第二十章 萜类和甾族化合物
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·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C 10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: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。
月桂烯对薄荷烯(存在于柠檬,橘子中)姜烯(存在于姜油中)(存在于月桂子油等中)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)αC C C C CH 2C CH 3CH CH 2异戊二烯头尾异戊二烯单位·238·二、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。
第二十一章萜类和甾族化合物§21—1萜类一、定义和分类异戊二烯规则存在:广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物,它是香精油的主要成分。
19世纪对香精油的研究发现了不少具有以C10H10组成成分的烃类,因其分子中含有烯烃双键,称为萜烯。
例如:月桂烯、对薄荷烯、松节油(α-蒎烯)异樟烯(异莰烯)的结构式如下:松节烯(α-蒎烯)月桂烯对薄荷烯(对 二烯)异樟烯(异莰烯)孟进一步研究,又发现了不少萜烯具有类似构造的含衍生物,以及挥发性不很大的含有15-20个或30、40个碳的化合物,统称为萜烯化合物或萜类。
异戊二烯规则:化合物分子中碳的骨架可以看作由异戊二烯头尾连接而成,此即为萜类结构的异戊二烯规则。
H2C C CH CH2CH3C C C CC头尾异戊二烯单位异戊二烯定义:由异戊二烯单位连接成的烯烃称为萜烯。
萜类化合物是萜烯和其部分氧化的各种烃类以及它们的含氧衍生物,如醇、醛、酮、酸、酯。
根据萜类分子中所含异戊二烯单位的多少可以分为:单萜2个异戊二烯单位10个碳原子倍半萜315二萜420三萜630四萜840二、单萜1.开链单萜开链单萜的基本骨架含有两个异戊二烯单位,常把它写成类似环状的式。
CHC C CHCH2C CC C代表物:柠檬醛有两种顺反异构体。
天然得到的柠檬醛E型占90%,Z型占10%。
CHOCHO柠檬醛a(E型)柠檬醛b(Z型)(橙花醛)(香叶醛)柠檬醛为无色或淡黄色的液体,有强烈的柠檬香味。
它存在于新鲜的柠檬和柑橘皮中。
柠檬醛可用于配制柠檬香精和合成维生素A。
其还原产物为香叶醇和橙花醇。
香叶醇和橙花醇:CHOHCHOH(橙花醇)(香叶醇)香叶醇具有玫瑰香味,是玫瑰油的主要成分。
橙花醇具有橙花香味,比香叶醇的香味更柔和,主要存在于橙花油中。
2.单环单萜单环单萜分子中含有两个异戊二烯单位并具有一个六元环的化合物。
母体结构是对孟烷,即1-甲基-4-异丙基环已烷。
重要的单环萜有苧和薄荷醇:对孟烷苧(1,8-对孟二烯)23456789 101*1—甲基-4-异丙基环已烷或1,8-萜二烯(1)苧(C10H16)又称1。
第二十章萜类和甾族化合物
教学要求:掌握萜类和甾族化合物的定义和分类;了解常见的萜类和甾族化合物。
教学时数:6学时
教学重点:萜类和甾族化合物的定义和分类
教学难点:萜类和甾族化合物的定义
第一节萜类
一萜的涵义和异戊二烯规律
1 萜的涵义
萜类亦称萜烯类,是香精油的主要成分。
某些植物的叶,花或果实用水蒸汽蒸馏的方法,可以得到有香味的油状液体,称为香精油。
原来把存于香精油中的脂环烃C10H16叫做萜。
后来又发现了不少与萜具有类似构造的含氧衍生物,以及挥发性不大的含有15,20,30,40甚至50个碳的化合物。
现在把存在于自然界的这一类化合物都叫萜。
不管它们是烃类或是含氧衍生物。
2 异戊二烯规律
对大量萜类分子式及其结构的测定表明,其共同点是分子中的碳原子数是5的整数倍。
而且是由异戊二烯的碳干骨骼相连构成的。
即萜烯化合物的碳干骨骼可划分成若干个异戊二烯单位。
这就是曾称之为的异戊二烯规则。
大多数萜烯类分子构造都是由异戊二烯骨骼头尾相接而成,少数也有头头相连或尾尾相连的.
异戊二烯
异戊二烯单位
如:月桂烯2个异戊二烯单位
对薄荷烯2个异戊二烯单位
松节烯(α-蒎烯) 2个异戊二烯单位
二萜的分类和命名
1 分类
根据萜类的碳骼含有几个异戊二烯单位可分为:
1单萜它含有两个异戊二烯单位(C10)
2倍半萜它含有三个异戊二烯单位(C15)
3双萜它含有四个异戊二烯单位(C20)
4三萜它含有六个异戊二烯单位(C30)
5四萜它含有八个异戊二烯单位(C40)
根据分子中异戊二烯单位互相联结的方式,分为单环萜双环萜开链萜等
2 命名
我国对萜类的命名规律一律按英文俗名意译,再接上“烷”,“烯”,“醇”等类名而成。
如月桂烯(myrcene), 也叫香叶烯myrcia 香叶
松节烯(pinene)pine 松树,松木
三单萜
1 链状单萜:由两个异戊二烯连接构成的链状化合物。
如月桂烯(香叶烯) 存在于月桂子油等
拢牛儿苗烯(香叶醇) 具有显著的玫瑰香气.在香茅中含60%,在玫瑰油中约含50%
橙花油醇香气比较温和,在香料制造中更有价值
柠檬酸a (拢牛儿苗醇或香叶醛)
柠檬酸b(橙花醛)在柠檬草油,桔子油中。
2 单环单萜:由两个异戊二烯连接构成的具有一个六元环化合物。
如对薄荷烯存在于柠檬油等中
(±)-薄荷醇
在医药上用作兴奋剂.薄荷醇具有芳香凉爽气味.又有杀菌功效
3双环单萜:由两个异戊二烯单位连接构成的具有一个六元环并桥合而成三元环,四元环或者五元环的桥环结构。
分为四族:
如松节烯(α-蒎烯)
β-蒎烯
或
shou烷jie 烷蒎烷菠烷(Thujane) (Carane) (Pinane) (Bornane)
α-和β-蒎烯为松节油的主要组分,蒎烯是工业上用来合成樟脑的原料.
