《天然藥物化學》課件-第十章 萜類和揮發(fā)油的提取分離技術

萜類和揮發(fā)油的提取分離技術—第十章—第一節(jié)萜類化合物一、概述二、結構類型萜類化合物掌握萜類化合物的含義和分類熟悉常見的萜類化合物的結構歸屬了解萜類化合物的生物活性學習要求樟腦一、概述含義萜類化合物是分子骨架以異戊二烯為基本結構單元聚合衍生而成的一類化合物，分子式符合(C5H8)n通式。

從生源上看，萜類化合物是由甲戊二羥酸衍生而成異戊二烯甲戊二羥酸一、概述分布分布廣泛，藻類、菌類、地衣類、苔蘚類、蕨類、裸子植物、被子植物均有存在，除以萜烴類存在外，多以含氧衍生物存在，包括醇、醛、酮、羧酸、酯等

常見植物：薄荷、青蒿、穿心蓮、紫衫、人參、柴胡等羅勒烯l-薄荷醇一、概述分類分類名稱碳原子數(shù)通式（C5H8)n

分布情況半萜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、葉綠素、植物醇二倍半萜25n=5海綿、植物病菌、昆蟲代謝物三萜30n=6皂苷、樹脂四萜40n=8脂溶性色素多萜7.5×103～3×103n橡膠、硬橡膠根據(jù)分子結構中異戊二烯單位的數(shù)目進行分類二、結構分類（一）單萜含義：單萜是由2個異戊二烯單位構成，含10個碳原子的化合物及其衍生物。分布：

廣泛分布于高等植物的腺體、油室和樹脂道等分泌組織中，是植物揮發(fā)油的主要組成成分，其中不含氧的萜烴類是揮發(fā)油低沸點部分的主要組成成分作用：含氧衍生物具有較強的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、日用化工和食品工業(yè)的重要原料分類：鏈狀單萜、單環(huán)單萜、雙環(huán)單萜等二、結構分類（一）單萜1.鏈狀單萜羅勒烯月桂烯羅勒烯存在于羅勒葉、吳茱萸果實等的揮發(fā)油中，月桂烯存在于桂葉、蛇麻、馬鞭草等的揮發(fā)油中，都具有特殊的香味，主要作為香料工業(yè)的原料二、結構分類（一）單萜1.鏈狀單萜香葉醇橙花醇香葉醇習稱牻牛兒醇，具有抗菌、驅(qū)蟲作用，臨床用于治療慢性支氣管炎；橙花醇與香葉醇互為順反異構體，常共存于揮發(fā)油中，是玫瑰油的主要成分二、結構分類（一）單萜2.單環(huán)單萜對-薄荷烷型環(huán)香葉烷型卓酚酮型由鏈狀單萜環(huán)合衍生而來，常見的有對-薄荷烷型、環(huán)香葉烷型和卓酚酮型二、結構分類（一）單萜2.單環(huán)單萜檸檬烯l-薄荷醇檸檬烯：檸檬、佛手等果皮揮發(fā)油的主要成分，具有鎮(zhèn)咳、祛痰、抗菌活性薄荷醇是薄荷和歐薄荷等揮發(fā)油中的主要組成成分。其左旋體(l-menthol)習稱“薄荷腦”，為白色塊狀或針狀結晶。對皮膚和粘膜有清涼和弱的麻醉作用，用于鎮(zhèn)痛和止癢，亦有防腐和殺菌作用。二、結構分類（一）單萜3.卓酚酮類化合物α-崖柏素β-崖柏素γ-崖柏素是一類變形的單萜，其碳架不符合異戊二烯法則多具有抗腫瘤活性同時多具有毒性。有芳香化合物的性質(zhì)和酚的通性，具有酸性，酸性介于羧基和酚類之間，不能和羰基試劑反應。二、結構分類（一）單萜4.雙環(huán)單萜樟腦龍腦樟腦(camphor)習稱“辣薄荷酮”，易升華，具有特殊鉆透性的芳香氣味。樟腦有局部刺激作用和防腐作用，可用于神經(jīng)痛、炎癥和跌打損傷的擦劑。樟腦可作為強心劑。我國的天然樟腦產(chǎn)量占世界第一位。

