天然藥物化學第六章萜類與揮發(fā)油

1、第六章萜類和揮發(fā)油terpenoids and volatile oils共七十三頁教學(jio xu)目的1、掌握萜類化合物的概念及其分類，了解其生物合成途徑；2、掌握單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜的主要結(jié)構(gòu)特點及重要代表物；了解其骨架類型；3、了解萜類化合物的理化性質(zhì)；4、掌握萜類化合物的提取(tq)與分離方法；5、了解萜類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定方法；6、了解揮發(fā)油的概念及其組成、理化性質(zhì)、提取分離方法及鑒定共七十三頁教學(jio xu)重點：萜類化合物的概念及其分類；單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜的主要結(jié)構(gòu)特點及重要代表物教學難點：萜類化合物的生物合成途徑單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜的主要結(jié)構(gòu)特點

2、及重要代表物共七十三頁一、概述(i sh)二、萜類的結(jié)構(gòu)(jigu)類型及重要代表物三、 萜類化合物的理化性質(zhì)四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)測定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油共七十三頁 萜類化合物是一類重要的天然藥物化學成分。從化學結(jié)構(gòu)看，它是異戊二烯的聚合體及其衍生物，其骨架一般以五個碳為基本單位，少數(shù)例外。甲戊二羥酸（MVA）（而不是異戊二烯）才是萜類化合物生源途徑中最關(guān)鍵的前體物。 因此，凡由甲戊二羥酸衍生(yn shn)、且分子式符合（C5H8)n 通式的衍生物均稱為萜類化合物。一、萜的含義(hny)共七十三頁異戊二烯單位的數(shù)目(shm)，如單萜、倍半萜、二萜等碳

3、環(huán)的有無和數(shù)目的多少，進一步分為鏈萜、單環(huán)萜、雙環(huán)萜、三環(huán)萜、四環(huán)萜等，例如鏈狀二萜、單環(huán)二萜、雙環(huán)二萜、三環(huán)二萜、四環(huán)二萜。萜類多數(shù)是含氧衍生物，所以萜類化合物又可分為醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜類。 本章主要介紹單萜、倍半萜、二萜、二倍半萜等萜類以及揮發(fā)油類化合物。 一、萜的分類(fn li)共七十三頁通式(tngsh)：(C5H8)n 結(jié)構(gòu)單元：異戊二烯1 半萜 2 單萜（揮發(fā)油） 3 倍半萜（揮發(fā)油） 4 二萜（苦味素、植物醇） 5 二倍半萜（海洋生物） 6 三萜（皂苷、樹脂(shzh)） 8 四萜（植物胡蘿卜素）8 多聚萜（橡膠）分類： n天然產(chǎn)物中最大類 (26000種), 結(jié)構(gòu)復

4、雜, 生物活性多樣藥物的重要來源：青蒿素 蒿甲醚（倍半萜） 紫杉醇（二萜）共七十三頁二、萜類的生源學說(xu shu)經(jīng)驗(jngyn)的異戊二烯法則（empirical isoprene rule）生源的異戊二烯法則（biogenetic isoprene rule）經(jīng)驗的異戊二烯法則 Wallach 1887年提出 異戊二烯法則艾里木酚酮 扁柏酚 土青木香酮共七十三頁二、萜類的生源學說(xu shu)生源的異戊二烯法則(fz) Ruzicka 提出 前體物是 活性的異戊二烯 后由Lynen和Folkers得到證實經(jīng) 甲戊二羥酸途徑衍生甲戊二羥酸（MVA）共七十三頁二、萜類的生源學說(xu

5、shu)甲戊二羥酸(MVA) 焦磷酸異戊烯酯(IPP) 焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP)DAPP+IPP 焦磷酸香葉(xin y)酯（GPP） 焦磷酸金合歡酯（FPP）IPP共七十三頁 DAPP(C5) IPP(C5) 單萜 焦磷酸香葉酯(C10) 甾族類(z li) IPP 倍半萜 焦磷酸金合歡酯(C15) 角沙烯(C30) 三萜(C30) IPP 二萜 焦磷酸香葉基香葉酯(C20) 類胡蘿卜素(C40) IPP二倍半萜 焦磷酸香葉基金合歡酯(C25) 萜類化合物的生物合成(hchng)途徑共七十三頁甾體 C27焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP)C5乙酰輔酶(f mi)A甲戊二羥酸(MVA)焦磷酸

