第七章 萜類和揮發(fā)油課件

1/11/20257萜類和揮發(fā)油萜類和揮發(fā)油第七章1/11/20257萜類和揮發(fā)油學習目的與要求1、熟悉萜的含義、分類、生物合成。2、熟悉環(huán)烯醚萜和薁類的結(jié)構(gòu)分類、理化性質(zhì)。3、掌握揮發(fā)油的組成、通性、檢識方法和提取、分離方法。1/11/20257萜類和揮發(fā)油一、概述二、單萜類化合物三、倍半萜類化合物四、二萜類化合物第一節(jié)萜類1/11/20257萜類和揮發(fā)油

由甲戊二羥酸衍生而成，基本碳骨架多具有兩個或以上的異戊二烯單位的一類化合物。

萜類化合物（Terpenoids）是一類骨架多樣、數(shù)量龐大、生物活性廣泛的重要的天然藥物化學成分。(一)萜的含義一、概述1/11/20257萜類和揮發(fā)油

（1）異戊二烯法則（isoprenerule），按異戊二烯單位數(shù)目分類。

單萜、倍半萜、二萜、三萜等（2）分子結(jié)構(gòu)中碳環(huán)數(shù)目

鏈狀、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)等

（3）官能團

烯烴（C5H8)n

、醇、醛、酮、羧酸、酯等Ω=C-H/2+1(二)分類1/11/20257萜類和揮發(fā)油萜的分類及存在形式類別C原子數(shù)異戊二烯數(shù)（n）存在形式半萜51植物葉單萜﹡102揮發(fā)油

倍半萜﹡153揮發(fā)油二萜﹡204樹脂、苦味素、植物醇、葉綠素二倍半萜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～7.5×103至3×105>8橡膠、硬橡膠1/11/20257萜類和揮發(fā)油薄荷醇α-桉葉醇穿心蓮內(nèi)酯1/11/20257萜類和揮發(fā)油（三）生物合成途徑1.經(jīng)驗異戊二烯法則Wallach于1887年提出，認為萜類由異戊二烯以頭-尾或非頭-尾順序相連而成。２.生源異戊二烯法則起源于葡萄糖,酶作用下產(chǎn)生乙酰輔酶A，再生成

MVA，經(jīng)ATP作用、再經(jīng)脫羧、脫水形成焦磷酸異戊烯酯(IPP)，互變異構(gòu)化為焦磷酸γ，γ-二甲基丙烯酯(DMAPP)。IPP、DMAPP：“活性異戊二烯”1/11/20257萜類和揮發(fā)油二、單萜（monoterpenoids）

2個異戊二烯構(gòu)成、10個碳原子。廣泛分布于高等植物腺體、油室和樹脂道等分泌組織，揮發(fā)油主要組成成分，能隨水蒸氣蒸餾。含氧衍生物多具較強生物活性和香氣，是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原料。

分為鏈狀和單環(huán)、雙環(huán)等，單環(huán)和雙環(huán)為多。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（一）開鏈單萜月桂烷型

月桂烯——桂葉、蛇麻、魚腥草等，作香料，祛痰、鎮(zhèn)咳。α-檸檬醛（香葉醛）（反式）、β-檸檬醛（橙花醛）（順式）——檸檬香氣(反式強)，止腹痛、驅(qū)蚊。

月桂烯香葉醇（反式）、香橙醇（橙花醇）（順式）——玫瑰香氣，抗菌、殺蟲。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（二）單環(huán)單萜薄荷烷型

