沈阳药科大学天然药物化学——第六章 萜类化合物ppt课件.ppt

本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 一 萜类化合物的含义 1970年统计已确定结构者约4000种1982年统计超过一万种 萜类化合物是天然物质中最多的一类化合物 如 挥发油 树脂 橡胶以及胡萝卜素等 一 萜类化合物的含义 menthol santonin myrcene protopanaxadiol 一 萜类化合物的含义 menthol santonin myrcene protopanaxadiol 一 萜类化合物的含义 menthol santonin myrcene protopanaxadiol 一 萜类化合物的含义 menthol santonin myrcene protopanaxadiol 一 萜类化合物的含义 menthol santonin myrcene protopanaxadiol 一 萜类化合物的含义 上述这些化合物 进行氧化加热后都产生异戊二烯 即 C5H8 定义 凡由异戊二烯聚合衍生的化合物 其分子式符合 C5H8 n通式的 一 萜类化合物的含义 实验异戊二烯规则 empiricalisoprenerule 凡是以异戊二烯或异戊烷为基本单位 以头尾相接的方式而结合的化合物 通式为 C5H8 n 结构中异戊二烯的结合方式有头 头 尾 尾相接 甚至无法用异戊二烯的基本单元来划分 这又如何解释呢 Ruzicka提出了所有萜类的前体物是 活性的异戊二烯 的假设 生源异戊二烯规则 biogeneticisoprenerule 一 萜类化合物的含义 2 生源异戊二烯规则 biogeneticisoprenerule 凡是由甲戊二羟酸途径合成的化合物都称萜类 通式为 C5H8 n 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 倍半萜153挥发油 单萜102挥发油 半萜5n 1植物叶 二 萜类的结构分类 萜类化合物的分类及分布 二萜204树脂 苦味质 植物醇 二倍半萜255海绵 植物病菌 三萜306皂苷 树脂 植物乳汁 四萜408植物胡萝卜素 多聚萜 7 5 103至 3 105 C5H8 n橡胶 硬橡胶 分类碳数 C5H8 n存在 二 萜类的结构分类 单萜monoterpenoids 链状单萜 环状单萜 卓酚酮类 环烯醚萜 二 萜类的结构分类 一 单萜 monoterpenoids 1 链状单萜较重要的化合物是一些含氧衍生物 如 萜醇 萜醛类 香叶醇geraniol 橙花醇nerol 具有似玫瑰的香气 mp 229 230 无水CaCl2 结晶性分子复合物 H2O 分解 纯品 蒸馏 不能形成结晶性分子复合物 无水CaCl2 从挥发油中分离出来 二苯胺基甲酰氯 二苯胺基甲酸酯 结晶 加碱皂化 蒸馏 纯品 具有似玫瑰的香气 mp 255 260 与共存的香叶醇分离 顺反异构体 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 2 环状单萜是由焦磷酸香叶酯 GPP 的双键异构化生成焦磷酸橙花酯 nerylpyrophosphate NPP NPP再经双键转位脱去焦磷酸基 生成具薄荷烷骨架的阳碳离子后 进一步而成薄荷烷衍生物 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 重要的环状单萜化合物 重要的环状单萜化合物 重要的环状单萜化合物 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 3 卓酚酮类 troponoides 是一类变形的单萜 其碳架不符合异戊二烯定则 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 卓酚酮类的特点 1 具有芳香化合物的性质 显酸性 酸性介于酚类和羧酸之间 即酚C O形成分子内氢键 所以不易酰化 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 3 分子中的羰基类似于羧酸中羧基的性质 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 可用于鉴别 如 铜络合物 为绿色结晶 铁络合物 为赤红色结晶 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 属双环单萜 蚁臭二醛 iridoidial 的缩醛衍生物 含环戊烷结构单元 具环状单萜的特点 是从臭蚁的防卫性分泌物中分离出来的物质 其生物合成途径不同于单萜 不是经由脱去GPP分子中焦磷酸基而直接产生闭环反应这一生源途径 生物合成途径如下 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 环烯醚萜 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 环烯醚萜的结构类型 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 物理性质1 大多为白色结晶体或粉末 味苦 多具有旋光性 2 溶解性 苷类易溶于H2O MeOH 可溶于EtOH n BuOH等溶剂 难溶于 CHCl3 Et2O C6H6等 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 化学性质1 半缩醛 OH 使苷元不稳定 易分解 易聚合 故难得到结晶苷元 2 呈色反应 