沈阳药科大学天然药物化学课件-第六章-萜类化合物.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,*,本 章 内 容,一、萜类化合物的含义,二、结构分类,三、理化性质,四、提取分离,五、波谱法在结构鉴定中的应用,一、萜类化合物的含义,1970年统计已确定结构者约4000种,1982年统计超过一万种。,萜类化合物是天然物质中最多的一类化合物。,如：挥发油、树脂、橡胶以及胡萝卜素等,一、萜类化合物的含义,menthol,santonin,myrcene,protopanaxadiol,一、萜类化合物的含义,menthol,santonin,myrcene,protopanaxadiol,一、萜类化合物的含义,menthol,santonin,myrcene,protopanaxadiol,一、萜类化合物的含义,上述这些化合物，进行氧化加热后都产生异戊二烯，即：C,5,H,8,定义：凡由,异戊二烯,聚合衍生的化合物，其分子式符合,(C,5,H,8,),n,通式的。,一、萜类化合物的含义,实验异戊二烯规则,（empirical isoprene rule）,凡是以异戊二烯或异戊烷为基本单位，以,头尾相接,的方式而结合的化合物，通式为(C,5,H,8,),n,。,结构中异戊二烯的结合方式有,头-头,、,尾-尾相接,，甚至无法用异戊二烯的基本单元来划分,这又如何解释呢？Ruzicka提出了所有萜类的前体物是活性的异戊二烯”的假设。,.,生源异戊二烯规则,（biogenetic isoprene rule）,一、萜类化合物的含义,2.生源异戊二烯规则,（biogenetic isoprene rule）,凡是由,甲戊二羟酸途径,合成的化合物都称萜类，通式为(C,5,H,8,),n,。,本 章 内 容,一、萜类化合物的含义,二、结构分类,三、理化性质,四、提取分离,五、波谱法在结构鉴定中的应用,倍半萜 15 3 挥发油,单萜 10 2 挥发油,半萜 5 n=1 植物叶,二、萜类的结构分类,萜类化合物的分类及分布,二萜 20 4 树脂、苦味质、植物醇,二倍半萜 25 5 海绵、植物病菌,三萜 30 6 皂苷、树脂、植物乳汁,四萜 40 8 植物胡萝卜素,多聚萜 7.5,10,3,至3,10,5,(C,5,H,8,),n,橡胶、硬橡胶,分 类 碳数 (C,5,H,8,),n,存 在,二、萜类的结构分类,单萜,monoterpenoids,链状单萜,环状单萜,卓酚酮类,环烯醚萜,二、萜类的结构分类,（一）单萜（monoterpenoids),1.,链状单萜,较重要的化合物是一些含氧衍生物。,如：萜醇、萜醛类。,香叶醇,geraniol,橙花醇,nerol,具有似玫瑰的香气。mp=229230,无水CaCl,2,结晶性分子复合物,H,2,O,分解,纯品,蒸馏,不能形成结晶性分子复合物,无水CaCl,2,(从挥发油中分离出来),二苯胺基甲酰氯,二苯胺基甲酸酯（结晶）,加碱皂化,蒸馏,纯品,具有似玫瑰的香气。mp=255260,(与共存的香叶醇分离),顺 反 异 构 体,二、结构分类,(一)单萜（monoterpenoids),2.,环状单萜,是由焦磷酸香叶酯（GPP）的,双键异构化,生成焦磷酸橙花酯（neryl pyrophosphate,NPP），NPP再经,双键转位,脱去焦磷酸基，生成具薄荷烷骨架的阳碳离子后，进一步而成薄荷烷衍生物。,二、结构分类,(一)单萜（monoterpenoids),重要的环状单萜化合物：,重要的环状单萜化合物：,重要的环状单萜化合物：,二、结构分类,(一)单萜（monoterpenoids),3.卓酚酮类（troponoides）,是一类变形的单萜，其碳架不符合异戊二烯定则。,二、结构分类,(一)单萜（monoterpenoids),卓酚酮类的特点：,1.,具有芳香化合物的性质，显酸性，酸性介于酚类和羧酸之间,，即酚卓酚酮C=O形成分子内氢键，所以不易酰化。）,二、结构分类,(一)单萜（monoterpenoids),3.,分子中的羰基类似于羧酸中羧基的性质，但不能和一般羰基试剂反应,。,4.,能与多种金属离子形成络合物结晶体，并显示不同颜色，可用于鉴别,。如：铜络合物为绿色结晶，铁络合物为赤红色结晶。,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,属双环单萜,。,蚁臭二醛（iridoidial）的缩醛衍生物。,含环戊烷结构单元，具环状单萜的特点。