萜类化合物全解.ppt

萜类化合物,萜类化合物是指具有(C5H8)n通式以及其含氧和不同饱和程度的衍生物，可以看成是由异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合物。萜类化合物在自然界中广泛存在，高等植物、真菌、微生物、昆虫、以及海洋生物，都有萜类成分的存在。,萜类化合物简介,萜类化合物的分布,萜类化合物在植物界分布很广泛，据不完全统计，萜类化合物超过了22000多种。存在最多的是种子植物，尤其是被子植物。萜类化合物经常与树脂、树胶并生，与生物碱相排斥。某些菌类和苔藓类植物可合成一些萜类，如斜卧青霉菌(青霉属decumbens)合成橙花叔醇近年来从海洋生物中发现了大量的萜类化合物,各种含萜类植物,香菜种子含芳樟醇,从樟树的枝叶可获得樟脑,在柑橘类果皮：如橙，柠檬中发现柠檬烯,百里香中可获得百里酚,萜类化合物的分类,按异戊二烯单位的多少，可将常见萜类化合物分为单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜、四萜和多萜。每类再根据基本碳链是否成环及成环数的多少进一步分类，可分为直链、单环、双环、三环、四环和多环。,分类表,倍半萜类化合物之青蒿素,倍半萜类是指由3分子异戊二烯聚合而成，分子中含有15个C原子的天然萜类化合物。其分布较广，在木兰目（magnoliales）、芸香目（rutales）、山茱萸目（cornales）及菊目（asterales）植物中最丰富。在植物体内常以醇、酮、内酯等等形式存在于挥发油中，是挥发油中高沸点部分的主要组成部分。多具有较强的香气和生物活性，是医药、食品、化妆品工业的重要原料。较重要的代表物是青蒿素：是青蒿中抗疟的有效成分，其有效基团为中间的过氧桥-O-O-，如果断裂，则失去活性。,青蒿素是什么？,青篙素（arteannuin）是从中药青篙中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物。其对鼠疟原虫红内期超微结构的影响，主要是疟原虫膜系结构的改变，该药首先作用于食物泡膜、表膜、线粒体，内质网，此外对核内染色质也有一定的影响。,青蒿素的基本性质,分子式：C15H22O5分子量：282.33物理性状：无色针状晶体，味苦。溶解性：在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中几乎不溶。熔点：156-157(水煎后分解）,青蒿素结构式,青蒿素空间结构示意图,青蒿素的发现“523项目”,最早见于公元前168年五十二病方中国抗疟新药的研究源于1967年成立的五二三项目，其全称为中国疟疾研究协作项目，成立于1967年的5月23日,因绝密军事项目,遂设代号523。历经380多次鼠疟筛选，1971年10月取得中药青蒿素筛选的成功。1972年从中药青蒿中分离得到抗疟有效单体，命名为青蒿素，对鼠疟、猴疟的原虫抑制率达到100%。1973年经临床研究取得与实验室一致的结果、抗疟新药青蒿素由此诞生。1981年10月在北京召开的由世界卫生组织主办的“青蒿素”国际会议上，中国青蒿素的化学研究的发言，引起与会代表极大的兴趣，并认为“这一新的发现更重要的意义是在于将为进一步设计合成新药指出方向”。1986年，青蒿素获得新一类新药证书，双氢青蒿素也获一类新药证书。这些成果分别这些成果分别获得国家发明奖和全国十大科技成就奖。