天化第六章 萜類和揮發(fā)油1

第六章萜類和揮發(fā)油教學(xué)要求：1、掌握萜的定義和分類方法、萜類化合物的生源異戊二烯定則。2、掌握單萜、環(huán)烯醚萜、倍半萜、二萜的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及重要代表物。3、了解萜類化合物的理化性質(zhì)；提取與分離方法；結(jié)構(gòu)鑒定方法。4、掌握揮發(fā)油的理化性質(zhì)、提取分離方法。5、熟悉揮發(fā)油的檢識(shí)，尤其色譜檢識(shí)方法（GC、GC-MS方法）。

第一節(jié)概述萜類（terpenoids）：由甲戊二羥酸衍生而成，基本碳架具有2個(gè)或2個(gè)異戊二烯單位（C5單位）結(jié)構(gòu)特征的化合物。

2個(gè)異戊二烯單萜特點(diǎn)：骨架龐雜、種類繁多、數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化、生物活性廣泛。

化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：大多具有異戊二烯結(jié)構(gòu)片斷，其骨架以5個(gè)碳為基本單位。一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol

紫杉醇分類及存在形式萜類的生物合成途徑1、經(jīng)驗(yàn)的異戊二烯法則（empiricalisoprenerule）Wallach總結(jié)了大量此類實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，于1887年提出了異戊二烯法則，認(rèn)為萜類的碳架是由異戊二烯單位以頭-尾或非頭-尾順序相連而成有許多萜類化合物的碳架結(jié)構(gòu)無(wú)法用異戊二烯的基本單元來(lái)劃分；當(dāng)時(shí)在植物的代謝過(guò)程中也很難找到異戊二烯的存在。２.生源異戊二烯法則（biogeneticisoprenerule）Ruzicka提出的假設(shè)首先由Lynen證明焦磷酸異戊烯酯(IPP)的存在而得到驗(yàn)證，其后Folkers于1956年又證明3(R)-甲戊二羥酸(3R-mevalonic酸,MVA)是IPP的關(guān)鍵性前體物質(zhì)。由此證實(shí)了萜類化合物是經(jīng)甲戊二羥酸途徑衍生的一類化合物，這就是“生源的異戊二烯法則”。IPP和DMAPP稱“活性異戊二烯”，是萜類成分在生物體形成的真正前體，在生物合成中起著烷基化的作用。IPP和DMAPP兩者均可轉(zhuǎn)化為半萜，并在酶的作用下，頭—尾相接縮合為焦磷酸香葉酯(GPP)，衍生為單萜類化合物，或繼續(xù)與IPP分子縮合衍生為其它萜類物質(zhì)。萜類化合物的生物合成途徑幾種不符合異戊二烯法則的情況少數(shù)萜類結(jié)構(gòu)不符合異戊二烯法則，是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)變過(guò)程中產(chǎn)生異構(gòu)化或發(fā)生降解反應(yīng)的結(jié)果。自然界常有一些半萜結(jié)合在非萜類化合物結(jié)構(gòu)的母核上，形成異戊烯基或異戊基支鏈，而成為一種混雜的萜類化合物，多見(jiàn)于黃酮和苯丙素類化合物中。萜類化合物的分布萜類化合物在植物界分布很廣泛，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)萜類化合物超過(guò)了26000多種。存在最多的是種子植物，尤其是被子植物。萜類化合物經(jīng)常與樹(shù)脂、樹(shù)膠并生，與生物堿相排斥。富含揮發(fā)油的植物：松科、柏科、胡椒科、馬兜鈴科、樟科、蕓香料、龍腦科、傘形科、唇形科、敗醬科、菊科和姜科等。水生植物很少分布有揮發(fā)油。某些菌類和苔蘚類植物可合成一些萜類。從海洋生物中發(fā)現(xiàn)了大量的萜類化合物。萜類化合物的生物活性(1)抗生育活性；芫花酯甲、芫花酯乙均為引產(chǎn)藥。(2)抗白血病、抗腫瘤活性：雷公藤內(nèi)酯、雷公藤羥內(nèi)酯、鴉膽丁等。(3)驅(qū)蛔蟲和殺蟲活性：如驅(qū)蛔素，川楝素、土木香內(nèi)酯等。(4)抗瘧活性；如青蒿素、鷹爪甲素(5)神經(jīng)系統(tǒng)作用：如治療神經(jīng)分裂癥的馬桑內(nèi)酯類化合物。(6)抗菌痢和抗鉤端螺旋體活性；如穿心蓮內(nèi)酯、14—去氧穿心蓮內(nèi)酯(7)抑制血小板凝集、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈、增強(qiáng)免疫功能：如芍藥苷。二、單萜(monoterpenoids)

概念：基本碳架由兩個(gè)異戊二烯單位組成，有10個(gè)碳原子。揮發(fā)油的主要組成成分。存在于植物腺體、油室、分泌組織等。多具有較強(qiáng)的香氣和生物活性。1．無(wú)環(huán)單萜（acyclicmonoterpenoid）常見(jiàn)的三種類型月桂烷型薰衣草烷型艾蒿烷型

