萜类结构

第十章萜类一、概述近来从海洋生物中发现了大量的萜类化合物，超过了2200种。除了以萜烃的形式存在外，还形成各种含氧衍生物由两个或两个以上异戊二烯单位按不同的方式头尾相连而成的聚合物及其氢化物和含氧衍生物统称为萜类。CH2CCHCH3CH2二定义:三萜类化合物的分布萜类化合物在植物界分布很广泛，据不完全统计萜类化合物超过了22000多种。存在最多的是种子植物，尤其是被子植物。萜类化合物经常与树脂、树胶并生，与生物碱相排斥。富含挥发油的植物：松科、柏科、胡椒科、马兜铃科、樟科、芸香料、龙脑科、伞形科、唇形科、败酱科、菊科和姜科等。四萜类化合物的分类及分布分类碳原子数通式(C5H8)n存在半萜5n=1植物叶单萜10n=2挥发油倍半萜15n=3挥发油二萜20n=4树脂、苦味质、植物醇二倍半萜25n=5海绵、植物病菌，昆虫代谢物三萜30n=6皂苷、树脂、植物乳汁四萜40n=8植物胡萝卜素多聚萜～7.5x103至~3x105(C5H8)n橡胶、硬橡胶根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少，进一步分为链萜、单环萜、双环萜、三环萜、四环萜等。单萜和倍半萜多以萜烃或简单含氧衍生物的形式比较集中地存在于挥发油中，同时还形成环烯醚萜和树脂类成分广泛分布于自然界。二萜是树脂的主要成分，三萜常形成皂苷。五、萜类化合物的生理活性和分布(1)抗生育活性；芫花酯甲(yuanhuacin)、芫花酯乙(yuanhuadin)均为引产药。(2)抗白血病、抗肿瘤活性：雷公藤内酯(triptolide)、雷公藤羟内酯(tripdiolide)、鸦胆丁(bruceantin)等。(3)驱蛔虫和杀虫活性：如驱蛔素(ascaridole)，川楝素(chuanliansu，toosendanin)、土木香内酯(costunolide)等。(4)抗疟活性：如青蒿素(arteannuin)、鹰爪甲素(yingzhaosuA)。(5)神经系统作用：如治疗神经分裂症的马桑内酯类化合物。(6)抗菌痢和抗钩端螺旋体活性：如穿心莲内酯(andrographolide)、穿心莲新苷(neoandrographolide)、14—去氧穿心莲内酯(14-deoxyandrographolide)。(7)抑制血小板凝集、扩张冠状动脉、增强免疫功能：如芍药苷(paeoniflorin)。(8)泻下作用：如栀子苷(京尼平苷，geniposide)。(9)促进肝细胞再生活性：如齐墩果酸。(10)防治肝硬化、肝炎的活性：如葫芦素B、E(cucurbitacinB、E)。(11)抗阿米巴原虫活性：如鸦胆子苷(yatanoside、brucealin)、鸦胆子苦素A、B、C、D、E、F、G(bruceineA、B、C、D、E、F、G)及鸦胆子苦内酯(bruceolide)等。(12)降血压活性：闹羊花毒素III(rhodojuponinIII)对重症高血压有紧急降压作用并对室上性心动过速有减慢心率作用。(13)降血脂、降血清总胆固醇活性：如泽泻萜醇A(alisolA)。(14)抗菌消炎活性：如雪胆甲素(cucubitacinIIa)、雪胆乙素(cucubitacin，IIb)。(15)降低转氨酶活性：如山芝麻酸甲酯(methyhelicterata)。(16)毒鱼活性：如二萜醛(sacculatal)。(17)昆虫拒食活性：(18)可作甜味素：甜菜素(滕氏甜昧内酯，phylloduicin)具有蔗糖600～800倍甜度，罗汉果甜素V(mogrosideV)的0．02％水溶液比蔗糖甜约250倍，可作调味剂。(19)昆虫保幼激素：如天蚕蛾保幼激素(C18-cecropia)、juvabione。(20)昆虫性引诱剂及昆虫驱避物质：倍半萜丙二烯酮，对蚂蚁及其他昆虫有驱避作用。