第六章 萜类化合物

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C
头 H(Head)
C
C C
尾 T(tail)
C
异戊二烯单位
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、萜类化合物的概述 1.实验异戊二烯规则(empirical isoprene rule) 凡是以异戊二烯或异戊烷为基本单位,以头 尾相接的方式而结合的化合物,通式为(C5H8)n。
7
OPP OPP
双键异构化
双键转位 脱去焦磷酸基
1 6 5 4 2 3
+
8 9 10
焦磷酸香叶酯(GPP) 焦磷酸橙花酯(NPP) (geranylpyrophosphate) (neryl pyrophosphate)
10 3 2 8 7 9 1 5 6 9 4 8 1 7 6 5 4 2 3 10
二、结构分类
(一)单萜(monoterpenoids)
3.分子中的羰基类似于羧酸中羧基的性质,但 不能和一般羰基试剂反应。
4.能与多种金属离子形成络合物结晶体,并显 示不同颜色,可用于鉴别。如:铜络合物→为绿 色结晶,铁络合物→为赤红色结晶。
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:
山道年 santonin
HO
原人参二醇 protopanaxadiol
β -月桂烯 myrcene
一、萜类化合物的概述
OH
O O O
薄荷醇 menthol
HO OH
山道年 santonin
HO
原人参二醇 protopanaxadiol
β -月桂烯 myrcene
一、萜类化合物的概述 上述这些化合物,进行氧化加热后都产生 异戊二烯,即:C5H8
二、结构分类(二)环烯醚萜(iridoids)
水解 氧化 GPP
焦磷 酸香叶酯
CHO CHO
OPP
环 合
双键转 位
CHO
香茅醛
水合
OH
羟醛缩合
OH CHO
烯醇化
CHO CHO
氧化
CHO
蚁臭二醛
水合成一个伯醇基
环烯醚萜
二、结构分类(二)环烯醚萜(iridoids)
11 6 7 8 9
H
5
4 3
H O2
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) 1.无环倍半萜
CH2 OH
α -金合欢烯 farnesene
β -金合欢烯 farnesene
金合欢醇 farnesol
Baidu Nhomakorabea
二、结构分类(三)倍半萜(sesquiterpenoids) 2.环状倍半萜
OH O
H
10
1
OH
H
环烯醚萜
二、结构分类(二)环烯醚萜(iridoids)
11 6 7 8 9
H
5
4 3
H O2
OH O
H
10
1
OH
H
环烯醚萜
二、结构分类(二)环烯醚萜(iridoids)
11
裂环环烯醚萜
O O
五元环 开环
7
6 8
5 9
4
3 O2
4去甲基 降环烯醚萜
HO O
10
1 OH
-CH 2OH
3
4
挥发油
树脂、苦味质、植物醇
二倍半萜 25
5
6 8
海绵、植物病菌
皂苷、树脂、植物乳汁 植物胡萝卜素
多聚萜 ~7.5×103至~3×105 (C5H8)n 橡胶、硬橡胶
二、萜类的结构分类
一、单萜(monoterpenoids):
1 .单萜( monoterpenoids )的基本碳架 由 10 个碳原子构成,即 2 个异戊二烯单 位,多是挥发油的组成成分(多具有较 强的香气和生物活性,是医药、食品及 化妆品工业的重要原料。 2 .一般按其结构中的碳环数目分类,可 分为无环、单环、双环及三环等结构种 类。也有依据单萜的含氧官能团分类的。
H2O
分解
无水CaCl2
蒸馏
纯品
牻牛儿醇 geraniol
具有似玫瑰的香气。mp=229~230
无水CaCl2 具有似玫瑰的香气。mp=255~260
不能形成结晶性分子复合物
CH2 OH
二苯胺基甲酰氯 二苯胺基甲酸酯(结晶) 纯品
香橙醇
nerol
蒸馏
加碱皂化
(与共存的香橙醇分离)
2.单环单萜 (monocyclic monoterpenoid)
