天然药物化学 第六章 萜类和挥发油

.第六章，萜类和挥发油terpenoidsandvolatileoils，卫生部计划教材天然药物化学(第五版)、一、概要(萜的含义和分类)、二、萜类结构类型和重要代表物、三、萜类化合物的理化性质、四、萜类化合物的提取分离、五、 萜类化合物的检测和结构测定，六、挥发油第六章萜类和挥发油、萜类化合物(Terpenoids )是骨架多样、数量庞大、生物活性广泛的重要天然药物化学成分。 从化学结构来看，异戊二烯的聚合物及其衍生物，其骨架一般以5个碳为基本单元，也有少数例外。萜的含义和分类、一、萜的含义和分类、大量实验研究证明甲基苯甲酸(Mevalonicacid，MVA ) (非异戊二烯)是萜类化合物起源途径中最重要的前体。 因此，由甲基戊酸衍生，分子式符合(C5H8)n通式的衍生物均被称为萜烯化合物。 现在仍沿用经典的Wallach异戊二烯定律(isoprenerule )，按异戊二烯单位的数量进行分类。 例如：单萜烯、倍半萜烯、二萜烯等，同时根据各萜烯类分子结构中碳环的有无和数量，进一步分为链萜烯、单环萜烯、双环萜烯、三萜烯、四环萜烯等，例如：链状二萜烯由于萜类多为含氧衍生物，萜类化合物可分为醇、醛、酮、羧酸、酯、苷等萜类。 一、萜类化合物的含义和分类，二、萜类化合物的起源说法，一、异戊二烯定律(empiricalissoprenrenrule ) wallach在大量总结这些实验结果后，于1887年提出异戊二烯定律，萜类碳骨架以异戊二烯为单位2 .源异戊二烯定律(biogeneticisoprenerule )萜类化合物的形成是葡萄糖来源的葡萄糖在酶的作用下产生乙酰基coa，乙酰基coa和乙酰基coa产生3-羟基-3-甲基戊二烯基coa，后者产生MVA 脱羧、脱水形成焦磷酸异戊酯(IPP )，相互异构化为焦磷酸，-二甲基丙烯酰胺(DMAPP )。 本章介绍单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜等萜类和挥发油类化合物。一、萜的含义和分类、二、萜类的结构类型和代表性化合物、三、萜类化合物的理化性质、四、萜类化合物的化学性质、五、萜类化合物的萃取分离、六、挥发油、第六章萜类和挥发油、一、单萜类(monoterpenoids ) 由2个异戊二烯单元组成，碳原子数为10的化合物类群，广泛分布于高等植物腺体、油室和树脂道等分泌组织中，植物挥发油的主要成分这些含氧衍生物多具有较强的生物活性和香味，是医药、化妆品和食品工业的重要原料。 单萜以苷类形式存在时，无挥发性，不能与水蒸气一起蒸馏。 第二节萜类的结构类型和重要代表物可分为、单萜类化合物为链状型和单环、双环等环状型两类，其中单环和双环型两种结构类型所含单萜化合物最多。 构成的碳环多为六元环，也有五元环、四元环、七元环。1、单萜(1)开链单萜、二萜类的结构类型和重要代表物、(2)环单萜、二萜类的结构类型和重要代表物、芍药苷(paeoniflorin )由芍药苷paeoniaalbiflora根得到近年来报道芍药苷有预防老年性痴呆的生物活性。 乒乓酚类化合物是变形的单萜，其碳骨架不符合异戊二烯规律，该化合物多具有抗菌活性，同时具有毒性。二、环烯醚萜类(iridoids )、(1)它是一种特殊的单萜，常与糖结合形成糖苷。环烯醚萜类化合物广泛分布于中药中，多见于玄参科、茜草科、唇形科及龙胆科，具有多种生理活性(利胆、健胃、降糖、抗菌消炎等)，现已发现达900多种。 含有环戊烯基萜(iridoids )、环戊烯结构单元，包括取代环戊烯的环戊烯基萜(iridoids )和环戊烯开裂的环戊烯基萜(secoiridoids )两种基本碳骨架。环烯基醚萜类、苷类结构特征为C1多元羟基、多元苷，-D-葡萄糖苷，多为单糖苷，常存在双键，一般3(4)、C5、C6、C7可连接羟基，如C8多元甲基、羟甲基或、梓醇(catalinalpol )又称梓醇苷，是地黄降血糖作用的主要有效成分。 标记苷(catalposide )的药理作用与标记醇相似。 桃叶珊瑚苷(aucubin )是车前草清湿热、利尿的有效成分。裂开环戊烯基萜皂苷，其苷元结构特点是C7-C8呈裂环状结合。 环戊烯萜皂苷广泛分布于龙胆科、寝菜科、忍冬科、木犀科等植物，分布于龙胆科龙胆属和獐牙菜属。 