第六章 萜类和挥发油

Acetyl CoA 2NADPH
2NADP
HOOC HO
OH
2ATP 2ADP DMP
OPP
MVA
IPP
ADP
OPP
ATP
HOOC HO
OPP
OPP
OPP
DPP
OPP
单萜 焦磷酸香叶酯（GPP） NADPH
OPP
IPP
三萜类 聚合 焦磷酸金合欢酯(FPP)
倍半萜
NADPH
OPP
四萜类
聚合
二萜 焦磷酸香叶基香叶酯（GGPP）
三 萜类化合物的理化性质—化学性质
1、亚硝酰氯反应
R O N O
+
HCl
Cl
N O
Cl
N O
Cl NO
+
HN
N NO
三 萜类化合物的理化性质—化学性质
(一) 加成反应 含有双键和醛、酮等羰基的萜类化合 物，可与某些试剂发生加成反应，其产物 往往是结晶性的。这不但可供识别萜类化 合物分子中不饱和键的存在和不饱和的程 度，还可借助加成产物完好的晶型，用于 萜类的分离与纯化。
苷类易溶于水、甲醇，难溶于氯仿等
易水解，易聚合 游离环烯醚萜遇酸、碱、羰基化合物、 氨基酸等都会变色，与皮肤接触会变蓝 冰醋酸中，加入铜离子，变蓝
2、常见环烯醚萜 环烯醚萜苷类
4-去甲环烯醚萜苷类
梓醇 catapol
裂环环烯醚萜苷类
O O
O
O
NH4OH
O O glc
5% HCl
环合
CHO
水合
CHO
CH2OH
--- 生物合成途径 --H O OH
氧化
羟醛缩合
OH CHO
H
烯醇化
CHO CHO
COOH 4 H O
4
H O
脱羧
OH
氧化
H O OH
7 6 5
OH
4-去甲环烯醚萜
11 4 O 4 OH 10
O
H
O
氧化 环合
OH O
开环
8
裂环环烯醚萜
裂环内酯环烯醚帖
1、环烯醚萜的理化性质 白色结晶、具有旋光性、味苦
N
龙胆苦苷 gentiopicroside
龙胆碱 gentianine
（三）倍半萜（sesquiterpenoids）


生源上的前体均为焦磷酸金合欢酯
是挥发油高沸程部分的主要组成成分

海洋低等动物（海藻、软体动物等）、 昆虫中也有发现 含氧衍生物多具有香气和生物活性
骨架繁杂，超过200余种


1. 双键加成反应 (1) 与卤化氢加成 柠檬烯与氯化氢在冰醋酸中进行加成 反应，反应完毕加入冰水即析出柠檬烯二 氢氯化物的结晶固体。
(2) 与溴加成反应： 萜类成分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。
(3) 与亚硝酰氯(Tilden试剂)反应：
先将不饱和的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 后加入少量乙醇或冰醋酸即有结晶加成物 析出。生成的氯化亚硝基衍生物多呈蓝色 ~ 绿色，可用于不饱和萜类成分的分离和 鉴定。
高锰酸钾是常用的中强氧化剂，可使环 断裂而氧化成羧酸。
二氧化硒是具有特殊性能的氧化剂， 它较专一地氧化羰基的α-甲基或亚甲基，以 及碳碳双键旁的α-亚甲基。
(三) 脱氢反应
环萜的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(200~300oC)而实现脱氢。有时可能 导致环的裂解或环合。
2. 非苷类化合物的提取 用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，减压 回收醇液至无醇味，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 同极性的有机溶剂按极性递增的方法依次 分别萃取，得不同极性的萜类提取物，再 行分离。
碱提取酸沉淀法
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 物的特性来提取倍半萜类内酯化合物。但是 当用酸、碱处理时，可能引起构型的改变, 应 加以注意。
瑞香毒素：有毒
欧瑞香素：抗癌毒性
芫花酯甲、乙：利尿
紫杉醇 taxol 抗癌 卵巢癌、乳腺 癌、肺癌
C C C O
四环二萜 tetracyclic deterpenoid
HO
OH H H
O O
O
OH
HO
OH O
O
OH
CH2OH
巴豆醇
海南粗榧内酯：抗癌
冬凌草素
O
OR1
Glc 2-1 glc
OH OH
