萜类化合物（5版本）

英文名 Paclitaxel Taxol orTM 第六章萜类和挥发油 Terpenoids Violatileoil 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 一 萜类化合物的含义 1991年统计已确定结构者超过22 000种1997年统计超过26 000种 萜类化合物是天然物质中最多的一类化合物 如 挥发油 树脂 橡胶以及胡萝卜素等 一 萜类化合物的含义 1 实验异戊二烯规则 empiricalisoprenerule 凡是以异戊二烯或异戊烷为基本单位 以头尾相接的方式而结合的化合物 通式为 C5H8 n 2 生源异戊二烯规则 biogeneticisoprenerule 一 萜类化合物的含义 2 生源异戊二烯规则 biogeneticisoprenerule 凡是由甲戊二羟酸途径合成的化合物都称萜类 通式为 C5H8 n 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 倍半萜153挥发油 单萜102挥发油 半萜5n 1植物叶 二 萜类的结构分类 萜类化合物的分类及分布 二萜204树脂 苦味质 植物醇 二倍半萜255海绵 植物病菌 三萜306皂苷 树脂 植物乳汁 四萜408植物胡萝卜素 多聚萜 7 5 103至 3 105 C5H8 n橡胶 硬橡胶 分类碳数 C5H8 n存在 二 萜类的结构分类 一 单萜 monoterpenoids 1 链状单萜较重要的化合物是一些含氧衍生物 如 萜醇 萜醛类 香叶醇geraniol 橙花醇nerol 具有似玫瑰的香气 bp 229 230 无水CaCl2 结晶性分子复合物 H2O 分解 纯品 蒸馏 不能形成结晶性分子复合物 无水CaCl2 从挥发油中分离出来 二苯胺基甲酰氯 二苯胺基甲酸酯 结晶 加碱皂化 蒸馏 纯品 具有似玫瑰的香气 bp 255 260 与共存的香叶醇分离 顺反异构体 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 2 环状单萜是由焦磷酸香叶酯 GPP 的双键异构化生成焦磷酸橙花酯 nerylpyrophosphate NPP NPP再经双键转位脱去焦磷酸基 生成具薄荷烷骨架的阳碳离子后 进一步而成薄荷烷衍生物 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 重要的环状单萜化合物 重要的环状单萜化合物 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 3 卓酚酮类 troponoides 是一类变形的单萜 其碳架不符合异戊二烯定则 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 卓酚酮类的特点 1 具有芳香化合物的性质 显酸性 酸性介于酚类和羧酸之间 即酚 卓酚酮 羧酸 2 分子中的酚羟基易于甲基化 但不易酰化 二 结构分类 一 单萜 monoterpenoids 3 分子中的羰基类似于羧酸中羧基的性质 但不能和一般羰基试剂反应 4 能与多种金属离子形成络合物结晶体 并显示不同颜色 可用于鉴别 如 铜络合物 为绿色结晶 铁络合物 为赤红色结晶 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 属双环单萜 蚁臭二醛 iridoidial 的缩醛衍生物 含环戊烷结构单元 具环状单萜的特点 生物合成途径如下 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 环烯醚萜 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 环烯醚萜的结构类型 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 物理性质1 大多为白色结晶体或粉末 味苦 多具有旋光性 2 溶解性 苷类易溶于H2O MeOH 可溶于EtOH n BuOH等溶剂 难溶于 CHCl3 