萜類演示文稿

第六章萜類和揮發(fā)油1第一節(jié)

概

述

一、萜類的含義和分類

1．萜類的含義

“萜”一詞原來是指松節(jié)油和許多揮發(fā)油中含有的一些不飽和烴類，它們具有C10H16的通式。

現(xiàn)在所指的萜類化合物(terpenoids)從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，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。

2

甲戊二羥酸(mevalonic酸,MVA)是萜類化合物生源途徑中的前體物。

凡由甲戊二羥酸衍生而來的、且分子式符合(C5H8)n通式的衍生物均稱為萜類化合物。

3

萜類化合物多數(shù)具有不飽和鍵，其烯烴類常稱為萜烯。開鏈萜烯的分子組成符合通式(C5H8)n。

萜類化合物除以萜烴的形式存在外，多數(shù)是以各種含氧衍生物，如醇、醛、酮、羧酸、酯類以及苷等的形式存于自然界，也有少數(shù)是以含氮、硫的衍生物存在。

42．萜的分類

根據(jù)其構(gòu)成分子碳架的異戊二烯數(shù)目和碳環(huán)數(shù)目進(jìn)行分類。

將含有一個異戊二烯單位的萜類稱為半萜；

含有2個異戊二烯單位的稱為單萜；

含有3個異戊二烯單位的稱為倍半萜；

含有4個異戊二烯單位的稱為二萜；

含有5個異戊二烯單位的稱為二倍半萜…·

5

根據(jù)各萜類化合物分子中碳環(huán)的有無和數(shù)目多少，進(jìn)一步分為開鏈萜(或無環(huán)萜)、單環(huán)萜、雙環(huán)萜、三環(huán)萜……等。如倍半萜中又分為開鏈倍半萜(無環(huán)倍半萜)、單環(huán)倍半萜和雙環(huán)倍半萜等。

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。

6

紫杉醇7表6-1萜類化合物的分類及分布

分

類

碳原子數(shù)

通式(C5H8)n存

在

半

萜

5n=1植物葉

單

萜

10n=2揮發(fā)油

倍

半

萜

15n=3揮發(fā)油

二

萜

20n=4樹脂、苦味質(zhì)、植物醇

二倍半萜

25n=5海綿、植物病菌，昆蟲代謝物

三

萜

30n=6皂苷、樹脂、植物

乳汁

四

萜

40n=8植物胡蘿卜素

多

聚

萜

～7.5x103至~3x105

(C5H8)n橡膠、硬橡膠

83．萜類化合物的生理活性和分布

萜類化合物種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)各異，因而其生理活性也是多種多樣的，例如：(1)抗生育活性；芫花酯甲(yuanhuacin)、芫花酯乙(yuanhuadin)均為引產(chǎn)藥。2)抗白血病、抗腫瘤活性：雷公藤內(nèi)酯(triptolide)、雷公藤羥內(nèi)酯(tripdiolide)、鴉膽丁(bruceantin)等。3)驅(qū)蛔蟲和殺蟲活性：如驅(qū)蛔素(ascaridole)，川楝素(chuanliansu，toosendanin)、土木香內(nèi)酯(costunolide)等。

9(4)抗瘧活性；如青蒿素(arteannuin)、鷹

爪甲素(yingzhaosuA)。(5)神經(jīng)系統(tǒng)作用：如治療神經(jīng)分裂癥的

馬桑內(nèi)酯類化合物。

(6)抗菌痢和抗鉤端螺旋體活性；如穿心蓮內(nèi)酯(andrographolide)、穿心蓮新甙(neoandrographolide)、14—去氧穿心蓮內(nèi)酯(14-deoxyandrographolide)。

(7)抑制血小板凝集、擴(kuò)張冠狀動脈、增強(qiáng)免疫功能：如芍藥甙(paeoniflorin)。10(8)瀉下作用：如梔子甙(京尼平甙，geniposide)。(9)促進(jìn)肝細(xì)胞再生活性：如齊墩果酸(oleanolic酸)。(10)防治肝硬變、肝炎的活性：如葫蘆素B、E(cucurbitacinB、E)。(11)抗阿米巴原蟲活性：如鴉膽子甙(yatanoside、brucealin)、鴉膽子苦素A、B、C、D、E、F、G(bruceineA、B、C、D、E、F、G)及鴉膽子苦內(nèi)酯(bruceolide)等。

11

(12)降血壓活性：鬧羊花毒素III(rhodojuponinIII)對重癥高血壓有緊急降壓作用并對室上性心動過速有減慢心率作用。

(13)降血脂、降血清總膽固醇活性：如澤瀉萜醇A(alisolA)。(14)抗菌消炎活性：如雪膽甲素(cucubitacinIIa)、雪膽乙素(cucubitacin，IIb)。12(15)降低轉(zhuǎn)氨酶活性：如山芝麻酸甲酯(methyhelicterata)。(16)毒魚活性：如二萜醛(sacculatal)。

(17)昆蟲拒食活性．plagiochlineA對非洲蝗蟲有很強(qiáng)的拒食活性。

(18)可作甜味素：甜菜素(滕氏甜昧內(nèi)酯，phylloduicin)具有蔗糖600～800倍甜度，羅漢果甜素V(mogrosideV)的0．02％水溶液比蔗糖甜約250倍，可作調(diào)味劑。13(19)昆蟲保幼激素；如天蠶蛾保幼激素(C18-cecropia)、juvabione。

(20)昆蟲性引誘劑及昆蟲驅(qū)避物質(zhì)；sirein是很強(qiáng)的性引誘劑，倍半萜丙二烯酮，對螞蟻及其他昆蟲有驅(qū)避作用。其他如揮發(fā)油中的單萜和倍半萜成分，不少具有祛痰、止咳、平喘、驅(qū)風(fēng)、健胃、解熱及鎮(zhèn)痛等活性。有些是香料、化妝品工業(yè)的重要原料。

14萜類化合物的分布

萜類化合物在植物界分布很廣泛，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)萜類化合物超過了22000多種。

存在最多的是種子植物，尤其是被子植物。

萜類化合物經(jīng)常與樹脂、樹膠并生，與生物堿相排斥。

富含揮發(fā)油的植物：松科、柏科、胡椒科、馬兜鈴科、樟科、蕓香料、龍腦科、傘形科、唇形科、敗醬科、菊科和姜科等。15

水生植物很少分布有揮發(fā)油。

某些菌類和苔蘚類植物可合成一些萜類，如斜臥青霉菌(青霉屬decumbens)合成橙花叔醇。

近年來從海洋生物中發(fā)現(xiàn)了大量的萜類化合物。

16二、萜類的生源學(xué)說

萜類化合物的生源主要有如下兩種觀點(diǎn)：

經(jīng)驗(yàn)的異戊二烯法則

生源的異戊二烯法則

17

(一)經(jīng)驗(yàn)的異戊二烯法則

Wallach于1887年提出“異戊二烯法則”，認(rèn)為自然界存在的萜類化合物都是由異戊二烯衍變而來，是異戊二烯的聚合體或衍生物，并以是否符合異戊二烯法則作為判斷萜類物質(zhì)的一個重要原則。

18

經(jīng)驗(yàn)的異戊二烯法則的提出依據(jù)1.將橡膠進(jìn)行焦化反應(yīng)，或?qū)⑺晒?jié)油的蒸汽經(jīng)氮?dú)庀♂尯?，在低壓下通過紅熱的鉑絲網(wǎng)時,均能獲得產(chǎn)率很高的異戊二烯。

19

2.1875年Boochardat曾將異戊二烯加熱至280oC，發(fā)現(xiàn)每兩分子異戊二烯由Diels-Alder反應(yīng)聚合而成二戊烯。二戊烯是檸檬烯的外消旋體，是一個典型的萜類化合物，存在于多種植物的揮發(fā)油中。

