天然藥物化學(xué) 萜類化合物

天然藥物化學(xué)萜類化合物第1頁/共49頁本章內(nèi)容一、萜類化合物的含義二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用第2頁/共49頁一、萜類化合物的含義1970年統(tǒng)計(jì)已確定結(jié)構(gòu)者約4000種1982年統(tǒng)計(jì)超過一萬種。萜類化合物是天然物質(zhì)中最多的一類化合物。如：揮發(fā)油、樹脂、橡膠以及胡蘿卜素等萜類成分中，有些具有生理活性，如：龍腦、山道年和川楝素（驅(qū)蛔）、穿心蓮內(nèi)酯（抗菌)、人參皂苷以及甘草酸等第3頁/共49頁一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol第4頁/共49頁一、萜類化合物的含義上述這些化合物，進(jìn)行氧化加熱后都產(chǎn)生異戊二烯，即：C5H8定義：凡由異戊二烯聚合衍生的化合物，其分子式符合(C5H8)n通式的。第5頁/共49頁本章內(nèi)容一、萜類化合物的含義二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用第6頁/共49頁倍半萜153揮發(fā)油單萜102揮發(fā)油半萜 5n=1植物葉二、萜類的結(jié)構(gòu)分類萜類化合物的分類及分布二萜204樹脂、苦味質(zhì)、植物醇二倍半萜255海綿、植物病菌三萜306皂苷、樹脂、植物乳汁四萜408植物胡蘿卜素多聚萜~7.5×103至~3×105(C5H8)n橡膠、硬橡膠分類碳數(shù)(C5H8)n存在第7頁/共49頁二、萜類的結(jié)構(gòu)分類（一）單萜（monoterpenoids)1.鏈狀單萜較重要的化合物是一些含氧衍生物，如：萜醇、萜醛類。第8頁/共49頁第9頁/共49頁第10頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類(一)單萜（monoterpenoids)2.環(huán)狀單萜是由焦磷酸香葉酯（GPP）的雙鍵異構(gòu)化生成焦磷酸橙花酯（nerylpyrophosphate,NPP），NPP再經(jīng)雙鍵轉(zhuǎn)位脫去焦磷酸基，生成具薄荷烷骨架的陽碳離子后，進(jìn)一步而成薄荷烷衍生物。第11頁/共49頁重要的環(huán)狀單萜化合物：第12頁/共49頁重要的環(huán)狀單萜化合物：第13頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類(一)單萜（monoterpenoids)3.卓酚酮類（troponoides）是一類變形的單萜，其碳架不符合異戊二烯定則。第14頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）屬雙環(huán)單萜。蟻臭二醛（iridoidial）的縮醛衍生物。含環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)單元，具環(huán)狀單萜的特點(diǎn)。是從臭蟻的防衛(wèi)性分泌物中分離出來的物質(zhì)，其生物合成途徑不同于單萜，不是經(jīng)由脫去GPP分子中焦磷酸基而直接產(chǎn)生閉環(huán)反應(yīng)這一生源途徑。生物合成途徑如下：第15頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜第16頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）第17頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）化學(xué)性質(zhì)1.半縮醛-OH：使苷元不穩(wěn)定，易分解，易聚合。故難得到結(jié)晶苷元。2.呈色反應(yīng)：第18頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）化學(xué)性質(zhì)3.雙鍵性質(zhì)：如：車葉草苷四乙酸酯第19頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）

由3個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成，含15個(gè)碳原子。

分布在植物和微生物界，多以揮發(fā)油的形式存在。是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成成分。數(shù)目和結(jié)構(gòu)骨架類型——萜類中最多的一類成分。迄今結(jié)構(gòu)骨架超過200余種，化合物數(shù)千種。分類：無環(huán)倍半萜、環(huán)狀倍半萜、薁類衍生物第20頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）1.無環(huán)倍半萜第21頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.環(huán)狀倍半萜第22頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.環(huán)狀倍半萜第23頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）由4個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成，含20個(gè)碳原子。分兩類：1.鏈狀二萜2.環(huán)狀二萜1.鏈狀二萜第24頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜存在于植物中環(huán)狀二萜類，較重要的有：屬雙環(huán)二萜類化合物具有抗炎作用但水溶性不好，為增強(qiáng)穿心蓮內(nèi)酯水溶性，將其制備成衍生物：第25頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜紫杉醇（taxol）：又稱紅豆杉醇(屬三環(huán)二萜類)1972年底美國FDA批準(zhǔn)上市，臨床用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效較好第26頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜

解決紫杉醇（taxol）的資源問題（含量低）：半合成：

為紫杉醇的前體物，是半合成品的母體。在紅豆杉的針葉和小枝中含0.1%。第27頁/共49頁二、結(jié)構(gòu)分類（五）二倍半萜（sesterterpenoids）

