terpenoids 萜類化合物 普通高等教育 十五 國家級規劃教材 中藥化學 第七章 本章內容 一 萜類化合物的含義二 結構分類三 理化性質四 提取分離五 波譜法在結構鑒定中的應用 一 萜類化合物的含義 1970年統計已確定結構者約4000種1982年統計超過一萬種 萜類化合物是天然物質中最多的一類化合物 如 揮發油 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 山道年和川棟素 驅蛔 穿心蓮內酯 抗菌 人參皂苷以及甘草酸等 一 萜類化合物的含義 什么樣的結構屬萜類化合物呢 一 萜類化合物的含義 一 萜類化合物的含義 一 萜類化合物的含義 一 萜類化合物的含義 一 萜類化合物的含義 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 一 萜類化合物的含義 1 實驗異戊二烯規則 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合的化合物 通式為 C5H8 n 結構中異戊二烯的結合方式有頭 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 2 生源異戊二烯規則 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 在實際工作中 還是以實驗異戊二烯規則為主 本章內容 一 萜類化合物的含義二 結構分類三 理化性質四 提取分離五 波譜法在結構鑒定中的應用 倍半萜153揮發油 單萜102揮發油 半萜5n 1植物葉 二 萜類的結構分類 萜類化合物的分類及分布 二萜204樹脂 苦味質 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 C5H8 n存在 二 萜類的結構分類 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 香葉醇geraniol 橙花醇nerol 具有似玫瑰的香氣 mp 229 230 無水CaCl2 結晶性分子復合物 H2O 分解 純品 蒸餾 不能形成結晶性分子復合物 無水CaCl2 從揮發油中分離出來 二苯胺基甲酰氯 二苯胺基甲酸酯 結晶 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 順反異構體 重要的環狀單萜化合物 重要的環狀單萜化合物 2 環狀單萜 生毛劑 二 結構分類 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 二 結構分類 一 單萜 monoterpenoids 卓酚酮類的特點 1 具有芳香化合物的性質 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 但不易酰化 二 結構分類 一 單萜 monoterpenoids 3 分子中的羰基類似于羧酸中羰基的性質 但不能和一般羰基試劑反應 4 能與多種金屬離子形成絡合物結晶體 并顯示不同顏色 可用于鑒別 如 銅絡合物 為綠色結晶 鐵絡合物 為赤紅色結晶 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 屬雙環單萜 蟻臭二醛 iridoidial 的縮醛衍生物 含環戊烷結構單元 具環狀單萜的特點 是從臭蟻的防衛性分泌物中分離出來的物質 其生物合成途徑不同于單萜 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 環烯醚萜的結構類型 抗炎 健胃 降壓等作用 用于治療心腦血管 肝膽等疾病及糖尿病的原料藥物 有抗癌 神經保護 抗炎 利尿 降血糖及抗肝炎病毒地黃等植物中 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 物理性質1 大多為白色結晶體或粉末 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 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 化學性質1 半縮醛 OH 使苷元不穩定 易分解 易聚合 故難得到結晶苷元 雙鍵易加成 2 呈色反應 二 結構分類 二 環烯醚萜 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 二 結構分類 二 環烯醚萜 iridoids 化學性質3 雙鍵性質 如 車葉草苷四乙酸酯 二 結構分類 三 倍半萜 sesquiterpenoids 由3個異戊二烯單位構成 含15個碳原子 分布在植物和微生物界 多以揮發油的形式存在 