甾烷和萜烷化合物特征
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甾烷和萜烷化合物特征甾、萜类化合物是烃源岩有机抽提物和原油中重要的也是研究最多的一类生物标志化合物。
它们既继承了生物化学组分的许多信息,又记录了从生命有机质到沉积有机质演化的很多证据。
对甾、萜化合物组成和分布特征详细研究,有助于对烃源岩的深入认识,可以更好地揭示烃源岩现今状态和演化历史过程。
(一)甾烷化合物组成特征甾烷类化合物一般归为低分子量甾烷、重排甾烷、规则甾烷和4-甲基甾烷等4类,有些地区还可以检测出甲藻甾烷。
一般情况,甾烷总量占总生标量不到30%,其组成绝大多数是以规则甾烷为主要成分(超过半数),其次是重排甾烷,低分子量甾烷和4-甲基甾烷含量相当,一般小于10%。
甾烷是原油中最为常见和重要的一类生物标志化合物,它们的母质主要来源于藻类和高等植物。
原油中甾烷包括低碳数甾烷、C27~C29规则甾烷和重排甾烷、C28~C30 4-甲基甾烷以及C30甲藻甾烷。
根据规则甾烷相对比例可用于有机质的生源分析,C27甾烷来源于藻类有机体,C28甾烷主要与硅藻有关,C29甾烷的生源既可以是藻类又可以是高等植物。
陆相盆地绝大多数原油中C27~C29甾烷呈“V”字型分布,即C27>C28<C29,表明藻类和高等植物双重生源特征。
甾烷基本结构为全氢化菲稠化环戊烷(图1),其中,在C10和C13位上连有甲基,C17位连接较长的支链烷基,在C24位连接C1~C2,分别为C27~C29甾烷。
C5、C14和C17位碳环上氢(H)构型有α和β之分,前人规定:氢原子位于环平面之下的(即C-H键伸向纸)为α-H,氢原子位于环平面之上的(即C-H键伸向纸外)为β-H。
C20为手性碳原子,其立体构型有左旋和右旋两种构型,即R构型和S构型。
(低分子量甾烷)图1 甾烷基本结构图规则甾烷的生物构型为5α(H),14α(H),17α(H)C27~C2920R,随着热演化作用进行,生物构型(R构型)甾烷会不断向地质构型(S构型)转化,即转化为5α(H),14α(H),17α(H)C27~C2920S,并与5α(H),14α(H),17α(H)C27~C2920R共存并最终达到平衡。
萜类化合物的基本特征萜类化合物是一类具有重要生物活性的天然有机化合物,广泛存在于植物、动物和微生物中。
以下是萜类化合物的基本特征:
1. 碳架结构:萜类化合物的基本碳架结构通常由异戊二烯单元通过头尾或尾尾连接而成,形成具有多个碳原子的环状或链状结构。
2. 功能团:萜类化合物通常含有丰富的功能团,如羟基、羰基、羧基、醚键、双键等。
这些功能团赋予了萜类化合物各种生物活性,如抗菌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤等。
3. 立体化学:萜类化合物通常具有复杂的立体化学结构,包括手性中心、顺反异构体等。
这些立体结构对于其生物活性和药理作用具有重要影响。
4. 分类:萜类化合物根据其基本碳架结构的不同,可以分为单萜、倍半萜、二萜、三萜等不同类别。
不同类别的萜类化合物具有不同的化学性质和生物活性。
5. 广泛存在:萜类化合物广泛存在于自然界中,尤其是植物中。
许多植物的精油、挥发油、树脂等都含有丰富的萜类化合物。
6. 生物活性:萜类化合物具有广泛的生物活性,如抗菌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、驱虫、调节免疫等。
许多萜类化合物已被开发成药物或药物前体,用于治疗各种疾病。
萜类化合物具有复杂的碳架结构、丰富的功能团、多样的立体化学结构、广泛的存在和重要的生物活性等基本特征。
这些特征使得萜类化合物成为一类重要的天然产物和药物研究领域。
21.1 萜类
21.1.1 萜类与异戊二烯规律
21.1.2 分类与命名
萜化合物在结构上具有一个共同点:分子中的
碳原子数是5 的整数倍,可以看作是两个或两个
以上的异戊二烯分子,以头尾相连结合起来的。
命名:一律按英文俗名意译,再接上“烷”、Cl
3、二环单萜
2、单环萜
定义:单环萜是由两个异戊二烯单位连接构成的具有一个定义
在菠族中重要的是21.1.4
倍半萜是由三个异戊二烯单位连接而构成的,也有链状
金合欢醇的结构与天然产保幼激素十分相似,只是分子中21.1.5. 双萜
双萜是由四个异戊二烯连接而成的一类萜化合物。