互為異構(gòu)體，存在于玫瑰油、橙花油、香茅油中，有玫瑰香氣，是香料的重要原料。香葉醇香橙醇順?lè)串悩?gòu)體，存在于檸檬草油、橘子油中，具檸檬香氣，用于配制檸檬香精的重要原料。2．單環(huán)單萜常見(jiàn)的三種類型環(huán)香葉烷型對(duì)-薄荷烷型卓酚酮型薄荷中含有薄荷醇。存在于薄荷油中，低熔點(diǎn)固體，其左旋體(l-menthol)習(xí)稱“薄荷腦”，為白色塊狀或針狀結(jié)晶。對(duì)皮膚和粘膜有清涼和弱的麻醉作用，用于鎮(zhèn)痛和止癢，亦有防腐和殺菌作用。α-紫羅蘭酮β-紫羅蘭酮紫羅蘭酮，工業(yè)上由檸檬醛與丙酮縮合制備，縮合產(chǎn)物環(huán)合后得到α-紫羅藍(lán)酮及β-紫羅藍(lán)酮的混合物。

α-紫羅藍(lán)酮具有馥郁的香氣，用于配制高級(jí)香料，β-紫羅藍(lán)酮可作為合成維生素A的原料。斑蝥素,存在于斑蝥,芫青干燥蟲體中，可作為皮膚發(fā)赤、發(fā)泡或生毛劑。用斑蝥素制備成的N-羥基斑蝥胺用于肝癌，有一定療效。N-羥基斑蝥胺卓酚酮類(troponoides)卓酚酮類化合物是一類變形的單萜，它們的碳架不符合異戊二烯定則，具有如下的特性:

2.分子中的酚羥基易于甲基化，但不易酰化。1.卓酚酮具有芳香化合物性質(zhì),具有酚的通性，顯酸性，酸性強(qiáng)弱：酚<卓酚酮<羧酸。3.分子中的羰基類似于羧酸中羰基的性質(zhì)，但不能和一般羰基試劑反應(yīng)。紅外光譜：羰基(1600~1650cm-1)

羥基(3100~3200cm-1)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，以資鑒別。如銅絡(luò)合物為綠色結(jié)晶，鐵絡(luò)合物為赤紅色結(jié)晶。3．雙環(huán)單萜

（1）常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)類型

蒎烷型和莰烷型最為穩(wěn)定，形成的衍生物也最多。

雙環(huán)萜蒎族苧烯莰族楷族-蒎烯-蒎烯樟腦(camphor)習(xí)稱辣薄荷酮，為白色結(jié)晶性固體，易升華，具有特殊的芳香氣味。樟腦有局部刺激作用和防腐作用，可用于神經(jīng)痛、炎癥和跌打損傷的擦劑。我國(guó)的天然樟腦產(chǎn)量占世界第一位。天然樟腦由右旋體與左旋體共存，合成品為消旋體。樟腦的旋光異構(gòu)體冰片異冰片龍腦的旋光異構(gòu)體樟腦龍腦俗稱“冰片”，又稱樟醇，為白色片狀結(jié)晶，有升華性。合成品為消旋體。

冰片有發(fā)汗、興奮、鎮(zhèn)痙和防止蟲蛀蝕、抗缺氧功能，它和蘇合香脂配合制成蘇冰滴丸治療冠心病，心絞痛。

芍藥苷是從芍藥根中得到的蒎烷單萜苦味苷，有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、抗炎及防治老年性癡呆的生物活性。

環(huán)烯醚萜類

環(huán)烯醚萜為臭蟻二醛(iridoidial)的縮醛衍生物。二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜的結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)分類及重要代表物

1.環(huán)烯醚萜苷類環(huán)烯醚萜類成分多以苷的形式存在，C1羥基多與葡萄糖形成苷，且大多為單糖苷；C11有的氧化成羧酸，并可形成酯。梔子苷、京尼平苷和京尼平苷酸是清熱瀉火中藥山梔子的主成分。京尼平苷顯示有顯著的瀉下作用和利膽作用；酶解產(chǎn)生甲硫醇而產(chǎn)生雞屎樣的惡嗅。2.4-去甲環(huán)烯醚萜苷類梓醇，是地黃中降血糖作用的主要有效成分，并有很好的利尿和遲發(fā)性的緩下功能。

梓苷(catalposide)存在于梓實(shí)中，藥理作用與梓醇相似。桃葉珊瑚苷是車前草清濕熱、利小便的有效成分，其苷元及其多聚體有抗菌作用。龍膽苦苷是龍膽科植物龍膽、當(dāng)藥、獐牙菜等植物中的苦味成分。

3.裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷

C7－C8斷鍵成裂環(huán)狀態(tài)。有時(shí)C7與C11形成六元內(nèi)酯結(jié)構(gòu)。龍膽、當(dāng)藥等在提取過(guò)程中加氨水堿化，龍膽苦苷與氨水反應(yīng)生成龍膽堿

