《天然藥物化學》第六章萜類與揮發(fā)油

1、第六章萜類和揮發(fā)油教學目的1、掌握萜類化合物的概念及其分類，了解其生物合成途徑；2、掌握單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜的主要結構特點及重要代表物；了解其骨架類型；3、了解萜類化合物的理化性質；4、掌握萜類化合物的提取與分離方法；5、了解萜類化合物的結構鑒定方法；6、了解揮發(fā)油的概念及其組成、理化性質、提取分離方法及鑒定教學重點：萜類化合物的概念及其分類；單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜的主要結構特點及重要代表物教學難點：萜類化合物的生物合成途徑單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜的主要結構特點及重要代表物一、概述二、萜類的結構類型及重要代表物三、 萜類化合物的理化性質四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物

2、的檢識與結構測定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油 萜類化合物是一類重要的天然藥物化學成分。從化學結構看，它是異戊二烯的聚合體及其衍生物，其骨架一般以五個碳為基本單位，少數(shù)例外。甲戊二羥酸（MVA）（而不是異戊二烯）才是萜類化合物生源途徑中最關鍵的前體物。 因此，凡由甲戊二羥酸衍生、且分子式符合（C5H8)n 通式的衍生物均稱為萜類化合物。一、萜的含義異戊二烯單位的數(shù)目，如單萜、倍半萜、二萜等碳環(huán)的有無和數(shù)目的多少，進一步分為鏈萜、單環(huán)萜、雙環(huán)萜、三環(huán)萜、四環(huán)萜等，例如鏈狀二萜、單環(huán)二萜、雙環(huán)二萜、三環(huán)二萜、四環(huán)二萜。萜類多數(shù)是含氧衍生物，所以萜類化合物又可分為醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜類。 本

3、章主要介紹單萜、倍半萜、二萜、二倍半萜等萜類以及揮發(fā)油類化合物。 一、萜的分類通式：(C5H8)n 結構單元：異戊二烯1 半萜 2 單萜（揮發(fā)油） 3 倍半萜（揮發(fā)油） 4 二萜（苦味素、植物醇） 5 二倍半萜（海洋生物） 6 三萜（皂苷、樹脂） 8 四萜（植物胡蘿卜素）8 多聚萜（橡膠）分類： n天然產物中最大類 (26000種), 結構復雜, 生物活性多樣藥物的重要來源：青蒿素 蒿甲醚（倍半萜） 紫杉醇（二萜）二、萜類的生源學說經驗的異戊二烯法則（empirical isoprene rule）生源的異戊二烯法則（biogenetic isoprene rule）經驗的異戊二烯法則 Wal

4、lach 1887年提出 異戊二烯法則艾里木酚酮 扁柏酚 土青木香酮二、萜類的生源學說生源的異戊二烯法則 Ruzicka 提出 前體物是 活性的異戊二烯 后由Lynen和Folkers得到證實經 甲戊二羥酸途徑衍生甲戊二羥酸（MVA）二、萜類的生源學說甲戊二羥酸(MVA) 焦磷酸異戊烯酯(IPP) 焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP)DAPP+IPP 焦磷酸香葉酯（GPP） 焦磷酸金合歡酯（FPP）IPP DAPP(C5) IPP(C5) 單萜 焦磷酸香葉酯(C10) 甾族類 IPP 倍半萜 焦磷酸金合歡酯(C15) 角沙烯(C30) 三萜(C30) IPP 二萜 焦磷酸香葉基香葉酯(C20) 類胡

5、蘿卜素(C40) IPP二倍半萜 焦磷酸香葉基金合歡酯(C25) 萜類化合物的生物合成途徑甾體 C27焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP)C5乙酰輔酶A甲戊二羥酸(MVA)焦磷酸異戊烯酯(IPP)C5縮合焦磷酸香葉酯(GPP)單萜 C10+C5焦磷酸金合歡酯(FPP)倍半萜 C15GGPP 二萜 C20角鯊烯 C30三萜 C30 -3CH3二、生源、分類一、概述二、萜類的結構類型及重要代表物三、 萜類化合物的理化性質四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結構測定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油 單萜類（monoterpenoids）是由 2 個異戊二烯單位構成、含10個 C 的化合物類群，是

