第九章-萜類化合物課件

第九章萜類化合物與精油一、萜類化合物的含義萜類化合物是天然物質(zhì)中最多的一類化合物。如：揮發(fā)油、樹脂、橡膠以及胡蘿卜素等萜類成分中，有些具有生理活性，如：龍腦、山道年和川楝素（驅(qū)蛔）、穿心蓮內(nèi)酯（抗菌)、人參皂苷以及甘草酸等一、萜類化合物的含義mentholsantoninmyrceneprotopanaxadiol一、萜類化合物的含義上述這些化合物，進行氧化加熱后都產(chǎn)生異戊二烯，即：C5H8定義：凡由異戊二烯聚合衍生的化合物，其分子式符合(C5H8)n通式的。倍半萜153揮發(fā)油單萜102揮發(fā)油半萜 5n=1植物葉二、萜類的結(jié)構(gòu)分類萜類化合物的分類及分布二萜204樹脂、苦味質(zhì)、植物醇二倍半萜255海綿、植物病菌三萜306皂苷、樹脂、植物乳汁四萜408植物胡蘿卜素多聚萜~7.5×103至~3×105(C5H8)n橡膠、硬橡膠分類碳數(shù)(C5H8)n存在二、萜類的結(jié)構(gòu)分類（一）單萜（monoterpenoids)1.鏈狀單萜較重要的化合物是一些含氧衍生物，如：萜醇、萜醛類。二、結(jié)構(gòu)分類(一)單萜（monoterpenoids)2.環(huán)狀單萜是由焦磷酸香葉酯（GPP）的雙鍵異構(gòu)化生成焦磷酸橙花酯（nerylpyrophosphate,NPP），NPP再經(jīng)雙鍵轉(zhuǎn)位脫去焦磷酸基，生成具薄荷烷骨架的陽碳離子后，進一步而成薄荷烷衍生物。重要的環(huán)狀單萜化合物：重要的環(huán)狀單萜化合物：二、結(jié)構(gòu)分類(一)單萜（monoterpenoids)3.卓酚酮類（troponoides）是一類變形的單萜，其碳架不符合異戊二烯定則。二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）屬雙環(huán)單萜。蟻臭二醛（iridoidial）的縮醛衍生物。含環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)單元，具環(huán)狀單萜的特點。是從臭蟻的防衛(wèi)性分泌物中分離出來的物質(zhì)，其生物合成途徑不同于單萜，不是經(jīng)由脫去GPP分子中焦磷酸基而直接產(chǎn)生閉環(huán)反應(yīng)這一生源途徑。生物合成途徑如下：二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）環(huán)烯醚萜二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）化學(xué)性質(zhì)1.半縮醛-OH：使苷元不穩(wěn)定，易分解，易聚合。故難得到結(jié)晶苷元。2.呈色反應(yīng)：二、結(jié)構(gòu)分類（二）環(huán)烯醚萜（iridoids）化學(xué)性質(zhì)3.雙鍵性質(zhì)：如：車葉草苷四乙酸酯C-4去甲環(huán)烯醚萜苷類抗炎、保肝、降血糖二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）

由3個異戊二烯單位構(gòu)成，含15個碳原子。

分布在植物和微生物界，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。數(shù)目和結(jié)構(gòu)骨架類型——萜類中最多的一類成分。迄今結(jié)構(gòu)骨架超過200余種，化合物數(shù)千種。分類：無環(huán)倍半萜、環(huán)狀倍半萜、薁類衍生物二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）1.無環(huán)倍半萜二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.環(huán)狀倍半萜二、結(jié)構(gòu)分類（三）倍半萜（sesquiterpenoids）2.環(huán)狀倍半萜二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）由4個異戊二烯單位構(gòu)成，含20個碳原子。分兩類：1.鏈狀二萜2.環(huán)狀二萜1.鏈狀二萜二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜存在于植物中環(huán)狀二萜類，較重要的有：屬雙環(huán)二萜類化合物具有抗炎作用但水溶性不好，為增強穿心蓮內(nèi)酯水溶性，將其制備成衍生物：二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜紫杉醇（taxol）：又稱紅豆杉醇(屬三環(huán)二萜類)1972年底美國FDA批準上市，臨床用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效較好二、結(jié)構(gòu)分類（四）二萜（diterpenoids）2.環(huán)狀二萜

解決紫杉醇（taxol）的資源問題（含量低）：半合成：

為紫杉醇的前體物，是半合成品的母體。在紅豆杉的針葉和小枝中含0.1%。二、結(jié)構(gòu)分類（五）二倍半萜（sesterterpenoids）

該類化合物數(shù)量少，約有6種類型30余種化合物。三、萜類化合物的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)1.性狀（1）形態(tài)：單萜、倍半萜——多具有特殊香氣的油狀液體；常溫可揮發(fā)或低熔點的固體。沸點——單萜<倍半萜（分子量、雙鍵的增加——揮發(fā)性降低，熔點和沸點增高——用分餾法進行分離。）三、萜類化合物的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)

