海洋生物活性物质-萜类.ppt

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萜类物质是指由异戊二烯聚合而成的一类烃类化合物及其衍生物。

典型的萜类化学结构特点是分子中含C10以上，且含碳原子数都是5的整数倍。

二、萜类化合物（terpenes）,

（一）萜类化合物的概况,萜烯类化合物,生源异戊二烯法则葡萄糖乙酸甲戊二羟酸（MVA），ATP甲戊二羟酸焦磷酸酯脱羧、脱水焦磷酸异戊烯酯（IPP）互变异构化焦磷酸，-二甲基丙烯酯（DMAPP）这两个化合物是生物体内“活性异戊二烯”，由它们继续衍生为各类天然萜类物质。

萜类化合物主要是沿用经验异戊二烯法则分类，即按异戊二烯的数目进行分类。

萜类形成的基本单元,图2-1活性异戊二烯的形成,甲戊二羟酸焦磷酸酯,图2-2萜类化合物的形成,1、萜类物质的理化性质萜类化合物总体特点成分范围广，彼此结构性质差异大；同一生源途径衍生而来；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。

（1）性状低分子量的萜类化合物如单萜、倍半萜通常为液态，具有挥发性，是挥发油的组分；分子量较高的萜类为固态，多数可形成结晶体，不具有挥发性。

萜类化合物分子结构一般有多个手性碳，具有旋光性。

低分子萜类化合物具有较高的折光率。

萜类化合物多具有苦味，有的味极苦；个别萜类化合物具有强的甜味：

如具有对映-贝壳杉烷骨架（ent-kaurane）的二萜多糖苷甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍。

萜类以倍半萜、二萜、二倍半萜居多，三萜化合物极少，目前只发现两种，四萜广泛存在。

（2）溶解性萜类化合物一般为亲脂性成分，易溶于亲脂性有机溶剂，可溶于醇，难溶于水。

萜类化合物若与糖成苷，则具有亲水性，易溶于热水，难溶于亲脂性有机溶剂。

具有内酯结构的萜类化合物能溶于碱水，酸化后又可从水中析出。

（3）稳定性萜类化合物对强热、光及酸碱较为敏感或被氧化、或发生重排，导致结构变化,2、萜的分类根据组成分子的异戊二烯单位的数目分类：

单萜：

含有两个异戊二烯单位标准单萜烯的分子式为C10H16，有3个不饱和键。

它包含开链单萜，单环萜，二环单萜三种。

倍半萜：

含有三个异戊二烯单位的萜。

双萜：

含有四个异戊二烯单位的萜。

三萜：

含有六个异戊二烯单位的萜。

四萜：

含有八个异戊二烯单位的萜。

3、萜的命名IUPAC规定的系统命名法比较生辟，我国一律按英文俗名意译，再接上“烷”、“烯”、“醇”等命名而成。

习惯常用俗名如樟脑烷，薄荷醇等。

4、一些有代表性的萜类单萜开链单萜,单环单萜双环单萜,m.p43,b.p213.5,存在于薄荷油中，低熔点固体，具有芳香凉爽气味，有杀菌、防腐作用，并有局部止痛的效力。

