萜类和挥发油大学

天然药物化学,第七章,萜类和挥发油terpenoids and volatile oils,1.了解萜类的含义、分布和生理活性；2.熟悉萜类的结构特点和分类；3.掌握单萜、环烯醚萜的结构与分类；4.掌握单萜、环烯醚萜的提取与分离；5.熟悉倍半萜、二萜及的结构特点与实例；6.熟悉挥发油的组成、通性和检识；7.掌握挥发油的提取、分离方法。,问题：,一、萜的含义、分类及生物活性,二、萜类的结构类型及代表性化合物,三、萜类化合物的物理性质,四、萜类化合物的化学性质,五、萜类化合物的提取分离,六、挥发油,第七章 萜类和挥发油,七、挥发油的鉴定,(一)萜的含义 萜类化合物（Terpenoids）是一类骨架多样、数量庞大、生物活性广泛的一类重要的天然药物化学成分。从化学结构看，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（Mevalonic acid, MVA）（而不是异戊二烯）是萜类化合物生源途径中最关键的前体物。因此，一般认为，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。,一、萜的含义和分类,萜类化合物是一类由甲戊二羟酸（MVA）衍生而成，基本碳架具有2个或2个以上异戊二烯单位（C5单位）结构特征的化合物。,异 戊 二 烯 甲 戊 二 羟 酸,1.生源异戊二烯法则 萜类化合物的形成起源于葡萄糖；葡萄糖在酶的作用下产生乙酸，三分子乙酸经合成产生MVA，它经ATP作用、再经脱羧、脱水形成焦磷酸异戊烯酯，可互变异构化为焦磷酸，-二甲基丙烯酯。,（二）萜的分类,2.经典Wallach的异戊二烯法则 按异戊二烯单位（C5H8）的多少进行分类。含有一个异戊二烯单位的萜类称为半萜含有两个异戊二烯单位的萜类称为单萜含有三个异戊二烯单位的萜类称为倍半萜含有四个异戊二烯单位的萜类称为二萜含有五个异戊二烯单位的萜类称为二倍半萜 依此类推,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，如半萜、单萜、倍半萜、二萜、三萜等，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。,单萜类化合物可分为链状型和单环、双环等环状型两大类，其中以单环和双环型两种结构类型所包含的单萜化合物最多。构成的碳环多为六元环，也有五元环、四元环和七元环。 本章主要介绍单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜等萜类以及挥发油类化合物。,萜类,链萜,单环萜,双环萜,三环萜,：由一定数目的异戊C5H8单体组成，又可分为单萜（挥发油）和二萜（树脂、叶绿素、苦味素）。,：两个异戊C5H8单体，是分布最广的单环萜,双环单萜：龙脑、樟脑 环烯醚萜：栀子苷、鸡屎藤苷 、狼牙菜苷、龙胆苦苷 倍半儿萜：三个异戊二烯C5H8单体组成，青蒿素、 薁类（愈创木油、香附子油 ）环状二萜：四个异戊二烯C5H8单体组成，穿心莲内酯,：六个异戊二烯C5H8单体组成，人参、柴胡、树脂。,（三）萜类化合物的分布与生物活性,1.分布 萜类化合物在自然界分布十分广范，至1991年已超过22000种。 种子植物中富含挥发油的有：松科、柏科、胡椒科、马兜铃科、樟科、芸香料、龙脑科、伞形科、唇形科、败酱科和姜科等。,2.萜类化合物的生物活性 萜类化合物具有广范的生物活性，具体如下：抗炎、抗菌：穿心莲、牻牛儿醇抗恶性疟疾：青蒿素镇疼、局部麻醉、降温、消肿：乌头碱清热燥湿、泻肝胆火：龙胆苦苷、獐牙菜苦苷、獐牙菜苷。