檸檬烯——檸檬香氣，鎮(zhèn)咳、祛痰、抗菌。薄荷醇——清涼、局麻、鎮(zhèn)痛、止癢、防腐、殺菌。1/11/20257萜類和揮發(fā)油桉油精（環(huán)醚）——桉葉油中含70%，樟腦香氣，防腐殺菌劑。驅(qū)蛔素（過氧化物）——土荊棘油中含70%，亦稱土荊棘油精，強力驅(qū)蛔藥，但有聽力障礙、耳鳴、嘔吐等副作用。桉油精驅(qū)蛔素1/11/20257萜類和揮發(fā)油——變形單萜，存在于真菌代謝產(chǎn)物，柏科植物心材中，有抗菌、抗癌活性，但多有毒性。卓酚酮類1/11/20257萜類和揮發(fā)油1、結(jié)構(gòu)特點

①變形單萜，碳架不符合異戊二烯規(guī)則。②七元芳環(huán)，芳香性，4n+2個電子共軛。2、性質(zhì)

①酸性，介于酚和羧酸之間。②與金屬離子形成有色絡合物結(jié)晶，如銅絡合物綠色結(jié)晶，鐵絡合物紅色結(jié)晶，可用于鑒別。1/11/20257萜類和揮發(fā)油

例2.芍藥苷（paeoniflorin）——芍藥根中蒎烷單萜苦味苷，鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、抗炎。近年報道防治老年性癡呆活性。

（三）雙環(huán)單萜蒎烷型和莰烷型最為穩(wěn)定，形成的衍生物也最多。1、蒎烷型例1.α-蒎烯——松節(jié)油中含70%，合成樟腦、龍腦，鎮(zhèn)咳、祛痰、抗真菌。

α-蒎烯1/11/20257萜類和揮發(fā)油（三）雙環(huán)單萜2、莰烷型

樟腦——樟腦油中約占50%，升華性，局部刺激和防腐，用于神經(jīng)痛、炎癥及跌打損傷。

龍腦（冰片）——龍腦香樹，升華性，防腐、發(fā)汗、興奮、鎮(zhèn)痙、抗缺氧。用于香料、清涼劑及中成藥（蘇冰滴丸）。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（四）三環(huán)單萜

三環(huán)白檀醇：存在于檀香木部揮發(fā)油中；香芹樟腦：藏茴香酮經(jīng)日光長期照射產(chǎn)物。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（五）環(huán)烯醚萜類（iridoids）

一類特殊單萜，多與糖結(jié)合形成苷。玄參科、茜草科、唇形科及龍膽科中較常見。多種活性，利膽、健胃、降糖、抗菌、消炎等。1/11/20257萜類和揮發(fā)油

1、結(jié)構(gòu)與分類苷元結(jié)構(gòu)特點：①C1-OH半縮醛結(jié)構(gòu)，性質(zhì)活潑，多與β-D-葡萄糖成苷。②環(huán)戊烷，包括環(huán)烯醚萜（iridoids）和裂環(huán)環(huán)烯醚萜（secoiridoids）兩種基本碳架。③C4、C8多連甲基或或氧化狀態(tài)（羧基、羧酸甲酯、羥甲基）。雙鍵一般為△3（4）。環(huán)烯醚萜醇環(huán)烯醚萜苷裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷1/11/20257萜類和揮發(fā)油結(jié)構(gòu)類型1/11/20257萜類和揮發(fā)油4-取代環(huán)烯醚萜苷（10個C）

例：梔子苷——梔子清熱瀉火成分，苷元京尼平有利膽、輕瀉作用。（1）環(huán)烯醚萜苷

C1-OH多連β-D-葡萄糖。根據(jù)C4-取代基有無，分為二類：1/11/20257萜類和揮發(fā)油例1梓醇（梓醇苷）——地黃降血糖主要有效成分。梓苷（catalposide）作用與梓醇相似。例2桃葉珊瑚苷——車前草清濕熱、利尿有效成分。4-無取代環(huán)烯醚萜苷（9個C）1/11/20257萜類和揮發(fā)油（2）裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷C7-C8處斷鍵成裂環(huán)狀態(tài)，C7斷裂后有時與C11形成六元內(nèi)酯結(jié)構(gòu)。龍膽科的龍膽屬及獐牙菜屬分布普遍。龍膽苦苷——龍膽主要有效成分和苦味成分，稀釋至1:12000，仍有顯著苦味。在氨作用下轉(zhuǎn)化成龍膽堿。1/11/20257萜類和揮發(fā)油2、理化性質(zhì)1）性狀簡單環(huán)烯醚萜——液體或低熔點固體

