第二十一章萜类和甾族化合物 学习要求: 1.理解萜的涵义;掌握异戊二烯规律和萜的分类。 2.熟悉各类萜的典型化合物的特性及重要用途。 3.熟悉甾族化合物的基本结构和立体结构,了解重要甾族化合物的类型和 用途。 萜类和甾族化合物是广泛存在于植物、昆虫及微生物等生物体中的一大类 有机化合物。在生物体内有着重要的生理作用。萜类和甾族化合物虽是两类不 同的化合物,但有着生源合成方面的密切关系,因而放在一章内进行讨论 §21-1萜类 、萜的涵义和异戊二烯规律 分子中含C0以上,且组成为5的倍数的烃类化合物称为萜类。 因分子中含有双键,所以,萜类化合物又称为萜烯类化合物。 萜类化合物是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物。如从植物中 提取的香精油—一薄荷油、松节油等,植物及动物体中的某些色素一一胡箩卜 素、虾红素等等。 研究发现,萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原子数都是5的整倍 数。例如 月桂烯 对薄荷烯 姜烯 (存在于月桂子油等中)(存在于柠檬,橘子中) (存在于姜油中) 松节油(α蒎烯) 异樟烯 (存在于松节油等中) (存在于姜油,冷杉等中 237
·237· 第二十一章 萜类和甾族化合物 学习要求： 1．理解萜的涵义；掌握异戊二烯规律和萜的分类。 2．熟悉各类萜的典型化合物的特性及重要用途。 3．熟悉甾族化合物的基本结构和立体结构，了解重要甾族化合物的类型和 用途。 萜类和甾族化合物是广泛存在于植物、昆虫及微生物等生物体中的一大类 有机化合物。在生物体内有着重要的生理作用。萜类和甾族化合物虽是两类不 同的化合物，但有着生源合成方面的密切关系，因而放在一章内进行讨论。 §21-1 萜 类 一、萜的涵义和异戊二烯规律 分子中含 C10以上，且组成为 5 的倍数的烃类化合物称为萜类。 因分子中含有双键，所以，萜类化合物又称为萜烯类化合物。 萜类化合物是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物。如从植物中 提取的香精油——薄荷油、松节油等，植物及动物体中的某些色素——胡箩卜 素、虾红素等等。 研究发现，萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原子数都是 5 的整倍 数。例如： 月桂烯 对薄荷烯 （存在于柠檬，橘子中） 姜烯 （存在于月桂子油等中） （存在于姜油中） 松节油（ 蒎烯） 异樟烯 （存在于松节油等中） （存在于姜油，冷杉等中） α
上述化合物的碳干骨骼可以看成是由若干个异戊二烯单位主要以头尾相接 而成的。 CH3 CH2 -C-CH=CH2 C-C-C-C 异戊二烯 异戊二烯单位 这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律。异戊二烯规则是从对大量 萜类分子构造的测定中归纳出来的,所以能反过来知道测定萜类的分子构造。 萜的分类、命名 萜类化合物中异戊二烯单位可相连成链状化合物,也可连成环状化合物 1.分类 根据组成分子的异戊二烯单位的数目可将萜分成以下几类 1)单萜:含有两个异戊二烯单位。它包含开链单萜,单环萜,二环单萜 三种。 2)倍半萜:含有三个异戊二烯单位的萜 3)双萜:含有四个异戊二烯单位的萜 4)三萜:含有六个异戊二烯单位的萜。 5)四萜:含有八个异戊二烯单位的萜。 这些萜类和单萜一样,也有开链和成环之分。 2.命名 IUPAC规定的系统命名法,较生辟,多接触才能熟练。 我国一律按英文俗名意译,在接上“烷”、“烯”、“醇“等类名而成。 习惯常用用俗名如樟脑,薄荷醇等。见Pε 三、萜类化合物 1.单萜 1)开链单萜 238·
·238· 上述化合物的碳干骨骼可以看成是由若干个异戊二烯单位主要以头尾相接 而成的。 这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律。异戊二烯规则是从对大量 萜类分子构造的测定中归纳出来的，所以能反过来知道测定萜类的分子构造。 二、萜的分类、命名 萜类化合物中异戊二烯单位可相连成链状化合物，也可连成环状化合物。 1．分类 根据组成分子的异戊二烯单位的数目可将萜分成以下几类： 1）单萜： 含有两个异戊二烯单位。它包含开链单萜，单环萜，二环单萜 三种。 2）倍半萜：含有三个异戊二烯单位的萜。 3）双萜： 含有四个异戊二烯单位的萜。 4）三萜： 含有六个异戊二烯单位的萜。 5）四萜： 含有八个异戊二烯单位的萜。 这些萜类和单萜一样，也有开链和成环之分。 2．命名 IUPAC 规定的系统命名法，较生辟，多接触才能熟练。 我国一律按英文俗名意译，在接上“烷”、“烯”、‘醇“等类名而成。 习惯常用用俗名如樟脑，薄荷醇等。见 P621。 三、萜类化合物 1．单萜 1）开链单萜 C C C CH2 C C C CH3 CH CH2 异戊二烯 头 尾 异戊二烯单位
