第16章--天然生物活性有机化合物(1)

药学院化学教研室有机化学第16章天然生物活性有机化合物有较强生物活性的有机成分萜类化合物(自学)甾体化合物苷类化合物(自学了解)生物碱(了解)黄酮和异黄酮(自学)药学院化学教研室有机化学一、萜的含义和分类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（Mevalonicacid,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（C5H8)n通式的衍生物均称为萜类化合物。萜类化合物药学院化学教研室有机化学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。二、萜的分类药学院化学教研室有机化学单萜类（monoterpenoids）是由2个异戊二烯单位构成、含10个碳原子的化合物类群，广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，是植物挥发油的主要组成成分，在昆虫激素及海洋生物中也有存在。它们的含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气，是医药、化妆品和食品工业的重要原料。单萜以苷的形式存在时，不具有挥发性，不能随水蒸气蒸馏出来。单萜类化合物可分为链状型和单环、双环等环状型两大类，其中以单环和双环型两种结构类型所包含的单萜化合物最多。构成的碳环多为六元环，也有五元环、四元环和七元环。三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学CH2OHCH2OHCH2OHCHOCHOCHO香叶醇Geraniol橙花醇Nerol?香茅醇Citronellol香叶醛Geranial橙花醛Neral?香茅醛Citronellal1、单萜（1）开链单萜三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学OHHHHOHHHHHOl-薄荷醇l-menthold-新薄荷醇d-neomenthol薄荷酮methoneOHOHOl-龙脑l-borneold-龙脑d-borneol樟脑camphor（2）环状单萜三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学芍药苷（paeoniflorin）是从芍药paeoniaalbiflora根中得到的蒎烷单萜苦味苷，对小鼠显示有镇静、镇痛及抗炎等药理作用。近年报道芍药苷具有防治老年性痴呆的生物活性。卓酚酮类化合物是一类变形的单萜，它们的碳架不符合异戊二烯定则，该类化合物多具有抗菌活性，但同时多有毒性。OOHOHOCH2OHHOHOOHOCOOH2C芍药苷PaeoniflorinOOHα－扁柏素α－thujaplicin三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学（3）环烯醚萜（iridoids），含有环戊烷结构单元，包括含有取代环戊烷环烯醚萜（iridoids）和环戊烷开裂的裂环环烯醚萜（secoiridoids）两种基本碳架。OOH1234567891011OCOOHOHOOHOOH脱羧氧化氧化环合开环810761159OOHO81076115944-去甲环烯醚萜裂环环烯醚萜裂环内酯环烯醚萜三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学环烯醚萜苷类环烯醚萜类成分多以苷的形式存在，以10个碳的环烯醚萜苷占多数，其结构上C1羟基多与葡萄糖形成苷，且大多为单糖苷；C11有的氧化成羧酸，并可形成酯。梓醇（catalpol）又称梓醇苷，是地黄中降血糖作用的主要有效成分。梓苷（catalposide）的药理作用与梓醇相似。桃叶珊瑚苷（aucubin）是车前草清湿热、利尿的有效成分。OOglcOCH2OHOHOOglcCH2OHOHHHOHCOOCH2OHOglcOO梓醇catalpol梓苷catalposide桃叶珊瑚苷aucubin12345678910三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学2、倍半萜倍半萜类（sesquiterpenoids）是由3个异戊二烯单位构成、含15个碳原子的化合物类群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以挥发油的形式存在，在植物中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在，亦有以生物碱形式存在。倍半萜类化合物按其结构碳环数分为无环、单环、双环、三环、四环型倍半萜；按构成环的碳原子数分为五元环、六元环、七元环等；也有按含氧官能团分为倍半萜醇、醛、酮、内酯等。三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学（1）无环倍半萜金合欢烯，存在于枇杷叶、生姜等的挥发油中，β构型体存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油中。金合欢醇在橙花油、香茅中含量较多，为重要的高级香料原料。橙花醇具有苹果香，是橙花油中的主要成分之一。CH3CH3CH3CH3CH2OHCH3CH3OHCH3α－金合欢烯橙花醇α-farneseneβ-farneseneFarnesolNerolidolβ－金合欢烯金合欢醇三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学（2）环状倍半萜青蒿素（qinghaosu,artemisinin）是倍半萜过氧化物，是从中药青蒿（黄花蒿ArtemisiaannuaL.）中分离到的抗恶性疟疾的有效成分。曾对它的结构进行了修饰，合成大量衍生物，从中筛选出具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的双氢青蒿素（dihydroqinghaosu），再进行甲基化，将它制成油溶性的蒿甲醚（artemether）及水溶性的青蒿琥珀酸单酯（artesunate），用于临床。鹰爪甲素（yingzhaosu）是从草药鹰爪Artemisiaannua根中分离出的具有过氧基团的倍半萜化合物，对鼠疟原虫的生长有强的抑制作用。