龍腦俗稱“冰片”，又稱樟醇。其右旋體主要得自白龍腦香樹的揮發(fā)油，左旋體存在于艾納香全草和野菊花中，合成品為消旋體。冰片有發(fā)汗、興奮、鎮(zhèn)痙、止痛和抗缺氧功能，是人丹、冰硼散、蘇合香、蘇冰滴丸等的主要成分之一。蘇冰滴丸可以治療冠心病，心絞痛。二、結構分類（一）單萜5.環(huán)烯醚萜環(huán)烯醚萜裂環(huán)烯醚萜苷（1）結構：.蟻臭二醛的縮醛衍生物，屬于單萜類化合物（2）分布：玄參科、茜草科、唇形科、龍膽科等。梔子、玄參、地黃、龍膽等（3）生物活性：保肝、利膽、降血糖、降血脂（4）存在狀態(tài)：主要以苷的形式存在。具有半縮醛結構，

才C1位羥基活潑，易與糖結合成苷。（5）分類：環(huán)烯醚萜苷、4-去甲基環(huán)烯醚萜苷、裂環(huán)烯醚萜苷二、結構分類（一）單萜5.環(huán)烯醚萜（6）性質(zhì)①

環(huán)烯醚萜苷易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮、正丁醇，難溶于氯仿、乙醚和苯等親脂性有機溶②環(huán)烯醚萜苷易被水解，生成的苷元為半縮醛結構，其化學性質(zhì)活潑，容易進一步氧化聚合顯深色，難以得到結晶苷元。③苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸等都能變色。游離的苷元遇氨基酸并加熱，即產(chǎn)生深紅色至藍色，最后生成藍色沉淀。因此，與皮膚接觸，也能使皮膚染成藍色。二、結構分類（一）單萜5.環(huán)烯醚萜梔子苷京尼平苷（7）代表性化合物梓醇龍膽苦苷二、結構分類（二）倍半萜含義：倍半萜是指骨架由3個異戊二烯單位構成，含15個碳原子的一類化合物分布：分布在植物界和微生物界，多以揮發(fā)油的形式存在，是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成分。在植物中多以醇、酮、內(nèi)酯或苷的形式存在。作用：含氧衍生物具有較強的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、食品和化妝品的中藥原料分類：鏈狀倍半萜、環(huán)狀倍半萜、薁類衍生物等二、結構分類（二）倍半萜1.代表化合物α-金合歡烯α-姜黃烯青蒿素金合歡油、橙花油、香茅油中較多，為重要的高級香料存在于郁金揮發(fā)油，用于活血化瘀，疏肝解郁菊科植物黃花蒿中的有效成分，有抗瘧作用二、結構分類（二）倍半萜1.代表化合物雙氫青蒿素蒿甲醚青蒿琥鉑酸單酯

青蒿素（artemisinin）是從天然藥物青蒿（黃花蒿，Artemisiaannua）中分離得到的抗惡性瘧疾的有效成分，是具有獨特過氧結構的倍半萜內(nèi)酯。對它進行結構改造，從中篩選出抗瘧效價高、低毒的雙氫青蒿素，再進行甲基化，將它制成油溶性的蒿甲醚及水溶性的青蒿琥珀酸單酯，用于臨床。二、結構分類（二）倍半萜2.薁類衍生物愈創(chuàng)木薁莪術醇含義：薁類化合物是一類特殊倍半萜，由五元環(huán)和七元環(huán)駢合而成的芳香骨架結構溶解度：可溶于石油醚、乙醚、乙醇、甲醇等溶劑，不溶于水，溶于酸，加水后析出生物活性：抑菌、抗腫瘤、殺蟲提取分離：在揮發(fā)油分級蒸餾時，在高沸點餾分（250-300℃）中，加水后又析出，有時可見藍色、紫色、綠色。可用60%-65%硫酸或磷酸提取，加水稀釋后沉淀析出二、結構分類（二）倍半萜2.薁類衍生物愈創(chuàng)木薁莪術醇

