萜类和挥发油-.doc

第十章 萜类和挥发油第一节 概述一、萜类的含义和分类萜类化合物(terpenoids)是一类骨架庞杂、种类繁多、数量巨大、结构千变万化、又具有广泛生物活性的一类重要的天然药物化学成分。从化学结构来看，它是异戊二烯的聚合体及其衍生物，其骨架一般以五个碳为基本单位，少数也有例外。但是，大量的实验研究证明，甲戊二羟酸才是萜类化和物生物合成途径中关键的前体物，而不是异戊二烯。因此，凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合（C5H8）n通式的衍生物均称为萜类化合物。萜类化合物常常根据分子结构中异戊二烯单位的数目进行分类，如单萜、倍半萜、二萜等（见表10-1）。同时再根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少，进一步分为链萜、单环萜、双环萜、三环萜、四环萜等，例如链状二萜 、单环二萜、双环二萜、三环二萜、四环二萜。萜类多数是含氧衍生物，所以萜类化合物又可分为醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜类。表10-1 萜类化合物的分类及分布名 称碳原子数通式（C5H8）n存 在半萜单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挥发油挥发油挥发油、苦味素、树脂树脂、苦味素、叶绿素海绵、植物病菌、昆虫代谢物皂苷、树脂、植物乳胶等植物胡萝卜素类橡胶、巴拉达树脂、古塔胶萜类化合物在自然界分布广泛，种类繁多，除主要分布于植物外，近来从海洋生物中发现了大量的萜类化合物。据不完全统计，萜类化合物超过了22000种 1-3。其结构复杂、性质各异，生物活性也是多种多样的，如雷公藤甲素、紫杉醇等具有抗癌生物活性；青蒿素、鹰爪甲素具有抗疟活性；芫花酯甲具有抗生育活性；穿心莲内酯、穿心莲新苷具有抗菌痢和抗钩端螺旋体活性；芍药苷可抑制血小板凝集、扩张冠状动脉、增强兔疫功能；葫芦素可预防肝硬化；齐墩果酸能促进肝细胞再生；银杏内酯为治疗心血管疾病的有效药物等。总之，在天然药物化学成分的研究中，萜类成分的研究一直是较为活跃的领域，亦是寻找和发现天然药物生物活性成分的重要来源。一、 萜类化合物的物理性质（一）性状1.形态 单萜和倍半萜类多为具有特殊香气的油状液体，在常温下可以挥发，或低熔点的固体。单萜的沸点比倍半萜低，并且单萜和倍半萜随分子量和双键的增加，功能基的增多，化合物的挥发性降低，熔点和沸点相应增高。可利用该规律性，采用分馏的方法将它们分离开来。二萜和二倍半萜多为结晶性固体。2.味 萜类化合物多具有苦味，有的味极苦，所以萜类化合物又称苦味素。但有的萜类化合物具有较强的甜味，如具有对映-贝壳杉烷骨架（ent-kaurane）的二萜多糖苷-甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍，其相关的甜味二萜葡萄糖苷的开发应用正受到重视 31。3.旋光性和折光性 大多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性且多有异构体存在。低分子萜类具有较高的折光率。（二）溶解性萜类化合物亲脂性强，易溶于醇及脂溶性有机溶剂，难溶于水，但单萜和倍半萜类能随水蒸气蒸馏。随着含氧功能团的增加或具有苷的萜类，则水溶性增加。一、 萜类的提取在萜类化合物中，环烯醚萜以苷的形式较多见。环烯醚萜苷多以单糖苷的形式存在，苷元的分子较小，且多具有羟基，所以亲水较强，一般易溶于水、甲醇、乙醇和正丁醇等溶剂，而难溶于一些亲脂性强的有机溶剂，故多用甲醇或乙醇为溶剂进行提取。 (一)溶剂提取法1.