6、異戊烯酯(IPP)C5縮合(suh)焦磷酸香葉酯(GPP)單萜 C10+C5焦磷酸金合歡酯(FPP)倍半萜 C15GGPP 二萜 C20角鯊烯 C30三萜 C30 -3CH3二、生源、分類共七十三頁一、概述(i sh)二、萜類的結(jié)構(gòu)(jigu)類型及重要代表物三、 萜類化合物的理化性質(zhì)四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)測定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油共七十三頁 單萜類（monoterpenoids）是由 2 個異戊二烯單位構(gòu)成、含10個 C 的化合物類群，是揮發(fā)油的主要組分。分子量小，脂溶性。其含氧衍生物多具有(jyu)較強的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原

7、料。單萜成苷時，不具有揮發(fā)性，不能隨水蒸氣蒸餾。分類：鏈狀型和環(huán)狀型（單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)等） 可參看P223圖63單萜的基本骨架一、單 萜共七十三頁（1）鏈狀單萜一、單 萜共七十三頁NPP中間體檸檬(nn mn)烷莰烷蒎烷守烷蒈烯（2）環(huán)狀單萜共七十三頁（2）環(huán)狀單萜（單環(huán)單萜、雙環(huán)(shun hun)單萜、三環(huán)單萜）一、單 萜共七十三頁一、單 萜紫羅蘭酮 紫羅蘭酮斑蝥素 N羥基(qingj)斑蝥胺芍藥(sho yo)苷共七十三頁（3）卓酚酮類 卓酚酮類：變形單萜，其碳架不符合(fh)異戊二烯規(guī)則， 具有抗菌活性，但同時多有毒性。1、酸性2、酚羥基易甲基化，不易?；?、羰基不能和一般羰基試劑反應(yīng)

8、4、能與多種金屬離子絡(luò)合顯顏色用于鑒別一、單 萜g-崖柏素a-崖柏素扁柏(binbi)素共七十三頁1、概述 為蟻臭二醛的縮醛衍生物，含有環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)單元 取代環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜（iridoids） 環(huán)戊烷開裂(ki li)的裂環(huán)環(huán)烯醚萜（secoiridoids）兩種基本碳架。二、環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜骨架(gji) 裂環(huán)環(huán)烯醚萜骨架(gji)共七十三頁生物(shngw)合成途徑二、環(huán)烯醚萜（iridoids）氧化(ynghu)共七十三頁二、環(huán)烯醚萜（iridoids）共七十三頁2、理化(lhu)性質(zhì)二、環(huán)烯醚萜（iridoids）苷大多為白色結(jié)晶或粉末，多具旋光性，味苦；苷易溶水和甲

9、醇，苷可溶乙醇、丙酮和正丁醇；苷難溶于氯仿、苯等親酯性有機溶劑；其苷易水解，苷元為半縮醛結(jié)構(gòu)(jigu)容易聚合，難得到結(jié)晶苷元苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸能變色，與皮膚接觸會變藍苷元在冰醋酸溶液中，加少量銅離子，加熱顯藍色共七十三頁3、結(jié)構(gòu)分類及重要代表物A、環(huán)烯醚萜苷類 ： 10個碳占多數(shù)， C1羥基多與葡萄糖成苷，大多為單糖苷(tnggn)； 有的C11氧化成羧酸，可成酯。二、環(huán)烯醚萜（iridoids）梔子(zh z)苷京尼平苷 R為CH3京尼平苷酸R為H雞屎藤苷共七十三頁二、環(huán)烯醚萜B、4去甲(q ji)環(huán)烯醚萜苷 ： 9個碳構(gòu)成共七十三頁龍膽(ln dn)苦苷gentiopic

