天然药物化学 第六章 萜类和挥发油ppt课件VIP

第六章 萜类和挥发油terpenoidsandvolatileoils 卫生部规划教材 天然药物化学 第五版 一 概述 萜的含义和分类 二 萜类的结构类型及重要代表物 三 萜类化合物的理化性质 四 萜类化合物的提取分离 五 萜类化合物的检识与结构测定 六 挥发油 第六章萜类和挥发油 萜类化合物 Terpenoids 是一类骨架多样 数量庞大 生物活性广泛的一类重要的天然药物化学成分 从化学结构看 它是异戊二烯的聚合体及其衍生物 其骨架一般以五个碳为基本单位 少数也有例外 一 萜的含义和分类 一 萜的含义和分类 大量的实验研究证明 甲戊二羟酸 Mevalonicacid MVA 而不是异戊二烯 是萜类化合物生源途径中最关键的前体物 因此 一般认为 凡由甲戊二羟酸衍生 且分子式符合 C5H8 n通式的衍生物均称为萜类化合物 目前仍沿用经典的Wallach的异戊二烯法则 isoprenerule 按异戊二烯单位的多少进行分类 如 单萜 倍半萜 二萜等 同时再根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少 进一步分为链萜 单环萜 双环萜 三环萜 四环萜等 例如 链状二萜 单环二萜 双环二萜 三环二萜 四环二萜 萜类多数是含氧衍生物 所以萜类化合物又可分为醇 醛 酮 羧酸 酯及苷等萜类 一 萜的含义和分类 二 萜类化合物的生源学说 1 经验异戊二烯法则 empiricalisoprenerule Wallach总结了大量此类实验结果后 于1887年提出了异戊二烯法则 认为萜类的碳架是由异戊二烯单位以头 尾或非头 尾顺序相连而成 都是异戊二烯的聚合体或其衍生物 生源异戊二烯法则 biogeneticisoprenerule 萜类化合物的形成起源于葡萄糖 葡萄糖在酶的作用下产生乙酰辅酶A 乙酰辅酶A与乙酰乙酰辅酶A生成3 羟基 3 甲基戊二酸单酰辅酶A 后者还原生成MVA 它经ATP作用 再经脱羧 脱水形成焦磷酸异戊烯酯 IPP 可互变异构化为焦磷酸 二甲基丙烯酯 DMAPP 本章主要介绍单萜 倍半萜 二萜 二倍半萜等萜类以及挥发油类化合物 一 萜的含义和分类 二 萜类的结构类型及代表性化合物 三 萜类化合物的理化性质 四 萜类化合物的化学性质 五 萜类化合物的提取分离 六 挥发油 第六章萜类和挥发油 一 单萜单萜类 monoterpenoids 是由2个异戊二烯单位构成 含10个碳原子的化合物类群 广泛分布于高等植物的腺体 油室和树脂道等分泌组织中 是植物挥发油的主要组成成分 在昆虫激素及海洋生物中也有存在 它们的含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气 是医药 化妆品和食品工业的重要原料 单萜以苷的形式存在时 不具有挥发性 不能随水蒸气蒸馏出来 第二节萜类的结构类型及重要代表物 单萜类化合物可分为链状型和单环 双环等环状型两大类 其中以单环和双环型两种结构类型所包含的单萜化合物最多 构成的碳环多为六元环 也有五元环 四元环和七元环 1 单萜 1 开链单萜 二 萜类的结构类型及重要代表物 2 环状单萜 二 萜类的结构类型及重要代表物 芍药苷 paeoniflorin 是从芍药paeoniaalbiflora根中得到的蒎烷单萜苦味苷 对小鼠显示有镇静 镇痛及抗炎等药理作用 近年报道芍药苷具有防治老年性痴呆的生物活性 卓酚酮类化合物是一类变形的单萜 它们的碳架不符合异戊二烯定则 该类化合物多具有抗菌活性 但同时多有毒性 二 环烯醚萜类 iridoids 一 概述它是一类特殊的单萜 多与糖结合形成苷 环烯醚萜类化合物在中草药中分布较广 在玄参科 茜草科 唇形科及龙胆科中较为常见 有多种生理活性 利胆 健胃 降糖 抗菌消炎等 目前发现的已达900余种 环烯醚萜 iridoids 含有环戊烷结构单元 包括含有取代环戊烷环烯醚萜 iridoids 和环戊烷开裂的裂环环烯醚萜 secoiridoids 两种基本碳架 环烯醚萜苷类 苷元结构特点为C1多连羟基 并多成苷 且多为 D 葡萄糖苷 且大多为单糖苷 常有双键存在 一般为 3 4 C5 C6 C7有时连羟基 C8多连甲基或羟甲基或羟基 C7 8有时具环氧醚结构 梓醇 catalpol 又称梓醇苷 是地黄中降血糖作用的主要有效成分 梓苷 catalposide 的药理作用与梓醇相似 桃叶珊瑚苷 aucubin 是车前草清湿热 利尿的有效成分 