愈創(chuàng)木薁（guaiazulene）存在于?？茻o花果根皮、興安杜鵑的葉、母菊等揮發(fā)油中，具有抗炎和興奮子宮的作用。莪術醇（curcumol）存在于莪術根莖的揮發(fā)油中，具有抗腫瘤活性、抗血栓和擴張血管的活性。二、結構分類（三）二萜含義：二萜是指骨架由4個異戊二烯單位構成，含20個碳原子的一類化合物分布：分布廣泛，如松柏科植物分泌的乳汁、樹脂等均以二萜類衍生物為主，菌類代謝產(chǎn)物和海洋生物中也有二萜類化合物分類：鏈狀倍半萜、環(huán)狀倍半萜、薁類衍生物等二、結構分類（三）二萜代表化合物維生素A存在于動物肝臟中，是保持夜間視力的必須物質(zhì)維生素A二、結構分類（三）二萜代表化合物銀杏內(nèi)酯穿心蓮內(nèi)酯

銀杏內(nèi)酯是銀杏葉及根皮的苦味成分，是治療心血管疾病的主要成分

穿心蓮內(nèi)酯是爵床科植物穿心蓮抗菌消炎的主要成分，臨床用于治療極性細菌性痢疾、胃腸炎、咽喉炎、感冒發(fā)熱等療效確切，與亞硫酸鈉在酸性條件下可制成穿心蓮內(nèi)酯磺酸鈉，制備水溶性注射劑。二、結構分類（三）二萜代表化合物紫杉醇

紫杉醇（taxol）是紅豆杉樹皮中提取的具有八元碳環(huán)的二萜成分，用于卵巢癌、乳腺癌和肺癌治療效果較好。第二節(jié)揮發(fā)油二、組成和分類四、提取與分離三、理化性質(zhì)五、檢識一、概述揮發(fā)油掌握揮發(fā)油的組成、理化性質(zhì)和提取方法熟悉揮發(fā)油的分離和檢識方法理解揮發(fā)油提取和分離的原理了解揮發(fā)油的分布和生物活性學習要求丁香酚一、概述（一）含義

揮發(fā)油(volatileoils)又稱精油或芳香油，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)，與水不相混溶，可隨水蒸氣蒸餾。一、概述（二）分布分布特點：廣泛分布于植物界，主要存在種子植物，尤其是芳香植物中。在我國野生與栽培的芳香植物大約有70科，200屬，約600-800種。存在科屬植物：菊科（菊、蒿、蒼術、白術等）、蕓香科（蕓香、橙皮、降香、檸檬等）、傘形科（白芷、川芎、小茴香、當歸等）、唇形科（薄荷、活性、紫蘇等）、樟科（樟木、烏藥肉桂等）、木蘭科（厚樸、八角茴香、辛夷等）、姜科（姜黃、莪術、山奈等）一、概述（三）存在部位和特點部位：揮發(fā)油存在于植物的腺毛、油室、油管、分泌組織或樹脂道中。全株或者花蕾、果實、果皮、種子、根或根莖等部位，大多數(shù)呈油滴狀存在，有些與粘液質(zhì)、樹脂相伴，少數(shù)以苷的形式存在，特點：有時同一植物不同部位揮發(fā)油的含量和成分不同，生長環(huán)境和采收季節(jié)不同，揮發(fā)油的含量和品質(zhì)也有很大的差別（四）含量一般在1%以下，也有少數(shù)含油量在10%以上，如丁香含丁香油高達14%～21%。一、概述（五）生物活性祛風解表活性：如薄荷油中的薄荷醇、薄荷酮等成分止咳平喘活性：如牡荊、滿山紅、小葉枇杷揮發(fā)油等抗癌活性：如莪術揮發(fā)油降血壓活性：如檀香、松節(jié)揮發(fā)油活血鎮(zhèn)靜活性：如當歸、川芎揮發(fā)油行氣開胃活性：如砂仁、豆蔻、小茴香揮發(fā)油等二、組成和分類揮發(fā)油是一類混合物，組成成分復雜，一種揮發(fā)油常由數(shù)十種乃至數(shù)百種成分組成。（一）萜類化合物揮發(fā)油中的萜類成分，主要是單萜、倍半萜和它們含氧衍生物，而且含氧衍生物多半是生物活性較強或具有芳香氣味的主要組成成分。如薄荷油中薄荷醇含量占80%左右，樟樹油中樟腦含量約占50%l-薄荷醇樟腦茴香醚桂皮醛丁香酚在揮發(fā)油中，芳香族化合物僅次于萜類，為一些小的芳香族成分，大多是具有C6-C3骨架的苯丙烷類衍生物，如桂皮油中的桂皮醛、丁香油中的丁香酚、茴香油中的茴香腦等。二、組成和分類（二）芳香族化合物二、組成和分類（三）脂肪族化合物

