《天然药物化学》12-萜类和挥发油VIP

第十二章萜类和挥发油,Terpenoids,VolatileOils,第十二章萜类和挥发油,一、概述,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。定义：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。,一、概述,萜类的生源学说经验的异戊二烯法则(empiricalisoprenerule)生源的异戊二烯法则(biogeneticisoprenerule)甲戊二羟酸（MVA）是各种类型萜类化合物的生物合成的最关键前体IPP和DMAPP是生物体内的“活性的异戊二烯”,一、概述,第十二章萜类和挥发油,二、萜类结构类型及代表化合物,单萜,倍半萜,二萜,二倍半萜,三萜,萜类化合物,单萜,1、单萜类（monoterpene）是由2个异戊二烯单位构成、含10个碳原子的化合物类群。是植物挥发油的主要组成成分。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。,单萜,1、单萜（monoterpene）（1）开链单萜（acyclicmonoterpene）,香叶醇,橙花醇,香茅醇,单萜,（2）环状单萜,薄荷醇,新薄荷醇,薄荷酮,单萜,（2）环状单萜,l-龙脑,d-龙脑,樟脑,单萜,（3）卓酚酮类(troponoids)是一类变形的环状单萜，它们的碳架不符合异戊二烯定则，其分子中有1个七元芳环的基本结构，由于酮基的存在使七元环显示一定的芳香性，该类化合物多具有抗菌活性，但同时多有毒性。如扁柏素。,扁柏素,单萜,卓酚酮类分子中的酚羟基，有较强的酸性，其酸性比一般酚类强，但弱于羧酸，它是挥发油的酸性部分。常与某些金属离子发生具有鲜明色调的颜色反应（如Fe3+、Cu2+等）。,环烯醚萜,2、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,环烯醚萜苷类环烯醚萜类成分多以苷的形式存在，以10个碳的环烯醚萜苷占多数（1）C1位多数存在官能团，可能是羟基、甲氧基或酮基；而C1-OH很活泼，易与糖结合成单糖苷。（2）C3、C4位大多有双键，C4-甲基易氧化成-CH2OH、-CH2OR、-COOH、-COOR等。（3）分子中的环戊烷部分呈现不同的氧化状态。,栀子苷,梓醇,当药苷,环烯醚萜,理化性质简单的环烯醚类化合物一般为液体或低熔点固体成苷后为白色结晶或无定形具吸湿性的粉末此类化合物一般均味苦，是中草药中显苦味的成分之一分子中有手性C，故都具有旋光性,环烯醚萜,理化性质偏于亲水性，易溶于乙醇、丙酮、正丁醇，水，难溶于氯仿、苯、石油醚等亲脂性有机溶剂。苷易水解，生成的苷元为半缩醛结构易聚合难以得到结晶苷元。,环烯醚萜,显色反应及检识对酸敏感，苷键容易被酸水解，产生的苷元具有半缩醛结构，容易进一步发生聚合等反应，故水解后不但难以得到原苷的苷元，而且还随水解条件不同而产生不同颜色的沉淀。可以利用酸水解反应检查植物中环烯醚萜苷的存在。一般植物组织易变黑者常常可作为提供环烯醚萜苷存在的线索。,环烯醚萜,显色反应及检识环烯醚萜苷能与一些试剂发生颜色反应，可作为该类成分的定性检识方法京尼平与氨基酸在加热条件下反应所形成的蓝紫色沉淀，它与皮肤接触也能使皮肤染成蓝紫色将样品溶于冰乙酸，加入少量铜离子并加热，则产生蓝色反应Shear试剂：车叶草与Shear试剂反应，产生黄色然后变为棕色，最后转为深绿色,环烯醚萜,波谱规律IR1640cm-1左右强峰,烯醚双键伸缩振动C4有酯基,1680cm-1左右a,b不饱和酯羰基五元环环酮,1710-1750cm-1左右羰基振动五元环环氧，1250，830890cm-1左右振动裂环类化合物，990，910cm-1左右双键振动,环烯醚萜,波谱规律1H-NMRH-1:4.56.2ppmC4有酯基,H-3:7.37.7（个别7.18.1）ppm，J3,5=02Hz；C4为甲基,H-3:6.06.2ppm,m；C4无取代,H-3:6.5ppm左右,m,J3,4=68HzJ3,5=02Hz有C8-H,10-CH3：1.1-1.2ppm,d(6Hz);C7-C8为双键，10-CH3：2.0ppm左右,-COOCH3:3.7-3.9ppm,3H,s,倍半萜,3、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。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。骨架繁杂，超过200余种，化合物千余种.,倍半萜,（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。,a-金合欢烯,b-金合欢烯,金合欢醇,倍半萜,（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。具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的双氢青蒿素（dihydroqinghaosu）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。,倍半萜,青蒿素,倍半萜,（3）薁类化合物(azulenoids)一种特殊的倍半萜，由五元环和七元环骈合而成的芳香骨架。