テルペン

テルペン類（/ ˈtɜːrpiːnz / TUR -peenz ）は、一般式（C5H8 _） n _（ n≥2 _）で表される、大きくて多様な天然物群です。多くの生物、特に植物において、重要な生合成構成要素として機能します。30,000種類以上の化合物からなるこれらの不飽和炭化水素は、主に植物、特に針葉樹によって生成されます。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}植物では、テルペン類とテルペノイド類は生態学的相互作用の重要な媒介物質であり、一部の昆虫はテルペン類を防御手段として利用しています。テルペノイド類のその他の機能には、細胞成長の調節と植物の伸長、光捕集と光保護、膜透過性と流動性の制御などがあります。  

テルペンは炭素数によって分類され、例えばモノテルペン（C ₁₀）、セスキテルペン（C ₁₅）、ジテルペン（C _{20 ）などがある。テルペンの一種である}α-ピネンは、一般的な溶剤であるテレビン油の主要成分である。

主な用途を持つテルペンの1つは天然ゴム（ポリイソプレン）です。他のテルペンを合成ポリマーの製造の前駆体として使用できる可能性が研究されています。多くのテルペンには薬理作用があることが示されています。テルペンはアロマセラピーなどの伝統医学の成分であり、農業における殺虫剤の有効成分でもあります。^{[ 4 ]}

テルペン（ドイツ語）という用語は、1866 年にドイツの化学者August Kekuléによって、実験式 C ₁₀ H ₁₆を持つすべての炭化水素を指すために造語されました。カンフェンもその1 つです。以前は、実験式 C ₁₀ H ₁₆を持つ多くの炭化水素が「カンフェン」と呼ばれていましたが、同じ組成の他の多くの炭化水素は異なる名前を持っていました。Kekulé は混乱を減らすために「テルペン」という用語を造語しました。^{[ 5 ] [ 6 ]}この名前は、ドイツ語で「テレビン油」を意味する「Terpentin」の短縮形です。^{[ 7 ]}

テルペン類と同義語として使われることもありますが、テルペノイド（またはイソプレノイド）は、通常は酸素を含む追加の官能基を持つ修飾テルペンです。 ^{[ 8 ]}ただし、テルペン類とテルペノイドという用語はしばしば同義語として使われます。さらに、テルペン類はテルペノイドから生成され、多くのテルペノイドはテルペン類から生成されます。どちらも強い、そしてしばしば心地よい香りを持ち、宿主を保護したり、花粉媒介者を引き寄せたりする可能性があります。テルペン類とテルペノイド類の数は、55,000種類の化学物質と推定されています。^{[ 9 ]}

1939年のノーベル化学賞は、レオポルド・ルジチカに「ポリメチレン類および高級テルペン類に関する研究」 ^{[ 10 ] [ 11 ]} 、「男性ホルモンの最初の化学合成」 ^{[ 12 ]}に対して授与されました。

テルペンは主要な生合成構成要素です。例えば、ステロイドはトリテルペンであるスクアレンの誘導体です。テルペンとテルペノイドは、多くの種類の植物や花の精油の主要成分でもあります。 ^{[ 13 ]}植物では、テルペンとテルペノイドは生態学的相互作用の重要なメディエーターです。例えば、草食動物に対する植物の防御、病気への抵抗性、送粉者などの共生生物の誘引、そして潜在的には植物間のコミュニケーションにおいて役割を果たしています。^{[ 14 ] [ 15 ]}これらは摂食阻害物質としての役割を果たしているようです。^{[ 2 ]}テルペノイドの他の機能には、細胞成長の調節と植物の伸長、光捕集と光保護、膜の透過性と流動性の制御などがあります。^{[ 16 ]}

暖かい気候では樹木からより多くのテルペンが放出され、^{[ 17 ]}それらは雲の種まきの自然なメカニズムとして機能する可能性がある。雲は太陽光を反射し、森林の温度を調節する。^{[ 18 ]}

昆虫の中には、テルペンを防御手段として利用するものもいる。例えば、ナスティテルミティナエ亜科のシロアリは、泉門銃と呼ばれる特殊な機構を用いてテルペンの樹脂状混合物を噴射することで捕食昆虫を撃退する。^{[ 19 ]}