(四) 分子重排反应 在萜类化合物中，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 WagnerMeerwein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。
四 萜类化合物的提取分离
O
O
HO
O
HO CH2OH
xyl
glcO
穿心莲内酯：抗炎
白元参苷：甜味剂
比蔗糖甜500倍，持久
O O
O
O
O O C O OH
O
O
O
O
O
O
O O
OAc
C
O
防己内酯
苦味
黄藤内酯
苦味
金疮小草素
苦味
C O O R1 OR2 HOOC
COOCH3* COOH CH3
COCH3* H
土荆酸甲、乙*、丙 抗生育活性
成分
细菌、海洋生物中也发现二萜衍生物
1、链状二萜
OH
植物醇（phytol）：存在于叶绿素，合成维生素E、 K1的原料
2、环状二萜
单环二萜 monocyclic deterpenoid
OH
维生素A vitamin A 鲨鱼、鳕鱼的肝油中富有，保持正常夜间视力的 必需物质
双环二萜 bicyclic deterpenoid
二、结构类型和重要代表物
（一）单萜
链状单萜
CH2OH
CH2OH
CH 2OH
香叶醇
香茅醇
橙花醇
环状单萜
CH2OPP
OPP
+
GPP
NPP
柠檬烯
2-carene
2-pinene
侧柏烯
fenchane
pinane
bornane
camphane
OH
O
龙脑
O
樟脑
glcO
O O
H
COO
CH2
OH
a-紫罗兰酮
分类与分布
分类 碳原子数 通式(C5H8)n 存在
半萜
单萜 倍半萜 二萜 三萜 四萜 多聚萜
5
10 15 20 30 40 103-105
n=1
n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 n=8 (C5H8)n
植物叶
挥发油 挥发油 树脂、苦味质 海绵、细菌 皂苷、树脂 色素 橡胶
二倍半萜 ຫໍສະໝຸດ Baidu5
萜类的生源学说
发生加成反应，生成对硝基苯肼或2, 4-二硝基
苯肼的加成物。
(3) 与吉拉德试剂加成： 吉拉德(Girard)试剂是一类带有季铵基 团的酰肼，常用的Girard T和Girard P, 它们 的结构式为：
吉拉德试剂T
吉拉德试剂P
将吉拉德试剂的乙醇溶液加入含羰基的 萜类化合物中，再加入10% 醋酸促进反应， 加热回流。反应完毕后加水稀释，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。
3-乙酰乌头碱：镇痛、局麻
三 萜类化合物的理化性质—物理性质
单萜、倍半萜多为油状液体，易挥发， 并随着分子量、双键的增加、功能基的 增多，挥发性下降，溶沸点增高。二萜、 二倍半萜均为结晶性固体。 多具苦味，因此又称为苦味素。
多具有旋光性
脂溶性化合物，苷类化合物水溶性增强
对高热、光、酸碱较敏感
S 200 ℃
OH
Se
奥类与苦味酸形成p络合物，具有敏锐熔点
沸点高，挥发油中可见美丽的蓝、紫、绿
色现象时，示有奥类存在
可与溴-氯仿溶液产生蓝色或绿色 可与Ehrlich试剂（对-二甲氨基苯甲醛、浓 硫酸）反应产生紫色、红色
（四）二萜（diterpenoids）
生源上的前体均为焦磷酸香叶基香叶酯 是植物乳汁、树脂（松柏科）的主要组成
OH
COOR2
Glc
Glc 2-1 glc
香茶菜甲素：抗肿瘤
甜菊苷：甜味剂
OH HO OH OH OH OH
木藜芦毒素III 木藜芦叶：植物毒素
五环二萜 pentacyclic deterpenoid
OH OCH3 N CH3COO CH3O OCH3 OCH3 OCOC6H5 OH OCOCH3
生成的氯化亚硝基衍生物还可进一步与伯 胺或仲胺(常用六氢吡啶)缩合生成亚硝基 胺类。后者具有一定的结晶形状和一定的 物理常数，在鉴定萜类成分上颇有价值。
(4)Diels-Alder 加成反应： 带有共轭双键的 萜类化合物能与顺丁烯二酸酐产生 DielsAlder 加成反应，生成结晶形加成产物， 可借以证明共轭双键的存在。
第6章 萜类和挥发油 Terpenoids
一、概述
定义
凡由甲戊二羟酸（mevalonic acid, MVA, メバロン酸）衍生、且分子式符合 (C5H8)n通式化合物及其衍生物均称为萜 类化合物。
