Z4-1花香与次生代谢-产生芳香气味物质概述.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,花香物质化学成分,典型花香的化学成分按其结构可分为：,萜类化合物,脂肪酸衍生物,含氮化合物,苯环型化合物,萜类概述,一、萜的含义和分类,1.含义：凡是由甲戊二羟酸,（Mevalonic acid,MVA）,衍生、且分子式符合（C,5,H,8,）n通式的衍生物均称为萜类化合物。,2.特点：（1）化学结构,大多具有异戊二烯结构片断，,其骨架以5个碳为基本单位。,（2）绝大多数萜类化合物为含氧衍生物。,（3）有的萜类化合物以苷的形式存在，如,环烯醚萜苷,类成分,；有的萜类化合物分子中含有氮原子，称,为萜类生物碱，如,乌头碱,。,异 戊 二 烯,甲 戊 二 羟 酸,概述,一、萜的含义和分类,3.分类,（1）按照,异戊二烯的数目,进行分类,分类,碳原子数,通式(C,5,H,8,)n,存在,半萜,5,n=1,植物叶,单萜,10,n=2,挥发油,倍半萜,15,n=3,挥发油,二萜,20,n=4,树脂、苦味质,二倍半萜,25,n=5,海绵、细菌,三萜,30,n=6,皂苷,、树脂,四萜,40,n=8,色素,多聚萜,10,3,-10,5,(C,5,H,8,)n,橡胶,概述,5生物活性：萜类化合物具有广泛的生物活性。,如：抗炎、抗菌：穿心莲内酯（二萜）,抗恶性疟疾：青蒿素（倍半萜），,抗癌（乳腺癌、肺癌）：紫杉醇（二萜），,提高机体免疫力,：,人参皂苷（三萜），,抑制血小板凝集、扩张冠状动脉、增强免疫功能：如芍药苷,促进肝细胞再生活性：如齐墩果酸,降血脂、降血清总胆固醇活性：如泽泻萜醇,A(alisol A)。,抗菌消炎活性：如雪胆甲素,(cucubitacin IIa)、雪胆乙素(cucubitacin，IIb)。,概述,二.萜类的生源学说,萜类化合物的生源主要有如下两种观点：,1、经验的异戊二烯法则,2、生源的异戊二烯法则,（一）经验的异戊二烯法则：,1887年Wallach提出：,自然界存在的萜类化合物是由异戊二烯衍生而成的首尾相连的聚合体及其衍生物。,并以是否符合异戊二烯法则作为判断是否为萜类化合物的一个重要原则。,概述,二.萜类的生源学说,局限性：,2、某些萜类化合物的碳架不符合异戊二烯基本单元，如：苍耳醇(xanthanol)、扁柏酚(hinokitiol)、土青木香酮(aristolone)、艾里木芬酮(eremophilone)，等等。,1、天然界中不存在游离的异戊二烯。,概述,（二）生源的异戊二烯法则：,德国学者Ruzicka于1938年提出了生源异戊二烯法则:,萜类化合物是由甲戊二羟酸（MVA）衍生途径衍生而来。,甲戊二羟酸,酶,脱水,焦磷酸异戊烯酯(IPP),酶,衍生,萜类化合物,二.萜类的生源学说,少数萜类结构不符合异戊二烯法则，是因为在转变过程中产生异构化或发生降解反应的结果。,萜类的结构类型及代表性化合物,一、单萜,（monoterpenoids）,1、单萜类是由2个异戊二烯单位构成、含10个碳原子的化合物及其衍生物。典型单萜的分子式为（C,5,H,8,）,2。,2、分布,广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，,是植物挥发油的主要组成成分，,在昆虫激素及海洋生物中也有存在。,常见科：唇形科、伞形科、松科、菊科、樟科、芸香科、龙脑科等,萜类的结构类型及代表性化合物,3、分类,根据结构中碳环的有无及数目分类：,链状单萜,单环单萜,双环单萜,单萜化合物最多。,萜类的结构类型及代表性化合物,一、单萜,单萜的基本骨架,萜类的结构类型及代表性化合物,一、单萜,（monoterpenoids）,（一）、链状单萜,代表化合物：,香叶醇（geraniol)：,橙花醇（nerol,香茅醇（citronellol,以上三种萜醇都是玫瑰香系香料，是很重要的香料化工原料。,萜类的结构类型及代表性化合物,一、单萜,（monoterpenoids）,（二）、环状单萜,代表化合物：,薄荷醇（menthol),:是薄荷和欧薄荷等挥发油中主要的组成成分。其左旋体（L-menthol)习称“薄荷脑”。对皮肤和粘膜有清凉和弱的麻醉作用，用于镇痛、止痒，亦有防腐、杀菌作用。