,抗癌、抗炎、抗生育：紫杉醇、雷公藤内酯。紫杉醇能使肝癌、乳腺癌、子宫癌、白血病、淋巴癌细胞自然死亡。抗炎、抑制中枢神经系统，降低胆固醇和甘油三酯：柴胡（皂苷）；人参（皂苷）促进DNA、蛋白质的合成，增强免疫力。治疗心血管疾病：银杏内酯（有抗抑郁作用）发汗、兴奋、镇痉、驱虫：龙脑、山道莲平喘、止咳：辣薄荷酮、环桉醇。,一、萜的含义、分类及生物活性,二、萜类的结构类型及代表性化合物,三、萜类化合物的物理性质,四、萜类化合物的化学性质,五、萜类化合物的提取分离,六、挥发油,第七章 萜类和挥发油,七、挥发油的鉴定,单萜类（monoterpenoids）是由2个异戊二烯单位构成、含10个碳原子的化合物类群，广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，是植物挥发油的主要组成成分，在昆虫激素及海洋生物中也有分布。其含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气，是医药、化妆品和食品工业的重要原料。单萜以苷的形式存在时，不具有挥发性，不能随水蒸气蒸馏出来。,二、萜类的结构类型及代表性化合物,1.单萜（1）链状单萜,香橙醇（顺式）,牻牛儿醇,月桂烯、香橙醇和柠檬醛,-柠檬醛,（2）单环单萜,常见的三种类型,环香叶烷型 对-薄荷烷型 卓酚酮型（抗菌）,需掌握的化合物结构式,柠檬烯 薄荷酮 辣薄荷酮 桉油精,卓酚酮具有芳香化合物性质，并且酚羟基其邻位的强吸电子基团（羰基）的存在而使分子显示较强的酸性，其酸性介于酚类和羧酸之间。这类化合物能与多种金属离子形成络合物结晶体，并显示具有鲜明色调的颜色，其三价铁络合物为赤色结晶，铜络合物为绿色结晶，这样就可以进行鉴别。卓酚酮类化合物是一类变形的单萜，这类化合物结构中都有一个七元芳环，一个酮基和一个酚羟基。,卓酚酮型化合物：,斑蝥素 -崖柏素,卓酚酮类的检识反应:三氯化铁反应 与1%的三氯化铁溶液反应生成赤色络合物硫酸铜反应 与稀硫酸铜溶液生成绿色络合物，氯仿重结晶，此晶体有高熔点。,（3）双环单萜,芍药苷 龙脑 樟脑,（4）单环和双环单萜的重要代表物：薄荷酮、薄荷醇,柠檬烯、桉油精、土荆芥油精（驱虫素）。有消炎、止痛、止痒、活血调经等生物活性。,樟醇、冰片,右旋体存在于龙脑树的挥发油中，左旋体存在于艾纳香的叶子中。有发汗、解痉、兴奋、防蛀和抗缺氧作用。,柠檬醛存在于植物的挥发油中，其中在柠檬草油、川桂叶油和樟叶油中含量较高，多在70以上。也有一对顺反异构体，反式的称为型，顺式的称为型。它们通常混合共存，但以反式柠檬醛为主。可以加入亚硫酸氢钠使其形成结晶性加成物，经分离后用分解，再用减压蒸馏进行提纯。二者均是许多人造香料和调味品的重要成分。,（3）双环单萜 以蒎烷型和坎烷型最稳定。,蒎烷型：芍药苷，是中药芍药和牡丹的有效成分,樟脑龙脑（樟醇）：俗称冰片,莰烷型,双环单萜,龙脑即中药冰片，又称“樟醇”，是樟脑的还原产物。龙脑是白色片状结晶，有升华性。不但有发汗、兴奋、镇痉和防止腐蚀等作用，还有显著的抗缺氧功能，临床上普遍应用的治疗冠心病、心绞痛的良药苏冰滴丸的主要成分就是冰片。 樟脑是最重要的萜酮之一，我国产的天然樟脑产量占世界第一位。樟脑在医药上主要用做刺激剂和强心剂，还有局部刺激作用和防腐作用，可用于神经痛、炎症及跌打损伤。,芍药苷是从芍药根中得到的蒎烷单萜苦味苷，对小鼠显示有镇静、镇痛及抗炎等药理作用。近年报道芍药苷具有防治老年性痴呆的生物活性。 卓酚酮类化合物是一类变形的单萜，它们的碳架不符合异戊二烯定则，该类化合物多具有抗菌活性，但同时多有毒性。