萜類和揮發(fā)油-

1、第十章 萜類和揮發(fā)油第一節(jié) 概述一、萜類的含義和分類萜類化合物(terpenoids)是一類骨架龐雜、種類繁多、數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化、又具有廣泛生物活性的一類重要的天然藥物化學(xué)成分。從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，它是異戊二烯的聚合體及其衍生物，其骨架一般以五個(gè)碳為基本單位，少數(shù)也有例外。但是，大量的實(shí)驗(yàn)研究證明，甲戊二羥酸才是萜類化和物生物合成途徑中關(guān)鍵的前體物，而不是異戊二烯。因此，凡由甲戊二羥酸衍生、且分子式符合（C5H8）n通式的衍生物均稱為萜類化合物。萜類化合物常常根據(jù)分子結(jié)構(gòu)中異戊二烯單位的數(shù)目進(jìn)行分類，如單萜、倍半萜、二萜等（見表10-1）。同時(shí)再根據(jù)各萜類分子結(jié)構(gòu)中碳環(huán)的有無和數(shù)目的多少，進(jìn)

2、一步分為鏈萜、單環(huán)萜、雙環(huán)萜、三環(huán)萜、四環(huán)萜等，例如鏈狀二萜 、單環(huán)二萜、雙環(huán)二萜、三環(huán)二萜、四環(huán)二萜。萜類多數(shù)是含氧衍生物，所以萜類化合物又可分為醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜類。表10-1 萜類化合物的分類及分布名 稱碳原子數(shù)通式（C5H8）n存 在半萜單萜倍半萜二萜二倍半萜三萜四萜多聚萜510152025304040n=1n=2n=3n=4n=5n=6n=8n8揮發(fā)油揮發(fā)油揮發(fā)油、苦味素、樹脂樹脂、苦味素、葉綠素海綿、植物病菌、昆蟲代謝物皂苷、樹脂、植物乳膠等植物胡蘿卜素類橡膠、巴拉達(dá)樹脂、古塔膠萜類化合物在自然界分布廣泛，種類繁多，除主要分布于植物外，近來從海洋生物中發(fā)現(xiàn)了大量的萜類化合

3、物。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，萜類化合物超過了22000種 1-3。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)各異，生物活性也是多種多樣的，如雷公藤甲素、紫杉醇等具有抗癌生物活性；青蒿素、鷹爪甲素具有抗瘧活性；芫花酯甲具有抗生育活性；穿心蓮內(nèi)酯、穿心蓮新苷具有抗菌痢和抗鉤端螺旋體活性；芍藥苷可抑制血小板凝集、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈、增強(qiáng)兔疫功能；葫蘆素可預(yù)防肝硬化；齊墩果酸能促進(jìn)肝細(xì)胞再生；銀杏內(nèi)酯為治療心血管疾病的有效藥物等?？傊谔烊凰幬锘瘜W(xué)成分的研究中，萜類成分的研究一直是較為活躍的領(lǐng)域，亦是尋找和發(fā)現(xiàn)天然藥物生物活性成分的重要來源。一、 萜類化合物的物理性質(zhì)（一）性狀1.形態(tài) 單萜和倍半萜類多為具有特殊香氣的油狀液體，在常溫下可以

4、揮發(fā)，或低熔點(diǎn)的固體。單萜的沸點(diǎn)比倍半萜低，并且單萜和倍半萜隨分子量和雙鍵的增加，功能基的增多，化合物的揮發(fā)性降低，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相應(yīng)增高?？衫迷撘?guī)律性，采用分餾的方法將它們分離開來。二萜和二倍半萜多為結(jié)晶性固體。2.味 萜類化合物多具有苦味，有的味極苦，所以萜類化合物又稱苦味素。但有的萜類化合物具有較強(qiáng)的甜味，如具有對(duì)映-貝殼杉烷骨架（ent-kaurane）的二萜多糖苷-甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍，其相關(guān)的甜味二萜葡萄糖苷的開發(fā)應(yīng)用正受到重視 31。3.旋光性和折光性 大多數(shù)萜類具有不對(duì)稱碳原子，具有光學(xué)活性且多有異構(gòu)體存在。低分子萜類具有較高的折光率。（二）溶解性萜類化合物親脂性強(qiáng)，易溶

