萜揮發(fā)油課件

第六章

萜類化合物和揮發(fā)油（TerpenoidsandVolatileOils

)

教學(xué)目的

掌握

萜類化合物：含義、分類及代表化合物的結(jié)構(gòu)。卓酚酮、環(huán)烯醚萜苷、薁類的結(jié)構(gòu)特點和主要性質(zhì)。揮發(fā)油：定義、通性、化學(xué)組成及提取分離方法

熟悉萜類化合物的理化性質(zhì)、提取分離方法。了解萜類的生源途徑及生物活性。

1.生源關(guān)系與概念(1)經(jīng)驗的異戊二烯規(guī)則（empiricalisoprenerule)a一.概述薄荷醇維生素A大多數(shù)萜類化合物的結(jié)構(gòu)骨架可以看成是由異戊二烯相連而成b很多化合物，進(jìn)行加熱分解后均獲得產(chǎn)率很高的異戊二烯：C5H8一.概述c1887提出異戊二烯法則：萜類化合物由異戊二烯衍變而來，是異戊二烯的聚合體或衍生物OttoWallach德國化學(xué)家一.概述萜類化合物是由兩個或兩個以上異戊二烯分子聚合衍生而成，符合(C5H8)n通式。Ruzicka稱上述法則為“經(jīng)驗的異戊二烯法則”。LeopoldRuzicka瑞士化學(xué)家一.概述提出:萜類的前體物是活性的異戊二烯一.概述焦磷酸異戊烯酯(IPP)焦磷酸二甲基烯丙酯(DMAPP)乙酰輔酶A乙酰乙酰輔酶A甲戊二羥酸單酰輔酶A甲戊二羥酸(MVA)一.概述DMPP(C5)一.概述萜類化合物在自然界分布十分廣泛，種類繁多，萜類化合物是天然物質(zhì)中最多的一類化合物。骨架龐雜、結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，現(xiàn)據(jù)不完全統(tǒng)計萜類化合物已超過了26000多種。2.分布一.概述作為植保素使用，開發(fā)生物農(nóng)藥.

3.生物活性具有廣泛的生物活性。如：青蒿素、人參皂苷、甘草酸、齊墩果酸等等。山茱萸

本章內(nèi)容一、概述二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離

萜類化合物的分類與分布二.結(jié)構(gòu)分類（一）單萜（monoterpenoids)是植物揮發(fā)油的主要組成成分，含氧衍生物多具有較強的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原料。二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）1.鏈狀單萜二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）2.環(huán)狀單萜用于肝癌

二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）2.環(huán)狀單萜冰片冰硼散、金嗓子喉寶、草珊瑚含片、蘇冰滴丸二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）2.環(huán)狀單萜

防治老年性癡呆

二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）

卓酚酮類化合物的特殊性質(zhì)：

卓酚酮具有酚的通性，酸性強弱介于酚類和羧酸之間，即酚<卓酚酮<羧酸。能與多種金屬離子形成絡(luò)合物結(jié)晶體，并顯示不同顏色，可用于鑒別。如銅絡(luò)合物結(jié)晶為綠色，鐵絡(luò)合物結(jié)晶為紅色。二.結(jié)構(gòu)分類4.環(huán)烯醚萜（iridoids)烯醇化縮合天然多以苷存在，分布較廣，如玄參科，茜草科，唇形科等。為臭蟻二醛(iridoidial)的縮醛衍生物。二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）二.結(jié)構(gòu)分類①大多數(shù)為白色粉末，具有吸濕性。多具有旋光性,

味苦。二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）(1)理化性質(zhì)②環(huán)烯醚萜苷類可溶于H2O、CH3OHEtOH、Acetone和n-BuOH，難溶于CHCl3、

(CH3CH2)2O和C6H6等親脂性有機溶劑。二.結(jié)構(gòu)分類二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）玄參生地

③半縮醛-OH，使苷元不穩(wěn)定，易分解、易聚合，產(chǎn)生沉淀變色，不易得到結(jié)晶苷元。二.結(jié)構(gòu)分類（單萜）④氨基酸反應(yīng)

