天然药物化学第十一周萜类和挥发油讲.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第六章,萜类和挥发油,terpenoids and volatile oils,第六章,概述,1,萜类的结构类型及重要代表物,2,挥发油,6,萜类化合物的提取分离,4,萜类化合物的检识与结构测定,5,萜类化合物的理化性质,3,第一节 概述,掌握,了解,萜类的生源（异戊二烯法则）,萜类的定义和分类,异戊二烯单位的数目：单萜、倍半萜、二萜等,碳环的有无和数目的多少：链萜、单环萜、双环萜、三环萜、四环萜等,含氧衍生物：醇、醛、酮、羧酸、酯等萜类。,本章主要介绍单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜等萜类以及挥发油类化合物。,一、萜的分类,天然产物中最大类,(26000,种,),结构复杂,生物活性多样,药物的重要来源：青蒿素、紫杉醇（二萜）,二、萜类的生源学说,经验的异戊二烯法则,（empirical isoprene rule）,生源的异戊二烯法则,（biogenetic isoprene rule）,1）,经验的异戊二烯法则,O.Wallach于1887年提出：自然界存在的,萜类化合物是由异戊二烯,首尾相连形成的低聚物及其含氧,衍生,物。,化学结构特点：大多具有异戊二烯结构片断，其骨架以5个碳为基本单位,280,艾里木酚酮 扁柏酚 土青木香酮,231,2）,生源的异戊二烯法则,：甲戊二羟酸是各类型萜类化合物生物合成的关键前体。,乙酰辅酶A,乙酰乙酰辅酶A,3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A,甲戊二羟酸,焦磷酸异戊烯酯 IPP,焦磷酸二甲基烯丙酯 DMAPP,2）,生源的异戊二烯法则,第二节、萜类的结构类型及重要代表物,l-,薄荷醇、,l-,龙脑、樟脑、梓醇、青蒿素、绵酚、维生素,A,、穿心莲内酯,(),、紫杉醇的化学结构,卓酚酮类的理化性质,环烯醚萜的结构特点、分类和主要性质,单萜的基本骨架,银杏内酯的生物活性,了解,掌握,单萜类（,monoterpenoids,）：,2,个异戊二烯单位、含,10,个,C,的化合物类群，挥发油低沸程部分的主要组分。分子量小，脂溶性。,其含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气，是医药、化妆品和食品工业的重要原料。,成苷时，不具挥发性，不能随水蒸气蒸馏。,分类：链状型和环状型,(,单环、双环,、三环等,),一、单 萜,1.链状单萜,香叶醇是香叶油、玫瑰油、柠檬草油和香茅油等的主要成分，玫瑰香气,橙花醇存在于橙花油、柠檬草油中，玫瑰香气,香叶醛和橙花醛在柠檬草油和香茅油的含量较高，柠檬香气,香茅醛大量存在于香茅油、桉叶油、柠檬油中，也是重要的柠檬香气香料。,香茅醇存在于香茅油、玫瑰油中，左旋体的经济价值较高，玫瑰香气,2.环状单萜,（1）薄荷醇（menthol）,是薄荷,Mentha arvensis,var.,piperasceus,和欧薄荷,Mentha piperita,等挥发油中的主要组成成分。其左旋体（薄荷脑），为白色块状或针状结晶。对皮肤和粘膜有清凉和弱的麻醉作用，用于镇痛和止痒，亦有防腐和杀菌作用。理论上有8个立体异构体，但薄荷油中只有l-薄荷醇和d-新薄荷醇。,（2）紫罗兰酮(ionone),存在于千屈菜科指甲花挥发油中。-紫罗蓝酮具有馥郁的香气，用于配制高级香料，-紫罗蓝酮可作为合成维生素A的原料。,工业合成：,-紫罗蓝酮优先与NaHSO,3,加成结晶而析出。,（3）龙脑俗称“冰片”（borneol），,有,香气和升华性,，,右旋体主要得自白龙脑香树的挥发油，左旋体存在于艾纳香全草和野菊花中,，,合成品为消旋体,。