裂环环烯醚萜苷 其苷元结构特点为C7 C8处断键成裂环状态 裂环环烯醚萜苷在龙胆科 睡菜科 忍冬科 木犀科等植物中分布较广 在龙胆科的龙胆属及獐牙菜属分布更为普遍 龙胆苦苷龙胆碱 龙胆苦苷在龙胆 Gentianascabra 当药 Swertiapseudochinensis 及獐牙菜 青叶胆 Swertemileensis 等植物中均有存在 是龙胆的主要有效成分和苦味成分 味极苦 将其稀释至1 12000的水溶液 仍有显著苦味 龙胆苦苷在氨的作用下可转化成龙胆碱 二 理化性质 1 性状简单的环烯醚萜类成分一般为液体或低熔点固体 环烯醚萜苷和裂环烯醚萜苷为白色结晶体或无定形粉末 具有吸湿性 这类成分均有苦味 分子结构中C 1 C 5和C 9多形成手性碳原子 故均具旋光性 2 溶解性这类化合物分子量一般较小 且大多连有极性官能团 虽然环烯醚萜类较环烯醚萜苷的极性小 但两类成分均能溶于水 甲醇 乙醇 正丁醇 难溶于氯仿 乙醚 苯等亲脂性有机溶剂 环烯醚萜苷的亲水性较其苷元的亲水性更强 3 化学性质 这类成分的分子结构中具有半缩醛羟基 性质很活泼 能与一些试剂产生颜色反应 可用于环烯醚萜及其苷的鉴别 酸水解反应环烯醚萜苷对酸很敏感 其苷键极易被酸水解 产生的苷元很不稳定 容易发生聚合反应 生成的苷元为半缩醛结构 其化学性质活泼 容易进一步聚合 难以得到结晶性的苷元 在不同水解条件下 温度 酸度等 产生不同颜色的变化或沉淀 例如 桃叶珊瑚苷 车叶草苷 梓苷等水解 聚合产生棕黑色树脂状聚合物沉淀 中药玄参 地黄 梓实等炮制加工变黑 均由这类成分引起的反应 冰乙酸 铜离子反应将样品溶于冰乙酸 加入少量的铜离子试液 加热后即产生蓝色反应 2 倍半萜倍半萜类 sesquiterpenoids 是由3个异戊二烯单位构成 含15个碳原子的化合物类群 倍半萜主要分布在植物界和微生物界 多以挥发油的形式存在 在植物中多以醇 酮 内酯或苷的形式存在 亦有以生物碱形式存在 倍半萜类化合物按其结构碳环数分为无环 单环 双环 三环 四环型倍半萜 按构成环的碳原子数分为五元环 六元环 七元环等 也有按含氧官能团分为倍半萜醇 醛 酮 内酯等 二 萜类的结构类型及重要代表物 1 无环倍半萜金合欢烯 存在于枇杷叶 生姜等的挥发油中 构型体存在于藿香 啤酒花和生姜挥发油中 金合欢醇在橙花油 香茅中含量较多 为重要的高级香料原料 橙花醇具有苹果香 是橙花油中的主要成分之一 二 萜类的结构类型及代表性化合物 2 环状倍半萜青蒿素 qinghaosu artemisinin 是倍半萜过氧化物 是从中药青蒿 黄花蒿ArtemisiaannuaL 中分离到的抗恶性疟疾的有效成分 曾对它的结构进行了修饰 合成大量衍生物 从中筛选出具有抗疟效价高 速效 低毒等特点的双氢青蒿素 dihydroqinghaosu 再进行甲基化 将它制成油溶性的蒿甲醚 artemether 及水溶性的青蒿琥珀酸单酯 artesunate 用于临床 鹰爪甲素 yingzhaosu 是从草药鹰爪Artemisiaannua根中分离出的具有过氧基团的倍半萜化合物 对鼠疟原虫的生长有强的抑制作用 二 萜类的结构类型及代表性化合物 3 薁类化合物 azulenoids 1 结构特征由五元环与七元环骈合而成 可看成是由环戊二烯负离子和环庚三烯正离子骈合而成 属于非苯核芳烃化合物 具有一定的芳香性 薁类化合物主要存在于挥发油中 游离存在的很少 大多具有抑菌 抗肿瘤 杀虫等活性 2 性质 在挥发油分级蒸馏时 高沸点馏分中有时可看见美丽的蓝色 紫色或绿色的馏分 这显示可能有薁类成分存在 薁类沸点较高 一般在250 300 不溶于水 可溶于有机溶剂和强酸 加水稀释又可析出 故可用60 65 硫酸或磷酸提取 能与苦味酸或三硝基苯试剂产生 络合物结晶 此结晶具有敏锐的熔点可借以鉴定 3 鉴别 溴化反应 Sabaty反应 取挥发油1D 溶于1mlCHCl3中 加入5 溴的CHCl3溶液数滴 如产生兰色 紫色或绿色时 则有薁类化合物存在 对 二甲基苯甲醛 浓硫酸反应 Enrlich反应 阳性反应为紫色或红色 二萜类 diterpenoids 是由4个异戊二烯单位构成 含20个碳原子的化合物类群 二萜广泛分布于植物界 植物分泌的乳汁 树脂等均以二萜类衍生物为主 尤以松柏科植物最为普遍 许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性 如紫杉醇 穿心莲内酯 关附甲素 雷公藤内酯 