在加熱條件下與氨基酸作用，生成藍(lán)色或紫色沉淀。與皮膚接觸，也能使皮膚染成藍(lán)色。梔子二.結(jié)構(gòu)分類（二）倍半萜（sesquiterpenoids)由3個異戊二烯單位構(gòu)成、含15個碳原子。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以揮發(fā)油的形式存在，是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成成分，在植物中多以醇、酮、內(nèi)酯或苷的形式存在，亦有以生物堿形式存在。二.結(jié)構(gòu)分類（倍半萜）環(huán)狀倍半萜屠呦呦李英李國橋二.結(jié)構(gòu)分類（倍半萜）棉酚2.薁類衍生物(azulenoids)二.結(jié)構(gòu)分類（倍半萜）（1）結(jié)構(gòu)特征：屬于非苯芳烴化合物，具有一定的芳香性。

多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲等生物活性。愈創(chuàng)木薁存在于滿山紅、桉葉的揮發(fā)油中，是燙傷膏的主要成分二.結(jié)構(gòu)分類（倍半萜）莪術(shù)醇沸點較高，一般在250oC~300oC。揮發(fā)油分餾時，高沸點餾分見到美麗的藍(lán)色、紫色或綠色的現(xiàn)象時，示有薁類化合物的存在。二.結(jié)構(gòu)分類（倍半萜）薁類化合物溶于有機溶劑，不溶于水，溶于強酸（可用60~65%硫酸或磷酸提取薁類成分）（2）理化性質(zhì)能與苦味酸或三硝基苯試劑產(chǎn)生π絡(luò)合物結(jié)晶，此結(jié)晶具有敏銳的熔點可借以鑒定。二.結(jié)構(gòu)分類（倍半萜）（3）鑒別①溴化反應(yīng)（Sabaty反應(yīng)）：取揮發(fā)油1D，溶于1mlCHCl3中，加入5%溴的CHCl3溶液數(shù)滴，如產(chǎn)生蘭色、紫色或綠色時，則有薁類化合物存在。②對-二甲基苯甲醛-濃硫酸反應(yīng)（Enrlich反應(yīng)）：陽性反應(yīng)為紫色或紅色。

（三）二萜(diterpenoids)二.結(jié)構(gòu)分類由4個異戊二烯單位構(gòu)成、含20個碳原子的化合物類群。它們的結(jié)構(gòu)顯示多樣性。分為鏈狀與環(huán)狀。分子量大，多數(shù)無揮發(fā)性。二.結(jié)構(gòu)分類（二萜）二.結(jié)構(gòu)分類（二萜）紫杉醇(taxol)(紅豆杉醇)，最早來源于太平洋紅豆杉Taxusbrevifolia的樹皮，臨床現(xiàn)用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌。二.結(jié)構(gòu)分類（二萜）2.環(huán)狀二萜二.結(jié)構(gòu)分類（二萜）甜菊苷（stevioside）,甜度為蔗糖的300倍COOglcOglc-glc二.結(jié)構(gòu)分類（四）二倍半萜(sesterterpenoids)抑菌、抗滴蟲由5個異戊二烯單位構(gòu)成、含25個碳原子的化合物類群。數(shù)量少，約有6種類型、30余種化合物

說出下列化合物的結(jié)構(gòu)類型

本章內(nèi)容一、概述二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離三.理化性質(zhì)(一)物理性質(zhì)二萜和二倍半萜多為結(jié)晶性固體。

單萜、倍半萜多為具有特殊香氣的油狀液體，隨分子量和雙鍵的增加，功能基的增多，化合物的揮發(fā)性降低，熔點和沸點相應(yīng)增高。

形態(tài)：三.理化性質(zhì)2.味：萜類化合物多具有苦味，所以萜類化合物又稱苦味素。也有的有甜味。旋光和折光性：大多數(shù)萜類具有不對稱碳原子，具有光學(xué)活性，且多有異構(gòu)體存在。三.理化性質(zhì)萜類化合物親脂性強，易溶于醇及脂溶性有機溶劑。具內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的萜類化合物能溶于堿水，酸化后，又重新析出。4.溶解度三.理化性質(zhì)(二)化學(xué)性質(zhì)羰基加成反應(yīng)R-CHONaHSO3R-CH-SO3NaOH-+H或OH-+吉拉德（girard）試劑吉拉德（girard）試劑P吉拉德（girard）試劑T++