龙胆苦苷龙胆胆碱、龙胆苦苷存在于龙胆(Gentianascabra )、本药(Swertiapseudochinensis )和獐牙菜(青叶胆) (Swertemileensis )等植物中，是龙胆的主要有效成分和苦味成分，味极苦，1:12000的龙胆苦苷在氨作用下可转化为龙胆碱。 (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的环戊烯基萜皂苷和裂环戊烯基萜皂苷为白色晶体或无定形粉末，具有吸湿性。 此类成分具有苦味，分子结构中C-1、C-5、C-9多形成手性碳，因此具有旋光性。 2 .溶解性这样的化合物的分子量一般较小，极性官能团连接较多，环戊烯基萜烯类比环戊烯基萜烯类极性小，但两种成分均溶解于水、甲醇、乙醇、正丁醇中，溶解于氯仿、二乙醚、苯等亲油性有机溶剂中环烯醚萜的亲水性强于其苷元的亲水性。3 .化学性质，这类成分的分子结构具有半缩醛的羟基，性质活跃，可与一些试剂发生色反应，可用于环戊烯基萜及其苷的鉴别。 酸水解反应环戊烯基萜皂苷对酸敏感，其苷键易被酸水解，生成的苷不稳定，易发生聚合反应，生成的苷为半缩醛结构，其化学性质活跃，更易聚合，难以得到结晶性的苷。 在不同的水解条件(温度、酸度等)下，会产生不同的颜色变化和沉淀。 例如桃叶珊瑚苷、车叶草苷、梓苷等水解、聚合产生褐色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，引起这种成分的反应。冰醋酸-铜离子反应是将样品溶解在冰醋酸中，加入少量的铜离子试验液，加热后发生蓝色反应。2、倍半萜烯倍半萜烯类(sesquiterpenoids )由3个异戊二烯单元构成，是碳原子数15的化合物类群。 倍半萜主要分布于植物界和微生物界，多以挥发油的形式存在，多以醇、酮、内酯或苷的形式存在于植物中，也可以以生物碱的形式存在。 倍半萜类化合物根据其结构碳环数，根据构成分为无环、单环、二环、三环、四环型倍半萜的环的碳数，根据分为五元环、六元环、七元环等的含氧官能团，也可以分为倍半萜、醛、酮、内酯等。 二、萜类的结构类型和重要代表物有：(1)无环倍半萜存在于枇杷叶、生姜等挥发油中，配体存在于樟香、啤酒花和生姜挥发油中。 相思醇多含于橙油、香茅醇中，是重要的高级香料原料。 橙醇具有苹果香味，是橙油的主要成分之一。二、萜类结构类型和代表性化合物为：(2)环倍半萜青蒿素(qinghaosu，artemisinin )为倍半萜过氧化物，是从中药青蒿(艾蒿ArtemisiaannuaL.)中分离出来的抗恶性疟疾的有效成分。 改变其结构，合成大量衍生物，从其中筛选出具有抗疟疾效果好、速效性好、毒性低等特点的二氢青蒿素(dihydroqinghaosu )，甲基化，制备油溶性青蒿素(artemether )和水溶性青蒿酸单酯(artemether ) 鹰爪甲素(yingzhaosu )是从草鹰爪Artemisiaannua根中分离出来的具有过氧基的倍半萜化合物，对小鼠疟原虫的生长有很强的抑制作用。 二萜类的结构类型和代表性化合物有，3 .蕨类化合物(azulenoids )，(1)结构特征由五元环和七元环缔合组成，由环戊二烯负离子和环庚烯正离子缔合组成，属于非苯核芳烃化合物，具有一定的芳香性蔷薇类化合物主要存在于挥发油中，游离存在的较少，多具有抗菌、抗肿瘤、杀虫等活性。(2)的性质是，挥发油的分级蒸馏时，高沸点馏分中可以看到美丽的蓝、紫或绿的馏分，这表明有可能存在胡枝子类成分。 蔷薇类沸点高，一般为250-300。 不溶于水，可溶于有机溶剂或强酸，可加水稀释析出，可用60%-65%硫酸或磷酸萃取。 可与苦味酸和三硝基苯试剂制备络合物晶体，该晶体具有敏锐的熔点。鉴别，(3)溴化反应(Sabaty反应):取挥发油1D，溶解于1ml的CHCl3中，加入数滴5%溴的CHCl3溶液，产生蓝色、紫色或绿色，则存在蕨类化合物。 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 )由4个异戊二烯单元构成，是碳原子数20的化合物组。 二萜广泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、树脂等以二萜类衍生物为主，尤其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、螺内酯、鸟苷、雷公藤内酯、甜菊等具有较强的生物活性。 除了植物，在菌类代谢产物中还发现了二萜，海洋生物中二萜衍生物也很多。 