1.性狀（1）形態(tài)：

二萜和二倍半萜——多為結(jié)晶性固體。（2）味：多具苦味（萜類又稱苦味素）（3）旋光和折光性多具有不對稱碳原子，且多有異構(gòu)體。三、萜類化合物的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)

2.溶解度

萜類親脂性強——易溶醇及脂溶性有機溶劑難溶水具內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的萜類——溶于堿水，酸化析出（用于分離純化）萜類對高熱、光和酸堿較為敏感，或氧化，或重排，引起結(jié)構(gòu)改變。三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排1.加成反應(yīng)加成產(chǎn)物通常具有結(jié)晶性：

——識別雙鍵的存在及不飽和度

——分離純化三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)*反應(yīng)時間過長或溫度過高，使雙鍵發(fā)生加成，并形成不可逆的雙鍵加成物。三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排2.氧化反應(yīng)用途——測定分子中雙鍵的位置；萜類醛酮的合成。常用的氧化劑有：臭氧、鉻酐（三氧化鉻）、四醋酸鉛、高錳酸鉀、二氧化硒等。例：三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)臭氧的氧化反應(yīng)：三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排3.脫氫反應(yīng)脫氫反應(yīng)通常在惰性氣體的保護下，用鉑黑或鈀做催化劑，將萜類成分與硫或硒共熱（200~300℃）而實現(xiàn)脫氫。三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)三、萜類化合物的理化性質(zhì)（二）化學(xué)性質(zhì)1.加成反應(yīng)2.氧化反應(yīng)3.脫氫反應(yīng)4.分子重排4.分子重排萜類，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。目前工業(yè)上由α-蒎烯合成樟腦的過程，就是應(yīng)用Wagner-Meerwein重排再氧化制得。四、萜類化合物的提取分離（一）提取單萜、倍半萜多為揮發(fā)油的組成成分，它們的提取分離方法將在揮發(fā)油中論述。環(huán)烯醚萜多以單糖苷的形式存在，親水性較強。倍半萜內(nèi)酯類成分——易發(fā)生結(jié)構(gòu)的重排。二萜類成分——易聚合而樹脂化引起結(jié)構(gòu)變化。宜選用新鮮藥材或迅速晾干的藥材，盡可能避免酸、堿的處理。四、萜類化合物的提取分離（P219提取分離流程）1.結(jié)晶法2.柱層析法吸附劑：硅膠、氧化鋁（中性）等3.利用特殊功能團結(jié)構(gòu)中常含有：內(nèi)酯、雙鍵、羰基等官能團?？芍瞥裳苌铩A溶酸沉等方法。五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（一）紫外光譜具有共軛雙鍵、羰基與雙鍵構(gòu)成共軛體系

——紫外光區(qū)產(chǎn)生吸收。一般最大吸收峰為：共軛雙烯——λmax215~270α、β不飽和羰基——λmax220~250五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（二）紅外光譜

萜類多含有雙鍵、共軛雙鍵、甲基、偕二甲基、環(huán)外亞甲基、含氧官能團等。如：偕二甲基在νmax1370cm-1

（吸收峰裂分，出現(xiàn)二條吸收帶。）內(nèi)酯類——νmax1700cm-1~1800cm-1

（強峰為羰基的特征吸收峰。）五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（二）紅外光譜

在飽和內(nèi)酯環(huán)中，隨著內(nèi)酯環(huán)碳原子數(shù)的減少，環(huán)的張力增大，吸收波長向高波數(shù)移動：六元環(huán)內(nèi)酯羰基——νmax1735cm-1

五元環(huán)″——νmax1770cm-1

四元環(huán)″——νmax1840cm-1五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（三）質(zhì)譜

由于萜的基本母核多，且無穩(wěn)定的芳香環(huán)、芳雜環(huán)及脂雜環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，大多缺乏“定向”裂解基團，因而在電子轟擊下能夠裂解的化學(xué)鍵較多，重排屢屢發(fā)生，裂解方式復(fù)雜。但大多數(shù)萜類還是有一些可供參考的規(guī)律。五、波譜法在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用（四）核磁共振

萜類化合物類型多、骨架復(fù)雜、結(jié)構(gòu)龐雜，大多是根據(jù)文獻收集的氫譜、碳譜數(shù)據(jù)，對樣品進行對照比較進行解析。精油主要內(nèi)容一、概述二、精油的通性三、精油的提取四、精油成分的分離五、精油成分的鑒定定義：系指能被水蒸氣蒸餾出來與水不相溶，具有香味，易流動的油狀液體的總稱。一、概述精油(essentialoils)又稱揮發(fā)油，是中草藥中分布廣泛的一類成分。

少數(shù)以苷的形式存在。主要存在種子植物，尤其是芳香植物中。菊科、蕓香科、傘形科植物，如：小茴香等。一、概述化學(xué)組成

精油所含成分比較復(fù)雜，一種精油中常常含有幾十種到一、二百種成分。如在食品方面——茶葉精油含150多種成分菠蘿含有100余種香味成分。雖然成分多，但往往其中有某數(shù)種成分所占份量較大，且有一定的比例，所以仍能具有一定的性質(zhì)。1.萜類化合物一、概述化學(xué)組成