,薄荷中的主要成分：,薄荷醇,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,(l-menthol),习称“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。,单环单萜,对薄荷烷型,常见植物,对薄荷烷型,柠檬烯,伪柠檬烯,环香叶型,常见植物,藏红花,藏红花素,藏红花醛,-环柠檬醛,萜类的结构类型及代表性化合物,一、单萜,（monoterpenoids）,（二）、环状单萜,龙脑（borneol）：俗称“冰片”，又称樟醇，具有发汗、兴奋、镇静、驱虫等作用。还具有显著的抗缺氧功能，用于治疗冠心病和心绞痛。,l,龙脑,d,龙脑,樟脑（camphor）：具有局部刺激和防腐作用。,1）,龙脑,俗称“冰片”，又称樟醇，为白色片状结晶，具有似胡椒又似薄荷的香气，有升华性。其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。,2）,樟脑,(camphor),习称辣薄荷酮，为白色结晶性固体，易升华，具有特殊钻透性的芳香气味。,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。,我国的天然樟脑产量占世界第一位。天然樟脑由右旋体与左旋体共存，其右旋体在樟树Cinnamonus camphora挥发油中约50%，左旋体存在于菊蒿Tanacetum vulgare挥发油中，合成品为消旋体。,樟脑,可作为强心剂，其,强心作用,是由于其在体内氧化成,-,氧化樟脑,(,-oxocamphor),和对氧化樟脑,(p-oxocamphor),所致。,芍药苷,（,paeoniflorin,）,是从芍药,Paeonia,albiflora,根中得到的单萜类苦味苷，对小鼠显示有镇静、镇痛及抗炎等药理作用,萜类的结构类型及代表性化合物,一、单萜,（monoterpenoids）,（二）、环状单萜,芍药苷,(paeoniflorin),是从芍药,paeonia albiflora,根中得到的,蒎烷单萜,苦味苷，对小鼠显示有镇静、镇痛、抗炎及防治老年性痴呆的生物活性。,萜类的结构类型及代表性化合物,一、单萜,（monoterpenoids）,（三）、卓酚酮,卓酚酮类化合物是一类,变形的单萜,，它们的碳架不符合异戊二烯定则，该类化合物多具有抗菌活性，但同时多有毒性。,其基本结构骨架都有一个,七元环,和一个异丙基,的结构。,较简单的卓酚酮类化合物是一些真菌的代谢产物，在柏科的心材中也含有。例如：,崖柏素,崖柏素,崖柏素,萜类的结构类型及代表性化合物,（四）,环烯醚萜（iridoids）,环烯醚萜是,含有环戊烷结构单元的环状单萜衍生物,，是单萜类化合物中的结构特殊的化合物。,是蚁臭二醛(iridodial)的缩醛衍生物。,烯醇化,羟醛缩合,蚁臭二醛,环烯醚萜,一、单萜,（monoterpenoids）,萜类的结构类型及代表性化合物,二、,环烯醚萜（iridoids）,分布：,环烯醚萜及其苷类在植物界分别较广泛，常见于双子叶植物。,常见科：唇形科、茜草科、龙胆科,常见中药：地黄、玄参、栀子,据不完全统计：已从植物中分离并鉴定结构的环烯醚萜类化合物超过800种，,其中大多为苷类。,萜类的结构类型及代表性化合物,二、,环烯醚萜（iridoids）,理化性质：,1.白色结晶或粉末，旋光，味苦,2.易溶水、甲醇，可溶乙醇、丙酮,3.半缩醛结构：,易聚合，不易得苷元,酸、碱、氨基酸变色,与皮肤接触蓝色,萜类的结构类型及代表性化合物,二、,环烯醚萜（iridoids）,代表化合物：,1,、环烯醚萜苷类,栀子苷,Gardenoside,清热、泻火,常用,中药地黄、玄参、栀子、龙胆、车前子、山茱萸、马钱子、肉苁蓉,等都含有环烯醚萜类成分。,环烯醚萜在植物界分布较广，主要存在于玄参科、茜草科、唇形科等植物中，大都以苷的形式存在。,车前草苷,栀子苷,(gardenoside),、京尼平苷,(geniposide),和京尼平苷酸,(geniposidic,酸,),是清热泻火中药山栀子的主成分。,京尼平苷显示有显著的泻下作用和利胆作用；京尼平苷苷元,(ginipin,京尼平,),具有显著的促进胆汁分泌作用和泻下作用。