用于医药、化妆品及食品工业中，如清凉油、牙膏、糖果、烟酒等。

薄荷醇分子中有三个手性碳原子，故有四个外消旋体。

天然的薄荷醇是左旋的薄荷醇。

双环单萜,倍半萜在陆地植物体内常以醇、酮、内酯等形式存在于挥发油中，多具有较强的香气和生物活性，根据结构可分为链状倍半萜、单环倍半萜、双环倍半萜、三环倍半萜等。

无色粘稠液体，b.p125/66.5Pa，有铃兰气味，存在于玫瑰油、茉莉油、合金欢油及橙花油中。

是一种珍贵的香料，用于配制高级香精；有保幼激素活性，用于抑制昆虫的变态和性成熟。

是由山道年花蕾中提取出的无色结晶，m.p170,不溶于水，易溶于有机溶剂。

过去是医药上常用的驱蛔虫药，其作用是使蛔虫麻痹而被排除体外，但对人也有相当的毒性。

双萜维生素A，淡黄色晶体m.p64，存在于动物的肝、奶油、蛋黄和鱼肝油中。

不溶于水，易溶于有机溶剂。

受紫外光照射后则失去活性。

叶绿醇是叶绿素的一个组成部分，用碱水解叶绿素可得到叶绿醇，叶绿醇是合成维生素K及维生素E的原料。

存在于松脂中，是松香的主要成分。

广泛用于造纸、制皂、制涂料等工业上的原料。

三萜,四萜,多烯色素,较长的碳碳双键的共轭体系，所以四萜都是有颜色的物质,蕃茄红素是胡萝卜素的异构体，是开链萜，存在于蕃茄、西瓜及其他一些果实中，为洋红色结晶。

叶黄素是存在植物体内一种黄色的色素，与叶绿素共存，只有在秋天叶绿素破坏后，方显其黄色。

（二）海洋萜类概况,在海洋天然产物中，萜类化合物最多，约占40，但三萜、四萜种类和数量都较少。

海洋生物产生的萜类，主要来自海藻、海绵、腔肠动物和软体动物。

目前已发现的海洋萜类中仅倍半萜就约有400种，其中很多具有抗癌、抗菌和其他活性。

海洋萜类与陆地萜类明显不同,在陆地生物体中，主要合成单萜，产生很多常见的有香味的植物挥发油；在海洋生物体内主要生成分子量较高的萜类，特别是二萜、二倍半萜。

海洋萜类分子中含有特殊的官能团,例如卤素、异氰基（-NC）和呋喃环。

海洋萜类，特别是环状萜类的分子结构特殊。

生活在海洋中的生物将卤素植入了其化学成分，海水不仅含有高浓度的氯离子（0.5molL），还有足量的溴（1mmolL）和相对较少量的碘（1molL）。

海洋卤代萜类化合物主要来源于海藻、软体动物（海兔等）、多孔动物海绵、腔肠动物（软珊瑚、柳叶珊瑚等）、海洋微生物等生物体内。

近十几年来，仅从凹顶藻属中就分离出400多种萜类化合物，代表26种类型结构骨架，是海洋萜类化合物的重要来源。

从Paralemnalia属软珊瑚中就分离到11种倍半萜和降倍半萜，从海兔消化腺中分离得到的主要化学成分是萜类物质，而且一大部分是卤代萜。

海洋卤代萜的特点,海洋萜类中，卤素主要存在于单萜和倍半萜及二萜中。

数量最多的是倍半萜类，其次是二萜、单萜，三萜很少，在更高的萜类中几乎没发现。

大多数海洋萜类所含的卤素为氯或溴元素，目前还没发现含氟或碘元素的萜类。

卤素在单萜中主要是以多卤化合物的形式存在，且同时含氯和溴元素的几率较高。

大多数卤代单萜含有末端双键，且末端双键上会有一个卤原子（目前发现的17种卤代单萜中就有16种具有末端双键，且末端双键上会有一个氯原子或溴原子）。

在倍半萜、二萜及三萜化合物中主要以单卤代为主，且含溴的几率大于氯。

卤素主要分布在苯环或饱和的六员环上，且往往卤原子的邻位或对位有活化苯环的羟基存在。

这可能与酚类物质易发生卤代反应有关。

饱和的六员环可能是在生物代谢过程中由苯环还原所得。

大多数海洋含卤萜类具有细胞毒性、抗菌、抗肿瘤等生理活性。

1、单萜-主要有链状和单环两种类型，绝大多数分布在海藻中，在珊瑚和海绵中都极少。

（三）海洋萜类化合物实例,图2-3海洋单萜碳架,海藻中的单萜主要存在于红藻凹顶藻中，分子中含有碳卤键是其特征，且化合物多数具有抗菌活性。

褐藻中基本不含单萜

（1）直链多卤单萜原料：

红藻P.cartiagineum提取剂：

乙烷,例如从红藻海头红属Ptocaminumcartilagineum中分离得到14个有抗菌活性的含卤单萜，其中多卤化单萜（10）和（14），对人体Hela-229癌细胞有抑制作用，ED50=1g/ml。

图2-4海头红属海藻中分离得到的有抗菌活性的含卤单萜,国外学者Boyd等从红藻根叶藻科的松香藻（Portieriahomerhanuii）中分离到的Halomon属多卤化单萜化合物（3），不仅具有独特的作用机制，而且对通常不敏感的癌细胞系具有选择性活性，现已进入临床前药理评估阶段。

从红藻属耳壳藻（Peyssonneliacaulifera）中分离得到3种单萜，其中

（1）为高单萜内酯耳壳藻内酯对EAC肿瘤细胞有强抑制作用，ED50=0.5g/ml。

图2-5红藻属耳壳藻中的单萜,含卤海藻单萜大多含有碳卤键，其生源合成过程与陆地生物有较大区别：

图2-6陆地与海洋单萜的生源合成过程,在海兔的化学成分研究中，已获得了许多萜类化合物，萜类物质是海兔消化腺中主要化学成分，而且一大部分是卤代萜。

研究者注意到从海兔消化腺中分离到的大部分化学物质与它们相应的食物海藻中分离到的相同或相关，推测海兔有把来源于海藻的代谢物质有效地积累于其消化腺中的能力，并将这些物质作为化学防御物质。

