有机化学第21章_萜类和甾族化合物
萜类和甾族化合物
萜类和甾族化合物第⼆⼗⼀章萜类和甾族化合物⼀、教学⽬的和要求（1）掌握萜类化合物的结构特征及重要萜类化合物（樟脑、冰⽚、薄荷醇、法尼醇）。
（2）掌握甾族化合物的结构特征及重要甾族化合物（胆甾醇、可的松、胆甾酸）。
⼆、教学重点与难点萜类及甾族化合物的结构特征三、教学⽅法和教学学时1、教学⽅法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。
教学⼿段以板书和多媒体相结合。
2、教学学时：10学时四、教学内容第⼀节萜类⼀、萜的涵义和异戊⼆烯规律⼆、萜的分类，命名三、单萜四、倍半萜五、双萜六、三萜类七、四萜类第⼆节甾体化合物⼀、甾的基本结构和命名⼆、甾体化合物的⽴体结构:甾体化合物碳架的构型,甾体化合物碳架的构象三、甾醇类四、胆酸五、甾型激素五、课后作业、思考题习题：2、6。
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 CC CCH 2CH 3CH CH 2异戊⼆烯头尾异戊⼆烯单位⼆、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。
萜类和甾族化合物-有机化学
甾族化合物的立体化学
复杂。因仅就环上而言，
就有六个手性碳原子，
可能有的立体异构体数
目为26 = 64个。
20
12 19
17
11
18 1
C 13 * D
* 14 *
16 15
2
9*
A * 10 B 8
3
*
7
5
4
6
天然的甾族化合物中，B环和C 环之间总是反式稠合
C环和D 环之间几乎反式稠合
（强心苷元除外）
A环和B 环之间可以顺式也可
以反式稠合
稠合以后甾环碳架上所连的原子或基团在空间有 不同的取向，其构型规定如下：(角甲基位于稠环的上
方，用作其它取代基构型的参考标准。)
a-构型：与角甲基在环平面异侧的取代基称为a-构型，用虚线表示。 即基团位于环平面下方。
b-构型：与角甲基在环平面同侧的取代基称为b -构型，用实线表示。 即基团位于环平面上方。
R
12 Me 17
11
1 Me 9
13 D
C
16 15
2
A 10 B
14 8H
3
5
7
4H 6
CH3
CH3 R
四、 胆固醇（胆甾醇）
H3C H3C
H3C H
HH
HO 胆甾醇
结构特点：
CH3
CH3 C-3有b-OH，
C-5与C-6之间有碳碳双键
C-17连 着 一 个 8碳 原 子 的 烷基侧链。
无色或略带黄色的结晶，m.p148.5℃,在高真空 度下可升华，微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿等 有机溶剂。
3
HO
OH
萜类和甾族化合物概况
这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律。
二、萜的分类、命名 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。 6）其它萜
月桂烯 （存在于月桂子油等中）
对薄荷烯 （存在于柠檬，橘子中）
姜烯 （存在于姜油中）
松节油（α 蒎烯） （存在于松节油等中）
异樟烯 （存在于姜油，冷杉等中）
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。
CH2
CH3 C CH CH2
异戊二烯
头 C
C
尾 C C C
异戊二烯单位
菠族中重要的有2-菠醇（冰片） 和2-菠酮（樟脑）
β-蒎烯
樟脑的制备：
CH2 TiO2/H2O CH3COOH H+
α-蒎烯
CH3 C=O O
HO
O O
2-菠醇
2-菠酮（樟脑）
2．倍半萜
倍半萜是由三个异戊二烯单位连接而 构成的，它也有链状和环状的。
OH 金合欢醇
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。
CH3 CH3
CH3 C==CHCH2CH2C==CHCHO
2)单环单萜
单环是由两个异戊二烯单位连接 构成的具有一个六元环的化合物。
第二十一章 萜类和甾族化合物
CH2OH
（存在于玫 瑰油、香茅 油中）
橙花醇
CHO
拢牛儿醇
CHO
（存在于 柠檬油中）
柠檬醛a
柠檬醛b
（2）单环萜（薄荷系列★）
这一类化合物的分子里都含有一个六元碳环， 它们都以椅式构象存在。
