沈陽藥科大學(xué)天然藥物化學(xué)-萜類化合物

沈陽藥科大學(xué)天然藥物化學(xué)——萜類化合物第1頁/共94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94頁一、萜類化合物的含義1970年統(tǒng)計已確定結(jié)構(gòu)者約4000種1982年統(tǒng)計超過一萬種。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第3頁/共94頁第4頁/共94頁一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol第5頁/共94頁一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol第6頁/共94頁一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol第7頁/共94頁一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol第8頁/共94頁一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol第9頁/共94頁一、萜類化合物的含義上述這些化合物，進行氧化加熱后都產(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10頁/共94頁一、萜類化合物的含義實驗異戊二烯規(guī)則（empiricalisoprenerule）凡是以異戊二烯或異戊烷為基本單位，以頭尾相接的方式而結(jié)合的化合物，通式為(C5H8)n。

結(jié)構(gòu)中異戊二烯的結(jié)合方式有頭-頭、尾-尾相接，甚至無法用異戊二烯的基本單元來劃分,這又如何解釋呢？Ruzicka提出了所有萜類的前體物是“活性的異戊二烯”的假設(shè)。

.生源異戊二烯規(guī)則（biogeneticisoprenerule）第11頁/共94頁第12頁/共94頁一、萜類化合物的含義2.生源異戊二烯規(guī)則（biogeneticisoprenerule）凡是由甲戊二羥酸途徑合成的化合物都稱萜類，通式為(C5H8)n。第13頁/共94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14頁/共94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15頁/共94頁二、萜類的結(jié)構(gòu)分類單萜monoterpenoids鏈狀單萜環(huán)狀單萜卓酚酮類環(huán)烯醚萜第16頁/共94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17頁/共94頁第18頁/共94頁第19頁/共94頁香葉醇geraniol橙花醇nerol具有似玫瑰的香氣。mp=229~230無水CaCl2結(jié)晶性分子復(fù)合物H2O分解純品蒸餾不能形成結(jié)晶性分子復(fù)合物無水CaCl2(從揮發(fā)油中分離出來)二苯胺基甲酰氯二苯胺基甲酸酯（結(jié)晶）加堿皂化蒸餾純品具有似玫瑰的香氣。mp=255~260(與共存的香葉醇分離)順反異構(gòu)體第20頁/共94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，進一步而成薄荷烷衍生物。第21頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類(一)單萜（monoterpenoids)第22頁/共94頁重要的環(huán)狀單萜化合物：第23頁/共94頁重要的環(huán)狀單萜化合物：第24頁/共94頁重要的環(huán)狀單萜化合物：第25頁/共94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26頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類(一)單萜（monoterpenoids)卓酚酮類的特點：1.具有芳香化合物的性質(zhì)，顯酸性，酸性介于酚類和羧酸之間，即酚<卓酚酮<羧酸。

2.分子中的酚羥基易于甲基化，但不易?；＃ǚ磻?yīng)物酸性強，則質(zhì)子易解離，所以甲基化較易。-OH易與>C=O形成分子內(nèi)氫鍵，所以不易?；＃┑?7頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類(一)單萜（monoterpenoids)3.分子中的羰基類似于羧酸中羧基的性質(zhì)，但不能和一般羰基試劑反應(yīng)。4.能與多種金屬離子形成絡(luò)合物結(jié)晶體，并顯示不同顏色，可用于鑒別。如：銅絡(luò)合物→為綠色結(jié)晶，鐵絡(luò)合物→為赤紅色結(jié)晶。第28頁/共94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。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29頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜第30頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）第31頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）第32頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）第33頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜的結(jié)構(gòu)類型第34頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）物理性質(zhì)

1.大多為白色結(jié)晶體或粉末；味苦，多具有旋光性。

2.溶解性：苷類易溶于H2O、MeOH；可溶于EtOH、n-BuOH等溶劑。難溶于——CHCl3、Et2O、C6H6等第35頁/共94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36頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）

中藥玄參、地黃等制過后變黑，就是由于這類成分起的作用。即第37頁/共94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38頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）化學(xué)性質(zhì)4.波譜特征：第39頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）

由3個異戊二烯單位構(gòu)成，含15個碳原子。

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40頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）1.無環(huán)倍半萜第41頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.環(huán)狀倍半萜第42頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.環(huán)狀倍半萜第43頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）3.薁類衍生物（azulenoids）由五元環(huán)與七元環(huán)駢合而成的芳環(huán)骨架如：愈創(chuàng)木薁（s-guaiazulene）第44頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）3.薁類衍生物（azulenoids）薁類是一種非苯核芳烴化合物沸點——250~300℃溶有機溶劑——甲醇、乙醇、乙醚、石油醚不溶水可溶于強酸（加水稀釋又可析出）（可用60~65%硫酸或磷酸提取）第45頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）3.薁類衍生物（azulenoids）