甜菊苷等都具有较强的生物活性 除植物外 菌类代谢产物中也发现有二萜 从海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物 3 二萜 1 链状二萜链状二萜类化合物在自然界存在较少 常见的只有广泛存在于叶绿素的植物醇 phytol 与叶绿素分子中的卟啉 porphyrin 结合成酯的形式存在于植物中 曾作为合成维生素E K1的原料 2 环状二萜维生素A vitaminA 是一种重要的脂溶性维生素 主要存在于动物肝中 特别是鱼肝中含量较丰富 维生素A与眼睛的视网膜内的蛋白质结合 形成光敏感色素 是保持正常夜间视力的必需物质 而且维生素A也是哺乳动物生长必不可缺少的物质 穿心莲内酯为穿心莲Andrographispaniculata中抗菌消炎作用的活性成分 临床用于治疗急性菌痢 胃肠炎 咽喉炎等 与亚硫酸钠在酸性条件下可制成穿心莲内酯磺酸钠 制备水溶性注射剂 紫杉醇是红豆杉Taxusspp中活性成分 已成新型天然抗肿瘤药物 对于卵巢癌 乳腺癌和肺癌疗效好 关附甲素是中药关白附中的具抗心律失常的活性成分 已进入国家I类新药研制的III期临床研究 3 二倍半萜二倍半萜类化合物 sesterterpenoids 是由5个异戊二烯单位构成 含25个碳原子 1965年发现第一个二倍半萜 这类化合物在生源上是由焦磷酸香叶基金合欢酯 geranylfarnesylpyrophosphate GFPP 衍生而成 多为结构复杂的多环性化合物 与其它各萜类化合物相比 数量少 分布在洋齿植物 植物病原菌 海洋生物海绵 地衣及昆虫分泌物中 呋喃海绵素 3是从海绵动物中得到的含呋喃环的链状二倍半萜 一 萜的含义和分类 二 萜类的结构类型及代表性化合物 三 萜类化合物的理化性质 四 萜类化合物的化学性质 五 萜类化合物的提取分离 六 挥发油 第六章萜类和挥发油 1 形态单萜和倍半萜类多为具有特殊香气的油状液体 在常温下可以挥发 或为低熔点的固体 可利用此沸点的规律性 采用分馏的方法将它们分离开来 二萜和二倍半萜多为结晶性固体 2 味萜类化合物多具有苦味 有的味极苦 所以萜类化合物又称苦味素 但有的萜类化合物具有强的甜味 如具有对映 贝壳杉烷骨架 ent kaurane 的二萜多糖苷 甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍 3 旋光性大多数萜类具有不对称碳原子 具有光学活性 4 溶解度萜类化合物亲脂性强 随着含氧官能团的增加或成苷的萜类 则水溶性增加 萜类的苷有一定的亲水性 三 萜类化合物的理化性质 一 萜的含义和分类 二 萜类的结构类型及代表性化合物 三 萜类化合物的理化性质 四 萜类化合物的化学性质 五 萜类化合物的提取分离 六 挥发油 第六章萜类和挥发油 1 加成反应含有双键和醛 酮等羰基的萜类化合物 可与某些试剂发生加成反应 其产物往往是结晶性的 如含羰基的萜类化合物可与亚硫酸氢钠发生加成反应 生成结晶形成物 复加酸或加碱使其分解 生成原来的反应产物 2 氧化反应不同的氧化剂在不同的条件下 可以将萜类成分中各种基团氧化 生成各种不同的氧化产物 常用的氧化剂有臭氧 三氧化铬等 亦可用于萜类化合物的醛酮合成 3 脱氢反应脱氢反应在研究萜类化学结构中是一种很有价值的反应 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 四 萜类化合物的化学性质 一 萜的含义和分类 二 萜类的结构类型及代表性化合物 三 萜类化合物的理化性质 四 萜类化合物的化学性质 五 萜类化合物的提取分离 六 挥发油 第六章萜类和挥发油 萜的苷亲水较强 苷元脂溶性较强 1 溶剂提取法2 碱提取酸沉淀法3 活性炭吸附法4 大孔树脂吸附法 五 萜类化合物的提取分离 一 萜的含义和分类 二 萜类的结构类型及代表性化合物 三 萜类化合物的理化性质 四 萜类化合物的化学性质 五 萜类化合物的提取分离 六 挥发油 第六章萜类和挥发油 挥发油 volatileoils 又称精油 essentialoils 是一类具有芳香气味的油状液体的总称 在常温下能挥发 可随水蒸气蒸馏 挥发油类成分主要存在种子植物 尤其是芳香植物中 挥发油多具有祛具有祛痰 止咳 平喘 驱风 健胃 解热 镇痛 抗菌消炎作用 六 挥发油 挥发油的成分大体可分4类 1 萜类化合物挥发油中的萜类成分 主要是单萜 倍半萜和它们含氧衍生物 如薄荷油 樟脑等 2 芳香族化合物如桂皮醛 茴香醚 丁香酚