天然药物化学第六章1萜类化合物课件

天然药物化学第六章1萜类化合物课件1本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义2一、萜类化合物的含义1970年统计已确定结构者约4000种1982年统计超过一万种。萜类化合物是天然物质中最多的一类化合物。如：挥发油、树脂、橡胶以及胡萝卜素等萜类成分中，有些具有生理活性，如：龙脑、山道年和川楝素（驱蛔）、穿心莲内酯（抗菌)、人参皂苷以及甘草酸等一、萜类化合物的含义1970年统计已确定结构者约4000种3一、萜类化合物的含义mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜类化合物的含义mentholsantoninmyrce4一、萜类化合物的含义上述这些化合物，进行氧化加热后都产生异戊二烯，即：C5H8定义：凡由异戊二烯聚合衍生的化合物，其分子式符合(C5H8)n通式的。一、萜类化合物的含义上述这些化合物，进行氧化加热后都产生异戊5本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义6倍半萜153挥发油单萜102挥发油半萜 5n=1植物叶二、萜类的结构分类萜类化合物的分类及分布二萜204树脂、苦味质、植物醇二倍半萜255海绵、植物病菌三萜306皂苷、树脂、植物乳汁四萜408植物胡萝卜素多聚萜~7.5×103至~3×105(C5H8)n橡胶、硬橡胶分类碳数(C5H8)n存在倍半萜157二、萜类的结构分类（一）单萜（monoterpenoids)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。二、萜类的结构分类（一）单萜（monoterpenoids)8天然药物化学第六章1萜类化合物课件9天然药物化学第六章1萜类化合物课件10二、结构分类(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。二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids11重要的环状单萜化合物：重要的环状单萜化合物：12重要的环状单萜化合物：重要的环状单萜化合物：13二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids)3.卓酚酮类（troponoides）是一类变形的单萜，其碳架不符合异戊二烯定则。二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids14二、结构分类（二）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。生物合成途径如下：二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）15二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）环烯醚萜二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）环烯醚萜16二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）17二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质1.半缩醛-OH：使苷元不稳定，易分解，易聚合。故难得到结晶苷元。2.呈色反应：二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质18二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质3.双键性质：如：车叶草苷四乙酸酯二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质如：车19二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）

由3个异戊二烯单位构成，含15个碳原子。分布在植物和微生物界，多以挥发油的形式存在。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。分类：无环倍半萜、环状倍半萜、薁类衍生物二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）20二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）1.无环倍半萜二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）21二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.环状倍半萜二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）22二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.环状倍半萜二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）23二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）由4个异戊二烯单位构成，含20个碳原子。分两类：1.链状二萜2.环状二萜1.链状二萜二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）分两类：124二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜存在于植物中环状二萜类，较重要的有：属双环二萜类化合物具有抗炎作用但水溶性不好，为增强穿心莲内酯水溶性，将其制备成衍生物：二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二25二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜紫杉醇（taxol）：又称红豆杉醇(属三环二萜类)1972年底美国FDA批准上市，临床用于治疗卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效较好二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二26二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜解决紫杉醇（taxol）的资源问题（含量低）：半合成：为紫杉醇的前体物，是半合成品的母体。在红豆杉的针叶和小枝中含0.1%。二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二27二、结构分类（五）二倍半萜（sesterterpenoids）该类化合物数量少，约有6种类型30余种化合物。二、结构分类（五）二倍半萜（sesterterpenoids28本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义29三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质1.性状（1）形态：单萜、倍半萜——多具有特殊香气的油状液体；常温可挥发或低熔点的固体。沸点——单萜<倍半萜（分子量、双键的增加——挥发性降低，熔点和沸点增高——用分馏法进行分离。）三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质1.性状30三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质