一些小分子脂肪族化合物在揮發(fā)油中常有存在。正壬酮甲基正壬酮葵酰乙醛人參炔醇二、組成和分類（四）其他類化合物

除以上三類化合物外，還有一些能通過水蒸氣蒸餾得到的揮發(fā)油樣物質(zhì)，如大蒜油、芥子油、揮發(fā)杏仁油等，也將其稱之為“揮發(fā)油”。大蒜油則是大蒜中大蒜氨酸經(jīng)酶水解后產(chǎn)生的含大蒜辣素(allicin)的揮發(fā)性油狀物質(zhì)。大蒜辣素三、理化性質(zhì)（一）性狀狀態(tài)：常溫下為透明液體，有的在低溫冷卻時其主要成分可能結晶析出。這種析出物習稱為“腦”，如薄荷腦、樟腦等，濾除腦后的揮發(fā)油稱為“脫腦油”顏色：多為無色或微帶淡黃色，少數(shù)含薁類化合物或色素具有其它顏色。如洋甘菊油因含有薁類化合物而顯藍色，苦艾油顯藍綠色，麝香草油顯紅色。氣味：大多具有特殊而濃烈的香氣或其它特異氣味，有辛辣燒灼的感覺，呈中性或酸性。氣味是鑒別品質(zhì)優(yōu)劣的重要標志揮發(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)油與脂肪油的區(qū)別。三、理化性質(zhì)（二）溶解性揮發(fā)油不溶于水，而易溶于各種有機溶劑中，如石油醚、乙醚、二硫化碳、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。

揮發(fā)油中極性大的成分可部分溶于水，可制成芳香水劑三、理化性質(zhì)（三）物理常數(shù)

沸點：一般在70~300oC之間，具有隨水蒸汽蒸餾的特性；相對密度：多數(shù)比水輕，也有比水重的(如丁香油、桂皮油)，相對密度在0.85~1.07之間；比旋度：在+97o~117o范圍內(nèi)；折光性：折光率在1.43~1.61之間。

揮發(fā)油是混合物，單各組分成分基本穩(wěn)定，物理常數(shù)有一定的范圍三、理化性質(zhì)（四）穩(wěn)定性

氧化變質(zhì)：空氣及光線加速其氧化速度，導致密度增大，顏色變深，失去原有香味，并能形成樹脂樣物質(zhì)，也不能再隨水蒸汽而蒸餾了。揮發(fā)油貯存：其產(chǎn)品應貯于棕色瓶內(nèi)，裝滿、密塞并在陰涼處低溫保存。2、溶劑提取法4、吸收法3、壓榨法5、超臨界流體萃取法提取四、提取與分離（一）提取微波萃取法1、水蒸氣蒸餾法（一）提取1、水蒸氣蒸餾法（提取揮發(fā)油最常用的方法）原理：揮發(fā)油與水不相混合，當受熱后，二者蒸氣壓的總和與大氣壓相等時，溶液即開始沸騰，繼續(xù)加熱則揮發(fā)油可隨水蒸氣蒸餾出來。方法：分為水蒸氣蒸餾和共水蒸餾法（一）提取1、水蒸氣蒸餾法（提取揮發(fā)油最常用的方法）特點：設備簡單，操作容易，成本低、產(chǎn)量大、揮發(fā)油的回收率較高等優(yōu)點。但原料易受強熱而焦化，或使成分發(fā)生變化，所得揮發(fā)油的芳香氣味也可能變味，往往降低作為香料的價值含量測定：揮發(fā)油含量測定裝著。分重油和輕油提取。（一）提取2、溶劑提取法溶劑：低沸點有機溶劑，如石油醚（30-60℃）、乙醚、二硫化碳方法：回流提取或冷浸雜質(zhì)：樹脂、油脂、蠟除雜質(zhì)方法：