10、rosideNH4OH5% HCl龍膽堿(dn jin)gentianineC、裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷：苦味苷龍膽苦苷，當藥苷，當藥苦苷，繡球內(nèi)酯苦苷等共七十三頁1、概述 通式：(C5H8)3 分布：揮發(fā)油高沸點部分。 海洋低等動物（海藻、軟體動物等）、 昆蟲(knchng)中也有發(fā)現(xiàn) 存在形式：揮發(fā)油，醇、酮、內(nèi)酯或苷，生物堿。 含氧衍生物多具有香氣和生物活性 骨架繁雜，超過200余種三、倍半萜共七十三頁生源 GPP(C10) + IPP(C5) FPP(C15) 焦磷酸金合歡酯分類(fn li)： 按碳環(huán)數(shù)：無環(huán)、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)型； 按環(huán)的碳原子數(shù)：五元環(huán)、六元環(huán)、七元環(huán)等； 按含氧官能團

11、：倍半萜醇、醛、酮、內(nèi)酯等。三、倍半萜共七十三頁2、無環(huán)倍半萜： 鏈狀倍半萜三、倍半萜共七十三頁3、單環(huán)倍半萜 青蒿素：倍半萜過氧化物，抗惡性( xng)瘧疾。 雙氫青蒿素，蒿甲醚、青蒿琥珀酸單酯 用于臨床。 鷹爪甲素：抑制鼠瘧原蟲的生長。 三、倍半萜共七十三頁4、雙環(huán)(shun hun)倍半萜三、倍半萜棉 酚共七十三頁5、三環(huán)倍半萜三、倍半萜環(huán)桉醇共七十三頁三、倍半萜6、奧衍生物奧類是由五元環(huán)與七元環(huán)并和而成的一種非苯環(huán)芳烴化合物，分子結(jié)構(gòu)中具有高度的共軛體系。多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。性質(zhì)：1、奧類可與苦味酸或三硝基苯形成具有敏銳熔點的p絡(luò)合物，用于鑒別2、 沸點高，揮發(fā)油分餾時

12、可見美麗(mil)的藍、紫、綠色現(xiàn)象時，示有奧類存在共七十三頁3、 Sabety反應(yīng) 可與溴-氯仿溶液(rngy)產(chǎn)生藍色或綠色4、 可與Ehrlich試劑（對-二甲氨基苯甲醛、濃硫酸）反應(yīng)產(chǎn)生紫色、紅色愈創(chuàng)木奧愈創(chuàng)木醇2，4-二甲基-7-異丙基奧三、倍半萜共七十三頁1、概述由4個異戊二烯單位構(gòu)成(guchng)、含20個C的化合物類群。 由GGPP衍生而成 分布：植物界廣泛，植物分泌的乳汁、樹脂等均以二萜類衍生物為主，松柏科最多，菌類代謝產(chǎn)物，海洋生物。 四、二 萜共七十三頁生物(shngw)活性強：紫杉醇、穿心蓮內(nèi)酯、關(guān)附甲素、雷公藤內(nèi)酯、甜菊苷等。生源四、二 萜MVA2NPP或GPP二萜

13、C20GGPP(焦磷酸香葉(xin y)基香葉(xin y)酯)共七十三頁 2、鏈狀二萜四、二 萜共七十三頁3、環(huán)狀二萜 維生素A：動物肝，魚肝，保持(boch)夜間視力，哺乳動物生長四、二 萜共七十三頁四、二 萜4、雙環(huán)(shun hun)二萜穿心蓮內(nèi)酯：抗菌消炎活性成分，臨床治療急性(jxng)菌痢、胃腸炎、咽喉炎等，與亞硫酸鈉反應(yīng)可制成穿心蓮內(nèi)酯磺酸鈉，制備水溶性注射劑。銀杏內(nèi)酯：治療心腦血管疾病共七十三頁5、三環(huán)二萜 紫杉醇：是紅豆杉中活性成分，已成新型(xnxng)天然抗腫瘤藥物，對于卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效好。雷公藤甲素：抑制乳腺癌和胃癌細胞系集落形成四、二 萜共七十三頁6、四環(huán)三

14、萜甜菊苷：甜度為蔗糖(zhtng)的300倍四、二 萜共七十三頁 由5個異戊二烯單位構(gòu)成、含25個C。 生源：由焦磷酸香葉基金(jjn)合歡酯（GFPP）衍生而成。 多為結(jié)構(gòu)復雜的多環(huán)性化合物，數(shù)量少。五、二倍半萜共七十三頁一、概述(i sh)二、萜類的結(jié)構(gòu)(jigu)類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化性質(zhì)四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)測定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油共七十三頁（一）性狀(xngzhung)：1、形態(tài) 單萜和倍半萜 油狀液體，可揮發(fā)， 低熔點固體 二萜和二倍半萜，結(jié)晶性固體。2、味 苦味，或極苦，又稱苦味素。 但甜菊苷例外3、旋光性 具有光學活性。