Et2O C6H6等 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 化学性质1 半缩醛 OH 使苷元不稳定 易分解 易聚合 故难得到结晶苷元 2 呈色反应 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 中药玄参 地黄等制过后变黑 就是由于这类成分起的作用 即 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 化学性质3 双键性质 如 车叶草苷四乙酸酯 二 结构分类 二 环烯醚萜 iridoids 化学性质4 波谱特征 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 由3个异戊二烯单位构成 含15个碳原子 分布在植物和微生物界 多以挥发油的形式存在 是挥发油高沸程部分的主要组成成分 数目和结构骨架类型 萜类中最多的一类成分 迄今结构骨架超过200余种 化合物数千种 分类 无环倍半萜 环状倍半萜 薁类衍生物 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 1 无环倍半萜 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 2 环状倍半萜 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 2 环状倍半萜 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁类衍生物 azulenoids 由五元环与七元环骈合而成的芳环骨架如 愈创木薁 s guaiazulene 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁类衍生物 azulenoids 薁类是一种非苯核芳烃化合物沸点 250 300 溶有机溶剂 甲醇 乙醇 乙醚 石油醚不溶水可溶于强酸 加水稀释又可析出 可用60 65 硫酸或磷酸提取 二 结构分类 三 倍半萜 sesquiterpenoids 3 薁类衍生物 azulenoids 挥发油分馏时 高沸点馏分可见到美丽的蓝色 紫色或绿色的现象 示有薁类存在预试挥发油中薁类成分 Sabety反应 挥发油 CHCl3 5 溴 CHCl3 蓝紫色或绿色 Ehrlich试剂 对 二甲胺基苯甲醛浓硫酸 挥发油 试剂 紫色或红色 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 由4个异戊二烯单位构成 含20个碳原子 分两类 1 链状二萜2 环状二萜1 链状二萜 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 存在于植物中环状二萜类 较重要的有 属双环二萜类化合物具有抗炎作用但水溶性不好 为增强穿心莲内酯水溶性 将其制备成衍生物 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 银杏内酯 属双环二萜类 作为拮抗血小板活化因子 用于治疗因血小板活化因子引起的种种休克状障碍 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 雷公藤根中二萜类成分 属三环二萜类 具抗癌活性 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 紫杉醇 taxol 又称红豆杉醇 属三环二萜类 1972年底美国FDA批准上市 临床用于治疗卵巢癌 乳腺癌和肺癌疗效较好 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 解决紫杉醇 taxol 的资源问题 含量低 半合成 为紫杉醇的前体物 是半合成品的母体 在红豆杉的针叶和小枝中含0 1 二 结构分类 四 二萜 diterpenoids 2 环状二萜 甜菊苷 stevioside 存在于甜菊叶中 总甜菊苷含量约6 甜度约为蔗糖的300倍 