冰片有发汗、兴奋、镇痉和防止虫蛀蚀、抗缺氧功能，它和苏合香脂配合制成,苏冰滴丸,代替冠心苏合丸治疗冠心病，心绞痛。,（4）樟脑(camphor)，,具有特殊钻透性的芳香气味。右旋体存在于樟树的挥发油中（50%），左旋体存在于菊蒿,Tanacetum vulgare,挥发油中。樟脑有,局部刺激,作用和,防腐,作用，可用于神经痛、炎症和跌打损伤的擦剂，强心剂。,斑蝥素,N,羟基斑蝥胺,杀虫、生毛 防止肝癌,芍药苷,镇痛、抗炎、解痉,卓酚酮类：变形单萜，其碳架不符合异戊二烯规则，具有抗菌活性，但同时多有毒性。,（,1,）酸性,（2）酚羟基易甲基化，不易酰化,（,3,）羰基不能和一般羰基试剂反应,（,4,）能与多种金属离子络合显颜色用于鉴别,3,.卓酚酮类,g,-,崖柏素,a,-,崖柏素,扁柏素,1,、概述,为蚁臭二醛的缩醛衍生物，含有,环戊烷,结构单元,取代环戊烷环烯醚萜（,iridoids,）,环戊烷开裂的裂环环烯醚萜（,secoiridoids,）两种基本碳架,。,二、环烯醚萜（,iridoids,）,环烯醚萜骨架 裂环环烯醚萜骨架,生物合成途径,氧化,GPP,香茅醛,2,、,2,、环烯醚萜理化性质,苷大多为白色结晶或粉末，多具旋光性，味苦；,苷易溶水和甲醇，可溶乙醇、丙酮和正丁醇；难溶于氯仿、苯等亲酯性有机溶剂；,半缩醛结构多成葡萄糖苷；,其苷易水解，苷元为半缩醛结构容易聚合,，化学性质活泼（不稳定），遇氨基酸变蓝。,苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸能变色，与皮肤接触会变蓝,苷元在冰醋酸溶液中，加少量铜离子，加热显蓝色,A、环烯醚萜苷类 ：,10,个碳占多数，,C1羟基多与葡萄糖成苷，大多为单糖苷；,有的C11氧化成羧酸，可成酯。,3,、结构分类及重要代表物,栀子苷,京尼平苷,R,为,CH3,京尼平苷酸,R,为,H,鸡屎藤苷,B,、,4,去甲环烯醚萜苷 ：,9,个碳构成,3,、结构分类及重要代表物,龙胆苦苷,gentiopicroside,保肝利胆、健胃、抗炎抗菌,NH,4,OH,5%HCl,龙胆碱,gentianine,C,、裂环环烯醚萜苷：苦味苷，龙胆苦苷，当药苷，当药苦苷,3,、结构分类及重要代表物,解释现象：,地黄、玄参在炮制过程中或受潮而变黑？,山栀子的水提物为何会使皮肤变兰色？,1,、概述,通式,：,(C,5,H,8,),3,分布：,挥发油高沸点部分。,海洋低等动物（海藻、软体动物等）、,昆虫中也有发现,存在形式：,挥发油，醇、酮、内酯或苷，生物碱。,含氧衍生物多具有香气和生物活性,骨架繁杂，超过,200,余种,三、倍半萜,1.链状倍半萜,链萜：,环萜,单环萜：,双环萜：,三环萜：,金合欢烯（farnesene）,又称麝子油烯，存在于枇杷叶、生姜、及洋甘菊的挥发油；-金合欢烯存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油中；有青香、花香并伴有香脂香气,金合欢醇（farnesol）,存在于金合欢花油、橙花油、香茅中。特有的铃兰花香气，并有青香和木香。,苦橙油醇（nerolidol）,，橙花油的主要成分之一，苹果香和木香。,2.环状倍半萜,（1）青蒿素(arteannuin,artemisinin),是中药青蒿(也称黄花蒿)抗恶性疟疾的有效成分,，过氧化物倍半萜,。,青蒿素结构修饰 高效、速效、低毒的,双氢青蒿素,油溶性的,蒿甲醚,(artemether)及水溶性的,青蒿琥珀酸单酯：,用于临床。,Artemisia annua,3、,薁类：,由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架,溶解性：,溶于石油醚、乙醚、乙 醇等,和,强酸，不溶于水,。,提取：,用60 65%硫酸或磷酸提取薁类，酸提取液加水稀释后，薁类成分即沉淀析出。