萜类挥发油课件

第七章 萜类挥发油,Terpenoids & volatile oil,萜的含义： 萜类化合物是指一类由甲戊二羟酸(mevalonic acid MAV)衍生而成，基本碳架多具有2个或2个以上异戊二烯单位结构的一类化合物。 其形式上具有（C5H8）n通式。,萜的分类: 分类依据 异戊二烯单位数（C5H8）n,萜类生物碱 乌头碱,萜的生源途径： 1、经验的异戊二烯法则认为：萜是以异戊二烯为单位的，以头 尾或非头 尾顺序相连而成。 2、生源的异戊二烯法则认为：甲戊二羟酸（MAV活性异戊二烯）是形成萜的真正前体。 但经验的异戊二烯法则作为认识萜类及进行萜的分类仍具有重要意义。,萜类化合物的分布： 藻类、菌类、地衣、苔藓类、蕨类、裸子植物、被子植物 富含生物碱的植物中少见,生理活性 萜类有八十种生理活性，其分布也十分广泛。重要的如下： 1、循环系统作用：芍药苷、银杏内酯 2、消化系统作用：甘草次酸、环烯醚萜 3、呼吸系统作用：穿心莲内酯 4、抗病原微生物作用：鸡蛋花苷抗结核杆菌 5、神经系统作用：龙脑 6、抗肿瘤作用：紫杉醇 7、抗生育作用：棉酚雄性抗生育活性 8、杀虫驱虫作用：青篙素 9、甜味剂作用:舔菊苷,一、单萜,定义：以两分子异戊二烯为单位的聚合体。 结构特点：10个碳原子 存在：多是植物挥发油的的组成成分。 种类与数目： 截至1991年发现的萜类化合物约843种，基本碳架30种，至1997年单萜化合物数量达2100种。,结构与分类,链状单萜月桂烯、香叶醇、柠檬醛 单环单萜薄荷醇、桉油精、斑蟊素、驱蛔素 双环单萜龙脑、樟脑、芍药苷（单萜苷） 环烯醚萜（特殊单萜衍生物）,按碳环数分,香叶醇 柠檬醛 青蒿酮,1、无环单萜链状单萜,香叶醇玫瑰香料成分 柠檬醛具有柠檬香气 青篙酮不规则单帖,桉油精 薄荷醇,胡椒酮（辣薄荷酮）,2、单环单萜,薄荷醇左旋体为薄荷脑，镇痛、止痒，杀菌、清凉 胡椒酮云香草中药效成分，治疗哮喘、松弛平滑肌,斑蟊素 驱蛔素,龙脑冰片 樟脑,3、双环单萜,1、 莰烷型 多以含氧衍生物存在。如：樟脑、龙脑,发汗、兴奋、镇痉和防止腐蚀等作用,主要作刺激剂和强心剂,芍药苷（蒎烷型）,2、蒎烷型 如芍药苷，是中药芍药和牡丹中的有效成分,4、环烯醚萜 定义环烯醚萜是一类特殊的单萜。最早是由伊蚁的分泌物中得到的，曾称为伊蚁内酯，是从动物中发现的第一个抗生素。,结构特点： 具有半缩醛和环戊烷结构。 存在形式： 以C1-OH成苷存在植物体内 分类： 环烯醚萜苷 裂环环烯醚萜,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,7,8,10,6, 水解, 氧化,1,2,3,4,5,6,7,香茅醛,环合,水合,伯醇,氧化,臭蚁二醛,烯醇化,羟醛缩合,环烯醚萜,生物合成途径,环烯醚萜醇,氧化,脱羧,开环,环合,氧化,4-去甲环烯醚萜醇,裂环环烯醚萜醇,裂环内酯环烯醚萜醇,1,2,4,6,8,7,10,11,9,5,4,4,7,8,9,5,7,5,11,8,10,1,3,9,栀子苷,梓醇,A、4-位无取代的环烯醚萜及其苷 重要的代表物有梓醇和梓苷 二者均为中药地黄中降血糖的有效成分 B、4-位有取代的环烯醚萜及其苷 重要的代表物有山栀苷、栀子苷,环烯醚萜苷代表性化合物,龙胆苦苷,裂环环烯醚萜苷,在C7、C8处开环衍变而来 如中药龙胆草中的龙胆苦苷，味极苦，是苦味成分。如龙胆苦苷。,环烯醚萜类化合物的性质 1、性状： 均为白色结晶或无定性粉末，具引湿性的，味苦，具旋光性。 2、溶解度 此类成分（苷及苷元）偏于亲水性。大多数易溶于水、和甲醇，可溶于乙醇、丙酮、正丁醇，难溶于氯仿、苯、石油醚等亲脂性有机溶剂。