第六章萜類和揮發(fā)油

第六章萜類和揮發(fā)油----Terpenoids凡由甲戊二羥酸（mevalonicacid,MVA）衍生、且分子式符合（C5H8）n通式的化合物及其衍生物均稱為萜類化合物。特點：骨架龐雜、種類繁多、數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化、生物活性廣泛。化學(xué)結(jié)構(gòu)特點：大多具有異戊二烯結(jié)構(gòu)片斷，其骨架以5個碳為基本單位。定義和分類第一節(jié)概述分類與分布分類碳原子數(shù)通式(C5H8)n存在半萜5n=1植物葉單萜10n=2揮發(fā)油倍半萜15n=3揮發(fā)油二萜20n=4樹脂、苦味質(zhì)二倍半萜25n=5海綿、細(xì)菌三萜30n=6皂苷、樹脂四萜40n=8色素多聚萜103-105(C5H8)n橡膠萜類的生源學(xué)說經(jīng)驗的異戊二烯法則Wallach于1887年提出：自然界存在的萜類化合物是由異戊二烯首尾相連形成的聚合體及其衍生物。生源的異戊二烯法則焦磷酸異戊烯酯（isopentenylpyrophosphate,IPP）3R-甲戊二羥酸（3R-mevalonicacid,MVA）萜類的結(jié)構(gòu)類型和代表物一、單萜---以兩分子異戊二烯為單位的聚合體。多是植物揮發(fā)油的的組成成分。單萜按碳環(huán)數(shù)分為

鏈狀單萜月桂烯、香葉醇、檸檬醛單環(huán)單萜薄荷醇、桉油精、斑蟊素、驅(qū)蛔素雙環(huán)單萜龍腦、樟腦、芍藥苷（單萜苷）環(huán)烯醚萜（特殊單萜衍生物）一、單萜1鏈狀單萜香葉醇香茅醇橙花醇2環(huán)狀單萜GPPNPP檸檬烯2-carene2-pinene側(cè)柏烯單環(huán)單萜桉油精薄荷醇胡椒酮a-紫羅蘭酮龍腦樟腦芍藥苷3、卓酚酮（troponoides）g-崖柏素a-崖柏素扁柏素環(huán)烯醚萜類(iridoids)來源：為臭蟻二醛的縮醛衍生物。分布：玄參科、茜草科、唇形科及龍膽科結(jié)構(gòu)特點：具有半縮醛及環(huán)戊烷環(huán)，半縮醛C1-OH性質(zhì)不穩(wěn)定。分類依據(jù)：據(jù)其環(huán)戊烷環(huán)是否開環(huán)分為環(huán)烯醚萜苷和裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷。二環(huán)烯醚萜(iridoids)水解氧化環(huán)合水合氧化烯醇化羥醛縮合---（一）生物合成途徑---蟻臭二醛蟻臭二醛縮醛氧化開環(huán)脫羧氧化環(huán)合4-去甲環(huán)烯醚萜裂環(huán)內(nèi)酯環(huán)烯醚帖裂環(huán)環(huán)烯醚萜（一）理化性質(zhì)環(huán)烯醚萜苷和裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷大多為白色結(jié)晶或粉末、多具有旋光性、味苦苷類易溶于水、甲醇，難溶于氯仿等苷易水解，生成的苷元為半縮醛結(jié)構(gòu)易聚合難以得到結(jié)晶苷元。游離環(huán)烯醚萜苷元遇酸、堿、羰基化合物、氨基酸等都會變色，與皮膚接觸會變藍(lán)苷元溶于冰醋酸中，加入銅離子，加熱也變藍(lán)（二）常見環(huán)烯醚萜1環(huán)烯醚萜苷類梔子苷gardenoside24-去甲環(huán)烯醚萜苷類梓醇catapol3裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷類龍膽苦苷gentiopicrosideNH4OH5%HCl龍膽堿gentianine三倍半萜（sesquiterpenoids）生源上的前體均為焦磷酸金合歡酯是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成成分海洋低等動物（海藻、軟體動物等）、昆蟲中也有發(fā)現(xiàn)含氧衍生物多具有香氣和生物活性骨架繁雜，超過200余種（一）概述

