萜类及挥发油

第七章萜类及挥发油课次：19、20课题：第七章萜类及挥发油第一节萜类概述其次节萜的各类化合物一、教学目的：1．了解萜类的含义、生源途径、分布和生理活性。2.生疏萜类的构造特点和分类。3．把握单萜、环烯醚萜的构造与分类。4.把握单萜、环烯醚萜的提取与分别。5．生疏倍半萜、二萜及二倍半萜的构造特点与分类。6.把握重要物质的提取分别。二、教学内容：萜类的构造与分类。萜类的提取与分别。三、重点：萜类的构造与分类。萜类的提取与分别。四、难点：1．萜类的构造与分类。五、教学内容分析及教法设计：六、教学过程：组织教学：检查学生出勤，填写教学日志，随机应变，组织好课堂纪律。课程引入：展现目标：进展课：第一节萜类概述一、萜类的含义和分类〔一〕萜类的含义〔CH〕n58异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类自然化合物。萜类化合物多数具有不饱和键，其烯烃类常称为萜烯，开链萜烯的分子组成符合通式〔CH〕n，随着分子中碳环数目的增加，其氢原子数的比例相应削减。萜类化合物除以萜58烃的形式存在外，多数是以各种含氧衍生物，如醇、醛、酮、羧酸、酯类以及苷等的形式存在于自然界，也有少数是以含氧、硫的衍生物存在。〔二〕萜的分类单位的萜类称为半萜；含有2个异戊二烯单位的称为单萜；含有3个异戊二烯单位的称为4个异戊二烯单位的称为二萜。其余以此类推。同时再依据各萜类化合物中碳环的有无和数目多少，进一步分为开链萜〔或无环萜、单环萜、双环萜、三环萜……等。二、萜类化合物的生源途径经同位素标记等越来越多的试验证明，焦磷酸异戊烯酯〔IPP〕γ，γ一二甲基烯丙酯〔DMAPP〕被称为“活性异戊二烯”，它们是萜类成分在生物体形成的真正前体，它们不断聚合，形成萜类，这是生源的异戊二烯法则的主要内容。实际上，但凡由甲瓦龙酸衍变而来的自然化学成分都称为萜类，至于个别自然萜类化合物的构造不符合异戊二烯法则，甚至在组成上碳原子数不是5的倍数，这是由于在转变过程中产生异构化或发生降解反响等的结果。三、萜类化合物的生理活性和分布〔一〕萜类化合物的生理活性萜类化合物种类繁多，构造简单，性质各异，因而生理活性也是各种各样的，现已觉察萜类有八十种生理活性，其分布也格外广泛。〔二〕分布萜类化合物在植物界分布很广泛，虽然菌类和苔藓类植物都可合成一些萜类。如斜卧青霉〔Penicilliumdecumbens〕合成橙花叔醇，香栓菌〔Trematesodorata〕产生稀牻牛儿醇，扁萼苔〔Radulacomplanata〕含有樟烯、α-、β-蒎烯，蛇苔〔Conocephalumconicum〕含有对伞花烃、柠檬烯、杜烯及松油烯等。但是最为丰富多样的还是种子植物，尤其是被子植物。它们常常与树脂、树胶并生，似乎与生物碱相排斥。水生植物似乎失去制造挥发油的力量。种子植物中富含挥发油的有：松科、柏科、胡椒科、马兜铃科、樟科、芸香料、龙脑科、伞形科、唇形科、败酱科和姜科等。其次节萜的各类化合物一、单萜、环烯醚萜及其苷〔一〕单萜含义：单萜类化合物是指分子中含有两个分子异戊二烯单位的萜烯及其衍生物。单萜类化合物广泛存在于高等植物中的分泌组织里，多数是挥发油中沸点较低局部的主要组成局部，其含氧衍生物沸点较高，多数具有较强的香气和生理活性，是医药、仪器和化装品工业的重要原料，有些成苷后则不具挥发性。构造类型及重要的单萜化合物。依据单萜分子中碳环的数目分：无环〔链状〕单萜此类构造类型较少，常见的无环单萜如下：其代表物有月桂烯、香橙醇和柠檬醛。单环单萜比较重要的代表物有：薄荷酮、薄荷醇，其中酚酮型是单环单萜的一种变形构造类型，其碳架不符合异戊二烯规章，其分子中有1个七元芳环的根本构造，由于酮基的存在使七元环显示肯定的芳香性，如扁柏素。