第十七章萜类和甾体化合物.docx
- 文档编号:7810691
- 上传时间:2023-01-26
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:781.24KB
第十七章萜类和甾体化合物.docx
《第十七章萜类和甾体化合物.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第十七章萜类和甾体化合物.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第十七章萜类和甾体化合物
第十七章萜类和甾体化合物
萜类化合物(Terpenoids)和甾体化合物(Steroids)广泛存在于自然界中,有的能直接用来治疗疾病,有的是合成药物的原料,因此它们与药物的关系非常密切。
第一节萜类化合物
萜类化合物多是从植物提取得到的香精油(挥发油)的主要成分。
如:
柠檬油、松节油、薄荷油等。
它们多是不溶于水,易挥发,具有香味的油状物质,有一定的生理及药理活性,如祛痰、止咳、驱风、发汗和镇痛等作用。
广泛用于香料和医药等。
、结构与分类
(一)结构及异戊二烯规律
萜类化合物是由异戊二烯(Isoprene)作为基本骨架单元,可以看成是由两个或两个以上异戊二烯单位以头尾相连或互相聚合而成,这种结构特征称为“异戊二烯规律”。
因
此,萜类化合物是异戊二烯的低聚合物以及它们的氢化物和含氧衍生物的总称。
CH3
ch2——Cch=ch2
头尾
异戊二烯
月桂烯是两分子异戊二烯头尾相连;而柠檬烯是两分子异戊二烯之间的1,2和1,4加
成。
(一分子异戊二烯用3,4位双键与另一分子异戊二烯进行1,4加成)。
所以,异戊二烯
规律在萜类成分的结构测定中具有很大应用价值。
(二)分类
萜类化合物根据分子中所含异戊二烯骨架的多少可分为单萜、倍半萜、二萜等。
见
表19-1。
表19-1萜类化合物的分类
异戊二烯单元数
碳原子数
类别
2
10
单萜类
3
15
倍半萜
4
20
二萜类
6
30
二萜类
8
40
四萜类
>8
>40
多萜类
、单萜类化合物
单萜类化合物是有两个异戊二烯单元构成。
根据两个异戊二烯单元的连接方式不同,
单萜有可以分成为链状单萜、单环单萜和双环单萜。
(一)链状单萜化合物
链状单萜类化合物具有如下的碳架结构:
这是两个异戊二烯头尾相连而成。
很多链状单萜都是香精的主要成分,例如:
月桂
油中的月桂烯、玫瑰油中的香叶醇、橙花油中的橙花醇、柠檬油中的柠檬醛(a-柠檬醛
这些链状单萜都可以用来制备香料,其中柠檬醛还是合成维生素A的重要原料。
(二)单环单萜类化合物
单环单萜的基本骨架是两个异戊二烯之间形成一个六元环状结构,其饱和烷烃称为
萜烷,其主要衍生物是3-萜醇(薄荷醇)和苧烯。
CHs
CH
H2CCH2
I
H2J小2
CH
3-帖醇俗名又称薄荷醇。
分子中有3个不同手性碳原子,所以有8个光学异构体,即4对对映体,(土)薄荷醇、(土)新薄荷醇、(土)异薄荷醇和(土)新异薄荷醇。
其中薄荷醇中的Ci、C3、C4三个手性碳上的取代基都位于环己烷椅式构象的e键上,为优势
构象。
因此比其它非对映体稳定,是薄荷油的主要成分。
(-)薄荷醇(+)薄荷醇(-)薄荷醇
(+)薄荷醇
(-)薄荷醇又称薄荷脑,是低熔点的固体具有穿透性的芳香、清凉气味,有杀菌、防腐作用和局部止痛、止痒的效力。
广泛应用于医疗、化妆品及食品工业中。
如清凉油、人丹、牙膏、糖果等均含有此成分。
苧烯又称柠檬烯或1,8-帖二烯。
因分子中含有一个手性碳原子,所以有一对对映体,其左旋体存在于松针油中,右旋体存在于柠檬油中,外消旋体则存在于松节油中。
它们都是具有柠檬香味的液体,可用做香料。
(三)双环单帖类化合物
1基本骨架和命名