CH2OH 互为几何异构体,存在于 玫瑰油、橙花油、香茅油中, 为无色、有玫瑰香气的液体, 牻牛儿苗醇(香叶醇)橙花油醇 是作香料的重要原料 bp230℃ bp2267℃ 当蜜蜂发现食物时,它便分泌岀香叶醇以吸引其它蜜蜂,因此,香叶醇也是 种昆虫外激素。 CHO 存在于柠檬草油、橘子油中 有很强的柠檬香气,是用于 配制柠檬香精的重要原料, 柠檬醛a 牻牛儿苗醛或香叶醛橙花醛 柠檬醛b也是合成维生素的重要原料。 2)单环单萜 m,p43℃,b.p213.5℃,存在于薄荷油中,低 OH 熔点固体,具有芳香凉爽气味,有杀菌、防腐作用 薄荷醇 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。即(±)-薄荷醇 (±)-新薄荷醇、(±)-异薄荷醇、(士)-新异薄荷醇。天然的薄荷醇是左旋的薄 荷醇 3)双环单萜 CH3 α-蒎烯是松节油的主要成分(80% 用作油漆、蜡等的溶剂,是合成冰片 樟脑等的重要化工原料 bpl56℃
·239· 当蜜蜂发现食物时，它便分泌出香叶醇以吸引其它蜜蜂，因此，香叶醇也是 一种昆虫外激素。 2）单环单萜 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。即(±)-薄荷醇、 (±)-新薄荷醇、(±)-异薄荷醇、(±)-新异薄荷醇。天然的薄荷醇是左旋的薄 荷醇。 3）双环单萜 CH2OH CH2OH 牻牛儿苗醇（香叶醇） 橙花油醇 b.p 230 ℃ b.p 226.7 ℃ 互为几何异构体，存在于 玫瑰油、橙花油、香茅油中， 为无色、有玫瑰香气的液体， 是作香料的重要原料。 CHO CHO 牻牛儿苗醛或香叶醛 橙花醛 存在于柠檬草油、橘子油中， 配制柠檬香精的重要原料， 柠檬醛 a 柠檬醛 b 有很强的柠檬香气，是用于 也是合成维生素 的重要原料。 OH * * * 薄荷醇 ℃ CH3 α 蒎烯 α 蒎烯是松节油的主要成分（80%） 用作油漆、蜡等的溶剂，是合成冰片、 樟脑等的重要化工原料。 b.p 156
CH3 重要存在于樟脑树中,为无色闪光 结晶,易升华,有愉快香味。樟脑气味 有驱虫作用,可用于毛料衣物的纺蛀剂 莰酮(樟脑) mp179℃ 在医药上用作强化剂以及配制十滴水 bp209℃ 清凉油等 2.倍半萜 倍半萜是有三个异戊二烯单位连接而构成的,它也有链状和环状的。如金合 欢醇、山道年等均属于倍半萜。 金合欢醇 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,即幼虫不能成蛹,蛹不能成蛾,蛾不产卵, 其十万分之一浓度的水溶液即可阻止蚊的成虫出现,对虱子也有致死作用。 是由山道年花蕾中提取出的无色结晶,m.pl70℃, 不溶于水,易溶于有机溶剂。过去是医药上常用的驱蛔 山道年 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。 3.双萜 双萜是由四个异戊二烯单位连接而成的一类萜化合物,广泛分布与动植物体 内
·240· 2．倍半萜 倍半萜是有三个异戊二烯单位连接而构成的，它也有链状和环状的。如金合 欢醇、山道年等均属于倍半萜。 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；有保幼激素活 性，用于抑制昆虫的变态和性成熟，即幼虫不能成蛹，蛹不能成蛾，蛾不产卵。 其十万分之一浓度的水溶液即可阻止蚊的成虫出现，对虱子也有致死作用。 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。 3．双萜 双萜是由四个异戊二烯单位连接而成的一类萜化合物，广泛分布与动植物体 内。 CH3 O 莰酮（樟脑） m.p 179 b.p 209 ℃ ℃ 重要存在于樟脑树中，为无色闪光 结晶，易升华，有愉快香味。樟脑气味 有驱虫作用，可用于毛料衣物的纺蛀剂。 在医药上用作强化剂以及配制十滴水、 清凉油等。 O O O 山道年 OH 金合欢醇
人 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 叶绿醇 成维生素K及维生素E的原料。 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 维生素A(A1) 不溶于水,易溶于有机溶剂。受紫外光 照射后则失去活性 维生素A为哺乳动物正常生长和发育所必需的物质,体内缺乏维生素A则发 育不健全,并能引起眼膜和眼角膜硬化症,初期的症状就是夜盲症。 CH3 CH3 存在于松脂中,是松香的主要成分。 松香是广泛用于造纸、制皂、制涂料等工 业上的原料。 CH3 COOH 松香酸 4.三萜 三萜是由六个异戊二烯单位连接而成的化合物,如角鲨烯。 角鲨烯( squalene) 角鲨烯是鲨鱼肝油的主要成分,可能存在于所有组织中。角鲨烯是羊毛甾醇 生物合成的前身,而羊毛甾醇又是其它甾体化合物的前身。 241·
·241· 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。 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。 维生素 A 为哺乳动物正常生长和发育所必需的物质，体内缺乏维生素 A 则发 育不健全，并能引起眼膜和眼角膜硬化症，初期的症状就是夜盲症。 存在于松脂中，是松香的主要成分。 松香是广泛用于造纸、制皂、制涂料等工 业上的原料。 4．三萜 三萜是由六个异戊二烯单位连接而成的化合物，如角鲨烯。 角鲨烯是鲨鱼肝油的主要成分，可能存在于所有组织中。角鲨烯是羊毛甾醇 生物合成的前身，而羊毛甾醇又是其它甾体化合物的前身。 OH 叶绿醇 OH 维生素 A（A1） COOH CH3 CH CH3 CH3 CH3 松香酸 角鲨烯（squalene）