6、揮發(fā)油的主要組分。分子量小，脂溶性。其含氧衍生物多具有較強的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原料。單萜成苷時，不具有揮發(fā)性，不能隨水蒸氣蒸餾。分類：鏈狀型和環(huán)狀型（單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)等） 可參看P223圖63單萜的基本骨架一、單 萜（1）鏈狀單萜一、單 萜NPP中間體檸檬烷莰烷蒎烷守烷蒈烯（2）環(huán)狀單萜（2）環(huán)狀單萜（單環(huán)單萜、雙環(huán)單萜、三環(huán)單萜）一、單 萜一、單 萜紫羅蘭酮 紫羅蘭酮斑蝥素 N羥基斑蝥胺芍藥苷（3）卓酚酮類 卓酚酮類：變形單萜，其碳架不符合異戊二烯規(guī)則， 具有抗菌活性，但同時多有毒性。1、酸性2、酚羥基易甲基化，不易?；?、羰基不能和一般羰基試劑反應4、能與多種金

7、屬離子絡合顯顏色用于鑒別一、單 萜g-崖柏素a-崖柏素扁柏素1、概述 為蟻臭二醛的縮醛衍生物，含有環(huán)戊烷結構單元 取代環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜（iridoids） 環(huán)戊烷開裂的裂環(huán)環(huán)烯醚萜（secoiridoids）兩種基本碳架。二、環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜骨架 裂環(huán)環(huán)烯醚萜骨架生物合成途徑二、環(huán)烯醚萜（iridoids）氧化二、環(huán)烯醚萜（iridoids）2、理化性質二、環(huán)烯醚萜（iridoids）苷大多為白色結晶或粉末，多具旋光性，味苦；苷易溶水和甲醇，苷可溶乙醇、丙酮和正丁醇；苷難溶于氯仿、苯等親酯性有機溶劑；其苷易水解，苷元為半縮醛結構容易聚合，難得到結晶苷元苷元遇酸、堿、羰基化合物

8、和氨基酸能變色，與皮膚接觸會變藍苷元在冰醋酸溶液中，加少量銅離子，加熱顯藍色3、結構分類及重要代表物A、環(huán)烯醚萜苷類 ： 10個碳占多數(shù)， C1羥基多與葡萄糖成苷，大多為單糖苷； 有的C11氧化成羧酸，可成酯。二、環(huán)烯醚萜（iridoids）梔子苷京尼平苷 R為CH3京尼平苷酸R為H雞屎藤苷二、環(huán)烯醚萜B、4去甲環(huán)烯醚萜苷 ： 9個碳構成龍膽苦苷gentiopicrosideNH4OH5% HCl龍膽堿gentianineC、裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷：苦味苷龍膽苦苷，當藥苷，當藥苦苷，繡球內酯苦苷等1、概述 通式：(C5H8)3 分布：揮發(fā)油高沸點部分。 海洋低等動物（海藻、軟體動物等）、 昆蟲中也有發(fā)

9、現(xiàn) 存在形式：揮發(fā)油，醇、酮、內酯或苷，生物堿。 含氧衍生物多具有香氣和生物活性 骨架繁雜，超過200余種三、倍半萜生源 GPP(C10) + IPP(C5) FPP(C15) 焦磷酸金合歡酯分類： 按碳環(huán)數(shù)：無環(huán)、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)型； 按環(huán)的碳原子數(shù)：五元環(huán)、六元環(huán)、七元環(huán)等； 按含氧官能團：倍半萜醇、醛、酮、內酯等。三、倍半萜2、無環(huán)倍半萜： 鏈狀倍半萜三、倍半萜3、單環(huán)倍半萜 青蒿素：倍半萜過氧化物，抗惡性瘧疾。 雙氫青蒿素，蒿甲醚、青蒿琥珀酸單酯 用于臨床。 鷹爪甲素：抑制鼠瘧原蟲的生長。 三、倍半萜4、雙環(huán)倍半萜三、倍半萜棉 酚5、三環(huán)倍半萜三、倍半萜環(huán)桉醇三、倍半萜6、奧衍生