二 结构分类 五 二倍半萜 sesterterpenoids 该类化合物数量少 约有6种类型30余种化合物 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离五 波谱法在结构鉴定中的应用 三 萜类化合物的理化性质 一 物理性质 1 性状 1 形态 单萜 倍半萜 多具有特殊香气的油状液体 常温可挥发或低熔点的固体 沸点 单萜 倍半萜 分子量 双键的增加 挥发性降低 熔点和沸点增高 用分馏法进行分离 三 萜类化合物的理化性质 一 物理性质 1 性状 1 形态 二萜和二倍半萜 多为结晶性固体 2 味 多具苦味 萜类又称苦味素 3 旋光和折光性多具有不对称碳原子 且多有异构体 三 萜类化合物的理化性质 一 物理性质 2 溶解度 萜类亲脂性强 易溶醇及脂溶性有机溶剂难溶水具内酯结构的萜类 溶于碱水 酸化析出 用于分离纯化 萜类对高热 光和酸碱较为敏感 或氧化 或重排 引起结构改变 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 1 加成反应2 氧化反应3 脱氢反应4 分子重排 1 加成反应 1 双键加成反应 卤化氢 溴 亚硝酰氯 DA反应 加成产物通常具有结晶性 识别双键的存在及不饱和度 分离纯化 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与卤化氢反应 萜类化合物中的双键能与氢卤酸类 生成结晶性加成产物 例如 柠檬烯与氯化氢加成反应 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与溴反应 萜类的双键在冰醋酸或乙醚与乙醇的混合溶液中 在冰冷却下 滤取析出的结晶性加成物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与亚硝酰氯反应 大多不饱和的萜类成分可与亚硝酰氯 Tilden试剂 发生加成反应 生成亚硝基氯化物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 DA反应 Diels Alder 有共轭双键的萜类成分能与顺丁烯二酸酐产生Diels Alder加成反应 生成结晶形加成产物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 2 羰基 加成反应 与亚硫酸氢钠 硝基苯肼 吉拉德试剂加成 与亚硫酸氢钠加成含羰基的萜类可与亚硫酸氢钠发生加成反应 生成结晶加成物 复加酸或加碱使其分解 生成原来的反应产物 如 从香茅油中分取柠檬醛 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 反应时间过长或温度过高 使双键发生加成 并形成不可逆的双键加成物 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与硝基苯肼加成 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与吉拉德试剂加成 吉拉德 Girard 试剂是一类带有季铵基团的酰肼 常用的有GirardT和GirardP 结构如下 三 萜类化合物的理化性质 二 化学性质 与吉拉德试剂加成 本章内容 一 萜类化合物的含义二 结构分类三 理化性质四 提取分离 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 单萜 倍半萜多为挥发油的组成成分 它们的提取分离方法将在挥发油中论述 环烯醚萜多以单糖苷的形式存在 亲水性较强 倍半萜内酯类成分 易发生结构的重排 二萜类成分 易聚合而树脂化引起结构变化 宜选用新鲜药材或迅速晾干的药材 尽可能避免酸 碱的处理 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 1 溶剂提取法 药材 回收溶剂 MeOH或EtOH提取 药渣 浸膏悬浮于水 石油醚 正丁醇 乙酸乙酯 乙醚 用石油醚 乙醚 乙酸乙酯 正丁醇萃取 脂溶性杂质 苷元 粗总苷 