,3、显色反应与检识 （1）苷元的冰醋酸溶液与少量铜离子加热显蓝色。 （2）环烯醚萜苷易于被酸水解，产生的苷元因具有半缩醛结构，性质活泼，容易聚合成大分子的各种不同颜色沉淀（黑色）。 可用于该类成分的鉴别。这也是含该类成分中药（如玄参、地黄）加工炮制容易变黑的主要原因。 （3）游离苷元与氨基酸加热，产生深红至蓝色，最后生成蓝色沉淀（与皮肤接触染蓝色）。,二、倍半萜,定义： 以三分子异戊二烯为单位的聚合体。是植物挥发油高沸程（250280）的主要组分。 结构特点：15个碳原子 存在： 骨架类型、数量是萜类化合物中最多的一类，截至1991年发现的萜类化合物约2800种，基本碳架200种以上，至1997年倍半萜的数量达9615种。,倍半萜结构与分类,链状倍半萜 金合欢烷（金合欢醇） 单环倍半萜 青蒿素（倍半萜内酯）抗疟疾 双环倍半萜 马桑毒素，治疗精神分裂症,按碳环数,金合欢醇 青蒿素,链状倍半萜,单环倍半萜,重要的高级香料,（倍半萜内酯）抗疟疾 有效基团为中间的过氧桥-O-O-，如果断裂，则失去活性。,双环倍半萜,鹰爪甲素 棉酚 二聚倍半萜化合物,黄色色素，有毒，抗菌、杀虫,抗疟疾,奥类衍生物,1、概念：由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架都称为奥类化合物。 2、溶解性： 不溶于水，溶于强酸（H2SO4 或H3PO4） 可溶于石油醚、乙醚、乙醇等有机溶剂。 3、沸点高（250300）蓝色、绿色成分 4、结构特点：属于非苯芳香烃,愈创木奥,愈创木醇,2，4-二甲基 -7-异丙基奥,三、二萜,定义： 以四分子异戊二烯为单位的聚合体。 结构特点：20个碳原子 分布 植物醇为植物叶绿素的组成部分，植物乳汁、树脂多以二萜类化合物为主要组分，此外在菌类、海洋生物中也发现不少二萜类化合物。 研究状况： 二萜氧化物具有多种生理活性，成为研究热点，截至1991年发现的萜类化合物约2400种，到1997年达8338种。,无环二萜 单环二萜 维生素A 双环二萜 穿心莲内酯、银杏内酯A、B、C、M、J 三环二萜 雷公藤甲素、芫花酯甲、紫杉醇、瑞香毒素 四环二萜 甜菊苷、冬凌草素、香茶菜甲素,按碳环 数分,植物醇,维生素A（单环二萜）,结构与分类,穿心莲内酯（半日花烷型） 银杏内酯A （抗菌、抗炎） 治疗心血管病）,双环（指碳环数）二萜,紫杉醇 - 抗癌作用 不显碱性，对酸稳定，对碱不稳定。,三环二萜,雷公藤甲素（三环二萜）- 抗癌、抗炎、免疫抑制剂,三环二萜,雷公藤甲素 H H CH3 雷公藤乙素 OH H CH3 雷公藤内酯 H OH CH3 雷公藤内酯醇 H H CH2OH,R1 R2 R3,甜菊苷 （四环二萜） - 甜味剂 舔菊苷A甜度最高，为蔗糖300倍，有致癌作用报道，欧美禁用,四环二萜,甜菊苷 Glc Glc-Glc 甜菊苷A Glc Glc-Glc 甜菊苷D Glc-Glc Glc-Glc 甜菊苷E Glc-Glc Glc-Glc,R1 R2,1、定义：二倍半萜类是由5个异戊二烯单位 构成，含有25个碳原子的化合物类群。 2、存在：主要分布在羊齿植物中、地衣、海洋生物等 3、特点：数量较少 4、1956年发现第一个二倍半萜 蛇孢假壳素A,四、二倍半萜,概述：萜类化合物特点 1、成分范围广，彼此结构性质差异大； 2、同一生源途径衍生而来； 3、结构共同点： 绝大多数都有双键、共轭双键与活泼氢、较多萜类具有内酯结构,五、萜类化合物的理化性质,萜类化合物的物理性质 （一）性状 1、形态 单萜与倍半萜有特殊香气的油状液体，挥发性； 二萜与二倍半萜多为结晶性晶体。 2、味 多具有苦味，有的味极苦. 个别具有强的甜味,3、旋光性和折光性 含有C*，具备光学活性； 小分子萜类化合物具有较高的折光率。 （二）溶解性 1、亲脂性强 2、单萜与倍半萜可随水蒸汽蒸馏,3、萜类化合物的苷水溶性增强可溶于热水； 4、具有内酯结构的萜类化合物能溶于碱水， 酸化后又从可水中析出 注意： 对强热、光及酸碱较为敏感 或被氧化、或发生重排，导致结构变化,萜类化合物的化学性质 （一）加成反应 1、双键加成反应,冰HAc,柠檬烯 柠檬烯二氢氯化物, 与亚硝酰氯（tilden试剂）反应,不饱和萜类化合物 氯化亚硝基衍生物 亚硝基胺类,亚硝酸异戊酯,亚硝酰氯, D-A反应,顺丁烯二酸酐,2、羰基加成反应 与亚硫酸氢钠加成,柠檬醛, 与硝基苯肼加成：生成苯腙 与吉拉德试剂加成 Girard试剂：是一类带有季铵基团的酰肼， 常用Girard T和Girard P,Girard试剂T Girard试剂P,七、萜类化合物的提取分离 概述： 萜类化合物的存在形式 单萜与部分倍半萜： 以萜醇形式存在于挥发油中； 环烯醚萜多以苷的形式存在； 倍半萜多以内酯形式存在； 乌头烷型二萜以二萜生物碱形式存在；,六、萜类的提取 （一）溶剂提取法 1、苷类化合物的提取 提取对象：环烯醚萜苷 2、非苷类化合物的提取 （二）碱提取酸沉淀法 提取对象：倍半萜内酯化合物,（三）吸附法 1、活性碳吸附法 2、大孔树脂吸附法 二、萜类的分离 （一）结晶法分离 （二）柱色谱分离 1、吸附剂：硅胶、氧化铝 2、吸附剂用量：1：301：60,3、洗脱剂： 一般选用非极性有机溶剂。 （三）利用结构中特殊官能团进行分离 1、倍半萜内酯化合物 2、萜类生物碱 用酸碱法分离 3、含不饱和双键或羰基者，利用加成反应 制备为衍生物加以分离。, 鄂北贝母萜类成分的提取与分离 鄂北贝母乙醇提取回收乙醇浸膏加水环己烷萃取5%醋酸水溶液洗涤环己烷部分回收环己烷浸膏硅胶柱层析石油醚、乙酸乙酯、甲醇依次洗脱不同洗脱部位混合溶剂石油醚-乙酸乙酯洗脱多种单体化合物。,八、萜类化合物的检识,1、环烯醚萜的检识反应 Shear（浓HCl+苯胺）反应 2、奥类化合物的检识 Sabety（溴化）反应：1d 挥发油溶于1ml氯仿5%Br2/CCl4蓝紫色或绿色 与Ehrlich试剂（对-二甲胺基苯甲醛/浓硫酸）反应产生紫色或红色。,九、萜类化合物的检识与结构测定,（一）UV 具有共轭双键或，-不饱和羰基结构的萜类化合物在紫外光区（200400nm）产生吸收，对萜类化合物的结构鉴定有一定作用。 （二）IR 1、萜类大多数具有双键、共轭双键、甲基、偕二甲基、环外亚甲基与含氧官能团等。,2、可帮助解决萜类化合物是否含有内酯环 及其内酯环的大小问题 （三）MS 1、有关萜类化合物MS裂解规律的研究不多 2、萜类化合物MS： 主要用于分子量的测定，尤其是单萜与倍半萜化合物。 二萜MS的特征性稍微强一些。,3、萜类化合物MS裂解方式的一些规律 分子离子峰除（少数）以基峰形外，一般都比较弱； 在环状萜类化合物中常进行RDA裂解； 裂解过程中常出现重排现象，尤以麦氏 重排多见； 裂解方式受功能基影响较大，得到的裂解 峰大都是失去功能基后的碎片离子。,实例：青蒿素MS裂分分析,m/z282,m/z250,m/z192,m/z180,m/z179,m/z164,麦氏重排,（五）结构鉴定实例青蒿素 1、HR-MS：分子量为282.1472 2、元素分析： C-63.72%; H-7.86%; 分子式为：C15H22O5 3、IR： 831,881,1115cm-1吸收峰表明含-O-O- 1750 cm-1吸收峰六元环内酯结构,4、1H-NMR 1.06(3H，d，J=6Hz，H-13)与 3.26(1H，m，J=6Hz，H-11); 0.93(3H，d，J=6Hz，H-14) 1.36(3H，s，H-15)