沈阳药科大学天然药物化学课件——第六章-萜类化合物

本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用一、萜类化合物的含义1970年统计已确定结构者约4000种1982年统计超过一万种。萜类化合物是天然物质中最多的一类化合物。如：挥发油、树脂、橡胶以及胡萝卜素等一、萜类化合物的含义OH薄荷醇OOO山道年β-月桂烯OHOHOH原人参二醇mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜类化合物的含义OH薄荷醇OOO山道年β-月桂烯OHOHOH原人参二醇mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜类化合物的含义OH薄荷醇OOO山道年β-月桂烯OHOHOH原人参二醇mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜类化合物的含义OH薄荷醇OOO山道年β-月桂烯OHOHOH原人参二醇mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜类化合物的含义OH薄荷醇OOO山道年β-月桂烯OHOHOH原人参二醇mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜类化合物的含义上述这些化合物，进行氧化加热后都产生异戊二烯，即：C5H8CCCCC头尾异戊二烯单位H(Head)T(tail)定义：凡由异戊二烯聚合衍生的化合物，其分子式符合(C5H8)n通式的。一、萜类化合物的含义实验异戊二烯规则（empiricalisoprenerule）凡是以异戊二烯或异戊烷为基本单位，以头尾相接的方式而结合的化合物，通式为(C5H8)n。结构中异戊二烯的结合方式有头-头、尾-尾相接，甚至无法用异戊二烯的基本单元来划分,这又如何解释呢？Ruzicka提出了所有萜类的前体物是“活性的异戊二烯”的假设。.生源异戊二烯规则（biogeneticisoprenerule）CH3COOHOHOHHOOC葡萄糖醋酸甲戊二羟酸(MVA)2ATP（三磷酸腺苷）焦磷酸异戊烯酯（IPP）焦磷酸二甲基烯丙酯（DMAPP）异构化半萜酶作用、缩合焦磷酸香叶酯生物体内的“活性异戊二烯”物质在生物体内形成的真正前体(GPP)焦磷酸金合欢酯（FPP）焦磷酸香叶基香叶酯（GGPP）焦磷酸香叶基金合欢酯（GFPP）IPPIPPIPP衍生单萜倍半萜三萜二萜四萜二倍半萜×2×2×2尾-尾二聚()一、萜类化合物的含义2.生源异戊二烯规则（biogeneticisoprenerule）凡是由甲戊二羟酸途径合成的化合物都称萜类，通式为(C5H8)n。本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用倍半萜153挥发油单萜102挥发油半萜5n=1植物叶二、萜类的结构分类萜类化合物的分类及分布二萜204树脂、苦味质、植物醇二倍半萜255海绵、植物病菌三萜306皂苷、树脂、植物乳汁四萜408植物胡萝卜素多聚萜~7.5×103至~3×105(C5H8)n橡胶、硬橡胶分类碳数(C5H8)n存在二、萜类的结构分类单萜monoterpenoids链状单萜环状单萜卓酚酮类环烯醚萜CHOOOHOOHHH二、萜类的结构分类（一）单萜（monoterpenoids)1.链状单萜较重要的化合物是一些含氧衍生物。如：萜醇、萜醛类。CH2OHCH2OHCH2OHCHOCHOCHO香叶醛香叶醇橙花醇香茅醛香茅醇橙花醛（牻牛儿醇）geraniolnerolcitronellolgeranial（β-柠檬醛）neral（α-柠檬醛）citronellalCH2OHCH2OHCH2OHCHOCHOCHO+香叶醛香叶醇橙花醇香茅醛香茅醇橙花醛[H][O][H][O][H][H]（牻牛儿醇）geraniolnerolcitronellolgeranial（β-柠檬醛）neral（α-柠檬醛）citronellalCH2OH香叶醇geraniolCH2OH橙花醇nerol具有似玫瑰的香气。mp=229~230无水CaCl2结晶性分子复合物H2O分解纯品蒸馏不能形成结晶性分子复合物无水CaCl2(从挥发油中分离出来)二苯胺基甲酰氯二苯胺基甲酸酯（结晶）加碱皂化蒸馏纯品具有似玫瑰的香气。mp=255~260(与共存的香叶醇分离)顺反异构体二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids)2.环状单萜是由焦磷酸香叶酯（GPP）的双键异构化生成焦磷酸橙花酯（nerylpyrophosphate,NPP），NPP再经双键转位脱去焦磷酸基，生成具薄荷烷骨架的阳碳离子后，进一步而成薄荷烷衍生物。二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids)OPPOPP焦磷酸香叶酯（GPP）双键异构化焦磷酸橙花酯（NPP）(nerylpyrophosphate)(geranylpyrophosphate)双键转位脱去焦磷酸基具薄荷烷骨架的阳碳离子(menthane)[phone]薄荷烷衍生物阳碳离子环化侧柏烯柠檬烯2-蒈烯2-蒎烯thujenelimonene2-carene2-pinene1234567891012345678910重要的环状单萜化合物：OHOHOHOOHCOOOl-薄荷醇mentholl-龙脑d-龙脑樟脑对-氧化樟脑π-氧化樟脑(具有强心作用)体内氧化（冰片）重要的环状单萜化合物：OOOOOONOOOOOOHOOOα-紫罗兰酮β-紫罗兰酮斑蝥素斑蝥胺芍药苷(试用于肝癌)(防治老年痴呆)重要的环状单萜化合物：OOOOOONOOOOOOHOOOα-紫罗兰酮β-紫罗兰酮斑蝥素斑蝥胺芍药苷(试用于肝癌)(防治老年痴呆)二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids)3.卓酚酮类（troponoides）是一类变形的单萜，其碳架不符合异戊二烯定则。OOHOOHOOHα-崖柏素β-崖柏素γ-崖柏素（扁柏素）二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids)卓酚酮类的特点：1.具有芳香化合物的性质，显酸性，酸性介于酚类和羧酸之间，即酚卓酚酮羧酸。2.分子中的酚羟基易于甲基化，但不易酰化。（反应物酸性强，则质子易解离，所以甲基化较易。-OH易与C=O形成分子内氢键，所以不易酰化。）二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids)3.分子中的羰基类似于羧酸中羧基的性质，但不能和一般羰基试剂反应。4.能与多种金属离子形成络合物结晶体，并显示不同颜色，可用于鉴别。如：铜络合物→为绿色结晶，铁络合物→为赤红色结晶。