是揮發油高沸程部分的主要組成成分 數目和結構骨架類型 萜類中最多的一類成分 迄今結構骨架超過200余種 化合物數千種 分類 無環倍半萜 環狀倍半萜 薁類衍生物 二 結構分類 三 倍半萜 sesquiterpenoids 1 無環倍半萜 二 結構分類 三 倍半萜 sesquiterpenoids 2 環狀倍半萜 二 結構分類 三 倍半萜 sesquiterpenoids 2 環狀倍半萜 二 結構分類 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁類衍生物 azulenoids 凡由五元環與七元環駢合而成的芳環骨架稱 如 愈創木薁 s guaiazulene 二 結構分類 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 二 結構分類 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁類衍生物 azulenoids 揮發油分餾時 高沸點餾分可見到美麗的藍色 紫色或綠色的現象 示有薁類存在預試揮發油中薁類成分 Curcumol莪術醇 二 結構分類 四 二萜 diterpenoids 由4個異戊二烯單位構成 含20個碳原子 分兩類 1 鏈狀二萜2 環狀二萜1 鏈狀二萜 二 結構分類 四 二萜 diterpenoids 2 環狀二萜 存在于植物中環狀二萜類 較重要的有 屬雙環二萜類化合物但水溶性不好 為增強穿心蓮內酯水溶性 將其制備成衍生物 二 結構分類 四 二萜 diterpenoids 2 環狀二萜 銀杏內酯 屬雙環二萜類 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 二 結構分類 四 二萜 diterpenoids 2 環狀二萜 紫杉醇 taxol 又稱紅豆杉醇 屬三環二萜類 1972年底美國FDA批準上市 臨床用于治療卵巢癌 乳腺癌和肺癌療效較好 二 結構分類 四 二萜 diterpenoids 2 環狀二萜 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 二 結構分類 四 二萜 diterpenoids 2 環狀二萜 甜菊苷 stevioside 存在于甜菊葉中 總甜菊苷含量約6 甜度約為蔗糖的300倍 二 結構分類 五 二倍半萜 sesterterpenoids 該類化合物數量少 約有6種類型30余種化合物 本章內容 一 萜類化合物的含義二 結構分類三 理化性質四 提取分離五 波譜法在結構鑒定中的應用 三 萜類化合物的理化性質 一 物理性質 1 性狀 1 形態單萜 倍半萜 多為油狀液體 少數為固體結晶 具有揮發性和特異性香氣 沸點 單萜 倍半萜 分子量 雙鍵的增加 含氧基團數的增加 揮發性降低 熔點和沸點增高 用分餾法進行分離 二萜和二倍半萜 多為結晶性固體 各種萜的苷多為固體結晶或粉末 不具揮發性 2 味 多具苦味 萜類又稱苦味素 2 旋光性多具有不對稱碳原子 有光學活性 3 溶解度 游離萜類親脂性強 易溶醇及脂溶性有機溶劑 難溶水具羧基 酚羥基及內酯結構的游離萜類 溶于堿水 酸化析出 用于分離純化 萜苷溶于水和醇 不溶于親脂性有機溶劑萜類對高熱 光和酸堿較為敏感 或氧化 或重排 引起結構改變 二 化學性質 1 加成反應 1 雙鍵加成反應 鹵化氫 溴 亞硝酰氯 DA反應 加成產物通常具有結晶性 識別雙鍵的存在及不飽和度 分離純化 與鹵化氫反應 萜類化合物中的雙鍵能與氫鹵酸類 生成結晶性加成產物 例如 檸檬烯與氯化氫加成反應 與溴反應 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 濾取析出的結晶性加成物 與亞硝酰氯反應 大多不飽和的萜類成分可與亞硝酰氯 Tilden試劑 發生加成反應 生成亞硝基氯化物 DA反應 Diels Alder 有共軛雙鍵的萜類成分能與順丁烯二酸酐產生Diels Alder加成反應 生成結晶形加成產物 2 羰基 加成反應 與亞硫酸氫鈉 吉拉德試劑加成 與亞硫酸氫鈉加成含羰基的萜類可與亞硫酸氫鈉發生加成反應 生成結晶加成物 復加酸或加堿使其分解 生成原來的反應產物 如 從香茅油中分取檸檬醛 反應時間過長或溫度過高 使雙鍵發生加成 并形成不可逆的雙鍵加成物 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 結構如下 2 分子重排萜類 特別是雙環萜在發生加成 消除或親核性取代反應時 常常發生碳架的改變 產生Wagner Meerwein重排 目前工業上由 蒎烯合成樟腦的過程 就是應用Wagner Meerwein重排再氧化制得 本章內容 一 萜類化合物的含義二 結構分類三 理化性質四 提取分離五 波譜法在