代表
六个异戊二烯单位连接而构成的,如角鲨烯。
定义:八个异戊二烯单位连接而成。
21.1.7 四萜
21.2 甾族化合物
21.1.1 甾族基本结构和命名
21.2 甾族化合物的立体结构
1. 胆甾醇
21.2.3 重要的甾族化合物 2. 肾上腺皮质激素
后来,臧道克发现,即证明孕妇的尿中含有大量的雌性。
萜类化合物结构特点1. 哎呀,萜类化合物这个大家族可真是让人眼花缭乱啊!它们就像是化学界的变形金刚,结构多样得让人目不暇接。
咱们今天就来聊聊这些小家伙的结构特点,保证让你听得直呼过瘾!2. 这帮萜类小兄弟最爱的就是碳原子,它们的骨架就是用碳原子搭建的。
你可以想象一下,它们就像是用积木搭起来的小房子,每个碳原子都是一块积木。
有的萜类小家伙喜欢搭个小平房,有的却要盖个摩天大楼,真是千奇百怪!3. 说到这些碳原子的数量,那可就有意思了。
萜类化合物总是喜欢成双成对,它们的碳原子数量总是5的倍数。
就好像是它们在玩数字游戏,"5、10、15、20。
",数着数着就把自己的骨架搭好了。
4. 这些萜类小家伙还有个共同的祖先,叫异戊二烯。
它就像是萜类家族的老祖宗,所有的萜类化合物都是从它那里继承了基本的结构特征。
你可以想象一下,异戊二烯就是萜类家族的族徽,每个成员都带着这个标志,骄傲地在化学世界里招摇过市。
5. 萜类化合物的结构可不是一成不变的,它们可喜欢玩变装游戏了。
有的喜欢把碳碳双键藏起来,有的却喜欢把双键炫耀得到处都是。
就像是化学界的时装秀,有的低调内敛,有的张扬夺目,各有各的魅力。
6. 有些调皮的萜类小家伙还喜欢玩环化的游戏。
它们把自己的碳链首尾相连,变成了各种各样的环状结构。
有的是单环,有的是双环,甚至还有多环的呢!就像是它们在玩跳房子游戏,一会儿跳进这个圈,一会儿又跳到那个圈。
7. 萜类化合物还有个有趣的特点,就是它们常常带着含氧基团。
这些含氧基团就像是萜类小家伙们的装饰品,有的戴着羟基帽子,有的挂着醛基项链,有的还背着羧基背包。
这些装饰品不仅让它们看起来更漂亮,还赋予了它们特殊的功能。
8. 说到功能,萜类化合物可是植物界的多面手。
有的是植物的香水师,负责制造各种香气;有的是植物的防御专家,保护植物不受伤害;还有的是植物的生长调节剂,帮助植物茁壮成长。
它们的结构决定了它们的功能,就像是每个人的性格决定了他的工作一样。
(完整版)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。
⼀、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。
C CH 2CHCH 3CH 21234头尾头尾头尾头尾头尾头尾异戊⼆烯⽉桂烯柠檬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 三萜类8 40 四萜类>8 >40 多萜类⼆、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(α-柠檬醛和β-柠檬醛)、玫瑰油及⾹茅油中的⾹茅醇等。
甾烷和萜烷化合物特征
甾、萜类化合物是烃源岩有机抽提物和原油中重要的也是研究最多的一类生物标志化合物。
它们既继承了生物化学组分的许多信息,又记录了从生命有机质到沉积有机质演化的很多证据。
对甾、萜化合物组成和分布特征详细研究,有助于对烃源岩的深入认识,可以更好地揭示烃源岩现今状态和演化历史过程。
(一)甾烷化合物组成特征
甾烷类化合物一般归为低分子量甾烷、重排甾烷、规则甾烷和4-甲基甾烷等4类,有些地区还可以检测出甲藻甾烷。
一般情况,甾烷总量占总生标量不到30%,其内组成绝大多数是以规则甾烷为主要成分(超过半数),其次是重排甾烷,低分子量甾烷和4-甲基甾烷含量相当,一般小于10%。
甾烷是原油中最为常见和重要的一类生物标志化合物,它们的母质主要来源于藻类和高等植物。
原油中甾烷包括低碳数甾烷、C27~C29规则甾烷和重排甾烷、C28~C30 4-甲基甾烷以及C30甲藻甾烷。
根据规则甾烷相对比例可用于有机质的生源分析,C27甾烷来源于藻类有机体,C28甾烷主要与硅藻有关,C29甾烷的生源既可以是藻类又可以是高等植物。
陆相盆地绝大多数原油中C27~C29甾烷呈“V”字型分布,即C27>C28<C29,表明藻类和高等植物双重生源特征。