5、于醇及脂溶性有機(jī)溶劑，難溶于水，但單萜和倍半萜類能隨水蒸氣蒸餾。隨著含氧功能團(tuán)的增加或具有苷的萜類，則水溶性增加。一、 萜類的提取在萜類化合物中，環(huán)烯醚萜以苷的形式較多見。環(huán)烯醚萜苷多以單糖苷的形式存在，苷元的分子較小，且多具有羥基，所以親水較強(qiáng)，一般易溶于水、甲醇、乙醇和正丁醇等溶劑，而難溶于一些親脂性強(qiáng)的有機(jī)溶劑，故多用甲醇或乙醇為溶劑進(jìn)行提取。 (一)溶劑提取法1.苷類化合物的提取 用甲醇或乙醇為溶劑進(jìn)行提取，經(jīng)減壓濃縮后轉(zhuǎn)溶于水中，濾除水不溶性雜質(zhì)，繼用乙醚或石油醚萃取，除去殘留的樹脂類等脂溶性雜質(zhì)，水液再用正丁醇萃取，減壓回收正丁醇后即得粗總苷。2.非苷類化合物的提取 用甲醇或乙醇為

6、溶劑進(jìn)行提取，經(jīng)減壓回收醇液至無醇味，殘留液再用乙酸乙酯萃取，回收溶劑得總萜類提取物；或用不同極性的有機(jī)溶劑按極性遞增的方法依次分別萃取，得不同極性的萜類提取物，再行分離。第六節(jié) 揮 發(fā) 油一、概 述（一）分布與存在揮發(fā)油（volatile oils）又稱精油（essential oils），是一類具有芳香氣味油狀液體的總稱。在常溫下能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。揮發(fā)油是具有廣泛生物活性的一類常見的重要成分，是古代醫(yī)療實(shí)踐中較早注意到的藥物，本草綱目中記載著世界上最早提煉、精制樟油、樟腦的詳細(xì)方法。揮發(fā)油廣泛分布于植物界，在我國野生與栽培的芳香植物近300種，供藥用的很多。如菊科的蒼術(shù)、艾葉、白術(shù)等

7、；蕓香科的橙皮、吳茱萸、枳實(shí)等；唇形科的薄荷、荊芥、藿香等；木蘭科的八角茴香、厚樸等，姜科的生姜、豆蔻等；桃金娘科的胺葉、丁香等；傘形科的小茴香、當(dāng)歸、川芎等。揮發(fā)油存在于植物的根、莖、葉、花、果實(shí)、果皮或全株植物的一些特殊組織中，如腺毛、油室、油管、分泌細(xì)胞或樹脂道，大多數(shù)呈油滴狀存在，有些與樹脂、粘液質(zhì)共存，還有少數(shù)以苷的形式存在。揮發(fā)油在植物中的含量一般在1以下，也有少數(shù)達(dá)10以上，如丁香中含丁香油高達(dá)1421。同一植物的不同藥用部位，所含揮發(fā)油的含量和成分亦不相同，如樟科桂屬植物的樹皮揮發(fā)油多含桂皮醛，葉中則主要含丁香酚，而根和木部主要含有樟腦。同一品種的植物因生長環(huán)境不同或采收期不同

8、，所含揮發(fā)油的含量和成分也有差異。 揮發(fā)油一般具有驅(qū)風(fēng)和局部刺激作用，另外還有著廣泛的生物活性。臨床上主要用于止咳、平喘、祛痰、抗菌等。如香檸檬油對(duì)淋球菌、葡萄球菌、大腸桿菌和白喉?xiàng)U菌有抑制作用，柴胡揮發(fā)油制備的注射液，有較好的退熱效果，丁香油有局部麻醉、止痛作用，細(xì)辛根中的揮發(fā)油具有鎮(zhèn)咳、祛痰的作用，胺葉和魚腥草揮發(fā)油具有抗菌和消炎作用，月見草揮發(fā)油具有降血脂、抗血小板凝集和增強(qiáng)兔疫作用等。揮發(fā)油不僅在醫(yī)藥上有重要的用途，在香料工業(yè)、食品工業(yè)及化學(xué)工業(yè)上也是重要的原料。（二）組成揮發(fā)油是一種混合物，化學(xué)組成比較復(fù)雜，一種揮發(fā)油多含有數(shù)十種乃至數(shù)百種成分，如在保加利亞玫瑰油中已發(fā)現(xiàn)了275種化

