第十章萜類和揮發(fā)油

第十章萜類和揮發(fā)油第十章萜類和揮發(fā)油第一節(jié)萜類化合物的含義和分類第二節(jié)萜類化合物的結(jié)構(gòu)類型第三節(jié)萜類化合物的理化性質(zhì)第四節(jié)萜類化合物的提取分離第五節(jié)

萜類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定第六節(jié)

揮發(fā)油

第一節(jié)萜類化合物的含義和分類

一、萜類化合物的含義

萜類化合物（Terpenoids）是一類骨架多樣、數(shù)量龐大、生物活性廣泛的一類重要的天然藥物化學(xué)成分。

由異戊二烯聚合而成、且分子式符合（C5H8)n

通式的衍生物均稱為萜類化合物。第一節(jié)萜類化合物的含義和分類分類碳原子數(shù)通式(C5H8)n存在半萜5n=1植物葉單萜10n=2揮發(fā)油倍半萜15n=3揮發(fā)油二萜20n=4樹脂、苦味質(zhì)二倍半萜25n=5海綿、細(xì)菌三萜30n=6皂苷、樹脂四萜40n=8色素多聚萜103-105(C5H8)n橡膠二、萜類化合物的分類第十章萜類和揮發(fā)油第一節(jié)萜類化合物的含義和分類第二節(jié)萜類化合物的結(jié)構(gòu)類型第三節(jié)萜類化合物的理化性質(zhì)第四節(jié)萜類化合物的提取分離第五節(jié)

萜類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定第六節(jié)

揮發(fā)油第二節(jié)萜類化合物的結(jié)構(gòu)類型

（一）單萜

（二）環(huán)烯醚萜

（三）倍半萜

（四）二萜

（五）二倍半萜

（六）三萜及其苷（一）單萜

單萜類（monoterpene）是由2個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含10個(gè)碳原子的化合物類群。是植物揮發(fā)油的主要組成成分?？煞譃殒湢钚秃铜h(huán)狀型兩大類，其中以單環(huán)和雙環(huán)型最多。碳環(huán)多為六元環(huán)，也有四、五、七元環(huán)。（一）單萜1、開鏈單萜（acyclicmonoterpene）香葉醇橙花醇香茅醇（一）單萜2、環(huán)狀單萜薄荷醇新薄荷醇薄荷酮（一）單萜2、環(huán)狀單萜l-龍腦d-龍腦樟腦（一）單萜3、卓酚酮類(troponoids)是一類變形的環(huán)狀單萜，它們的碳架不符合異戊二烯定則，其分子中有1個(gè)七元芳環(huán)的基本結(jié)構(gòu)，由于酮基的存在使七元環(huán)顯示一定的芳香性，該類化合物多具有抗菌活性，但同時(shí)多有毒性。扁柏素（一）單萜卓酚酮類分子中的酚羥基，有較強(qiáng)的酸性，其酸性比一般酚類強(qiáng)，但弱于羧酸，它是揮發(fā)油的酸性部分。常與某些金屬離子發(fā)生（絡(luò)合）具有鮮明色調(diào)的顏色反應(yīng)（如Fe3+、Cu2+等）。（二）環(huán)烯醚萜

1、環(huán)烯醚萜（iridoids），含有環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)單元，包括含有取代環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜（iridoids）和環(huán)戊烷開裂的裂環(huán)環(huán)烯醚萜（secoiridoids）兩種基本碳架。（二）環(huán)烯醚萜

2、環(huán)烯醚萜苷類環(huán)烯醚萜類成分多以苷的形式存在，以10個(gè)碳的環(huán)烯醚萜苷占多數(shù)