在帖烷结构中,C8若分别与C2、C3相连则形成桥环化合物,分别称为莰烷、蒎
烷和蒈烷。
若C4与C6连成桥键则形成守烷。
以下是四种双环单帖的基本碳架、编号及优
势构象式。
10
2
6
6
莰烷
2
5
1
3
3
蒎烷
7
8
4
4
7
2
6
3
5
4
4
2
6
蒈烷
1
5
7
9
8
10
5
5
3
守烷
6
1
6
2
2
7
8
9
莰烷以船式构象存在时才有利于桥环的形成;而蒎烷、蒈烷和但它们的不饱和烃尤其以莰烷和蒎烷的衍生物与药学关系更为密切。
从其优势构象来看
守烷则以椅式为优势构象式。
以上四种双环单萜在自然界并不存在或含氧衍生物则广泛存在与植物体内
c8〜c1相连
c8〜c2相连
C8〜C3相连
89
10
3
4/
C4〜C6相连
J7
5
1—F
5
4'310
543
89
10
2
87片
73
求1
9810
879
10
Cl
2.a-蒎烯和3-蒎烯
从上式看出,减少环张力是上述重排发生的主要原因。
a-蒎烯的这种重排过程,也
可以用下述构象式表示:
(Wangner-Meerwein)重排,是萜类化学中常见的重要反应。
3•樟脑
樟脑(Camphor)的化学名称为2-莰酮或a-莰酮,是由樟科植物樟树中得到,并由此而得名。
樟脑分子中有两个手性碳原子,理论上应有四个光学异构体,但实际只存在两个:
(+)和(-)樟脑。
这是因为桥环需要的船式构象限制了桥头两个手性碳所连基团的构型,使
其C1所连的甲基与C4相连的氢只能位于顺式构型。
剂。
工业上用a-蒎烯与醋酸加成,经瓦格涅尔-麦尔外英重排生成醋酸酯,再经水解、氧化制得樟脑。
樟脑的气味有驱虫作用,可用于衣物的防虫剂。
樟脑是呼吸及循环系统的兴奋剂,对呼吸或循环系统功能衰竭的病人,可作为急救药品。
但由于水溶性低,在使用上受到限制。
若在C10位置上引入亲水性的磺酸钠基团,所得的樟脑磺酸钠易溶于水,可制成注
射剂用于呼吸与循环系统的急性障碍及对抗中枢神经抑制药的中毒等病症。
4.龙脑和异龙脑
可看成樟脑的还原产物,也是合
龙脑(Borneol)又称樟醇(Camphol),俗名冰片,成樟脑的中间产物。
异龙脑
异龙脑(Isoborneol)是龙脑的差向异构体。
龙脑存在于某些植物的挥发油中,为透明〜208C,具有类似胡椒又似薄荷的香气,能升华,但挥发性较樟脑小。
不溶于水,易溶于乙醚、乙醇、氯仿等有机溶剂。
龙脑具有发汗、镇痉、止痛等作用,是一种重要的中药,是人丹、冰硼散、六神丸等药物的主要成分之一。
自然界存在的龙脑有左旋体和右旋体两种,合成品为外消旋体。
三、其它萜类化合物
(一)倍半萜和二萜1.倍半萜
倍半萜类是含有三个异戊二烯单元的萜类化合物,具有链状和环状结构,基本碳架
在48种以上。
倍半萜类多数为液体,存在于挥发油中。
它们的含氧衍生物(醇、酮、内酯)也广泛存在于挥发油中。
例如:
法尼醇杜鹃酮愈木创奧
法尼醇又称金合欢醇,存在于香茅草、茉莉、橙花、玫瑰等多种芳香植物的挥发油中。
杜鹃酮又称大牻牛儿酮,存在于满山红、香樟或桉叶等挥发油中,能促进烫伤创面的愈合,是国内烫伤膏的主要成分。
2.二萜
由四个异戊二烯单元构成的萜类化合物称为二萜。
叶绿素水解产物植物醇是一个链状二萜。
维生素A是单环二萜,在共轭体系中,五个双键均为反式构型。
维生素A的制
剂贮存过久,会因构型转化而影响活性,若转化为13(Z)维生素A,其活性降低到原来
的75%;若转化为11(Z)维生素A,则失去活性。
(二)三萜和四萜
三萜类化合物是由六个异戊二烯单元组成的物质。
广泛存在于动植物体内,以游游离状态或成酯或苷的形式存在。
多数是含氧衍生物,为树脂的主要成分之一。
例如甘草中的干草苷称为甘草酸,因其味甜又称甘草甜素,在酸性条件下水解得到的苷元称为甘草次酸,可溶于乙醇和氯仿中,是一个五环三萜化合物。
