萜类化合物和挥发油

第八章

萜类化合物和挥发油学习目标：

1.掌握萜类化合物的定义和分类。

2.熟悉环烯醚萜（苷）的结构和性质。

3.掌握挥发油的组成、理化性质及提取分离方法。

4.熟悉挥发油化学常数的含义。

5.熟悉紫杉中所含化学成分的结构及生物活性。

6.熟悉龙胆中主要化学成分的结构类型及提取分离方法。重点：萜的定义和分类，萜的理化性质，环烯醚萜的结构、性质、提取分离。挥发油的组成、性质、提取分离方法。难点：环烯醚萜的结构、硅胶硝酸银色谱。第一节萜类一、萜的含义:

萜类化合物是一类由甲戊二羟酸衍生而成，基本碳架具有二个或二个以上异戊二烯单位结构特征的化合物。开链萜烯分子式具有（Ｃ５Ｈ８）n通式。萜类化合物多数具有双键、共轭双键、甲基、偕二甲基等。许多是含氧衍生物，如醇、酮、醛、酸、酯及苷，其次还有含氮的衍生物，少量含硫的衍生物。二、萜类化合物的分类:

类别碳原子数异戊二烯单位数存在形式

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～7×103～3×105>8橡胶、硬橡胶经验的异戊二烯法则:

自然界存在的萜类化合物都是异戊二烯的聚合体或其衍生物。

异戊二烯(一).单萜

单萜（monoterpenoids）的基本碳架由10个碳原子构成，即2个异戊二烯单位，多是挥发油的组成成分（多具有较强的香气和生物活性，是医药、食品及化妆品工业的重要原料。一般按其结构中的碳环数目分类，可分为无环、单环、双环及三环等结构种类。也有依据单萜的含氧官能团分类的。（1）无环单萜（acyclicmonoterpenoid）常见的三种类型

月桂烷型薰衣草烷型艾蒿烷型

代表化合物有柠檬醛和香叶醇

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。有一对顺反异构体，反式的称为α型，顺式的称为β型。它们通常混合共存，但以反式柠檬醛为主。

α型柠檬醛β型柠檬醛

香叶醇也叫牻牛儿醇，玫瑰油、香叶天竺葵油中均含有此成分，与香橙醇互为几何异构体.都是香料工业中不可缺少的原料．

牻牛儿醇香橙醇

芳香的玫瑰油！（2）单环单萜

常见的化合物有：柠檬烯薄荷酮辣薄荷酮桉油精（3）双环单萜

芍药苷是芍药（Paeonia

albiflora）根中的蒎烷单萜苷，在芍药中还有白芍药苷、新芍药苷、苯甲酰芍药苷等结构类似的苷，多具有镇静、镇痛、抗炎活性。

芍药苷

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。此外，它还是香料工业的主要原料。

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。

（4）环烯醚萜类

它是一类特殊的单萜，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。环烯醚萜类化合物根据其环戊烷环是否裂环，可分为两大类：①环烯醚萜苷类

其苷元结构特点为C1多连羟基，并多成苷，且多为β-D-葡萄糖苷，常有双键存在，一般为△3（4），C5、C6、C7有时连羟基，C8多连甲基或羟甲基或羟基，C7-8有时具环氧醚结构。

栀子苷存在于栀子（Gardenia

jasminoides）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（genipin）具有显著的促进胆汁分泌活性。栀子苷梓醇是地黄（Rehmannia