（1）C1位多數(shù)存在官能團(tuán)，可能是羥基、甲氧基或酮基；而C1-OH很活潑，易與糖結(jié)合成單糖苷。

（2）C3、C4位大多有雙鍵，C4-甲基易氧化成-CH2OH、-CH2OR、-COOH、-COOR等。

（3）分子中的環(huán)戊烷部分呈現(xiàn)不同的氧化狀態(tài)。梔子苷梓醇當(dāng)藥苷（二）環(huán)烯醚萜3、理化性質(zhì)（1）簡單的環(huán)烯醚類化合物一般為液體或低熔點(diǎn)固體（2）成苷后為白色結(jié)晶或無定形具吸濕性的粉末（3）此類化合物一般均味苦，是中草藥中顯苦味的成分之一（4）分子中有手性C，故都具有旋光性（二）環(huán)烯醚萜（5）苷和苷元偏親水性，易溶于乙醇、丙酮、正丁醇，水，難溶于氯仿、苯、石油醚等親脂性有機(jī)溶劑。（6）苷易水解，生成的苷元為半縮醛結(jié)構(gòu)易聚合難以得到結(jié)晶苷元。（二）環(huán)烯醚萜4、顯色反應(yīng)及檢識(shí)（1）對(duì)酸敏感，苷鍵容易被酸水解，從而產(chǎn)生不同顏色的沉淀?？梢岳盟崴夥磻?yīng)檢查植物中環(huán)烯醚萜苷的存在。（2）一般植物組織易變黑者常?？勺鳛樘峁┉h(huán)烯醚萜苷存在的線索。（二）環(huán)烯醚萜（3）京尼平與氨基酸在加熱條件下反應(yīng)所形成的藍(lán)紫色沉淀，它與皮膚接觸也能使皮膚染成藍(lán)紫色（4）將樣品溶于冰乙酸，加入少量銅離子并加熱，則產(chǎn)生藍(lán)色反應(yīng)（5）Shear試劑：車葉草與Shear試劑反應(yīng)，產(chǎn)生黃色然后變?yōu)樽厣詈筠D(zhuǎn)為深綠色（三）倍半萜倍半萜類（sesquiterpenoids）,是由3個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含15個(gè)碳原子的化合物類群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以揮發(fā)油的形式存在。倍半萜類化合物按其結(jié)構(gòu)碳環(huán)數(shù)分為無環(huán)、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)型倍半萜；按構(gòu)成環(huán)的碳原子數(shù)分為五元環(huán)、六元環(huán)、七元環(huán)等；也有按含氧官能團(tuán)分為倍半萜醇、醛、酮、內(nèi)酯等。骨架繁雜，超過200余種，化合物千余種.（三）倍半萜1、無環(huán)倍半萜

金合歡烯，存在于枇杷葉、生姜等的揮發(fā)油中，β構(gòu)型體存在于藿香、啤酒花和生姜揮發(fā)油中。

金合歡醇在橙花油、香茅中含量較多，為重要的高級(jí)香料原料。橙花醇具有蘋果香，是橙花油中的主要成分之一。α-金合歡烯金合歡醇β-金合歡烯（三）倍半萜2、環(huán)狀倍半萜

青蒿素（artemisinin）是倍半萜過氧化物，是從中藥青蒿（黃花蒿ArtemisiaannuaL.）中分離到的抗惡性瘧疾的有效成分。例如抗瘧效價(jià)高、原蟲轉(zhuǎn)陰快、速效、低毒等特點(diǎn)的雙氫青蒿素（dihydroqinghaosu）、油溶性的蒿甲醚(artemether)及水溶性的青蒿琥珀酸單酯(artesunate).（三）倍半萜青蒿素（三）倍半萜3、薁類化合物(azulenoids)

一種特殊的倍半萜，由五元環(huán)和七元環(huán)駢合而成的芳香骨架。將揮發(fā)油分級(jí)分餾時(shí)，在高沸點(diǎn)餾分中有時(shí)可見到美麗的藍(lán)色、紫色或綠色餾分，這提示可能有薁類成分存在，其沸點(diǎn)在250～300℃之間。（三）倍半萜

愈創(chuàng)木薁（s-guaiazuleue）系愈創(chuàng)木醇、喇叭醇或纈草二醇等加硫高溫脫氫而成。（三）倍半萜

薁類化合物能溶于石油醚、乙醚、乙醇等有機(jī)溶劑，不溶于水，但可溶于強(qiáng)酸，加水稀釋又可析出?？捎?0％～65％硫酸或磷酸提取，提取后的酸液加水稀釋，即可析出。

（三）倍半萜

預(yù)試揮發(fā)油中是否有薁類化合物，1.溴化反應(yīng)（Sabaty反應(yīng)）。方法:取揮發(fā)油1滴溶于1ml氯仿中，加入5％溴的氯仿溶液數(shù)滴，如產(chǎn)生藍(lán)紫色或綠色時(shí)，顯示含有薁類衍生物。2.對(duì)-二甲基苯甲醛-濃硫酸（Ehrlich試劑），如產(chǎn)生紫色或紅色時(shí)為正反應(yīng)。3.

