天然药物化学主题知识讲座

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第一节概述一、萜类含义和分类1、萜类含义凡是由甲戊二羟酸（Mevalonicacid,MVA）衍生、且分子式符合（C5H8）n通式衍生物均称为萜类化合物。异戊二烯甲戊二羟酸天然药物化学主题知识讲座第1页2

（1）化学结构大多具有异戊二烯结构片断，其骨架以5个碳为基本单位。（2）绝大多数萜类化合物为含氧衍生物。（3）有萜类化合物以苷形式存在，如环烯醚萜苷类成份；有萜类化合物分子中含有氮原子，称为萜类生物碱，如乌头碱。2、特点天然药物化学主题知识讲座第2页3

3、分类（1）按照异戊二烯数目进行分类分类碳原子数通式(C5H8)n存在半萜5n=1

植物叶单萜10n=2

挥发油倍半萜15n=3

挥发油二萜20n=4树脂、苦味质二倍半萜25n=5海绵、细菌三萜30n=6皂苷、树脂四萜40n=8色素多聚萜103-105(C5H8)n橡胶天然药物化学主题知识讲座第3页4

（2）同时依据各萜类分子结构中碳环有没有和数目标多少，深入分为:不含环：链状萜含一个环：单环萜含二个环：双环萜含三个环：三环萜含四个环：四环萜含环

是各类天然物质中最多一类成份。据不完全统计萜类化合物超出了2各种。4、分布天然药物化学主题知识讲座第4页

萜类化合物含有广泛生物活性。如：

抗炎、抗菌：穿心莲内酯（二萜）

抗恶性疟疾：青蒿素（倍半萜），

抗癌（乳腺癌、肺癌）：紫杉醇（二萜），

提升机体免疫力：人参皂苷（三萜），

抑制血小板凝集、扩张冠脉、增强免疫功效：如芍药苷

促进肝细胞再生活性：如齐墩果酸

降血脂、降血清总胆固醇活性：如泽泻萜醇A(alisolA)。

抗菌消炎活性：如雪胆甲素(cucubitacinIIa)、雪胆乙素(cucubitacin，IIb)。5、生物活性天然药物化学主题知识讲座第5页6

二、萜类生源学说萜类化合物生源主要有以下两种观点：经验异戊二烯法则生源异戊二烯法则

（一）经验异戊二烯法则：

1887年Wallach提出：自然界存在萜类化合物是由异戊二烯衍生而成首尾相连聚合体及其衍生物。并以是否符合异戊二烯法则作为判断是否为萜类化合物一个主要标准。

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天然药物化学主题知识讲座第7页不足：1、天然界中不存在游离异戊二烯。2、一些萜类化合物碳架不符合异戊二烯基本单元，如：苍耳醇(xanthanol)、扁柏酚(hinokitiol)、土青木香酮(aristolone)、艾里木芬酮(eremophilone)，等等。天然药物化学主题知识讲座第8页（二）生源异戊二烯法则：

德国学者Ruzicka于1938年提出了生源异戊二烯法则:萜类化合物是由甲戊二羟酸（MVA）衍生路径衍生而来。甲戊二羟酸酶脱水焦磷酸异戊烯酯(IPP)酶衍生萜类化合物

少数萜类结构不符合异戊二烯法则，是因为在转变过程中产生异构化或发生降解反应结果。

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萜类化合物生物合成路径天然药物化学主题知识讲座第11页12

第二节萜类结构类型及代表性化合物一、单萜(monoterpenoids)

（一）概述:分类单萜类化合物普通是按其结构中碳环数目分类，如链状单萜、单环单萜、双环单萜、三环单萜等，其中以单环和双环型两种结构类型所包含单萜化合物最多。组成碳环多为六元环,也有五元环、四元环、三元环和七元环。天然药物化学主题知识讲座第12页13

单萜基本骨架天然药物化学主题知识讲座第13页代表化合物：香叶醇（geraniol)橙花醇（nerol)香茅醇（citronellol)以上三种萜醇都是玫瑰香系香料，是很主要香料化工原料。（二）链状单萜