,是从臭蚁的防卫性分泌物中分离出来的物质，其生物合成途径不同于单萜，不是经由脱去GPP分子中焦磷酸基而直接产生闭环反应这一生源途径。生物合成途径如下：,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,环烯醚萜,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,环烯醚萜的结构类型,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,物理性质,1.大多为白色结晶体或粉末；,味苦，多具有旋光性。,2.溶解性：苷类易溶于H,2,O、MeOH；,可溶于EtOH、n-BuOH,等溶剂。,难溶于CHCl,3,、Et,2,O、C,6,H,6,等,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,化学性质,1.半缩醛-OH：使苷元不稳定，易分解，易聚合。故难得到结晶苷元。,2.呈色反应：,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,中药玄参、地黄等制过后变黑，就是由于这类成分起的作用。即,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,化学性质,3.双键性质：,如：车叶草苷四乙酸酯,二、结构分类,（二）环烯醚萜（iridoids）,化学性质,4.波谱特征：,二、结构分类,（三）倍半萜（sesquiterpenoids）,由3个异戊二烯单位构成，含15个碳原子。,分布在植物和微生物界，,多以挥发油的形式存在,。,是挥发油高沸程部分的主要组成成分。,数目和结构骨架类型萜类中最多的一类成分。,迄今结构骨架超过200余种，化合物数千种。,分类：,无环倍半萜、环状倍半萜、薁类衍生物,二、结构分类,（三）倍半萜（sesquiterpenoids）,1.,无环倍半萜,二、结构分类,（三）倍半萜（sesquiterpenoids）,2.,环状倍半萜,二、结构分类,（三）倍半萜（sesquiterpenoids）,2.,环状倍半萜,二、结构分类,（三）倍半萜（sesquiterpenoids）,3.,薁类衍生物（azulenoids）,由,五元环与七元环骈合,而成的芳环骨架,如：愈创木薁（s-guaiazulene）,二、结构分类,（三）倍半萜（sesquiterpenoids）,3.,薁类衍生物（azulenoids）,薁类是一种,非苯核芳烃,化合物,沸点 250 300,溶有机溶剂甲醇、乙醇、乙醚、石油醚,不溶水,可,溶于强酸,（加水稀释又可析出）,（可用6065%硫酸或磷酸提取）,二、结构分类,（三）倍半萜（sesquiterpenoids）,3.,薁类衍生物（azulenoids）,挥发油分馏时，高沸点馏分可见到,美丽的蓝色,、,紫色或绿色,的现象,示有薁类存在,预试挥发油中薁类成分：,Sabety反应：,挥发油/CHCl,3,+5%溴/CHCl,3,蓝紫色或绿色,Ehrlich试剂：（对-二甲胺基苯甲醛浓硫酸）,挥发油+试剂 紫色或红色,二、结构分类,（四）二萜,（diterpenoids）,由4个异戊二烯单位构成，含20个碳原子。,分两类：1.链状二萜 2.环状二萜,1.链状二萜,二、结构分类,（四）二萜（diterpenoids）,2.环状二萜,存在于植物中环状二萜类，较重要的有：,属双环二萜类化合物,具有抗炎作用,但水溶性不好，为增强穿心莲内酯水溶性，将其制备成衍生物：,二、结构分类,（四）二萜（diterpenoids）,2.环状二萜,二、结构分类,（四）二萜（diterpenoids）,2.环状二萜,银杏内酯属双环二萜类。,作为拮抗血小板活化因子，用于治疗因血小板活化因子引起的种种休克状障碍,二、结构分类,（四）二萜（diterpenoids）,2.环状二萜,雷公藤根中二萜类成分,属三环二萜类。具抗癌活性,二、结构分类,（四）二萜（diterpenoids）,2.环状二萜,紫杉醇（taxol）：又称红豆杉醇(属三环二萜类),1972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,二、结构分类,（四）二萜（diterpenoids）,2.环状二萜,解决紫杉醇（taxol）,的资源问题（含量低）：,半合成：,为紫杉醇的,前体物,，是半合成品的母体。,在红豆杉的针叶和小枝中含,0.1,%。,二、结构分类,（四）二萜（diterpenoids）,2.