鲜亮色调的颜色反响〔如Fe3+、C2+等，所以常用这些反响来鉴别酚酮类化合物。双环单萜双环单萜的构造类型较多。其中以蒎烷型和坎烷型最稳定。蒎烷型比较重要的化合物如芍药苷，是中药芍药和牡丹中的有效成分。莰烷型多以含氧衍生物存在。如：樟脑、龙脑。樟脑：樟脑〔camphor〕是最重要的萜酮之一，它在自然界中的分布不太广泛，主要存在于樟树的挥发油中。樟脑是重要的医药工业原料，我国产的自然樟脑产量占世界第一位。樟脑在医药上主要作刺激剂和强心剂，其强心作用是由于在人体内被氧化成π-氧化樟脑和对-氧化樟脑而导致的。龙脑borneo：俗称冰片，又称樟醇，是樟脑的复原产物，其右旋体存在于龙脑香树的挥发油中及其他多种挥发油中。一般以游离状态或结合成酯的形式存在。左旋体存在艾纳香的叶子和野菊花的花蕾挥发油中。龙脑是白色片状结晶，具有似胡椒又似薄荷的香气，有升华性，mp204～208℃，[α]20+37.7°〔乙醇〕37.3°〔乙醇。合成品为外消旋混合物。冰片不但有发汗、兴D奋、镇痉和防止腐蚀等作用，还有显著的抗氧功能，它与苏合香脂协作制成苏冰滴丸代替冠心苏合丸，用于治疗冠心病心绞痛疗效全都。单萜化合物的提取分别。〔二〕环烯醚萜及其苷概述环烯醚萜是一类特别的单萜。最早是由伊蚁的分泌物中得到的，曾称为伊蚁内酯，是从动物中觉察的第一个抗生素。现今已从很多植物中分出多种环烯醚萜类化合物，而且它们具有多种多样的生理活性。构造类型次开发〔1〕C1

位多数存在官能团，可能是羟基、甲氧基或酮基；而C-OH很活泼，易与糖结合成苷〔2〕CC位大多有双键，1 3 4C-CHOH、-CHOR、-COOH、-COOR〔3〕分子中的环戊烷局部呈现不同的4 2 2氧化状态。环烯醚萜类化合物主要分为环烯醚萜及其苷和裂环环烯醚萜及其苷两大类。环烯醚萜及其苷依据环烯醚萜构造中的C4

位上有无取代基，又可分为两类型。a.4-位无取代的环烯醚萜及其苷。重要的代表物有梓醇和梓苷。二者均为中药地黄中降血糖的有效成分。b.4-位有取代的环烯醚萜及其苷重要的代表物有山栀苷、栀子苷。裂环环烯醚萜及其苷裂环环烯醚萜是环烯在CC7 8是苦味成分。如龙胆苦苷。理化性质性状性的粉末，此类化合物一般均味苦，是中草药中显苦味的成分之一，分子中有手性C，故都具有旋光性。溶解度此类化合物总的来说偏于亲水性，大多数易溶于乙醇、丙酮、正丁醇，难溶于氯仿、苯、石油醚等亲脂性有机溶剂。显色反响及检识此类化合物对酸很敏感，苷键简洁被酸水解断裂，产生的苷元因具有半缩醛构造，性质活泼，简洁进一步发生聚合等反响，故水解后不但难以得到原苷的苷元，而且还随水解条件不同而产生不同颜色的沉淀。因此，可以利用酸水解反响检查植物中环烯醚萜苷的存在。一般植物组织易变黑者常常可作为供给环烯醚萜苷存在的线索。环烯醚萜苷由于苷元的构造特点，还能与一些试剂发生颜色反响，也可作为该类成分的定性检识方法，例如：京尼平与氨基酸在加热条件下反响所形成的蓝紫色沉淀，它与皮肤接触也能使皮肤染成蓝紫色；将样品溶于冰乙酸，参加少量铜离子并加热，则产生蓝色反响；Shear〔115与哌喃衍生物常产生特别的颜色反响，如车叶草与Shear提取分别环烯醚萜苷的提取，一般承受溶剂法，提取时常在植物材料中拌入碳酸钙或氢氧化钡以抑制酶的活性和中和植物酸，常用水、甲醇、乙醇、稀丙酮溶液、正丁醇、乙酸乙酯等作为提取溶剂。可承受冷渗液法和热回流提取法。在同一植物中，往往含有多种构造相像的环烯醚萜苷，欲进一步分别单一成分，可承受硅胶、氧化铝等制备性薄层或柱色谱柱进展分别，目前高效液相色谱也已广泛应用于环烯醚萜苷的分别，有时还需要制成衍生物，如乙酰化合物才能到达有效的分别。