第六章萜类和挥发油2.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,*,第六章 萜类和挥发油,第一节,概,述,一、萜类的定义和分类,凡由甲戊二羟酸衍生而来的、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。,甲戊二羟酸,(,mevalonic,酸,MVA),是萜类化合物生源途径中的前体物。,1,萜类的定义,2,萜的分类,根据其构成分子碳架的异戊二烯数目和碳环数目进行分类。,将含有一个异戊二烯单位的萜类称为半萜；,含有,2,个异戊二烯单位的称为单萜；,含有,3,个异戊二烯单位的称为倍半萜；,含有,4,个异戊二烯单位的称为二萜；,含有,5,个异戊二烯单位的称为二倍半萜,紫杉醇,萜类化合物的分类及分布,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、植物醇,二倍半萜,25,n=5,海绵、植物病菌，昆虫代谢物,三,萜,30,n=6,皂苷、树脂、植物,乳汁,四,萜,40,n=8,植物胡萝卜素,多,聚,萜,7.5,x,10,3,至,3,x,10,5,(C,5,H,8,)n,橡胶、硬橡胶,3,萜类化合物的生理活性和分布,萜类化合物种类繁多，结构复杂，性质各异，因而其生理活性也是多种多样的，例如：,(1),抗生育活性,；芫花酯甲yuanhuacin,),、芫花酯乙,(,yuanhuadin,),均为引产药。,(2),抗白血病、抗肿瘤活性,：雷公藤内酯,(,triptolide,),、雷公藤羟内酯,(,tripdiolide,),、鸦胆丁,(,bruceantin,),等。,(3),驱蛔虫和杀虫活性,：如驱蛔素,(,ascaridole,),，川楝素,(,chuanliansu,，,toosendanin,),、土木香内酯,(,costunolide,),等。,(4),抗疟活性,；如青蒿素,(,arteannuin,),、鹰爪甲素,(,yingzhaosu,A),。,(5),神经系统作用,：如治疗神经分裂症的马桑内酯类化合物。,(6),抗菌痢和抗钩端螺旋体活性,；如穿心莲内酯,(,andrographolide,),、穿心莲新甙,(,neoandrographolide,),、,14,去氧穿心莲内酯,(14-deoxyandrographolide),。,(7),抑制血小板凝集、扩张冠状动脉、增强免疫功能,：如芍药甙,(,paeoniflorin,),。,(8),泻下作用,：如栀子甙,(9),促进肝细胞再生活性,：如齐墩果酸,(,oleanolic,酸,),。,(10),防治肝硬变、肝炎的活性,：如葫芦素,B,、,E(cucurbitacinB,、,E),。,(11),抗阿米巴原虫活性,：如鸦胆子甙,yatanoside,、,brucealin,),、鸦胆子苦素,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G(bruceineA,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G),及鸦胆子苦内酯,(,bruceolide,),等。,(12),降血压活性,：闹羊花毒素,III(rhodojuponin,III),对重症高血压有紧急降压作用并对室上性心动过速有减慢心率作用。,(13),降血脂、降血清总胆固醇活性,：如泽泻萜醇,A(alisol,A),。,(14),抗菌消炎活性,：如雪胆甲素,(,cucubitacin,IIa,),、雪胆乙素,(,cucubitacin,，,IIb,),。15),降低转氨酶活性,：如山芝麻酸甲酯,(,methyhelicterata,),。,(16),毒鱼活性,：如二萜醛,(,sacculatal,),。,(17),昆虫拒食活性,:,plagiochlineA,对非洲蝗虫有很强的拒食活性。,(18),可作甜味素,：甜菜素,(,滕氏甜昧内酯，,phylloduicin,),具有蔗糖,600,800,倍甜度，罗汉果甜素,V(mogroside,V),的,0,02,水溶液比蔗糖甜约,250,倍，可作调味剂。,(19),昆虫保幼激素,；如天蚕蛾保幼激素,(C18-cecropia),、,juvabione,。