2021Ruzicka“活性的異戊二烯”的假設(shè)的提出前提

有許多萜類化合物的碳架結(jié)構(gòu)無法用異戊二烯的基本單元來劃分；

當(dāng)時在植物的代謝過程中也很難找到異戊二烯的存在。22(二)生源的異戊二烯法則(biogenetic橡膠基質(zhì)規(guī)則)Ruzicka提出的假設(shè)首先由Lynen證明焦磷酸異戊烯酯(isopentenylpyrophosphate，IPP)的存在而得到驗(yàn)證，其后Folkers于1956年又證明3(R)-甲戊二羥酸(3R-mevalonic酸,MVA)是IPP的關(guān)鍵性前體物質(zhì)。由此證實(shí)了萜類化合物是經(jīng)甲戊二羥酸途徑衍生的一類化合物，這就是“生源的異戊二烯法則”。

23異戊二烯法則的主要內(nèi)容

首先由乙酰輔酶A(乙酰基-CoA)與乙酰乙酰輔酶A(acetoacetyl-CoA)生成甲戊二羥酸單酰輔酶A(3-hydroxy-3-methylglutarylCoA,HMG-CoA)，后者還原生成甲戊二羥酸(MVA)。

MVA經(jīng)數(shù)步反應(yīng)轉(zhuǎn)化成焦磷酸異戊烯酯(△3-isopentenylpyrophosphate,IPP)，IPP經(jīng)硫氫酶(sulphyhydryl酶)及焦磷酸異戊酯異構(gòu)酶(IPPisomerase)轉(zhuǎn)化為焦磷酸r,r－二甲基烯丙酯(r,r-dimethyl烯丙基pyrophosphate，DMAPP)，

24異戊二烯法則的主要內(nèi)容

IPP和DMAPP稱“活性異戊二烯”，是萜類成分在生物體形成的真正前體，在生物合成中起著烷基化的作用。

IPP和DMAPP兩者均可轉(zhuǎn)化為半萜，并在酶的作用下，頭—尾相接縮合為焦磷酸香葉酯(geranylpyrophosphate,GPP)，衍生為單萜類化合物，或繼續(xù)與IPP分子縮合衍生為其它萜類物質(zhì)。

2526萜類化合物的生物合成途徑

27幾種不符合異戊二烯法則的情況

少數(shù)萜類結(jié)構(gòu)不符合異戊二烯法則，是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生異構(gòu)化或發(fā)生降解反應(yīng)的結(jié)果。

天然的異戊二烯屬半萜類(hemiterpenoids)，可在植物的葉綠體中形成，雖廣泛存在，但其量極微，其生源途徑尚不清楚。

自然界常有一些半萜結(jié)合在非萜類化合物結(jié)構(gòu)的母核上，形成異戊烯基或異戊基支鏈，而成為一種混雜的萜類化合物，多見于黃酮和苯丙素類化合物中。28第二節(jié)

萜類的結(jié)構(gòu)類型

一、單萜(一)

概述

單萜類(monoterpenoids)：(C5H10)2廣泛分布于高等植物的分泌組織（腺體、油室和樹脂道）里，多數(shù)是揮發(fā)油中沸點(diǎn)較低(140℃-180℃)部分的組成成分，它們的含氧衍生物沸點(diǎn)較高(200℃-230℃)，多具有較強(qiáng)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。29分類

單萜類化合物一般是按其結(jié)構(gòu)中的碳環(huán)數(shù)目分類，如鏈狀單萜、單環(huán)單萜、雙環(huán)單萜、三環(huán)單萜等，其中以單環(huán)和雙環(huán)型兩種結(jié)構(gòu)類型所包含的單萜化合物最多。構(gòu)成的碳環(huán)多為六元環(huán),也有五元環(huán)、四元環(huán)、三元環(huán)和七元環(huán)。

30單萜的基本骨架

31單萜的生物合成途徑

焦磷酸異戊烯酯(IPP)與其異構(gòu)體g,g-二甲基烯丙酯(DMAPP)頭尾相接縮合成C-10化合物焦磷酸香葉酯(GPP)，GPP是單萜化合物的基本前體物質(zhì)，它通過植物體中酶的作用，可以異構(gòu)化為焦磷酸橙花酯(NPP)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成各種單萜類化合物。

32香葉醇(香葉醇)“又稱牻牛兒醇”，是香葉油、玫瑰油、檸檬草油和香茅油等的主要成分，具有似玫瑰的香氣，沸點(diǎn)229~230oC。(二)鏈狀單萜33橙花醇(nerol)存在于橙花油、檸檬草油和其它多種植物的揮發(fā)油中，具有玫瑰香氣,沸點(diǎn)255~260oC。

34香茅醇(香茅醇)存在于香茅油、玫瑰油等多種植物的揮發(fā)油中，以左旋體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。上述三種萜醇都是玫瑰香系香料。35芳樟醇是香葉醇、橙花醇的同分異構(gòu)體，左旋體在香檸檬油中含有，右旋體則存在于桔油及素馨花Jasminumgrandiflorum的揮發(fā)油中。36檸檬醛：反式為α-檸檬醛（香葉醛，geranial），順式為β-檸檬醛（橙花醛），通常是混合物，以反式檸檬醛為主。檸檬醛在檸檬草油和香茅油的含量較高。檸檬醛具有檸檬香氣，廣泛應(yīng)用于香料和食品工業(yè)。37香茅醛是香茅醇的氧化產(chǎn)物，大量存在于香茅油、桉葉油、檸檬油中，也是重要的檸檬香氣香料。38鏈狀單萜含氧衍生物之間的相互轉(zhuǎn)化

39(三)環(huán)狀單萜

環(huán)狀單萜是由焦磷酸香葉酯(GPP)的雙鍵異構(gòu)化生成焦磷酸橙花酯(nerylpyrophos-phate,NPP),NPP再經(jīng)雙鍵轉(zhuǎn)位脫去焦磷酸基，生成具薄荷烷(menthane)骨架的陽碳離子后，進(jìn)一步而成薄荷烷衍生物。薄荷烷陽碳離子進(jìn)一步環(huán)化成其它骨架。

40環(huán)狀單萜的閉環(huán)和骨架轉(zhuǎn)位示意圖

41薄荷中含有薄荷醇。42薄荷醇(薄荷醇)是薄荷Menthaarvensisvar.piperasceus

和歐薄荷Menthapiperita

等揮發(fā)油中的主要組成成分。其左旋體(l-menthol)習(xí)稱“薄荷腦”，為白色塊狀或針狀結(jié)晶。對皮膚和粘膜有清涼和弱的麻醉作用，用于鎮(zhèn)痛和止癢，亦有防腐和殺菌作用。

43

紫羅蘭酮(ionone)存在于千屈菜科指甲花揮發(fā)油中，工業(yè)上由檸檬醛與丙酮縮合制備，縮合產(chǎn)物環(huán)合后得到α-紫羅藍(lán)酮(α-ionone)及β-紫羅藍(lán)酮(β-ionone)的混合物。

α-紫羅藍(lán)酮具有馥郁的香氣，用于配制高級香料，β-紫羅藍(lán)酮可作為合成維生素A的原料。

4445

龍腦俗稱“冰片”，又稱樟醇，為白色片狀結(jié)晶，具有似胡椒又似薄荷的香氣，有升華性。其右旋體主要得自白龍腦香樹的揮發(fā)油，左旋體存在于艾納香全草和野菊花中，合成品為消旋體。

冰片有發(fā)汗、興奮、鎮(zhèn)痙和防止蟲蛀蝕、抗缺氧功能，它和蘇合香脂配合制成蘇冰滴丸代替冠心蘇合丸治療冠心病，心絞痛。

46樟腦(camphor)習(xí)稱辣薄荷酮，為白色結(jié)晶性固體，易升華，具有特殊鉆透性的芳香氣味。樟腦有局部刺激作用和防腐作用，可用于神經(jīng)痛、炎癥和跌打損傷的擦劑。47