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 中药玄参 地黄等制过后变黑 就是由于这类成分起的作用 即 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 化学性质3 双键性质 如 车叶草苷四乙酸酯 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 化学性质4 波谱特征 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 由3个异戊二烯单位构成 含15个碳原子 分布在植物和微生物界 多以挥发油的形式存在 是挥发油高沸程部分的主要组成成分 数目和结构骨架类型 萜类中最多的一类成分 迄今结构骨架超过200余种 化合物数千种 分类 无环倍半萜 环状倍半萜 薁类衍生物 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 1 无环倍半萜 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 2 环状倍半萜 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 2 环状倍半萜 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁类衍生物 azulenoids 由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架如 愈创木薁 s guaiazulene 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁类衍生物 azulenoids 薁类是一种非苯核芳烃化合物沸点 250 300 溶有机溶剂 甲醇 乙醇 乙醚 石油醚不溶水可溶于强酸 加水稀释又可析出 可用60 65 硫酸或磷酸提取 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁类衍生物 azulenoids 挥发油分馏时 高沸点馏分可见到美丽的蓝色 紫色或绿色的现象 示有薁类存在预试挥发油中薁类成分 Sabety反应 挥发油 CHCl3 5 溴 CHCl3 蓝紫色或绿色 Ehrlich试剂 对 二甲胺基苯甲醛浓硫酸 挥发油 试剂 紫色或红色 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 由4个异戊二烯单位构成 含20个碳原子 分两类 1 链状二萜2 环状二萜1 链状二萜 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 存在于植物中环状二萜类 较重要的有 属双环二萜类化合物具有抗炎作用但水溶性不好 为增强穿心莲内酯水溶性 将其制备成衍生物 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 银杏内酯 属双环二萜类 作为拮抗血小板活化因子 用于治疗因血小板活化因子引起的种种休克状障碍 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 雷公藤根中二萜类成分 属三环二萜类 具抗癌活性 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 紫杉醇 taxol 又称红豆杉醇 属三环二萜类 1972年底美国FDA批准上市 临床用于治疗卵巢癌 乳腺癌和肺癌疗效较好 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 解决紫杉醇 taxol 的资源问题 含量低 半合成 为紫杉醇的前体物 是半合成品的母体 在红豆杉的针叶和小枝中含0 1 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 甜菊苷 stevioside 存在于甜菊叶中 总甜菊苷含量约6 甜度约为蔗糖的300倍 二 结构分类 五 二倍半萜 sesterterpenoids 该类化合物数量少 约有6种类型30余种化合物 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 三 萜类化合物的理化性质 一 物理性质 1 性状 1 形态 单萜 倍半萜 多具有特殊香气的油状液体 常温可挥发或低熔点的固体 沸点 单萜 倍半萜 分子量 双键的增加 挥发性降低 熔点和沸点增高 用分馏法进行分离 三 萜类化合物的理化性质 一 物理性质 1 性状 1 形态 二萜和二倍半萜 多为结晶性固体 2 味 多具苦味 萜类又称苦味素 3 旋光和折光性多具有不对称碳原子 且多有异构体 三 萜类化合物的理化性质 一 物理性质 2 溶解度 萜类亲脂性强 易溶醇及脂溶性有机溶剂难溶水具内酯结构的萜类 溶于碱水 酸化析出 用于分离纯化 萜类对高热 光和酸碱较为敏感 或氧化 或重排 引起结构改变 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 1 加成反应2 氧化反应3 脱氢反应4 分子重排 1 加成反应 1 双键加成反应 卤化氢 溴 亚硝酰氯 DA反应 加成产物通常具有结晶性 识别双键的存在及不饱和度 分离纯化 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与卤化氢反应 萜类化合物中的双键能与氢卤酸类 生成结晶性加成产物 例如 柠檬烯与氯化氢加成反应 