天然药物化学第六章

通式: 结构单元: 通式:(C5H8)n 结构单元:异戊二烯 分类: 分类: n 1 半萜 2 单萜(挥发油) 单萜(挥发油) 3 倍半萜(挥发油) 倍半萜(挥发油) 4 二萜(苦味素,植物醇) 二萜(苦味素,植物醇) 5 二倍半萜(海洋生物) 二倍半萜(海洋生物) 6 三萜(皂苷,树脂) 三萜(皂苷,树脂) 8 四萜(植物胡萝卜素) 四萜(植物胡萝卜素) >8 多聚萜(橡胶) 多聚萜(橡胶) 天然产物中最大类 (>26000种), 结构复杂, 生物活性多样 种 结构复杂 药物的重要来源: 药物的重要来源:青蒿素 蒿甲醚(倍半萜) 蒿甲醚(倍半萜) 紫杉醇(二萜) 紫杉醇(二萜)
三,倍半萜 生源
GPP(C10) + IPP(C5) → FPP(C15) 焦磷酸金合欢酯
分类: 分类:
按碳环数:无环,单环,双环,三环,四环型; 按碳环数:无环,单环,双环,三环,四环型; 按环的碳原子数:五元环,六元环,七元环等; 按环的碳原子数:五元环,六元环,七元环等; 按含氧官能团:倍半萜醇, 按含氧官能团:倍半萜醇,醛,酮,内酯等. 内酯等.
一,单 萜
单萜类(monoterpenoids) 单萜类(monoterpenoids):2个异戊二烯单 10个 的化合物类群,挥发油的主要组分. 位,含10个C的化合物类群,挥发油的主要组分. 分子量小,脂溶性. 分子量小,脂溶性. 其含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气, 其含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气 , 是医药,化妆品和食品工业的重要原料. 是医药,化妆品和食品工业的重要原料. 成苷时,不具挥发性,不能随水蒸气蒸馏. 成苷时,不具挥发性,不能随水蒸气蒸馏. 分类:链状型和环状型(单环,双环,三环等) 分类:链状型和环状型(单环,双环,三环等)
3,结构分类及重要代表物 , A,环烯醚萜苷类 : , 10个碳占多数, 个碳占多数, 个碳占多数 C1羟基多与葡萄糖成苷,大多为单糖苷; 羟基多与葡萄糖成苷, 羟基多与葡萄糖成苷 大多为单糖苷; 有的C11氧化成羧酸,可成酯. 氧化成羧酸, 有的 氧化成羧酸 可成酯. O
H COOCH3 H COOR O H
一,单 萜
(1)链状单萜
C H
2
O H C H
2
O H
C H
2
O H
香叶醇 Geraniol C H O
橙花醇 Nerol
香茅醇 Citronellol
C H O
C H O
香叶醛 Geranial
橙花醛 Neral
香茅醛 Citronellal
(2)环状单萜 )
NPP 蒎烷
柠檬烷
中间体 莰烷
二,萜类的生源学说
经验的异戊二烯法则(empirical isoprene rule) ) 生源的异戊二烯法则(biogenetic isoprene rule) ) 经验的异戊二烯法则
Wallach 1887年提出 异戊二烯法则 年提出
O
OH H3C O
H3 C
O
H3C CH2
H3C
扁柏酚
CH3
一,萜的分类
异戊二烯单位的数目:单萜,倍半萜, 异戊二烯单位的数目:单萜,倍半萜,二萜等 碳环的有无和数目的多少:链萜,单环萜, 碳环的有无和数目的多少:链萜,单环萜,双 环萜,三环萜, 环萜,三环萜,四环萜等 含氧衍生物: 含氧衍生物:醇,醛,酮,羧酸,酯等萜类. 羧酸,酯等萜类. 本章主要介绍单萜,倍半萜,二萜, 本章主要介绍单萜 , 倍半萜 , 二萜 , 二倍半萜 等萜类以及挥发油类化合物. 等萜类以及挥发油类化合物.
艾里木酚酮
土青木香酮
二,萜类的生源学说
生源的异戊二烯法则 Ruzicka 提出 前体物是 活性的异戊二烯 后由Lynen和Folkers得到证实经 甲戊二羟 后由 和 得到证实经 酸途径衍生 酸途径衍生 HO CH3 CH2OH HOOC
甲戊二羟酸( 甲戊二羟酸(MVA) )
二,萜类的生源学说
H3C O 乙乙乙乙A HO HOOC CH3 CH2OH H2C
O HOH2C HO H OC6H11O5 HOH2C H
O OC6H11O5 H3CSCOOH2C H
O OC6H11O5
栀子苷
京尼平苷 R为CH3 为 京尼平苷酸R为 京尼平苷酸 为H
鸡屎藤苷
3,结构分类及重要代表物 , B,4-去甲环烯醚萜苷 : , -
O H 4 5 O 7 8 1 0 C H
萜类的定义 和分类
一,萜的含义
萜类化合物是一类重要的天然药物化学成分. 萜类化合物是一类重要的天然药物化学成分. 从化学结构看, 它是异戊二烯 异戊二烯的聚合体及其衍生 从化学结构看 , 它是 异戊二烯 的聚合体及其衍生 物, 其骨架一般以五个碳为基本单位,少数例外. 其骨架一般以五个碳为基本单位,少数例外. 甲戊二羟酸(MVA) 而不是异戊二烯) 甲戊二羟酸 ( MVA) ( 而不是异戊二烯 ) 才是萜类 化合物生源途径中最关键的前体物 前体物. 化合物生源途径中最关键的前体物. 因此,凡由甲戊二羟酸衍生,且分子式符合 通式的衍生物均称为萜类化合物. (C5H8)n 通式的衍生物均称为萜类化合物.