該類化合物數(shù)量少，約有6種類型30余種化合物。第28頁/共49頁本章內(nèi)容一、萜類化合物的含義二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用第29頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1.性狀（1）形態(tài)：單萜、倍半萜——多具有特殊香氣的油狀液體；常溫可揮發(fā)或低熔點(diǎn)的固體。沸點(diǎn)——單萜<倍半萜（分子量、雙鍵的增加——揮發(fā)性降低，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)增高——用分餾法進(jìn)行分離。）第30頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)

1.性狀（1）形態(tài)：

二萜和二倍半萜——多為結(jié)晶性固體。（2）味：多具苦味（萜類又稱苦味素）（3）旋光和折光性多具有不對(duì)稱碳原子，且多有異構(gòu)體。第31頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)

2.溶解度

萜類親脂性強(qiáng)——易溶醇及脂溶性有機(jī)溶劑難溶水具內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的萜類——溶于堿水，酸化析出（用于分離純化）萜類對(duì)高熱、光和酸堿較為敏感，或氧化，或重排，引起結(jié)構(gòu)改變。第32頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排1.加成反應(yīng)加成產(chǎn)物通常具有結(jié)晶性：

——識(shí)別雙鍵的存在及不飽和度

——分離純化第33頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)*反應(yīng)時(shí)間過長或溫度過高，使雙鍵發(fā)生加成，并形成不可逆的雙鍵加成物。第34頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排2.氧化反應(yīng)用途——測(cè)定分子中雙鍵的位置；萜類醛酮的合成。常用的氧化劑有：臭氧、鉻酐（三氧化鉻）、四醋酸鉛、高錳酸鉀、二氧化硒等。例：第35頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)臭氧的氧化反應(yīng)：第36頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排3.脫氫反應(yīng)脫氫反應(yīng)通常在惰性氣體的保護(hù)下，用鉑黑或鈀做催化劑，將萜類成分與硫或硒共熱（200~300℃）而實(shí)現(xiàn)脫氫。第37頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)第38頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)第39頁/共49頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排4.分子重排萜類，特別是雙環(huán)萜在發(fā)生加成、消除或親核性取代反應(yīng)時(shí)，常常發(fā)生碳架的改變，產(chǎn)生Wagner-Meerwein重排。目前工業(yè)上由α-蒎烯合成樟腦的過程，就是應(yīng)用Wagner-Meerwein重排再氧化制得。第40頁/共49頁本章內(nèi)容一、萜類化合物的含義二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用第41頁/共49頁四、萜類化合物的提取分離（一）提取單萜、倍半萜多為揮發(fā)油的組成成分，它們的提取分離方法將在揮發(fā)油中論述。環(huán)烯醚萜多以單糖苷的形式存在，親水性較強(qiáng)。倍半萜內(nèi)酯類成分——易發(fā)生結(jié)構(gòu)的重排。二萜類成分——易聚合而樹脂化引起結(jié)構(gòu)變化。宜選用新鮮藥材或迅速晾干的藥材，盡可能避免酸、堿的處理。第42頁/共49頁四、萜類化合物的提取分離（二）分離1.結(jié)晶法2.柱層析法吸附劑：硅膠、氧化鋁（中性）等3.利用特殊功能團(tuán)結(jié)構(gòu)中常含有：內(nèi)酯、雙鍵、羰基等官能團(tuán)?？芍瞥裳苌?、堿溶酸沉等方法。第43頁/共49頁本章內(nèi)容一、萜類化合物的含義二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用第44頁/共49頁五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（一）紫外光譜具有共軛雙鍵、羰基與雙鍵構(gòu)成共軛體系

——紫外光區(qū)產(chǎn)生吸收。一般最大吸收峰為：共軛雙烯——λmax215~270α、β不飽和羰基——λmax220~250第45頁/共49頁五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（二）紅外光譜

萜類多含有雙鍵、共軛雙鍵、甲基、偕二甲基、環(huán)外亞甲基、含氧官能團(tuán)等。如：偕二甲基在νmax1370cm-1

（吸收峰裂分，出現(xiàn)二條吸收帶。）內(nèi)酯類——νmax1700cm-1~1800cm-1

（強(qiáng)峰為羰基的特征吸收峰。）第46頁/共49頁五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（二）紅外光譜

在飽和內(nèi)酯環(huán)中，隨著內(nèi)酯環(huán)碳原子數(shù)的減少，環(huán)的張力增大，吸收波長向高波數(shù)移動(dòng)：六元環(huán)內(nèi)酯羰基——νmax1735cm-