环状二萜,甜菊苷（stevioside）：存在于甜菊叶中。,总甜菊苷含量约6%，,甜度约为蔗糖的300倍。,二、结构分类,（五）二倍半萜（sesterterpenoids）,该类化合物数量少，约有6种类型30余种化合物。,本 章 内 容,一、萜类化合物的含义,二、结构分类,三、理化性质,四、提取分离,五、波谱法在结构鉴定中的应用,三、萜类化合物的理化性质,（一）物理性质,1.性状,（1）形态：,单萜、倍半萜多具有,特殊香气,的油状液体；,常温可挥发或低熔点的固体。,沸点,单萜 倍半萜,（分子量、双键的增加挥发性降低，熔点和沸点增高用,分馏法,进行分离。）,三、萜类化合物的理化性质,（一）物理性质,1.性状,（1）形态：,二萜和二倍半萜多为,结晶性固体,。,（2）味：多具苦味,（萜类又称苦味素）,（3）旋光和折光性,多具有不对称碳原子，且多有异构体。,三、萜类化合物的理化性质,（一）物理性质,2.溶解度,萜类亲脂性强易溶醇及脂溶性有机溶剂,难溶水,具,内酯,结构的萜类溶于,碱水,，酸化析出,（用于分离纯化）,萜类对高,热,、,光,和,酸碱,较为敏感，或氧化，或重排，引起结构改变。,三、萜类化合物的理化性质,二）化学性质,1.加成反应 2.氧化反应 3.脱氢反应 4.分子重排,1.加成反应,（1）双键加成反应,（卤化氢、溴、亚硝酰氯、DA反应）,加成产物通常具有,结晶性,：,识别双键的存在及,不饱和度,分离纯化,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,与卤化氢反应,萜类化合物中的双键能与氢卤酸类，生成结晶性加成产物。,例如：柠檬烯与氯化氢加成反应。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,与溴反应,萜类的,双键,在冰醋酸或乙醚与乙醇的混合溶液中，在冰冷却下，滤取析出的结晶性加成物。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,与亚硝酰氯反应,大多不饱和的萜类成分可与亚硝酰氯（Tilden试剂）发生加成反应，生成亚硝基氯化物。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,DA反应（Diels-Alder）,有,共轭双键,的萜类成分能与顺丁烯二酸酐产生Diels-Alder加成反应，生成,结晶形,加成产物。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,（2）羰基加成反应,（与亚硫酸氢钠、硝基苯肼、吉拉德试剂加成）,与亚硫酸氢钠加成,含,羰基,的萜类可与,亚硫酸氢钠,发生加成反应，生成,结晶加成物,，,复加,酸,或加,碱,使其分解，生成,原来的反应产物,。,如：从香茅油中分取柠檬醛,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,*,反应,时间过长,或,温度过高,，使双键发生加成，并形成,不可逆的双键加成物,。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,与硝基苯肼加成,含羰基的萜类可与对硝基苯肼或2，4-二硝基苯肼在磷酸中发生加成反应，生成对硝基苯肼或2，4-二硝基苯肼的加成物。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,与吉拉德试剂加成,吉拉德（Girard）试剂是一类带有季铵基团的酰肼，常用的有Girard T和Girard P，结构如下：,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,与吉拉德试剂加成,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,1.加成反应,2.氧化反应,3.脱氢反应 4.分子重排,2.氧化反应,用途测定分子中,双键的位置,；,萜类,醛酮的合成,。,常用的氧化剂有：,臭氧、铬酐（三氧化铬）、四醋酸铅、高锰酸钾、二氧化硒等。例：,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,臭氧的氧化反应：,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,铬酐的氧化反应薄荷醇氧化成薄荷酮,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,再如：二氧化硒具有特殊的氧化性能，专一氧化位置见以下反应。