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
酶
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”．