医用有机化学：第15章 天然生物活性有机化合物

1、第第1515章章 天然生物活性有机物天然生物活性有机物第一节第一节 萜类萜类（terpenes）化合物化合物 萜类物质是指由异戊二烯聚合而成的萜类物质是指由异戊二烯聚合而成的一系列化合物及其衍生物。一系列化合物及其衍生物。 CH2CCH3CHCH2H2CCH3CCHH2C280CH3CH3CCH2 自然界存在的萜类化合物可看作是两个或两个自然界存在的萜类化合物可看作是两个或两个以上的异戊二烯分子以头尾相连而成的聚合体或其以上的异戊二烯分子以头尾相连而成的聚合体或其衍生物，这就是经验异戊二烯法则。衍生物，这就是经验异戊二烯法则。一、萜与异戊二烯规则一、萜与异戊二烯规则CH2CCH3CHCH2CH

2、2CCH3CHCH2+头尾头尾CH2CCH3CHCH2CHHCCH3CHCH2罗勒烯单萜倍半萜二萜二倍半萜三萜四萜碳原子数异戊二烯单位101520253040234568二、单萜二、单萜(一一) 无环单萜无环单萜月桂烯(myrcene)、香叶醇（geraniol）、柠檬醛（citral）HCH2OHHCHOCHOH 月桂烯(myrcene) 香叶醇(geraniol) 香叶醛(geranial)橙花醛(neral)合成维生素合成维生素A的原料的原料CHOOC2H5ONaOH2SO4OO+柠檬醛-紫罗兰酮-紫罗兰酮( (一一) ) 无环单萜无环单萜月桂烯在氯化亚铜存在下与氯化氢起加成反应，生成月

3、桂烯在氯化亚铜存在下与氯化氢起加成反应，生成香味基氯、橙花基氯和芳樟基氯的混合物；在碱性条香味基氯、橙花基氯和芳樟基氯的混合物；在碱性条件下与水作用，可得香叶醇、橙花醇件下与水作用，可得香叶醇、橙花醇(nerol)和芳樟醇和芳樟醇(linalool)。 HCH2OHCH2OHHH月桂烯香叶醇橙花醇芳樟醇月桂烯HCl、CuClHCH2Cl香味基氯CH2ClH橙花基氯+芳樟基氯ClH2O/OH_OH+*( (一一) ) 无环单萜无环单萜( (二二) ) 单环单萜单环单萜 苧苧烯是单环单萜，（烯是单环单萜，（+）-苧烯是生产桔子汁苧烯是生产桔子汁的副产物，（的副产物，（-）-苧烯少量存在于香料油中，

4、它的苧烯少量存在于香料油中，它的外消旋体可由异戊二烯二聚得到，苧烯加氢可得外消旋体可由异戊二烯二聚得到，苧烯加氢可得对薄荷烷。对薄荷烷。（萜烷）（萜烷）H2/Nir 烯对薄荷烷（三）（三） 双环单萜双环单萜 蒈烷蒈烷(carane) 蒎烷蒎烷(pinane) 莰烷莰烷(bornane) 侧柏烷侧柏烷(thujane)12345678910+C8C5相连C8C6相连C8C1相连C6C4相连单环单萜OOH薄荷醇薄荷酮1,8-萜二烯321546789105432154321OO即莰酮(樟脑)双环单萜CH2OHH3CCH3CH3CH3CH3维生素A单环二萜异戊二烯单元异戊二烯单元固定编号（三）（三）

5、双环单萜双环单萜 若若薄荷烷薄荷烷3位氢被羟基取代即为薄荷醇，薄荷醇位氢被羟基取代即为薄荷醇，薄荷醇有有3个手性碳原子，应有个手性碳原子，应有23个对映异构体，它们的物个对映异构体，它们的物理性质和香气都不相同，药理作用也有一定的差异。理性质和香气都不相同，药理作用也有一定的差异。 薄荷醇薄荷醇 薄荷醇薄荷醇 新薄荷醇新薄荷醇（-）-薄荷醇和（薄荷醇和（+）-新薄荷醇存在于薄荷油中，新薄荷醇存在于薄荷油中，用做香料和药物。用做香料和药物。12345678910OH*H3COHCH(CH3)2H3CCH(CH3)2OH（三）（三） 双环单萜双环单萜 蒎烷，是双环单萜，可由蒎烯氢化得到。松节油蒎烷