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,1.加成反应,2.氧化反应,3.脱氢反应,4.分子重排,3.脱氢反应,脱氢反应通常在惰性气体的保护下，用铂黑或钯做催化剂，将萜类成分与硫或硒共热（200300）而实现脱氢。,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,三、萜类化合物的理化性质,（二）化学性质,1.加成反应,2.氧化反应,3.脱氢反应,4.分子重排,4.分子重排,萜类，特别是双环萜在发生加成、消除或亲核性取代反应时，常常发生碳架的改变，产生Wagner-Meerwein重排。,目前工业上由-蒎烯合成樟脑的过程，就是应用Wagner-Meerwein重排再氧化制得。,本 章 内 容,一、萜类化合物的含义,二、结构分类,三、理化性质,四、提取分离,五、波谱法在结构鉴定中的应用,四、萜类化合物的提取分离,（一）提取,单萜,、,倍半萜,多为挥发油的组成成分，它们的提取分离方法将在挥发油中论述。,环烯醚萜,多以单糖苷的形式存在，亲水性较强。,倍半萜内酯类,成分,易发生结构的重排。,二萜类,成分,易聚合而树脂化引起结构变化。,宜选用新鲜药材或迅速晾干的药材，尽可能避免 酸、碱的处理。,四、萜类化合物的提取分离,（一）提取,1.溶剂提取法,药 材,回收溶剂,MeOH或EtOH提取,药 渣,溶于水,石油醚,正丁醇,乙酸乙酯,乙 醚,用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取,脂溶性杂质,苷元,粗总苷,四、萜类化合物的提取分离,（一）提取,2.碱提酸沉淀法,倍半萜内酯类：,利用碱可使内酯开环（溶于水），酸化后闭环（析出）。,注意：用酸、碱时，可引起构型发生改变。,四、萜类化合物的提取分离,（一）提取,3.吸附法,（1）活性炭吸附法,苷 类,活性炭吸附,未被吸附的水杂,得纯品苷,水洗除水杂,用稀醇、醇等,有机溶剂洗脱,回收有机溶剂,四、萜类化合物的提取分离,（一）提取,3.吸附法,（2）大孔树脂吸附法,苷 类,得纯品苷,通过大孔吸附树脂,用水、稀醇、醇依次洗脱,四、萜类化合物的提取分离,（二）分离,1.结晶法,2.柱层析法,吸附剂：硅胶、氧化铝（中性）等,3.利用特殊功能团,结构中常含有：内酯、双键、羰基等官能团。,可制成衍生物、碱溶酸沉等方法。,本 章 内 容,一、萜类化合物的含义,二、结构分类,三、理化性质,四、提取分离,五、波谱法在结构鉴定中的应用,五、波谱法在结构鉴定中的应用,（一）紫外光谱,具有共轭双键、羰基与双键构成共轭体系,紫外光区产生吸收。,一般最大吸收峰为：,共轭双烯,max,215270,、不饱和羰基,max,220250,五、波谱法在结构鉴定中的应用,例如：,链状,的共轭双键体系,max,217228,环内,的共轭双键体系,max,256265,共轭双键,有一个在环内,max,230240,共轭双键的碳原子上有无取代及共轭双键的数目会影响最大吸收波长,。,五、波谱法在结构鉴定中的应用,（二）红外光谱,萜类多含有双键、共轭双键、甲基、偕二甲基、环外亚甲基、含氧官能团等。,如：,偕二甲基,在,max,1370cm,-1,（吸收峰裂分，出现二条吸收带。）,内酯类,max,1700cm,-1,1800cm,-1,（强峰为羰基的特征吸收峰。）,五、波谱法在结构鉴定中的应用,（二）红外光谱,在饱和内酯环中，随着内酯环碳原子数的减少，环的张力增大，吸收波长向高波数移动：,六元环内酯羰基,max,1735cm,-1,五元环 ,max,1770cm,-1,四元环 ,max,1840cm,-1,五、波谱法在结构鉴定中的应用,（三）质谱,由于萜的基本母核多，且无稳定的芳香环、芳杂环及脂杂环结构系统，大多缺乏“定向”裂解基团，因而在电子轰击下能够裂解的化学键较多，重排屡屡发生，裂解方式复杂。,但大多数萜类还是有一些可供参考的规律。,五、波谱法在结构鉴定中的应用,（三）质谱,可供参考的规律：,1分子离子峰除以基峰形式出现外，一般较弱；,2在环状萜类化合物中常出现RDA裂解；,3在裂解过程中常伴随着分子重排裂解，尤麦氏重排多见；,4裂解方式受功能基的影响较大。得到的裂解峰大都是失去功能基的离子碎片。,五、波谱法在结构鉴定中的应用,（四）核磁共振,萜类化合物,类型多,、,骨架复杂,、,结构庞杂,，大多是根据文献收集的氢谱、碳谱数据，对样品进行对照比较进行解析。,园参原植物,The End,