1.性状（1）形态：二萜和二倍半萜——多为结晶性固体。（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。三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质1.性状31三、萜类化合物的理化性质（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。三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质2.溶解度32三、萜类化合物的理化性质（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——分离纯化三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应233三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质*反应时间过长或温度过高，使双键发生加成，并形成不可逆的双键加成物。三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质*反应时间过长或温34三、萜类化合物的理化性质（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：三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应235三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质臭氧的氧化反应：三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质臭氧的氧化反应：36三、萜类化合物的理化性质（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3.脱氢反应脱氢反应通常在惰性气体的保护下，用铂黑或钯做催化剂，将萜类成分与硫或硒共热（200~300℃）而实现脱氢。三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应237三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质38三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质39三、萜类化合物的理化性质（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4.分子重排萜类，特别是双环萜在发生加成、消除或亲核性取代反应时，常常发生碳架的改变，产生Wagner-Meerwein重排。目前工业上由α-蒎烯合成樟脑的过程，就是应用Wagner-Meerwein重排再氧化制得。三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应240本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义41四、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。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。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42四、萜类化合物的提取分离（二）分离1.结晶法2.柱层析法吸附剂：硅胶、氧化铝（中性）等3.利用特殊功能团结构中常含有：内酯、双键、羰基等官能团。可制成衍生物、碱溶酸沉等方法。四、萜类化合物的提取分离（二）分离1.结晶法43本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义44五、波谱法在结构鉴定中的应用（一）紫外光谱具有共轭双键、羰基与双键构成共轭体系——紫外光区产生吸收。一般最大吸收峰为：共轭双烯——λmax215~270α、β不饱和羰基——λmax220~250五、波谱法在结构鉴定中的应用（一）紫外光谱45五、波谱法在结构鉴定中的应用（二）红外光谱萜类多含有双键、共轭双键、甲基、偕二甲基、环外亚甲基、含氧官能团等。如：偕二甲基在νmax1370cm-1（吸收峰裂分，出现二条吸收带。）内酯类——νmax1700cm-1~1800cm-1（强峰为羰基的特征吸收峰。）五、波谱法在结构鉴定中的应用（二）红外光谱萜46五、波谱法在结构鉴定中的应用（二）红外光谱在饱和内酯环中，随着内酯环碳原子数的减少，环的张力增大，吸收波长向高波数移动：六元环内酯羰基——νmax1735cm-1五元环″——νmax1770cm-1四元环″——νmax1840cm-1五、波谱法在结构鉴定中的应用（二）红外光谱在47五、波谱法在结构鉴定中的应用（三）质谱由于萜的基本母核多，且无稳定的芳香环、芳杂环及脂杂环结构系统，大多缺乏“定向”裂解基团，因而在电子轰击下能够裂解的化学键较多，重排屡屡发生，裂解方式复杂。但大多数萜类还是有一些可供参考的规律。五、波谱法在结构鉴定中的应用（三）质谱由于萜的基本48五、波谱法在结构鉴定中的应用（四）核磁共振萜类化合物类型多、骨架复杂、结构庞杂，大多是根据文献收集的氢谱、碳谱数据，对样品进行对照比较进行解析。五、波谱法在结构鉴定中的应用（四）核磁共振萜类化49天然药物化学第六章1萜类化合物课件50本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义51一、萜类化合物的含义1970年统计已确定结构者约4000种1982年统计超过一万种。萜类化合物是天然物质中最多的一类化合物。如：挥发油、树脂、橡胶以及胡萝卜素等萜类成分中，有些具有生理活性，如：龙脑、山道年和川楝素（驱蛔）、穿心莲内酯（抗菌)、人参皂苷以及甘草酸等一、萜类化合物的含义1970年统计已确定结构者约4000种52一、萜类化合物的含义mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜类化合物的含义mentholsantoninmyrce53一、萜类化合物的含义上述这些化合物，进行氧化加热后都产生异戊二烯，即：C5H8定义：凡由异戊二烯聚合衍生的化合物，其分子式符合(C5H8)n通式的。一、萜类化合物的含义上述这些化合物，进行氧化加热后都产生异戊54本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义55倍半萜153挥发油单萜102挥发油半萜 5n=1植物叶二、萜类的结构分类萜类化合物的分类及分布二萜204树脂、苦味质、植物醇二倍半萜255海绵、植物病菌三萜306皂苷、树脂、植物乳汁四萜408植物胡萝卜素多聚萜~7.5×103至~3×105(C5H8)n橡胶、硬橡胶分类碳数(C5H8)n存在倍半萜1556二、萜类的结构分类（一）单萜（monoterpenoids)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。二、萜类的结构分类（一）单萜（monoterpenoids)57天然药物化学第六章1萜类化合物课件58天然药物化学第六章1萜类化合物课件59二、结构分类(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。二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids60重要的环状单萜化合物：重要的环状单萜化合物：61重要的环状单萜化合物：重要的环状单萜化合物：62二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids)3.卓酚酮类（troponoides）是一类变形的单萜，其碳架不符合异戊二烯定则。二、结构分类(一)单萜（monoterpenoids63二、结构分类（二）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。生物合成途径如下：二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）64二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）环烯醚萜二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）环烯醚萜65二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）66二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质1.半缩醛-OH：使苷元不稳定，易分解，易聚合。故难得到结晶苷元。2.呈色反应：二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质67二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质3.双键性质：如：车叶草苷四乙酸酯二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）化学性质如：车68二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）

