第八章

萜類化合物和揮發(fā)油學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.掌握萜類化合物的定義和分類。

2.熟悉環(huán)烯醚萜（苷）的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

3.掌握揮發(fā)油的組成、理化性質(zhì)及提取分離方法。

4.熟悉揮發(fā)油化學(xué)常數(shù)的含義。

5.熟悉紫杉中所含化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)及生物活性。

6.熟悉龍膽中主要化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)類型及提取分離方法。重點：萜的定義和分類，萜的理化性質(zhì)，環(huán)烯醚萜的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、提取分離。揮發(fā)油的組成、性質(zhì)、提取分離方法。難點：環(huán)烯醚萜的結(jié)構(gòu)、硅膠硝酸銀色譜。第一節(jié)萜類一、萜的含義:

萜類化合物是一類由甲戊二羥酸衍生而成，基本碳架具有二個或二個以上異戊二烯單位結(jié)構(gòu)特征的化合物。開鏈萜烯分子式具有（Ｃ５Ｈ８）n通式。萜類化合物多數(shù)具有雙鍵、共軛雙鍵、甲基、偕二甲基等。許多是含氧衍生物，如醇、酮、醛、酸、酯及苷，其次還有含氮的衍生物，少量含硫的衍生物。二、萜類化合物的分類:

類別碳原子數(shù)異戊二烯單位數(shù)存在形式

單萜102揮發(fā)油

倍半萜153揮發(fā)油

二萜204樹脂、苦味素、葉綠素植物醇

二倍半萜255海綿、植物病菌、昆蟲代謝物

三萜306皂苷、樹脂、植物乳汁

四萜408植物胡蘿卜素

多萜～7×103～3×105>8橡膠、硬橡膠經(jīng)驗的異戊二烯法則:

自然界存在的萜類化合物都是異戊二烯的聚合體或其衍生物。

異戊二烯(一).單萜

單萜（monoterpenoids）的基本碳架由10個碳原子構(gòu)成，即2個異戊二烯單位，多是揮發(fā)油的組成成分（多具有較強的香氣和生物活性，是醫(yī)藥、食品及化妝品工業(yè)的重要原料。一般按其結(jié)構(gòu)中的碳環(huán)數(shù)目分類，可分為無環(huán)、單環(huán)、雙環(huán)及三環(huán)等結(jié)構(gòu)種類。也有依據(jù)單萜的含氧官能團分類的。（1）無環(huán)單萜（acyclicmonoterpenoid）常見的三種類型

月桂烷型薰衣草烷型艾蒿烷型

代表化合物有檸檬醛和香葉醇

檸檬醛存在于植物的揮發(fā)油中，其中在檸檬草油、川桂葉油和樟葉油中含量較高，多在70％以上。有一對順反異構(gòu)體，反式的稱為α型，順式的稱為β型。它們通常混合共存，但以反式檸檬醛為主。

α型檸檬醛β型檸檬醛

香葉醇也叫牻牛兒醇，玫瑰油、香葉天竺葵油中均含有此成分，與香橙醇互為幾何異構(gòu)體.都是香料工業(yè)中不可缺少的原料．

牻牛兒醇香橙醇

芳香的玫瑰油！（2）單環(huán)單萜

常見的化合物有：檸檬烯薄荷酮辣薄荷酮桉油精（3）雙環(huán)單萜

芍藥苷是芍藥（Paeonia

albiflora）根中的蒎烷單萜苷，在芍藥中還有白芍藥苷、新芍藥苷、苯甲酰芍藥苷等結(jié)構(gòu)類似的苷，多具有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、抗炎活性。

芍藥苷

龍腦即中藥冰片，又稱“樟醇”，是樟腦的還原產(chǎn)物。龍腦是白色片狀結(jié)晶，有升華性。不但有發(fā)汗、興奮、鎮(zhèn)痙和防止腐蝕等作用，還有顯著的抗氧功能，臨床上普遍應(yīng)用的治療冠心病、心絞痛的良藥蘇冰滴丸的主要成分就是冰片。此外，它還是香料工業(yè)的主要原料。

樟腦是最重要的萜酮之一，我國產(chǎn)的天然樟腦產(chǎn)量占世界第一位。樟腦在醫(yī)藥上主要用做刺激劑和強心劑，還有局部刺激作用和防腐作用，可用于神經(jīng)痛、炎癥及跌打損傷。

