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第七章萜类和挥发油 教学内容 7 1萜类概述 分类和重要代表物 重要理化性质 提取分离 检识 结构研究 实例 青蒿 穿心莲 赤芍 7 2挥发油概述 组成 理化性质 提取分离 检识 实例 薄荷 莪术 陈皮 7 1萜类 terpenoids 一 概述 一 萜的定义与分类1 定义萜类化合物是一类由甲戊二羟酸 MVA 衍生而成 基本碳架多具有二个或二个以上异戊二烯单位结构特征的化合物 2 萜类化合物的分类分类依据 异戊二烯单位数类别碳原子数异戊二烯单位数存在形式半萜51植物叶单萜102挥发油倍半萜153挥发油二萜204树脂 苦味素 叶绿素 植物醇二倍半萜255海绵 植物病菌 昆虫代谢物三萜306皂苷 树脂 植物乳汁四萜408植物胡萝卜素多萜 7500 300000 8橡胶 硬橡胶 3 萜的结构特点 1 萜类化合物多数具有双键 共轭双键 甲基 偕二甲基等 2 萜类许多是含氧衍生物 如醇 酮 醛 酸 酯及苷的形式存在 其次还有含氮的衍生物 少量含S的衍生物 二 生合成 前体 活性异戊二烯 三 分布萜类化合物在自然界分布极为广泛 仅睡莲目等水生植物中未见单萜和倍半萜类成分报道 另外发现富含生物碱的植物不含或少含萜类化合物 近年来从海洋生物中发现了大量萜类成分 许多植物成分 如树脂 胡萝卜素等均为萜类化合物 四 生物活性1 循环系统 抗血小板聚集 扩张心脑血管 降压 降脂等 芍药苷 银杏内酯2 消化系统 保肝降酶 利胆健胃 抗溃疡等 齐墩果酸 甘草次酸3 呼吸系统 平喘 祛痰 镇咳等 穿心莲内酯 辣薄荷酮4 神经系统 镇静 局麻 兴奋中枢等 龙脑 高乌头碱5 抗肿瘤 紫杉醇 冬凌草素 雷公藤内酯6 抗生育 棉酚 芫花酯甲 乙7 驱虫杀虫 青蒿素 川楝素8 作甜味剂 香料 甜菊苷 香叶醇 二 萜的结构类型及重要代表物 一 单萜及其重要代表物单萜类化合物广泛存在于高等植物中 常分布于唇形科 伞形科 松科等植物的腺体 油室 树脂道等分泌组织里 是植物挥发油中低沸点部分的主要成分 其含氧衍生物多具有较强的生物活性及香气 是医药 化妆品和食品等的重要原辅料 1 链状单萜玫瑰香柠檬香 柠檬醛主要存在于柠檬及山苍子油中 在乙醇钠作用下与丙酮缩合 得到 紫罗兰酮及 紫罗兰酮 紫罗兰酮是高级香料 紫罗兰酮可作为合成维生素A的原料 紫罗兰酮 紫罗兰酮 2 单环单萜对 薄荷烷型环香叶烷型卓酚酮型 1 对 薄荷烷型l 薄荷醇 习称薄荷脑 镇痛 止痒 局麻 防腐 杀菌 清凉 胡椒酮 习称辣薄荷酮 芸香草 35 松弛平滑肌 治疗支气管哮喘 2 环香叶烷型 3 卓酚酮型具有芳香性 酸性 OH COOH 可与金属离子络合显色 Fe3 红色 Cu2 绿色抗癌 抗菌活性 但有毒性 3 双环单萜可视为由薄荷烷在不同位置间环合形成的产物 以蒎烷型和莰烷型结构最稳定 衍生物数量最多 皆烷型蒎烷型莰烷型守烷型 芍药苷 镇静 镇痛 抗炎 龙脑 俗称冰片 具有发汗 解痉 止痛等作用 是人丹 冰硼散 苏合香等成药的主要成分之一 也用作香料 清凉剂 樟脑 主要存在于樟树的挥发油中 具有局部刺激和防腐作用 用于神经痛 炎症 跌打损伤 二 环烯醚萜类环烯醚萜也是单萜类 但结构比较特殊 多具有半缩醛及环戊烷的结构 C1 OH为半缩醛羟基 不稳定 因此在植物体内主要以苷的形式存在 环烯醚萜及其苷类在中药中分布较广 