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薄荷醇是薄荷和欧薄荷等挥发油中主要组成成份。其左旋体习称“薄荷脑”，为白色块状或针状结晶。对皮肤和粘膜有清凉和弱麻醉作用，用于镇痛和止痒，亦有防腐和杀菌作用。（三）单环单萜天然药物化学主题知识讲座第15页

龙脑俗称“冰片”，又称樟醇，为白色片状结晶，含有发汗、兴奋、镇静和驱虫、抗缺氧功效，用于治疗冠心病，心绞痛。

（四）双环单萜樟脑（camphor）：称辣薄荷酮，含有局部刺激和防腐作用。天然药物化学主题知识讲座第16页17

芍药苷(paeoniflorin)是从芍药paeoniaalbiflora根中得到单萜苦味苷，对小鼠显示有镇静、镇痛、抗炎及防治老年性痴呆生物活性。天然药物化学主题知识讲座第17页

（五）卓酚酮类(troponoides)1、卓酚酮类化合物是一类变形单萜，碳架不符合异戊二烯定则，该类化合物含有抗菌活性，但多有毒性。2、基本骨架都有一个七元环和一个异丙基结构。3、较简单卓酚酮类化合物是一些真菌代谢产物，在柏科心材中也有。比如：β－崖柏素天然药物化学主题知识讲座第18页4、特征:（1）显酸性，酸性强弱：酚<卓酚酮<羧酸。（2）分子中酚OH易甲基化，但不易酰化。（3）分子中羰基类似于羧酸中羰基性质，但不能和普通羰基试剂反应。（4）能与各种金属离子形成络合物结晶体，并显示不一样颜色，以资判别。如铜络合物为绿色结晶，铁络合物为赤红色结晶。

天然药物化学主题知识讲座第19页（一）概述

1、环烯醚萜是含有环戊烷结构单元环状单萜衍生物，是单萜类化合物中结构特殊化合物。是蚁臭二醛(iridodial)缩醛衍生物。

烯醇化羟醛缩合蚁臭二醛环烯醚萜二、环烯醚萜(iridoids)天然药物化学主题知识讲座第20页2、分布：环烯醚萜及其苷类在植物界分别较广泛，常见于双子叶植物。常见科：唇形科、茜草科、龙胆科常见中药：地黄、玄参、栀子据不完全统计：已从植物中分离并判定结构环烯醚萜类化合物超出800种，其中大多为苷类。天然药物化学主题知识讲座第21页（二）理化性质1.白色结晶或粉末，旋光，味苦2.易溶水、甲醇，可溶乙醇、丙酮3.半缩醛结构：易聚合，不易得苷元酸、碱、氨基酸——变色与皮肤接触——蓝色

天然药物化学主题知识讲座第22页这三种成份是清热泻火中药山栀子主成份。（三）结构分类及主要代表物1、环烯醚萜苷类环烯醚萜类成份多以苷形式存在，C1羟基多与葡萄糖形成苷，且大多为单糖苷；C11有氧化成羧酸，并可形成酯。天然药物化学主题知识讲座第23页2、4-去甲环烯醚萜苷类梓醇

(catalpol)又称梓醇苷，是地黄中降血糖作用主要有效成份，并有很好利尿和迟发性缓下功效。

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梓苷(catalposide)存在于梓实中，药理作用与梓醇相同。

桃叶珊瑚苷(aucubin)是车前草清湿热、利小便有效成份，其苷元及其多聚体有抗菌作用。

天然药物化学主题知识讲座第25页3、裂环环烯醚萜苷龙胆苦苷(gentiopicroside,gentiopicrin)是龙胆科植物龙胆、当药、獐牙菜等植物中苦味成份。

龙胆、当药等在提取过程中加氨水碱化，龙胆苦苷与氨水反应生成龙胆碱(gentianine)。天然药物化学主题知识讲座第26页当药苷(獐牙菜苷，sweroside)、当药苦苷(獐牙菜苦苷，swertamarin)均为当药和獐牙菜中苦味成份。

天然药物化学主题知识讲座第27页三、倍半萜(sesquiterpenoids)（一）概述1、是由3个异戊二烯单位组成、含15个碳原子化合物类群。2、多以挥发油形式存在，是挥发油高沸程部分主要组成份。3、在植物中多以醇、酮、内酯或苷形式存在。多含有较强香气和生物活性，是医药、食品、化装品工业主要原料。天然药物化学主题知识讲座第28页29

