《单萜倍半萜》PPT课件.ppt

高等天然药物化学北京大学药学院天然药物学系 研究生高等天然药物化学 2008 9 2009 1 萜类化合物 一 萜类生物合成天然烃类化合物 分子中具有异戊二烯 isoprene 单位 生源的异戊二烯法则 萜类由C5单位 类异戊二烯 集合而成 最初形成的结构以许多方式发生酶促修饰 产生各种骨架类型 天然存在C5单位 12345 MVA mevalonicacid 甲瓦龙酸 甲戊二羟酸 重要中间体 DMAPPIPP二甲基烯丙基焦磷酸异戊烯焦磷酸 C5 C5 GPPNPP牻牛儿基焦磷酸橙花基焦磷酸 FPP E E 法尼基焦磷酸 C10 C5 头 尾 尾 尾 含单萜类化合物的中草药 唇形科 薄荷 紫苏 藿香伞形科 茴香 当归 白芷 川芎菊科 艾叶 茵陈蒿 苍术 白术 木香芸香科 橙 橘 花椒樟科 樟 肉桂姜科 生姜 姜黄 郁金含挥发油的中草药大多具有 发汗 理气 止痛 抑菌 矫味等作用 应用 医药工业 香料工业 昆虫信息素 昆虫驱避剂等 单萜 挥发油 的提取分离 单萜的提取方法 1 水蒸气蒸馏法2 溶剂萃取法石油醚或乙醚超临界CO2萃取3 直接压榨法柑橘属植物果皮的油囊4 脂肪吸附法香料工业 茉莉 晚香玉等花极不耐热 将花洒在涂有脂肪的板上 单萜的初步分离 一 物理方法1 直接结晶法薄荷油及樟油等芳香油 在1 5 放置 分别析出薄荷脑及樟脑结晶 2 真空分馏法使用精密分馏装置 单萜烯类化合物 35 70 mmHg 单萜含氧化合物 70 100 mmHg 倍半萜烯及含氧化合物 80 110 mmHg 3 溶剂处理法脱色素方法 脂溶性成分 乙酸乙酯部分样品 石油醚 甲醇 含水 萃取 色素在石油醚中 RA型大孔吸附树脂 70 95 乙醇洗脱水溶性成份 单萜苷类 丁醇部分样品 中性氧化铝柱色谱 甲醇 水 100 80 50 30 洗脱 4 色谱分离法碱性氧化铝 I级 石油醚洗脱 得到纯单萜烯II IV级 石油醚洗脱 得到含氧萜类化合物硅胶色谱 石油醚 乙酸乙酯梯度洗脱依次得到不含氧及含氧的萜类化合物SephadexLH 20柱色谱 分离游离单萜 甲醇 丙酮 氯仿 甲醇洗脱 分离单萜苷成分 水或稀醇洗脱 气 液色谱 5 结构改造法洋甘菊奥 charmazulene 及愈疮木奥 S guaiazulene 临床上证明可作为组织肉芽再生剂 对灼伤有促进伤口愈合作用 对防裂 防辐射热及抗过敏有作用 很多含精油的植物中均含有该类成分 但含量很低 上海立新香料厂从含有愈疮木奥前体的芳樟油下脚料 用硫磺高温脱氢得愈疮木奥 制成针剂 片剂及外用等 二 化学方法1 酸 酚性物质的分离 将精油溶于乙醚中 用3 5 NaOH或KOH萃取 碱溶液中通入CO2气体 使酚性物质析出 乙醚萃取 得到酸或酚性物质 2 酮 醛类精油的分离 亚硫酸氢钠分离法醛或酮的乙醚溶液与饱和亚硫酸氢钠溶液振摇 1 2小时后生成加成物析出或溶于水 与其他精油分离 加碱处理 使加成物分解 用乙醚萃取得到醛酮类化合物 2 Girard试剂分离法Girard试剂是分子内带有酰肼 hydrazide 及季铵基团试剂的总称 常用下列两种试剂 Girard试剂TGirard试剂P酰肼基团与羰基反应 回流1小时后 生成能溶于水的衍生物 使含羰基化合物转溶于水中 与其他精油分离 水溶液再以酸处理 得到羰基化合物 3 醇的分离 可以将精油与丙二酸单酰氯反应生成相应的酯 转溶于碳酸钠溶液中 碱液酸化得到单酯 乙醚提取 蒸去乙醚得到的残渣用20 NaOH溶液回流水解 乙醚萃取得到醇类化合物 鹰爪甲素及鹰爪乙素的分离 与光气反应生成碳酸酯 分离 鹰爪甲素鹰爪乙素 环烯醚萜类化合物Iridoids 环戊烷骈吡喃类单萜化合物 19世纪末分离得到1958年O Halpern和H Schmid确定骨架 综述 1969 Bobbitt Segebarth1971 