1、萜类和挥发油 terpenoids and volatile oils,第七章,学习目的与要求,1、 熟悉萜的含义、分类、生物合成。 2、熟悉环烯醚萜和薁类的结构分类、理化性质。 3、掌握挥发油的组成、通性、检识方法和提取、分离方法。,一、概述,二、单萜类化合物,三、 倍半萜类化合物,四、二萜类化合物,第一节 萜 类,由甲戊二羟酸衍生而成，基本碳骨架多具有两个或以上的异戊二烯单位的一类化合物。,萜类化合物（Terpenoids）是一类骨架多样、数量庞大、生物活性广泛的重要的天然药物化学成分。 (一)萜的含义,一、概述,（1）异戊二烯法则（isoprene rule），按异戊二烯单位数目分类。单
2、萜、倍半萜、二萜、三萜等（2）分子结构中碳环数目链状、单环、双环、三环、四环等（3）官能团烯烃（C5H8 )n 、醇、醛、酮、羧酸、酯等=C-H/2 +1,(二)分类,萜的分类及存在形式,薄荷醇 -桉叶醇 穿心莲内酯,（三）生物合成途径,1.经验异戊二烯法则Wallach于1887年提出，认为萜类由异戊二烯以头-尾或非头-尾顺序相连而成。 .生源异戊二烯法则 起源于葡萄糖,酶作用下产生乙酰辅酶A，再生成 MVA，经ATP作用、再经脱羧、脱水形成焦磷酸异戊烯酯(IPP)，互变异构化为焦磷酸，-二甲基丙烯酯(DMAPP)。,IPP、DMAPP： “活性异戊二烯”,二、单萜（monoterpenoi
3、ds）,2个异戊二烯构成、10个碳原子。广泛分布于高等植物腺体、油室和树脂道等分泌组织，挥发油主要组成成分，能随水蒸气蒸馏。含氧衍生物多具较强生物活性和香气，是医药、化妆品和食品工业的重要原料。分为链状和单环、双环等，单环和双环为多。,（一）开链单萜,月桂烷型,月桂烯桂叶、蛇麻、鱼腥草等，作香料，祛痰、镇咳。,-柠檬醛（香叶醛）（反式）、 -柠檬醛（橙花醛）（顺式） 柠檬香气(反式强)，止腹痛、驱蚊。,月桂烯,香叶醇（反式）、香橙醇（橙花醇）（顺式）玫瑰香气，抗菌、杀虫。,（二）单环单萜,薄荷烷型,柠檬烯柠檬香气，镇咳、祛痰、抗菌。,薄荷醇清凉、局麻、镇痛、止痒、防腐、杀菌。,桉油精（环醚 ）
4、桉叶油中含70%，樟脑香气，防腐杀菌剂。驱蛔素（过氧化物）土荆棘油中含70%，亦称土荆棘油精，强力驱蛔药，但有听力障碍、耳鸣、呕吐等副作用。,桉油精,驱蛔素,变形单萜，存在于真菌代谢产物，柏科植物心材中，有抗菌、抗癌活性，但多有毒性。,卓酚酮类,1、结构特点 变形单萜，碳架不符合异戊二烯规则。 七元芳环，芳香性，4n+2个电子共轭。 2、性质 酸性，介于酚和羧酸之间。 与金属离子形成有色络合物结晶，如铜络合物绿色结晶，铁络合物红色结晶，可用于鉴别。,例2.芍药苷（paeoniflorin） 芍药根中蒎烷单萜苦味苷，镇静、镇痛、抗炎。近年报道防治老年性痴呆活性。,（三）双环单萜,蒎烷型和莰烷型最