OH
OH
CH3
△薄荷醇（薄荷油的主要成份，3500吨 / 年）
O
OH
薄荷酮
萜品醇 柠烯
（用对甲苯酚制备）
5. 合成题
乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成中的 应用、胺的合成、氨基酸的合成、喹啉的合成
6. 机理题
亲核重排反应、羧酸酯的形成与水解
7. 推导化合物结构题
胺、糖类
番木鳖碱
马钱子碱
3）由赖氨酸导出的生物碱
N H
毒芹碱
4）由萜类、甾体化合物或嘌呤导出的生物碱
O CH3 O N N CH3 N N CH3
咖啡碱
生物碱的鉴定、提取与结构测定
1） 生物碱试剂 能与生物碱生成不溶性沉淀或颜色反应的试剂。 例：丹宁、苦味酸、磷钼酸、碘化汞钾... 2） 生物碱提取
A B 有机溶剂提取 酸 成盐（溶于水） 阳离子交换树脂 碱 生物碱 碱 有机溶剂提取 生物碱
二、油脂
油脂是脂肪酸和甘油所生成的酯。甘油与同一种脂肪 酸生成的甘油三羧酸酯称为甘油同酸酯，与不同羧酸生成的甘油三 羧酸酯，称为甘油混酸酯。天然油脂主要为甘油混酸酯。油脂包括 脂肪和油，习惯上把室温下为固体或半固体的叫做脂，为液体的 叫做油。
三、蜡 （waxes） 蜡是指长链脂肪酸和长链醇所生成的酯。组成蜡的 羧酸和醇多数含有16个C以上的偶数碳原子的直链，醇 一般为伯醇。 四、磷脂 （phosphatides） 甘油和磷酸生成的一酯称为甘油磷酸（GPA）， 再与两分子脂肪酸生成磷脂酸，磷脂酸与另外一种醇生成 的磷酸二酯称磷脂。磷脂广泛存在于植物和动物体中， 有重要的生理作用。
《萜类和甾族化合物》课件
二萜类
01
定义
由四个异戊二烯单位组成的萜类 化合物。
02
03
举例
性质
维生素A、紫杉醇等。
具有复杂的化学结构和多样的生 物活性，常用于药物和保健品中 。
多萜类
定义
01
由多个异戊二烯单位组成的萜类化合物。
举例
02
橡胶、樟脑等。
性质
03
具有广泛的用途，如橡胶可用于制造轮胎，樟脑可用于驱虫和
防腐。
03
CATALOGUE
甾族化合物
胆固醇类
01
02
03
胆固醇
是动物细胞膜的重要成分 ，也是合成胆汁酸和维生 素D的重要原料。
结构特点
具有环戊烷多氢菲的基本 骨架，并含有醇基。
生理功能
具有调节血脂、维持细胞 膜稳定性等作用。
胆甾酸类
胆甾醇
又称胆固醇，是胆甾醇类化合物的代表。
结构特点
具有环戊烷多氢菲的基本骨架，并含有醇基 。
《萜类和甾族化合 物》PPT课件
目录
• 萜类和甾族化合物概述 • 萜类化合物 • 甾族化合物 • 萜类和甾族化合物的生物活性 • 萜类和甾族化合物的应用 • 萜类和甾族化合物的合成与提取
01
CATALOGUE
萜类和甾族化合物概述
定义与分类
定义
萜类和甾族化合物是天然有机化合物 中的两类重要物质，具有多种生物活 性。
植物保护剂
杀虫剂
一些萜类化合物具有杀虫活性，可以用于开发植物保护剂。例如，除虫菊酯是一种从除虫菊中提取的 萜类化合物，被广泛用作杀虫剂。
杀菌剂
一些甾族化合物具有抑制真菌生长的活性，可以用于开发杀菌剂。例如，甾醇类化合物可以抑制植物 病原真菌的生长，被用作杀菌剂。
Ch.21 萜类和甾族化合物
第21章萜类和甾族化合物第一节萜类许多植物的茎、叶、花、果经水蒸气蒸馏或用溶剂提取，可得具有挥发性的有香气的油状液体——香精油。
例如：香茅草经水蒸气蒸馏可得香茅油；松脂经水蒸气蒸馏可得松节油和松香；樟树（干、根、枝、叶）经水蒸气蒸馏可得樟脑油。
香精油都是混合物，可作药物或香料。
不同来源的香精油，其成分各不相同，它们的主要成分之一是萜类化合物。
由于萜类化合物在生物体内是由醋酸转化而来的，因此醋酸是萜类的生源物质。
一、萜的含义和异戊二烯规律含义——是指可以划分为若干个异戊二烯骨骼单位的烃类及其衍生物，它们可以具有不同的不饱和度。
异戊二烯规律——萜类分子中的异戊二烯碳骼单位绝大多数首尾相连，这个规律称为异戊二烯规律。
二、萜的分类、命名1. 分类2. 命名命名比较复杂，用俗名较多。
三、单萜1. 开链单萜樟脑分子中含有二个手性C，本应有2对对映体，但实际上只得到一对对映体：这是因为碳桥只能在环的同一边，所以可不能形成象下面这样的另一对对映体：用硝酸将龙脑氧化即得樟脑。
四、倍半萜五、双萜六、三萜七、四萜胡萝卜色素是橙黄色的天然色素，广泛存在于胡萝卜、番茄、南瓜、柑桔中，也广泛存在于植物的叶、花、动物的乳汁及脂肪中。