Plouvier Farve Bonvin1974 Buchbauer1975 Sticher Jund Busch1975 Jensen Niclsen Dahlgren1980 JLeticiaJNatProd43 6 6491990 AChristieJNatProd53 5 1055 理化数据分布结构性质生物合成药理活性研究工作植物分布mp旋光UVIR1H13CMS 含环烯醚萜的中药 地黄 玄参 栀子 龙胆 胡黄连 缬草 马钱子等环烯醚萜功效及作用 清热 利胆 抗菌 抗霉 杀虫 利尿 降血糖 降血压等生物活性 獐牙菜甙sweroside 退热 抗惊厥栀子甙geniposide的甙元genipine 促胆汁分泌桃叶珊瑚甙的甙元及其多聚体 较强抗菌作用梓甙 梓醇 利尿栀子甙 马鞭草甙 缓泻作用 环烯醚萜结构分类 一 环烯醚萜苷类iridoidglycoside 1 8C的骨架 2 9C的骨架 桃叶珊瑚苷梓苷 Mentzelosidedecaloside C4无取代 C8无取代 3 10C的骨架C4取代基有COORR H CH3 CH2CH2 ArC4取代基有COOH与C6 OH成内酯C4取代基有CH3 CH2OH CH2OR 车叶草苷asperuloside 马钱子苷loganin 丁香醚苷patrinoside 二 裂环环烯醚萜苷类secoiridiods 1 简单类型 Loniceroside龙胆苦苷gentiopiside 2 连接萜类片断 foliamenthin 3 连接芳香基团 ligstroside gentapicrin 三 双环烯醚萜和双裂环环烯醚萜 Sylvestroside III GI 3 四 非苷环烯醚萜non glycosidiciridoids 1 miscellaneous 臭蚁内酯新木天蓼醇gempin龙胆内酯 2 plumiera型 plumericin oruwacin 3 valeriana型 定位 环烯醚萜波谱特征 一 光谱UV230 240nm C4 COOH COOR 不饱和酸酯等270 290nm 环戊烷部分有酮2 IR1640cm 1 烯醚双键的共同特征1680cm 1 C4 COOR1740cm 1 环戊烷部分有酮1250 830 890cm 1 环戊烷有醚990 910cm 1 末端双烯 CH CH2 IR 1 单取代 2 亚乙烯 3 顺式二取代 4 反式二取代 5 三取代 990cm 1 910cm 1 890cm 1 730 675cm 1 965cm 1 840 800cm 1 3 1H NMRH 1 4 5 6 2ppmJ1 90 3HzH 1平伏键平面上方7 10Hz直立键下方H 3区别C4 COOR CH3 CH2OR 无取代C4 无取代 6 5ppm左右J3 4 6 8HzC4 CH3 6 0 6 2ppmC4 CH2OH 6 3 6 6ppmC4 COOR 7 3 7 7ppmJ3 5 0 2Hz C8 CH38位叔碳 1 1 1 2ppm d 6 7 2 0ppm s C8 CH2OH 3 22 4 25ppmCOOCH3 3 7 3 9ppm s 4 13C NMR常用溶剂D2O CD3OD Py d5 DMSO d6C 1 95 104ppmd J 170HzC3 C4无双键C 3 56ppmC 4 22 32ppmC3 C4有双键C4 无取代C 3 143C 4 105C4 CH3C 3 134C 11 15C4 COORC 3 150 160C 4 104 114COO164 171COOCH351 54 糖上端基碳 99 100ppmd J 170Hz其他碳 C 7 63ppmC 8 66ppmC 7 127 132ppmC 8 142 148ppm 二 化学方法1 显色反应Shear 反应 Shear试剂 浓HCl1ml 