揮發(fā)油分餾時，高沸點餾分可見到美麗的藍(lán)色、紫色或綠色的現(xiàn)象——示有薁類存在預(yù)試揮發(fā)油中薁類成分：①Sabety反應(yīng)：揮發(fā)油/CHCl3+5%溴/CHCl3→藍(lán)紫色或綠色②Ehrlich試劑：（對-二甲胺基苯甲醛濃硫酸）揮發(fā)油+試劑→紫色或紅色第46頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）由4個異戊二烯單位構(gòu)成，含20個碳原子。分兩類：1.鏈狀二萜2.環(huán)狀二萜1.鏈狀二萜第47頁/共94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，為增強穿心蓮內(nèi)酯水溶性，將其制備成衍生物：第48頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜第49頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜銀杏內(nèi)酯——屬雙環(huán)二萜類。作為拮抗血小板活化因子，用于治療因血小板活化因子引起的種種休克狀障礙第50頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜雷公藤根中二萜類成分屬三環(huán)二萜類。具抗癌活性第51頁/共94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52頁/共94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53頁/共94頁二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜

甜菊苷（stevioside）：存在于甜菊葉中?？偺鹁哲蘸考s6%，甜度約為蔗糖的300倍。第54頁/共94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55頁/共94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56頁/共94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)或低熔點的固體。沸點——單萜<倍半萜（分子量、雙鍵的增加——揮發(fā)性降低，熔點和沸點增高——用分餾法進行分離。）第57頁/共94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稱碳原子，且多有異構(gòu)體。第58頁/共94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——易溶醇及脂溶性有機溶劑難溶水具內(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59頁/共94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)（1）雙鍵加成反應(yīng)（鹵化氫、溴、亞硝酰氯、DA反應(yīng)）加成產(chǎn)物通常具有結(jié)晶性：

——識別雙鍵的存在及不飽和度

——分離純化第60頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)①與鹵化氫反應(yīng)

萜類化合物中的雙鍵能與氫鹵酸類，生成結(jié)晶性加成產(chǎn)物。例如：檸檬烯與氯化氫加成反應(yīng)。第61頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)②與溴反應(yīng)

萜類的雙鍵在冰醋酸或乙醚與乙醇的混合溶液中，在冰冷卻下，濾取析出的結(jié)晶性加成物。第62頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)③與亞硝酰氯反應(yīng)

大多不飽和的萜類成分可與亞硝酰氯（Tilden試劑）發(fā)生加成反應(yīng)，生成亞硝基氯化物。第63頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)④DA反應(yīng)（Diels-Alder）

有共軛雙鍵的萜類成分能與順丁烯二酸酐產(chǎn)生Diels-Alder加成反應(yīng)，生成結(jié)晶形加成產(chǎn)物。第64頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)（2）羰基——加成反應(yīng)（與亞硫酸氫鈉、硝基苯肼、吉拉德試劑加成）①與亞硫酸氫鈉加成含羰基的萜類可與亞硫酸氫鈉發(fā)生加成反應(yīng)，生成結(jié)晶加成物，復(fù)加酸或加堿使其分解，生成原來的反應(yīng)產(chǎn)物。如：從香茅油中分取檸檬醛第65頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)*

反應(yīng)時間過長或溫度過高，使雙鍵發(fā)生加成，并形成不可逆的雙鍵加成物。第66頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)②與硝基苯肼加成

含羰基的萜類可與對硝基苯肼或2，4-二硝基苯肼在磷酸中發(fā)生加成反應(yīng)，生成對硝基苯肼或2，4-二硝基苯肼的加成物。第67頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)③與吉拉德試劑加成

吉拉德（Girard）試劑是一類帶有季銨基團的酰肼，常用的有GirardT和GirardP，結(jié)構(gòu)如下：第68頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)③與吉拉德試劑加成第69頁/共94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70頁/共94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71頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)鉻酐的氧化反應(yīng)——薄荷醇氧化成薄荷酮第72頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)再如：二氧化硒——具有特殊的氧化性能，專一氧化位置見以下反應(yīng)。第73頁/共94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℃）而實現(xiàn)脫氫。第74頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)第75頁/共94頁三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)第76頁/共94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，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77頁/共94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78頁/共94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。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79頁/共94頁四、萜類化合物的提取分離（一）提取1.溶劑提取法藥材回收溶劑MeOH或EtOH提取藥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、正丁醇萃取脂溶性雜質(zhì)苷元粗總苷第80頁/共94頁四、萜類化合物的提取分離（一）提取2.堿提酸沉淀法倍半萜內(nèi)酯類：利用堿可使內(nèi)酯開環(huán)（溶于水），酸化后閉環(huán)（析出）。注意：用酸、堿時，可引起構(gòu)型發(fā)生改變。第81頁/共94頁四、萜類化合物的提取分離（一）提取3.吸附法（1）活性炭吸附法苷類活性炭吸附未被吸附的水雜得純品苷水洗除水雜用稀醇、醇等有機溶劑洗脫回收有機溶劑第82頁/共94頁四、萜類化合物的提取分離（一）提取3.吸附法（2）大孔樹脂吸附法苷類得純品苷通過大孔吸附樹脂用水、稀醇、醇依次洗脫第83頁/共94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.利用特殊功能團結(jié)構(gòu)中常含有：內(nèi)酯、雙鍵、羰基等官能團。可制成衍生物、堿溶酸沉等方法。第84頁/共94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85頁/共94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86頁/共94頁五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用例如：

鏈狀的共軛雙鍵體系——