2011年9月，中国女药学家屠呦呦因创制新型抗疟药青蒿素和双氢青蒿素的贡献，获得被誉为诺贝尔奖“风向标”的拉斯克奖。这是中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高级大奖。,青蒿素的提取工艺,从青蒿中提取青蒿素的方法是以萃取原理为基础，主要有乙醚浸提法和溶剂汽油浸提法。挥发油主要采用水蒸汽蒸馏提取，减压蒸馏分离，其工艺为：投料加水蒸馏冷却油水分离精油；非挥发性成分主要采用有机溶剂提取，柱层析及重结晶分离，基本工艺为：干燥破碎浸泡、萃取（反复进行）浓缩提取液粗品精制,青蒿素化学合成,半合成路线：从青蒿酸为原料出发，经过五步反应得到青蒿素，总得率约为3550%。第一步：青蒿酸在重氮甲烷/碘甲烷/酸催化下与甲醇反应，再在氯化镍存在的条件下，被硼氢化钠选择性还原得到二氢青蒿酸甲酯；第二步：二氢青蒿酸甲酯在四氢呋喃或乙醚溶液中用氢化铝锂还原成青蒿醇；第三步：青蒿醇在甲醇/二氯甲烷/氯仿/四氯化碳溶液中被臭氧氧化后得到过氧化物，抽干后再在二甲苯中用对甲苯磺酸处理得到环状烯醚；第四步：环状烯醚溶解于溶剂中，在光敏剂玫瑰红/亚甲基蓝/竹红菌素等存在下进行光氧化合生成二氧四环中间体，再用酸处理得到脱羧青蒿素；第五步：脱羧青蒿素在四氧化钌氧化体系或铬酸类氧化剂的作用下氧化得到青蒿素。,青蒿素生物合成,青蒿素等倍半萜类的生物合成在细胞质中进行，途径属于植物类异戊二烯代谢途径，可分为三大步：由乙酸形成FPP，合成倍半萜，再内酯化形成青蒿素。（FPP：是存在于-羟基-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶途径中的一个中间产物，用于在生物体内生物合成萜、类萜与甾醇）FPP4,11-二烯倍半萜青蒿酸二氢青蒿酸二氧青蒿酸过氧化物青蒿素。在青蒿芽、青蒿毛状根和青蒿发根农杆菌等培养体系中进行的青蒿素合成技术极有可能被应用于工业生产。,青蒿素的主要用途,A抗疟：本品乙醚提取物中性部分及其稀醇浸膏对鼠疟、猴疟、人疟均有显著抗疟作用。B抗病原微生物：本品煎剂对表皮葡萄球菌、卡他球菌、炭疽杆菌、白喉杆菌有较强抑制作用，C解热：注射液对实验性家兔发热有退热作用D抗白血病：青蒿酸衍生物对白血病P388细胞有明显抑制活性，青蒿衍生物亦有此作用。,青蒿素的药理研究,A.抗疟研究：早在数千年前，中国人民已经知道了用艾草治疗疟疾。现代药理研究证实，青蒿素之所以能治疗疟疾，其作用机制是通过它与疟原虫中的高铁成分结合后，发生化学反应，产生可以破坏细胞膜的“自由基”，从而使单细胞疟原虫死亡。,疟原虫,B.抗癌研究：青蒿素的作用远远不仅于此，正如上面提到的青蒿素是通过与疟原虫中的高铁成分结合后，发生化学反应，产生可以破坏细胞膜的“自由基”，从而使单细胞疟原虫死亡。那么上述过程能不能用于治疗癌症呢？因为癌症细胞分裂时需要大量铁质才能复制DNA，因此癌细胞的铁质含量比正常细胞高出多。这个概念的突破点在于通过泵的作用极大限度提高癌细胞的铁浓度，然后引入青蒿素素有选择性地杀死癌细胞。我国科研工作者，曾经以白血病细胞为对象的研究中发现：白血病细胞在8个小时内就被消灭。实验结果显示：青蒿素能使白血病细胞内的钙离子水平升高，导致白血病细胞的变性和坏死。这项研究为青蒿素抗白血病的新用途，提供了十分重要的实验证据。,前景展望,在今后的几年里,青蒿素的研究应在以下几个方向进行深入研究:(1)野生青蒿资源的勘察,高产系的筛选;(2)具有高效抗疟活性的青蒿素衍生物开发;(