glutinosa）降血糖的有效成分，并有较好的利尿及迟缓性泻下作用。梓醇②裂环环烯醚萜苷

其苷元结构特点为C7-C8处断键成裂环状态。裂环环烯醚萜苷在龙胆科、睡菜科、忍冬科、木犀科等植物中分布较广，在龙胆科的龙胆属及獐牙菜属分布更为普遍。

龙胆苦苷龙胆碱

龙胆苦苷在龙胆（Gentiana

scabra）、当药（Swertia

pseudochinensis）及獐牙菜（青叶胆）（Swerte

mileensis）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。环烯醚萜的理化性质ⅰ.环烯醚萜苷和裂环环烯醚萜苷大多数为白色结晶体或粉末，多具有旋光性,味苦。ⅱ.环烯醚萜苷类易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，难溶于氯仿、乙醚和苯等亲脂性有机溶剂。ⅲ.环烯醚萜苷易被水解，生成的苷元为半缩醛结构，其化学性质活泼，容易进一步聚合，难以得到结晶苷元。ⅳ.苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸等都能变色。游离的苷元遇氨基酸并加热，即产生深红色至蓝色，最后生成蓝色沉淀。因此，与皮肤接触，也能使皮肤染成蓝色。ⅴ.苷元溶于冰醋酸溶液中，加少量铜离子，加热，显蓝色。(二)倍半萜：

倍半萜类（sesquiterpenoids）的基本碳架由15个碳原子构成，即3个异戊二烯单位，大多与单萜类共存于植物挥发油内，是挥发油高沸程（250℃—280℃）的主要组分，也有低沸点的固体。倍半萜的含氧衍生物多有较强的香气和生物活性，倍半萜活性一般强于单萜，是医药、食品、化妆品工业的重要原料。倍半萜类化合物多按其结构中的碳环数目分类，可分为无环（开链）、单环、双环、三环及四环等结构种类。

1.开链倍半萜

金合欢醇存在于金合欢花油、橙花油、香茅中。

橙花醇又称苦橙油醇，具有苹果香，是橙花油中的主要成分之一。

2.单环倍半萜

青蒿素:

倍半萜内酯过氧化物，抗疟。但水中溶解度差，后制成二氢青蒿素、青蒿琥酯钠、蒿甲醚等衍生物用于临床。

(三)双萜类

双萜类(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。是高等植物的普遍成分，它们形成树脂，尤其是针叶树树脂中的主要部分。在树脂中，它们与苯基丙烷衍生物，如松醇一起存在，而松醇是木质素的基本成分。多数双萜烯都呈现有两个或三个环的环状结构。在无环的双萜烯中叶绿醇是最重要的组分，它是非常丰富的叶绿素分子的一部分。1.直链二萜:

植物醇,与叶绿素分子中的卟啉(卟啉)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。

维生素A1

动物生长所必须的，人体缺乏它，会导致夜盲症。食物中含胡罗卜素，可以在体内分解为维生素A，胡罗卜素是维生素A的前体。

2.单环二萜：维生素A

3.双环二萜:

以含氧衍生物为主。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。

二萜内酯是一类活性很强的成分。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。β-胡萝卜素在动物和人体内酶的催化下能氧化成维生素A1，因此是一种前维生素。

(四)三萜类

多为五元环，代表性的三萜类为角鲨烯，它被认为是许多三萜烯（如乌散烷、齐墩果烷、羽扇烷）的先质。角鲨烯有微弱香气，在生物体内可转化为胆固醇。β-胡萝卜素角鲨烯

三.理化性质

(一)物理性质1.性状:大多为白色结晶或无定形粉末，味苦。2.溶解性:萜类化合物难溶于水，溶于甲醇、乙醇、易溶解于乙醚,氯仿,乙酸乙酯等亲脂性有机溶剂。3.旋光性:大多数具有手性碳,有光学活性.(二)化学性质

1.加成反应

如与卤化氢加成反应：

柠檬烯与氯化氢在冰醋酸中进行加成反应，反应完毕加入冰水即析出柠檬烯二氢氯化物的结晶固体。

2.分子重排反应

在萜类化合物中，特别是双环萜在发生加成、消除或亲核性取代反应时，常常发生碳架的改变，产生Wagner-Meerwein重排。α-蒎烯合成樟脑的过程，就是应用Wagner-Meerwein重排，再氧化而得。