9、合物。不同的揮發(fā)油所含的成分也不一致，但其中往往以某種或某數(shù)種成分占較大的份量。按化學(xué)結(jié)構(gòu)將揮發(fā)油中所含的化學(xué)成分分為萜類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及它們的含氧衍生物。此外，在少數(shù)揮發(fā)油中還存在一些含硫和含氮的化合物。 1.萜類化合物 揮發(fā)油的組成成分中，以萜類多見，主要是單萜、倍半萜以及他們的含氧衍生物，如醇、酚、醚、醛、酮、酯等。含氧衍生物是揮發(fā)油具有生物活性和芳香氣味的主要組成成分。如桉葉中桉油精的含量約為70，薄荷油中薄荷醇的含量約為8，樟腦油中樟腦的含量約為50等。 2.芳香族化合物 在揮發(fā)油中，芳香族化合物僅次于萜類，存在也相當(dāng)廣泛。揮發(fā)油中的芳香族化合物，大多是苯丙素衍

10、生物，其結(jié)構(gòu)多具有C6一C3基本骨架，如桂皮油中的桂皮醛（cinnamaldehyde），丁香油中的丁香酚（eugenol），八角茴香油中的茴香醚（anethole），菖蒲及石菖蒲揮發(fā)油中的細(xì)辛醚（asarone）、細(xì)辛醚（asarone）和歐細(xì)辛醚（eduasarone）。(三)脂肪族化合物揮發(fā)油中的小分子化合物多為一些脂肪族化合物，有烴、醇、醛、酮、酯等，如橙皮油中的正壬醇（n-nonyl alchol）、姜揮發(fā)油中的甲基庚烯酮（methyl heptenone）、人參揮發(fā)油中的人參炔醇（panaxynol）,松節(jié)油中的正庚烷（n-heptane）等。（四）其他類化合物 除以上三類化合物外

11、，少數(shù)揮發(fā)油中有含S和含N的化合物，例如川芎嗪（tetramethylpyrazine）、尼古?。╪icotine）等，屬于含氮化合物，芥子油中由芥子苷水解而得到的異硫氰酸酯類化合物含有氮和硫元素，大蒜揮發(fā)油中含有多種硫醚類化合物，例如大蒜辣素（allicin）、反式大蒜烯（yransallicinene）、二硫雜環(huán)戊烯（disulfocyclohexene）等。二、揮發(fā)油的理化性質(zhì)（一）性狀1.顏色 揮發(fā)油在常溫下大多為無色或微帶淡黃色，也有少數(shù)具有其它顏色。如洋苷菊油因含有薁類化合物而顯藍(lán)色，苦艾油顯藍(lán)綠色，麝香草油顯紅色。2.氣味 揮發(fā)油大多數(shù)具有香氣或其它特異氣味，有辛辣燒灼的感覺，呈

12、中性或酸性。揮發(fā)油的氣味，往往是其品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志。3.形態(tài) 揮發(fā)油在常溫下為透明液體，有的在冷卻時(shí)其主要成分可能結(jié)晶析出。這種析出物習(xí)稱“腦”，如薄荷腦、樟腦等。4.揮發(fā)性 揮發(fā)油在常溫下可自行揮發(fā)而不留任何痕跡，這是揮發(fā)油與脂肪油的本質(zhì)區(qū)別。（二）溶解度揮發(fā)油不溶水，而易溶于各種有機(jī)溶劑中，如石油醚、乙醚、油脂等。在高濃度的乙醇中能全部溶解，而在低濃度乙醇中只能溶解一定數(shù)量。（三）物理常數(shù)揮發(fā)油的沸點(diǎn)一般在70300之間，具有隨水蒸氣而蒸餾的特性；揮發(fā)油多數(shù)比水輕，也有比水重的（如丁香油、桂皮油）；相對(duì)密度在0.851.065之間；揮發(fā)油幾乎均有光學(xué)活性，比旋度在+97°177