O O g l c
龙胆苦苷 gentiopicroside
NH4OH
5% HCl
N
龙胆碱 gentianine
三,倍半萜 1,概述
通式: 通式:(C5H8)3 分布:挥发油高沸点部分. 分布:挥发油高沸点部分. 海洋低等动物(海藻,软体动物等), 海洋低等动物(海藻,软体动物等), 昆虫中也有发现 存在形式:挥发油, 存在形式:挥发油,醇,酮,内酯或苷,生物碱. 内酯或苷,生物碱. 含氧衍生物多具有香气和生物活性 骨架繁杂,超过200 200余种 骨架繁杂,超过200余种
萜类化合物的生物合成途径
二,生源,分类 生源,
焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP) 焦磷酸二甲基烯丙酯 C5 缩合
乙酰辅酶A 乙酰辅酶
甲戊二羟酸(MVA) 甲戊二羟酸
焦磷酸异戊烯酯(IPP) 焦磷酸异戊烯酯 C5 GGPP 二萜 C20
+C5
角鲨烯 C30
三萜 C30 -3×CH3 ×
焦磷酸香叶酯(GPP) 焦磷酸香叶酯 单萜 C10
环烯醚萜骨架
裂环环烯醚萜骨架
生物合成途径
CH2OPP H 1水 水 CH3 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2OH
环 环
CHO CHO
水 环
CHO
氧化
2氧 柠
H3C CH3
CH3 CHO
CH3 H C
H
H3C
CH3 H
羟 柠 羟 环
O H3C H OH H O
OH
柠 薄 柠
CHO O
H
蚁 蚁 甲 柠
O H
O H
O
O
O
扁柏素
α-崖柏素 柏素
γ-崖柏素 崖柏素
1,酸性 , 2,酚羟基易甲基化,不易酰化 ,酚羟基易甲基化, 3,羰基不能和一般羰基试剂反应 , 4,能与多种金属离子络合显颜色用于鉴别 ,
二,环烯醚萜(iridoids) 环烯醚萜( )
1,概述 , 为蚁臭二醛的缩醛衍生物,含有环戊烷结构单元 为蚁臭二醛的缩醛衍生物,含有环戊烷结构单元 环戊烷 取代环戊烷环烯醚萜( 取代环戊烷环烯醚萜(iridoids) ) 环戊烷开裂的裂环环烯醚萜(secoiridoids)两种基 环戊烷开裂的裂环环烯醚萜( ) 本碳架. 本碳架.
甲戊二羟酸(MVA) 甲戊二羟酸 焦磷酸异戊烯酯(IPP) 焦磷酸异戊烯酯
SCoA
H3C O O
SCoA HOOC 乙乙乙乙乙乙A H3C
HO
CH3 COSCoA
甲甲甲羟甲甲乙乙乙A H3C OPP H3C H OPP
焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP) 焦磷酸二甲基烯丙酯
DAPP+IPP
焦磷酸香叶酯( 焦磷酸香叶酯(GPP) )
IPP
焦磷酸金合欢酯( 焦磷酸金合欢酯(FPP) )
DAPP(C5) 单萜 倍半萜 二萜 二倍半萜 IPP(C5) 焦磷酸香叶酯(C 焦磷酸香叶酯 10) 甾族类 IPP 焦磷酸金合欢酯(C 角沙烯(C 三萜(C 焦磷酸金合欢酯 15) 角沙烯 30) 三萜 30) IPP 焦磷酸香叶基香叶酯(C 类胡萝卜素(C 焦磷酸香叶基香叶酯 20) 类胡萝卜素 40) IPP 焦磷酸香叶基金合欢酯(C 焦磷酸香叶基金合欢酯 25)
蒈烯 守烷
(2)环状单萜(单环单萜,双环单萜,三环单萜) )环状单萜(单环单萜,双环单萜,
H H H l O H H H H O H O H
- 薄荷醇 l-menthol
d
- 新薄荷醇 d-neomenthol
薄荷酮 methone
O H
O H
O
l-龙脑 l-borneol
d-龙脑
d-borneol
环 柠 环 环
C O O H
O 1 1 6 5 4 9 8 1 0 1 O H 7 3 O 2 7 1 6 5
9
脱羧 O H
O
氧化 1
O H
4-去甲环烯醚萜 7 1 6 O O H 1 0 0 裂环内酯环烯醚萜 裂环环烯醚萜 1 氧化