a-金合歡烯b-金合歡烯橙花倍半萜醇（三）環(huán)狀倍半萜青蒿素qinghaosu雙氫青蒿素dihydroqinghaosuv蒿甲醚a(bǔ)rtemether青蒿琥珀酰單酯artesunate（三）奧類（azulenoids）奧類是由五元環(huán)與七元環(huán)并和而成的一種非苯環(huán)芳烴化合物，分子結(jié)構(gòu)中具有高度的共軛體系。多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。性質(zhì)：1、奧類可與苦味酸或三硝基苯形成具有敏銳熔點的p絡(luò)合物2、沸點高，揮發(fā)油分餾時可見美麗的藍(lán)、紫、綠色現(xiàn)象時，示有奧類存在3、Sabety反應(yīng)可與溴-氯仿溶液產(chǎn)生藍(lán)色或綠色4、可與Ehrlich試劑（對-二甲氨基苯甲醛、濃硫酸）反應(yīng)產(chǎn)生紫色、紅色愈創(chuàng)木奧愈創(chuàng)木醇2，4-二甲基-7-異丙基奧四、二萜（diterpenoids）生源上的前體均為焦磷酸香葉基香葉酯（GGPP)是植物乳汁、樹脂（松柏科）的主要組成成分細(xì)菌、海洋生物中也發(fā)現(xiàn)二萜衍生物鏈狀二萜植物醇環(huán)狀二萜維生素A紫杉烷類紫杉醇（taxol）穿心蓮內(nèi)酯銀杏內(nèi)酯甜菊苷（stevioside）第三節(jié)萜類的物理性質(zhì)1、單萜、倍半萜多為油狀液體，易揮發(fā)，并隨著分子量、雙鍵的增加、功能基的增多，揮發(fā)性下降，溶沸點增高。二萜、二倍半萜均為結(jié)晶性固體。2、多具苦味，因此又稱為苦味素。3、多具有旋光性4、脂溶性化合物，苷類化合物水溶性增強(qiáng)5、對高熱、光、酸堿較敏感一、物理性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)P232亞硝酰氯反應(yīng)+HCl+（一）雙鍵加成反應(yīng)吉拉德（girard）試劑吉拉德（girard）試劑P吉拉德（girard）試劑T++（二）羰基的加成反應(yīng)（三）脫氫反應(yīng)SS或Se穿心蓮內(nèi)酯的提取、分離

二、基本原理穿心蓮中的內(nèi)酯類成分易溶于甲醇、乙醇、丙酮等溶劑，故利用此性質(zhì)選用乙醇提取之；穿心蓮中含有大量葉綠素，可用活性炭脫色法除去葉綠素雜質(zhì)；利用穿心蓮內(nèi)酯與脫氧穿心蓮內(nèi)酯在氯仿中溶解度不同，初步將二者分離；利用穿心蓮內(nèi)酯、脫氧穿心蓮內(nèi)酯及新穿心蓮內(nèi)酯結(jié)構(gòu)上的差異，而造成的極性不同，用氧化鋁柱分離之。將穿心蓮內(nèi)酯制成亞硫酸氫鈉加成物以增加其在水中的溶解度，用于制備注射劑。1.提取分離流程提取a．冷浸法：取穿心蓮葉粗粉200g，用80％乙醇浸潤1h后裝入容器中，分次加入5倍和4倍量（V／W）的80%乙醇浸漬，每次浸2天，合并2次浸出液，濃縮至500ml左右，即為內(nèi)酯類成分總濃縮液。b．超聲波振蕩提?。喝〈┬纳徣~粗粉200g，用10倍量（V／W）80％乙醇分3次進(jìn)行超聲波振蕩提取，每次30min。合并3次提取液，回收乙醇至500ml左右，即為內(nèi)酯類成分總濃縮液。3.脫色將上述內(nèi)酯類成分總濃縮液，加入原料量15％～20%的活性炭，加熱回流30min，趁熱過濾，并用少量熱乙醇分2次洗滌炭層，合并濾液與洗液，濃縮至原料量的10％（V/W），室溫放置1～2天使析晶。濾取結(jié)晶，用少量95％乙醇淋洗粗晶，母液與洗液合并，再濃縮，放置析晶，濾取第二次粗晶，留作柱色譜樣品。