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 2 碱提酸沉淀法 倍半萜内酯类 利用碱可使内酯开环 溶于水 酸化后闭环 析出 注意 用酸 碱时 可引起构型发生改变 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 3 吸附法 1 活性炭吸附法 苷类 活性炭吸附 未被吸附的水杂 得纯品苷 水洗除水杂 用稀醇 醇等有机溶剂洗脱回收有机溶剂 四 萜类化合物的提取分离 一 提取 3 吸附法 2 大孔树脂吸附法 苷类 得纯品苷 通过大孔吸附树脂用水 稀醇 醇依次洗脱 四 萜类化合物的提取分离 二 分离 1 结晶法2 柱层析法吸附剂 硅胶 氧化铝 中性 等3 利用特殊功能团结构中常含有 内酯 双键 羰基等官能团 可制成衍生物 碱溶酸沉等方法 主要内容 一 概述二 挥发油的通性三 挥发油的提取四 挥发油成分的分离五 挥发油成分的鉴定 定义 系指能被水蒸气蒸馏出来与水不相溶 具有香味 易流动的油状液体的总称 一 概述 挥发油又称精油 essentialoils 具有芳香性油状液体的总称 少数以苷的形式存在 主要存在种子植物 尤其是芳香植物中 菊科 芸香科 伞形科植物 如 小茴香等 一 概述 生物活性 多具有祛痰 止咳 平喘 驱风 健胃 解热 镇痛 抗菌消炎等作用 如 柴胡挥发油制备的注射液 退热丁香油 局麻 止痛薄荷油 清凉 驱风 消炎 局麻临床应用 樟脑 冰片 薄荷脑 丁香酚等 在日用食品及化学工业上也是重要的原料 一 概述 化学组成 1 萜类化合物2 芳香族化合物3 脂肪族化合物4 其它类化合物 1 萜类化合物 一 概述化学组成 主要是单萜 倍半萜及其含氧化物 其构成挥发油的主要成分 大多是生物活性较强或具有芳香气味的主要组成成分 如 薄荷油 含薄荷醇 menthol 8 左右樟脑油 含樟脑 camphor 约为50 一 概述化学组成 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 概述化学组成 指小分子的烷 烯 脂 酸类成分 如 松节油 正庚烷 n keptane 如芥子油 挥发杏仁油 大蒜油等 也能随水蒸气蒸馏 故也称之为 挥发油 3 脂肪族化合物 4 其它类化合物 主要内容 一 概述二 挥发油的通性三 挥发油的提取四 挥发油成分的分离五 挥发油成分的鉴定 二 挥发油的通性 性状 1 颜色 大多为无色或微带淡黄色 也有少数具有其它颜色 如 洋甘菊油因含有薁类化合物 显蓝色麝香草油 显红色2 气味 大多数具有香气或其它特异气味 有辛辣烧灼的感觉 呈中性或酸性 挥发油的气味 是其品质优劣的重要标志 二 挥发油的通性 3 形态 为透明液体 有的在冷却时其主要成分可能结晶析出 称为 脑 如薄荷脑 樟脑等 4 挥发性 指在常温下可自行挥发而不留任何痕迹 这是挥发油与脂肪油的本质区别 二 挥发油的通性 溶解度脂溶性 不溶水易溶 石油醚 乙醚 二硫化碳 油脂等 二 挥发油的通性 物理常数比重 多数比水轻 也有比水重的 丁香油 桂皮油 沸点 一般在70 300 之间 具有随水蒸气而蒸馏的特性 光学活性 大多有光学活性 二 挥发油的通性 稳定性 氧化性 产品应贮于棕色瓶内 装满 密塞并在阴凉处低温保存 主要内容 一 概述二 挥发油的通性三 挥发油的提取四 挥发油成分的分离五 挥发油成分的鉴定 三 挥发油的提取 水蒸气蒸馏法 挥发油的沸点 B P 一般在70 300 之间 三 挥发油的提取 浸取法 油脂吸收法 溶剂萃取法 超临界流体萃取法 用有机溶剂进行浸取 适用不宜用水蒸气蒸馏法提取的挥发油原料 1 油脂吸收法分冷吸收法 温浸吸收法 方法如下图所示 三 挥发油的提取 三 挥发油的提取 三 挥发油的提取 2 溶剂萃取法 溶剂 石油醚 二硫化碳 四氯化碳 苯等方法 回流浸出法 冷浸法等处理 提取后 减压蒸去有机溶剂后即得浸膏精制 加热乙醇溶解浸膏 放置冷却 滤除杂质 回收醇得净油 原理 利用乙醇对植物蜡等脂溶性杂质的溶解度随温度下降而降低的特性 三 挥发油的提取 3 超临界液体萃取法 二氧化碳超临界流体萃取方法和溶剂萃取技术相似 特点 防止氧化 热解及提高品质 