萜類在生物體內是從異戊二烯衍生而來的。萜類的通式是(C5H8)n,n是異戊二烯的單元數。這叫做異戊二烯規則或叫做C5規則。異戊二烯可以首尾連接,也可以成環。異戊二烯就像是這些化合物的建筑磚塊。
IPP
DMAPP
但是,異戊二烯本身并不直接參與合成,而是轉化成為活化的形式,也就是異戊烯基二磷酸(IPP,isopentenyl pyrophosphate)和二甲丙烯二磷酸(DMAPP, dimethylallyl pyrophosphate)。IPP的生物合成有兩種途徑,一種是甲羥戊酸途徑,三個乙酰CoA分子經過中間體甲羥戊酸,焦磷酸化,脫羧化和脫水合成;另一種是甲基赤蘚醇途徑,由糖酵解或C4途徑的中間產物丙酮酸和3-磷酸甘油醛,經過一些步驟,形成甲基赤蘚醇,繼而形成DMAPP,再經過異構,形成IPP.此外,還有一條與植物合成萜類化合物完全不相干的途徑,這是在細菌中發現的,稱為MEP途徑,以戊糖作為啟始底物。這兩種途徑中,IPP通過異戊烯基焦磷酸異構酶,轉化成為DMAPP。
在萜化學發展的早期,瓦拉赫(Wallach O)認識到萜類化合物在結構上具有一個共同點,就是這些分子可以看作是兩個或兩個以上的異戊二烯分子,以頭尾相連結合起來的。例如在對孟(艸+孟)烷分子中(圖1),是由一分子中的碳1和另一分子的碳4’結合起來的。后來經研究更多的這類化合物,總結并發展成為異戊二烯規則。絕大多數的萜類分子中的碳原子數目是異戊二烯五個碳原子的倍數,按照碳原子的數目,萜類可以分成單萜(10C),倍半萜(15C),二萜(20C),三萜(30C)……
異戊二烯規則不僅在測定萜類化合物的結構上起著很重要的作用,并且從結構分析上講,提出了一個重要問題,即自然界的有機分子是如何從簡單的有機分子結合而成的。這一問題進一步發展為近代生源理論,并借助同位素的標記方法闡明有機分子的結合方式,現已成為一門重要的學科,叫作生物合成。