主な用途を持つテルペンの 1 つは天然ゴム(すなわちポリイソプレン) です。他のテルペンを合成ポリマーの製造の前駆体として使用できる可能性は、石油由来の原料の使用の代替として調査されてきました。しかし、これらの用途で商業化されたものはほとんどありません。^{[ 20 ]}ただし、他の多くのテルペンは小規模な商業および工業用途があります。たとえば、松の木の樹脂の蒸留から得られるテルペン (ピネンなど)の混合物であるテレビン油は、有機溶媒および化学原料 (主に他のテルペノイドの製造用) として使用されます。^{[ 7 ]}針葉樹の樹脂のもう 1 つの副産物であるロジンは、インク、ワニス、接着剤などのさまざまな工業製品の成分として広く使用されています。松脂は、バイオリン奏者（および同様の弓奏楽器奏者）が弓の毛の摩擦を増やすために、バレエダンサーが床でのグリップを維持するために靴底に、体操選手が演技中にグリップを維持するために、野球のピッチャーが野球ボールのコントロールを向上させるためにも使用されます。^{[ 21 ]}テルペンは、香水、化粧品、洗浄剤などの消費財、食品、飲料製品において香料やフレーバーとして広く使用されています。たとえば、ホップの香りと風味は、ビールの品質に影響を与えるセスキテルペン（主にα-フムレンとβ-カリオフィレン）に由来します。^{[ 22 ]}一部は、ポリマーの製造における触媒として価値のあるヒドロペルオキシドを形成します。

多くのテルペンには薬理作用があることが示されているが、ほとんどの研究は実験室研究によるものであり、ヒトを対象とした臨床研究は予備段階である。^{[ 23 ]}テルペンはアロマセラピーなどの伝統医学の成分でもある。^{[ 24 ]}

テルペンは植物における防御的な役割を反映して、農業では殺虫剤の有効成分として使用されている。^{[ 25 ]}

テルペンは無色ですが、不純物を含むサンプルは黄色を呈することがよくあります。沸点は分子サイズに比例し、テルペン、セスキテルペン、ジテルペンはそれぞれ110℃、160℃、220  ℃です。極性が非常に低いため、水には溶けません。炭化水素であるため、可燃性が高く、比重が低い（水に浮く）です。触感は軽い油で、コーン油（28 cP ）などの一般的な植物油よりも粘度がかなり低く、粘度は1 cP（水と同程度）から6 cPの範囲です。テルペンは局所刺激性があり、摂取すると胃腸障害を引き起こす可能性があります。

テルペノイド（モノ、セスキ、ジなど）は、物理的性質は類似していますが、極性が高く、そのため水溶性がやや高く、揮発性はテルペン類縁体よりもやや低い傾向があります。テルペノイドの極性の高い誘導体はグリコシドであり、糖と結合しています。これらは水溶性の固体です。

テルペンは、イソプレン（C ₅ H ₈）単位が「頭から尾へ」連結して鎖や環を形成する結果として視覚化できます。 ^{[ 32 ]}いくつかのテルペンは「尾から尾へ」連結しており、より大きな分岐テルペンは「尾から中央へ」連結している場合があります。

分類

• 厳選されたテルペン
• 
  リモネンはモノテルペンの一種である。
• 
  カルボンはモノテルペノイドであり、修飾されたモノテルペンである。
• 
  ピネンは、2つの異性体が存在するモノテルペンであり、テレビン油の主要成分である。
• 
  ヒノキチオールはモノテルペノイドであり、トロポロン誘導体である。
• 
  フムレンはセスキテルペンの一種である。
• 
  タキサジエンはジテルペンの一種で、抗がん剤であるジテルペノイド、タキソールの前駆体である。
• 
  スクアレンはトリテルペンの一種であり、天然ステロイドの普遍的な前駆体である。
• 
  ジオスミンはセスキテルペノイドである。

テルペンは、分子中のイソプレン単位の数によって分類されます。名称の接頭辞は、分子を構成するために必要なイソプレン対の数を示します。一般的に、テルペンは2、3、4、または6個のイソプレン単位を含みます。テトラテルペン（8個のイソプレン単位）はカロテノイドと呼ばれる別の化合物群を形成し、その他のテルペンはまれです。