所得芳香挥发油气味与原料相同 工艺技术要求高 设备费用投资大 三 挥发油的提取 冷压法 此法适用于新鲜原料 如桔 柑 柠檬果皮含挥发油较多的原料 捣碎 冷压 静置分层 粗品优点 保持原有的新鲜香味缺点 可溶出原料中不挥发性物质 如 柠檬油常溶出原料中的叶绿素 而使柠檬油呈绿色 主要内容 一 概述二 挥发油的通性三 挥发油的提取四 挥发油成分的分离五 挥发油成分的鉴定 四 挥发油成分的分离 常用的分离方法有 冷冻处理 分馏法 化学法 色谱法 冷冻处理将挥发油置于0 以下使析出结晶 如无结晶析出可将温度降至 20 继续放置 取出结晶再经重结晶可得纯品 例 薄荷油制备薄荷脑 四 挥发油成分的分离 薄荷油 析出粗脑 油 析出粗脑 较纯薄荷油 10 放置12小时 第一批 第二批 20 冷冻24小时 加热熔融 0 冷冻 四 挥发油成分的分离 分馏法 利用成分沸点不同 气化先后次序不同进行分离的 沸点规律 1 碳原子数 碳多 沸点 2 双键数 多 沸点 3 官能团 极性大 沸点 酸 醇 酮 醛 醚4 反式沸点 顺式 四 挥发油成分的分离 分馏法 例 四 挥发油成分的分离 分馏法 例 四 挥发油成分的分离 分馏法 常压分馏 四大段蒸馏液 第一段 加热温度 150 低分子醛酮类 第二段 150 200 单萜类 第三段 200 250 单萜含氧衍生物 第四段 250 300 倍半萜 薁类 每一馏分进一步分馏或采用冷冻结晶等方法分离得到单一成分 四 挥发油成分的分离 分馏法 例 薄荷醇的提取分离 薄荷 薄荷油 20 150 150 200 200 230 230 300 水蒸气蒸馏 分馏 单萜烃类 薄荷醇或酮 倍半萜含氧物 四 挥发油成分的分离 薄荷醇和酮 0 以下放置 析脑 过滤 乙醇重结晶 薄荷醇结晶 油 纯薄荷醇 含大量薄荷酮和少量薄荷醇 200 230 四 挥发油成分的分离 化学方法 1 利用化合物的酸 碱性不同进行分离 碱性成分的分离 酸性成分的分离 挥发油 Et2O HCl 乙醚萃取 5 NaHCO3 碱液 乙醚液 酸性成分 HCl 乙醚萃取 2 NaOH 油液 乙醚液 水液 碱水液 回收醚 回收醚 醚层 水层 酚或弱酸性成分 四 挥发油成分的分离 化学方法 2 利用官能团特性进行分离 醇类成分的分离常用邻苯二甲酸酐 丙二酰氯 丁二酸酐等试剂使醇酰化 转为酸性成分 用NaHCO3水溶液提取 然后再皂化即可得到原来的醇 四 挥发油成分的分离 四 挥发油成分的分离 化学方法2 利用官能团特性进行分离 醛 酮类化合物的分离亲脂性的羰基成分转为亲水性的加成物而分离 亚硫酸氢钠法 NaHSO3 吉拉德法 Girard 四 挥发油成分的分离 化学方法 2 利用官能团特性进行分离 醛 酮类化合物的分离 亚硫酸氢钠法 NaHSO3 例如 楜椒酮的分离 四 挥发油成分的分离 化学方法 2 利用官能团特性进行分离 醛 酮类化合物的分离 亚硫酸氢钠法 NaHSO3 温度高 可使双键加成 反应不可逆 四 挥发油成分的分离 化学方法 2 利用官能团特性进行分离 醛 酮类化合物的分离 吉拉德法 Girard 四 挥发油成分的分离 化学方法 2 利用官能团特性进行分离 其它成分的分离 酯类成分 精馏或层析分离醚萜成分 加浓酸形成烊盐易于结晶具双键成分 利用Br2 HCl HBr等试剂与双键加成 这种加成产物多为结晶状态 挥发油的几种分离方法可用下列流程表示 四 挥发油成分的分离 化学方法 挥发油 Et2O 水洗 5 NaHCO3萃取 酸水层 乙醚层 10 HCl萃取 碱性成分 碱水层 乙醚层 碱化 醚萃 挥发性Alk 酸化 醚萃 强酸性成分 萜酸 挥发性酸 10 NaOH萃取 四 挥发油成分的分离 化学方法 碱水层 乙醚层 酸化 醚萃 10 NaOH萃取 碱水层 乙醚层 酸化 醚萃 醛类 甲基酮类 不饱和醇类 乙醚层 弱酸性成分 酚 烯醇 内酯 1 邻苯二甲酸酐2 碱液萃取 30 NaHSO3萃取 含中性成分 四 挥发油成分的分离 化学方法 乙醚层 1 邻苯二甲酸酐2 碱液萃取 碱水层 乙醚层 浓H2SO4 加成 双键 烷烃类 皂化 稀释 层析 乙醚层 H H2O 萜烯 脂 烷等 萜醇 四 挥发油成分的分离 色谱法 络合薄层 硅胶层析对于分离