甾烷基本结构为全氢化菲稠化环戊烷(图1),其中,在C10和C13位上连有甲基,C17位连接较长的支链烷基,在C24位连接C1~C2,分别为C27~C29甾烷。
C5、C14和C17位碳环上氢(H)构型有α和β之分,前人规定:氢原子位于环平面之下的(即C-H键伸向纸内)为α-H,氢原子位于环平面之上的(即C-H键伸向纸外)为β-H。
C20为手性碳原子,其立体构型有左旋和右旋两种构型,即R构型和S构型。
(低分子量甾烷)
图1 甾烷基本结构图
规则甾烷的生物构型为5α(H),14α(H),17α(H)C27~C2920R,随着热演化作用进行,生物构型(R构型)甾烷会不断向地质构型(S构型)转化,即转化为5α(H),14α(H),17α(H)C27~C2920S,并与5α(H),14α(H),17α(H)C27~C2920R共存并最终达到平衡。
因此,人们常用甾烷的20S/(20R+20S)比值来衡量有机质热演化程度。
在R构型向S构型转化的同时,C14和C17位上的α-H会向β-H转化,即转化为5α(H),14β(H),17β(H)C27~C2920R和5α(H),14β(H),17β(H)C27~C2920S,同样形成αα与ββ共存并最终达到平衡。
所以,也常用ββ/(αα+ββ) 比值来衡量有机质热演化程度,并且与20S/(20R+20S)比值有良好的线性关系。
近年来研究表明,ββ型甾烷在运移过程中会相对富集,所以,对于运移距离较长的原油,ββ/(αα+ββ) 与20S/(20R+20S)关系会偏离线性关系。
在C4位上连有甲基的甾烷称为4-甲基甾烷,它比规则甾烷多一个碳原子,有C28~C30,原油中一般检测到的为C30的4-甲基甾烷较为丰富。
C10位和C13位上甲基因热作用会发生重排,甲基分别连接在C5和C14位上。
同样,在C13位和C17位上氢(H)的构型有α和β之分,在C20位有R和S两种立体构型,从而产生一系列重排甾烷,具体图谱鉴定如图2和表1。
E:\data\C04243a2004-06-22 13:53:05CL-041149 3400
图2 m/e217质量色谱图(甾族化合物)表1 m/e217质量色谱图甾族化合物鉴定表
(二)萜烷化合物组成特征
萜烷类化合物和甾烷化合物一样,是重要生物标志物,它也具有丰富的有机质生源信息和热演化记录。
萜烷也是原油中重要的生物标志化合物之一,可以提供许多关于生油母质信息,解决原油演化程度问题。
原油中检测到的萜烷一般有二环倍半萜烷、三环二萜烷、四环二萜烷、长链三环萜烷、长链四环萜烷、五环三萜烷和四萜烷等,其中以五环三萜烷最丰富和最重要。
五环三萜烷可以分为藿烷类和非藿烷类,陆相原油中最广泛而又最丰富的是藿烷类,均以17α(H)21β(H)藿烷系列(C 27~C 35)为主,其次是17β(H)21α(H)莫烷系列、18α(H)新藿烷系列和重排藿烷,它们的主要先体物质是细菌藿四醇,其含量高低反映低等原核生物有机质贡献大小。
藿烷的基本结构为四个六元环(苯并菲)和一个五元环稠合而成(图3), 3
3
(藿烷系列)
图3 萜烷基本结构图
正常的藿烷碳数为30,除了在C4、C8、C10、C14、C18位上均有甲基取代外,C21位上是异丙基。
藿烷的立体异构主要发生在C17和C21上的α和β构型,以及C22位上的R和S构型(仅当碳数大于30时才有)。
同样,17β(H)21β(H)为生物构型,随着热演化作用,生物构型向17β(H)21α (H)和17α(H)21β(H)地质构型转化。
我们又把17β(H)21α (H)称为莫烷系列,17α(H)21β(H)称为藿烷系列,随着热演化作用的加强,莫烷系列可以进一步转化为藿烷系列,即ββ→βα→αβ。
碳数小于30的藿烷称为降藿烷,碳数大于30的称为升藿烷。
藿烷系列碳数为C27~C35,C28较为少见。
长链三环萜烷一般碳数分布在C19~C31(有资料表明该类化合物碳数可以高达45),其中C22和C27较少,以C21和C23最为丰富,C26以后有R和S两个立体异构体。
在C26之前常出现一个峰,就是C24-四环萜烷。
萜烷具体鉴定见表2和图4,图5。
E:\data\C042412004-06-22 07:53:26CL-041147 3469
图4 m/e191质量色谱图(长链三环萜烷)E:\data\C042412004-06-22 07:53:26CL-041147 3469
图5 m/e191质量色谱图(五环三萜烷)。