當(dāng)藥苷、當(dāng)藥苦苷為當(dāng)藥的苦味成分。當(dāng)藥苦酯苷,羥基當(dāng)藥苦酯苷在當(dāng)藥中含量較少，但其苦味比當(dāng)藥苦苷強(qiáng)100倍以上。環(huán)烯醚萜的理化性質(zhì)1.大多數(shù)為白色結(jié)晶體或粉末，多具有旋光性,味苦。

2.易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，難溶于氯仿、乙醚和苯等親脂性有機(jī)溶劑。環(huán)烯醚萜的理化性質(zhì)3.易被水解，生成的苷元為半縮醛結(jié)構(gòu)，其化學(xué)性質(zhì)活潑，容易進(jìn)一步聚合，難以得到結(jié)晶苷元。4.苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸等都能變色。游離的苷元遇氨基酸并加熱，即產(chǎn)生深紅色至藍(lán)色，最后生成藍(lán)色沉淀。因此，與皮膚接觸，也能使皮膚染成藍(lán)色。5.苷元溶于冰醋酸溶液中，加少量銅離子，加熱，顯藍(lán)色。二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）中藥玄參、地黃等制過(guò)后變黑，就是由于這類成分起的作用。即倍半萜

基本骨架由15個(gè)碳原子，即3個(gè)異戊二烯單位組成。揮發(fā)油高沸程（250－280℃

）部分的主要成分。倍半萜是萜類化合物中最多的一類。迄今結(jié)構(gòu)骨架超過(guò)200余種，化合物有數(shù)千種，在海洋生物中就發(fā)現(xiàn)有300種。含氧衍生物多具有較強(qiáng)的香氣和生物活性，是醫(yī)藥、食品、化妝品工業(yè)的重要原料。

一、無(wú)環(huán)倍半萜存在于玫瑰油、茉莉油、金合歡油及橙花油中。是一種珍貴的香料，用于配制高級(jí)香精。二、環(huán)狀倍半萜

過(guò)氧化物倍半萜，從中藥青蒿中分得的抗瘧疾有效成分。對(duì)青蒿素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾，雙氫青蒿素，再進(jìn)行甲基化，制成油溶性的蒿甲醚及水溶性的青蒿琥珀酸單酯用于臨床。鷹爪甲素是從民間治療瘧疾草藥鷹爪根中分離出。對(duì)鼠瘧原蟲的生長(zhǎng)有強(qiáng)的抑制作用。三薁類衍生物

由五元環(huán)與七元環(huán)駢合而成的芳環(huán)骨架都稱為薁類化合物。這類化合物多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。特點(diǎn)：在可見(jiàn)光360－700nm有強(qiáng)吸收。

溶于有機(jī)溶劑和強(qiáng)酸，不溶于水。

高沸點(diǎn)餾分可見(jiàn)藍(lán)色或綠色的餾分，顯示可能有薁類的存在。可與苦味酸和三硝基苯試劑反應(yīng)，產(chǎn)生有敏銳熔點(diǎn)的Π絡(luò)合物，可供鑒別用。愈創(chuàng)木醇存在于愈創(chuàng)木木材的揮發(fā)油中，屬于薁類的還原產(chǎn)物。二萜(diterpenoids)

基本碳架由20個(gè)碳原子，即4個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成。少數(shù)為鏈狀二萜，幾乎都成環(huán)狀。植物分泌的乳汁，樹(shù)脂等均以二萜衍生物為主，尤以松柏科最為普遍。許多二萜的含氧衍生物都具有較強(qiáng)的生物活性。如穿心蓮內(nèi)酯，銀杏內(nèi)酯、紫杉醇一、無(wú)環(huán)二萜

植物醇是葉綠素的一個(gè)組成部分，是合成維生素K及維生素E的原料。二、單環(huán)二萜

重要的脂溶性維生素，存在動(dòng)物的肝臟中，特別是魚肝中。維A與視網(wǎng)膜內(nèi)的蛋白結(jié)合，形成光敏色素，是保持正常夜間視力的必需物質(zhì)。三、雙環(huán)二萜

穿心蓮內(nèi)酯：穿心蓮抗炎的主要成分。

穿心蓮內(nèi)酯：存在于穿心蓮中，具有抗炎作用，用于治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎、感冒發(fā)熱等。課本P250銀杏內(nèi)酯是銀杏根皮及葉的強(qiáng)苦味成分，是血小板活化因子的特效拮抗劑，血小板活化因子是引起哮喘等許多疾病的重要因素。二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜銀杏內(nèi)酯——屬雙環(huán)二萜類。銀杏內(nèi)酯的抗腫瘤作用

銀杏內(nèi)酯A、B、C或單獨(dú)用銀杏內(nèi)酯B可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)移癌的治療。它能提高抗癌化療劑的效果，減少不良反應(yīng)，使得耐細(xì)胞毒藥物的癌細(xì)胞對(duì)化療劑更為敏感有效。四、三環(huán)二萜雷公藤甲素、乙素、內(nèi)酯及16－羥基雷公藤內(nèi)酯醇：從雷公藤根中分得的抗癌活性物質(zhì)。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)

1992年底美國(guó)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(wèn)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%。二萜（diterpenoids）四環(huán)二萜