角鲨烯是存在于鲨鱼的鱼肝油、橄榄油、菜籽油中的一个链状三萜,它是由一对三个异戊二烯单元头尾连接后的片段互相对称连接而成,具有降低血脂和软化血管等作用,
被誉为血管清道夫。
2.四萜
四萜类化合物及其衍生物在植物中分布很广,大多数结构复杂。
在植物色素中,四萜色素是含四十个碳的共轭烯烃或其含氧衍生物,分子中含有八个异戊二烯单元。
例如
叶黄素
共轭多烯系统是分子中的发色团,所以又称多烯色素。
广泛存在于胡萝卜等植物体内的3-胡萝卜素,熔点184C,是黄色素,可做食品色素用,位于多烯碳链中间的烯键很容易断裂,在动物和人体内经酶催化可氧化裂解成两分子A,所以称之为维生素A元
(原)。
存在于番茄、西瓜、柿子等水果中的番茄红素熔点168〜169C,是红色素,可用做
使用色素。
第二节甾体化合物
甾体化合物(Steroids,又称甾族化合物)广泛存在于动植物体内,是一类重要的天
然产物,它们与医药有着密切关系。
例如:
、甾体化合物的结构
(一)基本骨架
由上面四个例子看出,甾体化合物的基本碳架是由环戊并多氢菲和三个侧链构成。
“甾”字就很形象地表示了甾体化合物的碳架结构特征,“田”表示四个稠合环,分别用
A、B、C、D标示,“vvv”则表示三个侧链。
其基本骨架如下:
一般情况下,R、R1都是甲基(专称角甲基),R2可为不同碳原子数的碳链或含氧基团。
(二)基本骨架的编号
甾体化合物的基本骨架具有特殊规定的编号,其编号次序如下:
二、命名
很多自然界的甾体化合物都有其各自的习惯名称。
其系统命名首先需要确定母核的名称,然后在母核名称的前后表明取代基的位置、数目、名称及构型。
甾体母核上所连的基团在空间有不同的取向,位于纸平面前方(环平面上方)的原子或基团称为B构型,
用实线或粗线表示;位于纸平面后方(环平面下方)的原子或基团称为a构型,用虚线
表示,波纹线则表示所连基团的构型待定(或包括a、B两种构型)。
根据Cio、C13、C17所连侧链的不同,甾体化合物常见的基本母核有6种,其名称见
表19-2。
表19-2甾体常见的六种母核结构及其名称
R
R1
R2
甾体母核名称
——H
——H
——H
甾烷(Gonane)
——H
CH3
——H
雌甾烷(Estrane)
CH3
CH3
H
雄甾烷(Androstane)
CHs
CH3
——CH2CH3
孕甾烷(Prgnane)
CH3
CH3
CHCH2CH2CH3
CH3
胆烷(Cholane)
CH3
CH3
CHCH2CH2CH2CH(CH3)2
CH3
胆甾烷(Cholestane)
选定母核名称后,再根据以下规则对甾体化合物进行命名:
1•母核中含有碳碳双键时,将“烷”改为相应的“烯”,并标出双键的位置。
2•母核上连有取代基或官能团时,取代基的名称、位置及构型放在母核名称前,若官能团做为母体时,将其放在母核名称之后。
例如:
4•在角甲基去除时,可加词首“Nor”,译为“去甲基”,并在其前表明失去甲基的
位置。
若同时失去两个角甲基,可用“18,19-Dinor”表示,译为“18,19-双去甲基”。
例如:
5•当母核的碳环扩大或缩小时,分别用词首“增碳(Homo)”或“失碳(Nor)”表示,若同时扩增或减小两个碳原子就用词首“增双碳(Dihomo)”或“失双碳(Dinor)”
表示,并在其前用A、B、C或D注明是何环改变。
例如:
3-羟基-D-dihomo-1,3,5(10)-雌甾三烯A-nor-5a-雄甾烷
对于含增碳环的甾体化合物需要编号时,原编号顺序不变,只在增碳环的最高编号数后加
3-羟基-D-dihomo-1,3,5(10)-雌甾三烯-17b-酮
对于含失碳环的甾体化合物,仅将失碳环的最高编号删去,其余按原编号顺序进行
编号。
例如:
A-nor-5a-雄甾烷
6•母核碳环开裂,而且开裂处两端的碳都与氢相连时,仍采用原名及其编号,用词
例如:
三、甾体化合物的构型和构象