金合欢烯又称麝子油烯，存在于枇杷叶、生姜、及洋甘菊挥发油中。金合欢烯有α、β两种构型，其中β体存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油中。金合欢醇存在于金合欢花油、橙花油、香茅中。橙花醇又称苦橙油醇，含有苹果香，是橙花油中主要成份之一。（二）无环倍半萜天然药物化学主题知识讲座第29页30

（三）环状倍半萜青蒿素(qinghaosu,arteannuin,artemisinin)是过氧化物倍半萜，是从中药青蒿(也称黄花蒿)中分离到抗恶性疟疾有效成份，在水中及油中均难溶解。

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对青蒿素结构进行了修饰，合成出含有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点双氢青蒿素(dihydroqinghaosu)，再进行甲基化，将它制成油溶性蒿甲醚(artemether)及水溶性青蒿琥珀酸单酯(artesunate)用于临床。

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（四）薁类衍生物1、凡由五元环与七元环骈合而成芳环骨架都称为薁类化合物。2、多含有抑菌、抗肿瘤、杀虫等生物活性。3、溶于石油醚、乙醚、乙醇、甲醇等有机溶剂，不溶于水，溶于强酸。4、可用60~65%H2SO4orH3PO4提取薁类成份。5、沸点较高(250~300℃)，挥发油分馏时，可见漂亮蓝、紫或绿色现象，示有薁类化合物存在。药材乙醇乙醇提取液酸水液60％H2SO4加水稀释薁类天然药物化学主题知识讲座第32页33

愈创木醇(guaiol)存在于愈创木木材挥发油中，属于薁类还原产物。该化合物在蒸馏、酸处理时，可氧化脱氢而形成薁类。天然药物化学主题知识讲座第33页34

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四、二萜(diterpenoids)1、含义：是由4个异戊二烯单位组成、含20个碳原子化合物类群。它们是由焦磷酸香叶基香叶酯(GGPP)衍生而成。2、分布：植物界（广泛），菌类代谢产物，海洋生物。3、存在：植物乳汁、树脂中。4、化合物举例：紫杉醇、穿心莲内酯、丹参醌、银杏内酯、雷公藤内酯、甜菊苷等。（一）概述天然药物化学主题知识讲座第35页36

1、链状二萜在自然界存在较少，常见只有广泛存在于叶绿素植物醇

(phytol)，与叶绿素分子中卟啉(卟啉)结合成酯形式存在于植物中，曾作为合成维生素E、K1原料。（二）分类及代表化合物天然药物化学主题知识讲座第36页37

2、环状二萜维生素A

是一个主要脂溶性维生素，主要存在于动物肝脏中，尤其是鱼肝中含量较丰富。天然药物化学主题知识讲座第37页38

穿心莲内酯(andrographolide)：存在于穿心莲中，含有抗炎作用，用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎、感冒发烧等。天然药物化学主题知识讲座第38页39

银杏内酯(ginkgolides)是银杏Ginkgobiloba根皮及叶强苦味成份，银杏内酯及银杏双黄酮是银杏制剂中治疗心脑血管疾病有效成份天然药物化学主题知识讲座第39页雷公藤甲素对乳腺癌和胃癌细胞系集落形成有抑制作用。40

R1R2R3

雷公藤甲素(triptolide)HHCH3

雷公藤乙素(tripdiolide)OHHCH3

雷公藤内酯(triptolidenol)HOHCH3

16-羟基雷公藤内酯醇HHCH2OH(16-hydroxytriptolide)天然药物化学主题知识讲座第40页41

紫杉醇(taxol)又称红豆杉醇，最早从太平洋红豆杉Taxusbrevifolia树皮中分离得到，1992年底美国FDA同意上市，临床用于治疗卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效很好。

巴卡亭ⅢR=Ac去乙酰基巴卡亭ⅢR=H天然药物化学主题知识讲座第41页关附甲素：中药关白附中具抗心律失常活性成份，已进入国家I类新药研制III期临床研究。天然药物化学主题知识讲座第42页43