Cu
2+
兰色 兰色
中药玄参、地黄等制过后变黑,就是由于这
类成分起的作用。即
玄参苷(玄参中) 酶 水解 苷元 聚合 黑色
梓醇(地黄中)(同上)
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
O CO
Br2
O
O
CO
Br
OMe
CH3OH
O R O R'
R
O R'
HO
原人参二醇 protopanaxadiol
β -月桂烯 myrcene
一、萜类化合物的概述
OH
O O O
薄荷醇 menthol
HO OH
山道年 santonin
HO
原人参二醇 protopanaxadiol
β -月桂烯 myrcene
一、萜类化合物的概述
OH
O O O
薄荷醇 menthol
HO OH
在实际工作中,还是以实验异戊二烯规则 为主。
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
二、萜类的结构分类 萜类化合物的分类及分布 分 类 碳数 (C5H8)n 存 在
半萜
单萜
5
10
n=1
2
植物叶
挥发油
倍半萜
二萜 三萜 四萜
15
20 30 40
龙胆苦苷
列当苦苷
IR: 990~910cm-1 (末端双键特征峰)
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。
结构中异戊二烯的结合方式有头-头、尾-尾、头
-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提出了所有萜类的前体物是
“活性的异戊二烯”的假设。
2.生源异戊二烯规则(biogenetic isoprene rule)
O H3 C HO C
OH OH
脱羧
脱水
OPP
焦磷酸异戊烯酯
具薄荷烷骨架的 阳碳离子 (menthane) 阳碳离 子环化 薄荷烷 衍生物
侧柏烯 thujene
柠檬烯 limonene
2-蒈烯 2-carene
2-蒎烯 2-pinene
重要的环状单萜化合物:
O
OH
OH
OH
樟脑 l-薄荷醇 menthol 体内氧化
O OHC O
d-龙脑 l-龙脑 (冰片)
O
难溶于——CHCl3、Et2O、C6H6等
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:
苷元 +
H
+
呈色 呈色 呈色
苷元 + OH
苷元 + >C=O
二、结构分类(二)环烯醚萜(iridoids)
如:环烯醚萜 + 氨基酸 环烯醚萜 + 冰醋酸
S 220℃
Se
愈创木薁 (1,4-二甲基7-异丙基薁)
愈创木醇
2,4-二甲基-7-异丙基薁
二、结构分类(三)倍半萜(sesquiterpenoids) 3.薁类衍生物(azulenoids)
1.无环单萜(acyclic monoterpenoid) (1)常见的三种类型
月桂烷型 薰衣草烷型 艾蒿烷型
(2)代表化合物
• ①月桂烯和罗勒烯 • 月桂烯 罗勒烯 ②牻牛儿醇和香橙醇 牻牛儿醇 香橙醇
CH2OH H
H CH2OH
顺反异构体
CH2 OH
(从挥发油中分离出来) 结晶性分子复合物
O O Glu
-COOH -COOR CH 3H
O O Glu
C4有取代
HO
龙胆苦苷 gentiopicroside, gentiopicrin HO
OH
环烯醚萜
O
梓醇 catalpol 又称梓醇苷
H
O Glu
栀子苷 gardenoside
二、结构分类(二)环烯醚萜(iridoids) 物理性质 1.大多为白色结晶体或粉末; 味苦,多具有旋光性。 2.溶解性:苷类易溶于H2O、MeOH; 可溶于EtOH、n-BuOH等溶剂。
Me
H Me O O O O O
H
Me
合成
H Me
Me
O O O O OH H Me
甲 基 化
青蒿素 qinghaosu (难溶水及油中)
双氢青蒿素 dihydroqinghaosu
二、结构分类(三)倍半萜(sesquiterpenoids) 2.环状倍半萜
H Me O O O O H Me OMe Me Me O O O O H Me O O COOH H Me