,（4）环烯醚萜 环烯醚萜是一类特殊的单萜。最早是由伊蚁的分泌物中得到，曾称为伊蚁内酯，是从动物中发现的第一个抗生素。现今已从许多植物中分出多种环烯醚萜类化合物，而且它们具有多种多样的生理活性。,环烯醚萜多与糖结合形成苷。环烯醚萜类化合物在中药中分布较广，在玄参科、茜草科、唇形科及龙胆科中较为常见，有多种生理活性（利胆、健胃、降糖、抗菌消炎等），目前发现的已达900余种。,环烯醚萜类的衍生物数目较多，其结构特点是：（1）C1位多数存在官能团，可能是羟基、甲氧基或酮基；而C1-OH很活泼，易与糖结合成苷。（2）C3、C4位大多有双键，C4-甲基易氧化成-CH2OH、-CH2OR、-COOH、-COOR等。（3）分子中的环戊烷部分呈现不同的氧化状态。重要的代表物有梓醇和梓苷。二者均为中药地黄中降血糖的有效成分。4-位有取代的环烯醚萜及其苷重要的代表物有山栀苷、栀子苷。,裂环环烯醚萜是环烯在C7、C8处开环衍变而来，如中药龙胆草中的龙胆苦苷，味极苦，是苦味成分。 环烯醚萜苷类：环烯醚萜类成分多以苷的形式存在，以10个碳的环烯醚萜苷占多数，其结构上C1羟基多与葡萄糖形成苷，且大多为单糖苷；C11有的氧化成羧酸，并可形成酯。,环烯醚萜含有环戊烷结构单元，包括含有取代环戊烷环烯醚萜（iridoids）和环戊烷开裂的裂环环烯醚萜（secoiridoids）两种基本碳架。,O,常见环烯醚萜类化合物：,栀子苷 鸡矢藤苷 桃叶珊瑚苷,龙胆苦苷 獐牙菜苷 獐牙菜苦苷,栀子苷存在于栀子中，栀子苷为主要成分，与栀子的清热泻火及治疗肾炎水肿作用有一定的关系，且有一定泻下作用，其苷元京尼平具有显著的促进胆汁分泌活性。梓醇是地黄降血糖的有效成分，并有较好的利尿及迟缓性泻下作用。 龙胆苦苷在龙胆、獐牙菜（青叶胆）等植物中均有存在，是龙胆的主要有效成分和苦味成分，味极苦，将其稀释至1:12000的水溶液，仍有显著苦味。龙胆苦苷在氨的作用下可转化成龙胆碱。,龙胆苦苷 龙胆碱,栀子苷 梓醇,梓醇（catalpol）又称梓醇苷，是地黄中降血糖作用的主要有效成分。梓苷（catalposide）的药理作用与梓醇相似。桃叶珊瑚苷（aucubin）是车前草清湿热、利尿的有效成分。 此外，栀子苷能促进胆汁分泌；鸡矢藤苷有驱蛔虫作用；龙胆苦苷也有清热泻火、降血糖作用。中药玄参、熟地显黑色是因为含有环烯醚萜苷。,1、性状 简单的环烯醚萜类成分一般为液体或低熔点固体；环烯醚萜苷和裂环烯醚萜苷为白色结晶体或无定形粉末，具有吸湿性。这类成分均有苦味，分子结构中C-1、C-5和C-9多形成手性碳原子，故均具旋光性。,环烯醚萜类性质：,2、溶解性 这类化合物分子量一般较小，且大多连有极性官能团，虽然环烯醚萜类较环烯醚萜苷的极性小，但两类成分均能溶于水、甲醇、乙醇、正丁醇，难溶于氯仿、乙醚、苯等亲脂性有机溶剂。环烯醚萜苷的亲水性较其苷元的亲水性更强。,酸水反应 环烯醚萜苷对酸很敏感，苷键极易用被酸水解，产生的苷元很不稳定，易用发生聚合反应。产生不同的颜色或沉淀。氨基酸反应京尼平加热条件下与氨基酸反应产生蓝紫色沉淀。Weiggering反应,3、环烯醚萜类的鉴定半缩醛羟基的性质,Weiggering试剂： 10ml乙酸+1ml0.5%硫酸铜水溶液+0.1ml浓硫酸。 与Weiggering试剂产生不同的颜色。乙醇铜离子反应 样品溶于冰醋酸，加入少量的铜离子试剂，加热即产生蓝色反应。Shear试剂反应 Shear试剂（1体积浓盐酸与15体积苯胺的混合液）产生特殊的颜色：车前草苷与Shear试剂产生黄色棕色深绿色,独一味为唇形科植物，根与根茎入药，有活血祛瘀、消肿止痛的功效，藏、蒙、纳西等民族用于治疗跌打损伤等症。