6、，是双环单萜，可由蒎烯氢化得到。松节油的主要成分蒎烯有的主要成分蒎烯有-蒎烯和蒎烯和-蒎烯两种异构体。蒎烯两种异构体。-蒎烯蒎烯 - -蒎烯蒎烯（三）（三） 双环单萜双环单萜 - -蒎烯和蒎烯和-蒎烯是重要的药物合成的中间体，蒎烯是重要的药物合成的中间体，在无水条件下在无水条件下-蒎烯用酸性催化剂处理，可重排生蒎烯用酸性催化剂处理，可重排生成莰烯（又称樟烯）。成莰烯（又称樟烯）。H+-蒎烯 莰烯(camphene)（三）（三） 双环单萜双环单萜三、二萜和三萜三、二萜和三萜 二萜类物质是由四分子异戊二烯聚合而成的化合物二萜类物质是由四分子异戊二烯聚合而成的化合物及其衍生物。典型的二萜分子式为及其

7、衍生物。典型的二萜分子式为C C2020H H3232，有，有5 5个不饱和个不饱和度，可构成链状、单环、双环、三环、四环和五环二萜，度，可构成链状、单环、双环、三环、四环和五环二萜，它的结构类型是多种多样的。例如：它的结构类型是多种多样的。例如：CH2OH植物醇，叶绿醇（phytol）近几年来国内外对二萜类化合物及其衍生物研究较多，近几年来国内外对二萜类化合物及其衍生物研究较多，如从短叶红豆杉树皮中提取的如从短叶红豆杉树皮中提取的天然抗肿瘤新药紫杉醇天然抗肿瘤新药紫杉醇，是结构复杂的二萜类化合物。是结构复杂的二萜类化合物。 药效学证实，紫杉醇对移植性肿瘤药效学证实，紫杉醇对移植性肿瘤L L2

8、10210、P P388388、P P15341534、LweisLweis肺癌细胞有良好抑制作用。在临床上用于治疗妇科肿瘤肺癌细胞有良好抑制作用。在临床上用于治疗妇科肿瘤包括卵巢上皮癌和乳腺癌的效果均很好，包括卵巢上皮癌和乳腺癌的效果均很好，19921992年底美国政府年底美国政府批准上市，商品名为批准上市，商品名为TaxolTaxol。HNOOOOHH3COOOOCCH3HOOOHHOOCOH 紫杉醇（paclitaxe）三、二萜和三萜三、二萜和三萜 划分下列各化合物中的异戊二烯单位，并指出划分下列各化合物中的异戊二烯单位，并指出它是属于哪一类萜类化合物：它是属于哪一类萜类化合物：课堂讨论

9、：课堂讨论：CH2OH(1)(2)HOOC(3)(4)第二节第二节 甾族化合物甾族化合物 一、甾族化合物的基本结构一、甾族化合物的基本结构 甾族化合物（甾族化合物（steroid）的基本结构为环戊烷并多）的基本结构为环戊烷并多氢菲，四个环分别用氢菲，四个环分别用A、B、C、D表示，表示，C10和和C13上上常有甲基（角甲基），常有甲基（角甲基），C17上有一个不同碳数的碳链。上有一个不同碳数的碳链。 ABCDABCDR1234567891011121314151617氢化环戊基菲氢化环戊基菲 甾族化合物基本结构甾族化合物基本结构 1 1、甾族化合物的立体结构、甾族化合物的立体结构 HHCH3C

10、H3RHH 5-系甾族化合物系甾族化合物（A/B顺，顺，B/C反，反，C/D反）反） 天然的甾族化合物中，天然的甾族化合物中，A A、B B环可顺式稠合，也可反式稠合，环可顺式稠合，也可反式稠合，B B环与环与C C环之间总是反式稠合，环之间总是反式稠合，C C环与环与D D环之间几乎都是反式稠合。环之间几乎都是反式稠合。HHHCH3CH3RH 5-系甾族化合物系甾族化合物（A/B反，反，B/C反，反，C/D反）反） 根据根据C5-HC5-H构型的不同，甾族可分为构型的不同，甾族可分为5-5-系和系和5-5-系。若系。若C5C5上上的氢原子与角甲基在环平面同侧，用实线表示，称为的氢原子与角甲基

