Terpeni: monoterpeni, diterpeni, sesquiterpeni

I terpeni, anche detti isoprenoidi, sono molecole biologiche costituite da multipli dell’unità isoprenica essendo l’isoprene il nome d’uso del 2-metil-1,3-butadiene.

Hanno infatti varia struttura ma una origine comune dovuta all’unione di unità costituite da cinque atomi di carbonio. Il chimico croato naturalizzato svizzero Lavoslav Stjepan Ružička  nel 1939 mostrò per primo che i terpeni fossero formali polimeri di un numero n di unità isopreniche legate in maniera “testa-coda” dove n è un numero intero : n ≥ 2.

Si presentano notevolmente diversi da un punto di vista strutturale, tra cui strutture acicliche, monocicliche, bicicliche e policicliche. In tutti i casi, presentano gruppi funzionali che li rendono interessanti precursori per la sintesi di nuove sostanze chimiche a valore aggiunto.

Sono molto diffusi in natura, principalmente nelle piante come costituenti degli oli essenziali e i trovano in specie vegetali come Pinus ponderosa, spezie come salvia, rosmarino, cumino, chiodi di garofano e timo e si ritiene che svolgano un ruolo fondamentale nella difesa delle piante. Costituiscono il gruppo più numeroso e strutturalmente diversificato di metaboliti secondari prodotti dalle piante

Hanno caratteristiche come fragranza, sapore e colore che agiscono principalmente come pesticidi e respingono i parassiti. Hanno anche varie proprietà antimicrobiche per aiutare la pianta a sviluppare l’immunità contro batteri, plasmodium, funghi e virus. Caratterizzano l’odore di molti fiori, frutti, semi, foglie, legni e radici e sono spesso importanti nella fragranza dei vini aromatizzati alle erbe come il vermouth e i vini aromatizzati alla frutta.

Classificazione

Vengono classificati sulla base del numero di unità isopreniche contenute

Monoterpeni ( C₁₀)

Sono costituiti da due unità isopreniche, hanno formula bruta C₁₀H₁₆  e possono essere aciclici o ciclici. Un certo numero di terpeni a catena aperta ciclizza per riscaldamento con acidi formando altri terpeni . Per aromatizzazione dei terpeni più abbondanti in natura si ottengono composti quali il p-cimene che si possono ossidare a fenoli e acido tereftalico, composti utili nell’industria delle materie plastiche.

Sono sostanze volatili che conferiscono alle piante ed ai fiori gran parte della loro fragranza ed alcune di esse vengono utilizzate commercialmente nella preparazione di profumi ed essenze. Alcuni terpeni erano noti fin dall’antichità e trovavano impiego come medicinali. La canfora, ricavata dall’albero della canfora e l’α-pinene ricavato dai pini sono tra i monoterpeni più importanti. Il primo è utilizzato come plastificante nella fabbricazione della celluloide e del substrato delle pellicole fotografiche mentre il secondo è il componente principale della trementina.

Sesquiterpeni (C₁₅)

Hanno formula bruta C₁₅H₂₄  e sono costituiti da tre unità isopreniche legate in modi sufficientemente diversi da originare sia strutture a catena  aperta che monicicliche, bicicliche e perfino tricicliche.
La determinazione della struttura di queste sostanze ha portato non solo alla scoperta di nuove reazioni organiche, ma perfino di nuovi sistemi aromatici come l’azulene. La deidrogenazione del partenolide C₁₅H₂₀O₃

con zolfo a caldo genera il guaiazulene, sesquiterpene biciclico che è il costituente di alcuni oli essenziali:

Vi sono oltre 10000 specie di sesquiterpeni che sono i costituenti principali del legno di cedro, del legno di sandalo e del ginger.

Diterpeni (C₂₀)

I diterpeni sono costituiti da quattro unità isopreniche, hanno formula bruta C₂₀H₃₂ e possono avere sia struttura ciclica che aciclica. La vitamina A che contiene un anello ed una catena laterale isoprenoide è una sostanza liposolubile che si trova in oli ricavati dai pesci. Questa sostanza è necessaria per il fenomeno della visione e per la crescita dei mammiferi. La vitamina A sintetizza nell’organismo i pigmenti fotosensibili della retina oculare.

La vitamina A venne sintetizzata per la prima volta nel 1947 e viene ora comunemente prodotta per via sintetica.

Il costituente più abbondante della colofonia ricavata dal pino è l’acido abietico

il quale si origina da diterpeni primari.