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天然药物化学 NATURAL PRODUCTS CHEMISTRY

天然药物化学 NATURAL PRODUCTS CHEMISTRY. 第六章. 萜类和挥发油 terpenoids and volatile oils. 2. 5. 6. 1. 4. 3. 概述. 萜类的结构类型及重要代表物. 挥发油. 萜类化合物的提取分离. 萜类化合物的检识与结构测定. 萜类化合物的理化性质. Contents. 了解. 萜类的生源（异戊二烯法则）. 第一节 概述. 掌握. 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。 从化学结构看，它是 异戊二烯 的聚合体及其衍生物，

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  1. 天然药物化学NATURAL PRODUCTS CHEMISTRY

  2. 第六章 萜类和挥发油 terpenoids and volatile oils

  3. 2 5 6 1 4 3 概述 萜类的结构类型及重要代表物 挥发油 萜类化合物的提取分离 萜类化合物的检识与结构测定 萜类化合物的理化性质 Contents

  4. 了解 萜类的生源（异戊二烯法则） 第一节 概述 掌握 萜类的定义和分类

  5. 一、萜的含义 • 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。 • 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。 • 因此，凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合（C5H8)n通式的衍生物均称为萜类化合物。

  6. 一、萜的分类 • 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、双环萜、三环萜、四环萜等 • 含氧衍生物：醇、醛、酮、羧酸、酯等萜类。 • 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。

  7. 通式：(C5H8)n 结构单元：异戊二烯 分类： n 1 半萜 2 单萜（挥发油） 3 倍半萜（挥发油） 4 二萜（苦味素、植物醇） 5 二倍半萜（海洋生物） 6 三萜（皂苷、树脂） 8 四萜（植物胡萝卜素） >8 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 药物的重要来源：青蒿素 蒿甲醚（倍半萜） 紫杉醇（二萜）

  8. 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 艾里木酚酮 扁柏酚 土青木香酮

  9. 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 甲戊二羟酸途径衍生 甲戊二羟酸（MVA）

  10. 二、萜类的生源学说 甲戊二羟酸(MVA) 焦磷酸异戊烯酯(IPP) 焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP) IPP DAPP+IPP焦磷酸香叶酯（GPP） 焦磷酸金合欢酯（FPP）

  11. DAPP(C5) IPP(C5) 单萜 焦磷酸香叶酯(C10) 甾族类 IPP 倍半萜 焦磷酸金合欢酯(C15) 角沙烯(C30) 三萜(C30) IPP 二萜 焦磷酸香叶基香叶酯(C20) 类胡萝卜素(C40) IPP 二倍半萜 焦磷酸香叶基金合欢酯(C25) 萜类化合物的生物合成途径

  12. 二、生源、分类 焦磷酸二甲基烯丙酯(DAPP) C5 缩合 甲戊二羟酸(MVA) 焦磷酸异戊烯酯(IPP) C5 乙酰辅酶A GGPP 二萜 C20 +C5 三萜 C30 角鲨烯 C30 -3×CH3 焦磷酸香叶酯(GPP) 单萜 C10 焦磷酸金合欢酯(FPP) 倍半萜 C15 甾体 C27

  13. 第二节、萜类的结构类型及重要代表物 掌握 了解 • l-薄荷醇、l-龙脑、樟脑、梓醇、青蒿素、绵酚、维生素A、穿心莲内酯(Ⅰ)、紫杉醇的化学结构 • 卓酚酮类的理化性质 • 环烯醚萜的结构特点、分类和主要性质 • 单萜的基本骨架 • 银杏内酯的生物活性

  14. 一、单 萜 • 单萜类（monoterpenoids）：2个异戊二烯单位、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。 • 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。 • 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)

  15. 一、单 萜 （1）链状单萜

  16. （2）环状单萜 NPP 蒎烷 柠檬烷 中间体 莰烷 蒈烯 守烷

  17. （2）环状单萜（单环单萜、双环单萜、三环单萜）（2）环状单萜（单环单萜、双环单萜、三环单萜）

  18. α－紫罗兰酮 β－紫罗兰酮 斑蝥素 N－羟基斑蝥胺 芍药苷

  19. （3）卓酚酮类 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。 1、酸性 2、酚羟基易甲基化，不易酰化 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 扁柏素 a-崖柏素 g-崖柏素

  20. 二、环烯醚萜（iridoids） 1、概述 为蚁臭二醛的缩醛衍生物，含有环戊烷结构单元 取代环戊烷环烯醚萜（iridoids） 环戊烷开裂的裂环环烯醚萜（secoiridoids）两种基本碳架。 环烯醚萜骨架 裂环环烯醚萜骨架