从独一味根中分离出4种环烯醚萜苷类化合物（IIV），化合物IV为新化合物。,(I) 8-O-乙酰山栀苷甲酯,(II) 6-O-乙酰山栀苷甲酯,（III）,（IV）,独一味 根粗粉,59份 1117份 2023份,浓缩,甲醇丙酮精制 制备HPLC分离,C18柱,浓缩,甲醇水(1:1) 检测波长233nm甲醇丙酮精制,无色粉末(I) 无色粉末(IV) 无色粉末(II) 无色粉末(III),80%乙醇回流提取，减压浓缩,浸膏,混悬于水中，依次加入石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取,正丁醇萃取液,浓缩，硅胶G干柱色谱，三氯甲烷-甲醇-水（13:6:2）展开分离成组分14,组分2 低压硅胶柱色谱，三氯甲烷-甲醇-水（13:5:2）洗脱，30ml为一流份,2.倍半萜 倍半萜类（sesquiterpenoids）是由3个异戊二烯单位构成、含15个碳原子的化合物类群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以挥发油的形式存在，在植物中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在，亦有以生物碱形式存在。 倍半萜类化合物按其结构碳环数分为链状、单环、双环、三环、四环型倍半萜；按构成环的碳原子数分为五元环、六元环、七元环等；也有按含氧官能团分为倍半萜醇、醛、酮、内酯等。,（1）链状倍半萜 金合欢烯，存在于枇杷叶、生姜等的挥发油中，构型体存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油中。金合欢醇在橙花油、香茅中含量较多，为重要的高级香料原料。橙花醇具有苹果香，是橙花油中的主要成分之一。,链状倍半儿萜类的结构类型及代表性化合物：,姜烯、没药醇、桉醇、苍术酮、香附酮、莪术酮等属于单环倍半儿萜。,（2）环状倍半萜 青蒿素是倍半萜过氧化物，是从中药青蒿（黄花蒿Artemisia annua L.）中分离到的抗恶性疟疾的有效成分。曾对它的结构进行了修饰，合成大量衍生物，从中筛选出具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的双氢青蒿素，再进行甲基化，将它制成油溶性的蒿甲醚及水溶性的青蒿琥珀酸单酯用于临床。鹰爪甲素是从草药鹰爪根中分离出的具有过氧基团的倍半萜化合物，对鼠疟原虫的生长有强的抑制作用。,青蒿素是高效、速效、低毒的抗疟药。不溶于，在油中的溶解度也不大，影响其疗效，将其制成青蒿酯钠，通过临床证明，青蒿酯钠具有抗疟效价高、水溶性好等特点，目前多种衍生物制剂已用于临床。,-山道年是倍半萜内酯类成分，也属于双环倍半萜，存在于菊科的茴蒿中。在茴蒿中既有型，也有型，但具有驱虫作用的只有-山道年。它在中性溶液中稳定，在氢氧化钙碱性溶液中，能形成山道年酸钙盐，增加其在水中的溶解度，加酸酸化后，山道年酸钙又变成山道年酸，并环合成山道年而溶于水，可以利用此性质提取分离山道年。,-山道连,提取分离青蒿素的工艺流程如下： 原料（青蒿叶） 70乙醇浸出 浸提液 活性炭脱色，减压浓缩至1/5，静置 (弃去上清液） 浸膏 70EtOH溶解、浓缩， 静置析晶、滤过 粗晶 母液 重结晶 加石灰乳净化，过滤 青蒿素 滤液 沉淀 加乙醇调pH67，减压浓缩、静置析晶、滤过 粗晶 母液 （与粗晶合并） （弃去）,薁类化合物：1、定义 沸点在250260之间，具有五元并七元的双环倍半儿萜化合物。