分離、精制

a．氯仿法取穿心蓮內(nèi)酯粗晶，稱重，加入5倍量氯仿（V／W）振搖，冷浸放置1h（或加入3倍量氯仿（V／W）回流10min）過濾，不溶部分再用熱氯仿洗滌兩次，氯仿中含有脫氧穿心蓮內(nèi)酯等成分，不溶解部分為穿心蓮內(nèi)酯。將此不溶物于50℃下干燥后，再加15倍（V／W）95％乙醇，加熱回流溶解，稍冷后加入溶液體積1％的活性炭繼續(xù)回流30min，趁熱過濾，濾液回收乙醇至半，放冷析晶，抽濾得精制穿心蓮內(nèi)酯，稱重，計算得率。b．氧化鋁柱色譜法取色譜用中性氧化鋁6g，加入8％水振搖均勻使活度呈W級，加入氯仿，攪拌，另取干凈色譜柱（1.8cm×28cm），打開柱下口活塞，濕法裝柱。稱取穿心蓮粗晶20mg置蒸發(fā)皿內(nèi)，用刮刀壓碎后，加0.4ml乙醇溶解，再加入中性氧化鋁約0.3g，拌勻后在紅外燈下干燥，壓碎，加到柱頂，呈均勻薄層帶，再加小塊棉花于柱頂，防止加洗脫劑時沖壞柱面。按梯度洗脫，先以氯仿洗脫，用小三角瓶收集洗脫液，通過硅膠板上檢查內(nèi)酯成分出現(xiàn)時（用毛細(xì)管取洗脫液點在硅膠薄層板上，用Kedde試劑檢出，加熱后出現(xiàn)紫色斑點）開始收集第一流分，每份10ml。繼以氯仿-無水乙醇（20:0.1）、氯仿-無水乙醇（9.6:0.4）、無水乙醇、50％乙醇洗脫，收集流分20～22份，分別在水浴上濃縮各流分至小體積，硅膠H-CMC-Na板上檢查，并用穿心蓮內(nèi)酯、脫氧穿心蓮內(nèi)酯及新穿心蓮內(nèi)酯對照品對照，相同流分合并，水浴上蒸干，用95％乙醇重結(jié)晶，可得穿心蓮內(nèi)酯純品，稱重，測熔點。

附注

1.穿心蓮內(nèi)酯類化合物性質(zhì)極不穩(wěn)定，易氧化、聚合而樹脂化，因此所用藥材應(yīng)是當(dāng)年產(chǎn)的，且未受潮變質(zhì)的莖葉部分，否則內(nèi)酯含量明顯降低。

2.穿心蓮內(nèi)酯類的提取也可用95％乙醇，據(jù)文獻(xiàn)報道，提取率以60％～80％乙醇為最好。

3.提取方法以超聲波振蕩法最優(yōu)，省時。濃縮析晶時脂溶性雜質(zhì)少，易得到黃色結(jié)晶，得率高。也可用95％乙醇加熱回流提取，但雜質(zhì)較多，給下一步析晶和精制帶來困難。

4.母液再濃縮后，可緩慢滴加水約5ml，以利于析晶，但加水要緩慢，否則引起乳化。若已乳化，除靜置分層外，也可在水浴上適當(dāng)加熱，過濾，再放置析晶。

青蒿素的提取實例青蒿葉干粉乙醚回流二到三次醚液濃縮回收浸膏50％乙醇提取醇提掖脫色濃縮乳狀液乙醚萃取二次醚液水洗干燥濃縮棕色浸膏硅膠柱層析收集苯洗脫部分粗晶50％重結(jié)晶白色針晶一、定義揮發(fā)油是一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱。在常溫下能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。二、組成1、萜類（單萜、倍半萜）混合物2、小分子脂肪族化合物醛、酸、醇、烴3、芳香族化合物4、其它如液體生物堿第四節(jié)揮發(fā)油（volatileoils)一、概述二、揮發(fā)油的通性三、揮發(fā)油的提取四、揮發(fā)油成分的分離五、揮發(fā)油成分的鑒定定義：植物存在或中草藥中一類具有芳香氣味；在常溫下能揮發(fā)的油狀液體的總稱。一、概述分布：菊科、蕓香科、傘形科植物，如：小茴香等。存在：全株、花、葉、根、根莖（一）分布與存在1、主要存在于種子植物中（尤其是芳香植物）2、存在于植物的腺毛、油室、油管、分泌細(xì)胞或樹脂道中。3、在不同植物中的存在部位各不相同4、同一植物不同藥用部位，所含揮發(fā)油的組成成分也不同5、同一植物相同藥用部位，在不同采集時間采集揮發(fā)油，其組成成分也不同。6、植物中揮發(fā)油的含量一般在1%以下，少數(shù)可達(dá)20%生物活性