• イソプレンという基本単位自体はヘミテルペンである。イソプレンは、テルペノイドに類似したプレノールやイソ吉草酸などの酸素含有誘導体を形成することがある。
• モノテルペンは2つのイソプレン単位から構成され、分子式はC ₁₀ H ₁₆です。モノテルペンおよびモノテルペノイドの例としては、ゲラニオール、テルピネオール（ライラックに含まれる）、リモネン（柑橘類に含まれる）、ミルセン（ホップに含まれる）、リナロール（ラベンダーに含まれる）、ヒノキチオール（イトスギに含まれる）、ピネン（マツに含まれる）などがあります。^{[ 33 ] [ 34 ]}イリドイドはモノテルペンから誘導されます。イリドイドの例としては、アウクビンとカタポールなどがあります。
• セスキテルペンは3つのイソプレン単位から構成され、分子式はC ₁₅ H ₂₄である。セスキテルペンおよびセスキテルペノイドの例としては、フムレン、ファルネセン、ファルネソール、ゲオスミンなどが挙げられる。^{[ 34 ]}（接頭辞sesqui-は1.5を意味する。）
• ジテルペンは4つのイソプレン単位から構成され、分子式はC₂₀H₃₂です_。これらはゲラニルゲラニルピロリン酸から誘導されます。ジテルペンおよびジテルペノイドの例としては、カフェストール、カフウェオール、センブレン、タキサジエン（タキソールの前駆体）などがあります。ジテルペンは、レチノール、レチナール、フィトールなどの生物学的に重要な化合物の基礎も形成します。
• セステルテルペンは、炭素数25個、イソプレン単位5個を持つテルペンで、他のサイズのテルペンに比べてまれである。^{[ 35 ]}（セステル-という接頭辞は2.5を意味する。）セステルテルペノイドの例としては、ゲラニルファルネソールがある。
• トリテルペンは6つのイソプレン単位から構成され、分子式はC ₃₀ H ₄₈である。サメ肝油の主成分である直鎖状トリテルペンであるスクアレンは、2分子のファルネシルピロリン酸の還元カップリングによって生成される。スクアレンはその後、生合成的に処理されて、すべてのステロイドの構造前駆体であるラノステロールまたはシクロアルテノールが生成される。
• セスクアルテルペンは7つのイソプレン単位から構成され、分子式はC₃₅H₅₆である_。セスクアルテルペンは一般的に微生物由来である。セスクアルテルペノイドの例としては、フェルギカジオールやテトラプレニルクルクメンなどが挙げられる。
• テトラテルペンは8つのイソプレン単位を含み、分子式はC40H64である_。生物学的に重要なテトラテルペノイドには、非環式リコペン、単環式ガンマカロテン、二環式アルファカロテンおよびベータカロテンなどがある。
• ポリテルペンは、多数のイソプレン単位が連なった長い鎖から構成される。天然ゴムは、二重結合がシス型であるポリイソプレンからなる。一部の植物は、グッタペルカとして知られる、トランス型二重結合を持つポリイソプレンを生成する。
• ノルイソプレノイドは、メチレン基の除去または1つ以上のメチル側鎖の水素原子による置換によって鎖または環が短縮されることを特徴とする。これらには、マスカット・オブ・アレクサンドリアの葉に存在するC _13-ノルイソプレノイド3-オキソ-α-イオノールや、シラーズの葉（どちらもブドウ種Vitis vinifera）^{[ 36 ]}またはワイン^{[ 37 ] [ 38 ]} （シャルドネのスパイスノートの一部の原因）に見られるメガスティグマン-3,9-ジオールや3-オキソ-7,8-ジヒドロ-α-イオノールなどの7,8-ジヒドロイオノン誘導体が含まれ、真菌ペルオキシダーゼ^{[ 39 ]}またはグリコシダーゼ^{[ 40 ]}によって生成されることがある。

テルペン類とテルペノイド類は広く分布しているが、天然資源からの抽出はしばしば困難である。そのため、通常は石油化学製品から化学合成によって製造される。ある方法では、アセトンとアセチレンを縮合させて2-メチルブト-3-イン-2-オールを生成し、これをアセト酢酸エステルで拡張してゲラニルアルコールを得る。他の方法では、製紙業やトール油産業などから容易に大量に単離できるテルペン類とテルペノイド類から製造される。例えば、天然資源から容易に入手できるα-ピネンは、シトロネラールとカンファーに変換される。シトロネラールはローズオキシドとメントールにも変換される。^{[ 1 ]}

• 米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）におけるテルペン類
• ポープ、フランク・ジョージ（1911）。「テルペン」 。チザム、ヒュー（編）。ブリタニカ百科事典。第 26巻（第11 版）。ケンブリッジ大学出版局。647 ～ 652頁。 テルペン化学の概説。