第六章-萜类和挥发油-(1)

1天然药物化学课程教案课次1授课方式（请打√）理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排3授课题目：第六章萜类和挥发油第一节概述第二节萜类的结构类型及重要代表物第三节萜类化合物的理化性质教学目的和要求：1、掌握萜类化合物的定义、结构类型及重要代表物的化学结构和生理活性。2、掌握萜类化合物的性质。3、熟悉萜类化合物的生物合成途径。教学重点及难点：重点：1、萜类化合物的定义、结构类型及重要代表物的化学结构和生理活性。2、萜类化合物的性质。难点：萜类化合物的性质和生物合成途径。教学基本内容方法及手段2异戊二烯(C5单位)OH1-薄荷OH愈创木第六章萜类和挥发油第一节概述一、萜的含义和分类1、定义：凡是由甲戊二羟酸衍生的化合物均称为萜类化合物。2、分类依据根据分子结构中异戊二烯单位的数目进行分类；在此基础上再根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少进行分类。萜类化合物的分类及分布分类碳原子数通式(C5H8)n存在形式与分布半萜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植物胡萝卜素二、萜类的生源学说（一）经验的异戊二烯法则（empiricalisoprenerule）认为自然界存在的萜类化合物都是由异戊二烯衍变而来的，是异戊二烯的聚合体或衍生物。并以是否符合异戊二烯法则做为判断是否为萜类化合物。（二）生源的异戊二烯法则（biogeneticisoprenerule）萜类化合物是经甲戊二羟酸途径衍生的一类化合物。焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP）和焦磷酸异戊烯酯（IPP）是生物体内真正的异戊烯基单位合成萜类化合物的甲戊二羟酸途径：多媒体讲解3CO2hv/叶绿素葡萄糖代谢磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶A甲羟戊酸萜类甾类胡萝卜素类H2O萜类化合物的生物合成途径：环烯醚萜的生物合成：4HCH2OPPCHO1.水解2.氧化CHO环合CHOCH2OH水合CHOCHO氧化COHHHO烯醇化OHHOH羟醛缩合OHHOHGPP香茅醛蚁臭二醛环烯醚萜12345678910OHHOH环烯醚萜氧化脱羧开环氧化环合4-去甲环烯醚萜裂环内酯环烯醚萜12345678910OCOOHOH4OOH5678910裂环环烯醚萜OOH4OOOHO45678910115第二节萜类化合物的结构类型及重要代表物萜类化合物的分类及分布分类碳原子数通式(C5H8)n存在形式与分布半萜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植物胡萝卜素一、单萜（一）链状单萜香叶醇和橙花醇互为顺反异构体。存在于玫瑰油、柠檬草油等多种植物的挥发油中，是这些挥发油的主要成分；具有玫瑰香气，是重要的香料工业原料。玫瑰油中含有香叶醇、橙花醇、香茅醇，柠檬草油中含有柠檬醛、香叶醇、橙花醇。结晶性二苯氨基甲酸酯加入NaOH皂化，真空蒸馏橙花醇可与香叶醇分离橙花醇＋［(C6H6)2NCOCl］（二苯胺基甲酰氯）（二）环状单萜多媒体讲解CH2OH香叶醇橙花醇CH2OHCH2OH香茅醇HCHO柠檬醛6OHl-龙脑OHd-龙脑（薄荷脑）对皮肤和黏膜有清凉和弱的麻醉作用,亦有防腐和杀菌作用。用于镇痛、止痒、杀菌等。龙脑俗称“冰片”，又称樟醇习称辣薄荷酮局部刺激作用，防腐作用开窍醒神，清热止痛。可以发汗、兴奋、解痉、防止虫蛀、抗缺氧。（三）卓酚酮类卓酚酮类化合物（troponoides）是一类变形的单萜，它们的碳架不符合异戊二烯定则，碳原子数符合异戊二烯聚合体的碳原子数。卓酚酮类的特性：1、卓酚酮具有芳香化合物性质。2、具有的酚的通性，也显酸性，其酸性介于酚类和羧酸之间，即酚卓酚酮羧酸。