,(20),昆虫性引诱剂及昆虫驱避物质,sirein,是很强的性引诱剂，倍半萜丙二烯酮，对蚂蚁及其他昆虫有驱避作用。,其他如挥发油中的单萜和倍半萜成分，不少具有,祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热及镇痛等活,性。有些是香料、化妆品工业的重要原料。,萜类化合物的分布,萜类化合物在植物界分布很广泛，据不完全统计萜类化合物超过了,22000,多种。,存在最多的是种子植物，尤其是被子植物。,萜类化合物经常与树脂、树胶并生，与生物碱相排斥。,富含挥发油的植物：松科、柏科、胡椒科、马兜铃科、樟科、芸香料、龙脑科、伞形科、唇形科、败酱科、菊科和姜科等。,水生植物很少分布有挥发油。,某些菌类和苔藓类植物可合成一些萜类，如斜卧青霉菌,(,青霉属,decumbens,),合成橙花叔醇。,近年来从海洋生物中发现了大量的萜类化合物。,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：,经验的异戊二烯法则,生源的异戊二烯法则,(,一,),经验的异戊二烯法则,Wallach,于,1887,年提出“异戊二烯法则”，认为自然界存在的萜类化合物都是由异戊二烯衍变而来，是异戊二烯的聚合体或衍生物，并以是否符合异戊二烯法则作为,判断萜类,物质的一个重要原则。,缺陷,有许多萜类化合物的碳架结构无法用异戊二烯的基本单元来划分；,当时在植物的代谢过程中也很难找到异戊二烯的存在。,(,二,),生源的异戊二烯法则,(biogenetic,橡胶基质规则,),萜类化合物是经,甲戊二羟酸途径,衍生的一类化合物，这就是“生源的异戊二烯法则”。,萜类化合物的生物合成途径,焦磷酸,r,r,二甲基烯丙酯,几种不符合异戊二烯法则的情况,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。,天然的,异戊二烯,属半萜类,(,hemiterpenoids,),，可在植物的叶绿体中形成，虽广泛存在，但其量极微，其生源途径尚不清楚。,自然界常有一些半萜结合在非萜类化合物结构的母核上，形成异戊烯基或异戊基支链，而成为一种,混杂的萜类化合物,，多见于黄酮和苯丙素类化合物中。,第二节,萜类的结构类型,一、单萜,(,一,),分类,单萜类化合物一般是按其结构中的,碳环数目,分类，如链状单萜、单环单萜、双环单萜、三环单萜等，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。构成的碳环多为六元环,也有五元环、四元环、三元环和七元环。,单萜的基本骨架,单,萜,的,生,物,合,成,途,径,香叶醇,(,香叶醇,),“,又称牻牛儿醇”，是香叶油、玫瑰油、柠檬草油和香茅油等的主要成分，具有似玫瑰的香气，沸点,229230,o,C,。,(,二,),链状单萜,橙花醇,(,nerol,),存在于橙花油、柠檬草油和其它多种植物的挥发油中，具有玫瑰香气,沸点,255260,o,C,。,香茅醇,(,香茅醇,),存在于香茅油、玫瑰油等多种植物的挥发油中，以左旋体的经济价值较高。,上述三种萜醇都是玫瑰香系香料。,芳樟醇是香叶醇、橙花醇的同分异构体，左旋体在香柠檬油中含有，右旋体则存在于桔油及素馨花,Jasminum,grandiflorum,的挥发油中。,柠檬醛：反式为,-,柠檬醛,（香叶醛，,geranial,），顺式为,-,柠檬醛,（橙花醛），通常是混合物，以反式柠檬醛为主。柠檬醛在柠檬草油和香茅油的含量较高。柠檬醛具有柠檬香气，广泛应用于香料和食品工业。,香茅醛是香茅醇的氧化产物，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。,链状单萜含氧衍生物之间的相互转化,(,三,),环状单萜,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,(,nerylpyrophos,-,phate,NPP),NPP,再经双键转位脱去焦磷酸基，生成具薄荷烷,(,menthane,),骨架的阳碳离子后，进一步而成薄荷烷衍生物。薄荷烷阳碳离子进一步环化成其它骨架。,环状单萜的闭环和骨架转位示意图,薄荷中含有薄荷醇。,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。