1、第九章 萜类和挥发油目的要求1.了解萜类的含义以及萜类和挥发油的关系2.掌握萜类化合物的类型、性质以及重要的衍生物3.了解挥发油的含义，掌握挥发油的性质、鉴识方法，熟悉挥发油的提取分离方法。第一节 概述一、萜的含义和分类萜类化合物（Terpenoids）是一类骨架多样、数量庞大、生物活性广泛的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，少数也有例外。但是，大量的实验研究证明，甲戊二羟酸（Mevalonic acid, MVA）（而不是异戊二烯）是萜类化合物生源途径中最关键的前体物。因此，一般认为，凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合（C5
2、H8 ）n 通式的衍生物均称为萜类化合物。萜类化合物常常根据分子结构中异戊二烯单位的数目进行分类，如单萜、倍半萜、二萜等，同时再根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少，进一步分为链萜、单环萜、双环萜、三环萜、四环萜等，例如链状二萜、单环二萜、双环二萜、三环二萜、四环二萜。萜类多数是含氧衍生物，所以萜类化合物又可分为醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜类。其次，还有含氮的衍生物，构成萜类生物碱等。因此，萜类化合物之间分子量相差较大，它们的分子中绝大多数具有双键，共轭双键、碳甲基、偕碳二甲基、异丙叉基。 l 萜类化合物中有许多化合物具有显著的生理活性，有的已用于临床并具有较好的疗效。如从黄花蒿中（青蒿
3、）提取的倍半萜内酯青蒿素是优于氯喹的抗疟新药；从芫花根茎中分得的芫花酯甲素是有效的引产剂，穿心莲内酯是穿心莲的清热解毒、消炎止痛的有效成分；在葫芦科中的数十种植物中广泛分布的葫芦素类化合物，用于治疗肝炎和原发性肝癌有一定的疗效，中药泽泻中降低血清胆固醇的主要成分泽泻萜醇A属四环三萜类化合物，许多新的二萜衍生物如冬凌草素、雷公藤内酯等作为抗肿瘤药物已越来越引起人们研究的兴趣。萜类化合物在自然界分布广泛，种类繁多，据1970年统计已有一万余种，至1991年萜类化合物已超过了22,000中，萜类化合物是各类天然物质中最多的一类化合物，也是寻找和发现天然药物生物活性成分的重要来源。本章的重点内容为：单
4、萜类、倍半萜、二萜类、二倍半萜、等萜类化合物和挥发油类化合物，三萜类化合物在自然界的分布亦比较广泛，一些常用的中药，如人参、甘草、柴胡、桔梗、远志等都含有三萜类化合物，由于三萜类化合物含有一些特殊的生物活性，性质又独特，已另立章节叙述。四萜类化合物主要为胡萝卜烃类色素，多聚萜类化合物主要为橡胶及硬橡胶，四萜及多聚萜类化合物在有机化学中已简要介绍，本章不再赘述。二、 萜类的生源学说早在1887年Wallach提出“异戊二烯规则”说明萜类化合物的碳架是由异戊二烯聚合而成的，至1938年Ruzicka将经验的异戊二烯法则发展成“生源的异戊二烯法则”，从萜类化合物的结构剖析，不难看出他们是由个数不等的
5、C5骨架片段构成的，表明萜类化合物有着共同的来源途径。我们着重来了解萜类化合物的生源的两种观点，即经验的异戊二烯法则（empirical isoprene rule）和生源的异戊二烯法则（biogenetic isoprene rule）。（一） 经验的异戊二烯法则早期在萜类化学的研究过程中，认为异戊二烯是萜类化合物在植物体内的生源物质，原因有二：1.将橡胶进行焦化，或将松节油的蒸汽稀释后，在低压下通过红热的铂丝网时，均能获得产率很高的异戊二烯。2.1875年Boochardat曾将异戊二烯加热至280 ，发现每两分子异戊二烯有Diels-Alder 反应聚合而成二戊烯。二戊烯是柠檬烯的外消旋
6、体，是一个典型的萜类化合物，存在于多种植物的挥发油中基于上述事实，1887年Wallach提出“异戊二烯规则”，认为自然界存在的萜类化合物都是由异戊二烯衍生而来的，是异戊二烯的聚合体或衍生体，并以是否符合异戊二烯法则作为判断是否为萜类化合物的一个重要原则。但是，后来研究发现，有许多萜类化合物的碳架结构无法用异戊二烯的基本单元来划分，如而且，当时在植物体的代谢过程中也很难找到异戊二烯的存在，所以Ruzicka称Wallach等人的“异戊二烯法则”为“经验的异戊二烯法则”，并提出所有的萜类化合物的前体物是“活性的异戊二烯”的假设（二）生源的异戊二烯法则（biogenetic isoprene ru
7、le）1938年Ruzicka的“活性的异戊二烯”的假设，一直到Lynen 实验证实焦磷酸异戊烯酯（简称IPP）的存在而得到了验证，直到1956年Folkers 又证实IPP的关键前体物质是六碳羟酸甲戊二羟酸（MVA），由此证实了萜类化合物是经甲戊二羟酸途径衍生的一类化合物。这就是“生源的异戊二烯法则（biogenetic isoprene rule）”在萜类化合物的生物合成中，首先合成活性异戊烯前体物，即由乙酰辅酶A（acetyl-CoA）与乙酰乙酰辅酶A生成甲戊二羟酸单酰辅酶A，后者还原生成甲戊二羟酸（MVA），MVA经数步反应转化成焦磷酸异戊烯酯（IPP），IPP经硫氢，酶及焦磷酸异戊烯酯异构酶转化为焦磷酸，-二甲基烯丙酯（DAPP）。IPP和DAPP两者均可转化为半萜，并在酶的作用下，头尾相接缩合为焦磷酸香叶酯（GPP），衍生为单萜类化合物，或继续与IPP分子缩合衍生为其他萜类物质，其生物合成途径如图61所示，因此，IPP和DAPP目前被认为是萜类成分的生物体内形成的正真的前体，是生物体内的“活性的异戊二烯”物质，在生物合成中起着烷化剂的作用。4