3、分子中的羰基类似于羧酸中羰基的性质，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，以资鉴别。如铜络合物为绿色结晶，铁络合物显赤红色。OHl-薄荷醇OHd-新薄荷醇O樟脑7CHOCHO蚁臭二醛OHHOH环烯醚萜氧化脱羧开环氧化环合4-去甲环烯醚萜裂环内酯环烯醚萜12345678910OCOOHOH4OOH5678910裂环环烯醚萜OOH4OOOHO4567891011环烯醚萜苷OHOH2COHHHCOOCH3OC6H11O5栀子苷OHOH2CHHCOOCH3OC6H11O5京尼平苷二、环烯醚萜环烯醚萜——是蚁臭二醛的衍生物。从化学结构看，环烯醚萜又是含有环戊烷结构单元，其性质具有一定特点的环状单萜衍生物。环烯醚萜的结构分类：环烯醚萜苷类环烯醚萜的理化性质：1、环烯醚萜苷和裂环环烯醚萜苷大多为白色结晶或粉末，多具旋光性，味苦。2、溶解性：环烯醚萜苷易溶于水和甲醇，可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，难溶于氯仿、乙醚和苯等亲脂性有机溶剂。3、环烯醚萜苷易被水解，生成的苷元为半缩醛结构，其化学性质活泼：（1）苷元容易进一步聚合。（2）苷元遇酸、碱、羰基化合物、氨基酸等都能变色。※中药玄参、地黄等在炮制过程后变黑，就是由于玄参苷、地黄中的梓醇（梓醇苷），在共存的酶的作用下水解成苷元，聚合而成黑色。8OOOα-山道年环状倍半萜，驱蛔虫愈创木薁OCH3HCH3OOOOH3CH青蒿素在水中及油中均难溶解OCH3HCH3OHOOOH3CH双氢青蒿素抗疟效价高原虫转阴快速效低毒OCH3HCH3OCOCH2CH2COOHOOOCH3HOCH3HCH3OCH3OOOH3CH青蒿琥珀酸单酯水溶性蒿甲醚油溶性※与皮肤接触，能使皮肤染成蓝色。三、环状倍半萜（一）环状倍半萜黄花蒿中青蒿素为环状倍半萜，抗疟药（二）薁类化合物薁类化合物——凡由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架都称为薁类化合物。薁类化合物是一种非苯环芳烃化合物，分子结构中具有高度的共轭体系。如：9薁类化合物+Br2产生蓝紫色或绿色薁类化合物+对二甲胺基苯甲醛浓硫酸产生紫色或红色(Ehrlich试剂)OH愈创木醇薁类衍生物镇咳，祛痰。用于治疗支气管炎。HOCH2OHHOOHO穿心莲内酯环状二萜内酯抗菌、消炎，用于菌痢、上呼吸道感染。OHHOOHO脱水穿心莲内酯OHOOOOHOHOHCH2OH穿心莲苷薁类化合物的溶解性：薁类化合物溶于有机溶剂，不溶于水，溶于强酸。故可用60～65%硫酸或磷酸提取薁类成分。薁类化合物的鉴别：1、薁类化合物与苦味酸或三硝基苯试剂作用，形成有敏锐熔点的π-络合物，可供鉴别使用。2、在可见光区（360～700nm）有强吸收峰。3、Sabety反应4、Ehrlich反应四、环状二萜环状二萜内酯抗菌、消炎，用于菌痢、上呼吸道感染。10CCCOHNHCOHOHOHOHCH3COOOOHHOOCOCH3HOCO紫杉醇环状二萜，抗癌药COOR1HHOR2R1R2甜菊苷甜菊苷A甜菊苷D甜菊苷EGlcGlcGlc21GlcGlc21GlcGlcGlc21GlcGlc21Glc13GlcGlc21Glc13GlcGlc21OOR1HOOHOOR2R3R1＝HR2＝HR3＝CH3雷公藤甲素R1＝OHR2＝HR3＝CH3雷公藤乙素OHHOOHO14-去氧穿心莲内酯环状二萜，抗白血病和抑制肿瘤环状二萜，甜味剂11ClCl+2HCl柠檬烯冰醋酸柠檬烯二氢氯化合物萜类化合物中的双键溴冰醋酸/乙醚与乙醇的混合溶液冷却析出结晶性加成产物BrBr+Br2第三节萜类化合物的理化性质一、萜类化合物的物理性质（一）性状1、形态和沸点形态：单萜和倍半萜多为具有特殊香气的油状液体。二萜和二倍半萜多为结晶性固体。沸点：单萜的沸点比倍半萜低，且单萜和倍半萜随分子量和双键的增加，功能基的增多，化合物的挥发性降低，熔点和沸点相应增高。2、味：多具有苦味。3、旋光性：大多数萜类具有光学活性。（二）溶解性萜易溶于醇及有机溶剂，难溶于水。具有内酯结构的能溶于碱水，酸化后析出。