,栀子,萜类的结构类型及代表性化合物,二、,环烯醚萜（iridoids）,2,、,4-,去甲环烯醚萜苷类,梓醇（梓醇苷）,Catapol,中药地黄中降血糖的主要有效成分，并有很好的利尿作用。,例如：,地黄,梓醇,(catalpol),又称梓醇苷，是地黄中降血糖作用的主要有效成分，并有很好的利尿和迟发性的缓下功能。,萜类的结构类型及代表性化合物,二、,环烯醚萜（iridoids）,代表化合物：,3,、裂环环烯醚萜苷类,龙胆苦苷,gentiopicroside,龙胆苦苷,(gentiopicroside,gentiopicrin),是龙胆科植物龙胆、当药、獐牙菜等植物中的苦味成分。龙胆、当药等在提取过程中加氨水碱化，龙胆苦苷与氨水反应生成龙胆碱,(gentianine),。,当药苷(獐牙菜苷，sweroside)、当药苦苷(獐牙菜苦苷）均为当药和獐牙菜中的苦味成分。,萜类的结构类型及代表性化合物,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,1、含义：是由3个异戊二烯单位构成、含15个碳原子的化合物,类群。,2、分布：主要分布在植物界和微生物界。,海洋低等动物（海藻、,软体动物等）、昆虫中也有发现。,多以挥发油的形式存在。,在植物中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在。,亦有以生物碱形式存在。,（一）、概述：,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,（二）无环倍半萜,萜类的结构类型及代表性化合物,开链倍半萜,常见植物：金合欢等。,a金合欢烯,金合欢烯,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,（二）环状倍半萜,青蒿素,（qinghaosu,artemisinin）是倍半萜过氧化物，是从中药青蒿（,黄花蒿Artemisia annua L.,）中分离到的抗恶性疟疾的有效成分。,萜类的结构类型及代表性化合物,环状倍半萜,青蒿素,(qinghaosu,arteannuin,artemisinin),是过氧化物倍半萜，是从中药,青蒿,(,也称,黄花蒿,),中分离到的抗恶性疟疾的有效成分，在水中及油中均难溶解。,对青蒿素的结构进行了修饰，合成出具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的双氢青蒿素,(dihydroqinghaosu),，再进行甲基化，将它制成油溶性的蒿甲醚,(artemether),及水溶性的青蒿琥珀酸单酯,(artesunate),用于临床。,青蒿素,青蒿,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,（二）环状倍半萜,鹰爪甲素,（yingzhaosu）,是从草药鹰爪根中分离出的具有过氧基团的倍半萜化合物，对鼠疟原虫的生长有强的抑制作用。,萜类的结构类型及代表性化合物,单环倍半萜,常见植物：姜黄,a姜黄烯,姜黄烯,姜黄酮,（三）双环倍半萜,常见植物：艾叶、罗汉松叶、茵陈蒿等。,杜松烯,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,（三）,薁,yu,类（azulenoids）,薁,类是,由五元环与七元环骈和而成的一种非苯环芳烃化合物，,分子结构中具有高度的共轭体系。多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等生物活性。,性质：,1、极性小，溶于乙醚、石油醚、乙醇等有机溶剂。不溶于水。,溶于强酸。故可用6065H,2,SO,4,or H,3,PO,4,提取薁,类,。,药材,乙醇,乙醇提取液,酸水液,60H,2,SO,4,加水稀释,薁,类,萜类的结构类型及代表性化合物,2、薁类可与苦味酸或三硝基苯形成具有敏锐熔点的,络合物，可供鉴别使用，亦可在可见光（360700nm)吸收光谱中观察到强吸收峰。