此外,还有一些显色反应:苷易被酸水解，生成的苷元因具有半缩醛结构，性质活泼，易进一步氧化或聚合而显深色；甚至随水解条件的不同产生各种不同颜色的沉淀。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。其检识方法为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也能产生蓝色沉淀等。四、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及处理提取液。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，再用正丁醇萃取减压回收正丁醇，即得粗苷。或过活性炭和大孔树脂，水及稀醇依次洗脱除杂，再用适度的醇洗脱得总苷。五、含萜类的中药

1.紫杉（红豆杉）：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。从红豆杉中分出26个紫杉烷型三环二萜及生物碱。但具有生物活性的成分仅为结构中含C-4、C-5和C-20位的环氧丙烷结构的10余种成分。

2.龙胆:龙胆苦苷是龙胆等中药的苦味成分，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。龙胆草提取分离：常用浸渍法以甲醇、乙醇提取。醇提液减压回收后的浸膏，以乙酸乙酯脱脂除杂，剩下的水液过活性炭-硅藻土（1：1）柱，以水、水-甲醇（8：2）,水-甲醇（1：1）洗脱,水-甲醇（1：1）中主要为龙胆苦苷和獐芽菜苦苷。第二节挥发油概述

1、概念：挥发油是具有挥发性、可随水蒸汽蒸馏、与水不混溶的油状液体。

2、药理作用：止咳、平喘、发汗、祛痰、镇痛、抗菌、抗癌等。

3、存在：菊科、芸香科、伞形科、唇形科、樟科、木兰科等。

一、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，多为苯丙素酚类。

3、脂肪族小分子化合物。二、理化性质

1.多为无色或淡黄色透明液体。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。少数有颜色，薁类多显蓝色。

“脑”—挥发油在低温下析出的结晶物。

3.挥发油易溶于各种有机溶剂，难溶于水。

4.挥发油对光线、空气及温度较敏感，易氧化分解及变质，所以应低温、密闭、避光保存。

5.大多数挥发油比水轻，具有光学活性，并具有折光性。6.化学常数：

酸值：代表挥发油中游离羧酸和酚类的含量。以中和1克挥发油中含有的游离羧酸和酚类所需要的氢氧化钾毫克数来表示。

酯值：代表酯类成分的含量。以水解1克挥发油中所含酯所需要的氢氧化钾毫克数来表示。

皂化值：等于酸值和酯值之和。代表挥发油中游离羧酸和酚类和结合态酯总量的指标。

三、挥发油的提取

1、蒸馏法：共水蒸馏、水蒸气蒸馏和隔水蒸馏法。

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、压榨法:用于含挥发油较高的新鲜植物。橘、柑、柠檬等。

4、超临界流体萃取法：利用一种物质在临界温度和压力下形成的流体进行提取的方法。常用二氧化碳作为超临界流体提取挥发油。能防止氧化热解，制得的芳香挥发油保持原有的芳香气味。

四、挥发油的分离

1、冷冻析晶法；

2、分馏法；

3、化学分离法：

(1)碱性成分:10%盐酸或硫酸萃取。

(2)酸性成分:分别用碳酸氢钠和氢氧化钠,分离羧酸和酚类.内酯类化合物。

(3)羰基化合物：

Ａ：亚硫酸氢钠:30%亚硫酸氢钠低温短时间振摇提取,有加成物析出,分离,加酸或碱分解，以乙醚提取即可.

Ｂ：吉拉德试剂：挥发油的乙醚层，回收乙醚后加入试剂的乙醇液,再加入10%醋酸,加热回流，待反应完成,加水稀释,用乙醚萃取，分取水层加酸酸化,再用乙醚萃取,蒸去乙醚即可。

(4)醇类：邻苯二甲酸酐

4、色谱分离法

(1)氧化铝或硅胶：石油醚或正己烷；石油醚:乙酸乙酯做展开剂。

(2)硝酸银络合色谱