我國的天然樟腦產(chǎn)量占世界第一位。天然樟腦由右旋體與左旋體共存，其右旋體在樟樹Cinnamonuscamphora揮發(fā)油中約50%，左旋體存在于菊蒿Tanacetumvulgare揮發(fā)油中，合成品為消旋體。48

我國的天然樟腦產(chǎn)量占世界第一位。天然樟腦由右旋體與左旋體共存，其右旋體在樟樹Cinnamonuscamphora揮發(fā)油中約50%，左旋體存在于菊蒿Tanacetumvulgare揮發(fā)油中，合成品為消旋體。49

斑蝥素(antharidin),存在于斑蝥,芫青干燥蟲體中，可作為皮膚發(fā)赤、發(fā)泡或生毛劑。用斑蝥素制備成的N-羥基斑蝥胺(N-hydroxycantharidimide)試用于肝癌，有一定療效。

50

芍藥苷(paeoniflorin)是從芍藥paeoniaalbiflora根中得到的蒎烷單萜苦味苷，對小鼠顯示有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、抗炎及防治老年性癡呆的生物活性。

51(四)卓酚酮類(troponoides)

卓酚酮類化合物是一類變形的單萜，它們的碳架不符合異戊二烯定則，具有如下的特性:

1.卓酚酮具有芳香化合物性質(zhì),具有酚的通性，顯酸性，酸性強(qiáng)弱：酚<卓酚酮<羧酸。

52

2.分子中的酚羥基易于甲基化，但不易酰化。

533.分子中的羰基類似于羧酸中羰基的性質(zhì)，但不能和一般羰基試劑反應(yīng)。紅外光譜中顯示其羰基(1600~1650cm-1)和羥基(3100~3200cm-1)的吸收峰，較一般化合物中羰基略有區(qū)別。

4.能與多種金屬離子形成絡(luò)合物結(jié)晶體，并顯示不同顏色，以資鑒別。如銅絡(luò)合物為綠色結(jié)晶，鐵絡(luò)合物為赤紅色結(jié)晶。

54α-崖柏素(α-thujaplicin)和γ-崖柏素(γ-thujaplicin)存在于在歐洲產(chǎn)崖柏Thujaplicata、北美崖柏Thujaoccidentalis以及羅漢柏Thujosisdolabrata的心材中；55

β-崖柏素，也稱扁柏素(kinokitol)，存在于臺灣扁柏Chamaecyparistaiwanensis及羅漢柏心材中。

卓酚酮類化合物多具有抗菌活性，但同時多有毒性。

56

二、環(huán)烯醚萜(iridoids)

環(huán)烯醚萜為蟻臭二醛(iridoidial)的縮醛衍生物。

57該類化合物含有取代環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜(iridoid)和環(huán)戊烷開裂的裂環(huán)環(huán)烯醚萜(secoiridoid)兩種基本碳架。

58

環(huán)烯醚萜及其苷類廣泛分布于唇形科、茜草科、龍膽科等植物

。目前已從植物中分離并鑒定結(jié)構(gòu)的環(huán)烯醚萜類化合物超過800多種，其中大多數(shù)為苷類成分，非苷環(huán)烯醚萜僅占60余種，裂環(huán)環(huán)烯醚萜類30余種。

59環(huán)烯醚萜類化合物的生物合成途徑

其生物合成途徑不同于單萜，即不是經(jīng)由脫去GPP分子中焦磷酸基而直接產(chǎn)生閉環(huán)反應(yīng)這一生源途徑，而是GPP經(jīng)水解脫去焦磷酸后，經(jīng)氧化形成香茅醛，香茅醛在環(huán)合過程中發(fā)生雙鍵轉(zhuǎn)位，再水合成一個伯醇基，伯醇基進(jìn)一步被氧化，衍生為蟻臭二醛。蟻臭二醛發(fā)生烯醇化后，再進(jìn)行分子內(nèi)的羥醛縮合，即產(chǎn)生環(huán)烯醚萜

。

60

環(huán)烯醚萜類化合物的合成途徑示意圖

61

環(huán)烯醚萜C4位甲基經(jīng)生物氧化成羧基，再脫羧形成4—去甲基環(huán)烯醚萜(4-deme-thyliridoid)。

環(huán)烯醚萜中環(huán)戊烷部分的C7—C8處斷裂，則形成裂環(huán)環(huán)烯醚萜(secoiridoid)，C4位甲基經(jīng)氧化成羧基，閉環(huán)而衍生成裂環(huán)內(nèi)酯環(huán)烯醚萜。

6263(二)環(huán)烯醚萜的理化性質(zhì)

1.環(huán)烯醚萜苷和裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷大多數(shù)為白色結(jié)晶體或粉末，多具有旋光性,味苦。

2.環(huán)烯醚萜苷類易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，難溶于氯仿、乙醚和苯等親脂性有機(jī)溶劑。

3.環(huán)烯醚萜苷易被水解，生成的苷元為半縮醛結(jié)構(gòu)，其化學(xué)性質(zhì)活潑，容易進(jìn)一步聚合，

難以得到結(jié)晶苷元。

64

4.苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸等都能變色。游離的苷元遇氨基酸并加熱，即產(chǎn)生深紅色至藍(lán)色，最后生成藍(lán)色沉淀。因此，與皮膚接觸，也能使皮膚染成藍(lán)色。

5.苷元溶于冰醋酸溶液中，加少量銅離子，加熱，顯藍(lán)色。

65(三)結(jié)構(gòu)分類及重要代表物

1.環(huán)烯醚萜苷類

環(huán)烯醚萜類成分多以苷的形式存在，C1羥基多與葡萄糖形成苷，且大多為單糖苷；C11有的氧化成羧酸，并可形成酯。

66梔子苷(gardenoside)、京尼平苷(geniposide)和京尼平苷酸(geniposidic酸)是清熱瀉火中藥山梔子的主成分。

京尼平苷顯示有顯著的瀉下作用和利膽作用；京尼平苷苷元(ginipin京尼平)具有顯著的促進(jìn)膽汁分泌作用和瀉下作用。6768雞屎藤苷(paederoside)是雞屎藤的主成分，其C4位羧基與C6位羥基形成γ-內(nèi)酯；C10位的甲硫酸酯在雞屎藤組織損傷時，由于酶解的作用產(chǎn)生甲硫醇而產(chǎn)生雞屎樣的惡嗅。

69702.4-去甲環(huán)烯醚萜苷類

梓醇

(catalpol)又

稱梓醇苷，是地黃中降血糖作用的主要有效成分，并有很好的利尿和遲發(fā)性的緩下功能。

7172梓苷(catalposide)存在于梓實(shí)中，藥理作用與梓醇相似。

73桃葉珊瑚苷(aucubin)是車前草清濕熱、利小便的有效成分，其苷元及其多聚體有抗菌作用。

743.裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷

裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷是由環(huán)烯醚萜苷苷元部分在C7、C8處開環(huán)衍生而來的苦味苷。

廣泛分布于龍膽科、茜草科、木樨科等植物中，尤其在龍膽科的龍膽屬和獐牙菜屬植物中存在的更為普遍。

75龍膽苦苷(gentiopicroside,gentiopicrin)是龍膽科植物龍膽、當(dāng)藥、獐牙菜等植物中的苦味成分。

龍膽、當(dāng)藥等在提取過程中加氨水堿化，龍膽苦苷與氨水反應(yīng)生成龍膽堿(gentianine)。

76當(dāng)藥苷(獐牙菜苷，sweroside)、當(dāng)藥苦苷(獐牙菜苦苷，swertamarin)均為當(dāng)藥和獐牙菜中的苦味成分。

7778當(dāng)藥苦酯苷(龍膽苦酯，amarogentin)、羥基當(dāng)藥苦酯苷(amarowerin)在當(dāng)藥中含量較少，但其苦味比當(dāng)藥苦苷強(qiáng)100倍以上。79橄欖苦苷(oleuroprin)和10-羥基女貞苷(10-hydroxyligustroside)只存在木樨科植物中，具有△8,9雙鍵,C7被氧化成羧基后而結(jié)合成酯。

