1、第七章 萜类和挥发油,第一节 萜类,概述单萜倍半萜二萜二倍半萜萜类化合物的提取分离,一、概述 (一)萜类的含义,其烃类化合物常称为萜烯，开链萜烯具有（C5H8）n通式。 萜类化合物（terpenoids）是一类由甲戊二羟酸（mevalonic acid，MVA）衍生而成，基本碳架多具有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,(二) 萜类的分类,目前仍沿用经典的Wallach的异戊二烯法则（isoprene rule），按异戊二烯单位的多少进行分类。 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
2、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,(三) 萜类化合物的生源途径,1.经验异戊二烯法则（ empirical isoprene rule） Wallach总结了大量此类实验结果后，于1887年提出了异戊二烯法则，认为萜类的碳架是由异戊二烯单位以头-尾或非头-尾顺序相连而成，都是异戊二烯的聚合体或其衍生物。 .生源异戊二烯法则（ biogenetic isoprene rule） 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
3、焦磷酸，-二甲基丙烯酯。,(四) 萜类化合物的分布,萜类化合物在中药中分布极为广泛，藻类、菌类、地衣类、苔藓类、蕨类、裸子植物及被子植物中均有萜类的存在。 尤其在裸子植物及被子植物中萜类化合物分布得更为普遍，种类及数量更多，如被子植物就在多个目、数百个科属发现有萜类化合物。,（五）萜类化合物的生物活性,萜类化合物种类繁多，结构复杂，性质各异，因而具有多方面的生物活性，其中不少化合物是常见的一些中药中的有效成分，具有较为重要的生物活性。,二、 单萜,（一）概述 1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
4、，是医药、食品及化妆品工业的重要原料。 2一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。,（二）常见结构类型和重要的化合物,1无环单萜（acyclic monoterpenoid） （1）常见的三种类型月桂烷型 薰衣草烷型 艾蒿烷型,（2）代表化合物,月桂烯和罗勒烯 牻牛儿醇和香橙月桂烯 罗勒烯 牻牛儿醇 香橙醇,柠檬醛,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
5、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。,牻牛儿醛 香橙醛 （型柠檬醛） （型柠檬醛）,2单环单萜 （monocyclic monoterpenoid）,（1）常见的三种类型环香叶烷型 对-薄荷烷型 卓酚酮型,(2)重要的化合物 需掌握的化合物结构式,柠檬烯 薄荷酮 辣薄荷酮 桉油精,卓酚酮型化合物,卓酚酮具有芳香化合物性质，并且由于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。这
6、类化合物种类不算太多。 卓酚酮类化合物（troponoide）是一类变形的单萜，它们的碳架不符合异戊二烯法则，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。,斑蝥素 -崖柏素cantharidin -thujaplicin,3双环单萜 （bicyclic monoterpenoid）,（1）常见的结构类型 其中前四种可看作是由薄荷烷在不同位置之间进一步环合而成的。这六种类型以蒎烷型和莰烷型最为稳定，形成的衍生物也最多。,（2）需掌握的化合物结构式,蒎烷衍生物-蒎烯 -蒎烯 -蒎烯 （-pinene）（-pinene） （-pinene）,芍药苷 龙脑 樟脑 paeoniflorin
7、borneol camphor,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（albiflorin）、新芍药苷、苯甲酰芍药苷（benzylpaeoniflorin）等结构类似的苷，多具有镇静、镇痛、抗炎活性。 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
8、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（iridoids）,（1）概述 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。,（2）分类,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-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 梓醇geniposide catalpol,栀子苷存在于栀子（Gardenia jasminoides）中，
