甾體類(固醇皂苷、強心苷)在生合成上源自三萜前驅物,但在過程中失去部分碳原子。因此典型苷元碳數依序是:三萜 C30 → 固醇皂苷元 C27 → 強心苷元 C23/C24。 類型或代表苷苷元/骨架特徵苷元碳數 Ginsenoside Rg1(三萜皂苷)苷元為 protopanaxatriol,屬 dammarane 型四環三萜C30 Glycyrrhizin(三萜皂苷)苷元為 glycyrrhetinic acid,屬五環三萜C30 Dioscin(固醇皂苷)苷元為 diosgenin,屬 spirostane 型骨架C27 Digitoxin(強心苷)苷元為 digitoxigenin,屬 cardenolide 型強心苷元C23 因此上述苷元碳數由少到多為 digitoxigenin C23 < diosgenin C27 < 兩種三萜苷元 C30,碳數最少的是 digitoxin 的苷元。強心苷元還要依內酯環類型區分:cardenolide 型帶五員不飽和內酯環,為 C23;bufadienolide 型帶六員不飽和內酯環,為 C24。所以不能把所有強心苷元一律視為 23 碳。 常考陷阱 「Anethole 與 cadinene、caryophyllene 一樣屬倍半萜」:錯。Anethole(茴香腦)是 C6–C3 骨架的苯丙素類,根本不是萜類。Cadinene、caryophyllene 與 abscisic acid 才是倍半萜。 「Borneol 是單環單萜」:單萜分類正確,但環數錯誤;borneol 為雙環單萜。Cineole 屬單萜,這個敘述則是正確的。 「Forskolin 是倍半萜、parthenolide 是雙萜」:兩者都錯。Forskolin 為雙萜,parthenolide 為倍半萜內酯。題目若問 forskolin 的敘述何者錯誤,「屬 sesquiterpenoid」就是錯誤選項;基原 Coleus forskohlii、取自根部、具治療青光眼及高血壓潛力,都是正確敘述。 「Taxol 屬 sesquiterpenoid」:taxol 為 taxane 型雙萜,在倍半萜清單中是唯一的例外。 「Valepotriates 與 valerenic acid 都屬倍半萜」:不要因為都出自纈草就歸成同類。前者是環烯醚萜酯(單萜),後者才是倍半萜;matricin、eudesmol 也都是倍半萜。 「Geniposide 是 secoiridoid glycoside」:要先看五員環有沒有裂開。Geniposide 為 iridoid glycoside,歸入單萜苷。 「含內酯或含氧就有 peroxide 鍵」:過氧鍵是 O–O 直接相連,四個常見選項中只有 artemisinin 具有。 「Boswellic acid 是甾體或四萜」:它是五環三萜(C30)。 「Tetranortriterpenoid 為 C40 或 C30」:這是把 tetranor 與 tetra 混淆,或忘了減碳。正確是 30-4=26 碳。 「茯苓、澤瀉是倍半萜」:兩者都以三萜為主,利水滲濕藥中的倍半萜代表是白朮。 「接糖後碳數增加,分類也跟著改變」:分類仍看苷元骨架,比較苷元碳數時也不能把糖算進去。 記憶口訣 「萜類碳數乘以五:單二十、倍三十五、雙四二十、三六三十、四八四十。」每組前一個數字是異戊二烯單元數,後面是碳數。例如「三六三十」表示三萜 6 單位、30 碳,「四八四十」表示四萜 8 單位、40 碳。 「皂苷三十與二七,強心二三、二四分;四降三萜二十六。」三萜皂苷 C30、固醇皂苷 C27;強心苷元要再分 cardenolide(C23)與 bufadienolide(C24);tetranortriterpenoids 為 C26。 「青蒿十五帶氧橋,福斯紫杉皆二十,乳香三十。」這句連結三組分類:artemisinin 是倍半萜並帶過氧橋,forskolin 與 taxol 是雙萜,boswellic acid 是三萜。