甜菊叶中含有由不一样糖组成甜味苷。总甜菊苷含量约6%，其甜度约为蔗糖300倍，其中又以甜菊苷A甜味最强，但含量较少。甜菊苷(stevioside)因其高甜度、低热量、无毒性等优良特征。甜菊苷甜菊苷A甜菊苷D甜菊苷E

天然药物化学主题知识讲座第43页第三节萜类化合物理化性质一、物理性质1.形态：单萜和倍半萜类多为含有特殊香气油状液体，在常温下能够挥发，或低熔点固体。二萜和二倍半萜多为结晶性固体。

2、味：多含有苦味，有味极苦，所以萜类化合物又称苦味素。但有萜类化合物含有强甜味，如二萜多糖苷--甜菊苷甜味是蔗糖300倍。

天然药物化学主题知识讲座第44页3、旋光和折光性：大多数含有不对称碳原子，含有光学活性，且多有异构体存在。4、溶解度：萜类化合物亲脂性强，伴随含氧官能团增加或成苷萜类，则水溶性增加。萜类苷有一定亲水性。5、稳定性：对高热、光、酸碱较敏感，在提取分离或氧化铝柱层析分离时，应慎重考虑。

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二、化学性质(自学)(一)加成反应含有双键和醛、酮等羰基萜类化合物，可与一些试剂发生加成反应，其产物往往是结晶性。这不但可供识别萜类化合物分子中不饱和键存在和不饱和程度，还可借助加成产物完好晶型，用于萜类分离与纯化。

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1、双键加成反应

（1）与卤化氢加成反应：柠檬烯与氯化氢在冰醋酸中进行加成反应，反应完成加入冰水即析出柠檬烯二氢氯化物结晶固体。天然药物化学主题知识讲座第47页48

（2）与溴加成反应：萜类成份双键在冰醋酸或乙醚与乙醇混合溶液中，在冰凉却下，滤取析出结晶性加成物。天然药物化学主题知识讲座第48页49

（3）与亚硝酰氯(Tilden试剂)反应：先将不饱和萜类化合物加入亚硝酸异戊酯中，冷却下加入浓盐酸，混合振摇，然后加入少许乙醇或冰醋酸即有结晶加成物析出。生成氯化亚硝基衍生物多呈蓝色~绿色，可用于不饱和萜类成份分离和判定。

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（4）Diels-Alder加成反应：带有共轭双键萜类化合物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，可借以证实共轭双键存在。

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2、羰基加成反应（1）与亚硫酸氢钠加成：

注意：含双键和羰基萜类化合物若反应时间过长或温度过高，可使双键发生加成，并形成不可逆双键加成物。

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（2）与硝基苯肼加成：含羰基萜类化合物可与对硝基苯肼或2,4-二硝基苯肼在磷酸中发生加成反应，生成对硝基苯肼或2,4-二硝基苯肼加成物。

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吉拉德试剂T吉拉德试剂P（3）与吉拉德试剂加成：吉拉德(Girard)试剂是一类带有季铵基团酰肼，惯用GirardT和GirardP,它们结构式为：

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将吉拉德试剂乙醇溶液加入含羰基萜类化合物中，再加入10%醋酸促进反应，加热回流。反应完成后加水稀释，分取水层，加酸酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚后复得原羰基化合物。

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(二)氧化反应

不一样氧化剂在不一样条件下，能够将萜类成份中各种基团氧化，生成各种不一样氧化产物。惯用氧化剂有臭氧、铬酐(三氧化铬)、四醋酸铅、高锰酸钾和二氧化硒等,其中以臭氧应用最为广泛。

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臭氧氧化萜类化合物中烯烃反应，可用来测定分子中双键位置。

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铬酐几乎与全部可氧化基团作用。用强碱型离子交换树脂与三氧化铬制得含有铬酸基树脂，它与仲醇在适当溶剂中回流，则生成酮，产率高达73-98%，副产物少，产物极易分离、纯化。天然药物化学主题知识讲座第58页59