3、二萜、(1)链状二萜链状二萜类化合物在自然界中很少见，常见的只是叶绿素中广泛存在的植物醇(phytol )，以叶绿素分子中的卟啉(porphyrin )与酯结合的形式存在于植物中，维生素e、K1 ，(2)环二萜维生素A(vitaminA )是重要的脂溶性维生素，主要存在于动物肝中，尤其是鱼肝中含量丰富。 维生素a与眼视网膜内的蛋白质结合形成光敏色素，是保持正常夜间视力所必需的物质，而维生素a也是哺乳动物生长不可缺少的物质。 穿心内酯是穿心莲andgraphphispaniculata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、咽炎等，可与亚硫酸钠在酸性条件下制备穿心莲硫酸钠，制备水溶性注射剂。 紫杉醇是紫杉Taxusspp的活性成分，成为一种新的天然抗肿瘤药物，对卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效较好。 关附甲素是中药关白附中抗心律失常的活性成分，已进入国家类新药开发的期临床研究。 二倍半萜二倍半萜类化合物(sesterpenoids )由5个异戊二烯单元构成，含有25个碳原子。 1965年发现了第一支双萜。 这种化合物在发生源中由焦磷酸香叶醇酯(geranylfarnesylpyrophosphate，GFPP )引起，结构复杂的多环性化合物很多。 与其他各萜类化合物相比，数量较少，分布于洋齿植物、植物病原菌、海洋生物海绵、地衣及昆虫分泌物中。法国海绵-3是从海绵动物中得到的含有呋喃环的链状双倍半萜。一、萜烯的含义和分类、二、萜烯类的结构类型和代表性化合物、三、萜烯类化合物的理化性质、四、萜烯类化合物的化学性质、五、萜烯类化合物的萃取分离、六、挥发油、第六章萜烯类和挥发油、1、形态单萜烯类和倍半萜烯类具有特殊香味的油性液体利用这种沸点规律，可以用分馏的方法进行分离。 二萜和二倍半萜多为结晶性固体。 2、味萜类化合物苦味多，味极苦，故萜类化合物亦称苦味素。 但是，某些萜类化合物具有强烈的甜味，例如，具有映射贝壳杉骨架(entkaurae )的二萜皂苷甜味是蔗糖的300倍。 3、旋光性多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性。 4、溶解度萜类亲油性强，随着含氧官能团的增加和苷类萜类化合物的水溶性增加。 萜类苷元具有一定的亲水性。 三、萜类化合物的理化性质、一、萜类的含义和分类、二、萜类的结构类型和代表性化合物、三、萜类化合物的理化性质、四、萜类化合物的化学性质、五、萜类化合物的萃取分离、六、挥发油、第六章萜类和挥发油、 加成反应中含有双键和醛、酮等羰基的萜类化合物可与某些试剂进行加成反应，其产物常为结晶性。 含有羰基的萜类化合物与亚硫酸氢钠发生加成反应，生成结晶物，加入酸或碱进行分解，生成本来的反应生成物。 2、氧化反应不同的氧化剂可以在不同条件下氧化萜类成分中的各种基团，生成各种氧化产物。 常用的氧化剂有臭氧、三氧化铬等，也可用于萜类化合物的醛固酮合成。 3、脱氢反应脱氢反应是研究萜烯类化学结构非常有价值的反应，通常在惰性气体的保护下以铂黑或钯为催化剂，将萜烯类成分与硫或硒共热(200300)实现脱氢。 四、萜类化合物的化学性质、一、萜类的含义和分类、二、萜类的结构类型和代表性化合物、三、萜类化合物的理化性质、四、萜类化合物的化学性质、五、萜类化合物的萃取分离、六、挥发油、六章萜类和挥发油、萜的苷类亲水性强，苷类脂溶性强1、溶剂萃取法2、碱萃取酸沉淀法3、活性炭吸附法4、多孔树脂吸附法、五、萜烯类化合物萃取分离、一、萜烯类的含义和分类、二、萜烯类的结构类型和代表化合物、三、萜烯类化合物的理化性质、四、萜烯类化合物的化学性质、五、萜烯类化合物的萃取分离、六、挥发油， 第六章萜类和挥发油、挥发油(volatileoils )又称精油(essentialoils )，是具有芳香气味的油状液体的总称，在常温下挥发，可与水蒸气一同蒸馏。 挥发油类成分主要存在于种子植物，特别是芳香植物中。 挥发油多具有祛痰、止咳、平喘、祛风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎作用。 六、挥发油、挥发油成分大致为4种：1，1 )萜烯类化合物挥发油中萜烯类成分，主要分为单萜烯、倍半萜烯及其含氧衍生物，例如薄荷油、樟脑等2 )醛、苯甲醚、丁酚等芳香族化合物