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与溴反应 萜类的双键在冰醋酸或乙醚与乙醇的混合溶液中 在冰冷却下 滤取析出的结晶性加成物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与亚硝酰氯反应 大多不饱和的萜类成分可与亚硝酰氯 Tilden试剂 发生加成反应 生成亚硝基氯化物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 DA反应 Diels Alder 有共轭双键的萜类成分能与顺丁烯二酸酐产生Diels Alder加成反应 生成结晶形加成产物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 2 羰基 加成反应 与亚硫酸氢钠 硝基苯肼 吉拉德试剂加成 与亚硫酸氢钠加成含羰基的萜类可与亚硫酸氢钠发生加成反应 生成结晶加成物 复加酸或加碱使其分解 生成原来的反应产物 如 从香茅油中分取柠檬醛 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 反应时间过长或温度过高 使双键发生加成 并形成不可逆的双键加成物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与硝基苯肼加成 含羰基的萜类可与对硝基苯肼或2 4 二硝基苯肼在磷酸中发生加成反应 生成对硝基苯肼或2 4 二硝基苯肼的加成物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与吉拉德试剂加成 吉拉德 Girard 试剂是一类带有季铵基团的酰肼 常用的有GirardT和GirardP 结构如下 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与吉拉德试剂加成 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 1 加成反应2 氧化反应3 脱氢反应4 分子重排 2 氧化反应用途 测定分子中双键的位置 萜类醛酮的合成 常用的氧化剂有 臭氧 铬酐 三氧化铬 四醋酸铅 高锰酸钾 二氧化硒等 例 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 臭氧的氧化反应 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 铬酐的氧化反应 薄荷醇氧化成薄荷酮 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 再如 二氧化硒 具有特殊的氧化性能 专一氧化位置见以下反应 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 1 加成反应2 氧化反应3 脱氢反应4 分子重排 3 脱氢反应脱氢反应通常在惰性气体的保护下 用铂黑或钯做催化剂 将萜类成分与硫或硒共热 200 300 而实现脱氢 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 1 加成反应2 氧化反应3 脱氢反应4 分子重排 4 分子重排萜类 特别是双环萜在发生加成 消除或亲核性取代反应时 常常发生碳架的改变 产生Wagner Meerwein重排 目前工业上由 蒎烯合成樟脑的过程 就是应用Wagner Meerwein重排再氧化制得 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 单萜 倍半萜多为挥发油的组成成分 它们的提取分离方法将在挥发油中论述 环烯醚萜多以单糖苷的形式存在 亲水性较强 倍半萜内酯类成分 易发生结构的重排 二萜类成分 易聚合而树脂化引起结构变化 宜选用新鲜药材或迅速晾干的药材 尽可能避免酸 碱的处理 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 1 溶剂提取法 药材 回收溶剂 MeOH或EtOH提取 药渣 溶于水 石油醚 正丁醇 乙酸乙酯 乙醚 用石油醚 乙醚 乙酸乙酯 正丁醇萃取 脂溶性杂质 苷元 粗总苷 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 2 碱提酸沉淀法 倍半萜内酯类 利用碱可使内酯开环 溶于水 酸化后闭环 析出 注意 用酸 碱时 可引起构型发生改变 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 3 吸附法 1 活性炭吸附法 苷类 活性炭吸附 未被吸附的水杂 得纯品苷 水洗除水杂 用稀醇 醇等有机溶剂洗脱回收有机溶剂 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 3 吸附法 2 大孔树脂吸附法 苷类 得纯品苷 通过大孔吸附树脂用水 稀醇 醇依次洗脱 四 萜类化合物的提取分离 二 分离 1 结晶法2 柱层析法吸附剂 硅胶 氧化铝 中性 等3 利用特殊功能团结构中常含有 内酯 双键 羰基等官能团 可制成衍生物 碱溶酸沉等方法 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 五 波谱法在结构鉴定中的应用 一 紫外光谱具有共轭双键 羰基与双键构成共轭体系 紫外光区产生吸收 一般最大吸收峰为 共轭双烯 max215 270 不饱和羰基 max220 250 五 波谱法在结构鉴定中的应用 例如 链状的共轭双键体系 max217 228环内的共轭双键体系 max25