,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。,工业上由柠檬醛与丙酮缩合制备，缩合产物环合后得到,-,紫罗蓝酮,(-ionone),及,-,紫罗蓝酮,(-ionone),的混合物。,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,。,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。,斑蝥素,(,antharidin,),存在于斑蝥,芫青干燥虫体中，可作为皮肤发赤、发泡或生毛剂。用斑蝥素制备成的,N-,羟基斑蝥胺,(N-,hydroxycantharidimide,),试用于肝癌，有一定疗效。,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,。,(,四,),卓酚酮类,(,troponoides,),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,，具有如下的特性,:,1.,卓酚酮具有芳香化合物性质,具有酚的通性，显酸性，酸性强弱：酚,卓酚酮,羧酸。,2.,分子中的酚羟基易于甲基化，但不易酰化。,3.,分子中的羰基类似于羧酸中羰基的性质，但不能和一般羰基试剂反应。红外光谱中显示其羰基,(16001650 cm,-1,),和羟基,(31003200 cm,-1,),的吸收峰，较一般化合物中羰基略有区别。,4.,能与多种金属离子形成络合物结晶体，并显示不同颜色，以资,鉴别,。如铜络合物为绿色结晶，铁络合物为赤红色结晶。,-,崖柏素,(,-thujaplicin,),和,-,崖柏素,(,-thujaplicin,),存在于在欧洲产崖柏,Thuja,plicata,、北美崖柏,Thuja,occidentalis,以及罗汉柏,Thujosis,dolabrata,的心材中；,-,崖柏素，也称,扁柏素,(,kinokitol,),，存在于台湾扁柏,Chamaecyparis,taiwanensis,及罗汉柏心材中。,卓酚酮类化合物多具有,抗菌活性,，但同时多有,毒性,。,二、环烯醚萜,(,iridoids,),环烯醚萜为蚁臭二醛,(,iridoidial,),的缩醛衍生物。,（一）概述,该类化合物含有取代环戊烷,环烯醚萜,(,iridoid,),和环戊烷开裂的,裂环环烯醚萜,(,secoiridoid,),两种基本碳架。,环烯醚萜及其苷类广泛分布于唇形科、茜草科、龙胆科等植物。目前已从植物中分离并鉴定结构的环烯醚萜类化合物超过,800,多种，其中大多数为苷类成分，非苷环烯醚萜仅占,60,余种，裂环环烯醚萜类,30,余种。环烯醚萜类化合物的合成途径示意图,(,二,),环烯醚萜的理化性质,1.,环烯醚萜苷和裂环环烯醚萜苷大多数为白色结晶体或粉末，多具有旋光性,味苦。,2.,环烯醚萜苷类易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，难溶于氯仿、乙醚和苯等亲脂性有机溶剂。,3.,环烯醚萜苷易被水解，生成的苷元为半缩醛结构，其化学性质活泼，容易进一步聚合，,难以得到结晶苷元。,4.,苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸等都能变色。游离的苷元遇氨基酸并加热，即产生深红色至蓝色，最后生成蓝色沉淀。因此，与皮肤接触，也能使皮肤染成蓝色。,5.,苷元溶于冰醋酸溶液中，加少量铜离子，加热，显蓝色。,(,三,),结构分类及重要代表物,1环烯醚萜苷类,环烯醚萜类成分多以苷的形式存在，,C,1,羟基多与葡萄糖形成苷，且大多为单糖苷；,C,11,有的氧化成羧酸，并可形成酯。,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,。,鸡失藤苷,(,paederoside,),是鸡失藤的主成分，其,C,4,位羧基与,C,6,位羟基形成,-,内酯；,C,10,位的甲硫酸酯在鸡屎藤组织损伤时，由于酶解的作用产生甲硫醇而产生鸡屎样的恶嗅。,2.4-,去甲环烯醚萜苷类,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。