本章內(nèi)容一、概述二、結(jié)構(gòu)分類三、理化性質(zhì)四、提取分離四.提取分離（一）提取環(huán)烯醚萜以苷的形式較多見，為防止水解，常加入碳酸鈣、氫氧化鋇等抑制酶活性，中和酸。倍半萜內(nèi)酯類化合物容易發(fā)生結(jié)構(gòu)重排，盡可能避免酸、堿的處理。二萜類易聚合樹脂化，所以宜選用新鮮藥材或迅速晾干的藥材。四.提取分離1.溶劑法藥材EtOHorMeOH提取，回收醇浸膏藥渣用H2O分散，系統(tǒng)溶劑分離法石油醚（脫脂層）

乙醚（極性小的苷元）乙酸乙酯（極性大的苷元）正丁醇苷四.提取分離2.堿溶酸沉法適合于結(jié)構(gòu)中具有內(nèi)酯環(huán)的萜類，尤其倍半萜內(nèi)酯類。但應(yīng)注意防止結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。3.吸附法活性炭吸附水洗有機溶劑洗脫純品苷2).大孔樹脂法樣品樹脂吸附水洗不同濃度的醇洗脫純品苷1).活性炭樣品四.提取分離（二）分離結(jié)晶法利用在不同溶劑中樣品的溶解度不同進(jìn)行分離。2.柱色譜法吸附劑：硅膠中性氧化鋁3.利用特殊功能團(tuán)如：內(nèi)酯、羰基、雙鍵等練習(xí)萜類化合物凡由甲戊二羥酸衍生、且分子式符合（C5H8)n通式的衍生物均稱為萜類化合物。環(huán)烯醚萜為臭蟻二醛(iridoidial)的縮醛衍生物。（1）請解釋中藥地黃在加工過程中變黑的原因。（2）如何檢識中藥材中的是否含有卓酚酮。能與多種金屬離子形成絡(luò)合物結(jié)晶體，并顯示不同顏色，如銅絡(luò)合物結(jié)晶為綠色，鐵絡(luò)合物結(jié)晶為紅色。薁、①溴化反應(yīng)（Sabaty反應(yīng)）：取揮發(fā)油1D，溶于1mlCHCl3中，加入5%溴的CHCl3溶液數(shù)滴，如產(chǎn)生蘭色、紫色或綠色時，則有薁類化合物存在。②對-二甲基苯甲醛-濃硫酸反應(yīng)（Enrlich反應(yīng)）：陽性反應(yīng)為紫色或紅色。環(huán)烯醚萜？（3）如何將檸檬醛從檸檬草油中分離出來？羥基加成練習(xí)3.填空（1）萜類化合物主要根據(jù)-------------分類。（2）萜類化合物生源途徑中的關(guān)鍵前體物質(zhì)是-------（3）萜類化合物中具有酸性的是-------（4）能用于制備天然藍(lán)色素的化合物類型是-------（5）具有抗瘧作用的是-------，其結(jié)構(gòu)類型屬于環(huán)狀倍半萜--（6）萜類化合物中具有鮮艷顏色的是-------（7）銀杏葉的活性成分主要有-黃酮------和-二萜內(nèi)酯------類型。

揮發(fā)油VolatileOils主要內(nèi)容一.概述二.揮發(fā)油的通性三.提取四.分離五.揮發(fā)油成分的鑒定一.概述

揮發(fā)油(volatileoils)又稱精油(essentialoils)，是一類可隨水蒸氣蒸餾、具有芳香氣味的油狀液體的總稱。1.定義：2.分布與生物活性一.概述3.化學(xué)組成主要是單萜、倍半萜和它們含氧衍生物，且含氧衍生物多半是生物活性較強或具有芳香氣味的主要組成成分。