80三、倍半萜

(一)概述

倍半萜類(sesquiterpenoids)是由3個異戊二烯單位構(gòu)成、含15個碳原子的化合物類群。

倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以揮發(fā)油的形式存在，是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成分。

在植物中多以醇、酮、內(nèi)酯或苷的形式存在。

近年來，在海洋生物中的海藻和腔腸、海綿、軟體動物中發(fā)現(xiàn)越來越多的倍半萜，在昆蟲器管和分泌物中也有發(fā)現(xiàn)。81

倍半萜無論是化合物的數(shù)目，還是結(jié)構(gòu)骨架的類型都是萜類化合物中最多的一類。迄今結(jié)構(gòu)骨架超過200余種，化合物有數(shù)千種之多，近年來在海洋生物中就發(fā)現(xiàn)有300種之多。

倍半萜的含氧衍生物多具有較強(qiáng)的香氣和生物活性，是醫(yī)藥、食品、化妝品工業(yè)的重要原料。

82生物合成途徑

由焦磷酸金合歡酯(farnesylpyros-phate，F(xiàn)PP)衍生而成，絕大部分基本骨架都經(jīng)由下述反應(yīng)步驟,即:

1.trans,trans-FPP或它的異構(gòu)體trans,cis-FPP中的焦磷酸基與分子中的相關(guān)雙鍵結(jié)合而脫去，形成正碳離子。

2.形成的正碳離子進(jìn)一步進(jìn)攻分子內(nèi)的其它雙鍵，形成新的環(huán)，并伴隨著鄰位氫原子的移動，發(fā)生wagner-meerwein重排,在閉環(huán)過程中，產(chǎn)生具有最終生成物骨架的正碳離子。

83

3.這種正碳離子由于脫氫化或者水分子的進(jìn)攻，最后形成各種烯烴。

由上述步驟形成的母核，再經(jīng)進(jìn)一步的修飾、重排,構(gòu)成各種不同的倍半萜化合物。

84倍半萜的生物合成途徑與基本骨架名稱㈠85放大86倍半萜的生物合成途徑與基本骨架名稱㈡8788

(二)無環(huán)倍半萜

金合歡烯又稱麝子油烯，存在于枇杷葉、生姜、及洋甘菊的揮發(fā)油中。金合歡烯有α、β兩種構(gòu)型，其中β體存在于藿香、啤酒花和生姜揮發(fā)油中。金合歡醇存在于金合歡花油、橙花油、香茅中。橙花醇又稱苦橙油醇，具有蘋果香，是橙花油中的主要成分之一。

89(三)環(huán)狀倍半萜

青蒿素(qinghaosu,arteannuin,artemisinin)是過氧化物倍半萜，是從中藥青蒿(也稱黃花蒿)中分離到的抗惡性瘧疾的有效成分，在水中及油中均難溶解。

9091

對青蒿素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾，合成出具有抗瘧效價(jià)高、原蟲轉(zhuǎn)陰快、速效、低毒等特點(diǎn)的雙氫青蒿素(dihydroqinghaosu)，再進(jìn)行甲基化，將它制成油溶性的蒿甲醚(artemether)及水溶性的青蒿琥珀酸單酯(artesunate)用于臨床。

92

鷹爪甲素(yingzhaosu)是從民間治療瘧疾草藥鷹爪根中分離出。對鼠瘧原蟲的生長有強(qiáng)的抑制作用。

93

棉酚(gossypol)為杜松烷型雙分子衍生物，主要存在于棉籽中，為有毒的黃色液體，具有殺精子的作用，但副作用大而未應(yīng)用于臨床。棉酚不含手性碳原子，但由于兩個苯環(huán)折疊障礙而具有光學(xué)活性。棉酚在棉籽中為消旋體，有多種不同熔點(diǎn)的晶體。

94

α-山道年是山道年草或蛔蒿未開放的頭狀花序或全草中的主成分。山道年是強(qiáng)力驅(qū)蛔劑，但服用過量可產(chǎn)生黃視瘧毒性，已被臨床淘汰。

95

由于山道年結(jié)構(gòu)中具有1,4-二烯酮的交叉共軛(1,4-二烯-3-酮)體系，用光照射可引起變化，若用酸處理，可發(fā)生重排，二烯酮變成酚；堿處理則轉(zhuǎn)變成山道年酸(santonic酸)。

9697(三)薁類衍生物

凡由五元環(huán)與七元環(huán)駢合而成的芳環(huán)骨架都稱為薁類(azulenoids)化合物。這類化合物多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。98

薁類是一種非苯環(huán)芳烴化合物，但分子結(jié)構(gòu)中具有高度的共軛體系，可與苦味酸或三硝基苯試劑作用，形成有敏銳熔點(diǎn)的π-絡(luò)合物，可供鑒別使用。亦可在可見光(360~700nm)吸收光譜中觀察到強(qiáng)吸收峰。

99

薁類化合物溶于石油醚、乙醚、乙

醇、甲醇等有機(jī)溶劑，不溶于水，溶于強(qiáng)酸。

可用60~65%硫酸或磷酸提取薁類成分，酸提取液加水稀釋后，薁類成分即沉淀析出。薁類化合物的沸點(diǎn)較高，一般在250oC~300oC,在揮發(fā)油分餾時，高沸點(diǎn)餾分可見到美麗的藍(lán)色、紫色或綠色的現(xiàn)象時，表示可能有薁類化合物的存在。

100薁類成分的檢測

多用Sabety反應(yīng)：取揮發(fā)油1滴溶于1ml氯仿中，加入5%溴的氯仿溶液，若產(chǎn)生藍(lán)紫色或綠色時，表明有薁類化合物存在。

與Ehrlich試劑(對-二甲胺基苯甲醛濃硫酸)反應(yīng)產(chǎn)生紫色或紅色時，亦可證實(shí)揮發(fā)油中有薁類化合物存在。

101

愈創(chuàng)木醇(guaiol)存在于愈創(chuàng)木木材的揮發(fā)油中，屬于薁類的還原產(chǎn)物。該化合物在蒸餾、酸處理時，可氧化脫氫而形成薁類。102

植物中的倍半萜薁類衍生物多半是其氫化衍生物，以愈創(chuàng)木烷骨架類型較多。

如圓葉澤蘭中的抗癌活性成分澤蘭苦內(nèi)酯(euparotin)、澤蘭氯內(nèi)酯(eupachlorin)及從新疆雪蓮中得到的大苞雪蓮內(nèi)酯(involucratolactone)都屬于愈創(chuàng)木烷型倍半萜內(nèi)酯或其苷類化合物。

103104105四、二萜

二萜類(diterpenoids)是由4個異戊二烯單位構(gòu)成、含20個碳原子的化合物類群。它們是由焦磷酸香葉基香葉酯(geranylgeranylpyrophosphate,GGPP)衍生而成。106

分布：植物界（廣泛），菌類代謝產(chǎn)物，

海洋生物。

存在：植物乳汁、樹脂中。

化合物舉例：紫杉醇、穿心蓮內(nèi)酯、丹參醌、銀杏內(nèi)酯、雷公藤內(nèi)酯、甜菊苷等。存在與分布107二萜的基本骨架、立體結(jié)構(gòu)及生物合成

108109

(二)鏈狀二萜

鏈狀二萜類化合物在自然界存在較少，常見的只有廣泛存在于葉綠素的植物醇(phytol)，與葉綠素分子中的卟啉(卟啉)結(jié)合成酯的形式存在于植物中，曾作為合成維生素E、K1的原料。

110(三)環(huán)狀二萜

維生素A(維生素A)是一種重要的脂溶性維生素，主要存在于動物肝臟中，特別是魚肝中含量較豐富。

111

穿心蓮內(nèi)酯(andrographolide)：存在于穿心蓮(欖核蓮，一見喜)中，具有抗炎作用，用于治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎、感冒發(fā)熱等。112113

