1、第十二章 萜类和挥发油,Terpenoids,Volatile Oils,第十二章 萜类和挥发油,一、概述,萜类化合物（Terpenoids）是一类骨架多样、数量庞大、生物活性广泛的一类重要的天然药物化学成分。 定义： 凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合（C5H8 )n 通式的衍生物均称为萜类化合物。,一、概述,萜类的生源学说 经验的异戊二烯法则(empirical isoprene rule) 生源的异戊二烯法则(biogenetic isoprene rule) 甲戊二羟酸（MVA）是各种类型萜类化合物的生 物合成的最关键前体 IPP和DMAPP是生物体内的“活性的异戊二烯”,一、概述,第十
2、二章 萜类和挥发油,二、萜类结构类型及代表化合物,单萜,倍半萜,二萜,二倍半萜,三萜,萜类化合物,单 萜,1、单萜类（monoterpene）是由2个异戊二烯单位构成、含10个碳原子的化合物类群。 是植物挥发油的主要组成成分。 可分为链状型和单环、双环等环状型两大类，其中以单环和双环型两种结构类型所包含的单萜化合物最多。构成的碳环多为六元环，也有五元环、四元环和七元环。,单 萜,1、单萜（monoterpene） （1）开链单萜（acyclic monoterpene）,香叶醇,橙花醇,香茅醇,单 萜,（2）环状单萜,薄荷醇,新薄荷醇,薄荷酮,单 萜,（2）环状单萜,l-龙脑,d-龙脑,樟脑,
3、单 萜,（3）卓酚酮类(troponoids)是一类变形的环状单萜，它们的碳架不符合异戊二烯定则，其分子中有1个七元芳环的基本结构，由于酮基的存在使七元环显示一定的芳香性， 该类化合物多具有抗菌活性， 但同时多有毒性。如扁柏素。,扁柏素,单 萜,卓酚酮类分子中的酚羟基，有较强的酸性，其酸性比一般酚类强，但弱于羧酸，它是挥发油的酸性部分。 常与某些金属离子发生具有鲜明色调的颜色反应（如Fe3+、Cu2+等）。,环烯醚萜,2 、 环烯醚萜（iridoids），含有环戊烷结构单元，包括含有取代环戊烷环烯醚萜（iridoids）和环戊烷开裂的裂环环烯醚萜（secoiridoids）两种基本碳架。,环烯
4、醚萜,环烯醚萜苷类 环烯醚萜类成分多以苷的形式存在，以10个碳的环烯醚萜苷占多数 （1）C1位多数存在官能团，可能是羟基、甲氧基或酮基；而C1-OH很活泼，易与糖结合成单糖苷。 （2）C3、C4位大多有双键，C4-甲基易氧化成-CH2OH、-CH2OR、-COOH、-COOR等。 （3）分子中的环戊烷部分呈现不同的氧化状态。,栀子苷,梓醇,当药苷,环烯醚萜,理化性质 简单的环烯醚类化合物一般为液体或低熔点固体 成苷后为白色结晶或无定形具吸湿性的粉末 此类化合物一般均味苦，是中草药中显苦味的成分之一 分子中有手性C，故都具有旋光性,环烯醚萜,理化性质 偏于亲水性，易溶于乙醇、丙酮、正丁醇，水，难
5、溶于氯仿、苯、石油醚等亲脂性有机溶剂。 苷易水解，生成的苷元为半缩醛结构易聚合难以得到结晶苷元。,环烯醚萜,显色反应及检识 对酸敏感，苷键容易被酸水解，产生的苷元具有半缩醛结构，容易进一步发生聚合等反应，故水解后不但难以得到原苷的苷元，而且还随水解条件不同而产生不同颜色的沉淀。可以利用酸水解反应检查植物中环烯醚萜苷的存在。 一般植物组织易变黑者常常可作为提供环烯醚萜苷存在的线索。,环烯醚萜,显色反应及检识 环烯醚萜苷能与一些试剂发生颜色反应，可作为该类成分的定性检识方法 京尼平与氨基酸在加热条件下反应所形成的蓝紫色沉淀，它与皮肤接触也能使皮肤染成蓝紫色 将样品溶于冰乙酸，加入少量铜离子并加热，
6、则产生蓝色反应 Shear试剂：车叶草与Shear试剂反应，产生黄色然后变为棕色，最后转为深绿色,环烯醚萜,波谱规律 IR 1640cm-1左右强峰, 烯醚双键伸缩振动 C4有酯基, 1680 cm-1左右a,b不饱和酯羰基 五元环环酮, 1710-1750cm-1左右羰基振动 五元环环氧，1250，830890cm-1左右振动 裂环类化合物，990，910cm-1左右双键振动,环烯醚萜,波谱规律 1H-NMR H-1: 4.56.2ppm C4有酯基, H-3: 7.37.7（个别7.18.1）ppm，J3,5=02Hz； C4为甲基, H-3: 6.06.2 ppm, m； C4无取代,
