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萜类化合物的结构研究

是挥发油高沸程部分的主要组成成分。 数目和结构骨架类型——萜类中最多的一类成分
迄今结构骨架超过200余种,化合物数千种。
可分为无环、单环、双环、三环及四环等类型:
1.无环倍半萜
α-金合欢烯 f arnesene
β-金合欢烯 f arnesene
CH2OH
金合欢醇 f arnesol
2、单环倍半萜
-OH -OH -OH -OH
R3
银杏内酯 J -OH H -OH
(三)二萜(diterpenoids)
属三环二萜类。具抗癌活性
雷公藤根中二萜类成分
O R3
O
12
R2
雷公藤甲素
R1 R2 R3
H H CH3
R1
1 10
7
O 18
H
O 19
OH O
雷公藤乙素 雷公藤内酯
OH H CH3 H OH CH3
10%醋酸 R H
NN
R'
(促进反应) R'
脂溶
EtOH
O
水溶
复原
乙醚萃取
H+ 水层
回收乙醚
酸化
+
N
X
加水
可与非羰基类脂溶性成分分离
(二)化学性质
2.氧化反应 用途——测定分子中双键的位置;
萜类醛酮的合成。 常用的氧化剂有:
臭氧、铬酐(三氧化铬)、四醋酸铅、高锰酸 钾、二氧化硒等。例:
臭氧的氧化反应:
3O3
月桂烯
O
O
O
O
[H]
O
O
O
O
O
O
O
+
CHO + 2HCHO
丙酮
CHO
甲醛
α-羰基异戊醛
四、萜类化合物的提取分离
(一)提取
➢ 单萜、倍半萜多为挥发油的组成成分,它们的提取分离 方法将在挥发油中论述。
➢ 环烯醚萜多以单糖苷的形式存在,亲水性较强。 ➢ 倍半萜内酯类成分——易发生结构的重排。 ➢ 二萜类成分——易聚合而树脂化引起结构变化。
在实际工作中,仍以经验异戊二烯规则为主。 (分类、结构分析)
萜类化合物的分类及分布
分 类 碳数
半萜
5
(C5H8)n n=1
存在 植物叶
单萜
10
2
挥发油
倍半萜 15
3
挥发油
二萜
20
4 树脂、苦味质、植物醇
二倍半萜 25
5 海绵、植物病菌
三萜
30
6 皂苷、树脂、植物乳汁
四萜
40
8 植物胡萝卜素
多聚萜 ~7.5×103至~3×105 (C5H8)n 橡胶、硬橡胶
较好
(四)二倍半萜
基本碳架有25个碳原子构成,该类成分发现较晚,1965 年才有第一个报道,至1997年共发现416个该类成分,共有 无环、单环、三环、四环及五环6种类型。
H
22
16
18
17
20
24 8 9 H 15
19
OHC
O
H7
O
6
10 14
11
13
21
5 3
4
21
H
H
23
12
OH
25
蛇孢假壳素A
按异戊二烯单位数(或碳数)分类。 • 可分为半萜、单萜、倍半萜、二萜….四萜、多萜等。
二、萜类化合物的生物合成途径
1.经验异戊二烯法则(empirical isoprene rule) 凡是以异戊二烯为基本单位,以头尾相接的方式
而结合的化合物,通式为(C5H8)n。 随着新的萜类化合物不断增多, 结构中异戊二烯
4、双环单萜(bicyclic monoterpenoid)
OH
蒈烷型
坎烷型
龙脑
龙脑俗称冰片,是樟脑的还原产物,有左旋体和右旋体两 类,合成品为外消旋体混合物,有发汗、兴奋、镇痉和防止 腐蚀等作用,还有显著的抗氧功能。
5、环烯醚萜(iridoids)
属双环单萜。 蚁臭二醛(iridoidial)的缩醛衍生物。 含环戊烷结构单元,具环状单萜的特点。 是从臭蚁的防卫性分泌物中分离出来的物质,其 生物合成途径不同于单萜,不是经由脱去GPP分子中 焦磷酸基而直接产生闭环反应这一生源途径。
①与卤化氢反应 萜类化合物中的双键能与氢卤酸类,生成结晶性
加成产物。 例如:柠檬烯与氯化氢加成反应。
+ 2HCl
柠檬烯
Cl
冰醋酸
Cl
柠檬烯二氢氯化物 (固体结晶)
②与溴反应
萜类的双键在冰醋酸或乙醚与乙醇的混合溶液中, 在冰冷却下,滤取析出的结晶性加成物。
+ Br2
Br
Br
加成物
③与亚硝酰氯反应
3、单环单萜(monocyclic monoterpenoids)
对-薄荷烷型
OH 薄荷醇
薄荷醇(menthol)的左旋体习称薄荷脑,是薄荷油中 的主要组成部分,具有弱的镇痛、止痒和局麻作用,亦有 防腐、杀菌和清凉作用。
