天然药物化学教学121

1、TerpenoidsVolatile Oils第十二章 萜类和挥发油二、萜类的结构类型及代表性化合物二、萜类的结构类型及代表性化合物2 2四、萜类化合物的提取分离四、萜类化合物的提取分离4一、概述一、概述3 1三、萜类化合物的理化性质三、萜类化合物的理化性质3 3六、挥发油六、挥发油6五、萜类化合物的检识与结构测定五、萜类化合物的检识与结构测定3 5一、概述 萜类化合物萜类化合物（Terpenoids）是一类骨架多是一类骨架多样、数量庞大、生物活性广泛的一类重要的样、数量庞大、生物活性广泛的一类重要的天然药物化学成分。天然药物化学成分。 萜类成分在自然界分布广泛，是常用中药萜类成分在自然界分布

2、广泛，是常用中药中的一类重要的中的一类重要的有效成分有效成分，是天然药物化学，是天然药物化学成分研究的成分研究的活跃领域活跃领域，也是新药中，也是新药中先导化合先导化合物物的重要来源。的重要来源。一、概述 以萜类为有效成分的常用中药 人参，甘草，白芍，栀子，龙胆，地黄，穿心莲，雷公藤，银杏，柴胡，川楝 以萜类为骨架的新药 紫杉醇，青蒿素，关附甲素，冬凌草素，穿心莲内酯，印楝素代表性的萜类化合物101015202030303040定义：定义：凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合 （C C5 5H H8 8 )n )n 通式的衍生物均称为通式的衍生物均称为萜类化合物萜类

3、化合物。生源途径：生源途径： 经验的经验的异戊二烯法则和异戊二烯法则和生源的生源的异戊二异戊二 烯法则（烯法则（甲甲戊二羟酸戊二羟酸）。）。一、概述一、概述分类分类碳原子数碳原子数通式通式(C5H8)n存在存在半萜半萜5n=1植物叶植物叶单萜单萜10n=2挥发油挥发油倍半萜倍半萜15n=3挥发油挥发油二萜二萜20n=4树脂、苦味质树脂、苦味质二倍半萜二倍半萜25n=5海绵、细菌海绵、细菌三萜三萜30n=6皂苷、树脂皂苷、树脂四萜四萜40n=8色素色素多聚萜多聚萜103-105(C5H8)n橡胶橡胶第十二章 萜类和挥发油二、萜类的结构类型及代表性化合物二、萜类的结构类型及代表性化合物2 2四、萜

4、类化合物的提取分离四、萜类化合物的提取分离4一、概述一、概述3 1三、萜类化合物的理化性质三、萜类化合物的理化性质3 3六、挥发油六、挥发油6五、萜类化合物的检识与结构测定五、萜类化合物的检识与结构测定3 5二、萜类结构类型及代表化合物单萜单萜(n=1)倍半萜倍半萜(n=1.5)二萜二萜(n=2)二倍半萜二倍半萜(n=2.5)三萜三萜(n=3)一、单 萜 1 1、单萜类单萜类（monoterpene）是由是由2 2个异戊二烯个异戊二烯单位构成、含单位构成、含1010个碳原子的化合物类群。个碳原子的化合物类群。 是植物是植物挥发油挥发油的主要组成成分。的主要组成成分。 可分为链状型和单环、双环等

5、环状型两大类，其中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。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。构成的碳环多为六元环，也有五元环、四元环和七元环。一、单 萜（1 1）开链单萜）开链单萜（acyclic monoterpene）香叶醇香叶醇橙花醇橙花醇香茅醇香茅醇玫瑰香系玫瑰香系香料，香料，很重要的香料工业原料。很重要的香料工业原料。一、单 萜（2 2）环状单萜（单环）环状单萜（单环）薄荷烷型薄荷烷型 OHOHO薄荷醇薄荷醇新薄荷醇新薄荷醇薄荷酮薄荷酮对皮肤和黏膜有对皮肤和黏膜有清