,检测：,Sabety反应,取挥发油1 滴溶于1ml氯仿中，加入5%,溴的氯仿溶液,，薁类产生蓝紫色或绿色化合物；,Ehrlich反应,薁类化合物与,对二甲胺基苯甲醛,+,浓硫酸,反应产生紫色或红色。,高温分馏,奥类时，可见美丽的蓝、紫、绿色现象；,鉴别：,可与苦味酸或三硝基苯形成具有敏锐熔点的-络合物。,1,、概述,由,4,个异戊二烯单位构成、含,20,个,C,的化合物类群。由,GGPP,衍生而成,分布：植物界广泛，植物分泌的,乳汁、树脂,等均以二萜类衍生物为主，松柏科最多，菌类代谢产物，海洋生物。,四、二 萜,生物活性强：紫杉醇、穿心莲内酯、雷公藤内酯、甜菊苷等。,1.链状二萜,链萜：,环萜,单环萜：,双环萜,三环萜：,四环萜：,链状二萜类化合物在自然界较少见,植物醇(phytol)：广泛存在于,叶绿素,中，与卟啉结合成酯，合成维生素E、K1的原料。,（1）维生素A：,重,要的脂溶性维生素，主要存在于动物肝脏中，特别是鱼肝中含量较丰富。为是视觉的生化过程所必需，缺乏后会导致夜盲症。,2.环状二萜,（2）穿心莲内酯：,存在于穿心莲(一见喜)中，具有抗炎作用，用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎、感冒发热等，但水溶性不好，增强水溶性：,（3）银杏内酯(ginkgolides)：,银杏（,Ginkgo biloba,）根皮及叶的强苦味成分，可作为拮抗血小板活化因子。银杏内酯（含银杏双黄酮）是银杏制剂中,治疗心脑血管疾病,的有效成分，此外,可以防止老年痴呆、脑梗死、支气管哮喘,。,（4）紫杉醇（taxol）：,最早从太平洋红豆杉（,Taxus brevifolia,）的树皮中分离得到，1992年底美国FDA批准上市，临床用于治疗,卵巢癌、乳腺癌和肺癌,疗效较好。,紫杉醇,（,5,）甜菊苷（stevioside）：,存在于甜菊（,Stevia rebaudianum,）的叶中；,总甜菊苷含量约6%，其甜度约为蔗糖的300倍，其中又以甜菊苷A甜味最强，但含量较少。,具有,高甜度、低热量、无毒性,等优良特性，在医药、食品等行业中被广泛应用。,甜菊苷,甜菊苷A,甜菊苷D,甜菊苷E,由,5,个异戊二烯单位构成、含,25,个,C,。,生源：由焦磷酸香叶基金合欢酯（,GFPP,）衍生而成。,多为结构复杂的多环性化合物，数量少。,五、二倍半萜,第三节、萜类化合物的理化性质,加成反应、氧化反应、脱氢反应、重排反应的反应条件,性状,溶解度等,了解,熟悉,（一）性状：形态，味，旋光性,1,、形态,单萜和倍半萜：,油状液体，可挥发，或为低熔点固体。随着分子量、双键的增加、官能团的增多，挥发性下降，溶沸点增高,二萜和二倍半萜：,结晶性固体,。,2,、味,苦味，或极苦，又称,苦味素,。,但甜菊苷例外,3,、旋光性,具有光学活性,。,一、物理性质,（二）溶解性,亲脂性强，萜类的苷有一定的亲水性。,具内酯结构萜可用碱溶酸沉法分离纯化。,（三）稳定性,萜类对高热、光、和酸碱敏感。,（一）加成反应,有,双键,和,醛，酮等羰基,的萜类化合物,1,、双键加成反应,A,与卤化氢加成,B,与溴加成,二、化学性质,C,与亚硝酰氯加成,不饱和萜类 氯化亚硝基衍生物 亚硝基胺类,D,Diels,Alder,加成,顺丁烯二酸酐,共轭双烯萜的鉴定,不饱和萜类的分离与鉴定,2、羰基加成反应,A,与亚硫酸氢钠加成,用于含羰基萜的,分离纯化,B,与硝基苯肼加成,C,与吉拉德试剂加成,用于含羰基萜的,分离纯化,（二）氧化反应,氧化,剂：O,3,，C,rO,3,，KMnO,4,，SeO,2,等,（三）脱氢反应,用于萜（骨架）的鉴定,环萜的碳架在催化剂（S,Se,Pd,Pt）作用下脱氢生成芳烃衍生物,第四节、萜类化合物的提取分离,了解,萜类的提取方法,萜类的分离方法,硅胶硝酸银色谱法的应用,一、,提取,1、萜类化合物的提取,1）溶剂提取法,苷元,甲醇、乙醇,，乙酸乙酯萃取得总萜,苷（环烯醚萜苷）甲醇、乙醇,，乙醚或石油醚萃取出去脂溶性杂质，正丁醇萃取得到苷类化合物,注：避免用酸（破坏苷），杀酶,2）碱提取-酸沉淀法：内酯类化合物 