13、°范圍內(nèi)；且具有強(qiáng)的折光性，折光率在1.431.61之間。（四）穩(wěn)定性揮發(fā)油與空氣及光線接觸，常會(huì)逐漸氧化變質(zhì)，使之比重增加，顏色變深，失去原有香味，并能形成樹脂樣物質(zhì)，也不能再隨水蒸氣而蒸餾了。因此，揮發(fā)油制備方法的選擇是很重要的，其產(chǎn)品應(yīng)貯于棕色瓶內(nèi)，裝滿、密塞并在陰涼處低溫保存。三、提取與分離（一）提取 1.水蒸氣蒸餾法 水蒸氣蒸餾法是從中草藥中提取揮發(fā)油最常用的方法，根據(jù)操作方式的不同，分為共水蒸餾和通入水蒸氣蒸餾兩種方法。前者是將已粉碎的藥材放入蒸餾器中，加水浸泡，直火加熱，使揮發(fā)油與水蒸氣一起蒸出。此法操作簡單，但因受熱溫度過高，有可能使揮發(fā)油中的某些成分發(fā)生分解，所得揮

14、發(fā)油的芳香氣味發(fā)生改變，影響揮發(fā)油的質(zhì)量。通入水蒸氣蒸餾法是將水蒸氣通入待提取的藥材中，使揮發(fā)油和水蒸氣一起蒸出，避兔了直火高溫對(duì)揮發(fā)油質(zhì)量的影響。 用蒸餾法得到的餾出液，大多因揮發(fā)油難溶于水而油水分層，如果揮發(fā)油在水中溶解度稍大，不易分層，可采用鹽析法，使揮發(fā)油自水中析出，或鹽析后用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑（乙醚）萃取，低溫蒸去萃取溶劑即得揮發(fā)油。 2.溶劑提取法 藥材用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑如乙醚、石油醚（3060）等回流提取或冷浸，提取液低溫蒸去溶劑即得浸膏。此法所得浸膏含脂溶性雜質(zhì)較多，如樹脂、油脂、蠟等也同時(shí)被提出?？衫靡掖紝?duì)植物蠟等脂溶性雜質(zhì)的溶解度隨溫度（低溫冷凍）的下降而降低的特性除去雜質(zhì)，

15、一般用熱乙醇溶解浸膏，放置冷卻，濾除雜質(zhì)，減壓蒸去乙醇可得較純的揮發(fā)油。也可將浸膏用水蒸氣再行蒸餾以除去雜質(zhì)。 3.冷壓法 揮發(fā)油含量較高的新鮮藥材，如桔、柑、檸檬果皮等原料，可經(jīng)撕裂、搗碎冷壓后靜置分層，或用離心機(jī)分出油分，即得粗品。此法在常溫下進(jìn)行，產(chǎn)品保持原有揮發(fā)油的新鮮香味，但所得的揮發(fā)油含有水分、粘液質(zhì)及細(xì)胞組織等雜質(zhì)需進(jìn)一步處理，同時(shí)此法也很難將揮發(fā)油全部壓榨出來，需再將壓榨后的藥渣進(jìn)行水蒸氣蒸餾，才能使揮發(fā)油提取完全。4.超臨界流體萃取法 該法是一種新的提取分離技術(shù)，用這種技術(shù)提取揮發(fā)油，具有防止氧化、熱解及提高質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，若揮發(fā)油中的成分不穩(wěn)定受熱易分解，可用超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)提取揮發(fā)油，所得的揮發(fā)油氣味芳香純正，明顯優(yōu)于其他方法?，F(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)在月見草、桂花、檸檬等藥材揮發(fā)油的提取應(yīng)用上均獲得了良好的效果。但由于工藝技術(shù)要求高，設(shè)備