樟脑冰片(龙脑)
四维生素A及胡萝卜色素
维生素A1为单环双萜醇,存在于牛乳,蛋黄及鱼肝油中。
胡萝卜色素广泛存在于植物和动物的脂肪中,其中大多数化合物为四萜。
β-胡萝卜素在动物肝脏中,在酶的作用下可以裂解成两分子维生素A1,是原维生素A1.
β-胡萝卜素
第二节甾族化合物
一甾的基本结构和命名
甾族化合物是广泛存在于动植物中的重要天然产物。
在这类化合物的分子式中,都含有一个环戊烷并多氢菲的基本骨架,并且带有三个侧链,其通式可表示为:
其中R1和R2一般为甲醛,通常把这种甲醛称为角甲醛。
R3为具有2,4,5,8,9,10个碳原子的侧链。
甾是个象形字。
是根据这个结构而来,“田”表示四个环“<<<”则表示为三个侧链。
四个环用A,B,C,D编号,碳原子也按固定顺序用阿拉数字编号。
由于甾族化合物的结构比较复杂,一般常用于其来源或生理作用有关的俗名。
如胆甾醇,多角甾醇等。
二甾族化合物的主题结构
甾族化合物的主题化学比较复杂。
只就A,B,C,D四个环讲,就有六个手性碳原子,因此可能有主题异构体的数目为26=64个,但天然产甾族化合物现知只有两种构型,一种是A 和B环以反式相并联。
另一种是A和B环以顺式相并联。
而B和C环,C和D环之间多是以反式相并联的。
构象式为
A B反式
构象式为
A. B顺式
从构型看与甾所连接的醛团,可以在环平面之前,也可以在环平面之后,一般将甾族化合物分子中环平面之上的醛团称为β-构型,用实线表示;把在环平面之下的醛团称为
α-构型,用虚线表示;未知构型者,称为ζ键,用波线(~~)表示。
5α-胆甾烷-3-醇的两种异构体如下:
5α-胆甾烷-3β-醇
5α-胆甾烷-3α-醇
甾族化合物结构式中所有环接合点,一定要用H或CH3表明
三甾族的种类
根据甾族化合物的存在和化学结构可以分为:
甾醇、胆汁酸、甾族激素、甾族生物碱等
1 甾醇
甾醇为饱和或不饱和的仲醇,可以从脂肪中不能皂化的部分分离出来。
天然甾醇中的醇羟醛都在3位上,并且与角甲醛在环平面的同一边,这样的取代醛常用β表示
甾醇根据存在的地方分为动物甾醇和植物甾醇两类。
胆甾醇和多角甾醇可以作为这两类甾醇的代表,它们的结构如下
胆甾醇
多角甾醇
最初从多角醇得到的
多角甾醇在紫外光照射下,通常一系列中间产物最后产物生成维生素D2
多角甾醇(一种植物甾醇)维生素D2
缺乏维生素D2会引起佝偻病
2 胆汁酸
胆汁酸是用水解的方法从胆汁仲分离出来的一系列羧酸。
从人和牛胆汁中所分离出来胆汁酸主要为胆酸及去氧胆酸:
胆酸
去氧胆酸
在胆汁中胆汁酸是以胆盐的形式存在的,即胆汁酸中的羧醛与甘氨酸(H2NCH2COOH)或牛黄酸(H2NCH2CH2SO3H)中的氨基形成酰胺键,而以后者的羧基或磺酸醛形成盐。
胆盐的作用是脂肪乳化,促进它在肠中的水解和吸收。
3 甾族激素
甾族激素包括性激素和肾上腺皮质激素
性激素又分为雌性激素和雄性激素两类。
雌性激素及雄性激素是决定性征的物质。
如
雄酮激素雌二醇雌酮激素
(从男人尿中得到)(猪卵巢中提取)(孕妇尿中提取)
雌性激素A 环是芳环,是一个酚,而雄酮激素A环是饱和的,是一个二级醇,除此外,它还比雌性激素多一个角醛,一个苯环和一个环己烷之差,决定了两性的区别。
肾上腺皮质激素是哺乳动物肾上腺皮质所分泌的。
可的松是其中的一种
可的松
可的松控制糖类的新陈代谢,有治疗风湿性关节炎和促进机体生理机能的作用。