将挥发油分级分馏时，在高沸点馏分中有时可见到美丽的蓝色、紫色或绿色馏分，这提示可能有薁类成分存在，其沸点在250300之间,倍半萜,薁类化合物能溶于石油醚、乙醚、乙醇等有机溶剂，不溶于水，但可溶于强酸，加水稀释又可析出。故可用6065硫酸或磷酸提取，提取后的酸液加水稀释，即可析出。也可与苦味酸或三硝基苯等试剂作用，使形成络合物结晶，此结晶有敏锐的熔点可以鉴定。,倍半萜,预试挥发油中是否有薁类化合物，多用溴化反应（Sabaty反应）。方法是取挥发油1滴溶于1ml氯仿中，加入5溴的氯仿溶液数滴，如产生蓝色、紫色或绿色时，显示含有薁类衍生物。也可用对-二甲基苯甲醛-浓硫酸试剂（Ehrlich试剂）与挥发油反应，如产生紫色或红色时为正反应。,倍半萜,愈创木薁（s-guaiazuleue）系愈创木醇、喇叭醇或缬草二醇等加硫高温脱氢而成。,二萜,4、二萜二萜类（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。,二萜,4、二萜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。,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)，曾作为合成维生素E、K1的原料。,植物醇(phytol),二萜,（2）环状二萜维生素A(vitaminA)是一种重要的脂溶性维生素，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，也是哺乳动物生长必不可缺少的物质。,维生素A(vitaminA),二萜,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。,二萜,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。,二倍半萜,5、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。多为结构复杂的多环性化合物。数量少，分布在植物病原菌，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。,呋喃海绵素-3,三萜,6、三萜三萜类化合物（triterpenoids）是由6个异戊二烯单位构成、含30个碳原子。有的以游离方式存在于植物体，称为三萜皂苷元（triterpenoidsapogenins）。有的与糖结合形成苷类，该苷类化合物多数可溶于水，水溶液振摇后产生大量持久似肥皂水溶液样泡沫，故被称为皂苷（saponins）。,三萜,三萜皂苷,皂苷,甾体皂苷,三萜,皂苷是由皂苷元和糖组成的。常见的糖有葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、呋糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸，另外还有鸡纳糖、芹糖、乙酰基和乙酰氨基糖等，多数苷为吡喃型糖，但也有呋喃型糖。有些苷元或糖上还有酰基等。这些糖多以低聚糖形式与苷元成苷，成苷位置多为3位或与28位羧基成酯皂苷（estersaponins），另外也有与16、21、23、29位等羟基成苷的。,三萜,根据糖链的多少，可分单糖链苷（monodemosides）、双糖链苷（bisdemosides）、三糖链皂苷（tridesmosidicsaponins）。当原生苷由于水解或酶解，部分糖被降解时，所生成的苷叫次皂苷（prosapogenins）。三萜皂苷类化合物具有良好的生理活性。是常用中药人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、灵芝等的活性成分。,三萜,三萜,无环三萜,单环三萜,二环三萜,四环三萜,五环三萜,三环三萜,三萜,四环三萜tetracyclictriterpenoid1、羊毛脂烷型(Lanostane)2、达玛烷型(Dammarane)3、原萜烷(Prostane)4、葫芦烷型(Cucurbitane)5、楝烷型(Meliacane)6、环菠萝蜜烷型(Cycloartane)7、大戟烷型(Euphane),A，B，C，D环,三萜,1、羊毛脂烷型10，13，14分别连有,-CH3,C-20为R构型,三萜,从中药灵芝中分离得到的四环三萜化合物,三萜,2、达玛烷型8位角甲基，10，14分别连有,-CH3，C-20为R或S构型。,三萜,20(S)原人参二醇,二醇三醇中枢镇静兴奋抗疲劳较强抗溶血溶血,20(S)原人参三醇,三萜,4、葫芦烷型5-H，8-H，10-H,9位连有-CH3。,三萜,5、楝烷型,三萜,从楝科植物Azadirachtaindica中分离得到：,三萜,6、环阿屯烷型(环菠萝蜜烷),三萜,从中药黄芪Astragalusmembranaceus中分离到的黄芪苷I,三萜,五环三萜（PentacyclicTriterpenoid)1、齐墩果烷型(Oleanane）2、乌苏烷型（Ursane）3、羽扇豆烷型（Lupane）4、木栓烷型（Friedelane）5、羊齿和异羊齿烷型6、何伯和异何伯烷型,A，B，C，D，E环,三萜,1、齐墩果烷型20位有2个甲基28位和30位甲基容易发生不同程度氧化b-amyrane,三萜,从油橄榄（Oleaeuropaea）中分到齐墩果酸：