環(huán)烯醚萜苷——白色結(jié)晶體或無定形粉末，吸濕性，苦味，旋光性。2）溶解性親水性，環(huán)烯醚萜苷親水性較苷元更強。溶于水、甲醇、乙醇、正丁醇，難溶于氯仿、乙醚、苯。

1/11/20257萜類和揮發(fā)油

3）化學性質(zhì)——半縮醛羥基

①酸水解反應

環(huán)烯醚萜苷易酸水解苷元（不穩(wěn)定）聚合反應聚合物（不同顏色變化或沉淀）

②氨基酸反應

aa/△

苷元(京尼平)深紅→藍色→藍色沉淀（皮膚變藍）③冰乙酸-銅離子反應

銅離子/△

樣品溶于冰乙酸藍色例：中藥玄參、地黃等炮制加工變黑。1/11/20257萜類和揮發(fā)油3個異戊二烯構(gòu)成、15個碳原子。揮發(fā)油高沸程部分（250℃~280℃）。

碳環(huán)數(shù)——無環(huán)、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)型環(huán)的碳原子數(shù)——五元環(huán)、六元環(huán)、七元環(huán)等官能團——萜烯、倍半萜醇、醛、酮、內(nèi)酯等

萜烯C15H24Ω=4鏈狀：4個雙鍵，單環(huán)：2個雙鍵，雙環(huán)：2個雙鍵三、倍半萜（sesquiterpenoids）1/11/20257萜類和揮發(fā)油金合歡烷型金合歡烯——枇杷葉、生姜等揮發(fā)油中，β-型存在于藿香、啤酒花和生姜揮發(fā)油。金合歡醇——橙花油、香茅中含量較多，高級香料原料。橙花醇——蘋果香,橙花油主成分之一。（一）無環(huán)倍半萜1/11/20257萜類和揮發(fā)油1、沒藥烷型（6個C）例1、姜黃酮——利膽例2、鷹爪甲素（過氧化物）——抗瘧

沒藥烷型姜黃酮鷹爪甲素（二）單環(huán)倍半萜

1/11/20257萜類和揮發(fā)油2、蛇麻烷型（11個C）

例：α-蛇麻烯3、吉馬烷（10個C）

例：吉馬酮——平喘、鎮(zhèn)咳。

蛇麻烷型α-蛇麻烯吉馬烷型吉馬酮1/11/20257萜類和揮發(fā)油青蒿（黃花蒿ArtemisiaannuaL.）——廉價抗瘧藥。清熱解暑，除蒸，截瘧。用于暑邪發(fā)熱，陰虛發(fā)熱，夜熱早涼，骨蒸勞熱，瘧疾寒熱，濕熱黃疸。青蒿素——倍半萜

（qinghaosu,artemisinin）1/11/20257萜類和揮發(fā)油青蒿素

（qinghaosu,artemisinin）研究歷史1971中國中醫(yī)藥研究院從中藥青蒿（黃花蒿ArtemisiaannuaL.）中找到抗瘧有效部位1972分離出單體青蒿素

1974臨床救治惡性瘧、腦型瘧1977上海有機所人工合成1/11/20257萜類和揮發(fā)油活性基團：過氧基。結(jié)構(gòu)修飾：

①青蒿素→還原青蒿素（雙氫青蒿素）→蒿甲醚（油溶性）

12-C=O12-OH12-OCH3

——抗瘧效價高、速效、低毒。②青蒿素→青蒿琥珀酯鈉（水溶性）搶救血栓型惡性瘧疾

1/11/20257萜類和揮發(fā)油（三）雙環(huán)倍半萜1、萘型（2個六元環(huán)）

1）桉烷型例1、桉葉醇——α-桉葉醇和β-桉葉醇。例2、蒼術酮——蒼術、白術揮發(fā)油，不穩(wěn)定。桉烷型α-桉葉醇蒼術酮1/11/20257萜類和揮發(fā)油2）杜松烷型例：棉酚——棉籽油，杜松烯型雙分子衍生物