苦味酸或三硝基苯形成π絡(luò)合物結(jié)晶，此結(jié)晶有敏銳的熔點(diǎn)可以鑒定。（四）二萜二萜類（diterpenoids）是由4個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含20個(gè)碳原子的化合物類群。二萜廣泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、樹脂等均以二萜類衍生物為主，尤以松柏科植物最為普遍。（四）二萜

許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）、穿心蓮內(nèi)酯（抗炎）、關(guān)附甲素（抗心律失常）、雷公藤內(nèi)酯（抗炎）、甜菊苷（甜味劑）等都具有較強(qiáng)的生物活性。

除植物外，菌類代謝產(chǎn)物中也發(fā)現(xiàn)有二萜，從海洋生物中也有為數(shù)較多的二萜衍生物。（四）二萜

1、鏈狀二萜鏈狀二萜類化合物在自然界存在較少，常見的只有廣泛存在于葉綠素的植物醇(phytol)，曾作為合成維生素E、K1

的原料。植物醇(phytol)（四）二萜2.環(huán)狀二萜（1）維生素A(vitaminA)是一種重要的脂溶性維生素，與眼睛的視網(wǎng)膜內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成光敏感色素，是保持正常夜間視力的必需物質(zhì)，也是哺乳動(dòng)物生長必不可缺少的物質(zhì)。維生素A(vitaminA)（四）二萜

（2）穿心蓮內(nèi)酯為穿心蓮中抗菌消炎作用的活性成分，臨床用于治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎等，與亞硫酸鈉在酸性條件下可制成穿心蓮內(nèi)酯磺酸鈉，制備水溶性注射劑。（四）二萜

（3）

紫杉醇是紅豆杉Taxusspp中活性成分，已成新型天然抗腫瘤藥物，對(duì)于卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效好。

只有自然界才能制造出如此復(fù)雜、結(jié)構(gòu)新穎、超出想象的天然產(chǎn)物。（3）

紫杉醇紅豆杉是遠(yuǎn)古第4紀(jì)冰川后遺留下來的56種瀕危物種植物中最珍稀的藥用植物之一。1963年Wall與Wani博士首次發(fā)現(xiàn)并命名為Taxol。1969年證明了紅豆杉提取物細(xì)胞毒活性物質(zhì)基礎(chǔ)。1978年確定了Taxol的劑型。（3）

紫杉醇1979年由Horwitz等人報(bào)告了作用機(jī)理。1980年進(jìn)行給藥規(guī)程化研究。1983~1987年完成了I期臨床試驗(yàn)。1987~1989年完成了II期臨床試驗(yàn)。1990年轉(zhuǎn)入III期臨床。1992年12月29日，F(xiàn)DA批準(zhǔn)上市。1993年BMS（Bristol-MyersSquibb)公司上市，當(dāng)年銷售即超過了9億美元

歷時(shí)30余年，仍在創(chuàng)造奇跡！（3）

紫杉醇WaniMC,TaylorHL,WallME,etal.JournaloftheAmericanChemicalSociety,1971,93(9):2325-2327.（4）關(guān)附甲素（4）關(guān)附甲素是中藥關(guān)白附中的具抗心律失常的活性成分，已進(jìn)入國家I類新藥研制的III期臨床研究。

（五）二倍半萜

二倍半萜類化合物（sesterterpenoids）是由5個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含25個(gè)碳原子。多為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多環(huán)性化合物。數(shù)量少，分布在植物病原菌，海洋生物海綿、地衣及昆蟲分泌物中。

呋喃海綿素-3是從海綿動(dòng)物中得到的含呋喃環(huán)的鏈狀二倍半萜。呋喃海綿素-3（六）三萜及其苷

三萜類化合物（triterpenoids）是由6個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含30個(gè)碳原子。有的以游離方式存在于植物體，稱為三萜皂苷元（triterpenoid

sapogenins）。有的與糖結(jié)合形成苷類，該苷類化合物多數(shù)可溶于水，水溶液振搖后產(chǎn)生大量持久似肥皂水溶液樣泡沫，故被稱為皂苷（saponins）。三萜皂苷（六）三萜及其苷甾體皂苷皂苷（六）三萜及其苷