,梓苷,(,catalposide,),存在于梓实中，药理作用与梓醇相似。,梓实,桃叶珊瑚苷,(,aucubin,),是车前草清湿热、利小便的有效成分，其苷元及其多聚体有抗菌作用。,3.,裂环环烯醚萜苷,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，,swertamarin,),均为当药和獐牙菜中的苦味成分。,獐牙菜,当药苦酯苷,(,龙胆苦酯，,amarogentin,),、,羟基当药苦酯苷,(,amarowerin,),在当药中含量较少，但其苦味比当药苦苷强,100,倍以上。,橄榄苦苷,(,oleuroprin,),和,10-,羟基女贞苷,(10-hydroxyligustroside),只存在木樨科植物中，具有,8,9,双键,C7,被氧化成羧基后而结合成酯。,女贞子,紫丁香,三、倍半萜,(,一,),概述,倍半萜类,(,sesquiterpenoids,),是由,3,个异戊二烯单位构成、含,15,个碳原子的化合物类群。,倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以挥发油的形式存在，是挥发油高沸程部分的主要组成分。,在植物中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在。,近年来，在海洋生物中的海藻和腔肠、海绵、软体动物中发现越来越多的倍半萜，在昆虫器管和分泌物中也有发现。,倍半萜无论是化合物的数目，还是结构骨架的类型都是萜类化合物中,最多,的一类。迄今结构骨架超过,200,余种，化合物有数千种之多，近年来在海洋生物中就发现有,300,种之多。,倍半萜的含氧衍生物多具有较强的香气和生物活性，是医药、食品、化妆品工业的重要原料。,倍半萜的生物合成途径与基本骨架名称,倍半萜的生物合成途径与基本骨架名称,(,二,),无环倍半萜,金合欢烯,又称麝子油烯，存在于,枇杷叶、生姜、及洋甘菊,的挥发油中。金合欢烯有,、,两种构型，其中,体存在于,藿香、啤酒花和生姜,挥发油中。,金合欢醇,存在于,金合欢花油、橙花油、香茅,中。,橙花醇,又称苦橙油醇，具有苹果香，是,橙花油,中的主要成分之一。,(,三,),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。,青蒿,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。,鹰爪甲素,(,yingzhaosu,),是从民间治疗疟疾草药鹰爪根中分离出。对,鼠疟原虫的生长有强的抑制作用。,棉酚,(gossypol),为杜松烷型双分子衍生物，主要存在于棉籽中，为有毒的黄色液体，具有杀精子的作用，但副作用大而未应用于临床。棉酚不含手性碳原子，但由于两个苯环折叠障碍而具有光学活性。棉酚在棉籽中为消旋体，有多种不同熔点的晶体。,-,山道年,是山道年草或蛔蒿未开放的头状花序或全草中的主成分。山道年是,强力驱蛔剂,，但服用过量可产生黄视疟毒性，已被临床淘汰。,山道年草,(,四,),薁类衍生物,凡由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架都称为薁类,(,azulenoids,),化合物。这类化合物多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等生物活性。,薁类化合物溶于石油醚、乙醚、乙,醇、甲醇等有机溶剂，不溶于水，溶于强酸。,可用,60 65%,硫酸或磷酸,提取薁类成分，酸提取液加水稀释后，薁类成分即沉淀析出。薁类化合物的沸点较高，一般在,250,300,在挥发油分馏时，高沸点馏分可见到,美丽的蓝色、紫色或绿色,的现象时，表示可能有薁类化合物的存在。,薁类成分的检测,多用Sabety,反应：取挥发油,1,滴溶于,1ml,氯仿中，加入,5%,溴的氯仿溶液，若产生蓝紫色或绿色时，表明有薁类化合物存在。,与,Ehrlich,试剂,(,对,-,二甲胺基苯甲醛浓硫酸,),反应产生紫色或红色时，亦可证实挥发油中有薁类化合物存在。,愈创木醇,(,guaiol,),存在于愈创木木材的挥发油中，属于薁类的还原产物。该化合物在蒸馏、酸处理时，可氧化脱氢而形成薁类。,四、二萜,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。