7、H-3: 6.5ppm左右, m , J3,4 = 68Hz J3,5 = 02Hz 有C8-H, 10-CH3：1.1-1.2ppm,d (6Hz); C7-C8为双键， 10-CH3：2.0ppm左右, -COOCH3: 3.7-3.9ppm, 3H, s,倍半萜,3、 倍半萜 倍半萜类（sesquiterpenoids）是由3个异戊二烯单位构成、含15个碳原子的化合物类群。 倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以挥发油的形式存在。 倍半萜类化合物按其结构碳环数分为无环、单环、双环、三环、四环型倍半萜；按构成环的碳原子数分为五元环、六元环、七元环等；也有按含氧官能团分为倍半萜醇、醛、酮、内
8、酯等。骨架繁杂，超过200余种，化合物千余种.,倍半萜,（1）无环倍半萜 金合欢烯，存在于枇杷叶、生姜等的挥发油中，构型体存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油中。 金合欢醇在橙花油、香茅中含量较多，为重要的高级香料原料。橙花醇具有苹果香，是橙花油中的主要成分之一。,a-金合欢烯,b-金合欢烯,金合欢醇,倍半萜,（2）环状倍半萜 青蒿素（qinghaosu, artemisinin） 是倍半萜过氧化物，是从中药青蒿（黄花蒿Artemisia annua L.）中分离到的抗恶性疟疾的有效成分。 具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的双氢青蒿素（dihydroqinghaosu） 油溶性的蒿甲醚
9、（artemether）及水溶 性的青蒿琥珀酸单酯 （artesunate），用于临 床。,倍半萜,青蒿素,倍半萜,（3）薁类化合物(azulenoids) 一种特殊的倍半萜，由五元环和七元环骈合而成的芳香骨架。 将挥发油分级分馏时，在高沸点馏分中有时可见到美丽的蓝色、紫色或绿色馏分，这提示可能有薁类成分存在，其沸点在250300之间,倍半萜,薁类化合物能溶于石油醚、乙醚、乙醇等有机溶剂，不溶于水，但可溶于强酸，加水稀释又可析出。 故可用6065硫酸或磷酸提取，提取后的酸液加水稀释，即可析出。 也可与苦味酸或三硝基苯等试剂作用，使形成络合物结晶，此结晶有敏锐的熔点可以鉴定。,倍半萜,预试挥发油
10、中是否有薁类化合物，多用溴化反应（Sabaty反应）。方法是取挥发油1滴溶于1ml氯仿中，加入5溴的氯仿溶液数滴，如产生蓝色、紫色或绿色时，显示含有薁类衍生物。 也可用对-二甲基苯甲醛-浓硫酸试剂（Ehrlich试剂）与挥发油反应，如产生紫色或红色时为正反应。,倍半萜,愈创木薁（s-guaiazuleue）系愈创木醇、喇叭醇或缬草二醇等加硫高温脱氢而成。,二 萜,4、 二萜 二萜类（diterpenoids）是由4个异戊二烯单位构成、含20个碳原子的化合物类群。 二萜广泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主，尤以松柏科植物最为普遍。,二 萜,4、 二萜 许多二萜的含氧衍生物
11、具有多方面的生物活性，如紫杉醇、穿心莲内酯、关附甲素、雷公藤内酯、甜菊苷等都具有较强的生物活性。除植物外，菌类代谢产物中也发现有二萜，从海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物。,二 萜,（ 1）链状二萜 链状二萜类化合物在自然界存在较少，常见的只有广泛存在于叶绿素的植物醇(phytol) ，曾作为合成维生素E、K1的原料。,植物醇(phytol),二 萜,（2）环状二萜 维生素A(vitamin A)是一种重要的脂溶性维生素，与眼睛的视网膜内的蛋白质结合，形成光敏感色素，是保持正常夜间视力的必需物质，也是哺乳动物生长必不可缺少的物质。,维生素A(vitamin A),二 萜,穿心莲内酯为穿心莲An
12、drographis paniculata中抗菌消炎作用的活性成分，临床用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等，与亚硫酸钠在酸性条件下可制成穿心莲内酯磺酸钠，制备水溶性注射剂。,二 萜,紫杉醇是红豆杉Taxus spp中活性成分，已成新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。关附甲素是中药关白附中的具抗心律失常的活性成分，已进入国家I类新药研制的III期临床研究。,二倍半萜,5、二倍半萜 二倍半萜类化合物（sesterterpenoids）是由5个异戊二烯单位构成、含25个碳原子。多为结构复杂的多环性化合物。数量少，分布在植物病原菌，海洋生物海绵、地衣及昆虫分泌物中。呋喃海绵素-3是从海
