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1、v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。v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、二、萜类化合物（萜类化合物（terpenes)terpenes)（一）（一）萜类化合物的概况萜类化合物的概况萜烯类化合物 l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。 v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
2、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l 萜类化合物总体特点p成分范围广，彼此结构性质差异大；p同一生源途径衍生而来；p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
3、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：p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。p倍半萜：含有三
4、个异戊二烯单位的萜。p双萜： 含有四个异戊二烯单位的萜。p三萜： 含有六个异戊二烯单位的萜。p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w单萜 开链单萜单环单萜双环单萜m.p 43, b.p 213.5,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
5、环单萜u 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.p 125/66.5Pa，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；有保幼激保幼激素活性素活性，用于抑制昆虫的变态和性成熟。w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。u 双萜维生素A，淡黄色晶体m.p 64，存在于动物的 肝、奶油、蛋黄和鱼肝
6、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。w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 。 w 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。w 三萜w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）（二） 海洋萜类概况海洋萜类概况p在海洋天然产物中，萜类化
7、合物最多，约占 40，但三萜、四萜种类和数量都较少。p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 p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。p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。p海洋萜类，特别是环状萜类的分子结构特殊。l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(0.5 molL)，还有足量的溴(1 mmolL)和
8、相对较少量的碘 (1molL)。l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属软珊瑚软珊瑚中就分离到11种倍半萜和降倍半萜，从海兔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l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
9、为氯或溴元素 ，目前还没发现含氟或碘元素的萜类。l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)。l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。l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
10、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）（三） 海洋萜类化合物实例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l例如从红藻海头红属Ptocaminum cartilagineum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 。1410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l国外学者Boy
11、d等从红藻 根叶藻科的松香藻 (Portieria homerhanuii)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。l从红藻 属耳壳藻(Peyssonnelia caulifera) 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l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l在海兔的化学成分研究中，已
12、获得了许多萜类化合物， 萜类物质是海兔消化腺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。l2001年，我国科学工作者从广东湛江沿海的蓝斑背 肛海兔(Notarchus leachil cirrosus)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
13、)，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l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。l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。l应用：
14、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。l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Laurencia intermdeia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。l从略大凹顶藻(Laurencia majuscula)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
15、 环饱和六元环l从红藻Laurencia obtusa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Laurencia obtusa中的倍半萜p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。l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Dictyota undulata中的倍半萜l从印度Padinatetrastromatica属褐藻中分离 得
16、到3个开链的含卤降倍半萜酸。图2-12 Padinatetrastromatica属褐藻中的含卤降倍半萜酸l从太平洋热带绿藻(Nenomeris annulata)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p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。l化合物（1）首先在柳珊瑚中发现l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2-13l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2-15l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2-14l化合物（46）柳