苯胺15ml 与吡喃衍生物产生特定颜色与氨基酸共热 红 蓝色冰醋酸及少量铜离子共热 蓝色2 还原反应 确定立体构型NaBH4 LiAlH4 Pd H2 Pd C H2 Pt催化氢化 天然品 结晶 无定型粉末 马鞭草苷 3 氧化反应 Kuhn Roth氧化铬酸 浓硫酸C CH3 HOAc确定C CH3数 氢化 氢解 氧化降解 判断C5 C9构型 衍生物制备 环烯醚萜结构测定程序 一 确定是否环烯醚萜类味苦显色反应阳性IR 1640cm 1强 有时1680cm 1NMR 5 6ppmH 1 7 3 7 7or6 0 6 5H 3 二 确定结构类型 环烯醚萜类 观察NMR 7 3 7 7 IR 1680cm 1 有以上各峰无上述峰 观察IR有无990 910 有无 裂环环烯醚萜C4有COOR 裂环 环烯醚萜 观察NMR 6 0 6 6 多重峰 brs 二个二重峰 J 2Hz J 6 8 0 2HzC4 CH3 CH2OH环烯醚萜降解环烯醚萜 三 取代基确定糖的种类 数目环戊酮羰基UV IR ORD 2 4 二硝基苯肼OHIR 乙酰化物NMR其他基团C CH3 OCH3 CH2OR 四 确定构型 环稠合方式 顺式稠合5 9 天然产物为主反式稠合 5 9 5 9 UV230 240 C4 COOR顺式天然环烯醚萜类H 1 H 5 H 8 H 9 采用还原型与已知物对照3 C6 OHC7 OHC8 OH 构型用反应 五 优势构象的确定整个六元环几乎在同一平面上 C1略向上方或下方 构象判断采用J1 9 J1 9 7 10Hz H1 H9180 H1a键C1向下 J1 9 0 2Hz H1 H90 H1e键C1向上 化合物A 2的1HNMR谱 糖上质子信号 化合物A 2的13CNMR谱 糖上碳信号 化合物A 3的1HNMR谱 糖上质子信号 化合物A 3的13CNMR谱 糖上碳信号 化合物BL 13的1HNMR谱 化合物BL 13的13CNMR谱 23C 化合物BL 13的1H 1HCOSY谱 化合物BL 13的13C 1HCOSY 化合物BL 13的HMQC谱 1 化合物BL 13的HMQC谱 2 化合物BL 13的HMQC谱 3 化合物BL 13的HMBC谱 PBM 141HNMR谱 PBM 14的13CNMR谱 CH3 四甲基环己烯型单萜苷 常见结构1 1HNMR 13CNMR除糖以外有13个碳信号 四个甲基 PBM 141HNMR谱 PBM 14的13CNMR谱 PBM 13的1HNMR谱 PBM 13的13CNMR谱 210 7 197 6 PBM 13的DEPT谱 CH3carbons CHcarbons CH2carbons allprotonatedcarbons 常见结构2 香草醛 浓硫酸显紫红色 除糖外有13个碳信号 四个甲基 UV 232nmIR cm 1 3400 OH 1945 allenicstructure丙二烯 1670 conjugatedketone 1HNMR 1 17 3H s 1 62 6H s 2 20 3H s methylketone 6 00 1H s olefinicproton烯碳 13CNMR除糖以外有13个碳信号 4个甲基信号 PBM 13的1HNMR谱 PBM 13的13CNMR谱 210 7 197 6 常见结构3 UV 230nmIR cm 1 3500 3400 OH 1685 conjugatedketone 1HNMR 0 96 3H s 1 13 6H s 2 29 3H s methylketone 13CNMR除糖以外有13个碳信号 4个甲基信号 3个连氧碳信号 67 1 69 9 71 5 倍半萜类化合物 橄榄烷maliane马兜铃烷aristolanearomadendrane愈创木烷guaiane 