高锰酸钾是惯用中强氧化剂，可使环断裂而氧化成羧酸天然药物化学主题知识讲座第59页60

二氧化硒是含有特殊性能氧化剂，它较专一地氧化羰基α-甲基或亚甲基，以及碳碳双键旁α-亚甲基。+天然药物化学主题知识讲座第60页61

(三)脱氢反应环萜碳架经脱氢转变为芳香烃类衍生物。脱氢反应通常在惰性气体保护下，用铂黑或钯做催化剂，将萜类成份与硫或硒共热(200~300oC)而实现脱氢。有时可能造成环裂解或环合。该反应在研究萜类化学结构中是一个很有价值反应天然药物化学主题知识讲座第61页62

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(四)分子重排反应在萜类化合物中，尤其是双环萜在发生加成、消除或亲核性取代反应时，经常发生碳架改变，产生Wagner-Meerwein重排。当前工业上由α-蒎烯合成樟脑过程，就是应用Wagner-Meerwein重排，再氧化制得。天然药物化学主题知识讲座第63页64

第四节萜类化合物提取分离一、萜类提取萜苷亲水较强,苷元亲脂较强性。(一)溶剂提取法1.苷类化合物提取：用甲醇或乙醇提取，减压浓缩后转溶水中，滤除水不溶性杂质，继用乙醚或石油醚萃取，除去残留树脂类等脂溶性杂质，水液再用正丁醇萃取，减压回收正丁醇后即得粗总苷。天然药物化学主题知识讲座第64页65

2.非苷类化合物提取：用甲醇或乙醇提取，减压回收至无醇味，残留液再用乙酸乙酯萃取，回收溶剂得总萜类提取物；或用不一样极性有机溶剂按极性递增方法依次分别萃取，得不一样极性萜类提取物，再行分离。(二)碱提酸沉淀法利用内酯化合物在热碱液中，开环成盐而溶于水中，酸化后又闭环,析出原内酯化合物特征来提取倍半萜类内酯化合物。不过当用酸、碱处理时，可能引发构型改变,应加以注意。天然药物化学主题知识讲座第65页66

(三)吸附法1.活性碳吸附法：苷类水提取液用活性碳吸附，经水洗除去水溶性杂质后，再选取适当有机溶剂如稀醇，醇依次洗脱，回收溶剂，可能得到纯品，如桃叶珊瑚苷分离。2.大孔树脂吸附法：将含苷水溶液经过大孔树脂吸附，一样用水、稀醇、醇依次洗脱，然后再分别处理，也可得纯苷类化合物。如甜叶菊苷提取与分离：天然药物化学主题知识讲座第66页67

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二、萜类分离1、结晶法分离2、柱层析分离惯用吸附剂有硅胶、氧化铝（中性氧化铝）。亦可采取硝酸银柱层析进行分离。3、利用结构中特殊功效团进行分离如倍半萜内酯可在碱性条件下开环，加酸后又环合，借此可与非内酯类化合物分离；萜类生物碱也可用酸碱法分离。不饱和双键、羰基等可用加成方法制备衍生物加以分离。天然药物化学主题知识讲座第68页69

提取分离实例：鄂北贝母Fritillariaebeiensis系贝母属植物新种，原野生于随州市大洪山一带，民间已作药用，现已栽培成功。除从其鳞茎总生物碱中分离、判定了到六种异甾体生物碱外，以后应用硅胶柱层析分离方法，以石油醚-乙酸乙酯系统洗脱，从非生物碱部位成功地分离到18个二萜及其二聚体。

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第六节挥发油一、概述

挥发油(volatileoils)又称精油(essentialoils)，是一类含有芳香气味油状液体总称。在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。

(一)分布和存在：挥发油类成份在植物界分布很广，主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。在我国野生与栽培芳香植物有56科，136属，约300种。菊科，芸香科，伞形科，唇形科，姜科和樟科等中分布最多。天然药物化学主题知识讲座第72页73

(二)生物活性与应用

挥发油多含有祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎作用。香柠檬油抑菌柴胡挥发油退热丁香油局麻、止痛土荆芥油驱虫薄荷油消炎、局麻茉莉花油兴奋天然药物化学主题知识讲座第73页74

(三)组成和分类

1、萜类化合物挥发油中萜类成份，主要是单萜、倍半萜和它们含氧衍生物。挥发油是一类混合物，大致可分4类:2、芳香族化合物：如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等。天然药物化学主题知识讲座第74页75

3、脂肪族化合物主要是小分子脂肪