以玄参科 茜草科 唇形科 龙胆科最常见 1 结构分类及代表物 1 环烯醚萜苷10个碳 C1羟基多与葡萄糖成苷 栀子苷 泻下苷元为京尼平马鞭草苷 兴奋副交感神经 镇咳 2 4 去甲基环烯醚萜苷是环烯醚萜的降解苷 碳架由9个碳组成 桃叶珊瑚苷 车前草清热 利尿的有效成分 梓醇 地黄降血糖 利尿的有效成分之一 3 裂环环烯醚萜苷是由环烯醚萜苷在C7 C8处断裂开环衍变而来的 龙胆苦苷 是龙胆 当药 獐芽菜等中药的苦味成分 是龙胆草中促进胃液分泌 增加胃酸的有效成分 在氨的作用下可转化成龙胆碱 2 理化性质 1 大多为白色结晶或无定形粉末 味苦 有旋光 2 环烯醚萜苷易溶于水 甲醇 可溶于乙醇 丙酮等 难溶于亲脂性有机溶剂 3 苷易被酸水解 生成的苷元因具有半缩醛结构 性质活泼 容易进一步氧化或聚合而显深色 中药地黄 玄参等经过干燥或受潮可变黑色 皆因苷类水解的产物氧化聚合所致 4 环烯醚萜及其苷中的双键受其邻位氧原子的影响 性质活泼 容易发生加成反应 5 环烯醚萜苷元遇酸 碱 羰基化合物 氨基酸均能变色 3 检识 与酚类和胺类呈现各种颜色 与氨基酸共热生成红色至蓝色 与皮肤接触 可使之变蓝 于冰醋酸中加少量铜离子加热 产生蓝色沉淀 4 提取分离环烯醚萜苷类亲水性较强 性质不太稳定 所以一般在室温或较低温度下提取 常选用水 甲醇 乙醇 稀丙酮等作溶剂 并用CaCO3或Ba OH 2抑制酶的活性并中和植物中的有机酸 提取液经减压浓缩后 可转溶于水中 除去水不溶性杂质 再用石油醚脱脂 水层加入醋酸铅沉淀除去酚 鞣质 黄酮等杂质 再用正丁醇萃取 减压回收正丁醇 即得粗苷 怀庆地黄用甲醇回流提取 合并提取液 减压回收甲醇甲醇浸膏水分散 正丁醇萃取水层正丁醇层减压浓缩后 乙醚溶解不溶物 棕黄色 活性炭 硅藻土各半混合柱层析5 10 水洗1 乙醇洗乙醇洗水洗脱液洗脱液洗脱液浓缩后浓缩后浓缩后重结晶重结晶降糖活性部位无色针晶无色柱状晶体硅胶层析 D 甘露糖 蔗糖 梓醇 0 11 三 倍半萜及重要代表物主要来源于植物 霉菌和海洋生物 以烃 醇 酮 内酯等形式存在 是挥发油中高沸点部分 250 280 的主要成分 倍半萜的含氧衍生物多有较强的香气和生物活性 1 开链倍半萜金合欢醇广泛分布于各种花中 具有特殊香气 是高级香料原料 a 金合欢烯金合欢醇 2 单环倍半萜没药烷蛇麻烷吉马烷 青蒿素 倍半萜内酯过氧化物 抗疟 双氢青蒿素 青蒿琥酯钠 蒿甲醚等衍生物也用于临床 3 双环倍半萜 棉酚 抗菌 抗生育 杀虫 黄色有毒 香附酮 桉烷型 理气止痛 4 奥类 奥类是由五元环与七元环并合而成的芳烃衍生物 具有一定的芳香性 中药中所含的奥类成分多为其氢化物 无芳香性 存在于挥发油的高沸点部分 bp250 300 呈现美丽的蓝 紫或绿色 多是由氢化奥类 如愈创木醇类 氧化脱氢而成 能溶于石油醚 乙醚及强酸中 不溶于水 故可用60 65 的硫酸或磷酸提取 稀释后即可沉淀析出 奥类的检识 Sabaty反应 1滴挥发油溶于1ml氯仿 加入5 溴的氯仿液数滴 产生蓝紫色或绿色时 表明含有奥类衍生物 Ehrlich反应 与对二甲氨基苯甲醛 浓硫酸反应 为紫色或红色 生物活性 奥类衍生物广泛存在于愈创木油 香附子油 桉叶油 胡萝卜油中 多具有抑菌 抗肿瘤 杀虫等活性 如莪术醇 泽兰苦内酯等 四 二萜及代表物植物的叶绿素 乳汁 树脂以二萜类成分为主 一些含氧二萜衍生物具有多方面显著的生物活性 