能溶于石油醚、乙醚、乙醇等有机溶剂，不溶于水，可溶于强酸，加水稀释又可析出，故可用6065硫酸或磷酸提取，提取后的酸液加水稀释，此类成分即可析出。洋甘菊薁存在于洋甘菊花的挥发油中，具有消炎作用。愈创木薁、香附烯、莪术醇（姜黄醇）等。,2、薁类化合物的检识 薁类化合物碰到浓硫酸产生蓝色或紫色。Sabety反应Sabaty试剂：5溴的氯仿溶液。 取挥发油1滴溶于1ml氯仿中，加入数滴5溴的氯仿溶液，如产生蓝色、紫色或绿色，示含有薁类衍生物。 Ehrlich反应Ehrlich试剂：对-二甲基苯甲醛-浓硫酸试剂 Ehrlich试剂与挥发油反应，产生紫色或红色,愈创木烷 薁类化合物,三环倍半儿萜（环桉醇）,青蒿素 双氢青蒿素 蒿甲醚 青蒿琥酯,3.二萜 二萜类（diterpenoids）是由4个异戊二烯单位构成、含20个碳原子的化合物类群。 二萜广泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主，尤以松柏科植物最为普遍。 许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性，如雷公藤内酯、紫杉醇(三环二萜）、穿心莲内酯、关附甲素、冬凌草素、甜菊苷（四环三萜）等都具有较强的生物活性。 除植物外，菌类代谢产物中也发现有二萜，从海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物。,（1）链状二萜 链状二萜类化合物在自然界存在较少，常见的只有广泛存在于叶绿素的植物醇(phytol)，与叶绿素分子中的卟啉（porphyrin）结合成酯的形式存在于植物中，曾作为合成维生素E、K1的原料。,（2）单环二萜 维生素A(vitamin A)是一种重要的脂溶性维生素，主要存在于动物肝中，特别是鱼肝中含量较丰富，如鲨鱼和鳕鱼的肝油中富含维生素A。维生素A与眼睛的视网膜内的蛋白质结合，形成光敏感色素，是保持正常夜间视力的必需物质，而且维生素A也是哺乳动物生长必不可缺少的物质。,紫杉醇是红豆杉Taxus spp中活性成分，已成新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。关附甲素是中药关白附中的具抗心律失常的活性成分，已进入国家I类新药研制的III期临床研究。,（4）四环二萜 重要的有甜菊苷，其甜度约是蔗糖的300倍，可作为糖尿病、肥胖症和心脏病患者的蔗糖代用品。,（3）三环二萜 重要的有丹参酮类化合物、雷公藤内酯等穿心莲的有效成分为穿心莲内酯、新穿心莲内酯和去氧穿心莲内酯。穿心莲内酯为穿心莲Andrographis paniculata中抗菌消炎作用的活性成分，临床用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等，与亚硫酸钠在酸性条件下可制成穿心莲内酯磺酸钠，制备水溶性注射剂。,新穿心莲内酯（穿心莲新苷）,去氧穿心莲内酯（穿心莲甲素, 脱羟基穿心莲内酯,14-去氧穿心莲内酯）,4、二倍半萜 二倍半萜类化合物（sesterterpenoids）是由5个异戊二烯单位构成、含25个碳原子。1965年发现第一个二倍半萜，与其它各萜类化合物相比，数量少，分布在洋齿植物，植物病原菌，海洋生物海绵、地衣及昆虫分泌物中。呋喃海绵素-3是从海绵动物中得到的含呋喃环的链状二倍半萜。,5、三萜、四萜和多萜,三萜类化合物为六分子异戊二烯聚合而成，在中草药中分布很广，是萜类化合物中最多的一类，多以游离状态或成苷或成酯形式存在于自然界。