（4）環(huán)烯醚萜類

它是一類特殊的單萜，多與糖結(jié)合形成苷。環(huán)烯醚萜類化合物在中藥中分布較廣，在玄參科、茜草科、唇形科及龍膽科中較為常見，有多種生理活性（利膽、健胃、降糖、抗菌消炎等），目前發(fā)現(xiàn)的已達900余種。環(huán)烯醚萜類化合物根據(jù)其環(huán)戊烷環(huán)是否裂環(huán)，可分為兩大類：①環(huán)烯醚萜苷類

其苷元結(jié)構(gòu)特點為C1多連羥基，并多成苷，且多為β-D-葡萄糖苷，常有雙鍵存在，一般為△3（4），C5、C6、C7有時連羥基，C8多連甲基或羥甲基或羥基，C7-8有時具環(huán)氧醚結(jié)構(gòu)。

梔子苷存在于梔子（Gardenia

jasminoides）中，梔子苷為主要成分，與梔子的清熱瀉火及治療腎炎水腫作用有一定的關(guān)系，且有一定瀉下作用，其苷元京尼平（genipin）具有顯著的促進膽汁分泌活性。梔子苷梓醇是地黃（Rehmannia

glutinosa）降血糖的有效成分，并有較好的利尿及遲緩性瀉下作用。梓醇②裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷

其苷元結(jié)構(gòu)特點為C7-C8處斷鍵成裂環(huán)狀態(tài)。裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷在龍膽科、睡菜科、忍冬科、木犀科等植物中分布較廣，在龍膽科的龍膽屬及獐牙菜屬分布更為普遍。

龍膽苦苷龍膽堿

龍膽苦苷在龍膽（Gentiana

scabra）、當(dāng)藥（Swertia

pseudochinensis）及獐牙菜（青葉膽）（Swerte

mileensis）等植物中均有存在，是龍膽的主要有效成分和苦味成分，味極苦，將其稀釋至1:12000的水溶液，仍有顯著苦味。龍膽苦苷在氨的作用下可轉(zhuǎn)化成龍膽堿。環(huán)烯醚萜的理化性質(zhì)ⅰ.環(huán)烯醚萜苷和裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷大多數(shù)為白色結(jié)晶體或粉末，多具有旋光性,味苦。ⅱ.環(huán)烯醚萜苷類易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，難溶于氯仿、乙醚和苯等親脂性有機溶劑。ⅲ.環(huán)烯醚萜苷易被水解，生成的苷元為半縮醛結(jié)構(gòu)，其化學(xué)性質(zhì)活潑，容易進一步聚合，難以得到結(jié)晶苷元。ⅳ.苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸等都能變色。游離的苷元遇氨基酸并加熱，即產(chǎn)生深紅色至藍(lán)色，最后生成藍(lán)色沉淀。因此，與皮膚接觸，也能使皮膚染成藍(lán)色。ⅴ.苷元溶于冰醋酸溶液中，加少量銅離子，加熱，顯藍(lán)色。(二)倍半萜：

倍半萜類（sesquiterpenoids）的基本碳架由15個碳原子構(gòu)成，即3個異戊二烯單位，大多與單萜類共存于植物揮發(fā)油內(nèi)，是揮發(fā)油高沸程（250℃—280℃）的主要組分，也有低沸點的固體。倍半萜的含氧衍生物多有較強的香氣和生物活性，倍半萜活性一般強于單萜，是醫(yī)藥、食品、化妝品工業(yè)的重要原料。倍半萜類化合物多按其結(jié)構(gòu)中的碳環(huán)數(shù)目分類，可分為無環(huán)（開鏈）、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)及四環(huán)等結(jié)構(gòu)種類。

1.開鏈倍半萜

金合歡醇存在于金合歡花油、橙花油、香茅中。

橙花醇又稱苦橙油醇，具有蘋果香，是橙花油中的主要成分之一。

2.單環(huán)倍半萜

青蒿素:

倍半萜內(nèi)酯過氧化物，抗瘧。但水中溶解度差，后制成二氫青蒿素、青蒿琥酯鈉、蒿甲醚等衍生物用于臨床。

(三)雙萜類

雙萜類(diterpenoids)是由4個異戊二烯單位構(gòu)成、含20個碳原子的化合物類群。是高等植物的普遍成分，它們形成樹脂，尤其是針葉樹樹脂中的主要部分。在樹脂中，它們與苯基丙烷衍生物，如松醇一起存在，而松醇是木質(zhì)素的基本成分。多數(shù)雙萜烯都呈現(xiàn)有兩個或三個環(huán)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在無環(huán)的雙萜烯中葉綠醇是最重要的組分，它是非常豐富的葉綠素分子的一部分。1.直鏈二萜:

植物醇,與葉綠素分子中的卟啉(卟啉)結(jié)合成酯的形式存在于植物中，曾作為合成維生素E、K1的原料。

維生素A1

動物生長所必須的，人體缺乏它，會導(dǎo)致夜盲癥。食物中含胡羅卜素，可以在體內(nèi)分解為維生素A，胡羅卜素是維生素A的前體。

2.單環(huán)二萜：維生素A

3.雙環(huán)二萜:

以含氧衍生物為主。多為右松脂烷和松香烷型，是合成聚酯或聚酰胺類塑料的原料。

二萜內(nèi)酯是一類活性很強的成分。銀杏內(nèi)酯是銀杏葉及根皮的苦味成分，是治療心腦血管疾病的主要有效成分。β-胡蘿卜素在動物和人體內(nèi)酶的催化下能氧化成維生素A1，因此是一種前維生素。

(四)三萜類

多為五元環(huán)，代表性的三萜類為角鯊烯，它被認(rèn)為是許多三萜烯（如烏散烷、齊墩果烷、羽扇烷）的先質(zhì)。角鯊烯有微弱香氣，在生物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為膽固醇。β-胡蘿卜素角鯊烯

三.理化性質(zhì)

(一)物理性質(zhì)1.性狀:大多為白色結(jié)晶或無定形粉末，味苦。2.溶解性:萜類化合物難溶于水，溶于甲醇、乙醇、易溶解于乙醚,氯仿,乙酸乙酯等親脂性有機溶劑。3.旋光性:大多數(shù)具有手性碳,有光學(xué)活性.(二)化學(xué)性質(zhì)

1.加成反應(yīng)

如與鹵化氫加成反應(yīng)：

檸檬烯與氯化氫在冰醋酸中進行加成反應(yīng)，反應(yīng)完畢加入冰水即析出檸檬烯二氫氯化物的結(jié)晶固體。

2.分子重排反應(yīng)

在萜類化合物中，特別是雙環(huán)萜在發(fā)生加成、消除或親核性取代反應(yīng)時，常常發(fā)生碳架的改變，產(chǎn)生Wagner-Meerwein重排。α-蒎烯合成樟腦的過程，就是應(yīng)用Wagner-Meerwein重排，再氧化而得。

此外,還有一些顯色反應(yīng):苷易被酸水解，生成的苷元因具有半縮醛結(jié)構(gòu)，性質(zhì)活潑，易進一步氧化或聚合而顯深色；甚至隨水解條件的不同產(chǎn)生各種不同顏色的沉淀。中藥地黃、玄參等經(jīng)過干燥或受潮可變黑色，皆因苷類水解的產(chǎn)物氧化聚合所致。其檢識方法為與酚類和胺類呈現(xiàn)各種顏色；與氨基酸共熱生成紅色至藍(lán)色；與皮膚接觸可使之變藍(lán)；于冰醋酸中加少量銅離子加熱也能產(chǎn)生藍(lán)色沉淀等。四、提取分離

環(huán)烯醚萜苷類親水性較強，性質(zhì)不太穩(wěn)定，所以一般在室溫或較低溫度下提取及處理提取液。常選用水、甲醇、乙醇、稀丙酮等作溶劑，并用CaCO3或Ba(OH)2抑制酶的活性并中和植物中的有機酸。提取液經(jīng)減壓濃縮后，可轉(zhuǎn)溶于水中，除去水不溶性雜質(zhì)，再用石油醚脫脂，再用正丁醇萃取減壓回收正丁醇，即得粗苷。或過活性炭和大孔樹脂，水及稀醇依次洗脫除雜，再用適度的醇洗脫得總苷。五、含萜類的中藥

1.紫杉（紅豆杉）：紫杉醇是從紅豆杉屬植物中分離出的具有抗癌活性的二萜生物堿類成分，已用于臨床。從紅豆杉中分出26個紫杉烷型三環(huán)二萜及生物堿。但具有生物活性的成分僅為結(jié)構(gòu)中含C-4、C-5和C-20位的環(huán)氧丙烷結(jié)構(gòu)的10余種成分。