注：可能引起构型改变,活性炭大孔吸附树脂,3）吸附法,苷类化合物，甜菊苷，桃叶珊瑚苷,（吸附水溶性杂质）,结晶法分离,柱色谱分离,吸附柱色谱，硅胶，氧化铝,硅胶硝酸,银色谱,溶剂系统,反相柱色谱 RP-18，RP-8等,凝胶色谱法 Sephadex LH-20,利用结构中特殊功能团分离,内酯；双键，羰基；萜类生物碱,二、,分离,第,六,节、,挥发油,了解,挥发油的性质,挥发油的其他鉴定方法,熟悉,挥发油的分布与分类,挥发油的常用提取方法的原理及应用,挥发油的常用分离方法的原理及应用,掌握,挥发油的,定义,、,通性,挥发油的,提取方法,（水蒸气蒸馏法、超临界萃取法,),挥发油,化学常数,的含义及应用,挥发油（,volatile oils,）,：,精油（,essential oils,），一类具有芳香气味的油状液体的总称。常温能挥发，可随水蒸气蒸馏。,分布：种子植物，尤其是芳香植物。菊科,(,菊,),、芸香科,(,花椒、橙,),、伞形科,(,茴香,),存在：油滴状，或与树脂、粘液质共存，少数成苷。,一、概 述,挥发油的理化性质：,常温下大多为无色或微带淡黄色的透明液体。,冷却时其主要成分可能以结晶析出，析出物称“,脑,”。,大多具有香气或其他特异性气味，有辛辣烧灼感，呈中性或酸性。,具有挥发性,生物活性：,祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎作用。,薄荷油、茉莉花油、樟脑、冰片、丁香酚,应用：,医药，香料工业，日用食品、化学工业等,。,成分十分复杂，几十 上百个组份。,1)萜类化合物,：单萜(低沸点)、倍半萜(高沸点)及其含氧衍生物，如薄荷油、樟脑等；,2)芳香族化合物,：萜源性化合物以及苯丙素类(C6-C3)，如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等；,3)脂肪族化合物,：如正癸烷和小分子醇、醛及酸类化合物（如正壬醇）；,4)其它类化合物,：挥发油样物质，如大蒜油等，液态小分子生物碱：川芎嗪(生物碱类),组成和分类,性状,颜色：无色或微黄,气味：香气或特异气味,，辛辣烧灼感,形态：常温透明液体,挥发性：可挥发,溶解度,不溶于水，易溶于有机溶剂,物理常数,沸点在70300，随水蒸气蒸馏，,多,比水轻，,0.85-1.065之间，,具光学活性和强折光性,稳定性,光照,易氧化，应存于,棕色瓶，阴凉低温保存,。,二、挥发油的性质,1）水蒸气蒸馏法,优点：设备简单、操作容易，低成本、产量大、,收率高,缺点：原料受热焦化、,热不稳定性成分发生结构变化,2）有机溶剂提取法,用石油醚、乙酸乙酯、二硫化碳、,四氯化碳、苯,等有机溶剂浸提，可用,回流浸出法,或,冷浸法,，回收有机溶剂的浸膏。,优点：连续回流或冷浸（药材不受热）,，提取率高,缺点：,需要回收溶剂，容易,损失挥发油,成分，还带来,有机溶剂,的影响，在医药工业中很少应用,三、挥发油的提取,用油脂吸收挥发油的方法，不破坏挥发油成分，在香料工业上有应用。,3）油脂吸收法,冷吸收法,猪油：牛油 3：2,玻璃板,金属网,新鲜花瓣,温浸吸收法,4）压榨法,适用于,含挥发油较多的,新鲜原料，如桔、柑、柠檬果皮含挥发油较多的原料。,捣碎冷压静置分层粗品,优点：保持原有的新鲜香味,缺点：可溶出原料中不挥发性物质,，,柠檬油显绿色,。,5）二氧化碳超临界流体萃取法,优点：防止氧化、热解及提高品质,所得挥发油的气味与原料相同,。,缺点：工艺要求高，设备费用投资大,，产品成本高,。