殺精子、抗菌、殺蟲杜松烷型棉酚1/11/20257萜類和揮發(fā)油2、薁類化合物（azulenoids）

主要存在于揮發(fā)油中，抑菌、抗瘤、殺蟲等活性。（1）結(jié)構(gòu)特征1）五元環(huán)與七元環(huán)駢合，環(huán)戊二烯負離子駢環(huán)庚三烯正離子，非苯核芳烴化合物，芳香性。2）存在形式：多為氫化物。

1/11/20257萜類和揮發(fā)油①愈創(chuàng)木烷型

愈創(chuàng)木醇——愈創(chuàng)木木材揮發(fā)油中的氫化薁，蒸餾、酸處理時可氧化脫氫成薁類。②巖蘭烷型

愈創(chuàng)木烷型愈創(chuàng)木醇巖蘭烷型

1/11/20257萜類和揮發(fā)油

（2）性質(zhì)①性狀：藍色、綠色、紫色，沸點250~300℃。蒸餾時，高沸點餾分中有時可見美麗的藍色、紫色或綠色餾分，可能有薁類成分。③

Sabety反應：與5%溴的氯仿溶液反應顯藍、紫、綠色。②溶解性：親脂性，溶于有機溶劑和強酸，加水稀釋析出，可用60%--65%硫酸或磷酸提取。④與苦味酸或三硝基苯產(chǎn)生π絡合物結(jié)晶，具敏銳熔點可鑒定。1/11/20257萜類和揮發(fā)油4個異戊二烯單位構(gòu)成、20個碳原子。廣泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、樹脂等，以松柏科植物最為普遍。多方面生物活性，如紫杉醇、穿心蓮內(nèi)酯、關附甲素、雷公藤內(nèi)酯等具有較強生物活性。除植物外，菌類代謝產(chǎn)物中也有二萜，海洋生物中也有。四、二萜類（diterpenoids）1/11/20257萜類和揮發(fā)油

（一）鏈狀二萜廣泛存在于葉綠素的植物醇(phytol)，與葉綠素中的卟啉（porphyrin）結(jié)合成酯，作為合成維生素E、K1的原料。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（二）單環(huán)二萜

維生素A(vitaminA)——脂溶性維生素，主要存在于動物肝中，魚肝中含量豐富。維生素A與視網(wǎng)膜內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合，形成光敏感色素，保持正常夜間視力。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（三）雙環(huán)二萜半日花烷型穿心蓮內(nèi)酯Andrographolide

半日花烷型穿心蓮內(nèi)酯——穿心蓮Andrographispaniculata中抗菌消炎活性成分，治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎等，與亞硫酸鈉在酸性條件下制成穿心蓮內(nèi)酯磺酸鈉，制備水溶性注射劑。1/11/20257萜類和揮發(fā)油

（四）三環(huán)二萜松香烷型

抗癌、抗風濕、紅斑狼瘡雷公藤甲素R1=HR2=HR3=CH3雷公藤乙素R1=OHR2=HR3=CH3雷公藤內(nèi)酯R1=HR2=OHR3=CH31/11/20257萜類和揮發(fā)油紫杉醇——紅豆杉Taxusspp活性成分，新型天然抗腫瘤藥物，卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效好。關附甲素——關白附中抗心律失常活性成分，進入國家I類新藥研制的III期臨床研究。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（五）四環(huán)二萜貝殼杉烷型甜菊苷——甜度為蔗糖300倍，曾作矯味劑，近來有致癌作用的報道，美國及歐盟已禁用。1/11/20257萜類和揮發(fā)油生物活性循環(huán)系統(tǒng)消化系統(tǒng)呼吸系統(tǒng)抗病原微生物神經(jīng)系統(tǒng)抗腫瘤抗生育殺蟲驅(qū)蟲甜味劑1/11/20257萜類和揮發(fā)油