從馬鞭草科植物欠愉大青Clerodendroninfortunatum中分離得到的大青素(clerodin)、海州常山Clerodendrontrichotonum中分離的海常黃素A(clerodendrinA)及Caryopterisdivaricata植物中分離的caryoptin都是具有新克羅烷(neoclerodane)骨架的苦味素，這類結(jié)構(gòu)對昆蟲幼蟲顯示有強(qiáng)的拒食活性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其拒食作用的活性中心來自它們結(jié)構(gòu)中共同的特征功能團(tuán),即全氫呋喃駢[2,3b]呋喃環(huán)。

114115

銀杏內(nèi)酯(ginkgolides)是銀杏Ginkgobiloba根皮及葉的強(qiáng)苦味成分，可作為拮抗血小板活化因子，是血小板活化因子（PAF）的特效拮抗劑，而血小板活化因子是引起哮喘等許多疾病的重要因素。116117

到目前為止，從銀杏葉中共提得6個萜類化合物：銀杏苦內(nèi)酯A、B、C、M、J和銀杏新內(nèi)酯，它們都具有二萜或半萜結(jié)構(gòu)，銀杏內(nèi)酯分子具有獨(dú)特的十二碳骨架結(jié)構(gòu)，嵌有一個叔丁基和6個5元環(huán)，包括一個螺(44)壬烷，一個四氫呋喃環(huán)和3個內(nèi)酯環(huán)，常見代號BN52020、BN52021、BN52022、BN52023、BN52024，分別代表銀杏內(nèi)酯A、B、C、M、J。其中BN52021在銀杏中的含量為0.2%，它的抗選擇性和活動性最強(qiáng)。

118

銀杏內(nèi)酯可用來治療因血小板活化因子引起的種種休克狀障礙。銀杏內(nèi)酯A、B和C的混合制劑已進(jìn)入Ⅲ期臨床研究，應(yīng)用于哮喘的治療并對它在敗血癥休克、大腦缺血、腎移植和燒傷病人中的有效性進(jìn)行評價(jià)。它將成為目前PAF受體天然拮抗劑中最有臨床應(yīng)用前景的藥物。119銀杏內(nèi)酯的抗腫瘤作用

銀杏內(nèi)酯A、B、C或單獨(dú)用銀杏內(nèi)酯B可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)移癌的治療。它能提高抗癌化療劑的效果，減少不良反應(yīng)，使得耐細(xì)胞毒藥物的癌細(xì)胞對化療劑更為敏感有效。

120

土荊酸甲、乙、丙、丙2(pseudolaric酸A、B、C、C2)是由金錢松樹皮中分離出的抗真菌成分。其中土荊酸乙為主成分，具有抗生育活性。

121R1R2土荊酸甲CH3COCH3土荊酸乙COOCH3COCH3土荊酸丙COOCH3H土荊酸丙2COOHCOCH3122

雷公藤甲素對乳腺癌和胃癌細(xì)胞系集落形成有抑制作用，16-羥基雷公藤內(nèi)酯醇具有較強(qiáng)的抗炎免疫抑制和雄性抗生育作用。

123R1R2R3

雷公藤甲素(triptolide)HHCH3

雷公藤乙素

(tripdiolide)OHHCH3

雷公藤內(nèi)酯(triptolidenol)HOHCH316-羥基雷公藤內(nèi)酯醇HHCH2OH(16-hydroxytriptolide)124

紫杉醇(taxol)又稱紅豆杉醇，最早從太平洋紅豆杉Taxusbrevifolia的樹皮中分離得到，1972年底美國FDA批準(zhǔn)上市，臨床用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效較好。

125植物中紫杉醇的含量僅只有百萬分之二。其中以紫杉醇前體物巴卡亭Ⅲ(baccatinⅢ)和去乙?；涂ㄍあ?10-deacetylbaccatinⅢ)為母核進(jìn)行半合成制備紫杉醇途徑出色與可行，而這兩種化合物在紅豆杉易再生的針葉和小枝中產(chǎn)率達(dá)0.1%。

126

巴卡亭

ⅢR=Ac去乙?；涂ㄍ?/p>

ⅢR=H

127

甜菊SteviarebaudianumBertoni葉中含有以對映-貝殼杉烷(ent-kaurane)骨架為母核、由不同糖組成的甜味苷?？偺鹁哲蘸考s6%，其甜度約為蔗糖的300倍，其中又以甜菊苷A甜味最強(qiáng)，但含量較少。甜菊苷(stevioside)因其高甜度、低熱量、無毒性等優(yōu)良特性。

128甜菊苷甜菊苷A甜菊苷D甜菊苷E

129冬凌草甲素（Rubescensin)130藥理作用：

冬凌草甲素具有抗菌、抗癌及殺蟲作用。臨床試驗(yàn)證明其對食管癌、賁門癌、肝癌和乳腺癌有一定療效。

1．

抗癌：對S-180、肝癌及網(wǎng)組織細(xì)胞肉瘤等均有對抗作用。

2．

抗菌：對19種細(xì)菌有中等程度的抑制作用。對革蘭氏陽性菌效果較好。

3．

殺蟲：對鱗翅目幼蟲有抑制其生長的作用。

131研發(fā)進(jìn)展

冬凌草甲素對腫瘤細(xì)胞的脫氧核糖核酸和蛋白質(zhì)的合成均有抑制作用?？鼓[瘤作用原理可能是由于這種成分具有抗腫瘤的構(gòu)效關(guān)系：冬凌草甲素是一種二萜類化合物，屬于Kaurene型結(jié)構(gòu)。人們發(fā)現(xiàn)它具有與肉瘤霉素相類似的抗癌活性中心-a-亞甲基環(huán)戊酮。從冬凌草中可分離出５個已知化合物和一個新化合物，可合成２１個冬凌草甲素的衍生物，其中１２個為新化合物，有兩個化合物的抗腫瘤活性比冬凌草甲素高八倍以上，有希望開發(fā)出新型抗癌藥物。132四、二倍半萜

二倍半萜類化合物(sesterterpenoids)是由5個異戊二烯單位構(gòu)成、含25個碳原子的化合物類群。1965年發(fā)現(xiàn)第一個二倍半萜。這類化合物在生源上是由焦磷酸香葉基金合歡酯(geranylfarnesylpyrophosphate,GFPP)衍生而成。與其它各萜類化合物相比，數(shù)量少，迄今來自天然的二倍半萜有6種類型約30余種化合物，分布在羊齒植物，植物病源菌，海洋生物海綿、地衣及昆蟲分泌物中。

133

蛇孢假殼素A(ophiobolinA)是從寄生于稻植物病原菌芝麻枯病菌中分離出的第一個二倍半萜成分，具有C5-C8-C5駢環(huán)的基本骨架，該物質(zhì)示有阻止白蘚菌、毛滴蟲菌等生長發(fā)育的作用。134

呋喃海綿素-3(furanospongin-3)是從海綿動物中得到的含呋喃環(huán)的鏈狀二倍半萜。

135

網(wǎng)肺酸(retigeranic酸)是從網(wǎng)肺衣Lobariaretigera及其地衣的近緣種中得到的具有五環(huán)骨架的二倍半萜；在昆蟲分泌物中分離到多種大環(huán)二倍半萜。136第三節(jié)

萜類化合物的理化性質(zhì)

一、萜類化合物的物理性質(zhì)(一)性狀1.形態(tài)：單萜和倍半萜類多為具有特殊香氣的油狀液體，在常溫下可以揮發(fā)，或低熔點(diǎn)的固體。單萜的沸點(diǎn)比倍半萜低，并且單萜和倍半萜隨分子量和雙鍵的增加，功能基的增多，化合物的揮發(fā)性降低，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相應(yīng)增高。二萜和二倍半萜多為結(jié)晶性固體。