13、绵动物中得到的含呋喃环的链状二倍半萜。,呋喃海绵素-3,三 萜,6、三萜 三萜类化合物（triterpenoids）是由6个异戊二烯单位构成、含30个碳原子。有的以游离方式存在于植物体，称为三萜皂苷元（triterpenoid sapogenins）。有的与糖结合形成苷类，该苷类化合物多数可溶于水，水溶液振摇后产生大量持久似肥皂水溶液样泡沫，故被称为皂苷（saponins）。,三 萜,三萜皂苷,皂苷,甾体皂苷,三 萜,皂苷是由皂苷元和糖组成的。 常见的糖有葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、呋糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸，另外还有鸡纳糖、芹糖、乙酰基和乙酰氨基糖等，多数苷为吡喃型糖，但也有呋
14、喃型糖。 有些苷元或糖上还有酰基等。这些糖多以低聚糖形式与苷元成苷，成苷位置多为3位或与28位羧基成酯皂苷（ester saponins），另外也有与16、21、23、29位等羟基成苷的。,三 萜,根据糖链的多少，可分单糖链苷（monodemosides）、双糖链苷（bisdemosides）、三糖链皂苷（tridesmosidic saponins）。当原生苷由于水解或酶解，部分糖被降解时，所生成的苷叫次皂苷（prosapogenins）。 三萜皂苷类化合物具有良好的生理活性。 是常用中药人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、灵芝等的活性成分。,三 萜,三 萜,无环三萜,单环三萜,二环三萜,四环三萜
15、,五环三萜,三环三萜,三 萜,四环三萜 tetracyclic triterpenoid 1、羊毛脂烷型( Lanostane ) 2、达玛烷型( Dammarane ) 3、原萜烷( Prostane ) 4、葫芦烷型 ( Cucurbitane ) 5、楝烷型( Meliacane ) 6、环菠萝蜜烷型( Cycloartane ) 7、大戟烷型( Euphane ),A，B，C，D 环,三 萜,1、羊毛脂烷型 10，13，14分别连有,-CH3 ,C-20为R构型,三 萜,从中药灵芝中分离得到的四环三萜化合物,三 萜,2、达玛烷型 8位角甲基， 10，14分别连有,-CH3，C-20为R
16、或S构型。,三 萜,20(S)原人参二醇,二醇 三醇 中枢镇静 兴奋 抗疲劳 较强 抗溶血 溶血,20(S)原人参三醇,三 萜,4、葫芦烷型 5 - H，8 - H ，10 -H,9位连有- CH3。,三 萜,5、楝烷型,三 萜,从楝科植物Azadirachta indica中 分离得到：,三 萜,6、环阿屯烷型(环菠萝蜜烷),三 萜,从中药黄芪Astragalus membranaceus中分离到的黄芪苷 I,三 萜,五环三萜 （ Pentacyclic Triterpenoid ) 1、齐墩果烷型( Oleanane ） 2、乌苏烷型（ Ursane ） 3、羽扇豆烷型（Lupane ）
17、4、木栓烷型（ Friedelane ） 5、羊齿和异羊齿烷型 6、何伯和异何伯烷型,A，B，C，D ，E 环,三 萜,1、齐墩果烷型 20位有2个甲基 28位和30位甲基容易 发生不同程度氧化 b-amyrane,三 萜,从油橄榄（Olea europaea）中分到 齐墩果酸：,三 萜,从甘草（Glycyrrhiza uralensis）中 分离得到的 甘草次酸,三 萜,2、乌苏烷型 19，20位各有1个甲基 a-amyrane,三 萜,从女贞子叶中 分离 得到的 熊果酸 ：,三 萜,从积雪草（Centella asiatica）中 分离到的 积雪草酸,三 萜,3、羽扇豆烷型（Lupanes） E环为五元碳环,三 萜,从白头翁（Pulsatilla chinensis） 中分离得到的 23-羟基白桦酸,三 萜,4、木栓烷型,三 萜,从雷公藤（Tripterygium wilfordii） 中分离得到的 雷公藤酮：,