6、凉清凉和和弱的麻醉弱的麻醉作用，用于止痛和止氧，作用，用于止痛和止氧，用于用于牙膏牙膏和和食品食品香料。香料。 一、单 萜（3 3）环状单萜（双环）环状单萜（双环）菠烷菠烷OOHOHl-龙脑龙脑d-龙脑龙脑樟脑樟脑冰片有发汗冰片有发汗、兴奋兴奋、解痉挛解痉挛、抗缺氧功能抗缺氧功能一、单 萜（4 4）环状单萜（双环）环状单萜（双环）蒎烷蒎烷芍药苷芍药苷镇静，抗炎，镇静，抗炎，免疫抑制免疫抑制防治防治老年性痴呆老年性痴呆的作用。的作用。一、单 萜（5 5）卓酚酮类）卓酚酮类(troponoids)(troponoids) 一类变形的环状单萜，它们的碳架不符合异戊二烯一类变形的环状单萜，它们的碳架不

7、符合异戊二烯定则，其分子中有定则，其分子中有1 1个七元芳环的基本结构，由于酮基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的存在使七元环显示一定的芳香性。芳香性。能与多种金属离子形成络合物，显不同颜色。能与多种金属离子形成络合物，显不同颜色。该类化合物多具有抗菌活性，该类化合物多具有抗菌活性，但同时多有毒性。如但同时多有毒性。如扁柏素扁柏素。扁柏素扁柏素OOH一、单 萜（6）环烯醚萜（）环烯醚萜（iridoids） 含有含有环戊烷环戊烷结构单元，具有特殊性质的环状单萜结构单元，具有特殊性质的环状单萜衍生物。包括环烯醚萜和衍生物。包括环烯醚萜和裂环裂环环烯醚萜（环烯醚萜（secoir

8、idoids）。）。该类成分多以该类成分多以苷的形式苷的形式存在存在一、单 萜环烯醚萜环烯醚萜栀子苷栀子苷OCOOCH3OHOC6H11O5HHHOH2C清热泄火清热泄火的主要成分的主要成分一、单 萜龙胆：龙胆：清热燥湿，泻肝定惊清热燥湿，泻肝定惊裂环环烯醚萜裂环环烯醚萜龙胆苦苷龙胆苦苷二、倍半萜倍半萜类倍半萜类（sesquiterpenoids）是由）是由3 3个异戊二烯单位构成、个异戊二烯单位构成、含含1515个碳原子个碳原子的化合物类群。的化合物类群。 倍半萜主要分布在植物界和微生物界，是高沸程挥发倍半萜主要分布在植物界和微生物界，是高沸程挥发油的主要成分。油的主要成分。 倍半萜类化合物

9、按其倍半萜类化合物按其结构碳环数结构碳环数分为无环、单环、双分为无环、单环、双环、三环、四环型倍半萜；按环、三环、四环型倍半萜；按构成环的碳原子数构成环的碳原子数分为五元分为五元环、六元环、七元环等；也有按含氧官能团分为倍半萜醇、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。醛、酮、内酯等。骨架繁杂，超过骨架繁杂，超过200200种，化合物上万余种种，化合物上万余种. .二、倍半萜金合欢醇金合欢醇在橙花油、香茅中含量较多，为重要的在橙花油、香茅中含量较多，为重要的高级香料高级香料原料。原料。CH3CH3CH3CH3CH2OHa a-金合欢烯金合欢烯b b-金合欢烯金合欢烯