2001年，我国科学工作者从广东湛江沿海的蓝斑背肛海兔（Notarchusleachilcirrosus）中分离得到2个具有抗癌活性的多卤代单萜为（7E）-1-乙酸基-8-氯-7-二氯甲基-7-烯-4-酮-3-甲基辛烷（16）和（7Z）-1-乙酸基-8-氯-7-二氯甲基-7-烯-4-酮-3-甲基辛烷（17），体外抗癌活性显示：

两化合物对人早幼粒细胞白血病HL-60和人单核细胞白血病U937表现出中等强度的细胞活性。

2、倍半萜来源于陆地植物的倍半萜有链状和环状两类，海洋生物中主要以环状的倍半萜为主，而且无论是结构类型和数量在海洋生物中都是最丰富的。

图2-7海洋链状倍半萜碳架,图2-8海洋环状倍半萜碳架,单环倍半萜碳架,双环倍半萜碳架,三环倍半萜碳架,海藻中含有丰富的倍半萜，其中含卤倍半萜是红藻最普通代谢物，且又以凹顶藻中含卤倍半萜最为丰富。

最常见的卤原子是溴和氯，碘原子较罕见，氟原子不存在于海藻倍半萜中。

倍半萜的研究主要以红藻中的凹顶藻为原料提取，全藻入药。

应用：

解毒消炎,药理作用：

对A、B、O、AB型血细胞有凝聚作用，对B型血细胞具有特异活性，有抗菌消炎作用。

从红藻Laurencia中分离得到溴代倍半萜Laurinterol（35），该化合物从东海沿岸常见的异枝凹顶藻Laurenciaintermdeia及冈村凹顶藻Lokamurai中均有分离得到，具有很强的抗金黄色葡萄球菌作用。

从略大凹顶藻（Laurenciamajuscula）中分离到含溴Chamigrene倍半萜（37），（38）及Cedrane倍半萜（39），生物活性表明，该类物质的混合物具有植物激素的作用，且对金黄色葡萄球菌核和油菜菌核有较强的杀灭作用。

苯环,饱和六元环,从红藻Laurenciaobtusa中分离得到3个倍半萜，

（1）和

（2）能抑制HeLa-229肿瘤细胞生长，ED50分别为10.0g/ml、4.5g/ml。

（3）对海胆的100%抑制浓度为16g/ml。

图2-10红藻Laurenciaobtusa中的倍半萜,褐藻中的倍半萜种类不多，主要存在于Dictyota网地藻属的褐藻中。

但与红藻中的倍半萜结构不同，几乎没有含卤的萜类。

从中分离得到的2个含有对苯二酚基的双环倍半萜，具有强的抗菌活性。

图2-11褐藻Dictyotaundulata中的倍半萜,从印度Padinatetrastromatica属褐藻中分离得到3个开链的含卤降倍半萜酸。

图2-12Padinatetrastromatica属褐藻中的含卤降倍半萜酸,从太平洋热带绿藻（Nenomerisannulata）中分离出三种结构相近的含溴倍半萜类次代谢产物（50-52），该类化合物对海虾和其它植食动物有毒性，以此来达到防御周围环境的敌人、保护自己，为自己创造适宜生存环境的作用。

饱和六元环上的取代,珊瑚中的萜类化合物以倍半萜和二萜为主，其它萜类化合物都很罕见。

化合物

（1）首先在柳珊瑚中发现化合物

（2）、（3）首先在软珊瑚中发现的含呋喃环的链状倍半萜,图2-13,化合物（38）、（39）从软珊瑚中分离得到，两者结构上的差别仅在于前者是内酯，后者是内酰胺，其它部分（包括立体化学）完全一样。

它们均显示有抑制肿瘤细胞的活性。

图2-15,化合物（4）和（5）从柳珊瑚分离得到，含醌和氢醌结构，（6）含邻醌结构,图2-14,化合物（46）柳珊瑚酸是首次从南海硇洲岛采集的柳珊瑚中得到，对心肌有强烈的毒性。

化合物（47）是从柳珊瑚中得到的一种有较强细胞毒性的三环倍半萜酮。

图2-18,化合物（26）是新近从采自海南三亚的稠密短指软珊瑚中发现的一种新型碳架的含醚键的三环倍半萜。

图2-16,海绵中的倍半萜数量和种类都很多化合物

（1）存在于海绵Thorectachoanoides中的醌基倍半萜。

化合物

（2）含碳亚氨基，存在于Axinyssasp.中，有很强的除恶臭（藤壶等海洋生物幼虫腐烂产生的恶臭）能力。

化合物（3）（4）含胍基，来源于印度洋Siphondictyon属海绵。

化合物（5）从日本海绵Stellettasp.中得到，有抗真菌活性并能切断单螺旋和双螺旋DNA。

图