11、在环平面同侧，用实线表示，称为5-5-系；若系；若C5C5上的氢原子与角甲基在环平面异侧，用虚线表示，称为上的氢原子与角甲基在环平面异侧，用虚线表示，称为5-5-系。系。 甾族碳架上所连的原子或基团在空间有不同的取向，甾族碳架上所连的原子或基团在空间有不同的取向，其构型规定如下：其构型规定如下：构型：构型：凡与角甲基在环平面异侧的取代基称为凡与角甲基在环平面异侧的取代基称为构型，构型， 用虚线表示；用虚线表示；构型：构型：与角甲基在环平面同侧的取代基称为与角甲基在环平面同侧的取代基称为构型，构型， 用实线表示；用实线表示；构型不确定者；构型不确定者；用希膜字母用希膜字母（读音（读音ksiksi

12、）表示，用波纹）表示，用波纹 线相连。线相连。 1 1甾族化合物的立体结构甾族化合物的立体结构5-系甾族化合物和系甾族化合物和5-系甾族化合物的构象式系甾族化合物的构象式如下：如下：HHCH3CH3HHHCH3CH3HHH（）12345678910111314151617121234567891011121314151617（） 5-系甾族化合物：系甾族化合物： A/B反，反，ee稠合、稠合、B/C反，反，ee稠合、稠合、 C/D反，反，ee稠合稠合 1 1甾族化合物的立体结构甾族化合物的立体结构 5-系甾族化合物和系甾族化合物和5-系甾族化合物的构象式如下：系甾族化合物的构象式如下：HHCH

13、3CH3HHHCH3CH3HHH（）12345678910111314151617121234567891011121314151617（） 5-系甾族化合物：系甾族化合物： A/B顺，顺，ea稠合、稠合、B/C反，反，ee稠合、稠合、 C/D反，反，ee稠合稠合 1 1甾族化合物的立体结构甾族化合物的立体结构 二、甾醇和胆甾酸二、甾醇和胆甾酸 （一）甾醇（一）甾醇 1胆固醇（胆甾醇）胆固醇（胆甾醇） 胆固醇（胆固醇（cholesterol）是一种动物甾醇，最）是一种动物甾醇，最初是在胆结石中发现的一种固体醇，所以称初是在胆结石中发现的一种固体醇，所以称为胆固醇。为胆固醇。 胆固醇：胆固醇：结

14、构特点：结构特点： C3上有一个上有一个羟基，羟基，C5与与C6之间有一个碳碳之间有一个碳碳双键，双键，C17连着一个连着一个8碳碳原子的烷基侧链。原子的烷基侧链。 将少量胆固醇溶于醋将少量胆固醇溶于醋酸酐中，再滴加少量浓硫酸酐中，再滴加少量浓硫酸，即呈现酸，即呈现红红紫紫褐褐绿色绿色颜色反应。此反应常颜色反应。此反应常用于定性检验甾族化合物。用于定性检验甾族化合物。 HO123456789101112141516131718192021222324252726HHHOCH3HH3C 胆固醇大多以脂肪酸酯的形式存在于动物体内，胆固醇大多以脂肪酸酯的形式存在于动物体内，而常以糖苷的形式存在于植物

15、体内。胆固醇广泛分布而常以糖苷的形式存在于植物体内。胆固醇广泛分布于动物所有细胞中，它是于动物所有细胞中，它是细胞膜脂质中的重要组分细胞膜脂质中的重要组分，生物膜的流动性和通透性与它有着密切关系生物膜的流动性和通透性与它有着密切关系，同时它同时它还是生物合成胆甾酸和甾体激素等的前体，它在体内还是生物合成胆甾酸和甾体激素等的前体，它在体内起着重要作用。起着重要作用。 但是胆固醇摄取过多或代谢发生障碍时，胆固醇但是胆固醇摄取过多或代谢发生障碍时，胆固醇就会从血清中沉积在动脉血管壁上，导致冠心病和动就会从血清中沉积在动脉血管壁上，导致冠心病和动脉粥样硬化症；脉粥样硬化症；过饱和胆固醇从胆汁中析出沉淀