10、金合欢醇金合欢醇（1 1）无环倍半萜）无环倍半萜青蒿素青蒿素（qinghaosu, artemisinin） 是倍半萜过氧化物，是是倍半萜过氧化物，是从中药青蒿（黄花蒿从中药青蒿（黄花蒿Artemisia annua L.）中分离到的抗恶）中分离到的抗恶性疟疾的有效成分。性疟疾的有效成分。 二、倍半萜（2 2）单环倍半萜）单环倍半萜 二、倍半萜临床运用的是具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特临床运用的是具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的点的双氢青蒿素双氢青蒿素。 油溶性的油溶性的蒿甲醚蒿甲醚（artemether）及水溶性的）及水溶性的青蒿琥珀酸单酯青蒿琥珀酸单酯（artes

11、unate）。）。国际青蒿素市场总销售额将达国际青蒿素市场总销售额将达2020亿美元。亿美元。 青蒿素的结构改造青蒿素的结构改造二、倍半萜a a- -山道年山道年 ( (a a- -santonin) 莽草毒素（莽草毒素（anisatin） 强力驱蛔虫剂强力驱蛔虫剂 野八角中的毒性成分野八角中的毒性成分 （3 3）双环倍半萜）双环倍半萜二、倍半萜一种特殊的倍半萜，由五元环和七元环骈合而成的芳香骨一种特殊的倍半萜，由五元环和七元环骈合而成的芳香骨架，愈创木烷骨架。架，愈创木烷骨架。 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

12、馏分，这提示可能有的蓝色、紫色或绿色馏分，这提示可能有薁薁类成分存在，类成分存在，其沸点在其沸点在250300之间之间（4）薁薁类化合物类化合物(azulenoids)三、二 萜二萜二萜（diterpenoids）是由是由4 4个异戊二烯个异戊二烯单位构单位构成、含成、含2020个碳原子个碳原子的化合物类群。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。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许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性多方面的生物活性，如紫杉醇、

13、穿心莲内酯、关附甲素、雷公藤内酯、甜如紫杉醇、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。菌类代谢产物和海洋菊苷等都具有较强的生物活性。菌类代谢产物和海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物。生物中也有为数较多的二萜衍生物。三、二 萜二萜化合物的基本骨架二萜化合物的基本骨架三、二 萜 链状二萜类化合物在自然界存在较少，常见的只有广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泛存在于叶绿素的植物醇植物醇(phytol) ，曾作为合成维生素，曾作为合成维生素E、K1的原料。的原料。CH2OH植物醇植物醇( (phytol) )（ 1）链状二萜）链状二萜三、二 萜维生

14、素维生素A(vitamin A)是一种重要的脂溶性维生素，与眼睛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。质。CH2OH维生素维生素A(vitamin A)（2 2）单环二萜）单环二萜三、二 萜穿心莲内酯穿心莲内酯为穿心莲为穿心莲Andrographis paniculata中抗菌消炎作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。用的活性成分，临床用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等

15、。（3）双环二萜）双环二萜三、二 萜 穿心莲内酯与亚硫酸钠在酸性条件下可制成穿心莲内穿心莲内酯与亚硫酸钠在酸性条件下可制成穿心莲内酯磺酸钠，酯磺酸钠，制备水溶性注射剂制备水溶性注射剂。CH2OHHOOOHOH2SO4Na2SO3CH2OHHOOOSO3Na+Na2SO4穿心莲内酯穿心莲内酯的结构改造的结构改造三、二 萜 （3）双环二萜）双环二萜 银杏内酯银杏内酯b b ：是迄今发现的是迄今发现的最强的血小最强的血小板活化因子拮抗剂板活化因子拮抗剂，可在临床上用于治疗，可在临床上用于治疗血栓、急性胰腺炎和心血管疾病，还可用血栓、急性胰腺炎和心血管疾病，还可用于转移性癌症的治疗，对损伤神经元也有于