CH CH CO CH3
环香叶烷型
α-紫罗兰酮
紫罗兰酮(ionone)是一种名贵的人造紫罗兰香料,其中 α-紫罗兰酮具有馥郁的香气,用于配制高级香料;β-紫罗兰酮 可用作合成VA的原料。天然的紫罗兰酮存在于千屈菜科指甲 花挥发油中。
(2)味:多具苦味 (萜类又称苦味素)
(3)旋光和折光性 多具有不对称碳原子,且多有异构体。
(一)物理性质
2.溶解度
萜类亲脂性强——易溶醇及脂溶性有机溶剂 难溶水
具内酯结构的萜类——溶于碱水,酸化析出 (用于分离纯化)
萜类对高热、光和酸碱较为敏感,或氧化,或重排,引 起结构改变。
(二)化学性质 1.加成反应 2.氧化反应 3.脱氢反应 4.分子重排 •1.加成反应 •(1)双键加成反应 •(卤化氢、溴、亚硝酰氯、DA反应) • 加成产物通常具有结晶性: • —— 识别双键的存在及不饱和度 • —— 分离纯化
(一)单萜(monoterpenoids)
由2个异戊二烯单位构成,含10个碳原子。多以挥 发油的形式存在。
分链状、单环,双环单萜等. 1.链状单萜 较重要的化合物是一些含氧衍生物,如:萜醇、 萜醛类。
(一)单萜(monoterpenoids) 2.环状单萜 是由焦磷酸香叶酯(GPP)的双键异构化生成焦磷酸 橙花酯(nerylpyrophosphate, NPP),NPP再经双键 转位脱去焦磷酸基,生成具薄荷烷骨架的阳碳离子后, 进一步而成薄荷烷衍生物。
6 7
8 10
H4
3 5 9
O2
1
H OH
OH H
O
H
环烯醚萜
特点:
(1)C1多连有羟基,其半缩醛结构使C1 -OH不稳定, 与糖结合成苷的形式存在于植物体中; (2) 多数为单糖苷 (3) 根据苷元C4位取代基的有无可分为:
A.环烯醚萜苷
C4位多连有甲基或羧基、羧酸甲酯、羟甲基等, 又称为C-4位有取代基环烯醚萜苷。
宜选用新鲜药材或迅速晾干的药材,尽可能避免 酸、碱 的处理。
1.溶剂提取法
药材
MeOH或EtOH提取
回收溶剂
COOCH3
O
CH2OH O¡ªglc
栀子苷
B. 4-去甲基环烯醚萜苷
是环烯醚萜苷C4位去甲基降解苷,苷元碳架部分由9个
碳组成。
OH OH
CH CH CO O
O
H H O¡ªglc
玄参苷(钩果草苷) 镇痛抗炎
OH
O
梓醇(降血糖、利尿)
O
CH2OH O¡ªglc
2)裂环环烯醚萜苷
O
O
NH3
O
O-glc
中药玄参、地黄等炮制过后变黑,就是由于这类 成分起的作用。即

聚合
玄参苷(玄参中)
苷元
水解
梓醇(地黄中)(同上)
黑色
2.呈色反应:
苷元 + H + 苷元 + OH 苷元 + >C=O
呈色 呈色 呈色
如:环烯醚萜 + 氨基酸
兰色
环烯醚萜 + 冰醋酸 Cu2+ 兰色
(二)倍半萜
由3个异戊二烯单位构成,含15个碳原子 多以挥发油的形式存在
大多不饱和的萜类成分可与亚硝酰氯(Tilden 试剂)发生加成反应,生成亚硝基氯化物。
Cl N O
Cl
亚硝酰氯
NO
不饱和的萜类
N
亚硝基胺类 NO
缩合
亚硝基氯化物 (蓝绿色结晶)
(六氢吡啶)
固体结晶
④DA反应(Diels-Alder) 有共轭双键的萜类成分能与顺丁烯二酸酐产生
Diels-Alder加成反应,生成结晶形加成产物。
16-羟基雷公藤内酯醇 H H CH2OH
紫杉醇(taxol):又称红豆杉醇(属三环二萜类)
CH3COO
O
OH
H
HH
CCCO
O OH2 NH CO
10 9
8 76
H
3 45
1
2H
O
OH
OC OCH 3
OCO
紫杉醇(taxol) 植物中含百万分之二
1972年底美国 FDA批准上市, 临床用于治疗 卵巢癌、乳腺 癌和肺癌疗效
的结合方式有头-头、尾-尾相接,甚至无法用异戊二 烯的基本单元来划分,这又如何解释呢?
Ruzicka提出了萜类的前体物是“活性的异戊二烯” 的假设。
2.生源异戊二烯规则(biogenetic isoprene rule)
凡是由甲戊二羟酸途径合成的化合物都称萜类。 甲戊二羟酸是各类萜类化合物生物合成的关键前 体.IPP及 DMAPP可视作“活性异戊二烯”.
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