萜烯 (II)

萜烯 (terpene) (II)
國立臺灣師範大學化學系碩士生 洪嘉駿

連結：萜烯(I)

萜烯的衍生物稱為類萜，與萜烯一樣含有五個碳原子以及類似異戊二烯為單位的結構。植物製造的類萜相當廣大的應用，可見於草藥中的治療成分、抗生素、抗惡性腫瘤藥和其他藥物的研究。類萜也是多種植物氣味的來源，如桉樹、肉桂、丁香和薑等等，也是向日葵的黃色、番茄的紅色顏色來源^[1]。較為人熟知的類萜有檸檬醛(citral)、薄荷腦(menthol)、樟腦(camphor)、大麻素(cannabinoid)、來自銀杏的銀杏苦內酯(ginkgolide)和來自薑黃和芥菜子的類薑黃色素(curcuminoid)。

動物體內的類固醇(steroid)和固醇(sterol)便是從類萜前驅物在體內生物製造出來的。類萜結構也存在於某些蛋白質中、且有特殊功能，例如蛋白質為了與細胞膜有更好的連接便會異戊二烯化。上篇的焦磷酸異戊烷和二甲基丙烯焦磷酸酯合成羊毛脂固醇(lanosterol)的合成途徑最後的產物便是類萜。

類萜及萜烯都是整數倍的異戊二烯組成，只是與萜烯比較，或是多了甲基或是多了氧原子等結構上的不同。因此類萜可以與萜烯用同樣的分類方式，若是類萜有環狀結構的話也可以由他們所含有的環數來作為分類。

類萜除了採自於自然界中以外，也可以由人工合成方式取得。接下來要介紹的合成方法在此有舉足輕重的地位。羅賓遜成環(Robinson annulation)反應是羅伯特·羅賓遜(Robert Robinson)爵士在1935年發明，目的是藉由形成三個新的碳－碳鍵來形成一個六元環^[2]。此方法利用酮和丁烯酮在鹼性的環境下行麥可加成(Michael addition)和羥醛縮合來形成α,β-不飽和稠環化合物，如圖一。

圖一 羅賓遜成環反應（來源：本文作者繪製）

環己烯酮及其衍生物的結構在合成許多天然物和其他有趣的化合物(例如類固醇和抗生素)的應用中是非常重要的^[3]。羅賓遜成環反應起始於麥可加成，環己酮(1)在鹼性條件下形成烯醇鹽(1’)，再對丁烯酮(2)進行親核攻擊形成麥可加成的烯醇鹽中間體(3)，在鹼性條件中可以繼續進行質子轉移而形成雙酮中間體(4)與烯醇鹽中間體(5)，而中間體(5)可進行羥醛加成合環形成中間體(6)，再進行質子轉移後得到酮醇稠環化合物(7)，最後脫水形成最終的羥醛縮合產物(8)(圖二)。

圖二 羅賓遜成環反應之反應機構（來源：本文作者繪製）

而在麥可反應的部分中，環己酮(1)被鹼拔去一個質子後形成的烯酮鹽(1’)作為親核試劑進攻烯酮分子(2)中的作為電子受體的雙鍵。被攻擊的烯酮分子通常為α,β-不飽和酮、醛和酸衍生物。最後在羥醛縮合過程中合環形成最終產物。

羅伯特·羅賓遜爵士（來源：參考資料5）

羅伯特·羅賓遜爵士生於1886年9月13日，於1975年2月8日逝世。除了羅賓遜成環反應以外其最重要的貢獻是對植物生物鹼的研究，並以此在1947年獲頒諾貝爾化學獎^[4]。

參考文獻

1. Michael Specter (September 28, 2009).”A Life of Its Own”. The New Yorker.
2. Rapson, William Sage; Robinson, Robert (1935). “307. Experiments on the synthesis of substances related to the sterols. Part II. A new general method for the synthesis of substituted cyclohexenones”.Journal of the Chemical Society (Resumed): 1285. doi:1039/JR9350001285.
3. Heathcock, Clayton H.; Ellis, John E.; McMurry, John E.; Coppolino, Anthony (1971). “Acid-catalyzed Robinson Annelations”.Tetrahedron Letters 12 (52): 4995–96.doi:1016/s0040-4039(01)97609-9.
4. McMurry, John (2008).Organic chemistry (7th ed. ed.). Belmont, CA: Thomson Brooks/Cole. ISBN 978-0-495-11258-7.
5. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1947/