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有机化学课程项目教学设计方案作者：熊颖单位：江西省医药学校2014年3月5日课程有机化学周次1授课班级12五年工业分析与检测班授课教师熊颖课题萜类和甾族化合物计划课时4教学目的要求1．理解萜的涵义；掌握异戊二烯规律和萜的分类。2．熟悉各类萜的典型化合物的特性及重要用途。3．熟悉甾族化合物的基本结构和立体结构，了解重要甾族化合物的类型和用途。重点难点重点萜、甾族化合物的类型和用途。难点：萜类和甾族化合物基本结构和立体结构授课方法讲授、讨论、提问、讲评图例教具课堂教学场所2-506时间分配2学时：萜类化合物的基本结构和立体结构，了解重要萜类化合物的类型和用途2学时：甾族化合物的基本结构和立体结构，了解重要甾族化合物的类型和用途教学设计教师不但要考虑教师主导作用的发挥，更要注重学生认知主体作用的体现，使他们能够在课堂教学过程中发挥积极性、主动性。实训内容第1-2学时：萜类化合物的基本结构和立体结构，了解重要萜类化合物的类型和用途第3-4学时：甾族化合物的基本结构和立体结构，了解重要甾族化合物的类型和用途教学过程萜类和甾族化合物第一节萜类一、萜的涵义和异戊二烯规律分子中含C10以上，且C数为5的倍数的烃类化合物称为萜类。19世纪对香精油的研究，发现了不少具有C10H16组成的烃类，因其分子中含有烯烃双键，称为萜烯。月桂烯（存在于月桂子油等中）对薄荷烯（存在于柠檬，橘子中）姜烯（存在于姜油中）松节油（α蒎烯）（存在于松节油等中）异樟烯（存在于姜油，冷杉等中）上述化合物的碳干骨骼可以看成是由若干个异戊二烯单位主要以头尾相接而成的。CH2CH3CCHCH2异戊二烯头CC尾CCC异戊二烯单位这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律。二、萜的分类、命名1．分类根据组成分子的异戊二烯单位的数目可将萜分成以下几类：1）单萜：含有两个异戊二烯单位。它包含开链单萜，单环萜，二环单萜三种。2）倍半萜：含有三个异戊二烯单位的萜。3）双萜：含有四个异戊二烯单位的萜。4）三萜：含有六个异戊二烯单位的萜。5）四萜：含有八个异戊二烯单位的萜。6）其它萜这些萜类和单萜一样，也有开链和成环之分。2．命名IUPAC规定的系统命名法，较生辟，多接触才能熟练。我国一律按英文俗名意译，在接上“烷”、“烯”、“醇”等类名而成。习惯常用用俗名如樟脑，薄荷醇等。CH3CH3HCH3CH3H雪松烷cedrane赤霉素烷gibbane对薄荷烷侧柏烷CH2OHHO维生素A（双萜）羊毛甾醇（三萜）β-胡萝卜素（四萜）萜类化合物大多数为有香味的液体。能与亚硝酰氯、氯化氢或溴等生成结晶加成物，可用来萜类的分离和鉴定。三、萜类化合物1．单萜1)开链单萜CH2OHCH2OHmang互为几何异构体，存在于玫瑰油、橙花油、香茅油中，为无色、有玫瑰香气的液体，是作香料的重要原料。牛儿醇（香叶醇）b.p230℃橙花油醇b.p226.7℃单环单萜单环是由两个异戊二烯单位连接构成的具有一个六元环的化合物。*存在于薄荷油中，低熔点固体，具有芳香凉爽气味，有杀菌、防腐作用，并有局部止痛的效力。用于医药、化妆品及食品工业中，如清凉油、牙膏、糖果、烟酒等。薄荷醇（1）的制备3000C的外消旋体―对薄荷醇；经拆分可得。（2）薄荷醇的制备百里香酚（±）-薄荷醇；（±）-新薄荷醇薄荷醇有三个手性碳，故有四个外消旋体。例：HOCH3C3H7OHCH3C3H7（±）-薄荷醇CH3C3H7OH（±）-新薄荷醇CH3HOC3H7（±）-异薄荷醇（±）-新异薄荷醇天然产薄荷醇是左旋薄荷醇；所有的大基团都在平伏键。