5、为稳定，形成的衍生物也最多。 1、蒎烷型 例1.-蒎烯松节油中含70%，合成樟脑、龙脑，镇咳、祛痰、抗真菌。,-蒎烯,（三）双环单萜,2、莰烷型樟脑樟脑油中约占50%，升华性，局部刺激和防腐， 用于神经痛、炎症及跌打损伤。龙脑（冰片）龙脑香树，升华性，防腐、发汗、兴奋、镇痉、抗缺氧。用于香料、清凉剂及中成药（苏冰滴丸）。,（四）三环单萜 三环白檀醇：存在于檀香木部挥发油中； 香芹樟脑：藏茴香酮经日光长期照射产物。,（五）环烯醚萜类（iridoids）,一类特殊单萜，多与糖结合形成苷。玄参科、茜草科、唇形科及龙胆科中较常见。多种活性，利胆、健胃、降糖、抗菌、消炎等。,1、结构与分类 苷元结构特点
6、： C1-OH半缩醛结构，性质活泼，多与-D-葡萄糖成苷。 环戊烷，包括环烯醚萜（iridoids）和裂环环烯醚萜（secoiridoids）两种基本碳架。 C4、C8多连甲基或或氧化状态（羧基、羧酸甲酯、羟甲基）。双键一般为3（4）。,环烯醚萜醇 环烯醚萜苷 裂环环烯醚萜苷,结构类型,4-取代环烯醚萜苷（10个C）例：栀子苷栀子清热泻火成分 ，苷元京尼平有利胆、轻泻作用。,（1）环烯醚萜苷 C1-OH多连-D-葡萄糖。 根据C4-取代基有无，分为二类：,例1 梓醇（梓醇苷）地黄降血糖主要有效成分。梓苷（catalposide）作用与梓醇相似。例2 桃叶珊瑚苷车前草清湿热、利尿有效成分。,4-
7、无取代环烯醚萜苷（9个C）,（2）裂环环烯醚萜苷,C7-C8处断键成裂环状态，C7断裂后有时与C11形成六元内酯结构。 龙胆科的龙胆属及獐牙菜属分布普遍。,龙胆苦苷龙胆主要有效成分和苦味成分，稀释至1:12000，仍有显著苦味。 在氨作用下转化成龙胆碱。,2、理化性质,1）性状 简单环烯醚萜液体或低熔点固体环烯醚萜苷白色结晶体或无定形粉末，吸湿性，苦味，旋光性。 2）溶解性 亲水性，环烯醚萜苷亲水性较苷元更强。溶于水、甲醇、乙醇、正丁醇，难溶于氯仿、乙醚、苯。,3）化学性质半缩醛羟基,酸水解反应 环烯醚萜苷易 酸水解 苷元（不稳定）聚合反应 聚合物（不同颜色变化或沉淀）,氨基酸反应aa / 苷
8、元(京尼平) 深红蓝色蓝色沉淀（皮肤变蓝）冰乙酸-铜离子反应 铜离子/ 样品溶于冰乙酸 蓝色,例：中药玄参、地黄等炮制加工变黑。,3个异戊二烯构成、15个碳原子。挥发油高沸程部分（250280）。碳环数无环、单环、双环、三环、四环型环的碳原子数五元环、六元环、七元环等官能团萜烯、倍半萜醇、醛、酮、内酯等萜烯C15H24 =4链状：4个双键，单环：2个双键，双环：2个双键,三、倍半萜（sesquiterpenoids）,金合欢烷型 金合欢烯枇杷叶、生姜等挥发油中，-型存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油。 金合欢醇橙花油、香茅中含量较多，高级香料原料。 橙花醇苹果香,橙花油主成分之一。,（一）无环倍半
9、萜,1、没药烷型（6个C ） 例1、姜黄酮利胆 例2、鹰爪甲素（过氧化物）抗疟,没药烷型 姜黄酮 鹰爪甲素,（二）单环倍半萜,2、蛇麻烷型（11个C ）例： -蛇麻烯,3、吉马烷（10个C） 例：吉马酮 平喘、镇咳。,蛇麻烷型 -蛇麻烯,吉马烷型 吉马酮,青蒿（黄花蒿Artemisia annua L.）廉价抗疟药。 清热解暑，除蒸，截疟。用于暑邪发热，阴虚发热，夜热早凉，骨蒸劳热，疟疾寒热，湿热黄疸。,青蒿素倍半萜 （qinghaosu, artemisinin）,青蒿素 （qinghaosu, artemisinin）,研究历史 1971 中国中医药研究院 从中药青蒿（黄花蒿Artemis