第二节萜类的结构类型萜类单萜环烯醚萜倍半萜二萜二倍半萜第二节萜类的结构类型及重要代表物一、单萜类（monoterpenoids）是由2个异戊二烯单位构成、含10个碳原子的化合物类群，广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，是植物挥发油的主要组成成分，分为链状型和单环、双环等环状型两大类，构成的碳环多为六元环，也有五元，四元，七元基本骨架有月桂烯，柠檬烯，蒎稀基本骨架为月桂烯和罗勒烯：它们互为同分异构体，是典型的链状单萜烃，主要用于香料工业的原料。重要的化合物是一些含氧衍生物：如萜醇、萜醛（一）链状单萜CH2OHCH2OHCH2OHCHOCHOCHO香叶醇Geraniol橙花醇Nerol?香茅醇Citronellol香叶醛Geranial橙花醛Neral?香茅醛CitronellalCH2OH香叶醇香叶醇和橙花醇互为顺反异构体。具有似玫瑰的香气，沸点229~230oC。香叶醇可与无水氯化钙形成结晶复合物，利用此性质可以把挥发油分离出来，橙花醇不可与无水氯化钙形成结晶复合物。CH2OH橙花醇CH2OH香茅醇香茅醇是香叶醇部分氢化还原后得到的产物。以上三者共存于同一挥发油中，都具有玫瑰香气。左旋体的经济价值较高。为香叶醇和橙花醇的氧化产物，互为顺反异构。CHOCHO橙花醛香叶醛香茅醛是香茅醇的氧化产物CHO香茅醛（二）单环单萜可以看成是由链状单萜经环合衍变而来。因环合方式不同，产生不同结构类型。常见的有三种类型1对薄荷烷型柠檬烯伪柠檬烯柠檬烯是无色油状液体，具有似柠檬的香气，有旋光性，沸点180-182°C。香附，砂仁，薄荷，青蒿，紫苏等植物挥发油中都含有柠檬烯。OHHHHOHHHHHOl-薄荷醇l-menthold-新薄荷醇d-neomenthol薄荷酮methoneOHOHOl-龙脑l-borneold-龙脑d-borneol樟脑camphorOHHHHOHHHHHOl-薄荷醇l-menthold-新薄荷醇d-neomenthol薄荷酮methoneOHOHOl-龙脑l-borneold-龙脑d-borneol樟脑camphor薄荷醇是唇形科植物薄荷和欧薄荷等挥发油的主要成分。其左旋体习称薄荷脑。为白色针状结晶，对皮肤和粘膜有清凉作用，用于镇痛和止痒，亦有防腐作用。薄荷醇氧化生成薄荷酮，它们共存于薄荷挥发油中，都具有浓郁的薄荷香气。2.环香叶烷型是在链状单萜分子中的含氧功能基被保护下进行环合时形成的。藏红花CHOOgluH+-H2OCHO[H]SeO2CHO藏红花素藏红花醛β-环柠檬醛3卓酚酮类卓酚酮类化合物是一类变形的单萜，它们的碳架不符合异戊二烯定则。γ-崖柏素α-崖柏素OOHOOH扁柏素OOH具有如下特性：1.卓酚酮具有芳香化合物性质,具有酚的通性，显酸性，酸性强弱：酚卓酚酮羧酸。2.分子中的酚羟基易于甲基化，但不易酰化3.能与多种金属离子形成络合物结晶体，并显示不同颜色。如铜络合物为绿色结晶，铁络合物为赤红色结晶。基本骨架12345789106C1~C8C2~C8C3~C8C4~C6O（+）-樟脑莰烷蒎烷蒎烯（松节油含）OH冰片•驱虫剂、增塑剂•兴奋呼吸或循环系统发汗、镇痉、止痛等作用（三）双环单萜OHHHHOHHHHHOl-薄荷醇l-menthold-新薄荷醇d-neomenthol薄荷酮methoneOHOHOl-龙脑l-borneold-龙脑d-borneol樟脑camphor樟脑O樟脑，为白色结晶性固体，易升华，具有特殊的芳香气味。樟脑有局部刺激作用和防腐作用，可用于神经痛、炎症和跌打损伤的擦剂。天然樟脑由右旋体与左旋体共存樟脑水合氯醛酊：用于龋齿所致疼痛的暂时止痛复方樟脑乳膏：用于蚊虫叮咬及各种皮肤炎症龙脑俗称“冰片”，又称樟醇，可看做樟脑的还原产物，有升华性。其右旋体主要得自白龙脑香树的挥发油，左旋体存在于艾纳香全草中，合成品为消旋体。熔点为204-208冰片有发汗、兴奋、镇痉和防止虫蛀蚀、抗缺氧功能。d-龙脑l-龙脑OHOH珍视明滴眼液：缓解视疲劳,清凉明目环烯醚萜含有环戊烷的结构单元,具有环状单萜衍生物的特点。该类化合物含有取代环戊烷环烯醚萜和环戊烷开裂的裂环环烯醚萜两种基本碳架。