,(,一,),冷冻法,低温可结晶 含量高 析,脑,(,薄荷,),(,二,),分馏法,：对热空气敏感，,减压,(,三,),化学方法,1,、碱性成分：,溶于乙醚，1%盐酸或硫酸萃取,2,、酚酸性组分：,溶于乙醚，5%NaHCO3、2%NaOH溶液萃取,3,、利用官能团特性分离，中性挥发油,醇类：成脂，皂化，乙醚提,羰基化合物：,NaHSO,3,，羰基试剂（Girard）,其它成分：酯类，醚类，含双键,(,四,),色谱分离法,AgNO,3,柱色谱,四、挥发油成分的分离,难度大,酸水层,乙醚层,碱化后乙醚萃取,碱性成分,回收,挥发油乙醚溶液,12%HCl 萃取,乙醚层,酸化后乙醚萃取,5%NaHCO,3,萃取,碱水层,乙醚层,乙醚层,酸化后乙醚萃取,强酸性成分,（萜酸、挥发性酸）,回收,2%NaOH萃取,乙醚层,碱水层,乙醚层,弱酸性成分,（酚、烯醇或某些酯）,回收,挥发油乙醚溶液,酸化后乙醚萃取,挥发油乙醚溶液,12%HCl 萃取,酸水层,乙醚层,碱化后乙醚萃取,碱性成分,回收,乙醚层,水洗后5%NaHCO,3,萃取,碱水层,乙醚层,乙醚层,酸化后乙醚萃取,强酸性成分,（萜酸、挥发性酸）,回收,2%NaOH萃取,乙醚层,碱水层,乙醚层,酸化后乙醚萃取,弱酸性成分,（酚、烯醇或某些酯）,回收,NaHSO,3,或Girard,沉淀或水层,乙醚层,乙醚层,水层,NaOH或酸分解,乙醚萃取,羰基化合物,回收,除去羰基化合物的中性油,邻苯二甲酸酐酯化，5%NaHCO,3,萃取,油层,碱水层,乙醚层（,萜醇,）,NaOH皂化后乙醚萃取,分馏或柱色谱,3）化学方法,挥发油乙醚溶液,12%HCl 萃取,AgNO3络合色谱,根据双键与硝酸银形成络合物的能力进行分离,络合能力规律如下：,内侧双键小于（末端）外侧双键,末端双键 顺式双键 反式双键,环外双键大于环内双键,双键个数越多，络合能力越强,双键个数相同，按照极性大小,双键吸附力大于三键,硝酸银薄层色谱上的R,f,值：,例1：,B A C,例2：,用2.5%的硝酸银-硅胶柱色谱分离（CHCl,3,）时，下列物质的,出柱顺序是,C B A,-细辛醚,欧细辛醚,-细辛醚,1、物理常数的测定：相对密度、比旋度、折光率、凝固点,2、化学常数的测定：,酸值,：游离羧酸和酚的含量。以,中和,1g挥发油中游离酸性成分的氢氧化钾毫克数来表示。,酯值,：酯的含量。以,水解,1g挥发油所需的氢氧化钾毫克数来表示。,皂化值,：以皂化1g挥发油所需氢氧化钾毫克数来表示。,皂化值=酸值+酯值,五、挥发油成分的鉴定,3、官能团的鉴定,酚类,：FeCl,3,反应，显蓝色、蓝紫或绿色反应,羰基化合物,：-醛类：银镜反应（AgNO,3,NH,3,）,-醛或酮类：2、4二硝基苯肼,Sabety反应,（5溴的氯仿溶液）,-不饱和化合物：Sabety反应显红色并褪去。,-奥类化合物：Sabety反应显蓝色、紫色或绿色。,内酯类化合物,：亚硝酰氰化钠及氢氧化钠显红色并逐渐消失，表明有不饱和内酯类化合物,（Legal）,。,1、青蒿素的结构中，具有抗疟作用的活性基团是,（,B,）,A、羰基 B、过氧基 C、醚键 D、内酯环,2,、分离挥发油中的羰基成分，常采用的试剂是,（,A,）,A、亚硫酸氢钠试剂 B、三氯化铁试剂,C、2%高锰酸钾溶液 D、异羟肟酸铁试剂,3,下列化合物可制成油溶性注射剂的是（）,A、二氢青蒿素甲醚 B、青蒿琥珀酯钠,C、青蒿素,D、穿心莲内酯磺酸钠,4,下列化合物属于（）,A、双环单萜 B、单环单萜,C、薁类,D、环烯醚萜,A,C,5,挥发油经薄层展开后，喷洒2%的高锰酸钾水溶液，在粉红色背景上产生黄色斑点表明含有（,）,A、过氧化合物,B、不饱和化合物,C、饱和烃类化合物 D、酯类化合物,6,、具有抗疟作用的成分是（,）,A、皂苷 B、黄酮 C、青蒿素 D、强心苷,B,C,7,、组成挥发油最主要的成分是（,）,A、四萜 B、三萜 C、二萜类 D、单萜，倍半萜,8,、挥发油的组成成分中，能被65%硫酸溶出的成分是（,）,A、芳香族化合物 B、脂肪族化合物,C、薁类化合物,D、含氮化合物,9,挥发油易溶的溶剂（,）,A、乙醚 B、苯 C、水 D、石油醚 E、酸水,D,C,ABD,