它们是由焦磷酸香叶基香叶酯,(,geranylgeranyl,pyrophosphate,GGPP),衍生而成。,分布,：植物界（广泛），菌类代谢产物，,海洋生物。,存在,：植物乳汁、树脂中。,化合物举例,：紫杉醇、穿心莲内酯、丹参醌、银杏内酯、雷公藤内酯、甜菊苷等。,（一）存在与分布,二萜的基本骨架、立体结构及生物合成,(,二,),链状二萜,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,叶绿素的植物醇,(,phytol,),，与叶绿素分子中的卟啉,(,卟啉,),结合成酯的形式存在于植物中，曾作为合成维生素,E,、,K1,的原料。,(,三,),环状二萜,维生素,A,(,维生素,A),是一种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。,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,。,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。,银杏内酯的抗肿瘤作用,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。,土荆酸,甲、乙、丙、丙,2(,pseudolaric,酸,A,、,B,、,C,、,C2),是由金钱松树皮中分离出的抗真菌成分。其中土荆酸乙为主成分，具有,抗生育活性。,R1 R2,土荆酸甲,CH3 COCH3,土荆酸乙,COOCH3 COCH3,土荆酸丙,COOCH3 H,土荆酸丙,2 COOH COCH3,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,。,R1 R2 R3,雷公藤甲素,(,triptolide,),H H CH3,雷公藤乙素,(,tripdiolide,),OH H CH3,雷公藤内酯,(,triptolidenol,),H OH CH3,16-,羟基雷公藤内酯醇,H H CH2OH,(16-hydroxytriptolide),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。,红豆杉,紫杉醇,巴卡亭,R=Ac,去乙酰基巴卡亭,R=H,甜菊,Stevia,rebaudianum,Bertoni,叶中含有以对映,-,贝壳杉烷,(,ent-kaurane,),骨架为母核、由不同糖组成的,甜味苷,。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。甜菊苷,(,stevioside,),因其高甜度、低热量、无毒性等优良特性。,甜菊,甜菊苷,甜菊苷,A,甜菊苷,D,甜菊苷,E,冬凌草甲素（,Rubescensin,),植物来源,:,唇形科植物冬凌草,(,Rabdosia,rubescens,Hara),叶,冬凌草,药理作用：,冬凌草甲素具有,抗菌、抗癌及杀虫,作用。临床试验证明其对食管癌、贲门癌、肝癌和乳腺癌有一定疗效。,1,抗癌,：对,S-180,、肝癌及网组织细胞肉瘤等均有对抗作用。,2,抗菌,：对,19,种细菌有中等程度的抑制作用。对革兰氏阳性菌效果较好。,3,杀虫,：对鳞翅目幼虫有抑制其生长的作用。,五、二倍半萜,二倍半萜类化合物,(,sesterterpenoids,),是由,5,个异戊二烯单位构成、含,25,个碳原子的化合物类群。,1965,年发现第一个二倍半萜。这类化合物在生源上是由焦磷酸香叶基金合欢酯,(,geranylfarnesyl,pyrophosphate,GFPP),衍生而成。与其它各萜类化合物相比，数量少，迄今来自天然的二倍半萜有,6,种类型约,30,余种化合物，分布在羊齿植物，植物病源菌，海洋生物海绵、地衣及昆虫分泌物中。,蛇孢假壳素,A,(,ophiobolin,A),是从寄生于稻植物病原菌芝麻枯病菌中分离出的第一个二倍半萜成分，具有,C5-C8-C5,骈环的基本骨架，该物质示有阻止白藓菌、毛滴虫菌等生长发育的作用。,呋喃海绵素,-3(furanospongin-3),是从海绵动物中得到的含呋喃环的链状二倍半萜。