15、一、物理性質(zhì)(wl xngzh)共七十三頁（二）溶解性 親脂性強，萜類的苷有一定(ydng)的親水性。 具內(nèi)酯結(jié)構(gòu)萜可用堿溶酸沉法分離純化。 萜類對高熱、光、和酸堿敏感。一、物理性質(zhì)(wl xngzh)共七十三頁（一）加成反應(yīng)(ji chn fn yn) 有雙鍵和醛，酮等羰基的萜類化合物1、 雙鍵加成反應(yīng)A 與鹵化氫加成B 與溴加成 二、化學性質(zhì)(huxu xngzh)共七十三頁二、化學性質(zhì)(huxu xngzh)C 與亞硝酰氯加成不飽和萜類 氯化亞硝基衍生物 亞硝基胺類D DielsAlder加成 順丁烯二酸酐共七十三頁2、羰基(tn j)加成反應(yīng)A 與亞硫酸氫鈉加成二、化學性質(zhì)(huxu

16、xngzh)共七十三頁B 與硝基苯肼加成C與吉拉德試劑(shj)加成二、化學性質(zhì)(huxu xngzh)共七十三頁（二）氧化(ynghu)反應(yīng)氧化劑：O3，CrO3，KMnO4，SeO2等二、化學性質(zhì)(huxu xngzh)共七十三頁二、化學性質(zhì)(huxu xngzh)共七十三頁（三）脫氫(tu qn)反應(yīng) （四）分子重排反應(yīng) WagnerMeerwein重排，-蒎烯合成樟腦二、化學性質(zhì)(huxu xngzh)共七十三頁一、概述(i sh)二、萜類的結(jié)構(gòu)(jigu)類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化性質(zhì)四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)鑒定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油

17、共七十三頁一 、 提取(tq) 低分子(fnz)單萜：揮發(fā)油環(huán)烯醚萜苷卓酚酮萜單萜倍半萜二萜：二萜內(nèi)酯、二萜生物堿低分子倍半萜：揮發(fā)油倍半萜內(nèi)酯奧類三萜及其苷共七十三頁1、溶劑提取法 :苷類；非苷類2、堿提取酸沉淀法3、活性炭吸附(xf)法 4、大孔樹脂吸附法 一、提取(tq) 親脂性：單萜、二萜、倍半萜內(nèi)酯、三萜 親水性：苷類（環(huán)烯醚萜苷、三萜苷） 不穩(wěn)定：環(huán)烯醚萜苷、倍半萜內(nèi)酯 共七十三頁 溶劑(rngj)提取法提取苷 材料 醇浸膏(jn o) 不溶物 水液 親脂性雜質(zhì)MeOH (EtOH)熱提熱水反復溶解 Et2O萃取 Et2O萃取液 水液 低極性(游離萜; 黃酮苷元, 部分單糖苷) E

18、tOAc液 中等極性(萜單糖苷, 雙糖苷) (如葉綠素,樹脂物) EtOAc萃取 n-BuOH萃取 n-BuOH液 高極性(雙糖苷, 三糖苷) 水液(水溶性雜質(zhì))水液共七十三頁結(jié)晶法分離柱色譜分離 吸附柱色譜，硅膠，氧化鋁 硅膠硝酸銀色譜 溶劑系統(tǒng) 反相柱色譜 RP-18，RP-8等 凝膠色譜法 Sephadex LH-20利用結(jié)構(gòu)(jigu)中特殊功能團分離 內(nèi)酯；雙鍵，羰基；萜類生物堿一、分離(fnl)共七十三頁一、概述(i sh)二、萜類的結(jié)構(gòu)(jigu)類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化性質(zhì)四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)鑒定六、揮發(fā)油第六章 萜類和揮發(fā)油共七