1).萜類化合物一.概述3.化學(xué)組成2）芳香族化合物

揮發(fā)油中的芳香族化合物，多為萜源衍生物和結(jié)構(gòu)多具有C6-C3骨架的苯丙烷類衍生物。茴香醚α（β）－細(xì)辛醚一.概述3.化學(xué)組成

3).脂肪族化合物揮發(fā)油中常有存在一些小分子脂肪族化合物，如：松節(jié)油的正庚烷(n-keptane)，桂花頭香中正癸烷(n-decane)等。在一些揮發(fā)油中還常含有小分子醇、醛及酸類化合物。如陳皮揮發(fā)油中的正壬醇(n-nonylalcohol)等一.概述3.化學(xué)組成

4).其它類化合物除上述三類化合物外，還有一些揮發(fā)油樣物質(zhì)，如芥子油、揮發(fā)杏仁油、大蒜油等，也能隨水蒸氣蒸餾，故也稱之為“揮發(fā)油”。主要內(nèi)容一.概述二.揮發(fā)油的通性三.提取四.分離五.揮發(fā)油成分的鑒定二.揮發(fā)油的通性1．顏色揮發(fā)油大多數(shù)具有香氣或其它特異氣味，有辛辣燒灼的感覺，呈中性或酸性。揮發(fā)油的氣味，往往是其品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志。(一)性狀2．氣味二.揮發(fā)油的通性揮發(fā)油在常溫下為透明液體，有的在冷卻時其主要成分可能析出結(jié)晶。析出物習(xí)稱為“腦”，如薄荷腦、樟腦等。3．形態(tài)揮發(fā)油在常溫下可自行揮發(fā)而不留任何痕跡，這是揮發(fā)油與脂肪油的本質(zhì)區(qū)別。4．揮發(fā)性二.揮發(fā)油的通性

沸點一般在70～300oC之間，具有隨水蒸氣而蒸餾的特性；比重在0.85～1.065之間（輕、重油之分）；幾乎均有光學(xué)活性，且具有強的折光性。(二)溶解度(三)物理常數(shù)二.揮發(fā)油的通性(四)穩(wěn)定性揮發(fā)油與空氣及光線接觸，常會逐漸氧化變質(zhì)，使之比重增加，顏色變深，失去原有香味，并能形成樹脂樣物質(zhì)，不能再隨水蒸氣而蒸餾。因此產(chǎn)品應(yīng)貯于棕色瓶內(nèi)，裝滿、密塞并在陰涼處低溫保存。主要內(nèi)容一.概述二.揮發(fā)油的通性三.提取四.分離五.揮發(fā)油成分的鑒定三.提取

(一)水蒸氣蒸餾法

揮發(fā)油與水不相混合，當(dāng)受熱后，二者蒸氣壓的總和與大氣壓相等時，溶液沸騰，則揮發(fā)油可隨水蒸氣蒸餾出來。三.提取(二)浸取法

對不宜用水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油原料，可以直接利用有機溶劑進(jìn)行浸取。

常用的方法有油脂吸收法、溶劑萃取法、超臨界流體萃取法。

1.油脂吸收法：三.提取

豬油3份，牛油2份50×100cm玻璃板新鮮藥材

花瓣金屬網(wǎng)木制框架三.提取花瓣與油脂50～60度低溫加熱浸泡芳香成分溶于油脂中三.提取2．溶劑萃取法

溶劑：石油醚(30～60oC)、二硫化碳、四氯化碳、苯等。方法：回流浸出法、冷浸法等。脂溶性雜質(zhì)三.提取3.超臨界流體萃取法（supercriticalfluidextraction,SFE)

原理：在臨界溫度和臨界壓力以上的相區(qū)內(nèi)的物質(zhì)是液體和氣體成分一相的流體，即超臨界流體。擴(kuò)散系數(shù)和粘度接近氣體，密度卻似液體，對其他物質(zhì)有很好的溶解力。在超臨界溫度下，改變壓力和溫度，可引起流體粘度和密度的變化，即可改變流體對物質(zhì)的溶解特性。對性質(zhì)不穩(wěn)定，易熱解的物質(zhì)有很好的提取能力，提取效率高。