①將粗品加適量的濃乙醇浸漬，放置冷凍(-20℃左右)，濾除析出物后，再蒸餾除去乙醇；②也可將揮發(fā)油粗品再行蒸餾，以獲得較純的揮發(fā)油（一）提取2、溶劑提取法實例：茉莉花香油精制備方法茉莉花石油醚浸泡提取石油醚提取液低溫回收石油醚茉莉花浸膏（0.28~0.34%）乙醇溶解乙醇液-15~-20℃低溫放置，過濾沉淀濾液減壓回收乙醇茉莉花精油（52%~63%）（樹脂和蠟質(zhì)）（一）提取3、壓榨法適用：揮發(fā)油含量較高的新鮮植物藥材方法：撕裂→搗碎→冷壓后靜置分層或離心機分出油層特點：常溫下進行，所得揮發(fā)油保持原有的新鮮香味，但產(chǎn)品不純，含有水分、粘液質(zhì)、色素、細胞組織等。提取不完全，壓榨后的藥材通常再進行水蒸氣蒸餾提取完全（一）提取4、吸收法適用：貴重揮發(fā)油。如玫瑰油、茉莉花油等方法：豬油3份和牛油2份混合吸收揮發(fā)油，分冷吸收法和溫熱吸收法特點：所得揮發(fā)油保持原有芳香氣味，純度高，但耗時長，操作麻煩50-60℃低溫加熱花瓣與油脂溫熱吸收法玻璃板豬油3份牛油2份木質(zhì)框架金屬網(wǎng)放新鮮藥材花瓣（一）提取4、吸收法冷吸收法（玫瑰花油、茉莉花油常用此法提?。ㄒ唬┨崛?、超臨界流體萃取法適用：揮發(fā)油中不穩(wěn)定的成分。常用流體為CO2特點：具有防止氧化、熱解、無殘留溶劑、提取效率高、所得揮發(fā)油品質(zhì)高、芳香純正等優(yōu)點。如紫蘇中特有的香味成分紫蘇醛，紫丁香花中的獨特香味成分，均不穩(wěn)定，易受熱分解，用此法提取優(yōu)于其他方法6、微波萃取法適用：熱敏性成分特點：以微波輻射作為熱原進行提取，設備簡單、提取效率高、提取時間短。但該技術也存在不足之處，如提取成品的組成不穩(wěn)定，同時揮發(fā)性成分隨萃取時間延長而逐步散失。1、冷凍結晶法4、化學法2、分餾法5、色譜法分離四、提取與分離（二）分離（二）分離法1、冷凍結晶法原理：有些揮發(fā)油有析腦現(xiàn)象方法：低溫放置（0～20℃），含量高的成分析出，重結晶可得純品（單體）特點：操作簡便，但分離不完全，而且大部分揮發(fā)油成分冷凍后也不能析出結晶。薄荷油0℃放置12小時析出粗腦（第一批）油20℃放置24小時析出粗腦（第二批）合并后加熱熔融0℃放置較純的薄荷腦（二）分離法2、分餾法原理：利用揮發(fā)油組分的沸點差異進行分離規(guī)律：①碳原子數(shù)越多，分子量越大，沸點越高；倍半萜＞單萜②雙鍵越多，沸點越高，三烯＞二烯＞一烯