二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）属双环单萜。蚁臭二醛（iridoidial）的缩醛衍生物。含环戊烷结构单元，具环状单萜的特点。是从臭蚁的防卫性分泌物中分离出来的物质，其生物合成途径不同于单萜，不是经由脱去GPP分子中焦磷酸基而直接产生闭环反应这一生源途径。生物合成途径如下：二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）CHOCHOCHOOHOPPCHOCHOCHOCHOOH氧化烯醇化蚁臭二醛香茅醛水解氧化GPP焦磷酸香叶酯环合水合双键转位水合成一个伯醇基羟醛缩合环烯醚萜二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）OOHHHOOHHH环烯醚萜1234567891011二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）OOHHHOOHHH环烯醚萜1234567891011二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）OOHHHOOHHH环烯醚萜1234567891011二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）OOHCH3--CH2OH-COOH-COOROOOOGluOOOHOGluOHOOHOHHOHGluCOOCH31234567891011开环五元环裂环环烯醚萜C4有取代4去甲基环烯醚萜降环烯醚萜栀子苷梓醇龙胆苦苷catalpolgentiopicroside,gentiopicrin又称梓醇苷gardenoside二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）物理性质1.大多为白色结晶体或粉末；味苦，多具有旋光性。2.溶解性：苷类易溶于H2O、MeOH；可溶于EtOH、n-BuOH等溶剂。难溶于——CHCl3、Et2O、C6H6等二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质1.半缩醛-OH：使苷元不稳定，易分解，易聚合。故难得到结晶苷元。2.呈色反应：苷元+HOHC=O+-呈色苷元苷元++呈色呈色二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）中药玄参、地黄等制过后变黑，就是由于这类成分起的作用。即Cu2+如：环烯醚萜+氨基酸兰色环烯醚萜+冰醋酸兰色玄参苷（玄参中）苷元聚合黑色梓醇（地黄中）酶水解（同上）二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质3.双键性质：如：车叶草苷四乙酸酯OCOOROR'Br2CH3OHOCOOROR'BrOMeR=CH2COOCH3R'=C6H7O(COOCH3)4车叶草苷四乙酸酯3-甲氧基-4-溴车叶草苷四乙酸酯二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质4.波谱特征：OCH3HOOGlu列当苦苷J=0~3HzC3-Hδ=6-6.6ppmOOOOGluHHH龙胆苦苷IR:990~910cm-1（末端双键特征峰）二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）由3个异戊二烯单位构成，含15个碳原子。分布在植物和微生物界，多以挥发油的形式存在。是挥发油高沸程部分的主要组成成分。数目和结构骨架类型——萜类中最多的一类成分。迄今结构骨架超过200余种，化合物数千种。分类：无环倍半萜、环状倍半萜、薁类衍生物二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）1.无环倍半萜CH2OHα-金合欢烯β-金合欢烯金合欢醇farnesenefarnesolfarnesene二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.环状倍半萜OOMeHHMeOOMeO青蒿素qinghaosu(难溶水及油中)合成OOMeHHMeOHOMeO双氢青蒿素dihydroqinghaosu甲基化二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.环状倍半萜OOMeHHMeOMeOOMeOOMeHHMeOOMeOOCOOH蒿甲醚青蒿琥珀酸单酯artemetherartesunate（油溶性）（水溶性）+二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）3.薁类衍生物（azulenoids）由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架如：愈创木薁（s-guaiazulene）OH12345678(1,4-二甲基-愈创木薁愈创木醇2,4-二甲基-7-异丙基薁S220℃Se7-异丙基薁)二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）3.薁类衍生物（azulenoids）薁类是一种非苯核芳烃化合物沸点——250~300℃溶有机溶剂——甲醇、乙醇、乙醚、石油醚不溶水可溶于强酸（加水稀释又可析出）（可用60~65%硫酸或磷酸提取）二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）3.薁类衍生物（azulenoids）挥发油分馏时，高沸点馏分可见到美丽的蓝色、紫色或绿色的现象——示有薁类存在预试挥发油中薁类成分：①Sabety反应：挥发油/CHCl3+5%溴/CHCl3→蓝紫色或绿色②Ehrlich试剂：（对-二甲胺基苯甲醛浓硫酸）挥发油+试剂→紫色或红色二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）由4个异戊二烯单位构成，含20个碳原子。分两类：1.链状二萜2.环状二萜1.链状二萜CH2OH植物醇phytol存在于叶绿素中曾作为合成维生素E、K1的原料二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜存在于植物中环状二萜类，较重要的有：OOOHCH2OHHOH穿心莲内酯属双环二萜类化合物具有抗炎作用但水溶性不好，为增强穿心莲内酯水溶性，将其制备成衍生物：二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜OOOKHCO3Na2SO3H2SO4NaSO4OOOHCH2OHHSO3NaCOOCH2CH2COOHO