16、转移性癌症的治疗，对损伤神经元也有保护作用保护作用 银杏内酯银杏内酯b b注射液，已经完成注射液，已经完成期临床试验期临床试验 银杏提取物：黄酮苷和萜内酯（银杏提取物：黄酮苷和萜内酯（27%27%和和7%7%），），银杏酚酸银杏酚酸1-5ppm1-5ppm三、二 萜紫杉醇紫杉醇（taxol）是红豆杉）是红豆杉Taxus spp中活性成分，已成新型天然抗肿中活性成分，已成新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和非小细胞肺癌疗效好。瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和非小细胞肺癌疗效好。紫杉醇含量很低紫杉醇含量很低(0.01%-0.02%)，用，用10-去乙酰巴卡亭去乙酰巴卡亭（0.2%）半）半合成。合成

17、。2006年数据：紫杉醇年数据：紫杉醇37亿亿美元，多西他赛美元，多西他赛30亿亿美元美元（4）三环二萜）三环二萜三、二 萜刘静涵教授刘静涵教授主持研究主持研究( (2525年年) )的盐酸的盐酸关附甲素关附甲素及其注射液及其注射液已于已于20052005年年8 8月获得国家西药一类新药证书和生产批件，月获得国家西药一类新药证书和生产批件，其研制成功是中药现代化的成功范例之一。其研制成功是中药现代化的成功范例之一。（4）三环二萜）三环二萜三、二 萜（4）三环二萜）三环二萜丹参酮丹参酮AA具有显著扩张具有显著扩张冠状动脉冠状动脉，增加冠脉血流量，降低心肌耗氧量，减慢，增加冠脉血流量，降低心肌耗氧

18、量，减慢心率和增加心肌收缩力的作用。对治疗心率和增加心肌收缩力的作用。对治疗冠心病、心绞痛、心律过速冠心病、心绞痛、心律过速有显著疗效。有显著疗效。三、二 萜 冬凌草素：冬凌草素：孙汉董院士孙汉董院士 具有显著的抗肿瘤活性，无明显毒性具有显著的抗肿瘤活性，无明显毒性（5）四环二萜）四环二萜对映对映-贝壳杉烷型贝壳杉烷型 甜菊苷甜菊苷 甜度是蔗糖的甜度是蔗糖的400400倍倍三、二 萜（5）四环二萜）四环二萜对映对映-贝壳杉烷型贝壳杉烷型四四、二倍半萜二倍半萜二倍半萜二倍半萜类化合物（类化合物（sesterterpenoids）是由是由5个异戊个异戊二烯单位构成、含二烯单位构成、含25个碳原子。

19、多为结构复杂的多环性化个碳原子。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。呋喃海绵素及昆虫分泌物中。呋喃海绵素-3是从海绵动物中得到的含是从海绵动物中得到的含呋喃环的链状二倍半萜。呋喃环的链状二倍半萜。COOCH3COOHO呋喃海绵素呋喃海绵素-3五、三 萜 三萜类化合物（三萜类化合物（triterpenoids）是由是由6个异戊二个异戊二烯单位构成、含烯单位构成、含30个个碳原子。碳原子。有的以游离方式存在于植物体，称为有的以游离方式存在于植物体，称为三萜皂苷元三萜皂苷元（triterpenoid

20、 sapogenins）。有的与糖结合形成苷类，）。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，故被称为似肥皂水溶液样泡沫，故被称为皂苷皂苷（saponins）。）。皂苷分为皂苷分为三萜皂苷三萜皂苷和和甾体皂苷。甾体皂苷。五、三 萜三三 萜萜苷元苷元无环三萜无环三萜单环三萜单环三萜二环三萜二环三萜四环三萜四环三萜五环三萜五环三萜三环三萜三环三萜（1 1）三萜苷元的分类）三萜苷元的分类 五、三 萜糖糖有葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、呋糖、鼠李糖、葡萄糖醛有葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、呋糖、鼠李