桉叶烷humulane缬草烷valeraneeremophilane葎草烷humulane 石竹烷caryophyllaneilludaneproto illudanehirsutane Marasmene没药烷bisabolane檀香烷santalane佛手柑烷bergamotane 菖蒲烷acorane雪松烷cedranechamigrane斧柏烷thujopsane Widdrane花侧柏烷euparane月桂烷lauranetrichothecane 杜松烷cadinane毕澄茄烷cubebane依兰烷ylanganehimachalane 长松叶烷longifolanelongipinanesativanecapane 倍半萜中很多具有内酯结构 称为倍半萜内酯 倍半萜的生理作用 一 植物生长发育的控制物质脱落酸 abscisicacid ABA 广泛存在于植物的种子 果实 叶 根和茎中 脱落酸及其类似物xanthoxin等主要控制植物的落叶以及生长抑制 休眠 发芽等生理现象 trigol是从棉花根的渗出液中分离得到的 是玄参科植物 Strigalutea 种子发芽的兴奋物质 二 昆虫保幼激素植物中存在的保幼激素类成分如juvabione是从冷杉 枞木树胶中分离得到的 对无翅红椿 Pyrrhocorisapterus 具有很强的保幼作用 三 昆虫性引诱剂及昆虫驱避物质一些倍半萜类是昆虫及低等动物的性引诱剂 sirein是从Allomycessabviscula中分得的性引诱剂 倍半萜丙二烯酮 allenicketone 是从蚱蜢 R microptera 中分离得到的天然丙二烯酮类化合物 对蚂蚁及其他昆虫有驱避作用 四 细胞毒倍半萜内酯具有细胞毒活性的倍半萜内酯己有120多种 分别对KB细胞体外培养 P 388淋巴白血病 L l210白血病 B 16黑色素瘤 瓦克肉瘤256等模型有效 其构效关系己经很清楚 亚甲基 内酯是细胞毒作用的主要有效基团 不饱和酮也有较强的作用 具有酯侧链能增加亲脂性 细胞毒作用也增强 从紫苑族Asteraceae的Baccharismegapetamica中分离得到的大环内酯类成分trichothecin 具有强烈的细胞毒作用 有抗白血病作用 对小白鼠P 388 KB细胞体外培养均有极强的抑制作用 主要有baccharin isobaccharin baccharinol和isobaccharinol 伞形科植物Thapsiagerganica在古阿拉伯被用作皮肤刺激剂 从中分离得到的倍半萜类化合物arteglasin和thapsigarin 具有强细胞毒作用 并具有强烈的组织胺释放作用 可能与其致过敏有关 五 抗菌素类和细菌代谢产物IlludinS lampteroI 是从夜光覃 Clitocybeilludens 中分离得到的抗菌活性成分 具有抗癌活性 Fumagillin是从Aspergillusfumiga中分离得到的抗菌 抗寄生虫及抗肿瘤活性成分 trichothecin是疣孢漆斑菌 Myrothecium Trichothecium以及Trichoderma等属的细菌代谢产物 具有抗菌 抗霉菌和抗肿瘤作用 六 驱虫杀虫作用很多倍半萜类具有驱虫杀虫作用 山道年santonin有驱蛔虫作用 土木香内酯costunolide和eremanthine具有杀虫作用 青高素有抗疟作用 七 神经系统作用苦味素picrotoxin 马桑内酯tutin及从莽草中分离到的剧毒成分莽草毒素anisatin具有中枢神经兴奋作用 与番木鳖碱一样有很强的致惊撅作用 苦味素临床用于巴比妥类安眠药中毒的急救 马桑内酯用于治疗精神分裂症 amarilin有镇痛作用 倍半萜的提取方法 倍半萜无专一的显色反应 一般采用浓硫酸加热显色或用硫酸香兰素显色 植物原料切细 乙醚提取 乙醚浸膏 溶于甲醇 20 冷冻 固体油 酯 蜡及三萜 甾体 溶液 