皂苷是由皂苷元和糖組成的。多數(shù)苷為吡喃型糖，但也有呋喃型糖。有些苷元或糖上還有?；?。這些糖多以低聚糖形式與苷元成苷，成苷位置多為3位或與28位羧基成酯皂苷（estersaponins），另外也有與16、21、23、29位等羥基成苷的。（六）三萜及其苷根據(jù)糖鏈的多少，可分單糖鏈苷、雙糖鏈苷、三糖鏈皂苷。當(dāng)原生苷由于水解或酶解，部分糖被降解時(shí)，所生成的苷叫次皂苷。三萜皂苷類化合物具有良好的生理活性。是常用中藥人參、甘草、柴胡、黃芪、桔梗、靈芝等的活性成分。（六）三萜及其苷結(jié)構(gòu)類型多數(shù)為四環(huán)三萜和五環(huán)三萜少數(shù)為鏈狀、單環(huán)、雙環(huán)和三環(huán)三萜。（六）三萜及其苷

四環(huán)三萜1、羊毛脂烷型2、達(dá)瑪烷型3、原萜烷4、葫蘆烷型5、楝烷型6、環(huán)菠蘿蜜烷型7、大戟烷型A，B，C，D環(huán)HHH123456789101112131415161718192021222324252627282930Dammaranes（六）三萜及其苷

1、羊毛脂甾烷型10，13，14分別連有β,β,α-CH3,C-20為R構(gòu)型302726252423222120191817161514131211109876543212928LanostanesHHH（六）三萜及其苷從中藥－靈芝中分離得到的四環(huán)三萜化合物302726252423222120191817161514131211109876543212928GanodenicacidCCO2HOOOOHHHOH（六）三萜及其苷2、達(dá)瑪烷型8位角甲基，10，14分別連有β,α-CH3，C-20為R或S構(gòu)型。HHH123456789101112131415161718192021222324252627282930Dammaranes（六）三萜及其苷20(S)－原人參二醇

二醇三醇中樞鎮(zhèn)靜興奮抗疲勞較強(qiáng)抗溶血溶血20(S)－原人參三醇（六）三萜及其苷4、葫蘆烷型5β-H，8β-H，10α-H,9位連有β-CH3。HHHHCucurbitanes282912345678910111213141516171819202122232425262730（六）三萜及其苷5、楝烷型由26個(gè)碳構(gòu)成，側(cè)鏈末端少4個(gè)碳原子，統(tǒng)稱為降四環(huán)三萜類。8HHH9Meliacanes（六）三萜及其苷從楝科植物Azadirachtaindica中分離得到：HHOOOCCH3OOOO1α-methoxy-1,2-dihydroepoxyazadioneCH3（六）三萜及其苷

6、環(huán)菠蘿蜜烷（環(huán)阿屯烷型）與羊毛脂甾烷相似，差別在于19位甲基與9位脫氫形成三元環(huán)。302726252423222120191817161514131211109876543212928CycloartanesHH（六）三萜及其苷

從中藥黃芪Astragalusmembranaceus中分離到的黃芪苷I24203HHOGluOHOHR2561619109R=xyl(2,3-diAc)AstragalosideI（六）三萜及其苷

五環(huán)三萜（PentacyclicTriterpenoid)1、齊墩果烷型(Oleanane）2、烏蘇烷型（Ursane）3、羽扇豆烷型（Lupane）4、木栓烷型（Friedelane）5、羊齒和異羊齒烷型6、何伯和異何伯烷型Oleananes302928272625242322212019181716151413121110987654321HHHHA，B，C，D，E環(huán)（六）三萜及其苷1、齊墩果烷型（b-香樹脂烷型）

20位有2個(gè)甲基28位和30位甲基容易發(fā)生不同程度氧化Oleananes302928272625242322212019181716151413121110987654321HHHH（六）三萜及其苷從油橄欖（Oleaeuropaea）中分到齊墩果酸：HHHCOOHHOOleanolicacid（六）三萜及其苷從甘草（Glycyrrhizauralensis）中分離得到的甘草次酸H