1372.味：萜類化合物多具有苦味，有的味極苦，所以萜類化合物又稱苦味素。但有的萜類化合物具有強(qiáng)的甜味，如具有對映-貝殼杉烷骨架(ent-kaurane)的二萜多糖苷--甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍。3.旋光和折光性：

大多數(shù)萜類具有不對稱碳原子，具有光學(xué)活性，且多有異構(gòu)體存在。低分子萜類具有較高的折光率。

138(二)溶解度

萜類化合物親脂性強(qiáng)，易溶于醇及脂溶性有機(jī)溶劑，難溶于水。隨著含氧功能團(tuán)的增加或具有苷的萜類，則水溶性增加。具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的萜類化合物能溶于堿水，酸化后，又自水中析出，此性質(zhì)用于具內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的萜類的分離與純化。

萜類化合物對高熱、光和酸堿較為敏感,或氧化,或重排,引起結(jié)構(gòu)的改變。在提取分離或氧化鋁柱層析分離時，應(yīng)慎重考慮。

139二、萜類化合物的化學(xué)性質(zhì)

(一)加成反應(yīng)

含有雙鍵和醛、酮等羰基的萜類化合物，可與某些試劑發(fā)生加成反應(yīng)，其產(chǎn)物往往是結(jié)晶性的。這不但可供識別萜類化合物分子中不飽和鍵的存在和不飽和的程度，還可借助加成產(chǎn)物完好的晶型，用于萜類的分離與純化。

1401.雙鍵加成反應(yīng)

(1)與鹵化氫加成反應(yīng)：

檸檬烯與氯化氫在冰醋酸中進(jìn)行加成反應(yīng)，反應(yīng)完畢加入冰水即析出檸檬烯二氫氯化物的結(jié)晶固體。

141(2)與溴加成反應(yīng)：

萜類成分的雙鍵在冰醋酸或乙醚與乙醇的混合溶液中，在冰冷卻下，

濾取析出的結(jié)晶性加成物。

142(3)與亞硝酰氯(Tilden試劑)反應(yīng)：

先將不飽和的萜類化合物加入亞硝酸異戊酯中，冷卻下加入濃鹽酸，混合振搖，然后加入少量乙醇或冰醋酸即有結(jié)晶加成物析出。生成的氯化亞硝基衍生物多呈藍(lán)色~綠色，可用于不飽和萜類成分的分離和鑒定。

生成的氯化亞硝基衍生物還可進(jìn)一步與伯胺或仲胺(常用六氫吡啶)縮合生成亞硝基胺類。后者具有一定的結(jié)晶形狀和一定的物理常數(shù)，在鑒定萜類成分上頗有價(jià)值。

143144(4)

Diels-Alder加成反應(yīng)：

帶有共軛雙鍵的萜類化合物能與順丁烯二酸酐產(chǎn)生Diels-Alder加成反應(yīng)，生成結(jié)晶形加成產(chǎn)物，可借以證明共軛雙鍵的存在。

1452.羰基加成反應(yīng)

(1)與亞硫酸氫鈉加成：含羰基的萜類化合物可與亞硫酸氫鈉發(fā)生加成反應(yīng)，生成結(jié)晶形加成物，加酸或加堿又可使其分解。此性質(zhì)可用于分離。

含雙鍵和羰基的萜類化合物若反應(yīng)時間過長或溫度過高，可使雙鍵發(fā)生加成，并形成不可逆的雙鍵加成物。

146147(2)與硝基苯肼加成：

含羰基的萜類化合物可與對硝基苯肼或2,4-二硝基苯肼在磷酸中發(fā)生加成反應(yīng)，生成對硝基苯肼或2,4-二硝基苯肼的加成物。

148(3)與吉拉德試劑加成：

吉拉德(Girard)試劑是一類帶有季銨基團(tuán)的酰肼，常用的GirardT和GirardP,它們的結(jié)構(gòu)式為：

吉拉德試劑T吉拉德試劑P149

將吉拉德試劑的乙醇溶液加入含羰基的萜類化合物中，再加入10%醋酸促進(jìn)反應(yīng)，加熱回流。反應(yīng)完畢后加水稀釋，分取水層，加酸酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚后復(fù)得原羰基化合物。

150(二)氧化反應(yīng)

不同的氧化劑在不同的條件下，可以將萜類成分中各種基團(tuán)氧化，生成各種不同的氧化產(chǎn)物。常用的氧化劑有臭氧、鉻酐(三氧化鉻)、四醋酸鉛、高錳酸鉀和二氧化硒等,其中以臭氧的應(yīng)用最為廣泛。

151

臭氧氧化萜類化合物中的烯烴反應(yīng)，可用來測定分子中雙鍵的位置。

152

鉻酐幾乎與所有可氧化的基團(tuán)作用。用強(qiáng)堿型離子交換樹脂與三氧化鉻制得具有鉻酸基的樹脂，它與仲醇在適當(dāng)溶劑中回流，則生成酮，產(chǎn)率高達(dá)73-98%，副產(chǎn)物少，產(chǎn)物極易分離、純化。例如薄荷醇氧化成薄荷酮的反應(yīng)如下：

153

高錳酸鉀是常用的中強(qiáng)氧化劑，可使環(huán)斷裂而氧化成羧酸。

154

二氧化硒是具有特殊性能的氧化劑，它較專一地氧化羰基的α-甲基或亞甲基，以及碳碳雙鍵旁的α-亞甲基。

155(三)脫氫反應(yīng)

環(huán)萜的碳架經(jīng)脫氫轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷銦N類衍生物。脫氫反應(yīng)通常在惰性氣體的保護(hù)下，用鉑黑或鈀做催化劑，將萜類成分與硫或硒共熱(200~300oC)而實(shí)現(xiàn)脫氫。有時可能導(dǎo)致環(huán)的裂解或環(huán)合。

156157158(四)分子重排反應(yīng)

在萜類化合物中，特別是雙環(huán)萜在發(fā)生加成、消除或親核性取代反應(yīng)時，常常發(fā)生碳架的改變，產(chǎn)生Wagner-Meerwein重排。目前工業(yè)上由α-蒎烯合成樟腦的過程，就是應(yīng)用Wagner-Meerwein重排，再氧化制得。

159160第四節(jié)

萜類化合物的提取分離

一、萜類的提取

環(huán)烯醚萜多以單糖苷的形式存在，苷元的分子較小，且多具有羥基，所以親水較強(qiáng)，多用甲醇或乙醇為溶劑進(jìn)行提取。

非苷形式的萜類化合物具有較強(qiáng)的親脂性，一般用有機(jī)溶劑提取，或甲醇或乙醇提取后，再用親脂性有機(jī)溶劑萃取。

161

萜類化合物，尤其是倍半萜內(nèi)酯類化合物容易發(fā)生結(jié)構(gòu)的重排，二萜類易聚合而樹脂化，引起結(jié)構(gòu)的變化，所以宜選用新鮮藥材或迅速晾干的藥材，并盡可能避免酸、堿的處理。

含苷類成分時，則要避免接觸酸，以防在提取過程中發(fā)生水解，而且應(yīng)按提取苷類成分的常法事先破壞酶的活性。162(一)溶劑提取法

1.苷類化合物的提?。?/p>

用甲醇或乙醇為溶劑進(jìn)行提取，經(jīng)減壓濃縮后轉(zhuǎn)溶于水中，濾除水不溶性雜質(zhì)，繼用乙醚或石油醚萃取，除去殘留的樹脂類等脂溶性雜質(zhì)，水液再用正丁醇萃取，減壓回收正丁醇后即得粗總苷。

163

2.非苷類化合物的提?。河眉状蓟蛞掖紴槿軇┻M(jìn)行提取，減壓回收醇液至無醇味，殘留液再用乙酸乙酯萃取，回收溶劑得總萜類提取物；或用不同極性的有機(jī)溶劑按極性遞增的方法依次分別萃取，得不同極性的萜類提取物，再行分離。164(二)堿提取酸沉淀法