③化合物極性越大，沸點越高；含氧萜＞萜烴④含氧萜中，酸＞醇＞醛＞酮＞醚，但酯高于相應的醇；（二）分離法2、分餾法方法：揮發(fā)油組分對熱合空氣不穩(wěn)定，一般采用減壓分離法分離：按溫度不同分為三個餾分，每一個餾分還是混合物：

低沸程餾分：35~70℃/1.333kPa，為單萜烯類化合物。

中沸程餾分：70~100℃/1.333kPa，單萜的含氧化合物。

高沸程餾分：100~140℃/1.333kPa，倍半萜烯及其含氧化合物、薁類化合物。（二）分離法3、化學法（1）堿性成分離揮發(fā)油溶于乙醚1%鹽酸或硫酸萃取乙醚液酸水液堿化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚堿性成分揮發(fā)油（二）分離法3、化學法（2）酸、酚性成分離乙醚液5%NaHCO3萃取乙醚液堿水液酸化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚含-COOH的酸性成分揮發(fā)油2%NaOH萃取乙醚液堿液酸化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚酚性成分揮發(fā)油（二）分離法3、化學法（3）醇類成分的分離試劑：鄰苯二甲酸酐、丙二酸單酰氯、丁二酸酐+皂化NaOH+萜醇鄰苯二甲酸酐酸性鄰苯二甲酸萜醇酯鄰苯二甲酸鈉（二）分離法3、化學法（3）醇類成分的分離含醇類成份乙醚液鄰苯二甲酸酐反應液碳酸氫鈉溶液萃取乙醚液堿液硫酸酸化，乙醚萃取乙醚液堿液回收乙醚殘渣氫氧化鈉皂化皂化液乙醚萃取乙醚液回收乙醚醇類成份（二）分離法3、化學法（4）羰基類成分的分離（1）亞硫酸氫鈉加成法（2）吉拉德（Girard）試劑加成法原理：親脂性的羰基成分與亞硫酸氫鈉試劑或吉拉德發(fā)生加成反應生成親水性的化合物，從而與揮發(fā)油中其他親脂性成分分離。加成物在酸或堿作用下分解為原來的羰基成分，再用乙醚萃取出來3、化學法（4）羰基類成分的分離（1）亞硫酸氫鈉加成法乙醚液30~40%NaHSO3低溫短時振搖，過濾乙醚液結晶物酸化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚醛或酮類揮發(fā)油適用于醛或小分子酮-+-+3、化學法（4）羰基類成分的分離（1）亞硫酸氫鈉加成法NaHSO3H或OH-+過量的NaHSO3或長時間加熱+---++或不可逆加成物不可逆加成物過量的NaHSO3或長時間加熱3、化學法（4）羰基類成分的分離（2）吉拉德（Girard）試劑加成法適用于所有羰基成分。吉拉德(Girard)試劑是一類帶有季銨基團的酰肼，常用有GirardT和GirardP,++吉拉德試劑T吉拉德試劑P3、化學法（4）羰基類成分的分離（2）吉拉德（Girard）試劑加成法+-++-++Girard腙Girard腙羰基化合物吉拉德試劑T吉拉德試劑P3、化學法（4）羰基類成分的分離（2）吉拉德（Girard）試劑加成法乙醚液Girdrd試劑和10%乙酸回流1h乙醚液水層乙醚萃取乙醚層水層酸化，乙醚萃取水層乙醚層回收乙醚醛或酮揮發(fā)油（5）其他成分分離4、色譜法（1）吸附色譜吸附劑：硅膠或氧化鋁流動相：石油醚、己烷、石油醚-乙酸乙酯等（2）硝酸銀色譜法原理：雙鍵數(shù)目、位置、順反異構不同，與硝酸銀形成π-配合物的難易及穩(wěn)定性不同，被吸附能力不同適用：雙鍵異構體的揮發(fā)油吸附劑：硝酸銀-硅膠或硝酸銀-氧化鋁流動相