9、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。 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。,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 gentiopicroside gentianine,龙胆苦苷在龙胆（Gentiana scabra）、当药（Swertia pseudochinensis）及獐牙菜（青
10、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。,（3）物理性质,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。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
11、性更强。,（4）化学性质,这类成分的分子结构中具有半缩醛羟基，性质很活泼，能与一些试剂产生颜色反应，可用于环烯醚萜及其苷的鉴别。 酸水解反应 环烯醚萜苷对酸很敏感，其苷键极易被酸水解，产生的苷元很不稳定，容易发生聚合反应，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，难以得到结晶性的苷元。在不同水解条件下（温度、酸度等），产生不同颜色的变化或沉淀。例如，桃叶珊瑚苷、车叶草苷、梓苷等水解、聚合产生棕黑色树脂状聚合物沉淀，中药玄参、地黄、梓实等炮制加工变黑，均由这类成分引起的反应。, 氨基酸反应 在加热条件下与氨基酸作用，生成蓝色或紫色沉淀。与皮肤接触，也能使皮肤染成蓝色。冰乙酸-铜离子
12、反应 将样品溶于冰乙酸，加入少量的铜离子试液，加热后即产生蓝色反应。Shear试剂反应 与Shear试剂（1体积浓盐酸与15体积苯胺的混合液）产生特殊的颜色反应。如车叶草苷与Shear试剂反应产生黄色棕色深绿色反应。,三、倍半萜,（一）概述倍半萜类（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（250280）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。,（5）提取分离,提取 环烯醚萜苷类成分一般采用溶剂法提取，常选用的提
13、取溶剂为水、甲醇、乙醇、稀丙酮等溶剂。用水作为提取溶剂时，为防止植物体内酶和有机酸的影响，提取前需在被提取的药粉中拌入适量碳酸钙或氢氧化钡。分离 提取液减压浓缩后预先用乙醚或石油醚脱脂，再用正丁醇萃取出环烯醚萜苷类成分；也可在脱脂后用铅盐沉淀法除去杂质，再用正丁醇或其他方法从滤去沉淀的水溶液提取出环烯醚萜苷；还可以将环烯醚萜苷的提取液通过活性炭柱，先用水洗脱除去水溶性杂质后，再用乙醇将环烯醚萜苷洗脱出来，浓缩即可得苷的粗品。,在同一植物药中，往往含有多种结构类似的环烯醚萜苷类化合物，为了得到单一成分，往往需经硅胶、氧化铝等制备性薄层或柱色谱法进行分离，目前高效液相色谱也已广泛应用于环烯醚萜苷的
14、分离。,青蒿素是中药青蒿（黄花蒿）（Artemisia annua）中分离到的具过氧结构的倍半萜内酯，有很好的抗恶性疟疾活性，是高效、速效、低毒的抗疟药物。但它不溶于水，甚至在油中的溶解度也不大，影响其发挥疗效，为此，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，是抗疟的有效成分。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
15、于水，可以利用此性质提取分离山道年。,（二）分类及重要化合物,1分类 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，其碳环可有五、六、七甚至十二元的大环。,2需掌握的化合物结构,青蒿素 山道年 -山道年artemisinin -santonin -santonin,3薁类化合物（azulenoids）,（1）结构特征 由五元环与七元环骈合而成，可看成是由环戊二烯负离子和环庚三烯正离子骈合而成，属于非苯核芳烃化合物，具有一定的芳香性。薁类化合物主要存在于挥发油中，游离存在的很少，大多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等活性。,（2）性质,在挥发油分级蒸馏时，高沸点馏分中有时可看见美丽的蓝色、紫色或绿色的馏分，这显示可能有薁类成分存在。 薁类沸点较高，一般在250-300,。 不溶于水，可溶于有机溶剂和强酸，加水稀释又可析出，故可用60%-65%硫酸或磷酸提取。 能与苦味酸或三硝基苯试剂产生络合物结晶，此结晶具有敏锐的熔点可借以鉴定。,（3）鉴别, 溴化反应（Sabaty反应）：取挥发油1D，溶于1ml CHCl3中，加入5%溴的CHCl3溶液数滴，如产生兰色、紫色或绿色时，则有薁类化合物存在。 对-二甲基苯甲醛-浓硫酸反应（Enrlich反应）：阳性反应为紫色或红色。,（4）化合物,愈创木薁莪术醇莪术二醇（具有抗肿瘤作用）等。,