16、则是过饱和胆固醇从胆汁中析出沉淀则是形成胆固醇系结石的基础形成胆固醇系结石的基础。 胆固醇：胆固醇：HOHHHHOHHH紫外光CH22 7-脱氢胆固醇和麦角固醇脱氢胆固醇和麦角固醇 7-7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇 维生素维生素D D3 3 胆固醇胆固醇在肝或肠粘膜细胞内可转化成在肝或肠粘膜细胞内可转化成7-7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇，后者经血液流到皮肤，经日光照射后转化成后者经血液流到皮肤，经日光照射后转化成VDVD3 3（钙（钙化醇）化醇）,VD,VD3 3是从小肠中吸收是从小肠中吸收CaCa2+2+离子过程中的关键物离子过程中的关键物质。质。体内体内VDVD3 3的浓度太低时会引起的浓度太低时

17、会引起CaCa2+2+离子缺乏，不足离子缺乏，不足以维持骨骼的正常生成而产生软骨病。以维持骨骼的正常生成而产生软骨病。麦角固醇麦角固醇 麦角甾醇分子结构中，比麦角甾醇分子结构中，比7-脱氢胆固醇在脱氢胆固醇在C24上多上多了一个甲基，在了一个甲基，在C22和和C23之间多一个碳碳双键。麦角甾之间多一个碳碳双键。麦角甾醇经紫外线照射后，最后醇经紫外线照射后，最后B环开环生成维生素环开环生成维生素D2。维生素维生素D D2 2 HOHHHHOHHH紫外光CH2CH3CH3 维生素维生素D D的主要生理功能是调节钙、磷代谢，促进的主要生理功能是调节钙、磷代谢，促进骨骼正常发育。骨骼正常发育。当维生素

18、当维生素D D缺乏时，儿童可患佝偻病，缺乏时，儿童可患佝偻病，成为引起软骨症。成为引起软骨症。2 7-脱氢胆固醇和麦角固醇脱氢胆固醇和麦角固醇 （二）胆甾酸（二）胆甾酸 胆酸胆酸（cholic acid） 胆酸、脱氧胆酸和鹅脱氧胆酸和石胆酸）等存在于胆酸、脱氧胆酸和鹅脱氧胆酸和石胆酸）等存在于动物胆汗中，都属于动物胆汗中，都属于5-5-系甾族化合物，且分子结构中系甾族化合物，且分子结构中含有羧基，总称为胆甾酸。含有羧基，总称为胆甾酸。 H3CHCH3HOHHHHOCOOHHOH3CHCH3HOHHHHOCONHCH2COOHHO牛磺胆酸牛磺胆酸（taurocholic acid） 在动物胆汁中

19、，胆甾酸通常与甘氨酸（在动物胆汁中，胆甾酸通常与甘氨酸（NH2CH2COOH）或牛磺酸（或牛磺酸（H2NCH2CH2SO3H）通过肽键结合，形成各）通过肽键结合，形成各种结合胆甾酸，这些结合胆甾酸总称为胆汁酸（种结合胆甾酸，这些结合胆甾酸总称为胆汁酸（bile acid）例如：例如： 胆酸与甘氨酸或牛磺酸分别形成甘氨胆酸和牛磺胆酸。胆酸与甘氨酸或牛磺酸分别形成甘氨胆酸和牛磺胆酸。H3CHCH3HOHHHHOCONHCH2CH2SO3HHOH3CHCH3HOHHHHOCONHCH2COOHHO甘氨胆酸甘氨胆酸 （glycocholic acid） （二）胆甾酸（二）胆甾酸 在胆汁中，胆汁酸以钠盐或钾盐形式存在胆汁中，胆汁酸以钠盐或钾盐形式存在，称为在，称为胆汁酸盐胆汁酸盐。 胆汁酸盐分子内部既含有亲水性的羟基胆汁酸盐分子内部既含有亲水性的羟基和羧基（或磺酸基），又含有巯水性的甾环，和羧基（或磺酸基），又含有巯水性的甾环，为表面活性剂，具有为表面活性剂，具有乳化剂乳化剂的作用，对体内的作用，对体内脂类的消化与吸收起重要的作用。脂类