19、十三頁一、波譜(bp)法在萜類結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用紫外光譜(gungp)UV紅外光譜IR質(zhì)譜MS核磁共振譜NMR： 1H-, 13C-, 2D-共七十三頁第六章 萜類和揮發(fā)油一、概述(i sh)二、萜類的結(jié)構(gòu)(jigu)類型及代表性化合物三、 萜類化合物的理化性質(zhì)四、萜類化合物的提取分離五、 萜類化合物的檢識與結(jié)構(gòu)鑒定六、揮發(fā)油共七十三頁揮發(fā)油（volatile oils） ： 精油（essential oils），一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。性狀：常溫能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。分布：種子植物，尤其是芳香植物。菊科(菊)、蕓香科(花椒、橙)、傘形科(茴香)存在：油滴狀，或與樹脂(shzh)、粘

20、液質(zhì)共存，少數(shù)成苷。一、概 述共七十三頁生物活性： 祛痰(q tn)、止咳、平喘、驅(qū)風、健胃、解 熱、鎮(zhèn)痛、抗菌消炎作用。 薄荷油、茉莉花油、樟腦、冰片、丁香酚應(yīng)用： 醫(yī)藥，香料工業(yè)，日用食品、化學工業(yè)等。一、概 述共七十三頁組成和分類 成分十分復雜，幾十 上百個組份。1)萜類化合物 ：單萜(低沸點)、倍半萜(高沸點)及其含氧衍生物，如薄荷油、樟腦等；2)芳香族化合物：萜源性化合物以及苯丙素類(C6-C3)，如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等；3)脂肪族化合物：如正癸烷和小分子(fnz)醇、醛及酸類化合物（如正壬醇）；4)其它類化合物：揮發(fā)油樣物質(zhì)，如大蒜油等，液態(tài)小分子生物堿：川芎嗪(生物堿類)一、

21、概 述共七十三頁一、概 述共七十三頁性狀 顏色：無色或微黃 氣味：香氣或特異氣味 形態(tài)：常溫(chngwn)透明液體 揮發(fā)性：可揮發(fā)溶解度 不溶于水，易溶于有機溶劑 物理常數(shù) 沸點在70300，隨水蒸氣蒸餾，比水輕，具光學活性和強折光性穩(wěn)定性 易氧化，應(yīng)存于棕色瓶，陰涼低溫保存。二、揮發(fā)油的性質(zhì)(xngzh)共七十三頁 （一）水蒸汽蒸餾(zhngli)藥材 + H2O 餾出液 鹽析 萃取 分液 揮發(fā)油 （二）溶劑法 2、吸收：油脂(yuzh)(高級脂肪烴) 1、藥材 + 低沸點溶劑提取 浸膏 揮發(fā)油減壓濃縮放冷除雜熱乙醇溶解(三) 冷壓法：含量高，但雜質(zhì)多3、二氧化碳超臨界流體萃取法；三、揮發(fā)

22、油的提取共七十三頁 (一) 冷凍法 低溫可結(jié)晶 含量高 析腦(薄荷(b he) (二) 分餾法：減壓 (三) 化學方法 1、堿性成份 2、酚、酸性組份 3、利用官能團特性分離 醇類：成脂，皂化，乙醚提 羰基化合物：NaHSO3，羰基試劑 其它成分：酯類，醚類，含雙鍵 (四) 色譜分離法 AgNO3柱色譜四、揮發(fā)油成分(chng fn)的分離 難度大共七十三頁物理常數(shù)的測定 相對密度、比旋度、折光率、凝固點等化學常數(shù)的測定 酸值 酯值 皂化(zohu)值功能團的測定 酚類、 羰基化合物、 不飽和化合物和奧類衍生物、 內(nèi)酯類化合物五、揮發(fā)油成分(chng fn)的鑒定共七十三頁色譜法的應(yīng)用 薄層色譜(s p)、 氣相色譜法、 GC/MS聯(lián)用法五、揮發(fā)油成分(chng fn)的鑒定特點：高度儀器化、快速程序：樣品 GC(氣相色譜) 分離器(除N2濃縮樣品) MS(質(zhì)譜) DS(data storage數(shù)據(jù)庫, 與標準圖譜對照) 共七十三頁練 習 題1、經(jīng)驗的異戊二烯定則2、開鏈萜烯的分子組成(z chn)符合下述哪項通式：（ ） A. (C3H6)n B. (C4H8)n C. (C5H8)n D. (C6H8)n3、中草藥中地黃、玄參、梔子中的主要成