尤其是抗肿瘤活性 1 直链二萜 植物醇2 单环二萜 维生素A 存在于鱼肝油中 3 双环二萜 以含氧衍生物为主 银杏内酯 是银杏叶及根皮的苦味成分 是治疗心脑血管疾病的主要有效成分 穿心莲内酯 是穿心莲抗炎的主要成分 维生素 4 三环二萜 多为右松脂烷和松香烷型 是合成聚酯或聚酰胺类塑料的原料 雷公藤内酯 是三环氧二萜化合物 是从卫矛科雷公藤中分离出的 具有抗癌 免疫抑制和抗炎等活性 紫杉醇 是从红豆杉属植物中分离出的具有抗癌活性的二萜生物碱类成分 已用于临床 taxol 5 四环二萜 以贝壳杉烷型最多 甜菊苷属于贝壳杉烷型四环二萜的三糖苷 是从甜叶菊中分得的比蔗糖甜300倍的甜味剂 冬凌草素具有抗癌作用 五 二倍半萜发现较晚 1965年 数量也少 主要是从菌类 地衣类 海洋生物及昆虫分泌物中发现的 有无环 单环 二环 三环 四环及五环6种类型 三 萜类化合物的重要理化性质 一 物理性质1 性状 小分子量的萜类如单萜 倍半萜 常温下多为液体 少数为低熔点的固体 具有挥发性 能随水蒸气蒸馏 有香味 二萜 二倍半萜及萜苷多为固体 不具挥发性 萜类多具苦味 也称为苦味素 极少数味甜 如甜菊苷 2 旋光性 萜类多有手性碳 具光学活性 3 溶解性 萜类一般难溶于水 可溶于甲醇 乙醇 易溶于亲脂性有机溶剂 如乙醚 氯仿 石油醚等 二 化学性质1 加成反应 1 双键的加成 萜类化合物分子中的双键可同卤素 卤化氢及亚硝酰氯等发生加成反应 其加成物往往是结晶性的 可供检识不饱和度 也可用于分离纯化 苯胺 与亚硝酰氯反应生成蓝色 绿色结晶性加成物 共轭双键 能与顺丁烯二酸酐进行Diels Alder反应 生成结晶性加成物 2 羰基的加成与亚硫酸氢钠加成 注意事项 反应时间过长或温度过高 双键也会加成 且不可逆 与吉拉德 Girard 试剂加成 吉拉德试剂是一类带有季铵基团的酰肼 常用的是GirardT和GirardP 2 氧化反应不同的氧化剂在不同的条件下 可将萜类成分中各种基团氧化 分解 生成一系列降解产物 据此推知原萜类成分的双键位置及碳骨架 3 脱氢反应通常在惰性气流中 用铂黑或钯作催化剂 在200 300 间将萜类成分与硫或硒共热 使萜类成分的环状结构脱氢转变成芳香烃类衍生物 4 酯化反应用于分离纯化 芳樟醇粗品与硼酸生成硼酸芳樟酯 沸点很高 减压蒸馏除去低沸点杂质后 加热水解 即得芳樟醇和硼酸沉淀 四 萜类化合物的提取分离 一 提取1 水蒸气蒸馏法 单萜 倍半萜2 溶剂法 甲醇或乙醇提取 总提取物再用不同极性的亲脂性有机溶剂萃取 得到不同极性大小的萜类成分 3 碱溶酸沉法 萜类内酯 二 分离1 利用特殊官能团不同分离 加成 酯化 碱溶酸沉等 2 色谱法 1 硅胶柱层析 石油醚 乙酸乙酯 甲醇 2 硝酸银 硅胶络合柱层析 分离原理 硝酸银与双键络合 不同萜的络合程度和络合物的稳定性不同 双键数目 顺反 位置 是否末端双键 五 检识 一 理化检识1 卓酚酮类 1 FeCl3 红色 CuSO4 绿色结晶2 环烯醚萜苷类 Weiggering法 1 盐酸提取液加Trim Hill试剂 醋酸 0 2 硫酸铜 浓硫酸 混匀 加热 产生不同颜色 遇酸或碱 分解 氧化 聚合 缩合等 变色 3 奥类 Sabety法 5 溴 氯仿 蓝 紫或绿色 Ehrlich法 对二甲氨基苯甲醛 浓硫酸试剂 紫或红色 二 色谱检识硅胶薄层 石油醚 乙酸乙酯 甲酸显色 硫酸 