中草药如人参、甘草、三七、桔梗、远志、柴胡等都含有三萜成分。,四萜类化合物主要是胡萝卜烯类色素。,多萜是异戊二烯头尾相连的聚合物，主要代表物有橡胶、硬胶等,一、萜的含义、分类及生物活性,二、萜类的结构类型及代表性化合物,三、萜类化合物的物理性质,四、萜类化合物的化学性质,五、萜类化合物的提取分离,六、挥发油,第七章 萜类和挥发油,七、挥发油的鉴定,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，或为低熔点的固体，挥发性可手于此类物质的提取。可利用此沸点的规律性，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。,三、萜类化合物的物理性质,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强的甜味，如二萜多糖苷甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍。3.旋光性 多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性。4.溶解度 萜类化合物亲脂性强，随着含氧官能团的增加或成苷的萜类，则水溶性增加。萜类的苷有一定的亲水性。,一、萜的含义、分类及生物活性,二、萜类的结构类型及代表性化合物,三、萜类化合物的物理性质,四、萜类化合物的化学性质,五、萜类化合物的提取分离,六、挥发油,第七章 萜类和挥发油,七、挥发油的鉴定,1.加成反应 含有双键的醛、酮等羰基萜类化合物，可与某些试剂发生加成反应，其产物往往是结晶性的。如含羰基的萜类化合物可与亚硫酸氢钠或吉拉德试剂发生加成反应，生成结晶形成物，再加酸或加碱使其分解，生成原来的反应产物。,四、萜类化合物的化学性质,醛、脂肪族甲基酮、低级的环酮与亚硫酸氢钠生成-羟基磺酸钠,反应步骤： 将吉拉德试剂的乙醇溶液加入含羰基的萜类化合物中，再加入10% 醋酸促进反应，加热回流。反应完毕后加水稀释，分取水层，加酸酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚后复得原羰基化合物。,薄荷酮,-甲基戊二酸,2.氧化反应 不同的氧化剂在不同的条件下，可以将萜类成分中各种基团氧化，生成各种不同的氧化产物。常用的氧化剂有臭氧、三氧化铬等，亦可用于萜类化合物的醛酮合成。,氧化反应的意义： 用来测定分子中双键的位置，合成醛酮等 。常用氧化剂： 臭氧、铬酐(三氧化铬)、四醋酸铅、高锰酸钾、二氧化硒等。 3. 脱氢反应 脱氢反应在研究萜类化学结构中是一种很有价值的反应，通常在惰性气体的保护下，用铂黑或钯做催化剂，将萜类成分与硫或硒共热（200300）而实现脱氢。,4.环烯醚萜及其苷的特性反应（1）酸水解反应：环烯醚萜苷很容易被酸水解成苷元，生成的苷元极不稳定而氧化为黑色。（2）与氨基酸反应：在加热条件下与氨基酸作用产生蓝色沉淀。（3）与醋酸铜反应：样品的冰醋酸溶液，加入Cu2+即产生蓝色反应。环烯醚萜苷的提取：（1）药粉拌入适量的碳酸钙后，采用溶剂提取法；（2）石油醚脱脂后，用正丁醇萃取；或通过活性碳柱后，先用水洗除去水溶性杂质，再用乙醇洗脱浓缩即可。,一、萜的含义、分类及生物活性,二、萜类的结构类型及代表性化合物,三、萜类化合物的物理性质,四、萜类化合物的化学性质,五、萜类化合物的提取分离,六、挥发油,第七章 萜类和挥发油,七、挥发油的鉴定,1.水蒸气蒸馏法 用水蒸气蒸馏所得的挥发油，先分馏蒸出低沸点的单萜部分，高沸点用色谱分离，可得到多种倍半萜化合物。2.