,网肺酸,(,retigeranic,酸,),是从网肺衣,Lobaria,retigera,及其地衣的近缘种中得到的具有五环骨架的二倍半萜；在昆虫分泌物中分离到多种大环二倍半萜。,第三节,萜类化合物的理化性质,(,一,),性状,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，或低熔点的固体。单萜的沸点比倍半萜低，并且单萜和倍半萜随分子量和双键的增加，功能基的增多，化合物的挥发性降低，熔点和沸点相应增高。二萜和二倍半萜多为结晶性固体。,一、萜类化合物的物理性质,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。,3.,旋光和折光性：大多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性，且多有异构体存在。低分子萜类具有较高的折光率。,(,二,),溶解度,萜类化合物亲脂性强，易溶于醇及脂溶性有机溶剂，难溶于水。随着含氧功能团的增加或具有苷的萜类，则水溶性增加。具有内酯结构的萜类化合物能溶于碱水，酸化后，又自水中析出，此性质用于具内酯结构的萜类的分离与纯化。,萜类化合物对高热、光和酸碱较为敏感,或氧化,或重排,引起结构的改变。在提取分离或氧化铝柱层析分离时，应慎重考虑。,二、萜类化合物的化学性质,(,一,),加成反应,含有双键和醛、酮等羰基的萜类化合物，可与某些试剂发生加成反应，其产物往往是结晶性的。,这不但可供识别萜类化合物分子中不饱和键的存在和不饱和的程度，还可借助加成产物完好的晶型，用于萜类的分离与纯化。,1.,双键加成反应,(1),与卤化氢加成反应：,柠檬烯与氯化氢在冰醋酸中进行加成反应，反应完毕加入冰水即析出柠檬烯二氢氯化物的结晶固体。,(2),与溴加成反应：,萜类成分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。,(3),与,亚硝酰氯,(Tilden,试剂),反应：,先将不饱和的萜类化合物加入,亚硝酸异戊酯,中，冷却下加入浓盐酸，混合振摇，然后加入少量乙醇或冰醋酸即有结晶加成物析出。生成的,氯化亚硝基衍生物,多呈蓝色,绿色，可用于不饱和萜类成分的分离和鉴定。,生成的,氯化亚硝基衍生物,还可进一步与伯胺或仲胺,(,常用六氢吡啶,),缩合生成,亚硝基胺,类。后者具有一定的结晶形状和一定的物理常数，在鉴定萜类成分上颇有价值。,(4),Diels-Alder,加成反应：,带有共轭双键的萜类化合物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，可借以证明共轭双键的存在。,2.,羰基加成反应,(1),与亚硫酸氢钠加成：含羰基的萜类化合物可与亚硫酸氢钠发生加成反应，生成结晶形加成物，加酸或加碱又可使其分解。,此性质可用于分离。,含双键和羰基的萜类化合物若反应时间过长或温度过高，可使双键发生加成，并形成不可逆的双键加成物。,(2),与硝基苯肼加成：,含羰基的萜类化合物可与对硝基苯肼或,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。,(3),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,Girard T,和,Girard P,它们的结构式为：,吉拉德试剂,T,吉拉德试剂,P,将吉拉德试剂的乙醇溶液加入含羰基的萜类化合物中，再加入,10%,醋酸促进反应，加热回流。反应完毕后加水稀释，分取水层，加酸酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚后复得原羰基化合物。,(,二,),氧化反应,不同的氧化剂在不同的条件下，可以将萜类成分中各种基团氧化，生成各种不同的氧化产物。常用的氧化剂有臭氧、铬酐,(,三氧化铬,),、四醋酸铅、高锰酸钾和二氧化硒等,其中以臭氧的应用最为广泛。,臭氧氧化萜类化合物中的烯烃反应，可用来测定分子中双键的位置。,铬酐,几乎与所有可氧化的基团作用。用强碱型离子交换树脂与三氧化铬制得具有铬酸基的树脂，它与仲醇在适当溶剂中回流，则生成酮，产率高达,73-98%,，副产物少，产物极易分离、纯化。例如薄荷醇氧化成薄荷酮的反应如下：,高锰酸钾是常用的中强氧化剂，可使环断裂而氧化成羧酸。