萜苷能溶于热水及甲醇、乙醇溶液而不溶于有机溶剂。二、萜类化合物的化学性质（一）加成反应1、双键加成反应（1）与卤化氢加成（2）与溴加成反应（3）与亚硝酰氯反应多媒体讲解12CH3-CH-CH2-CH2-O-NOCH3HClCl-NOCH3-CH-CH2-CH2-OHCH3++CCCCClNOHNClNO++HCl不饱和萜类氯化亚硝基衍生物亚硝基胺类CCNONoooooo+顺丁烯二酸酐CHOCCHOHOHSO3-Na+SO3-Na+SO3-Na+NaHSO3H+或OH柠檬醛二个双键加成物(不可逆)过量的NaHSO3长时间接触（4）Diels-Alder加成反应2、羰基加成反应（1）与NaHSO3加成注意：含双键和羰基的萜类化合物反应时间过长或温度过高，可使双键发生加成，并形成不可逆的双键加成物。13CO2NNO2H2NHNO2NNO2NHNCO+CH3C3O3OOOOOOOOO+O[H]CHOCHOO+2HCHOCH3月桂烯丙酮α-羰基异戊醛甲醛__吉拉德试剂TNH2-NH-CO-CH2+N-CH3CH4CH4RR'+O+N-NH-CO-CH2+N-CH3CH4CH4RR'__吉拉德试剂PNH2-NH-CO-CH2RR'+O+N-NH-CO-CH2RR'+N++N+CHOCCHOHOHSO3-Na+SO3-Na+SO3-Na+NaHSO3H+或OH柠檬醛二个双键加成物(不可逆)CHOCHOSO3-Na+SO3-Na+NaHSO3+OH-不可逆加成物，结构未完全定或过量的NaHSO3长时间接触NaHSO3+H+（2）与硝基苯肼加成（3）与Girard试剂加成（二）氧化反应14COOHSorSe松香酸1-甲基-7-异丙基菲（三）脱氢反应（四）示例：14-去氧穿心莲内酯的系列反应OOHOHOOOHOOOHONOROOOHOOOOHONHOHOOOHOOROO474849505152RCOOH,DMAPDIC,DMF,400C12hm-CPBA,NaHCO3,DCM400C,48hPDC,DMF,400C,6hNH2OH.HCl,Py.,400C,20h1.RCOOH,DMAP,DIC,DMF,400C,30h2.Ac2O,NBS15思考题：1、萜类化合物分几类？分类的依据是什么？2、青蒿素属哪一类萜类化合物？具有何种生物活性？为改善其溶解吸收行为，是如何进行结构修饰的？3、卓酚酮类化合物是一类变形的单萜，试根据其结构讨论其应具有的化学性质。16天然药物化学课程教案课次2授课方式（请打√）理论课□讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排3授课题目：第六章萜类和挥发油第四节萜类化合物的提取分离第五节萜类化合物的结构检识与结构测定第六节挥发油教学目的和要求：1、掌握萜类化合物常用的提取分离方法。2、掌握挥发油的定义、分类、性质、鉴别、提取分离方法和重要代表物的结构及生理活性。3、熟悉萜类化合物的结构检识方法。4、了解萜类化合物的结构测定方法。教学重点及难点：重点：1、萜类化合物常用的提取分离方法。2、挥发油的定义、分类、性质、鉴别、提取分离方法和重要代表物的结构及生理活性。难点：萜类化合物的结构测定。教学基本内容方法及手段17甲醇/乙醇提取提取液减压回收溶剂浸膏溶于水水混悬液过滤水溶液乙醚/石油醚萃取水层正丁醇萃取粗总苷药材药材热碱溶液提取碱提取液酸化萜类内酯析出第四节萜类化合物的提取分离一、萜类的提取（一）水蒸气蒸馏法（二）溶剂提取法1、苷类化合物的提取2、非苷类化合物的提取用甲醇或乙醇提取，减压回收溶剂，溶于水中，再用乙酸乙酯萃取，得总萜类提取物。或用不同极性的有机溶剂按极性递增的方法依次分别萃取，得不同极性的萜类萃取物，再行分离。（三）碱提取酸沉淀法（四）吸附法----适合于萜苷多媒体讲解18所用吸附剂：活性炭大孔吸附树脂吸附分离法：用吸附剂将含萜类化合物的溶液吸附，再用稀醇、醇依次洗脱，回收醇即得。注意：萜类化合物，尤其是倍半萜内酯类化合物容易发生结构重排，二萜类易聚合而树脂化，引起结构的变化，所以宜选用新鲜药材、或迅速晾干的药材，并尽可能避