(一)甾体化合物碳架的构型
甾体化合物仅就母核而言,含有6个手性碳原子(C5、C8、C9、Ci3、C14),理论上应有64个(26)个光学异构体,但由于稠环及其空间位阻的影响,使实际可能存在的异构体数目大大减少。
绝大多数甾体化合物碳架的构型具有如下特点:
1.甾体母核中四个碳环A、B、C、D在手性碳5、10(A/B),8、9(B/C)和13、14(C/D)处稠合。
其中B/C和C/D的稠合一般为反式(强心苷元和蟾毒苷元等除外)。
若稠合处碳原子连有基团,则基团的构为8B、9a、13B、14a。
2.A/B环有顺式和反式两种稠合方式,因此存在着两种不同的构型。
当A/B顺式稠
合时,C5上的氢原子和C10上的角甲基在环平面的同侧,都位于纸平面的前方(用实线表示),这种构型称为“B构型”,具有这种构型特点的称之为正系,简称5B型。
当A/B
环反式稠合时,C5上的氢原子与C10上的角甲基在环平面的异侧,C5上的氢原子位于纸
如果C4〜C5、C5〜C6、C5〜C10间有双键,A、B环稠合的构型无差别,则无正系和
别系之分。
(二)甾体化合物碳架的构象
甾体化合物碳架是由三个环己烷的环相互按十氢萘的方式稠合成全氢菲再与环戊烷环并合而成。
因此其构象也类似环己烷、十氢萘及环戊烷的构象。
但由于反式稠合环的存在,使碳架刚性较强,很难发生翻环作用,a键和e键不能相互转换。
所以每个构型仅
有一种构象。
2.甾体化合物D环碳架的构象
D环为环戊烷,它具有半椅式和信封式两种构象,D环取哪种构象式与D环上的取
代基及其位置有关。
例如17酮甾体化合物中,D环为信封式构象;17位处为羟基取代时,
(三)甾体化合物的构象分析实例
甾体化合物中一些基团受构象的影响,在性质上表现出较大的差异,现仅举几例:
1.与双键有关的反应
由于甾体化合物母核上的角甲基、C17处的侧链均为B构型,所以对双键进行催化氢
化和用过氧酸氧化时,反应均发生在a面,引入的原子或基团均为a构型。
例如:
胆固醇
2.与羟基有关的反应
(1)
33-羟基(e键)
快
快
a,63-三羟基胆甾烷与氯甲酸乙酯酰化时,
R
为只有此处的羟基位于e键上。
a键上的难以发生氧化反应。
这一差别,可以从氧机理如下:
”R2CHO—CrO3H十出0
铬酸氢酯
在第二步中,铬酸酯失去a氢生成酮是决定反应速度的步骤。
即氧化反应发生在氢上。
当羟基处于e键时,其a氢处于a键,碱B进攻a氢受到的空间阻碍较大,所以反应速度慢。
(四)重要的甾体化合物
甾体化合物结构类型及数目繁多,广泛存在于动物植物体内。
人体含有的甾体激素有由肾上腺皮质分泌出来的肾上腺皮质激素(例如氢化可的松、去氢皮质酮);由性腺分
泌的雌性激素(例如3雌二醇、黄体酮),雄性激素(例如睾丸酮)等。
它们各有其生理活性,临床上用于治疗某些疾病。
临床上使用的几个甾体激素类药物按其结构特点可分为雌甾烷、雄甾烷、孕甾烷类。
孕甾烷类按药理性质不同又可分为孕激素及肾上腺皮质激素类药物。
>R2C—O十BH+CrQH
3•黄体酮
化学名为:
孕甾-4-烯-3,20-二酮
临床上用于治疗先兆性流产、习惯性流产及月经不调等症。
化学名为:
16a-甲基-113,17a,21-三羟基-9a-氟孕甾-1,4-二烯-3,20-二酮-21-醋酸酯
属肾上腺皮质激素类药物,临床上主要用于风湿性关节炎、皮炎、湿疹等疾病的治疗。
化学名为:
胆甾-5-烯-3-醇
在人和动物体内主要以脂肪酸酯的形式存在,是真核生物细胞膜的重要成分,生物膜的流动性与其密切相关。
胆固醇也是生物合成胆甾酸和甾体激素等前体,在体内有重要作用。
但胆固醇摄入过量和代谢发生障碍,胆固醇会从血清中沉积在动脉血管壁上,导致冠心病和动脉硬化症。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第十七 章萜类 化合物