(三)冷壓法此法適用于新鮮原料，如桔、柑、檸檬果皮含揮發(fā)油較多的原料。優(yōu)點：此法所得揮發(fā)油可保持原有的新鮮香味。缺點：但可能溶出原料中的不揮發(fā)性物質(zhì)。如：檸檬油常溶出原料中的葉綠素，而使檸檬油呈綠色。三.提取主要內(nèi)容一.概述二.揮發(fā)油的通性三.提取四.分離五.揮發(fā)油成分的鑒定四.分離常用的分離方法：冷凍法、分餾、化學(xué)法、色譜法(一)冷凍處理

將揮發(fā)油置于0℃以下使析出結(jié)晶，如無結(jié)晶析出可將溫度降至-20℃，繼續(xù)放置。取出結(jié)晶再經(jīng)重結(jié)晶可得純品。例如薄荷油的制備。四.分離薄荷油－10℃放置12hr析出粗腦第一批油－20℃放置24hr析出粗腦第二批加熱熔融0℃放置較純薄荷油四.分離(二)分餾法利用成分沸點不同，氣化先后順序不同進(jìn)行分離。沸點規(guī)律：1.隨碳原子數(shù)增加，沸點升高。2.雙鍵數(shù)目越多，沸點越高。3.官能團(tuán)極性越大，越高。4.反式沸點高于順式結(jié)構(gòu)的沸點。四.分離(三)化學(xué)法1．利用酸、堿性不同進(jìn)行分離(1)堿性成分的分離

1%鹽酸或硫酸萃取

堿化酸水層

乙醚萃取乙醚層蒸去乙醚堿性成分揮發(fā)油/乙醚四.分離(三)化學(xué)法1.(2)酚、酸性成分的分離揮發(fā)油/乙醚5%NaHCO3萃取

堿液H+乙醚萃取

蒸去乙醚乙醚＋酸性成分2％NaOH萃取

堿液H+乙醚萃取

酚性成分四.分離(三)化學(xué)法2.利用功能團(tuán)特性進(jìn)行分離

1).醇類成分的分離四.分離(三)化學(xué)法2.利用功能團(tuán)特性進(jìn)行分離(2)醛、酮化合物的分離：

加亞硫酸氫鈉酮類化合物和亞硫酸氫鈉生成結(jié)晶狀的衍生物，此物質(zhì)經(jīng)堿處理又可得到酮化合物。吉拉德試劑T或P（Girard)四.分離(三)化學(xué)法2.利用功能團(tuán)特性進(jìn)行分離(3)其它成分的分離酯類成分，多使用精餾或色譜分離醚類與濃酸形成氧鹽易溶于水雙鍵：利用Br2、HCl、HBr、NOCl2等試劑進(jìn)行加成，產(chǎn)物常為結(jié)晶狀態(tài)，可借以分離和純化。四.分離(四)色譜分離法色譜法中以硅膠和氧化鋁吸附柱色譜應(yīng)用最為廣泛。但硅膠色譜在分離兩個順反異構(gòu)體時則無能為力。因此多采用AgNO3絡(luò)合色譜法。

分離原理：雙鍵的多少和位置不同，與硝酸銀形成π絡(luò)合物難易程度和穩(wěn)定性的差別，而得到分離。四.分離(四)色譜分離法

1.雙鍵越多吸附能力越強2.末端雙鍵吸附力大于一般雙鍵3.順式大于反式4.環(huán)外雙鍵大于環(huán)內(nèi)雙鍵5.雙鍵個數(shù)相同，按照極性大小具體規(guī)律如下：四.分離四.分離練習(xí)：試比較以下兩組化合物在硅膠－硝酸銀絡(luò)合色譜中的出柱先后順序A1233，2，1四.分離3214主要內(nèi)容一