萜類的結構類型及重要代表物

1、第二節(jié)　萜類的結構類型及重要代表物,一、單萜類（monoterpenoids）是由2個異戊二烯單位構成、含10個碳原子的化合物類群，廣泛分布于高等植物的腺體、油室和樹脂道等分泌組織中，是植物揮發(fā)油的主要組成成分，在昆蟲激素及海洋生物中也有存在。它們的含氧衍生物多具有較強的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原料。單萜以苷的形式存在時，不具有揮發(fā)性，不能隨水蒸氣蒸餾出來。,單萜類化合物可分為鏈狀型和單環(huán)、雙環(huán)等環(huán)狀型兩大類，其

2、中以單環(huán)和雙環(huán)型兩種結構類型所包含的單萜化合物最多。構成的碳環(huán)多為六元環(huán)，也有五元環(huán)、四元環(huán)和七元環(huán)。,（一）鏈狀單萜,香葉醇(香葉醇)“又稱牻牛兒醇”，是香葉油、玫瑰油、檸檬草油和香茅油等的主要成分，具有似玫瑰的香氣，沸點229~230oC。,橙花醇(nerol)存在于橙花油、檸檬草油和其它多種植物的揮發(fā)油中，具有玫瑰香氣, 沸點255~260oC。,香茅醇存在于香茅油、玫瑰油等多種植物的揮發(fā)油中，以左旋體的經(jīng)濟價值較高。上述三種

3、萜醇都是玫瑰香系香料。,芳樟醇是香葉醇、橙花醇的同分異構體，左旋體在香檸檬油中含有，右旋體則存在于桔油及素馨花Jasminum grandiflorum的揮發(fā)油中。,檸檬醛：反式為α- 檸檬醛（香葉醛，geranial），順式為β-檸檬醛（橙花醛），通常是混合物，以反式檸檬醛為主。檸檬醛在檸檬草油和香茅油的含量較高。檸檬醛具有檸檬香氣，廣泛應用于香料和食品工業(yè)。,香茅醛是香茅醇的氧化產(chǎn)物，大量存在于香茅油、桉葉油、檸檬油中，也是重要的檸

4、檬香氣香料。,鏈狀單萜含氧衍生物之間的相互轉化,(二) 環(huán)狀單萜,環(huán)狀單萜是由焦磷酸香葉酯(GPP)的雙鍵異構化生成焦磷酸橙花酯(nerylpyrophos - phate, NPP), NPP再經(jīng)雙鍵轉位脫去焦磷酸基，生成具薄荷烷(menthane)骨架的陽碳離子后，進一步而成薄荷烷衍生物。薄荷烷陽碳離子進一步環(huán)化成其它骨架。,薄荷醇(薄荷醇)是薄荷Mentha arvensis var.piperasceus 和歐薄荷Mentha

5、piperita 等揮發(fā)油中的主要組成成分。其左旋體(l-menthol)習稱“薄荷腦”，為白色塊狀或針狀結晶。對皮膚和粘膜有清涼和弱的麻醉作用，用于鎮(zhèn)痛和止癢，亦有防腐和殺菌作用。,紫羅蘭酮(ionone)存在于千屈菜科指甲花揮發(fā)油中，工業(yè)上由檸檬醛與丙酮縮合制備，縮合產(chǎn)物環(huán)合后得到α-紫羅藍酮(α-ionone)及β-紫羅藍酮(β-ionone)的混合物。 α-紫羅藍酮具有馥郁的香氣，用于配制高級香料，β-紫羅藍酮可作為合成維

6、生素A的原料。,龍腦俗稱“冰片”，又稱樟醇，為白色片狀結晶，具有似胡椒又似薄荷的香氣，有升華性。其右旋體主要得自白龍腦香樹的揮發(fā)油，左旋體存在于艾納香全草和野菊花中，合成品為消旋體。 冰片有發(fā)汗、興奮、鎮(zhèn)痙和防止蟲蛀蝕、抗缺氧功能，它和蘇合香脂配合制成蘇冰滴丸代替冠心蘇合丸治療冠心病，心絞痛。,樟腦(camphor)習稱辣薄荷酮，為白色結晶性固體，易升華，具有特殊鉆透性的芳香氣味。樟腦有局部刺激作用和防腐作用，可用于神經(jīng)痛、炎