,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,（三）,薁yu类（azulenoids）,性质：,3、沸点高(250300,），挥发油分馏时可见美丽的,蓝,、,紫,、,绿,色现象时，示有薁类存在,萜类的结构类型及代表性化合物,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,（三）,薁类（azulenoids）,性质：,4、Sabety反应:可与溴-氯仿溶液产生蓝色或绿色,5、可与Ehrlich试剂（对-二甲氨基苯甲醛、浓硫酸）反应产生紫色、红色,萜类的结构类型及代表性化合物,三、倍半萜,（sesquiterpenoids）,（三）,薁类（azulenoids）,愈创木,薁,愈创木醇,2，4-二甲基-7-异丙基薁,S,Se,200,萜类的结构类型及代表性化合物,薁类衍生物,薁类衍生物存在于下列挥发油中。,野菊花,天名精,泽兰,苍耳子,四、二萜（diterpenoids）,1、含义：,二萜类（diterpenoids）是由4个异戊二烯单位构,成、含20个碳原子的化合物类群。,（一）概述,它们的结构显示多样性，但生源上的前体均为焦磷酸香叶基香叶酯（GGPP)，几乎都呈环状结构。,2、,分布:,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。,除植物外，菌类代谢产物中也发现有二萜，从海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物。,萜类的结构类型及代表性化合物,四、二萜（diterpenoids）,（一）概述,3、生理活性：许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性，如：紫杉醇：抗癌（乳腺癌、肺癌）,穿心莲内酯：抗炎、抗菌，治疗急性菌痢、感冒发热,雷公藤内酯：抗炎、免疫抑制,甜菊苷等都具有较强的生物活性。,萜类的结构类型及代表性化合物,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,1、链状二萜,链状二萜类化合物在自然界存在较少，,萜类的结构类型及代表性化合物,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,2、环状二萜,维生素A(vitamin A)是一种重要的脂溶性维生素，主要存在于动物肝中，维生素A 与眼睛的视网膜内的蛋白质结合，形成光敏感色素，是保持正常夜间视力的必需物质，,维生素 A,萜类的结构类型及代表性化合物,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,2、环状二萜,穿心莲内酯为穿心莲Andrographis paniculata中抗菌消炎作用的活性成分,萜类的结构类型及代表性化合物,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,2、环状二萜,紫杉醇是红豆杉Taxus spp中活性成分，已成新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。,萜类的结构类型及代表性化合物,穿心莲内酯,(andrographolide),：存在于穿心莲,(,榄核莲，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。,例如：,穿心莲,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,2、环状二萜,萜类的结构类型及代表性化合物,银杏内,酯,及银杏双黄酮是银杏制剂中治疗心脑血管疾病的有效成分,银杏内酯,(ginkgolides),是银杏,Ginkgo biloba,根皮及叶的强苦味成分，可作为拮抗血小板活化因子，是血小板活化因子（,PAF,）的特效拮抗剂，而血小板活化因子是引起哮喘等许多疾病的重要因素。,例如：,银杏,银杏内酯A、B、C或单独用银杏内酯B可以应用于转移癌的治疗。它能提高抗癌化疗剂的效果，减少不良反应，使得耐细胞毒药物的癌细胞对化疗剂更为敏感有效。