21、糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。酸、半乳糖醛酸等。根据根据糖链的多少糖链的多少，可分单糖链苷（，可分单糖链苷（monodemosides）、双糖链苷）、双糖链苷（bisdemosides）、三糖链皂苷（）、三糖链皂苷（tridesmosidic saponins）。当原生苷）。当原生苷由于水解或酶解，部分糖被降解时，所生成的苷叫由于水解或酶解，部分糖被降解时，所生成的苷叫次生皂苷次生皂苷（prosapogenins）。）。三萜皂苷类化合物具有良好的生理活性。是很多常用中药人参、甘三萜皂苷类化合物具有良好的生理活性。是很多常用中药人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、灵芝等的活性成分。草、柴胡、黄芪、桔梗

22、、灵芝等的活性成分。 （2 2）三）三 萜皂苷萜皂苷五、三 萜（3）四环三萜）四环三萜 tetracyclic triterpenoid： 环戊烷并多氢菲母核环戊烷并多氢菲母核v1、羊毛脂烷型、羊毛脂烷型( Lanostane ) v2、达玛烷型、达玛烷型( Dammarane )v3、原萜烷、原萜烷( Prostane )v4、葫芦烷型、葫芦烷型 ( Cucurbitane )v5、楝烷型、楝烷型( Meliacane )v6、环菠萝蜜烷型、环菠萝蜜烷型( Cycloartane )v7、大戟烷型、大戟烷型( Euphane )ABCD五、三 萜四环三萜骨架的联系四环三萜骨架的联系（1）四环

23、三萜）四环三萜羊毛脂烷型羊毛脂烷型302726252423222120191817161514131211109876543212928Ganodenic acid CGanodenic acid CC CO O2 2H HO OO OO OO OH HH HH HO OH H五、三 萜灵芝又名灵芝又名仙草仙草，一系列，一系列羊毛脂烷型羊毛脂烷型三萜酸化合物三萜酸化合物，具，具有很好的保健及抗肿瘤作用。有很好的保健及抗肿瘤作用。（2）四环三萜）四环三萜达玛烷型达玛烷型20(S)原人参二醇原人参二醇 二醇二醇 三醇三醇中枢镇静中枢镇静 兴奋兴奋抗疲劳抗疲劳 较强较强抗溶血抗溶血 溶血溶血20(S

24、)原人参三醇原人参三醇五、三 萜（3）四环三萜）四环三萜环阿屯烷型环阿屯烷型( (环菠萝蜜烷环菠萝蜜烷) )黄芪甲苷黄芪甲苷Astragaloside IV黄芪：黄芪：益气固表、敛汗固脱、托疮生肌益气固表、敛汗固脱、托疮生肌五、三 萜（4）四环三萜）四环三萜楝烷型楝烷型 印楝素是从印楝中提取的一种高活性生物杀虫剂，可防治400多种农、林、仓储和卫生害虫，是世界公认的广谱、高效、低毒、易降解、无残留的杀虫剂。五、三 萜五环三萜五环三萜 （ Pentacyclic Triterpenoid )v1 1、齐墩果烷型、齐墩果烷型( Oleanane ）v2 2、乌苏烷型（、乌苏烷型（ Ursane U

25、rsane ）v3 3、羽扇豆烷型（、羽扇豆烷型（Lupane Lupane ）v4 4、木栓烷型、木栓烷型（ Friedelane ）v5 5、羊齿和异羊齿烷型、羊齿和异羊齿烷型v6 6、何伯和异何伯烷型、何伯和异何伯烷型齐墩果酸齐墩果酸ABCDE五、三 萜五、三 萜五环三萜骨架的联系五环三萜骨架的联系 （1 1）齐墩果烷型）齐墩果烷型齐墩果酸齐墩果酸齐墩果酸：齐墩果酸：从油橄榄（从油橄榄（Olea europaea）（）（齐墩果树齐墩果树）中分到。）中分到。具有护肝降酶、促进肝细胞再生、抗炎、强心、利尿、抗肿具有护肝降酶、促进肝细胞再生、抗炎、强心、利尿、抗肿瘤等作用，还具有降血糖、降血脂、镇静的作用，是开发治瘤等作用，还具有降血糖、降血