,二氧化硒,是具有特殊性能的氧化剂，它较专一地氧化羰基的,-,甲基或亚甲基，以及碳碳双键旁的,-,亚甲基。,(,三,),脱氢反应,环萜的碳架经脱氢转变为芳香烃类衍生物。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,o,C),而实现脱氢。有时可能导致环的裂解或环合。,(,四,),分子重排反应,在萜类化合物中，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。,第四节,萜类化合物的提取分离,一、萜类的提取,环烯醚萜多以单糖苷的形式存在，苷元的分子较小，且多具有羟基，所以亲水较强，多用甲醇或乙醇为溶剂进行提取。,非苷形式的萜类化合物具有较强的亲脂性，一般用有机溶剂提取，或甲醇或乙醇提取后，再用亲脂性有机溶剂萃取。,萜类化合物，尤其是倍半萜内酯类化合物容易发生结构的重排，二萜类易聚合而树脂化，引起结构的变化，所以宜选用新鲜药材或迅速晾干的药材，并尽可能避免酸、碱的处理。,含苷类成分时，则要避免接触酸，以防在提取过程中发生水解，而且应按提取苷类成分的常法事先破坏酶的活性。,(,一,),溶剂提取法,1.,苷类化合物的提取：,用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，经减压浓缩后转溶于水中，滤除水不溶性杂质，继用乙醚或石油醚萃取，除去残留的树脂类等脂溶性杂质，水液再用正丁醇萃取，减压回收正丁醇后即得粗总苷。,2.,非苷类化合物的提取：用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，减压回收醇液至无醇味，残留液再用乙酸乙酯萃取，回收溶剂得总萜类提取物；或用不同极性的有机溶剂按极性递增的方法依次分别萃取，得不同极性的萜类提取物，再行分离。,(,二,),碱提取酸沉淀法,利用内酯化合物在热碱液中，开环成盐而溶于水中，酸化后又闭环,析出原内酯化合物的特性来提取倍半萜类内酯化合物。但是当用酸、碱处理时，可能引起构型的改变,应加以注意。,(,三,),吸附法,1.,活性碳吸附法：,苷类的水提取液用活性碳吸附，经水洗除去水溶性杂质后，再选用适当的有机溶剂如稀醇，醇依次洗脱，回收溶剂，可能得到纯品，如桃叶珊瑚苷的分离。,2.,大孔树脂吸附法：,将含苷的水溶液通过大孔树脂吸附，同样用水、稀醇、醇依次洗脱，然后再分别处理，也可得纯的甙类化合物。如甜叶菊苷的提取与分离：,二、萜类的分离,(,一,),结晶法分离,(,二,),柱层析分离,常用的吸附剂有硅胶、氧化铝（中性氧化铝）。,亦可采用硝酸银柱层析进行分离。,(,三,),利用结构中特殊功能团进行分离,如倍半萜内酯可在碱性条件下开环，加酸后又环合，借此可与非内酯类化合分离；,萜类生物碱也可用酸碱法分离。不饱和双键、羰基等可用加成的方法制备衍生物加以分离。,提取分离实例：,鄂北贝母,Fritillaria,ebeiensis,系贝母属植物新种，原野生于随州市大洪山一带，民间已作药用，现已栽培成功。除从其鳞茎的总生物碱中分离、鉴定了到六种异甾体生物碱外，后来应用硅胶柱层析分离方法，以石油醚,-,乙酸乙酯系统洗脱，从非生物碱部位成功地分离到,18,个对映,-,贝壳杉烷型,(,ent-,kaurane,),二萜及其二聚体。,第五节,萜类化合物的检识与结构测定,一、波谱法在萜类结构鉴定中的应用,(,一,),紫外光谱,共轭双烯在,max,215270(2500 30000),有最大吸收；,含有,，,不饱和羰基功能团的萜类则在,max220250(1000017500),有最大吸收；,链状萜类的共轭双键体系在,max,217228(,1500025000),处有最大吸收；,共轭双键体系在环内时，则最大吸收波长出现在,max,256265(,250010000),处；,当共轭双键有一个在环内时，则最大吸收波长出现在,max,230240(,13000 20000),处。,(,二,),红外光谱,偕二甲基在,max,1370cm,-1,吸收峰处裂分，出现二条吸收带；而贝壳杉烷型二萜的环外亚甲基则通常在,max,900cm,-1,左右有最大吸收峰。,在,max17001800cm,-1,间出现的强峰为羰基的特征吸收峰，可考虑有内酯化合物存在,；,六元环、五元环及四元环内酯羰基的吸收波长分别在,max,1735,、,1770,和,1840cm,-1,。