利用內(nèi)酯化合物在熱堿液中，開環(huán)成鹽而溶于水中，酸化后又閉環(huán),析出原內(nèi)酯化合物的特性來提取倍半萜類內(nèi)酯化合物。但是當(dāng)用酸、堿處理時，可能引起構(gòu)型的改變,應(yīng)加以注意。

165(三)吸附法

1.活性碳吸附法：

苷類的水提取液用活性碳吸附，經(jīng)水洗除去水溶性雜質(zhì)后，再選用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑如稀醇，醇依次洗脫，回收溶劑，可能得到純品，如桃葉珊瑚苷的分離。

2.大孔樹脂吸附法：

將含苷的水溶液通過大孔樹脂吸附，同樣用水、稀醇、醇依次洗脫，然后再分別處理，也可得純的甙類化合物。如甜葉菊苷的提取與分離：

166167二、萜類的分離

(一)結(jié)晶法分離

(二)柱層析分離

常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁（中性氧化鋁）。

亦可采用硝酸銀柱層析進(jìn)行分離。

(三)利用結(jié)構(gòu)中特殊功能團(tuán)進(jìn)行分離

如倍半萜內(nèi)酯可在堿性條件下開環(huán)，加酸后又環(huán)合，借此可與非內(nèi)酯類化合分離；

萜類生物堿也可用酸堿法分離。不飽和雙鍵、羰基等可用加成的方法制備衍生物加以分離。

168提取分離實(shí)例：

鄂北貝母Fritillariaebeiensis系貝母屬植物新種，原野生于隨州市大洪山一帶，民間已作藥用，現(xiàn)已栽培成功。除從其鱗莖的總生物堿中分離、鑒定了到六種異甾體生物堿外，后來應(yīng)用硅膠柱層析分離方法，以石油醚-乙酸乙酯系統(tǒng)洗脫，從非生物堿部位成功地分離到18個對映-貝殼杉烷型(ent-kaurane)二萜及其二聚體。

169170171第五節(jié)

萜類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)測定

一、波譜法在萜類結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用

(一)紫外光譜

共軛雙烯在λmax

215~270(ε2500~30000)有最大吸收；

含有α，β－不飽和羰基功能團(tuán)的萜類則在λmax

220~250(ε10000~17500)有最大吸收；172

鏈狀萜類的共軛雙鍵體系在λmax217~228(ε15000~25000)處有最大吸收；

共軛雙鍵體系在環(huán)內(nèi)時，則最大吸收波長出現(xiàn)在λmax

256~265(ε2500~10000)處；

當(dāng)共軛雙鍵有一個在環(huán)內(nèi)時，則最大吸收波長出現(xiàn)在λmax

230~240(ε13000~20000)處。

173

(二)紅外光譜

偕二甲基在υmax

1370cm-1吸收峰處裂分，出現(xiàn)二條吸收帶；而貝殼杉烷型二萜的環(huán)外亞甲基則通常在υmax

900cm-1左右有最大吸收峰。

在υmax

1700~1800cm-1間出現(xiàn)的強(qiáng)峰為羰基的特征吸收峰，可考慮有內(nèi)酯化合物存在

；

六元環(huán)、五元環(huán)及四元環(huán)內(nèi)酯羰基的吸收波長分別在υmax

1735、1770和1840cm-1。

174(三)質(zhì)譜

1.萜類化合物的分子離子峰除以基峰形式出現(xiàn)外,一般較弱;

2.在環(huán)狀萜類化合物中常進(jìn)行RDA裂解;

3.在裂解過程中常伴隨著分子重排裂解,尤以麥?zhǔn)现嘏哦嘁?

4.裂解方式受功能基的影響較大,得到的裂解峰大都主要是失去功能基的離子碎片,例如有羥基或羥甲基存在時，多有失水或失羥甲基、甲醛等離子碎片。

175青蒿素的

質(zhì)譜裂解

176二、結(jié)構(gòu)鑒定實(shí)例

從民間抗瘧草藥黃花蒿Artemisiaannua中分離出一種抗瘧有效成分青蒿素(qinghaosu,artemisinin)，無色針晶,熔點(diǎn)156~157oC，[α]D+66.3o(c,1.64,CHCl3)；

高分辨質(zhì)譜示分子量為282.1472,元素分析:C63.72%,H7.86%,分子式C15H22O5；

IR：831、881、1115cm-1（過氧基）；

能與1mol.的三苯基磷反應(yīng);

質(zhì)譜中有m/z250(M-32)的特征碎片;用pd-CaCO3催化氫化失去1

個氧原子,形成環(huán)氧化合物；

以上信息都表明青蒿素分子中含有1個過氧基。

177

青蒿素的IR光譜在1750cm-1示有六元內(nèi)酯環(huán)的特征吸收峰；

與鹽酸羥胺反應(yīng)呈現(xiàn)內(nèi)酯環(huán)的正反應(yīng)；

用NaBH4還原可生成仲羥基化合物，再用鉻酐-吡啶氧化又生成青蒿素，用NaOH滴定,消耗NaOH的量為1:1克分子。

證明青蒿素分子中含有1個內(nèi)酯基。

178

1HNMR(CCl4,δ):0.93(3H,d,J=6Hz,H-14),1.06(3H,d,J=6Hz,H-13),1.36(3H,s,H-15),3.26(1H,m,H-11),5.68(1H,s,H-5)。δ1.36低埸甲基是氧同碳上的甲基,當(dāng)照射δ3.08~3.44,可使δ1.06的雙峰變成單峰;反之照射δ1.06,可使δ3.08~3.44的多重峰變成雙峰,說明δ3.08~3.44是與δ1.06甲基相鄰的一個氫。該質(zhì)子因受內(nèi)酯羰基的去屏蔽效應(yīng)而位于較低磁埸;由于照射δ1.06的甲基,δ3.08~3.44的質(zhì)子變成雙峰,說明該質(zhì)子鄰近的碳上只有一個氫原子。

179

在更低埸的δ5.68(1H,s)處出現(xiàn)一個單尖峰,推定是與兩個氧原子相連碳上的一個氫,此質(zhì)子無裂分,說明該氫原子所連的碳是與氧原子和叔碳原子相連接。

180

13CNMR(CHCl3,22.63MHz,δ):在寬帶去偶譜中出現(xiàn)相當(dāng)于倍半萜的15個碳原子信號。在偏共振去偶譜中,δ79.5(C-4)與δ105.0(C-6)為兩個季碳單峰,因位于較低磁埸,提示過氧基接在這兩個季碳上。δ32.5(C-7),δ33.0(C-10)，δ45.0(C-1)、δ50.0(C-11)、δ93.5(C-5)為五個叔碳雙峰，其中之一位于較低磁場，可推定系與兩個氧原子相連的碳原子；δ25.0(C-8)、δ25.1(C-9)、δ35.3(C-2)和δ37.0(C-3)為四個仲碳三重峰；δ12.0(C-14)、δ19.0(C-13)、δ23.0(C-15)為三個甲基碳四重峰；δ172.0為羰基碳的單峰。

181根據(jù)以上分析,可以推定青蒿素有下列部分結(jié)構(gòu)片斷：

通過X-射線衍射晶體分析最后確定了青蒿素的結(jié)構(gòu)(1)。

182第六節(jié)

揮發(fā)油

一、概述

揮發(fā)油(volatileoils)又稱精油(essentialoils)，是一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。在常溫下能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。

183

(一)分布和存在：

揮發(fā)油類成分在植物界分布很廣，主要存在種子植物，尤其是芳香植物中。在我國野生與栽培的芳香植物有56科，136屬，約300種。

菊科，蕓香科，傘形科，唇形科，姜科和樟科等中分布最多；其次是木蘭科，桃金娘科，馬兜鈴科，馬鞭草科，禾本科，敗醬科；此外，如胡椒科、杜鵑花科、三白草科、松科、柏科、木犀科、薔薇科、瑞香科、檀香科、藜科、天南星科、莎草科、毛茛科及蘿摩科的某些植物中，也含有豐富的揮發(fā)油類成分。