10、ia annua L.）中找到抗疟有效部位 1972 分离出单体青蒿素 1974 临床救治恶性疟、脑型疟 1977 上海有机所人工合成,活性基团：过氧基。 结构修饰：青蒿素 还原青蒿素（双氢青蒿素）蒿甲醚（油溶性）12-C=O 12-OH 12-OCH3抗疟效价高、速效、低毒。 青蒿素 青蒿琥珀酯钠（水溶性） 抢救血栓型恶性疟疾,（三）双环倍半萜,1、萘型 （2个六元环） 1）桉烷型 例1、桉叶醇-桉叶醇和-桉叶醇。 例2、苍术酮苍术、白术挥发油，不稳定。,桉烷型 -桉叶醇 苍术酮,2）杜松烷型 例：棉酚棉籽油，杜松烯型双分子衍生物杀精子、抗菌、杀虫,杜松烷型 棉酚,2、薁类化合物（azule
11、noids）,主要存在于挥发油中，抑菌、抗瘤、杀虫等活性。 （1）结构特征 1）五元环与七元环骈合，环戊二烯负离子骈环庚三烯正离子，非苯核芳烃化合物，芳香性。 2）存在形式：多为氢化物。,愈创木烷型愈创木醇 愈创木木材挥发油中的氢化薁，蒸馏、酸处理时可氧化脱氢成薁类。 岩兰烷型,愈创木烷型 愈创木醇 岩兰烷型,（2） 性质,性状：蓝色、绿色、紫色，沸点250300。蒸馏时，高沸点馏分中有时可见美丽的蓝色、紫色或绿色馏分，可能有薁类成分。, Sabety反应：与5%溴的氯仿溶液反应显蓝、紫、绿色。,溶解性：亲脂性，溶于有机溶剂和强酸，加水稀释析出，可用60%-65%硫酸或磷酸提取。,与苦味酸或三
12、硝基苯产生络合物结晶，具敏锐熔点可鉴定。,4个异戊二烯单位构成、20个碳原子。 广泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、树脂等，以松柏科植物最为普遍。多方面生物活性，如紫杉醇、穿心莲内酯、关附甲素、雷公藤内酯等具有较强生物活性。除植物外，菌类代谢产物中也有二萜，海洋生物中也有。,四、 二萜类（diterpenoids）,（一）链状二萜广泛存在于叶绿素的植物醇(phytol)，与叶绿素中的卟啉（porphyrin）结合成酯，作为合成维生素E、K1的原料。,（二）单环二萜维生素A(vitamin A)脂溶性维生素，主要存在于动物肝中，鱼肝中含量丰富。维生素A 与视网膜内蛋白质结合，形成光敏感色素，保持正
13、常夜间视力。,（三）双环二萜,半日花烷型 穿心莲内酯Andrographolide,半日花烷型 穿心莲内酯穿心莲Andrographis paniculata中 抗菌消炎活性成分，治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等，与亚硫酸钠在酸性条件下制成穿心莲内酯磺酸钠，制备水溶性注射剂。,（四）三环二萜,松香烷型,抗癌、抗风湿、红斑狼疮,雷公藤甲素 R1=H R2=H R3=CH3 雷公藤乙素 R1=OH R2=H R3=CH3 雷公藤内酯 R1=H R2=OH R3=CH3,紫杉醇红豆杉Taxus spp活性成分，新型天然抗肿瘤药物，卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。,关附甲素关白附中抗心律失常活性成分，进入国