多具有祛痰、止咳、平喘、驅(qū)風(fēng)、健胃、解熱、鎮(zhèn)痛、抗菌消炎等作用。如：柴胡揮發(fā)油制備的注射液——退熱丁香油——局麻、止痛薄荷油——清涼、驅(qū)風(fēng)、消炎、局麻臨床應(yīng)用：樟腦、冰片、薄荷腦、丁香酚等。在日用食品及化學(xué)工業(yè)上也是重要的原料。2、揮發(fā)油在香料工業(yè)中應(yīng)用極為廣泛①芳香“浸膏”——以香花為原料，用低沸點溶劑浸提、濃縮的制品；②芳香“凈油”——將“浸膏”用乙醇處理，回收乙醇后的濃縮物③“香膏”——芳香植物原料，以乙醇提取、濃縮的產(chǎn)品④“香脂”——鮮花如桂花、茉莉花的浸提一般不用乙醇，多采用石油醚、苯冷浸制備，如果是用脂肪吸收法制得的即為“香脂”。⑤“頭香”——使用冷凍法或多孔聚合樹脂吸附法所得到的鮮花芳香成分?；瘜W(xué)組成

揮發(fā)油所含成分比較復(fù)雜，一種揮發(fā)油中常常含有幾十種到一、二百種成分。如在食品方面——茶葉揮發(fā)油含150幾種成分波蘿含有117種香味成分。雖然成分多，但往往其中有某數(shù)種成分所占份量較大，且有一定的比例，所以仍能具有一定的性質(zhì)。1.萜類化合物

主要是單萜、倍半萜及其含氧化物。其構(gòu)成揮發(fā)油的主要成分。①不含氧的單萜烯和倍半萜烯在揮發(fā)油中含量較高，但沒有顯著的香氣。②含氧衍生物雖含量不多，但生物活性較強(qiáng)，香氣濃郁，代表揮發(fā)油的特有香氣成分，是揮發(fā)油中有價值的部分。如：薄荷油——含薄荷醇（menthol）8%左右樟腦油——含樟腦（camphor）約為50%

大多是苯丙素衍生物（苯丙烯、苯丙烯酚、苯丙烯醛等）。如：2.芳香族化合物桂皮醛茴香醚丁香酚指小分子的烷、烯、脂、酸類成分。如：松節(jié)油——正庚烷（n-keptane）3.脂肪族化合物4其它類化合物除上述三類化合物外，還有一些揮發(fā)油樣物質(zhì)，如芥子油（mustardoil）、揮發(fā)杏仁油（volatilebitteralmondoil）、大蒜油（garlicoil）等，也能隨水蒸氣蒸餾，故也稱之為“揮發(fā)油”。菸堿毒藜堿川芎嗪芥子油揮發(fā)杏仁油

大蒜油

㈠性狀1．顏色：大多為無色或微帶淡黃色，也有少數(shù)具有其它顏色。如：洋甘菊油因含有薁類化合物——顯藍(lán)色麝香草油——顯紅色2．氣味：大多數(shù)具有香氣或其它特異氣味，有辛辣燒灼的感覺，呈中性或酸性。揮發(fā)油的氣味，是其品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志。3．形態(tài)：為透明液體，有的在冷卻時其主要成分可能結(jié)晶析出。這種析出物習(xí)稱為“腦”，如薄荷腦、樟腦等。4．揮發(fā)性：指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。㈡溶解度脂溶性，不溶水易溶——石油醚、乙醚、二硫化碳、油脂等,在高濃度乙醇中全部溶解，在低濃度乙醇中只能溶解一定數(shù)量。㈢物理常數(shù)比重：多數(shù)比水輕，也有比水重的（丁香油、桂皮油），相對密度在0.85~1.065之間。沸點：一般在70~300℃之間，具有隨水蒸氣而蒸餾的特性。光學(xué)活性：大多有光學(xué)活性，比旋度在+97°~177°范圍內(nèi)。且具有強(qiáng)的折光性，折光率在1.43~1.61之間。㈣穩(wěn)定性（氧化性）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、揮發(fā)油的提取㈠水蒸氣蒸餾法共水蒸餾：藥材+水/直火加熱蒸出油水易糊化，不適合淀粉等藥材三、揮發(fā)油的提?、逅魵庹麴s法通入水蒸氣蒸餾：藥材蒸出水油不易糊化，油純水蒸氣加熱三、揮發(fā)油的提?、嫒軇┨崛》?、有機(jī)溶劑溶劑：Pe、CCl4、CS2、ben回流法浸漬特點：脂溶性雜質(zhì)多，油純度低2、油脂浸取法：牛脂、豬脂肪油（半固體）用于貴重藥材特點：室溫進(jìn)行、純度高，質(zhì)量高（化學(xué)成分不易改變）三、揮發(fā)油的提取3、冷壓法搗碎→冷壓→靜置分層→粗品三、揮發(fā)油的提取4．超臨界液體萃取法