184

揮發(fā)油存在于植物的腺毛、油室、油管、分泌細(xì)胞或樹脂道中，大多數(shù)成油滴狀存在，也有些與樹脂、粘液質(zhì)共同存在。還有少數(shù)以苷的形式存在，如冬綠苷。冬綠苷水解后產(chǎn)生葡萄糖、木糖及水楊酸甲酯，后者為冬綠油的主要成分。

185

揮發(fā)油在植物體中的存在部位常各不相同，有的全株植物中都含有，有的則在花、果、葉、根或根莖部分的某－器官中含量較多，隨植物品種不同而差異較大。有的同一植物的藥用部位不同，其所含揮發(fā)油的組成成分也有差異，如樟科桂屬植物的樹皮揮發(fā)油多含桂皮醛，葉中則主要含丁香酚，而根和木部含樟腦多。有的植物由于采集時間不同，同一藥用部分所含的揮發(fā)油成分也不完全一樣，如胡荽子當(dāng)果實(shí)未熟時，其揮發(fā)油主含桂皮醛和異桂皮醛，成熟時則主含芳樟醇、楊梅葉烯。

186(二)生物活性與應(yīng)用：

揮發(fā)油多具有祛痰、止咳、平喘、驅(qū)風(fēng)、健胃、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌消炎作用。例如香檸檬油對淋球菌、葡萄球菌、大腸桿菌和白喉菌有抑制作用；柴胡揮發(fā)油制備的注射液，有較好的退熱效果；丁香油有局部麻醉、止痛作用；土荊芥油有驅(qū)蟲作用；薄荷油有清涼、驅(qū)風(fēng)、消炎、局麻作用；茉莉花油具有興奮作用，等等。臨床上早已應(yīng)用的有樟腦、冰片、薄荷腦、丁香酚、百里香草酚等。

187(三)組成和分類

1．萜類化合物

揮發(fā)油中的萜類成分，主要是單萜、倍半萜和它們含氧衍生物，而且含氧衍生物多半是生物活性較強(qiáng)或具有芳香氣味的主要組成成分。

1882．芳香族化合物

在揮發(fā)油中，芳香族化合物僅次于萜類，存在也相當(dāng)廣泛。揮發(fā)油中的芳香族化合物，有的是萜源衍生物，如百里香草酚(thymol)、孜然芹烯(p-cymene)、α-姜黃烯(α-curcumene)等。有一些是苯丙烷類衍生物，其結(jié)構(gòu)多具有C6-C3骨架、多有一個丙烷基的苯酚化合物或其酯類。例如桂皮醛(cinnamaldehyde)存在于桂皮油中，茴香醚(anethole)為八角茴香油及茴香油中的主成分，丁香酚(eugenol)為丁香油中的主成分，α-細(xì)辛醚及β-細(xì)辛醚(α-asarone，β-asarone)為菖蒲及石菖蒲揮發(fā)油中的主成分。

189190⒊

脂肪族化合物

一些小分子脂肪族化合物在揮發(fā)油中常有存在。例如甲基正壬酮(methylnonylketone)在魚腥草、黃柏果實(shí)及蕓香揮發(fā)油中存在，正庚烷(n-keptane)存在于松節(jié)油中，正癸烷(n-decane)存在于桂花的頭香成分中。

在一些揮發(fā)油中還常含有小分子醇、醛及酸類化合物。如正壬醇(n-nonylalcohol)存在于陳皮揮發(fā)油中，異戊醛(isovaleraldehyde)存在于桔子、檸檬、薄荷、桉葉、香茅等揮發(fā)油中，癸酰乙醛(decanoylacetaldehyde)，異戊酸(isovalericacid)存在于啤酒花、纈草、桉葉、香茅、迷迭香等揮發(fā)油中。

191192⒋

其它類化合物

除上述三類化合物外，還有一些揮發(fā)油樣物質(zhì)，如芥子油(mustardoil)、揮發(fā)杏仁油(volatilebitteralmondoil)、原白頭翁素(protoanemonin)、大蒜油(garlicoil)等，也能隨水蒸氣蒸餾，故也稱之為“揮發(fā)油”。黑芥子油是芥子苷經(jīng)芥子酶水解后產(chǎn)生的異硫氰酸烯丙酯，揮發(fā)杏仁油是苦杏仁中苦杏仁苷水解后產(chǎn)生的苯甲醛，原白頭翁素是毛茛苷水解后產(chǎn)生的物質(zhì)，大蒜油則是大蒜中大蒜氨酸經(jīng)酶水解后產(chǎn)生的物質(zhì)，如大蒜辣素(allicin)等。

193194

此外，如川芎、麻黃等揮發(fā)油中的川芎嗪(tetramethylpyrazine)以及菸堿(nicotine)、毒藜堿(anabasine)等生物堿，也是可以隨水蒸氣蒸餾的液體。但這些化合物往往不作揮發(fā)油類成分對待。

195二、揮發(fā)油的性質(zhì)

(一)性狀

1．顏色：多為無色或微帶淡黃色，少數(shù)具有其它顏色。如洋甘菊油因含有薁類化合物而顯藍(lán)色，苦艾油顯藍(lán)綠色，麝香草油顯紅色。

2．氣味：大多數(shù)具有香氣或其它特異氣味，有辛辣燒灼的感覺，呈中性或酸性。

3．形態(tài)：揮發(fā)油在常溫下為透明液體，有的在冷卻時其主要成分可能結(jié)晶析出。這種析出物習(xí)稱為“腦”，如薄荷腦、樟腦等。

4．揮發(fā)性：揮發(fā)油在常溫下可自行揮發(fā)而不留任何痕跡，這是揮發(fā)油與脂肪油的本質(zhì)區(qū)別。

196(二)溶解度

揮發(fā)油不溶于水，而易溶于各種有機(jī)溶劑中，如石油醚、乙醚、二硫化碳、油脂等。在高濃度的乙醇中能全部溶解，而在低濃度乙醇中只能溶解一定數(shù)量。

197(三)物理常數(shù)

揮發(fā)油的沸點(diǎn)一般在70~300oC之間，具有隨水蒸汽而蒸餾的特性；揮發(fā)油多數(shù)比水輕，也有比水重的

(如丁香油、桂皮油)，比重在0.85~1.065之間；

揮發(fā)油幾乎均有光學(xué)活性，比旋度在+97o~177o范圍內(nèi)；且具有強(qiáng)的折光性，折光率在1.43~1.61之間。

198(四)穩(wěn)定性

揮發(fā)油與空氣及光線接觸，常會逐漸氧化變質(zhì)，使之比重增加，顏色變深，失去原有香味，并能形成樹脂樣物質(zhì)，也不能再隨水蒸汽而蒸餾了。因此，揮發(fā)油制備方法的選擇是很重要的，其產(chǎn)品應(yīng)貯于棕色瓶內(nèi)，裝滿、密塞并在陰涼處低溫保存。

199三、揮發(fā)油的提取

(一)水蒸氣餾法

揮發(fā)油與水不相混合，當(dāng)受熱后，二者蒸氣壓的總和與大氣壓相等時，溶液即開始沸騰，繼續(xù)加熱則揮發(fā)油可隨水蒸氣蒸餾出來。因此，天然藥物中揮發(fā)油成分可采用水蒸氣蒸餾法來提取。

此方法具有設(shè)備簡單，操作容易，成本低、產(chǎn)量大、揮發(fā)油的回收率較高等優(yōu)點(diǎn)。但原料易受強(qiáng)熱而焦化，或使成分發(fā)生變化，所得揮發(fā)油的芳香氣味也可能變味，往往降低作為香