14、家I类新药研制的III期临床研究。,（五）四环二萜,贝壳杉烷型,甜菊苷甜度为蔗糖 300倍，曾作矫味剂， 近来有致癌作用的报道，美国及欧盟已禁用。,生物活性,循环系统 消化系统 呼吸系统 抗病原微生物 神经系统 抗肿瘤 抗生育 杀虫驱虫 甜味剂,挥发油（volatile oils）又称精油（essential oils），具有挥发性的油状液体的总称，常温下能挥发，随水蒸气蒸馏。,第二节 挥发油（volatile oils）,我国有56科，136属植物含有挥发油，主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。,具有多种生物活性，还具有香味，在医药工业和香料工业上有重要用途。,一、化学组成4类,1、萜类化合
15、物 单萜、倍半萜和含氧衍生物 比例最大,2、芳香族化合物 多数C6-C3 桂皮醛、丁香酚、茴香醚,少数C6-C2，如苯乙醇； C6-C1，如花椒油素。,少数萜源化合物如百里香酚。,苯乙醇,花椒油素,百里香酚,3、脂肪族化合物 小分子醇、醛及酸类化合物 例：正癸烷（n-decane）桂花头香成分正壬醇（n-nonyl alcohol）陈皮挥发油癸酰乙醛即鱼腥草素鱼腥草挥发油，抗菌、溶血作用,CH3-(CH2)8-CO-CH2-CHO,癸酰乙醛（鱼腥草素）,4、其它类化合物 （1）水蒸气蒸馏分解出的挥发性成分 大蒜油（mustark oil）大蒜中大蒜氨酸酶水解后产生大蒜辣素 杏仁油苦杏仁苷水解后
16、产生的苯甲醛,（2）含N、S化合物 挥发性生物碱川芎嗪、烟碱等含N大蒜辣素含S化合物,二、理化性质,（一）性状 1颜色：无色或淡黄色，少数其它颜色。薁类-蓝色，佛手油-绿色，桂皮油-红棕色。 2气味：多数具香气，少数臭气和腥味。 3形态：室温-液体。低温-析出结晶，称 “脑”。如薄荷脑、樟脑等。滤去析出物的油-“脱脑油”。,（二）挥发性挥发油常温下挥发 脂肪油无挥发性油迹试验 不留油迹（挥发油）样品留下油迹（脂肪油）,（三）溶解性亲脂性 溶于高浓度乙醇（如95%） 难溶于低浓度乙醇（如5%）,（四）物理常数 1相对密度（比重）：0.851.065多数轻油，少数重油（如丁香油、桂皮油） 2比旋度
17、：+97o117o 3折光率： 1.431.61 4沸点： 70300,（五）稳定性较差空气、光、热氧化变质 相对密度增加、颜色变深、香味失去、形成树脂样、不能随水蒸气蒸馏。 保存方法：棕色瓶、密塞、低温。,（一）提取 1、水蒸气蒸馏法 2、溶剂提取法 3、油脂吸收法 4、压榨法 5、二氧化碳超临界流体萃取法,三、提取分离,1、水蒸气蒸馏法 优点：设备简单、易操作、提油率高等。 缺点：受热时间长，某些热不稳定成分易分解。,2、溶剂提取法 溶剂：亲脂性、低沸点。石油醚(3060)、乙醚等。 优点：提取温度低。 缺点：脂溶性杂质多，树脂、油脂、蜡、叶绿素。,3、吸收法 原理：油脂吸收挥发油 方法：