川栋素(驱蛔)、穿心莲内酯(抗菌)、人参皂苷以及甘草酸

一、萜类化合物的概述
OH
O O O
薄荷醇 menthol
HO OH
山道年 santonin
HO
原人参二醇 protopanaxadiol
β -月桂烯 myrcene
一、萜类化合物的概述
OH
O O O
薄荷醇 menthol
HO OH
山道年 santonin
• • (1)常见的三种类型 环香叶烷型 对卓酚酮型
O OH
(2)重要的化合物 ①需掌握的化合物结构式
• 柠檬烯 薄荷酮 辣薄荷酮 桉油精
O
O
O
3.双环单萜 (bicyclic monoterpenoid)
• (1)常见的结构类型 其中前四种可看作是由薄荷 烷在不同位置之间进一步环合而成的。这六种类型 以蒎烷型和莰烷型最为稳定,形成的衍生物也最多。
甲戊二羟酸
葡萄糖
CH3COOH 醋酸
HOOC OH
OH
2ATP (三磷酸腺苷) 异构化 焦磷酸异戊烯酯(IPP) 焦磷酸二甲基烯丙酯(DMAPP) 生物体内的“活性异戊二烯”物质 在生物体内形成的真正前体 半萜 酶作用、缩合 衍生 单萜 焦磷酸香叶酯 (GPP)
IPP
甲戊二羟酸 (MVA)
倍半萜
× 2
第六章
第一节:萜类

一、萜类化合物的概述
二、结构分类 三、理化性质
四、提取分离 五、检识与结构研究
一、萜类化合物的概述
1970年统计已确定结构者约4000种 1982年统计超过一万种。 2010年统计26000多种。 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
车叶草苷四乙酸酯 R=CH2 COOCH3
3-甲氧基-4-溴车叶草苷四乙酸酯 R'=C6 H7 O(COOCH3 )4
二、结构分类(二)环烯醚萜(iridoids) 化学性质 4.波谱特征:
J=0~3 Hz
O CH3 H O O Glu
H O H O Glu O O
C3-H
H
δ =6-6.6 ppm
焦磷酸金合欢酯(FPP)
( × 2 尾-尾二聚 ) IPP
焦磷酸香叶基香叶酯(GGPP)
IPP
三萜 二萜
×2
四萜
焦磷酸香叶基金合欢酯(GFPP)
二倍半萜
一、萜类化合物的概述 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,通式为(C5H8)n。
+
(油溶性)
(水溶性)
蒿甲醚 artemether
青蒿琥珀酸单酯 artesunate
二、结构分类(三)倍半萜(sesquiterpenoids) 3.薁类衍生物(azulenoids) 由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架 如:愈创木薁(s-guaiazulene)
3 2 1 8 7 OH 4 5 6
对-氧化樟脑 π -氧化樟脑 (具有强心作用)
重要的环状单萜化合物:
O O O O O O O
α -紫罗兰酮
O
斑蝥素
O O O N O O OH
O
芍药苷 (防治老年痴呆)
β -紫罗兰酮
斑蝥胺 (试用于肝癌)
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。
O OH
O OH
O OH
α -崖柏素
β -崖柏素 (扁柏素)
γ -崖柏素
二、结构分类
(一)单萜(monoterpenoids)
卓酚酮类的特点: 1.具有芳香化合物的性质,显酸性,酸性介于 酚类和羧酸之间,即酚<卓酚酮<羧酸。 2.分子中的酚羟基易于甲基化,但不易酰化。 (反应物酸性强,则质子易解离,所以甲基化较 易。-OH易与>C=O形成分子内氢键,所以不易酰 化。)
二、结构分类 2.环状单萜
(一)单萜(monoterpenoids)
是由焦磷酸香叶酯(GPP)的双键异构化生 成焦磷酸橙花酯(neryl pyrophosphate,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(monoterpenoids)
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