有机溶剂萃取法 先以石油醚除去油脂，然后用乙醇或甲醇提取，蒸去溶剂后，以20%50%乙醇处理，使倍半萜溶于醇中，再以苯、乙醚、乙酸乙酯、氯仿萃取，分别蒸去溶剂后，作定性检查。将上述提取物分别进行硅胶或氧化铝吸附色谱分离。,五、萜类化合物的提取分离,注意：石油醚提取物中可能含有倍半萜内酯，可直接浓缩后析出结晶或采用色谱法纯化。3.碱溶酸沉淀法 倍半萜化合物中不少具有内酯结构，它在热碱溶液中开环成盐而溶于水中，酸化后，闭环而复得原化合物。利用此特性可将倍半萜内酯提取出来或纯化。 注意：用酸碱处理时，可能会引起构型的改变，在操作过程中应予注意。,4.系统溶剂提取分离法 用乙醚抽提，乙醚浸膏溶于甲醇，于20冷冻，除去部分油酯、蜡及三萜、甾体类杂质，经初步硅胶柱预分，以石油醚、石油醚-乙醚，9:1，3:1，1:1；乙醚、乙醚-甲醇(9:1)依次洗脱。石油醚洗脱液主要为倍半萜烷烃、烯烃，9:1洗脱液主要为醚(氧环化合物)、醛、酮，3:1部分为醛、酮、酯(内酯)类，1:1部分为内酯、羟基化合物，乙醚部分为羟基和多羟基化合物，乙醚-甲醇(9:1)为多羟基化合物及羧酸类。 注意：天然甾体、三萜类化合物，由于其分子比较大，其酯往往出现于石油醚-乙醇(9:1)部分，单羟基化合物则出现于3:1部分。各部位再进行层析，或采用制备性薄层色谱分离。,一、萜的含义、分类及生物活性,二、萜类的结构类型及代表性化合物,三、萜类化合物的物理性质,四、萜类化合物的化学性质,五、萜类化合物的提取分离,六、挥发油,第七章 萜类和挥发油,七、挥发油的鉴定,挥发油又称精油，是一类具有芳香气味的油状液体的总称。在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。挥发油类成分主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。挥发油多具有祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎作用。,六、挥发油,（一）挥发油的组成与分类,1.挥发油的分布 挥发油广泛分布于植物界，有56科136属300多种。供药用的有：苍术、艾叶、白术、橙皮、吴茱萸、枳实、薄荷、荆芥、藿香、八角茴香、厚朴、生姜、豆蔻、桉叶、丁香、小茴香、当归、川芎等。 挥发油存在于植物的根、茎、叶、花、果实、或全株的腺毛、油室、油管、分泌细胞或树脂道，与树脂、黏液质共存。,2.挥发油的分类1)萜类化合物：挥发油中的萜类成分主要是单萜、倍半萜和它们含氧衍生物，而且含氧衍生物多半是生物活性较强或具有芳香气味的主要成分。如薄荷油、樟脑等；2) 脂肪族化合物：多为一些具有挥发性的小分子化合物。如正庚烷、辛烯乙酸乙酯、葵酰乙醛（具有抗菌作用，有鱼醒气味）。如正癸烷存在于桂花中，正壬醇存在于陈皮挥发油中。,3)芳香族化合物：数量仅次于萜类，有的为萜源衍生物，如麝香草酚；有的为一般含氧衍生物，如苯乙醇、水杨酸、水杨酸甲酯等；但大多数为苯丙素类衍生物，如丁香挥发油中具有抑菌和镇静作用的丁香酚以及桂皮醛和茴香醚。4)其它类化合物：除上述三述化合物外，还有一些挥发油样物质，如大蒜油、芥子油、杏仁油、原白头翁素等，也能随水蒸气蒸馏，故也称之为“挥发油”。,3.挥发油的生物活性挥发油具有祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎等广范的生物活性，牻牛儿醇：抗炎、抗菌生姜挥发油：镇静催眠、解热、抗惊厥、抗氧化作用大蒜油：抗真菌感染、治疗支气管炎、肺炎 丁香挥发油：具有局部麻醉、镇疼月见草挥发油：降血脂、抗血小板凝聚和增强免疫力,薁类化合物：,凡是由五元环与七元环骈合而成的薁芳环骨架都称为薁类化合物。