二、环烯醚萜(iridoids)◆环烯醚萜(irodoids)■生物合成途径CHOCHOHCH2OPP水解氧化CHO环合CHO水合CHOCH2OH氧化烯醇化CHOOHH羟醛缩合OHOH蚁臭二醛OHOH1234567891011OOOHO4COOHOHOH111085674OHOH9OHOH4氧化开环脱羧去甲环烯醚萜4-氧化环合裂环环烯醚萜裂环内酯环烯醚萜secoiridoidirodoid环烯醚萜■基本结构为蚁臭二醛(irodoidial)的缩醛衍生物含氧单萜类(C10H16On)，结构中有环状烯醚结构CHOCHO蚁臭二醛环烯醚萜类成分多以苷的形式存在，C1羟基多与葡萄糖形成苷，且大多为单糖苷；C11有的氧化成羧酸，并可形成酯。(一)环烯醚萜苷环烯醚萜及其苷类广泛分布于唇形科、茜草科、龙胆科等植物。目前已从植物中分离并鉴定结构的环烯醚萜类化合物超过800多种，其中大多数为苷类成分。梓醇(catalpol)又称梓醇苷，是地黄中降血糖作用的主要有效成分OOHOH2CglcOOH梓醇14-位无取代基的环烯醚萜苷梓苷(catalposide)存在于紫葳科植物梓的果实中，药理作用与梓醇相似。OOHOH2CglcOOOHCO梓苷栀子苷(gardenoside)、京尼平苷(geniposide)和京尼平苷酸(geniposidic酸)是清热泻火中药山栀子的主成分。京尼平苷显示有显著的泻下作用和利胆作用；京尼平苷苷元(ginipin京尼平)具有显著的促进胆汁分泌作用和泻下作用。HOH2CHHOC6H11O5OOHCOOCH3HHOC6H11O5OCOORHOH2C桅子苷京尼平苷京尼平苷酸R=CH3R=H24-位有取代基的环烯醚萜苷龙胆苦苷(gentiopicroside,gentiopicrin)是龙胆科植物龙胆、当药、獐牙菜等植物中的苦味成分。据报导龙胆、当药中的龙胆苦苷与龙胆碱共存，而且当用氨水处理龙胆苦苷时，先得到一种无定形的葡萄糖苷，继续用5%的盐酸水解，才生成龙胆碱(gentianine)。3.裂环环烯醚萜苷OOC6H11O5OONOONH4OH5%HCl龙胆苦苷龙胆碱水解具有泻肝胆实火，除肝胆湿热的作用OOC6H11O5OONOONH4OH5%HCl龙胆苦苷龙胆碱水解龙胆碱是重要的生理活性成分，在很多中成药中均有应用三、倍半萜(一)概述倍半萜类是由3个异戊二烯单位构成、含15个碳原子的化合物类群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以挥发油的形式存在，在植物中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在。倍半萜类化合物按碳环数分为无环、单环、双环、三环、四环型倍半萜；按构成环的碳原子数分为五元环、六元环、七元环。(一)无环倍半萜H3CCH3HOCH3CH3CH2OHCH3CH3α-金合欢烯金合欢醇β-金合欢烯橙花醇金合欢醇存在于金合欢花油、橙花油、香茅中，为重要的高级香料原料。金合欢烯存在于枇杷叶、生姜的挥发油中。金合欢烯有α、β两种构型，其中β体存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油中。H3CCH3HOCH3CH3CH2OHCH3CH3α-金合欢烯金合欢醇β-金合欢烯橙花醇(二)环状倍半萜青蒿素(qinghaosu,arteannuin,artemisinin)是过氧化物倍半萜，是从中药青蒿(也称黄花蒿)中分离到的抗恶性疟疾的有效成分，在水中及油中均难溶解。OOHHCH3H3COOOCH3H青蒿素倍半萜sesquiterpenoidsNa+K+CH2COOHCH2COOHOOOOHHHOOOOHHHOOOOHHHOHOCH3OCOCH2CH2COOH双氢青蒿素蒿甲醚青蒿琥珀酸单酯甲基化对青蒿素的结构进行了修饰，合成出具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的双氢青蒿素(dihydroqinghaosu)，再进行甲基化，将它制成油溶性的蒿甲醚(artemether)及水溶性的青蒿琥珀酸单酯(artesunate)用于临床。(三)薁类衍生物凡由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架都称