7、癥和跌打損傷的擦劑。,我國的天然樟腦產(chǎn)量占世界第一位。天然樟腦由右旋體與左旋體共存，其右旋體在樟樹Cinnamonus camphora揮發(fā)油中約50%，左旋體存在于菊蒿Tanacetum vulgare揮發(fā)油中，合成品為消旋體。,樟腦可作為強心劑，其強心作用是由于其在體內氧化成π-氧化樟腦(π-oxocamphor)和對氧化樟腦(p-oxocamphor)所致。,斑蝥素(antharidin), 存在于斑蝥, 芫青干燥蟲體中，可作為皮

8、膚發(fā)赤、發(fā)泡或生毛劑。用斑蝥素制備成的N-羥基斑蝥胺(N-hydroxycantharidimide)試用于肝癌，有一定療效。,芍藥苷（paeoniflorin）是從芍藥paeonia albiflora根中得到的蒎烷單萜苦味苷，對小鼠顯示有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛及抗炎等藥理作用。近年報道芍藥苷具有防治老年性癡呆的生物活性。,（四）卓酚酮類卓酚酮類化合物是一類變形的單萜，它們的碳架不符合異戊二烯定則。,具有如下特性：1.卓酚酮具有芳香化合物性質

9、, 具有酚的通性，顯酸性，酸性強弱：酚<卓酚酮<羧酸。2.分子中的酚羥基易于甲基化，但不易酰化。,3.分子中的羰基類似于羧酸中羰基的性質，但不能和一般羰基試劑反應。紅外光譜中顯示其羰基(1600~1650 cm-1 )和羥基(3100~3200 cm-1 )的吸收峰，較一般化合物中羰基略有區(qū)別。4.能與多種金屬離子形成絡合物結晶體，并顯示不同顏色，以資鑒別。如銅絡合物為綠色結晶，鐵絡合物為赤紅色結晶。,α-崖柏素(α-t

10、hujaplicin)和γ-崖柏素(γ-thujaplicin) 存在于在歐洲產(chǎn)崖柏Thuja plicata、北美崖柏Thuja occidentalis 以及羅漢柏Thujosis dolabrata的心材中；,β-崖柏素，也稱扁柏素(kinokitol)，存在于臺灣扁柏Chamaecyparis taiwanensis及羅漢柏心材中。 卓酚酮類化合物多具有抗菌活性，但同時多有毒性。,二、環(huán)烯醚萜(iridoids),環(huán)烯醚萜

11、為蟻臭二醛(iridoidial)的縮醛衍生物。,環(huán)烯醚萜含有環(huán)戊烷的結構單元。該類化合物含有取代環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜(iridoid)和環(huán)戊烷開裂的裂環(huán)環(huán)烯醚萜(secoiridoid)兩種基本碳架。,環(huán)烯醚萜及其苷類廣泛分布于唇形科、茜草科、龍膽科等植物 。目前已從植物中分離并鑒定結構的環(huán)烯醚萜類化合物超過800多種，其中大多數(shù)為苷類成分，非苷環(huán)烯醚萜僅占60余種，裂環(huán)環(huán)烯醚萜類30余種。,環(huán)烯醚萜類化合物的合成途徑示意圖,環(huán)烯醚萜C4位

12、甲基經(jīng)生物氧化成羧基，再脫羧形成4—去甲基環(huán)烯醚萜(4-deme-thyliridoid)。環(huán)烯醚萜中環(huán)戊烷部分的C7—C8處斷裂，則形成裂環(huán)環(huán)烯醚萜(secoiridoid)，C4位甲基經(jīng)氧化成羧基，閉環(huán)而衍生成裂環(huán)內酯環(huán)烯醚萜。,(二) 環(huán)烯醚萜的理化性質,1.環(huán)烯醚萜苷和裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷大多數(shù)為白色結晶體或粉末，多具有旋光性, 味苦。2.環(huán)烯醚萜苷類易溶于水和甲醇, 可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，難溶于氯仿、乙醚和苯等親脂性有機溶劑