由3个异戊二烯单位构成，含15个碳原子。分布在植物和微生物界，多以挥发油的形式存在。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。分类：无环倍半萜、环状倍半萜、薁类衍生物二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）69二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）1.无环倍半萜二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）70二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.环状倍半萜二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）71二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.环状倍半萜二、结构分类（三）倍半萜（sesquiterpenoids）72二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）由4个异戊二烯单位构成，含20个碳原子。分两类：1.链状二萜2.环状二萜1.链状二萜二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）分两类：173二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜存在于植物中环状二萜类，较重要的有：属双环二萜类化合物具有抗炎作用但水溶性不好，为增强穿心莲内酯水溶性，将其制备成衍生物：二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二74二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜紫杉醇（taxol）：又称红豆杉醇(属三环二萜类)1972年底美国FDA批准上市，临床用于治疗卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效较好二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二75二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二萜解决紫杉醇（taxol）的资源问题（含量低）：半合成：为紫杉醇的前体物，是半合成品的母体。在红豆杉的针叶和小枝中含0.1%。二、结构分类（四）二萜（diterpenoids）2.环状二76二、结构分类（五）二倍半萜（sesterterpenoids）该类化合物数量少，约有6种类型30余种化合物。二、结构分类（五）二倍半萜（sesterterpenoids77本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义78三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质1.性状（1）形态：单萜、倍半萜——多具有特殊香气的油状液体；常温可挥发或低熔点的固体。沸点——单萜<倍半萜（分子量、双键的增加——挥发性降低，熔点和沸点增高——用分馏法进行分离。）三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质1.性状79三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质

1.性状（1）形态：二萜和二倍半萜——多为结晶性固体。（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。三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质1.性状80三、萜类化合物的理化性质（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。三、萜类化合物的理化性质（一）物理性质2.溶解度81三、萜类化合物的理化性质（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——分离纯化三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应282三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质*反应时间过长或温度过高，使双键发生加成，并形成不可逆的双键加成物。三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质*反应时间过长或温83三、萜类化合物的理化性质（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：三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应284三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质臭氧的氧化反应：三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质臭氧的氧化反应：85三、萜类化合物的理化性质（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3.脱氢反应脱氢反应通常在惰性气体的保护下，用铂黑或钯做催化剂，将萜类成分与硫或硒共热（200~300℃）而实现脱氢。三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应286三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质87三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质88三、萜类化合物的理化性质（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4.分子重排萜类，特别是双环萜在发生加成、消除或亲核性取代反应时，常常发生碳架的改变，产生Wagner-Meerwein重排。目前工业上由α-蒎烯合成樟脑的过程，就是应用Wagner-Meerwein重排再氧化制得。三、萜类化合物的理化性质（二）化学性质1.加成反应289本章内容一、萜类化合物的含义二、结构分类三、理化性质四、提取分离五、波谱法在结构鉴定中的应用本章内容一、萜类化合物的含义90四、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—