18、 （1）冷吸收法 猪油：牛油（3：2）涂在玻璃板 嵌入木制框架 玻璃板上铺放金属网，网上放新鲜花瓣 挥发油被油脂吸收，刮下脂肪 “香脂” （2）温浸吸收法 花浸泡于油脂 5060加热 芳香成分溶于油脂中。 用途：直接供香料工业用加无水乙醇 减压蒸去乙醇精油,4、压榨法方法：植物组织中挤压静置分层或离心机分出油。 用途：含挥发油较多的新鲜原料，如鲜橘、柑、柠檬果皮。 优点：新鲜香味。 缺点：不纯，含水分、叶绿素、粘液质及细胞组织等。提取不完全，压榨后的残渣再水蒸气蒸馏。,5、二氧化碳超临界流体萃取法优点：防止氧化热解及提高品质。例：紫苏紫苏醛（不稳定）水蒸气蒸馏法受热分解二氧化碳超临界流体芳香挥
19、发油气味,（二）分离1、冷冻析晶法 2、分馏法 3、化学分离法 4、色谱分离法,1冷冻析晶法用途：分离低温条件下可析出结晶（“脑”） 优点：操作简单。 缺点：分离不完全，大部分挥发油不能析晶。薄荷油 -10，12h 第一批粗脑 油 -20，24h 第 二批粗脑加热熔融，0 冷冻 薄荷脑（薄荷醇）,2分馏法 原理：沸点不同。 萜类成分的沸点规律： 单萜烯：双键数 bp 官能团极性 bp，含氧单萜单萜烯，酸醇醛酮醚，但酯相应的醇。 分子量 bp，倍半萜单萜。单萜烯： 150200 含氧单萜：200230 倍半萜： 230300 ,化学分离法,(2)酚、酸性成分,(1)碱性成分,(3) 醛、酮成分
20、NaHSO3试剂,原理：,水层或沉淀,用途：醛、甲基酮、环酮,方法：,Girard试剂 季铵酰肼,X-（CH3）3N+CH2CONHNH2Girard T,Girard P,原理：,方法：,用途：各种醛酮,腙（水溶性）,（1）硅胶、氧化铝柱色谱 洗脱剂：石油醚或己烷，混以不同比例的乙酸乙酯。 洗脱规律：极性由小到大。,混合物,4色谱分离法,（2）硝酸银络合色谱原理：双键+硝酸银 络合物络合物稳定性强，难洗脱。 规律：双键多双键少末端双键其他双键 顺式双键反式双键,A,B,D,C,E,例:设计分离流程图,五、挥发油检识,(一)理化检识 1物理常数 沸点、相对密度、比旋度、折光率。 2化学常数（1
21、）酸值 游离羧酸和酚类成分含量，中和lg游离酸性成分消耗氢氧化钾毫克数。 （2）酯值酯类成分含量，水解1g酯所需氢氧化钾毫克数。 （3）皂化值游离羧酸、酚类和结合态酯总量。中和并皂化1g游离酸性成分与酯类所需氢氧化钾毫克数。皂化值=酸值+酯值 （4）pH值 酸性 游离酸或酚类 碱性 碱性化合物，如挥发性碱,3官能团（1）酚类 三氯化铁反应 蓝、蓝紫或绿色,（2）羰基化合物 银镜反应（硝酸银的氨溶液） 醛类（还原性成分）2，4-硝基苯肼反应 醛或酮,（3）不饱和化合物和薁类 溴的氯仿溶液 红色褪去（不饱和化合物）挥发油氯仿溶液 蓝色、紫色或绿色（薁类）,（4）内酯亚硝酰铁氰化钠反应 红色 （、-不饱和内酯）异羟肟酸铁反应 红色（内酯）,（二）色谱检识 薄层色谱 吸附剂：硅胶G或级中性氧化铝G。 展开剂：石油醚或正己烷萜烯展开较好，含氧萜留在原点。石油醚（或正己烷）-乙酸乙酯(85:15)含氧萜展开较好，萜烯至前沿。 显色剂： 1香荚兰醛浓硫酸,-榄香烯对照品 展开剂：正己烷,2气相色谱法 广泛用于挥发油的定性定量分析。定性：保留时间 定量：峰面积 3气相色谱-质谱(GC-MS) 分析鉴定未知成分。,