,雷公藤甲素对乳腺癌和胃癌细胞系集落形成有抑制作用,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,2、环状二萜,萜类的结构类型及代表性化合物,63,R,1,R,2,R,3,雷公藤甲素,(triptolide),H H CH,3,雷公藤乙素,(tripdiolide),OH H CH,3,雷公藤内酯,(triptolidenol),H OH CH,3,16-羟基雷公藤内酯醇 H H CH,2,OH,(16-hydroxytriptolide),雷公藤甲素,对乳腺癌和胃癌细胞系集落形成有抑制作用，,16-,羟基雷公藤内酯醇具有较强的抗炎免疫抑制和雄性抗生育作用。,例如：,雷公藤,雷公藤,雷公藤内脂,紫杉醇,(taxol),又称红豆杉醇，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。,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,2、环状二萜,关附甲素,：中药关白附中的具抗心律失常,的活性成分，已进入国家I类新,药研制的III期临床研究。,萜类的结构类型及代表性化合物,四、二萜（diterpenoids）,（二）分类及代表化合物,2、环状二萜,萜类的结构类型及代表性化合物,甜菊苷:甜菊叶中由不同糖组成的甜味苷。,甜菊苷,甜菊苷A,甜菊苷D,甜菊苷E,五、三萜,含三萜类的植物主要有人参、槲寄生、连翘、女贞子等。,人参,齐敦果酸,倒扣草,六、四萜和多萜,（一）四萜 主要有胡萝卜素、西红花素、玉米黄素等。其中以胡萝卜烯最为常见，共有3种异构体,。,（二）多萜,多以橡胶物质存在。,杜仲中就存在2的杜仲胶。,杜仲,青蒿素的提取实例,青,蒿,叶,干,粉,乙,醚,回,流,二,到,三,次,醚,液,浓,缩,回,收,浸,膏,50,乙,醇,提,取,醇,提,掖,脱,色,浓,缩,乳,状,液,乙,醚,萃,取,二,次,醚,液,水,洗,干,燥,浓,缩,棕,色,浸,膏,硅,胶,柱,层,析,收,集,苯,洗,脱,部,分,粗,晶,50,重,结,晶,白,色,针,晶,萜类化合物的理化性质,一、物理性质,1、形态：单萜和倍半萜类多为具有特殊香气的油状液体，在常温下可以挥发，或为低熔点的固体。,二萜和二倍半萜多为结晶性固体。,2、味,：,萜类化合物多具有苦味，有的味极苦，所以萜类化合物又称苦味素。,但有的萜类化合物具有强的甜味，如具有对映-贝壳杉烷骨架（ent-kaurane）的二萜多糖苷甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍。,萜类化合物的理化性质,3、旋光性,：,大多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性。,一、物理性质,5、稳定性：对高热、光、酸碱较敏感,4、溶解度,：,萜类化合物亲脂性强，随着含氧官能团的增加或成苷的萜类，则水溶性增加。萜类的苷有一定的亲水性。,萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,1.加成反应,柠檬烯,柠檬烯二氢二氯化合物,2.Diels-Alder反应,3.氧化反应,常用的氧化剂有臭氧、高锰酸钾、铬酐等,月桂烯,4.脱氢反应,5.分子重排反应,萜类化合物的提取分离,萜的苷亲水较强，苷元脂溶性较强。,1、溶剂提取法,2、碱提取酸沉淀法,3、活性炭吸附法,4、大孔树脂吸附法,一、提取,萜类化合物的提取分离,二、分离,1、结晶法分离,大部分萜类化合物都易结晶，故可选用重结晶方法进行分离。,2、柱色谱分离,1）常用吸附柱色谱。,常用吸附剂：硅胶，几乎所有的萜类化合物都可以选用硅胶柱色谱。,洗脱剂：非极性有机溶剂，如：正己烷、石油醚、乙醚、苯或乙酸乙酯等。,但实际大多选用混合溶剂：石油醚乙酸乙酯，苯氯仿,2）硝酸银色谱法：不同萜类化合物的双键数目和位置不同，与硝酸银形成,络合物难易程度和稳定性有差别，借此分离。,萜类化合物的提取分离,二、分离,3、利用结构中特殊官能团进行分离,如：倍半萜内酯在碱条件下开环，加酸又闭合，从而得到分离。,萜类生物碱也可以用酸碱法分离。,不饱和双键、羰基 等可用加成的方法制备衍生物进行分离。,