茴香醛 浓硫酸 磷钼酸 碘2 4 二硝基苯肼 醛酮类对二甲氨基苯甲醛 奥类 六 实例 穿心莲 青蒿 赤芍 一 穿心莲 来源 爵床科穿心莲Androyraphispaniculata的干燥地上部分 功效 清热解毒 凉血消肿 成分 二萜内酯 黄酮 三萜等 二萜内酯 穿心莲内酯 1 5 新穿心莲内酯 0 2 去氧穿心莲内酯 0 1 等及其苷 活性亚甲基反应 Legal或Kedde试剂 紫红黄酮 汉黄芩素 千层纸素A 二 青蒿 来源 菊科黄花蒿ArtemisiaannuaL 的干燥地上部分 功效 除蒸截疟 成分 萜类 黄酮 香豆素 甾醇等 萜类 单萜 蒿酮 异蒿酮 桉油精 樟脑倍半萜 青蒿素 青蒿甲素 乙素 丙素 青蒿酸三萜 香树脂醋酸酯 三 赤芍 来源 毛茛科芍药或川赤芍的根 功效 清热凉血 散瘀止痛 成分 单萜苷类 芍药苷 氧化芍药苷 芍药内酯苷 苯甲酰芍药苷等 芍药苷 止痛鞣质 挥发油 甾类等 7 2挥发油一 概述1 定义 挥发油是指具有挥发性 可随水蒸气蒸馏 与水不相混溶的油状液体 2 药理作用 止咳 平喘 发汗 祛痰 镇痛 抗菌 抗癌等 3 分布 菊科 芸香科 伞形科 唇形科 樟科 木兰科等 二 化学组成1 萜类 单萜 倍半萜及其含氧衍生物2 芳香族小分子化合物3 脂肪族小分子化合物其它 酶解或水解产物 黑芥子油 挥发杏仁油 大蒜油等 三 理化性质1 多为无色或淡黄色液体 2 常温下易挥发 具有浓烈的香味 涂在纸上不留痕迹 可与脂肪油区别 3 脑 有些挥发油在低温下析出的结晶 4 多数挥发油比水轻 少数比水重 丁香油 桂皮油 5 具有光学活性 折光性 沸点70 300 6 挥发油易溶于各种有机溶剂 难溶于水 7 对光线 空气及温度较敏感 易氧化分解 变质 所以应低温 密闭 避光保存 8 常含有双键 醇羟基 醛 酮 羧基 内酯等功能基 可与溴 亚硫酸钠加成 与肼缩合 有银镜反应 异羟肟酸铁反应等 四 挥发油的提取1 水蒸汽蒸馏法2 溶剂提取法 石油醚 乙醚等提取 再用乙醇溶解浸膏 经降温除去不溶物 回收乙醇得净油 3 油脂吸收法 用牛油 猪油或两者的混合物吸收挥发油 可以温浸 50 60 也可以冷提 然后再用无水乙醇萃取 4 超临界流体萃取法5 压榨法 用于含挥发油较高的植物 橘 柑 柠檬等 五 挥发油的分离1 冷冻析晶法2 分馏法 沸点 酸 醇 醛 酮 醚3 化学分离法 1 碱性成分 1 盐酸或硫酸萃取 2 酸性成分 分别用碳酸氢钠和氢氧化钠萃取 分离羧酸和酚类 3 醇类 邻苯二甲酸酐酯化 生成酸性单酯 用碳酸氢钠水溶液萃取 酸化后用乙醚萃取 回收乙醚 加碱皂化得到原来的醇 也可用CaCl2使醇结晶析出 4 羰基化合物 亚硫酸氢钠加成 挥发油乙醚溶液 用30 亚硫酸氢钠低温短时间振摇提取 加成物沉淀析出 过滤 加酸或碱分解加成物 乙醚萃取即得 吉拉德试剂加成 加入吉拉德试剂 再加10 醋酸 加热回流 待反应完成 加水稀释 用乙醚萃取脱脂 取水层加酸酸化 使加成物 腙 分解 再用乙醚萃取 回收乙醚即得 4 色谱分离法 1 氧化铝或硅胶石油醚或正己烷 石油醚 乙酸乙酯 2 硝酸银色谱 2 25 AgNO3处理硅胶挥发油分子中双键的数目和位置不同 与硝酸银形成 络合物难易程度和稳定性不同 从而分离 络合物的稳定性规律 末端双键 顺式双键 反式双键例如 欧细辛醚 细辛醚 细辛醚 欧细辛醚 细辛醚 细辛醚 六 挥发油的检识1 物理常数 相对密