胡萝卜色素的种类很多，其中最重要的是β-胡萝卜素。
β-胡萝卜素是确定食物中维生素A含量的标准物质，一个国际单位的维生素A相当于0.6微克β-胡萝卜素所具有的生理活性，因为β-胡萝卜素在酶的作用下会在碳链中间的双键处（黑虚线所示）断裂，分解成二分子维生素A。
第二节甾族化合物甾（音灾）族化合物是广泛存在于动植物体内的一类很重要的天然化合物，它们在动植物的生命活动中起着重要的作用。
甾族化合物一般具有下面的基本结构：这个基本结构由一个五碳环与氢化程度不同的菲核稠并而成，侧链R1、R2 通常是甲基，这二个甲基也称为角甲基。
甾是象形字，“田”表示四个环，“巛”表示三个侧链。
根据天然来源及生理作用，甾族化合物大致可分成下面几类。
第二十一章 萜类和甾族化合物
R2
R3 20 ～ n
17
R1
9
C B
8 7
13 14
D
15
16
A
10
甾族化合物的母体骨架是环戊烷并多氢菲。甾是个 化学造字，“田”表示A.B.C.D四个环，字头表示三 个 16 取代基。通常R1、R2是甲基，叫做角甲基。
二、甾族化合物的立体结构
18 12 11 19
CH3
17Байду номын сангаас16
13 14
CH3
23
五、甾族性激素
O H HO H H HO H H H O
雌酮激素
O CCH3
雄酮激素
OH H H H
O
O
孕甾酮 （黄体酮）
=
睾丸甾酮
24
19
胆固醇在人体内是缺之不可，多之有害。胆固 醇在人体内可转化成一系列具有重要生理活性的 固醇类化合物： 1、人体内80%的胆固醇在肝脏内转化成胆酸。 胆酸与甘氨酸或牛黄酸结合生成胆汁酸，胆汁酸 是油脂的乳化剂，在肠中帮助油脂的乳化和吸收 2、在肝或肠粘膜细胞内可转化成7-脱氢胆固 醇，后者经血液流到皮肤，经日光照射后转化 成VD3（钙化醇）VD3是从小肠中吸收Ca2+离子 过程中的关键物质。体内VD3的浓度太低时会引 起Ca2+离子缺乏，不足以维持骨骼的正常生成 而产生软骨病。 20
有反视黄醛转化成11-顺新视黄醛时，一部分 分解，必须由VA1来补充方可保证视玫红质的 含量充足。缺乏VA1的人，视玫红质的含量不 足，对弱光感应能力减弱而发生夜盲症。
15
第二节
甾族化合物
18
甾族化合物广泛地存在于动植物组织内，并在
动植物生命活动中起着重要作用。
第二十一章萜类和甾族化合物
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。
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月桂烯
对薄荷烯
松节烯
异樟烯
总目录
萜类化合物的结构特点：
碳原子数是5的整数倍，碳干骨骼可 划分为若干个异戊二烯单位，且大多数为 头尾相接，少数为头头相连或尾尾相连。
总目录
二、萜类的分类、命名
单 萜：含两个异戊二烯单位 倍半萜：含三个异戊二烯单位 双 萜：含四个异戊二烯单位 三 萜：含六个Leabharlann 戊二烯单位 四 萜：含八个异戊二烯单位
柠檬醛a
柠檬醛b
2. 薄荷醇和薄荷酮
*
*
* *OH * O
总目录
3. 蒎烯、冰片或龙脑（2-菠醇）和樟脑（2-菠酮）
H OH
冰片（龙脑）
(±)-樟脑
总目录
4. 四萜 维生素A、胡萝卜素、叶黄素、番茄红素
CH2OH
VA1
维生素A1是油溶性物质，为黄色晶体，存 在于鱼肝油、蛋黄等中。
胡萝卜素是多烯色素，红色结晶，可通过 柱层析法分离出三种组分，结构非常相似：
α-胡萝卜素
β-胡萝卜素 γ-胡萝卜素
总目录
第二节 甾族化合物
甾的基本结构
R1、R2多为甲基 R3为具有2、4、5、8、 9、10个碳的侧链
胆固醇
总目录
练习：异戊二烯单位的划分
OH
OH
异戊二烯
牻牛儿醇（单萜）
金合欢醇（倍半萜）
OH
薄荷醇 （单萜）
O
樟脑 （单萜）
CH2OH
维生素A（双萜）
对于某些萜类的划分方式，可 以有其他选择，如薄荷醇！
总目录
三、几种重要的萜类化合物
1. 柠檬醛
CHO
CHO
H3C C
H3C
CH3 CHCH2CH2C CHCHO
第二十一章 萜类和甾族化合物 (terperoids and steroids)
第一节 萜类 一、萜类的涵义和异戊二烯规律 二、萜类的分类、命名 三、几种重要的萜类化合物
第二节 甾族化合物
总目录
第一节 萜类
一、萜类的涵义和异戊二烯规律
萜烯（terpenes）的早期涵义： 具有C10H16组成成分的烃类，因其分子中含