2.龍膽:龍膽苦苷是龍膽等中藥的苦味成分，是龍膽草中促進胃液分泌，增加胃酸的有效成分，在氨的作用下可轉(zhuǎn)化成龍膽堿。龍膽草提取分離：常用浸漬法以甲醇、乙醇提取。醇提液減壓回收后的浸膏，以乙酸乙酯脫脂除雜，剩下的水液過活性炭-硅藻土（1：1）柱，以水、水-甲醇（8：2）,水-甲醇（1：1）洗脫,水-甲醇（1：1）中主要為龍膽苦苷和獐芽菜苦苷。第二節(jié)揮發(fā)油概述

1、概念：揮發(fā)油是具有揮發(fā)性、可隨水蒸汽蒸餾、與水不混溶的油狀液體。

2、藥理作用：止咳、平喘、發(fā)汗、祛痰、鎮(zhèn)痛、抗菌、抗癌等。

3、存在：菊科、蕓香科、傘形科、唇形科、樟科、木蘭科等。

一、化學(xué)組成

1、萜類：單萜、倍半萜及其含氧衍生物。

2、芳香族小分子化合物，多為苯丙素酚類。

3、脂肪族小分子化合物。二、理化性質(zhì)

1.多為無色或淡黃色透明液體。2.常溫下易揮發(fā)，具有濃烈的香味，涂在紙上不留痕跡，可與脂肪油區(qū)別。少數(shù)有顏色，薁類多顯藍(lán)色。

“腦”—揮發(fā)油在低溫下析出的結(jié)晶物。

3.揮發(fā)油易溶于各種有機溶劑，難溶于水。

4.揮發(fā)油對光線、空氣及溫度較敏感，易氧化分解及變質(zhì)，所以應(yīng)低溫、密閉、避光保存。

5.大多數(shù)揮發(fā)油比水輕，具有光學(xué)活性，并具有折光性。6.化學(xué)常數(shù)：

酸值：代表揮發(fā)油中游離羧酸和酚類的含量。以中和1克揮發(fā)油中含有的游離羧酸和酚類所需要的氫氧化鉀毫克數(shù)來表示。

酯值：代表酯類成分的含量。以水解1克揮發(fā)油中所含酯所需要的氫氧化鉀毫克數(shù)來表示。

皂化值：等于酸值和酯值之和。代表揮發(fā)油中游離羧酸和酚類和結(jié)合態(tài)酯總量的指標(biāo)。

三、揮發(fā)油的提取

1、蒸餾法：共水蒸餾、水蒸氣蒸餾和隔水蒸餾法。

2、溶劑提取法：石油醚、乙醚等提取，再用乙醇溶解浸膏，經(jīng)降溫除去不溶物，回收乙醇得凈油。

3、壓榨法:用于含揮發(fā)油較高的新鮮植物。橘、柑、檸檬等。

4、超臨界流體萃取法：利用一種物質(zhì)在臨界溫度和壓力下形成的流體進行提取的方法。常用二氧化碳作為超臨界流體提取揮發(fā)油。能防止氧化熱解，制得的芳香揮發(fā)油保持原有的芳香氣味。

四、揮發(fā)油的分離

1、冷凍析晶法；

2、分餾法；

3、化學(xué)分離法：

(1)堿性成分:10%鹽酸或硫酸萃取。

(2)酸性成分:分別用碳酸氫鈉和氫氧化鈉,分離羧酸和酚類.內(nèi)酯類化合物。

(3)羰基化合物：

Ａ：亞硫酸氫鈉:30%亞硫酸氫鈉低溫短時間振搖提取,有加成物析出,分離,加酸或堿分解，以乙醚提取即可.

Ｂ：吉拉德試劑：揮發(fā)油的乙醚層，回收乙醚后加入試劑的乙醇液,再加入10%醋酸,加熱回流，待反應(yīng)完成,加水稀釋,用乙醚萃取，分取水層加酸酸化,再用乙醚萃取,蒸去乙醚即可。

(4)醇類：鄰苯二甲酸酐

4、色譜分離法

(1)氧化鋁或硅膠：石油醚或正己烷；石油醚:乙酸乙酯做展開劑。

(2)硝酸銀絡(luò)合色譜