揮發(fā)油（volatileoils）又稱精油（essentialoils），具有揮發(fā)性的油狀液體的總稱，常溫下能揮發(fā)，隨水蒸氣蒸餾。第二節(jié)揮發(fā)油（volatileoils）

我國有56科，136屬植物含有揮發(fā)油，主要存在種子植物，尤其是芳香植物中。具有多種生物活性，還具有香味，在醫(yī)藥工業(yè)和香料工業(yè)上有重要用途。1/11/20257萜類和揮發(fā)油一、化學組成——4類1、萜類化合物——單萜、倍半萜和含氧衍生物

比例最大1/11/20257萜類和揮發(fā)油2、芳香族化合物

多數(shù)C6-C3桂皮醛、丁香酚、茴香醚1/11/20257萜類和揮發(fā)油少數(shù)C6-C2，如苯乙醇；C6-C1，如花椒油素。少數(shù)萜源化合物如百里香酚。苯乙醇花椒油素百里香酚1/11/20257萜類和揮發(fā)油3、脂肪族化合物小分子醇、醛及酸類化合物例：正癸烷（n-decane）——桂花頭香成分正壬醇（n-nonylalcohol）——陳皮揮發(fā)油癸酰乙醛即魚腥草素——魚腥草揮發(fā)油，抗菌、溶血作用CH3-(CH2)8-CO-CH2-CHO癸酰乙醛（魚腥草素）1/11/20257萜類和揮發(fā)油4、其它類化合物

（1）水蒸氣蒸餾分解出的揮發(fā)性成分大蒜油（mustarkoil）——大蒜中大蒜氨酸酶水解后產(chǎn)生大蒜辣素杏仁油——苦杏仁苷水解后產(chǎn)生的苯甲醛（2）含N、S化合物揮發(fā)性生物堿——川芎嗪、煙堿等含N大蒜辣素——含S化合物1/11/20257萜類和揮發(fā)油二、理化性質(zhì)（一）性狀1．顏色：無色或淡黃色，少數(shù)其它顏色。薁類-藍色，佛手油-綠色，桂皮油-紅棕色。2．氣味：多數(shù)具香氣，少數(shù)臭氣和腥味。3．形態(tài)：室溫-液體。低溫-析出結(jié)晶，稱“腦”。如薄荷腦、樟腦等。濾去析出物的油-“脫腦油”。1/11/20257萜類和揮發(fā)油

（二）揮發(fā)性

揮發(fā)油——常溫下?lián)]發(fā)脂肪油——無揮發(fā)性油跡試驗不留油跡（揮發(fā)油）樣品留下油跡（脂肪油）（三）溶解性——親脂性溶于高濃度乙醇（如95%）難溶于低濃度乙醇（如5%）1/11/20257萜類和揮發(fā)油（四）物理常數(shù)

1．相對密度（比重）：0.85～1.065多數(shù)輕油，少數(shù)重油（如丁香油、桂皮油）2．比旋度：+97o～117o3．折光率：1.43～1.614．沸點：70~300℃（五）穩(wěn)定性較差空氣、光、熱→氧化變質(zhì)→相對密度增加、顏色變深、香味失去、形成樹脂樣、不能隨水蒸氣蒸餾。保存方法：棕色瓶、密塞、低溫。1/11/20257萜類和揮發(fā)油（一）提取1、水蒸氣蒸餾法2、溶劑提取法3、油脂吸收法