（3）薄荷酮OCH3CH3C3H7OC3H7（±）-薄荷酮薄荷酮的制备：CH3OHC3H7O（±）-异薄荷醇OCH3C3H7HOCH3C3H73)双环单萜CH3α蒎烯是松节油的主要成分（80%）用作油漆、蜡等的溶剂，是合成冰片、樟脑等的重要化工原料。α蒎烯b.p156℃菠族中重要的有2-菠醇（冰片）和2-菠酮（樟脑）β-蒎烯樟脑的制备：CH2TiO2/H2OCH3COOHH+α-蒎烯CH3C=OOHOOO2-菠醇2-菠酮（樟脑）2．倍半萜倍半萜是由三个异戊二烯单位连接而构成的，它也有链状和环状的。OH金合欢醇无色粘稠液体，b.p.125℃/66.5Pa，有铃兰气味，存在于玫瑰油、茉莉油、合金欢油及橙花油中。是一种珍贵的香料，用于配制高级香精；有保幼激素活性，用于抑制昆虫的变态和性成熟，即幼虫不能成蛹，蛹不能成蛾，蛾不产卵。OO山道年山道年的提取：O是由山道年花蕾中提取出的无色结晶，m.p.170℃,不溶于水，易溶于有机溶剂。过去是医药上常用的驱蛔虫药，其作用是使蛔虫麻痹而被排除体外，但对人也有相当的毒性。OHOOOH+OOHCOONa从山道年花中用碱液加热将山道年提取出来，溶于碱液中，生成山道年的钠盐；然后再加盐酸酸化，又重新生成山道年，并且从溶液中沉淀析出。3．双萜OH叶绿醇是叶绿素的一个组成部分，用碱水解叶绿素可得到叶绿醇，叶绿醇是合成维生素K及维生素E的原料。叶绿醇维生素A，淡黄色晶体m.p.64℃，存在于动物的肝、奶油、蛋黄和鱼肝OH油中。不溶于水，易溶于有机溶剂。受紫外光照射后则失去活性。A维生素A（1）4．三萜如角鲨烯属开链三萜，又称鱼肝油萜，具有提高体内超氧化物歧化酶(SOD)活性、增强机体免疫能力、改善性功能、抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤等多种生理功能,是一种无毒性的具有防病治病作用的海洋生物活性物质。角鲨烯（squalene）H3CCH3CH3HOH3C角鲨烯CH3CH3羊毛甾醇5．四萜四萜是由八个异戊二烯单位连接而构成的一类萜化合物。常见四萜如下：15%广泛存在于α胡萝卜素m.p188℃85%β胡萝卜素m.p184℃植物的叶、茎、和果实及动物的乳汁和脂肪中，β体最重要（生理活性0.1%γ胡萝卜素m.p178℃最强）。OHHO叶黄素叶黄素是存在植物体内一种黄色的色素，与叶绿素共存，只有在秋天叶绿素破坏后，方显其黄色。第二节甾族化合物一、甾族化合物的结构和命名1．基本结构R2R1R3R1、R2一般为甲基，称为角甲基，R3为其它含有不同碳原子数的取代基。甾是个象形字，是根据这个结构而来的，“田”表示四个环，“”表示为三个侧链。许多甾体化合物除这三个侧链外，甾核上还有双键、羟基和其他取代基。根据甾族化合物的存在和化学结构可分为：甾醇、胆汁酸、甾族激素、甾族生物碱等。202.命名编号111812912191713141615CBDA35410876命名：甾族化合物的命名是以其烃类的基本结构作为母体名称并加上前，后缀表明取代基的位次名称来构成。但由于甾族化合物的结构比较复杂，一般常用与其来源或生理作用有关的俗名。如胆甾醇，麦角甾醇等。二、甾核的立体结构构型及表示方法甾族化合物的立体化学复杂。因仅就环上而言，就有六个手性碳原子，可能有的立体异构体数目为26=64个。20121118121913*14*817**10*59C*D1615A34B76天然产甾族化合物现知的只有两种构型，一种是A环和B环以反式相并联，另一种是A环和B环以顺式相并联。而B环和C环、C环和D环之间是以反式相并联的。CDCDABA,B反式ABA,B顺式构象式为：11213456710981112141516341317256711012981415161317三、重要的甾族化合物1．甾醇1）胆甾醇（胆固醇）胆甾醇是最早发现的一个甾体化合物，存在于人及动物的血液、脂肪、脑髓及神经组织中。