二氧化碳超臨界流體萃取方法和溶劑萃取技術(shù)相似。特點：防止氧化、熱解及提高品質(zhì)；所得芳香揮發(fā)油氣味與原料相同。工藝技術(shù)要求高，設(shè)備費(fèi)用投資大。四、揮發(fā)油成分的分離常用的分離方法有：冷凍處理、分餾法、化學(xué)法、色譜法㈠冷凍處理將揮發(fā)油置于0℃以下使析出結(jié)晶，如無結(jié)晶析出可將溫度降至-20℃，繼續(xù)放置。取出結(jié)晶再經(jīng)重結(jié)晶可得純品。例：薄荷油制備薄荷腦四、揮發(fā)油成分的分離薄荷油析出粗腦稀腦油析出粗腦較純薄荷油-10℃放置12小時（第一批）（第二批）-20℃冷凍24小時加熱熔融0℃冷凍㈡分餾法

利用成分沸點不同，氣化先后次序不同進(jìn)行分離的。影響沸點的因素：1）分子量：Mw大，bP大2）極性：極性大，bP大各種萜類的沸點規(guī)律：倍半萜bP>單萜bPC數(shù)相同：三烯萜bP〉二烯萜〉單烯萜〉烷萜減壓分餾法1、35～70℃/10mmHg柱

——蒸餾出單萜類化合物；2、70～100℃/10mmHg柱

——蒸餾出單萜類的含氧化合物；3、>100℃/10mmHg柱

——蒸餾出倍半萜及其含氧化合物。四、揮發(fā)油成分的分離官能團(tuán)影響：-COOH〉醇〉醛酮〉醚〉烯〉烷烴OHl-薄荷醇mentholO桉油精216206170167四、揮發(fā)油成分的分離㈢化學(xué)方法⑴堿性成分的分離⑵酸性成分的分離NaCO3溶液萃?。?〕醛、酮類化合物的分離親脂性的羰基成分轉(zhuǎn)為親水性的加成物而分離。①亞硫酸氫鈉法（NaHSO3）②吉拉德法（Girard）溫度高，可使雙鍵加成，反應(yīng)不可逆（4）醇化合物的分離吡啶皂化酸性萜醇酯萜醇揮發(fā)油乙醚溶液2%HCl乙醚層堿性成分乙醚層堿水層酸化后乙醚萃取乙醚層乙醚層酸水層堿化后乙醚萃取回收乙醚水洗后5%NaHCO3回收乙醚強(qiáng)酸性成分乙醚層堿水層酸化后乙醚萃取乙醚層回收乙醚弱酸性成分乙醚層水層或沉淀酸化后乙醚萃取乙醚層回收乙醚醛酮等羰基化合物成分30-40%NaHSO3乙醚層回收乙醚㈣色譜法（絡(luò)合薄層）硅膠層析對于分離上面兩個異構(gòu)體是無能為力的。四、揮發(fā)油成分的分離㈣色譜法（絡(luò)合薄層）

硝酸銀薄層（即AgNO3硅膠薄層層析）利用AgNO3能與>C=C<形成絡(luò)合物，來進(jìn)行分離主要用于

1.碳原子數(shù)相等而其中雙鍵數(shù)不等的化合物

2.用于分離順反異構(gòu)體實驗方法：2.5%AgNO3水溶液調(diào)糊制板。柱：20%AgNO3裝柱吸附規(guī)律：（吸附力大?。?/p>

1.雙鍵>叁鍵

2.雙鍵多>雙鍵少

3.末端雙鍵>順式>反式

4.環(huán)外雙鍵>環(huán)內(nèi)雙鍵五、揮發(fā)油成分的鑒定㈠物理常數(shù)的測定——比重、旋光、折光等㈡化學(xué)常數(shù)的測定1．酸價：指中和1克揮發(fā)油中的游離羧酸和酚性成分所需要的KOH毫克數(shù)。2．酯價：1克揮發(fā)油中的酯水解時所需要KOH毫克數(shù)。3．皂化價：酸價+酯價，即1克揮發(fā)油所需KOH的總量。（三）一般檢查：紙斑試驗：樣品/Et2O滴在濾紙上，揮散的為揮發(fā)油，反之為油脂㈣層析法的應(yīng)用1．薄層層析吸附劑：硅膠G或氧化鋁展開劑：石油醚石油醚-乙酸乙酯（85：15）顯色劑：香