13、。3.環(huán)烯醚萜苷易被水解，生成的苷元為半縮醛結構，其化學性質活潑，容易進一步聚合，難以得到結晶苷元。,4.苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸等都能變色。游離的苷元遇氨基酸并加熱，即產(chǎn)生深紅色至藍色，最后生成藍色沉淀。因此，與皮膚接觸，也能使皮膚染成藍色。5.苷元溶于冰醋酸溶液中，加少量銅離子，加熱，顯藍色。,（三） 結構分類及重要代表物,1.環(huán)烯醚萜苷類環(huán)烯醚萜類成分多以苷的形式存在，C1羥基多與葡萄糖形成苷，且大多為單糖苷；C11

14、有的氧化成羧酸，并可形成酯。,梔子苷(gardenoside)、京尼平苷(geniposide)和京尼平苷酸(geniposidic酸)是清熱瀉火中藥山梔子的主成分。 京尼平苷顯示有顯著的瀉下作用和利膽作用；京尼平苷苷元(ginipin 京尼平)具有顯著的促進膽汁分泌作用和瀉下作用。,雞屎藤苷(paederoside)是雞屎藤的主成分，其C4位羧基與C6位羥基形成γ-內酯；C10位的甲硫酸酯在雞屎藤組織損傷時，由于酶解的作用產(chǎn)生甲

15、硫醇。,2. 4-去甲環(huán)烯醚萜苷類,梓醇 (catalpol) 又 稱梓醇苷，是地黃中降血糖作用的主要有效成分，并有很好的利尿和遲發(fā)性的緩下功能。,梓苷 (catalposide)存在于梓實中，藥理作用與梓醇相似。,桃葉珊瑚苷(aucubin)是車前草清濕熱、利小便的有效成分，其苷元及其多聚體有抗菌作用。,龍膽苦苷(gentiopicroside, gentiopicrin)是龍膽科植物龍膽、當藥、獐牙菜等植物中的苦味成分。據(jù)

16、報導龍膽、當藥中的龍膽苦苷與龍膽堿共存，而且當用氨水處理龍膽苦苷時，先得到一種無定形的葡萄糖苷，繼續(xù)用5%的鹽酸水解，才生成龍膽堿(gentianine)。,3.裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷,當藥苷(獐牙菜苷，sweroside)、當藥苦苷(獐牙菜苦苷，swertamarin)均為當藥和獐牙菜中的苦味成分。,當藥苦酯苷(龍膽苦酯，amarogentin)、羥基當藥苦酯苷(amarowerin)在當藥中含量較少，但其苦味比當藥苦苷強100倍以上。,橄欖

17、苦苷(oleuroprin)和10-羥基女貞苷(10-hydroxyligustroside)只存在木樨科植物中，具有△8, 9雙鍵, C7被氧化成羧基后而結合成酯。,三、倍半萜,(一) 概述 倍半萜類(sesquiterpenoids)是由3 個異戊二烯單位構成、含15個碳原子的化合物類群。 倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以揮發(fā)油的形式存在，是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成成分。在植物中多以醇、酮、內酯或苷的形式存在。近年來

18、，在海洋生物中的海藻和腔腸、海綿、軟體動物中發(fā)現(xiàn)越來越多的倍半萜，在昆蟲器管和分泌物中也有發(fā)現(xiàn)。,倍半萜無論是化合物的數(shù)目，還是結構骨架的類型都是萜類化合物中最多的一類。迄今結構骨架超過200余種，化合物有數(shù)千種之多，近年來在海洋生物中就發(fā)現(xiàn)有300種之多。倍半萜的含氧衍生物多具有較強的香氣和生物活性，是醫(yī)藥、食品、化妝品工業(yè)的重要原料。,倍半萜的生物合成途徑與基本骨架名稱㈠,倍半萜的生物合成途徑與基本骨架名稱㈡,(二) 無環(huán)倍半萜,