浸膏 系统分离法 浸膏 硅胶柱 石油醚 乙醚 甲醇梯度 石油醚烃类 倍半萜烷烃 烯烃 石油醚 乙醚 9 1 醚 醛 酮 石油醚 乙醚 3 1 醛 酮 酯 石油醚 乙醚 1 1 内酯 羟基化合物 乙醚羟基和多羟基化合物 乙醚 甲醇 9 1 多羟基化合物及羧酸类 倍半萜内酯 不溶于水及石油醚 植物粗粉 乙醇提取 乙醇浸膏 氯仿 乙酸乙酯 水 氯仿 乙酸乙酯 部分 水部分 水溶性杂质 石油醚 10 含水甲醇 石油醚部分甲醇部分 脂溶性杂质 倍半贴内酯类 倍半萜类成分的分离 天然倍半萜大多是多种同系物共同存在 分离相当困难 可考虑采用 AgNO3硅胶色谱分离 不饱和化合物制备衍生物 羟基 乙酰衍生物醛酮 羰基衍生物 亚甲基 内酯 CH2N2衍生物 倍半萜的波谱特征 一 UV光谱无特征吸收如结构中有内酯环 210 200nm有吸收峰 二 IR光谱确定羰基性质 三 质谱一般可以找到分子离子峰 如果结构中有OH或OCOR 则分子离子峰很弱或不出现 主要出现脱水峰或Mclafferty重排而失去酸部分 M RCOOH 只有用CI或FD质谱才可以测定分子离子峰 再结合EI MS确定酯侧链 四 1HNMR谱 一 倍半萜1HNMR谱解析程序判断是否有酯侧链倍半萜化合物一般碳原子为15个 实际上经常超过15个 应首先考虑有酯侧链 结合质谱观察 酯侧链光谱特征 1 IR有酯羰基吸收 2 CI MS或FD MS测定正确分子离子峰 质谱容易丢失酸部分 推出酯侧链质量 3 1HNMR解析酯部分 倍半萜常见酯侧链的1HNMR谱特征 2 角甲基及环外亚甲基倍半萜由三个异戊烯单元首尾连接而成 环合时会留下一些甲基或环外亚甲基 可以帮助推测基本母核 甲基有三个质子 环外亚甲基为低场区一对峰型相同的质子 容易辨认 3 解析邻接于氧原子的质子 倍半萜中CH CH2一般在较高场 相互重叠 倍半萜结构类型很多 一般借助去偶技术确定各组质子的归属 2 1HNMR与立体化学倍半萜内酯很多具有 亚甲基 内酯结构 亚甲基上的两个质子 一个在6以上 另一个在6以下 而这化学位移相差大约0 6ppm Samek总结规律 J反 3 J顺 例 从石胡荽 Centipedaminima 全草分得一倍半萜内酯IR 1785 1730CI MS 347 M 1 100 247 M 100 34 83 50 1HNMR 1 06 3H s 1 24 3H d J 7 1 57 3H d J 7 1 68 1H ddd J 2 11 15 1 91 3H dq J 2 7 1 73 3H d J 2 2 23 1H m 2 94 1H J 7 11 2 48 1H ddd J 2 6 5 15 3 11 1H J 7 3 88 1H ddd J 11 3 5 4 79 1H ddd J 2 7 7 6 03 1H m J 2 7 6 0 1H dd J 2 5 6 5 7 66 1H dd J 3 5 7 5 49 1H brs 解析 倍半萜内酯IR 1785 1730cm 1CI MS 347 M 1 100 247 M 100 34 83 50 347 M 1 100 分子量346 C20H26O5247 M 100 脱C5H8O2 可能为当归酸 ang 或巴豆酸 tig 83 C5H7O 1HNMR 1 91 3H dq J 2 7 1 73 3H d J 2 6 03 1H m J 2 7 NOE 照1 91或1 73 6 03去偶6 06 1H dd J 2 5 6 5 7 66 1H dd J 3 5 7 NOE 照7 66 6 06 3 08去偶5 49 1H brs 4 79 1H ddd J 2 7 7 NOE 照4 79 2 48 1 68 2 94受影响NOE 照3 11 1 57 2 94去偶NOE 照2 23 3 08 1 24 1 68 2 48去偶