4、壓榨法5、二氧化碳超臨界流體萃取法三、提取分離1/11/20257萜類和揮發(fā)油1、水蒸氣蒸餾法優(yōu)點：設備簡單、易操作、提油率高等。缺點：受熱時間長，某些熱不穩(wěn)定成分易分解。2、溶劑提取法溶劑：親脂性、低沸點。

石油醚(30℃~60℃)、乙醚等。優(yōu)點：提取溫度低。缺點：脂溶性雜質(zhì)多，樹脂、油脂、蠟、葉綠素。1/11/20257萜類和揮發(fā)油3、吸收法

原理：油脂吸收揮發(fā)油方法：（1）冷吸收法豬油：牛油（3：2）→涂在玻璃板→嵌入木制框架→玻璃板上鋪放金屬網(wǎng)，網(wǎng)上放新鮮花瓣→揮發(fā)油被油脂吸收，刮下脂肪→“香脂”（2）溫浸吸收法花浸泡于油脂→50℃～60℃加熱→芳香成分溶于油脂中。用途：直接供香料工業(yè)用加無水乙醇→減壓蒸去乙醇→精油1/11/20257萜類和揮發(fā)油4、壓榨法方法：植物組織中擠壓→靜置分層或離心機分出油。用途：含揮發(fā)油較多的新鮮原料，如鮮橘、柑、檸檬果皮。優(yōu)點：新鮮香味。缺點：①不純，含水分、葉綠素、粘液質(zhì)及細胞組織等。

②提取不完全，壓榨后的殘渣再水蒸氣蒸餾。1/11/20257萜類和揮發(fā)油5、二氧化碳超臨界流體萃取法

優(yōu)點：防止氧化熱解及提高品質(zhì)。例：紫蘇——紫蘇醛（不穩(wěn)定）水蒸氣蒸餾法——受熱分解二氧化碳超臨界流體——芳香揮發(fā)油氣味1/11/20257萜類和揮發(fā)油（二）分離1、冷凍析晶法2、分餾法3、化學分離法4、色譜分離法1/11/20257萜類和揮發(fā)油1．冷凍析晶法用途：分離低溫條件下可析出結(jié)晶（“腦”）優(yōu)點：操作簡單。缺點：分離不完全，大部分揮發(fā)油不能析晶。

薄荷油-10℃，12h第一批粗腦油-20℃，24h第二批粗腦加熱熔融，0℃冷凍薄荷腦（薄荷醇）

1/11/20257萜類和揮發(fā)油2．分餾法原理：沸點不同。萜類成分的沸點規(guī)律：

①單萜烯：雙鍵數(shù)↑bp↑②官能團極性↑bp↑，含氧單萜>單萜烯，

酸>醇>醛>酮>醚，但酯>相應的醇。③分子量↑bp↑，倍半萜>單萜。

單萜烯：150~200℃含氧單萜：200～230℃倍半萜：230～300℃1/11/20257萜類和揮發(fā)油３．化學分離法

(2)酚、酸性成分(1)堿性成分1/11/20257萜類和揮發(fā)油

(3)醛、酮成分

①NaHSO3試劑

原理：水層或沉淀

用途：醛、甲基酮、環(huán)酮方法：1/11/20257萜類和揮發(fā)油②Girard試劑季銨酰肼X-[（CH3）3N+CH2CONHNH2]GirardTGirardP原理：方法：用途：各種醛酮

腙（水溶性）

1/11/20257萜類和揮發(fā)油（1）硅膠、氧化鋁柱色譜洗脫劑：石油醚或己烷，混以不同比例的乙酸乙酯。洗脫規(guī)律：極性由小到大。混合物4．色譜分離法1/11/20257萜類和揮發(fā)油（2）硝酸銀絡合色譜原理：雙鍵+硝酸銀絡合物絡合物穩(wěn)定性強，難洗脫。規(guī)律：①雙鍵多﹥雙鍵少②末端雙鍵﹥其他雙鍵③順式雙鍵﹥反式雙鍵1/11/20257萜類和揮發(fā)油1/11/20257萜類和揮發(fā)