19、金合歡烯又稱麝子油烯，存在于枇杷葉、生姜、及洋甘菊的揮發(fā)油中。金合歡烯有α、β兩種構型，其中β體存在于藿香、啤酒花和生姜揮發(fā)油中。金合歡醇存在于金合歡花油、橙花油、香茅中。橙花醇又稱苦橙油醇，具有蘋果香，是橙花油中的主要成分之一。,(三) 環(huán)狀倍半萜,青蒿素(qinghaosu, arteannuin, artemisinin)是過氧化物倍半萜，是從中藥青蒿(也稱黃花蒿) 中分離到的抗惡性瘧疾的有效成分，在水中及油中均難溶解。,對青

20、蒿素的結構進行了修飾，合成出具有抗瘧效價高、原蟲轉陰快、速效、低毒等特點的雙氫青蒿素(dihydroqinghaosu)，再進行甲基化，將它制成油溶性的蒿甲醚(artemether)及水溶性的青蒿琥珀酸單酯(artesunate) 用于臨床。,鷹爪甲素(yingzhaosu)是從民間治療瘧疾草藥鷹爪根中分離出。對鼠瘧原蟲的生長有強的抑制作用。,棉酚(gossypol)為杜松烷型雙分子衍生物，主要存在于棉籽中，為有毒的黃色液體，具有殺精子

21、的作用，但副作用大而未應用于臨床。棉酚不含手性碳原子，但由于兩個苯環(huán)折疊障礙而具有光學活性。棉酚在棉籽中為消旋體，有多種不同熔點的晶體。,α- 山道年是山道年草或蛔蒿未開放的頭狀花序或全草中的主成分。山道年是強力驅蛔劑，但服用過量可產(chǎn)生黃視瘧毒性，已被臨床淘汰。,由于山道年結構中具有1,4-二烯酮的交叉共軛(1,4-二烯-3-酮)體系，用光照射可引起變化，若用酸處理，可發(fā)生重排，二烯酮變成酚；堿處理則轉變成山道年酸(santonic酸)

22、。,(三) 薁類衍生物,凡由五元環(huán)與七元環(huán)駢合而成的芳環(huán)骨架都稱為薁類(azulenoids)化合物。這類化合物多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。,愈創(chuàng)木薁,薁類化合物溶于石油醚、乙醚、乙 醇、甲醇等有機溶劑，不溶于水，溶于強酸。可用60~ 65%硫酸或磷酸提取薁類成分，酸提取液加水稀釋后，薁類成分即沉淀析出。薁類化合物的沸點較高，一般在250℃~300℃, 在揮發(fā)油分餾時，高沸點餾分可見到美麗的藍色、紫色或綠色的現(xiàn)象時，表示可能有

23、薁類化合物的存在。,薁類成分的檢測,多用溴化（Sabety）反應：取揮發(fā)油1 滴溶于1ml氯仿中，加入5%溴的氯仿溶液，若產(chǎn)生藍紫色或綠色時，表明有薁類化合物存在。用對-二甲胺基苯甲醛濃硫酸(Ehrlich)試劑與揮發(fā)油反應產(chǎn)生紫色或紅色時，也可證實有薁類化合物存在。,愈創(chuàng)木醇(guaiol)存在于愈創(chuàng)木木材的揮發(fā)油中，屬于薁類的還原產(chǎn)物。該化合物在蒸餾、酸處理時，可氧化脫氫而形成薁類。,愈創(chuàng)木薁,愈創(chuàng)木醇,2，4-二甲基-7-異丙基

24、薁,四、二萜,二萜類(diterpenoids)是由4個異戊二烯單位構成、含20個碳原子的化合物類群。它們是由焦磷酸香葉基香葉酯 (geranylgeranyl pyrophosphate, GGPP)衍生而成。,分布：植物界（廣泛），菌類代謝產(chǎn)物， 海洋生物。 存在：植物乳汁、樹脂中。化合物舉例：紫杉醇、穿心蓮內酯、丹參醌、銀杏內酯、雷公藤內酯、甜菊苷等。,二萜的基本骨架、立體結構及生物合成,(二) 鏈狀二萜,鏈狀

25、二萜類化合物在自然界存在較少，常見的只有廣泛存在于葉綠素的植物醇 (phytol)，與葉綠素分子中的卟啉 (卟啉) 結合成酯的形式存在于植物中，曾作為合成維生素E、K1的原料。,(三) 環(huán)狀二萜,維生素A 是一種重要的脂溶性維生素，主要存在于動物肝臟中，特別是魚肝中含量較豐富。,穿心蓮內酯(andrographolide) ：存在于穿心蓮 (欖核蓮，一見喜)中，具有抗炎作用，用于治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎、感冒發(fā)熱等。,銀杏內酯(