  21. 生物合成途径 氧化

  22. 2、环烯醚萜理化性质 2、 • 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； • 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、碱、羰基化合物和氨基酸能变色，与皮肤接触会变蓝 • 苷元在冰醋酸溶液中，加少量铜离子，加热显蓝色

  23. 3、结构分类及重要代表物 A、环烯醚萜苷类 ： 10个碳占多数， C1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。 京尼平苷 R为CH3 京尼平苷酸R为H 栀子苷 鸡屎藤苷

  24. 3、结构分类及重要代表物 B、4－去甲环烯醚萜苷 ： 9个碳构成

  25. 3、结构分类及重要代表物 C、裂环环烯醚萜苷：苦味苷 龙胆苦苷，当药苷，当药苦苷，绣球内酯苦苷等 NH4OH 5% HCl 龙胆苦苷 gentiopicroside 龙胆碱 gentianine

  26. 三、倍半萜 1、概述 通式：(C5H8)3 分布：挥发油高沸点部分。 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，醇、酮、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余种

  27. 三、倍半萜 生源 GPP(C10) + IPP(C5) → FPP(C15) 焦磷酸金合欢酯 分类： 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； 按含氧官能团：倍半萜醇、醛、酮、内酯等。

  28. 2、无环倍半萜： 链状倍半萜

  29. 3、单环倍半萜 青蒿素：倍半萜过氧化物，抗恶性疟疾。 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。

  30. 4、双环倍半萜 棉 酚

  31. 5、三环倍半萜 环桉醇

  32. 6、薁衍生物 薁类：五元环+七元环的非苯环芳烃化合物，分子结构中具有高度的共轭体系。多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等生物活性。 性质： 1、薁类可与苦味酸或三硝基苯形成具有敏锐熔点的p络合物，用于鉴别 2、 沸点高，挥发油分馏时可见美丽的蓝、紫、绿色现象时，示有薁类存在

  33. 3、 Sabety反应 可与溴-氯仿溶液产生蓝色或绿色 4、 可与Ehrlich试剂（对-二甲氨基苯甲醛、浓硫酸）反应产生紫色、红色 2，4-二甲基-7-异丙基奥 愈创木奥 愈创木醇

  34. 四、二 萜 • 1、概述 • 由4个异戊二烯单位构成、含20个C的化合物类群。 由GGPP衍生而成 • 分布：植物界广泛，植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主，松柏科最多，菌类代谢产物，海洋生物。

  35. 四、二 萜 • 生物活性强：紫杉醇、穿心莲内酯、关附甲素、雷公藤内酯、甜菊苷等。 • 生源 ×2 MVA NPP或GPP GGPP(焦磷酸香叶基香叶酯) 二萜C20

  36. 2、链状二萜

  37. 3、单环二萜 维生素A：动物肝，鱼肝，保持夜间视力，哺乳动物生长 维生素A（vitamin A）

  38. 4、双环二萜 穿心莲内酯：抗菌消炎活性成分，临床治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等，与亚硫酸钠反应可制成穿心莲内酯磺酸钠，制备水溶性注射剂。 银杏内酯：治疗心脑血管疾病

  39. 5、三环二萜 • 紫杉醇：是红豆杉中活性成分，已成新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。 • 雷公藤甲素：抑制乳腺癌和胃癌细胞系集落形成

  40. 6、四环三萜 • 甜菊苷：甜度为蔗糖的300倍

  41. 五、二倍半萜 • 由5个异戊二烯单位构成、含25个C。 • 生源：由焦磷酸香叶基金合欢酯（GFPP）衍生而成。 • 多为结构复杂的多环性化合物，数量少。

  42. 第三节、萜类化合物的理化性质 了解 掌握 • 性状、溶解度等 • 加成反应、氧化反应、脱氢反应、重排反应的反应条件

  43. 一、物理性质 （一）性状： 1、形态 单萜和倍半萜 ： 油状液体，可挥发， 或为低熔点固体 二萜和二倍半萜：结晶性固体。 2、味苦味，或极苦，又称苦味素。 但甜菊苷例外 3、旋光性具有光学活性。

  44. （二）溶解性 亲脂性强，萜类的苷有一定的亲水性。 具内酯结构萜可用碱溶酸沉法分离纯化。 萜类对高热、光、和酸碱敏感。

  45. 二、化学性质 （一）加成反应 有双键和醛，酮等羰基的萜类化合物 1、 双键加成反应 A 与卤化氢加成 B 与溴加成

  46. C 与亚硝酰氯加成 不饱和萜类 氯化亚硝基衍生物 亚硝基胺类 D Diels－Alder加成 顺丁烯二酸酐

  47. 2、羰基加成反应 A 与亚硫酸氢钠加成

  48. B 与硝基苯肼加成 C与吉拉德试剂加成

  49. （二）氧化反应 • 氧化剂：O3，CrO3，KMnO4，SeO2等

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