H3CH3CH3CHHO胆甾醇HHCH3CH3无色或略带黄色的结晶，m.p.148.5℃,在高真空度下可升华，微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂。人体内发现的胆结石几乎全是由胆甾醇所组成的，胆固醇的名称也是由此而来的。5-胆甾烯-3β-醇人体中胆固醇含量过高是有害的，它可以引起胆结石、动脉硬化等症。由于胆甾醇与脂肪酸都是醋源物质，食物中的油脂过多时会提高血液中的胆甾醇含量，因而食油量不能过多。2）7-脱氢胆甾醇胆甾醇在酶催化下氧化成7-脱氢胆甾醇。7-脱氢胆甾醇存在于皮肤组织中，在日光照射下发生化学反应，转变为维生素D3：H3CH3CH3CHHO7脱氢胆甾醇HHO维生素D3CH3CH3日光HH3CH3CCH3CH3维生素D3是从小肠中吸收Ca2+离子过程中的关键化合物。体内维生素D3的浓度太低，会引起Ca2+离子缺乏，不足以维持骨骼的正常生成而产生软骨病。3）麦角甾醇麦角甾醇是一种植物甾醇，最初是从麦角中得到的，但在酵母中更易得到。麦角甾醇经日光照射后，B环开环而成前钙化醇，前钙化醇加热后形成维生素D2（即钙化醇）。H3CH3CH3CHHO麦角甾醇HHO维生素D2CH3CH3CH3紫外光HH3CH3CCH3CH3CH3维生素D2同维生素D3一样，也能抗软骨病，因此，可以将麦角甾醇用紫外光照射后加入牛奶和其他食品中，以保证儿童能得到足够的维生素D。2．胆汁酸OHCOOHHOOH胆甾酸胆汁酸存在于动物的胆汁中，从人和牛的胆汁中所分离出来的胆汁酸主要为胆酸。胆酸是油脂的乳化剂，其生理作用是使脂肪乳化，促进它在肠中的水解和吸收。故胆酸被称为“生物肥皂“。3．甾族激素激素是由动物体内各种内分泌腺分泌的一类具有生理活性的化合物，它们直接进入血液或淋巴液中循环至体内不同组织和器官，对各种生理机能和代谢过程起着重要的协调作用。激素可根据化学结构分为两大类：一类为含氮激素，她包括胺、氨基酸、多肽和蛋白质；另一类即为甾族化合物。甾族激素根据来源分为肾上腺皮质激素和性激素两类，它们的结构特点是在C17（R3）上没有长的碳链。1）性激素性激素是高等动物性腺的分泌物，能控制性生理、促进动物发育、维持第二性征（如声音、体形等）的作用。它们的生理作用很强，很少量就能产生极大的影响。性激素分为雄性激素和雌性激素两大类，两类性激素都有很多种，在生理上各有特定的生理功能。例如：H3COHH3CHO睾丸酮素H3COHHHHO雌二醇HHH睾丸酮素是睾丸分泌的一种雄性激素，有促进肌肉生长，声音变低沉等第二性征的作用，它是由胆甾醇生成的，并且是雌二醇生物合成的前体。雌二醇为卵巢的分泌物，对雌性的第二性征的发育起主要作用。动物体内分泌的睾酮和雌二醇的量极少，为了进行科学研究，从4吨猪卵巢只提取到0.012g雌二醇。HOC==CH异炔诺酮O人工合成的性激素如乙炔基的酮醇，能阻止未孕妇女的排卵，从而用于人工避孕上。2）肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素是哺乳动物肾上腺皮质分泌的激素，皮质激素的重要功能是维持体液的电解质平衡和控制碳水化合物的代谢。动物缺乏它会引起机能失常以至死亡。皮质醇、可的松、皮质甾酮等皆此类中重要的激素。OCH2OHH3CCOHHHOHOOCH2OHH3CCOHHHHOHOH3CHOCH2OHH3CCHHHOH3COH3C皮质醇可的松皮质甾酮3）蜕皮激素R1OHOHR2H2CHOOHHOOα－蜕皮激素：R1=R2=-Hβ－蜕皮激素：R1=-OH,R2=-H甾类中还有其他类化合物，例如皂素OHHOOHOOOO毛地黄素苷元（一种强心苷）薯皂苷元（一种皂素）强心苷在水溶液中也产生泡沫，但他有特殊的强心作用，主要用于心脏病治疗。习题P284教学评价与反思该班学生基础好，学习劲头足，对于刚刚学习该部分知识，讲的很慢，但学生接受能力好