OOOOCH3OOOOOOOOOHOH青蒿素青蒿素甲醚鹰爪甲素ArtemisininArtemetherYingzhaosu三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学3、二萜二萜类（diterpenoids）是由4个异戊二烯单位构成、含20个碳原子的化合物类群。二萜广泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主，尤以松柏科植物最为普遍。许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性，如紫杉醇、穿心莲内酯、关附甲素、雷公藤内酯、甜菊苷等都具有较强的生物活性。除植物外，菌类代谢产物中也发现有二萜，从海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物。三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学（1）链状二萜链状二萜类化合物在自然界存在较少，常见的只有广泛存在于叶绿素的植物醇(phytol)，与叶绿素分子中的卟啉（porphyrin）结合成酯的形式存在于植物中，曾作为合成维生素E、K1的原料。CH2OH植物醇Phytol三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学（2）环状二萜维生素A(vitaminA)是一种重要的脂溶性维生素，主要存在于动物肝中，特别是鱼肝中含量较丰富，如鲨鱼和鳕鱼的肝油中富含维生素A。维生素A与眼睛的视网膜内的蛋白质结合，形成光敏感色素，是保持正常夜间视力的必需物质，而且维生素A也是哺乳动物生长必不可缺少的物质。CH2OH维生素AVitaminA三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学穿心莲内酯为穿心莲Andrographispaniculata中抗菌消炎作用的活性成分，临床用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等，与亚硫酸钠在酸性条件下可制成穿心莲内酯磺酸钠，制备水溶性注射剂。紫杉醇是红豆杉Taxusspp中活性成分，已成新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。关附甲素是中药关白附中的具抗心律失常的活性成分，已进入国家I类新药研制的III期临床研究。CH2OHHOHOOOOOOHOAcOHHOBzOAcOPhOHNHBzO12347910132'3'紫杉醇穿心莲内酯AndrographolideTaxol甲素关附Guan-fubaseANOAcOHHOAcOAcO三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学（3）二倍半萜二倍半萜类化合物（sesterterpenoids）是由5个异戊二烯单位构成、含25个碳原子。1965年发现第一个二倍半萜。这类化合物在生源上是由焦磷酸香叶基金合欢酯（geranylfarnesylpyrophosphate,GFPP）衍生而成，多为结构复杂的多环性化合物。与其它各萜类化合物相比，数量少，分布在洋齿植物，植物病原菌，海洋生物海绵、地衣及昆虫分泌物中。呋喃海绵素-3是从海绵动物中得到的含呋喃环的链状二倍半萜。OCOOCH3COOH14681012141618202122232425呋喃海绵素－3Furanospongin-3三、萜类的结构类型及代表性化合物药学院化学教研室有机化学第三节甾族化合物结构重要的甾族化合物甾醇类:胆固醇,7-脱氢胆固醇,麦角固醇胆甾酸类甾体激素:性激素药学院化学教研室有机化学甾族化合物又叫类固醇化合物。甾族化合物都含有环戊烷多氢菲的基本骨架，这个骨架是甾族化合物的母核，四个环用字母A，B，C和D表示，17个碳原子按特定顺序编号。含有三个侧链。一、甾族化合物的结构131498101712111516756CH318CH3191423RABCD药学院化学教研室有机化学131498101712111516756CH318CH3191423RABCD甾类化合物基本骨架环戊烷多氢菲药学院化学教研室有机化学131498101712111516756CH318CH3191423RABCD在C-10和C-13上常是甲基，叫做角甲基。在结构式中用“|”表示。C-17上连接的是其它原子团。环戊烷多氢菲有7个手性碳。*******药学院化学教研室有机化学B/C、C/D之间都是反式稠合。A/B反式稠合；A/B顺式稠合A/B顺式β-构型(5β系，正系)A/B反式α-构型(5α系，别系)药学院化学教研室有机化学如环上取代基与角甲基取向相反，则称为α型取代基，用虚线表示。环上的取代基与角甲基取向相同的，称为β型取代基，用实线表示；3214567814151617131211910HOHOH－OH为α型取代基（5α系）3214567814151617131211910HHOOH－OH为β型取代基（5α系）药学院化学教研室有机化学例如：胆酸3HOH7OHCOOH12OH胆酸3α,7α,12α-三羟基-5β-胆甾烷-24-酸药学院化学教研室有机化学二、几类重要的甾族化合物（一）甾醇类1、胆固醇从胆石中发现的固体醇，学名称胆甾醇。•存在于人体各组织中。131498101712111516756CH20CH318CH3191CH223CH2224CH321CH22423HHHHCH25CH327CH326OHβ羟基双键8碳烷基侧链药学院化学教研室有机化学胆固醇是不饱和醇，无色或略带黄色结晶，熔点148℃，微溶于水，易溶于有机溶剂。分子内双键可与溴或溴化氢发生加成反应。列勃曼－布查反应：溶解在氯仿中的胆固醇与乙酸酐及浓硫酸作用，颜色由浅红变蓝紫，最后转为绿色。其颜色深浅与胆固醇浓度成正比。当人体内胆甾醇代谢发生障碍时，血液中胆甾醇的含量就会升高，沉积于血管壁上，这是引起动脉粥样硬化的病因之一。药学院化学教研室有机化学2、7-脱氢胆固醇•存在于人体皮肤中。当受到紫外线照射时，它的B环打开转变为维生素D3。OHOH紫外线药学院化学教研室有机化学78HO22232478HOH2C紫外线2、麦角固醇属于植物固醇，主要存在于麦角等植物中它的B环打开生成维生素D2。药学院化学教研室有机化学维生素D是一类抗佝偻病维生素的总称，其中以维生素D2和D3的作用最强。缺乏时，儿童会得佝偻病，成人则患软骨症。维生素D广泛存在于动物体中，含量最多的是脂肪丰富的鱼类肝脏；也存在于牛乳、蛋黄中等。维生素D实际上不属于甾族化合物，但可