主要是單萜、倍半萜及其含氧化物。其構(gòu)成精油的主要成分。大多是生物活性較強或具有芳香氣味的主要組成成分。如：薄荷油——含薄荷醇（menthol）8%左右樟腦油——含樟腦（camphor）約為50%一、概述化學(xué)組成

大多是苯丙素衍生物（苯丙烯、苯丙烯酚、苯丙烯醛等）。如：2.芳香族化合物一、概述化學(xué)組成指小分子的烷、烯、脂、酸類成分。如：松節(jié)油——正庚烷（n-keptane）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（mustardoil）、揮發(fā)杏仁油（volatilebitteralmondoil）、大蒜油（garlicoil）等，也能隨水蒸氣蒸餾，故也稱之為“揮發(fā)油”。3.脂肪族化合物4.其它類化合物二、精油的通性㈠性狀氣味：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。精油的氣味，是其品質(zhì)優(yōu)劣的重要標志。二、精油的通性形態(tài)：為透明液體，有的在冷卻時其主要成分可能結(jié)晶析出。這種析出物習(xí)稱為“腦”，如薄荷腦、樟腦等。揮發(fā)性：指在常溫下可自行揮發(fā)而不留任何痕跡，這是精油與脂肪油的本質(zhì)區(qū)別。二、精油的通性(二)物理常數(shù)比重：多數(shù)比水輕，也有比水重的（丁香油、桂皮油），相對密度在0.85~1.065之間。沸點：一般在70~300℃之間，具有隨水蒸氣而蒸餾的特性。光學(xué)活性：大多有光學(xué)活性，比旋度在+97°~177°范圍內(nèi)。且具有強的折光性，折光率在1.43~1.61之間。二、精油的通性(四)穩(wěn)定性（氧化性）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。三、精油的提?、逅魵庹麴s法精油的沸點（B.P）一般在70~300℃之間高達此溫，為什么能蒸餾出來呢？根據(jù)道爾頓分壓定律即：P=PA+PBP—總蒸氣壓；PA—A物分壓；PB—B物分壓當P=大氣壓時則沸騰三、精油的提取總混合液體B.P<混合物中沸點最低物質(zhì)例：沸點混合后沸點℃水100760mmHg69.25226mmHg

苯80.1760mmHg534mmHg①混合物的沸點比任一單一液體的沸點低；②分餾比不變；（即：蒸出油的質(zhì)量與水蒸氣用量成正比）③沸點高的可被水蒸氣蒸餾出來。結(jié)論三、精油的提?、娼》ǎㄓ椭辗?、溶劑萃取法、超臨界流體萃取法）用有機溶劑進行浸取——適用不宜用水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油原料。1．油脂吸收法油脂類一般具有吸收揮發(fā)油的性質(zhì)。分冷吸收法、溫浸吸收法。方法如下圖所示。三、精油的提取三、精油的提取三、精油的提取2．溶劑萃取法溶劑——石油醚、二硫化碳、四氯化碳、苯等方法——回流浸出法、冷浸法等處理——提取后，減壓蒸去有機溶劑后即得浸膏精制——加熱乙醇溶解浸膏，放置冷卻，濾除雜質(zhì)，回收醇得凈油。（原理：利用乙醇對植物蠟等脂溶性雜質(zhì)的溶解度隨溫度下降而降低的特性）三、精油的提取3．超臨界液體萃取法

二氧化碳超臨界流體萃取方法和溶劑萃取技術(shù)相似。特點：防止氧化、熱解及提高品質(zhì)；所得芳香揮發(fā)油氣味與原料相同。工藝技術(shù)要求高，設(shè)備費用投資大。三、精油的提?、缋鋲悍?/p>

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。

搗碎→冷壓→靜置分層→粗品優(yōu)點——保持原有的新鮮香味缺點——可溶出原料中不揮發(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。四、精油成分的分離常用的分離方法有：冷凍處理、分餾法、化學(xué)法、色譜法㈠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：薄荷油制備薄荷腦四、精油成分的分離薄荷油析出粗腦油析出粗腦較純薄荷油-10℃放置12小時（第一批）（第二批）-20℃冷凍24小時加熱熔融0℃冷凍四、精油成分的分離㈡分餾法

利用成分沸點不同，氣化先后次序不同進行分離的。沸點規(guī)律：1.碳原子數(shù)：碳多→沸點↑

2.雙鍵數(shù)：多→沸點↑

3.官能團：極性大→沸點↑酸>

醇>

酮~醛>醚

4.反式沸點>順式四、精油成分的分離㈡分餾法常壓分餾——四大段蒸餾液第一段——加熱溫度<150℃——低分子醛酮類第二段——150~200℃——單萜類第三段——200~250℃——單萜含氧衍生物第四段——250~300℃——倍半萜、薁類

每一餾分進一步分餾或采用冷凍結(jié)晶等方法分離得到單一成分。四、精油成分的分離㈡分餾法例：薄荷醇的提取分離薄荷薄荷油20~150℃150~200℃200~2