26、ginkgolides)是銀杏Ginkgo biloba 根皮及葉的強苦味成分，可作為拮抗血小板活化因子，是血小板活化因子（PAF）的特效拮抗劑。,銀杏內脂及銀杏雙黃酮是銀杏制劑中治療心腦血管疾病的有效成分，此外銀杏內酯A、B、C或單獨用銀杏內酯 B可以應用于轉移癌的治療。它能提高抗癌化療劑的效果，減少不良反應，使得耐細胞毒藥物的癌細胞對化療劑更為敏感有效。,土荊酸甲、乙、丙、丙2 (pseudolaric酸A、B、C、C2)是由金錢松

27、樹皮中分離出的抗真菌成分。其中土荊酸乙為主成分，具有抗生育活性。,R1 R2土荊酸甲 CH3 COCH3土荊酸乙 COOCH3 COCH3土荊酸丙 COOCH3 H土荊酸丙2 COOH COCH3,雷公藤甲素對乳腺癌和胃癌細胞系集落形成有抑制作用，16-羥基雷公藤內酯醇具有較強的抗炎免疫抑制和雄性抗生育作

28、用。,R1 R2 R3 雷公藤甲素(triptolide) H H CH3 雷公藤乙素 (tripdiolide) OH H CH3 雷公藤內酯(triptolidenol) H OH CH316-羥基雷公藤內酯醇 H H CH2O

29、H(16-hydroxytriptolide),紫杉醇(taxol)又稱紅豆杉醇，最早從太平洋紅豆杉Taxus brevifolia的樹皮中分離得到，1972年底美國FDA批準上市，臨床用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效較好。,巴卡亭 Ⅲ R = Ac去乙?；涂ㄍ?Ⅲ R = H,關附甲素是中藥關白附中的具抗心律失常作用的活性成分。,甜菊Stevia rebaudianum Bertoni 葉中含有以對映-貝

30、殼杉烷(ent-kaurane) 骨架為母核、由不同糖組成的甜味苷。總甜菊苷含量約6%，其甜度約為蔗糖的300倍，其中又以甜菊苷A甜味最強，但含量較少。甜菊苷(stevioside)因其高甜度、低熱量、無毒性等優(yōu)良特性，在醫(yī)藥、食品等行業(yè)中被廣泛應用。,甜菊苷甜菊苷A甜菊苷D甜菊苷E,冬凌草甲素（Rubescensin),藥理作用：,冬凌草甲素具有抗菌、抗癌及殺蟲作用。臨床試驗證明其對食管癌、賁門癌、肝癌和乳腺癌有一定療效。1、

31、抗癌：對S-180、肝癌及網(wǎng)組織細胞肉瘤等均有對抗作用。2．抗菌：對19種細菌有中等程度的抑制作用。對革蘭氏陽性菌效果較好。3．殺蟲：對鱗翅目幼蟲有抑制其生長的作用。,四、二倍半萜,二倍半萜類化合物(sesterterpenoids)是由5個異戊二烯單位構成、含25個碳原子的化合物類群。1965年發(fā)現(xiàn)第一個二倍半萜。這類化合物在生源上是由焦磷酸香葉基金合歡酯(geranylfarnesyl pyrophosphate, GFPP)

32、衍生而成。與其它各萜類化合物相比，數(shù)量少，迄今來自天然的二倍半萜有6種類型約30余種化合物，分布在羊齒植物，植物病源菌，海洋生物海綿、地衣及昆蟲分泌物中。,蛇孢假殼素A (ophiobolin A) 是從寄生于稻植物病原菌芝麻枯病菌中分離出的第一個二倍半萜成分，具有C5 - C8 - C5駢環(huán)的基本骨架，該物質示有阻止白蘚菌、毛滴蟲菌等生長發(fā)育的作用。,呋喃海綿素-3(furanospongin-3)是從海綿動物中得到的含呋喃環(huán)的鏈狀二