,(,三,),质谱,1.,萜类化合物的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进行,RDA,裂解,;,3.,在裂解过程中常伴随着分子重排裂解,尤以麦氏重排多见,;,4.,裂解方式受功能基的影响较大,得到的裂解峰大都主要是失去功能基的离子碎片,例如有羟基或羟甲基存在时，多有失水或失羟甲基、甲醛等离子碎片。,青蒿素的,质谱裂解,二、结构鉴定实例,从民间抗疟草药黄花蒿,Artemisia,annua,中分离出一种抗疟有效成分青蒿素,(,qinghaosu,artemisinin,),，无色针晶,熔点,156157,o,C,，,D,+66.3,o,(,c,1.64,CHCl,3,),；,高分辨质谱示分子量为,282.1472,元素分析,:C 63.72%,H 7.86%,分子式,C,15,H,22,O,5,；,IR,：,831,、,881,、,1115 cm,-1,（过氧基）；,能与,1 mol.,的三苯基磷反应,;,质谱中有,m/z,250(M-32),的特征碎片,;,用,pd-CaCO,3,催化氢化失去,1,个氧原子,形成环氧化合物；,以上信息都表明青蒿素分子中含有,1,个过氧基。,青蒿素的,IR,光谱在,1750 cm,-1,示有六元内酯环的特征吸收峰；,与盐酸羟胺反应呈现内酯环的正反应；,用,NaBH,4,还原可生成仲羟基化合物，再用铬酐,-,吡啶氧化又生成青蒿素，用,NaOH,滴定,消耗,NaOH,的量为,1:1,克分子。,证明青蒿素分子中含有,1,个内酯基。,1,HNMR(CCl,4,):0.93(3H,d,J,=6Hz,H-14),1.06(3H,d,J,=6Hz,H-13),1.36(3H,s,H-15),3.26(1H,m,H-11),5.68(1H,s,H-5),。,1.36,低埸甲基是氧同碳上的甲基,当照射,3.083.44,可使,1.06,的双峰变成单峰,;,反之照射,1.06,可使,3.083.44,的多重峰变成双峰,说明,3.083.44,是与,1.06,甲基相邻的一个氢。该质子因受内酯羰基的去屏蔽效应而位于较低磁埸,;,由于照射,1.06,的甲基,3.083.44,的质子变成双峰,说明该质子邻近的碳上只有一个氢原子。,在更低埸的,5.68(1H,s),处出现一个单尖峰,推定是与两个氧原子相连碳上的一个氢,此质子无裂分,说明该氢原子所连的碳是与氧原子和叔碳原子相连接。,13,CNMR(CHCl,3,22.63 MHz,):,在宽带去偶谱中出现相当于倍半萜的,15,个碳原子信号。在偏共振去偶谱中,79.5(C-4),与,105.0(C-6),为两个季碳单峰,因位于较低磁埸,提示过氧基接在这两个季碳上。,32.5(C-7),33.0(C-10),，,45.0(C-1),、,50.0(C-11),、,93.5(C-5),为五个叔碳双峰，其中之一位于较低磁场，可推定系与两个氧原子相连的碳原子；,25.0(C-8),、,25.1(C-9),、,35.3(C-2),和,37.0(C-3),为四个仲碳三重峰；,12.0(C-14),、,19.0(C-13),、,23.0(C-15),为三个甲基碳四重峰；,172.0,为羰基碳的单峰。,根据以上分析,可以推定青蒿素有下列部分结构片断：,通过,X-,射线衍射晶体分析最后确定了青蒿素的结构,(1),。,第六节,挥发油,一、概述,挥发油,(volatile oils),又称精油,(essential oils),，是一类具有芳香气味的油状液体的总称。在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。,(,一,),分布和存在：,挥发油类成分在植物界分布很广，主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。在我国野生与栽培的芳香植物有,56,科，,136,属，约,300,种。,菊科，芸香科，伞形科，唇形科，姜科和樟科等中分布最多；其次是木兰科，桃金娘科，马兜铃科，马鞭草科，禾本科，败酱科；此外，如胡椒科、杜鹃花科、三白草科、松科、柏科、木犀科、蔷薇科、瑞香科、檀香科、藜科、天南星科、莎草科、毛茛科及萝摩科的某些植物中，也含有丰富的挥发油类成分。,挥发油存在于植物的腺毛、