苷类化合物的提取 用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，经减压浓缩后转溶于水中，滤除水不溶性杂质，继用乙醚或石油醚萃取，除去残留的树脂类等脂溶性杂质，水液再用正丁醇萃取，减压回收正丁醇后即得粗总苷。2.非苷类化合物的提取 用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，经减压回收醇液至无醇味，残留液再用乙酸乙酯萃取，回收溶剂得总萜类提取物；或用不同极性的有机溶剂按极性递增的方法依次分别萃取，得不同极性的萜类提取物，再行分离。第六节 挥 发 油一、概 述（一）分布与存在挥发油（volatile oils）又称精油（essential oils），是一类具有芳香气味油状液体的总称。在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。挥发油是具有广泛生物活性的一类常见的重要成分，是古代医疗实践中较早注意到的药物，本草纲目中记载着世界上最早提炼、精制樟油、樟脑的详细方法。挥发油广泛分布于植物界，在我国野生与栽培的芳香植物近300种，供药用的很多。如菊科的苍术、艾叶、白术等；芸香科的橙皮、吴茱萸、枳实等；唇形科的薄荷、荆芥、藿香等；木兰科的八角茴香、厚朴等，姜科的生姜、豆蔻等；桃金娘科的胺叶、丁香等；伞形科的小茴香、当归、川芎等。挥发油存在于植物的根、茎、叶、花、果实、果皮或全株植物的一些特殊组织中，如腺毛、油室、油管、分泌细胞或树脂道，大多数呈油滴状存在，有些与树脂、粘液质共存，还有少数以苷的形式存在。挥发油在植物中的含量一般在1以下，也有少数达10以上，如丁香中含丁香油高达1421。同一植物的不同药用部位，所含挥发油的含量和成分亦不相同，如樟科桂属植物的树皮挥发油多含桂皮醛，叶中则主要含丁香酚，而根和木部主要含有樟脑。同一品种的植物因生长环境不同或采收期不同，所含挥发油的含量和成分也有差异。 挥发油一般具有驱风和局部刺激作用，另外还有着广泛的生物活性。临床上主要用于止咳、平喘、祛痰、抗菌等。如香柠檬油对淋球菌、葡萄球菌、大肠杆菌和白喉杆菌有抑制作用，柴胡挥发油制备的注射液，有较好的退热效果，丁香油有局部麻醉、止痛作用，细辛根中的挥发油具有镇咳、祛痰的作用，胺叶和鱼腥草挥发油具有抗菌和消炎作用，月见草挥发油具有降血脂、抗血小板凝集和增强兔疫作用等。挥发油不仅在医药上有重要的用途，在香料工业、食品工业及化学工业上也是重要的原料。（二）组成挥发油是一种混合物，化学组成比较复杂，一种挥发油多含有数十种乃至数百种成分，如在保加利亚玫瑰油中已发现了275种化合物。不同的挥发油所含的成分也不一致，但其中往往以某种或某数种成分占较大的份量。按化学结构将挥发油中所含的化学成分分为萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物以及它们的含氧衍生物。此外，在少数挥发油中还存在一些含硫和含氮的化合物。 1.萜类化合物 挥发油的组成成分中，以萜类多见，主要是单萜、倍半萜以及他们的含氧衍生物，如醇、酚、醚、醛、酮、酯等。含氧衍生物是挥发油具有生物活性和芳香气味的主要组成成分。如桉叶中桉油精的含量约为70，薄荷油中薄荷醇的含量约为8，樟脑油中樟脑的含量约为50等。 2.芳香族化合物 在挥发油中，芳香族化合物仅次于萜类，存在也相当广泛。挥发油中的芳香族化合物，大多是苯丙素衍生物，其结构多具有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），菖蒲及石菖蒲挥发油中的细辛醚（asarone）、细辛醚（asarone）和欧细辛醚（eduasarone）。(三)脂肪族化合物挥发油中的小分子化合物多为一些脂肪族化合物，有烃、醇、醛、酮、酯等，如橙皮油中的正壬醇（n-nonyl alchol）、姜挥发油中的甲基庚烯酮（methyl heptenone）、人参挥发油中的人参炔醇（panaxynol）,松节油中的正庚烷（n-heptane）等。