10、物奧類是由五元環(huán)與七元環(huán)并和而成的一種非苯環(huán)芳烴化合物，分子結構中具有高度的共軛體系。多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。性質：1、奧類可與苦味酸或三硝基苯形成具有敏銳熔點的p絡合物，用于鑒別2、 沸點高，揮發(fā)油分餾時可見美麗的藍、紫、綠色現(xiàn)象時，示有奧類存在3、 Sabety反應 可與溴-氯仿溶液產生藍色或綠色4、 可與Ehrlich試劑（對-二甲氨基苯甲醛、濃硫酸）反應產生紫色、紅色愈創(chuàng)木奧愈創(chuàng)木醇2，4-二甲基-7-異丙基奧三、倍半萜1、概述由4個異戊二烯單位構成、含20個C的化合物類群。 由GGPP衍生而成 分布：植物界廣泛，植物分泌的乳汁、樹脂等均以二萜類衍生物為主，松柏科最多，菌類

11、代謝產物，海洋生物。 四、二 萜生物活性強：紫杉醇、穿心蓮內酯、關附甲素、雷公藤內酯、甜菊苷等。生源四、二 萜MVA2NPP或GPP二萜C20GGPP(焦磷酸香葉基香葉酯) 2、鏈狀二萜四、二 萜3、環(huán)狀二萜 維生素A：動物肝，魚肝，保持夜間視力，哺乳動物生長四、二 萜四、二 萜4、雙環(huán)二萜穿心蓮內酯：抗菌消炎活性成分，臨床治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎等，與亞硫酸鈉反應可制成穿心蓮內酯磺酸鈉，制備水溶性注射劑。銀杏內酯：治療心腦血管疾病5、三環(huán)二萜 紫杉醇：是紅豆杉中活性成分，已成新型天然抗腫瘤藥物，對于卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效好。雷公藤甲素：抑制乳腺癌和胃癌細胞系集落形成四、二 萜6、四環(huán)三

12、萜甜菊苷：甜度為蔗糖的300倍四、二 萜 由5個異戊二烯單位構成、含25個C。 生源：由焦磷酸香葉基金合歡酯（GFPP）衍生而成。 多為結構復雜的多環(huán)性化合物，數(shù)量少。五、二倍半萜一、概述二、萜類的結構類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化性質四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結構測定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油（一）性狀：1、形態(tài) 單萜和倍半萜 油狀液體，可揮發(fā)， 低熔點固體 二萜和二倍半萜，結晶性固體。2、味 苦味，或極苦，又稱苦味素。 但甜菊苷例外3、旋光性 具有光學活性。一、物理性質（二）溶解性 親脂性強，萜類的苷有一定的親水性。 具內酯結構萜可用堿溶酸沉法分離純化。

13、 萜類對高熱、光、和酸堿敏感。一、物理性質（一）加成反應 有雙鍵和醛，酮等羰基的萜類化合物1、 雙鍵加成反應A 與鹵化氫加成B 與溴加成 二、化學性質二、化學性質C 與亞硝酰氯加成不飽和萜類 氯化亞硝基衍生物 亞硝基胺類D DielsAlder加成 順丁烯二酸酐2、羰基加成反應A 與亞硫酸氫鈉加成二、化學性質B 與硝基苯肼加成C與吉拉德試劑加成二、化學性質（二）氧化反應氧化劑：O3，CrO3，KMnO4，SeO2等二、化學性質二、化學性質（三）脫氫反應 （四）分子重排反應 WagnerMeerwein重排，-蒎烯合成樟腦二、化學性質一、概述二、萜類的結構類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化

14、性質四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結構鑒定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油一 、 提取 低分子單萜：揮發(fā)油環(huán)烯醚萜苷卓酚酮萜單萜倍半萜二萜：二萜內酯、二萜生物堿低分子倍半萜：揮發(fā)油倍半萜內酯奧類三萜及其苷1、溶劑提取法 :苷類；非苷類2、堿提取酸沉淀法3、活性炭吸附法 4、大孔樹脂吸附法 一、提取 親脂性：單萜、二萜、倍半萜內酯、三萜 親水性：苷類（環(huán)烯醚萜苷、三萜苷） 不穩(wěn)定：環(huán)烯醚萜苷、倍半萜內酯 溶劑提取法提取苷 材料 醇浸膏 不溶物 水液 親脂性雜質MeOH (EtOH)熱提熱水反復溶解 Et2O萃取 Et2O萃取液 水液 低極性(游離萜; 黃酮苷元, 部分單糖苷) E