9
O 1 5 4 O O H
开环
8
环合
8
2, ,
2,环烯醚萜理化性质 ,
2
9个碳构成 个碳构成
O H H O O C H
2
O C O 3 O
O H
6
9 O H
1
O 2 O g l c
O
2
C H
O H
O g l c
H O H
g l c
梓醇 catalpol
梓苷 catalposide
桃叶珊瑚苷 aucubin
3,结构分类及重要代表物 , C,裂环环烯醚萜苷:苦味苷 ,裂环环烯醚萜苷: 龙胆苦苷,当药苷,当药苦苷, 龙胆苦苷,当药苷,当药苦苷,绣球内酯苦 苷等 O O O O
天然药物化学
NATURAL PRODUCTS CHEMISTRY
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第六章
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Contents
1 2 3 4 5 6 概述 萜类的结构类型及重要代表物 萜类化合物的理化性质 萜类化合物的提取分离 萜类化合物的检识与结构测定 挥发油
第一节 概述
掌握 了解
萜类的生源 (异戊二烯 法则) 法则)
焦磷酸金合欢酯(FPP) 焦磷酸金合欢酯 倍半萜 C15
甾体 C27
第二节, 第二节,萜类的结构类型及重要代表物
掌握
了解
单萜的基本骨架 单萜的基本骨架 银杏内酯的生物活 银杏内酯的生物活 性
l-薄荷醇,l-龙脑, l 薄荷醇, 龙脑, 樟脑,梓醇,青蒿素, 樟脑,梓醇,青蒿素, 绵酚,维生素A 绵酚,维生素A,穿心 莲内酯(Ⅰ) (Ⅰ), 莲内酯(Ⅰ),紫杉醇的 化学结构 卓酚酮类的理化性质 卓酚酮类的理化性质 环烯醚萜的结构特点 环烯醚萜的结构特点 ,分类和主要性质
2,无环倍半萜: ,无环倍半萜: 链状倍半萜
C H
3
C H
3
C H
3
C H C H
3
C H
3
3
C H C H
2
3
O H
O H N 橙花醇 e r o l i d o
α-金合欢烯 α-farnesene
β-金合欢烯 β-farnesene
金合欢醇 Farnesol
3,单环倍半萜 ,
青蒿素:倍半萜过氧化物,抗恶性疟疾. 青蒿素:倍半萜过氧化物,抗恶性疟疾. 双氢青蒿素,蒿甲醚, 用于临床. 双氢青蒿素,蒿甲醚,青蒿琥珀酸单酯 用于临床. 鹰爪甲素:抑制鼠疟原虫的生长. 鹰爪甲素:抑制鼠疟原虫的生长.
OH OH O O O O O CH3O O O O O O O
A r t
青蒿素
青蒿素甲醚 A r t
鹰爪甲素 Y i n
4,双环倍半萜 ,
CHO HO OH OH CHO OH
HO H3C CH3
CH3 H3C H3C
OH CH3
棉 酚
5,三环倍半萜 ,
樟脑 camphor
O CH3
O CH3
α-紫罗兰酮 -
CH3 O CH3 O CH3 O CH3 O
β-紫罗兰酮 -
g l c O
N OH
O H O
O
C O O
O O
C H
2
O H
斑蝥素
N-羟基斑蝥胺 - 芍药苷
(3)卓酚酮类 )
卓酚酮类:变形单萜, 卓酚酮类 : 变形单萜 , 其碳架不符合异戊二烯规 则,具有抗菌活性,但同时多有毒性. 具有抗菌活性,但同时多有毒性. O H
苷大多为白色结晶或粉末,多具旋光性,味苦; 苷大多为白色结晶或粉末,多具旋光性,味苦; 苷易溶水和甲醇, 苷易溶水和甲醇, 苷可溶乙醇,丙酮和正丁醇; 苷可溶乙醇,丙酮和正丁醇; 苷难溶于氯仿,苯等亲酯性有机溶剂; 苷难溶于氯仿,苯等亲酯性有机溶剂; 其苷易水解,苷元为半缩醛结构容易聚合, 其苷易水解,苷元为半缩醛结构容易聚合,难得到结 晶苷元 苷元遇酸, 苷元遇酸,碱,羰基化合物和氨基酸能变色,与皮肤 羰基化合物和氨基酸能变色, 接触会变蓝 苷元在冰醋酸溶液中,加少量铜离子, 苷元在冰醋酸溶液中,加少量铜离子,加热显蓝色