（四）其他类化合物 除以上三类化合物外，少数挥发油中有含S和含N的化合物，例如川芎嗪（tetramethylpyrazine）、尼古丁（nicotine）等，属于含氮化合物，芥子油中由芥子苷水解而得到的异硫氰酸酯类化合物含有氮和硫元素，大蒜挥发油中含有多种硫醚类化合物，例如大蒜辣素（allicin）、反式大蒜烯（yransallicinene）、二硫杂环戊烯（disulfocyclohexene）等。二、挥发油的理化性质（一）性状1.颜色 挥发油在常温下大多为无色或微带淡黄色，也有少数具有其它颜色。如洋苷菊油因含有薁类化合物而显蓝色，苦艾油显蓝绿色，麝香草油显红色。2.气味 挥发油大多数具有香气或其它特异气味，有辛辣烧灼的感觉，呈中性或酸性。挥发油的气味，往往是其品质优劣的重要标志。3.形态 挥发油在常温下为透明液体，有的在冷却时其主要成分可能结晶析出。这种析出物习称“脑”，如薄荷脑、樟脑等。4.挥发性 挥发油在常温下可自行挥发而不留任何痕迹，这是挥发油与脂肪油的本质区别。（二）溶解度挥发油不溶水，而易溶于各种有机溶剂中，如石油醚、乙醚、油脂等。在高浓度的乙醇中能全部溶解，而在低浓度乙醇中只能溶解一定数量。（三）物理常数挥发油的沸点一般在70300之间，具有随水蒸气而蒸馏的特性；挥发油多数比水轻，也有比水重的（如丁香油、桂皮油）；相对密度在0.851.065之间；挥发油几乎均有光学活性，比旋度在+97177范围内；且具有强的折光性，折光率在1.431.61之间。（四）稳定性挥发油与空气及光线接触，常会逐渐氧化变质，使之比重增加，颜色变深，失去原有香味，并能形成树脂样物质，也不能再随水蒸气而蒸馏了。因此，挥发油制备方法的选择是很重要的，其产品应贮于棕色瓶内，装满、密塞并在阴凉处低温保存。三、提取与分离（一）提取 1.水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法是从中草药中提取挥发油最常用的方法，根据操作方式的不同，分为共水蒸馏和通入水蒸气蒸馏两种方法。前者是将已粉碎的药材放入蒸馏器中，加水浸泡，直火加热，使挥发油与水蒸气一起蒸出。此法操作简单，但因受热温度过高，有可能使挥发油中的某些成分发生分解，所得挥发油的芳香气味发生改变，影响挥发油的质量。通入水蒸气蒸馏法是将水蒸气通入待提取的药材中，使挥发油和水蒸气一起蒸出，避兔了直火高温对挥发油质量的影响。 用蒸馏法得到的馏出液，大多因挥发油难溶于水而油水分层，如果挥发油在水中溶解度稍大，不易分层，可采用盐析法，使挥发油自水中析出，或盐析后用低沸点有机溶剂（乙醚）萃取，低温蒸去萃取溶剂即得挥发油。 2.溶剂提取法 药材用低沸点的有机溶剂如乙醚、石油醚（3060）等回流提取或冷浸，提取液低温蒸去溶剂即得浸膏。此法所得浸膏含脂溶性杂质较多，如树脂、油脂、蜡等也同时被提出。可利用乙醇对植物蜡等脂溶性杂质的溶解度随温度（低温冷冻）的下降而降低的特性除去杂质，一般用热乙醇溶解浸膏，放置冷却，滤除杂质，减压蒸去乙醇可得较纯的挥发油。也可将浸膏用水蒸气再行蒸馏以除去杂质。 3.冷压法 挥发油含量较高的新鲜药材，如桔、柑、柠檬果皮等原料，可经撕裂、捣碎冷压后静置分层，或用离心机分出油分，即得粗品。此法在常温下进行，产品保持原有挥发油的新鲜香味，但所得的挥发油含有水分、粘液质及细胞组织等杂质需进一步处理，同时此法也很难将挥发油全部压榨出来，需再将压榨后的药渣进行水蒸气蒸馏，才能使挥发油提取完全。4.超临界流体萃取法 该法是一种新的提取分离技术，用这种技术提取挥发油，具有防止氧化、热解及提高质量等优点，若挥发油中的成分不稳定受热易分解，可用超临界二氧化碳流体萃取技术提取挥发油，所得的挥发油气味芳香纯正，明显优于其他方法。现此项技术在月见草、桂花、柠檬等药材挥发油的提取应用上均获得了良好的效果。但由于工艺技术要求高，设备费