15、tOAc液 中等極性(萜單糖苷, 雙糖苷) (如葉綠素,樹脂物) EtOAc萃取 n-BuOH萃取 n-BuOH液 高極性(雙糖苷, 三糖苷) 水液(水溶性雜質)水液結晶法分離柱色譜分離 吸附柱色譜，硅膠，氧化鋁 硅膠硝酸銀色譜 溶劑系統(tǒng) 反相柱色譜 RP-18，RP-8等 凝膠色譜法 Sephadex LH-20利用結構中特殊功能團分離 內酯；雙鍵，羰基；萜類生物堿一、分離一、概述二、萜類的結構類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化性質四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結構鑒定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油一、波譜法在萜類結構鑒定中的應用紫外光譜UV紅外光譜IR質譜MS核磁共

16、振譜NMR： 1H-, 13C-, 2D-第六章 萜類和揮發(fā)油一、概述二、萜類的結構類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化性質四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結構鑒定六、揮發(fā)油揮發(fā)油（volatile oils） ： 精油（essential oils），一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。性狀：常溫能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。分布：種子植物，尤其是芳香植物。菊科(菊)、蕓香科(花椒、橙)、傘形科(茴香)存在：油滴狀，或與樹脂、粘液質共存，少數(shù)成苷。一、概 述生物活性： 祛痰、止咳、平喘、驅風、健胃、解 熱、鎮(zhèn)痛、抗菌消炎作用。 薄荷油、茉莉花油、樟腦、冰片、丁香酚應用： 醫(yī)藥，香

17、料工業(yè)，日用食品、化學工業(yè)等。一、概 述組成和分類 成分十分復雜，幾十 上百個組份。1)萜類化合物 ：單萜(低沸點)、倍半萜(高沸點)及其含氧衍生物，如薄荷油、樟腦等；2)芳香族化合物：萜源性化合物以及苯丙素類(C6-C3)，如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等；3)脂肪族化合物：如正癸烷和小分子醇、醛及酸類化合物（如正壬醇）；4)其它類化合物：揮發(fā)油樣物質，如大蒜油等，液態(tài)小分子生物堿：川芎嗪(生物堿類)一、概 述一、概 述性狀 顏色：無色或微黃 氣味：香氣或特異氣味 形態(tài)：常溫透明液體 揮發(fā)性：可揮發(fā)溶解度 不溶于水，易溶于有機溶劑 物理常數(shù) 沸點在70300，隨水蒸氣蒸餾，比水輕，具光學活性和強折

18、光性穩(wěn)定性 易氧化，應存于棕色瓶，陰涼低溫保存。二、揮發(fā)油的性質 （一）水蒸汽蒸餾藥材 + H2O 餾出液 鹽析 萃取 分液 揮發(fā)油 （二）溶劑法 2、吸收：油脂(高級脂肪烴) 1、藥材 + 低沸點溶劑提取 浸膏 揮發(fā)油減壓濃縮放冷除雜熱乙醇溶解(三) 冷壓法：含量高，但雜質多3、二氧化碳超臨界流體萃取法；三、揮發(fā)油的提取 (一) 冷凍法 低溫可結晶 含量高 析腦(薄荷) (二) 分餾法：減壓 (三) 化學方法 1、堿性成份 2、酚、酸性組份 3、利用官能團特性分離 醇類：成脂，皂化，乙醚提 羰基化合物：NaHSO3，羰基試劑 其它成分：酯類，醚類，含雙鍵 (四) 色譜分離法 AgNO3柱色譜四、揮發(fā)油成分的分離 難度大物理常數(shù)的測定 相對密度、比旋度、折光率、凝固點等化學常數(shù)的測定 酸值 酯值 皂化值功能團的測定 酚類、 羰基化合物、 不飽和化合物和奧類衍生物、 內酯類化合物五、揮發(fā)油成分的鑒定色譜法的應