这类化合物多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等生物活性。（1）物理性质薁类化合物溶于石油醚、乙醚、乙醇、甲醇等有机溶剂和强酸，不溶于水。故可用60%65%硫酸或磷酸提取薁类成分，硫酸或磷酸提取液加水稀释后，薁类成分即沉淀析出。,薁类化合物的沸点较高，一般在250300，在挥发油分馏时，高沸点馏分可呈现美丽的蓝色、紫色、或绿色的现象时，表示可能有薁类化合物的存在。（2）化学性质：与苦味酸或三硝基苯试剂作用，形成络和物有敏锐的熔点，可共鉴别用。与Ehrlich试剂反应：与Ehrlich试剂（对-二甲胺基苯甲醛浓硫酸）反应产生蓝色时，亦可证实挥发油中有薁类化合物存在。,（二）挥发油的理化性质,1、性状颜色：大多数挥发油为无色或浅黄色油状液体，含薁类有颜色，如麝香草油显红色，洋甘菊油呈蓝色。气味：萜类化合物多具有苦味，又称苦味素。大多数有强烈的香气和辛辣味，但鱼腥草素有腥味，而土荆芥油有臭味。,形态：单萜、倍半萜多为油状液体、少数为固体，具有特殊香气。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。挥发油常温下为透明液体，低温下会析出“脑”，而成为“脱脑油”。 旋光和折光性：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。 挥发性：挥发不留痕迹，可区别脂肪油。,2、溶解性 萜类化合物亲脂性强，易溶于高浓度醇、三氯甲烷、乙醚、二硫化碳、苯、石油醚等脂溶性有机溶剂。具内酯结构的萜类化合物能溶于碱水，酸化后，又重新析出，此性质可用于具内酯结构的萜类的分离与纯化。注意：萜类对高热、光和酸碱较为敏感，在提取分离时应注意。,3、物理常数,折光率： 1.431.61相对密度: 0.85 1.065比旋光度: +970 +1170沸点: 70 300,4、结晶性 常温下为透明液体，低温结晶析“脑”，得脱脑油。5、稳定性 挥发油对光、空气和热比较敏感。,（三）挥发油的提取1.水蒸气馏法2.冷压法3.溶剂萃取法 用石油醚（3060）等有机溶剂4.油脂吸收法 5.二氧化碳超临界流体萃取法,1.水蒸气蒸馏 利用挥发油的挥发性和水不相混溶的性质进行的提取。在加热过程中，当挥发油和水两者蒸气压之和与大气压相等时，挥发油即可随水蒸气蒸馏出来。这是从植物中提取挥发油最常用的方法。2.冷压法此方法使用于含油量较高的新鲜植物药材的提取。通常将压榨后的药材再用水蒸气蒸馏法提取残留挥发油。,3.溶剂提取法 不宜用水蒸气蒸馏法提取的挥发油原料，可以直接用有机溶剂进行提取。溶剂提取法：用石油醚、乙醚等有机溶剂，采用连续回流提取法或冷浸法进行提取。本法提取的挥发油含有的亲脂性杂质较多，需进一步处理。,4.油脂吸收法 油脂类一般具有吸收挥发油的性质，用此性质提取贵重的挥发油，如玫瑰油、茉莉花油等。 5.超临界流体萃取法 二氧化碳超临界流体萃取法用于提取挥发油，具有防止氧化、热解及提高品质的突出优点。所得芳香挥发油气味与原料相同，明显优于其它方法。,（四）挥发油的分离,1.结晶法分离：冷冻析晶：0-200C析“脑” 2.蒸馏法分离 真空分馏法,低沸程馏分：35 70 /1.333KPa，单萜烯中沸程馏分：70 100 /1.333KPa，单萜含 氧化合物高沸程馏分：100 140 /1.333KPa，倍半儿萜烯及其含氧衍生物和薁类化合物,3.化学方法(1)利用碱性