特点：骨架庞杂、种类繁多、数量巨大、 结构千变万化、生物活性广泛。 化学结构特点：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. 羰基加成反应 (1) 与亚硫酸氢钠加成 含羰基的萜类化合物可与亚硫酸氢钠发 生加成反应，生成结晶形加成物，加酸或加 碱又可使其分解。此性质可用于分离。 含双键和羰基的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 成不可逆的双键加成物。
(2) 与硝基苯肼加成： 含羰基的萜类化合 物可与对硝基苯肼或2, 4-二硝基苯肼在磷酸中
经验的异戊二烯法则
生源的异戊二烯法则
焦磷酸异戊烯酯
（isopentenyl pyrophosphate, IPP）
3R-甲戊二羟酸 （ 3R- mevalonic acid, MVA, メバロン酸）
萜类化合物的生物合成途径
Acetyl CoA
O O S CoA
HOOC S HO O CoA
1、无环倍半萜
2、环状倍半萜
H
H O O
青蒿素 qinghaosu
O O H H O
H O O H H OCH 3
O
O OH
H H
双氢青蒿素 dihydroqinghaosuv
H O O H H OCOCH 2CH 2COOH
蒿甲醚 artemether
青蒿琥珀酰单酯 artesunate
O
O
3、奥类（azulenoids） 凡由五元环与七元环骈合而成的芳环骨 架都称为薁类(azulenoids)化合物。这类化合 物多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等生物活性。
含苷类成分时，则要避免接触酸，以防在 提取过程中发生水解，而且应按提取苷类 成分的常法事先破坏酶的活性。
溶剂提取法 1. 苷类化合物的提取 用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，经减压 浓缩后转溶于水中，滤除水不溶性杂质，继 用乙醚或石油醚萃取，除去残留的树脂类等 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。
(二) 氧化反应 不同的氧化剂在不同的条件下，可以将 萜类成分中各种基团氧化，生成各种不同的 氧化产物。常用的氧化剂有臭氧、铬酐(三氧 化铬)、四醋酸铅、高锰酸钾和二氧化硒等, 其中以臭氧的应用最为广泛。
臭氧氧化萜类化合物中的烯烃反应，可 用来测定分子中双键的位置。
铬酐几乎与所有可氧化的基团作用。用 强碱型离子交换树脂与三氧化铬制得具有铬 酸基的树脂，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。例如薄荷醇氧化成薄荷 酮的反应如下：
芍药苷
卓酚酮（troponoides）
OH
OH
O
OH
O
O
g-崖柏素
a-崖柏素
扁柏素
1、酸性：酚<卓酚酮<羧酸
2、酚羟基易甲基化，不易酰化
3、羰基具有酯的性质
4、能与金属离子形成络合物，并显示颜色： 铜离子（绿色），铁离子（赤红色）
（二）环烯醚萜( iridoids)
CH2OPP H
CHO
水解
氧化
R1 O O R2
O
O
O OH
O R3
银杏内酯 心脑血管疾病
三环二萜 tricyclic deterpenoid
O O
OH
O
O
OH
O O
雷酚萜
O O O
雷公藤甲素：抗癌
丹参醌IIA：抑菌、增加冠脉流量 临床上用于治疗冠心病、心肌梗 死
R1 H O R2 O H HO HO O CH2OH
CH3COO H H OH O NHCO H H O HO OCO OCOCH3 O OH
(一) 萜类的提取 环烯醚萜多以单糖苷的形式存在，苷元的分 子较小，且多具有羟基，所以亲水较强，多 用甲醇或乙醇为溶剂进行提取。 非苷形式的萜类化合物具有较强的亲脂性， 一般用有机溶剂提取，或甲醇或乙醇提取后， 再用亲脂性有机溶剂萃取。
萜类化合物，尤其是倍半萜内酯类化合物 容易发生结构的重排，二萜类易聚合而树 脂化，引起结构的变化，所以宜选用新鲜 药材或迅速晾干的药材，并尽可能避免酸、 碱的处理。
吸附法
1. 活性碳吸附法 苷类的水提取液用活性碳吸附，经水 洗除去水溶性杂质后，再选用适当的有机 溶剂如稀醇，醇依次洗脱，回收溶剂，可 能得到纯品，如桃叶珊瑚苷的分离。