二、倍半萜、二萜及二倍半萜〔一〕倍半萜含义315C物。倍半萜和单萜都是挥发油的主要组成成分，倍半萜的沸点较高，其含氧衍生物大多有较强的香气和生物活性。构造类型和重要化合物双环倍半萜比较重要的代表物有烃，它是非苯核芳烃化合物，但由于被氢化，故其根本母核已失去芳香性。将挥发油分级分馏时，在高沸点馏分中有时可见到秀丽的蓝色、紫色或绿色馏分，这提示可能有类成分存在，其沸点在250～260℃之间，能溶于石油醚、乙醚、乙醇等有机60％～65％硫酸或磷酸提取，提取后的酸液加水稀释，类成分即可析出。也可与苦味酸或三硝基苯等试剂作用，使形π预试挥发油中是否有薁类化合物，多用溴化反响〔Sabaty反响。方法是取挥发油1滴溶于1ml5类衍生物。也可用对-二甲基苯甲醛-浓硫酸试剂〔Ehrlich试剂〕与挥发油反响，如产生紫色或红色时为正反响。愈创木薁〔s-guaiazuleue〕系愈创木醇、喇叭醇或缬草二醇等加硫高温脱氢而成。洋甘菊薁〔chamazulene，C14H16〕在洋甘菊花的挥发油中存在，用洋甘菊醇内酯、洋甘菊酮内酯等脱氢也可制备。洋甘菊薁具有消炎作用。乳霉菌薁〔lactarzulene〕是从乳霉菌分泌的红色抗生液体中分别得到的成分，在空气中可变成蓝色。具体代表物如愈创木薁。三环倍半萜较重要的代表物是青蒿素：是青蒿中抗疟的有效成分，其有效基团为中间的过氧桥-O-O-，假设断裂，则失去活性。提取分别提取倍半萜类化合物一般承受水蒸气蒸馏、有机溶剂萃取和碱溶酸沉法，然后承受重结晶和色谱法等纯化分别。其定性显色主要靠薄层色谱，承受浓硫酸加热显色或用硫酸香Rf值或酯、酸等具有肯定参考价值。1系很大，一般用水蒸气蒸馏所得的挥发油，经分馏蒸出低沸点的单萜局部，高沸点下步可用色谱分别，往往可得到多种倍半萜化合物。2有机溶剂萃取法：将采集不久、晾干的生药粗粉，先以石油醚提取除去油脂，然后20%～50乙醚、乙酸乙酯、氯仿萃取，分别蒸去溶剂后，据其是否带苦味，并作定性检查。有时上述提取液浓缩时，即有结晶析出。将上述提取物分别进展硅胶或氧化铝吸附色谱分别，个别构造极为相像，化学性质相像的，可承受高效液相分别，以进一步纯化分别得纯品。应当留意的是，石油醚提取物中可能含有倍半萜内酯，可直接浓缩后析出结晶或承受色谱法纯化。3于水中，酸化后，闭环而复得原化合物。利用此特性可将倍半萜内酯提取出来或纯化。但是当用酸碱处理时，可能会引起构型的转变，在操作过程中应予留意。4系统提取分别法：中药粗粉经用乙醚抽提，乙醚浸膏溶于甲醇，于－20℃冷冻，以9:1，3:1，1:1；乙醚、乙醚-甲醇(9:1)依次洗脱。石油醚洗脱局部主要为烃类包括倍半萜烷烃、烯烃，9:13:1酯)类，1:1(9:1)为多羟基化合物及羧酸类。这些大体的阅历规律主要是打算于化合物的极性性质，对多官能团的化合物取决于极性大者。自然甾体、三萜类化合物，由于其分子比较大，其酯往往消灭于石油醚-乙醇(9:1)局部，单羟基化合物则消灭于3:1局部。各部位再进展层析，或承受制备性薄层色谱分别，一般可依据本方法全面检查各部位，或分别其中的个别部位。介绍青蒿素的提取分别。〔二〕二萜1．定义415C萜类化合物，由于二萜类分子量较大，挥发性较差，故大多数不能随水蒸气蒸馏，很少在挥发油中觉察，个别挥发油中觉察的二萜成分，也是多在高沸点馏分中。二萜化合物多以树脂、内酯或苷等形式存在于自然界。2.构造类型和重要化合物三环二萜比较重要的有丹参酮类化合物、雷公藤内酯等。四环二萜重要代表物为甜菊苷，是四环二萜苷，其甜度约是蔗糖的300倍，可作为糖尿病、肥胖症和心脏病患者的蔗糖代用品。此外还有芫花酯甲、酯乙等具有抗癌活性的二萜内酯类成分。穿心莲中所具有的有效成分为二萜内酯类，主要有穿心莲内酯、穿心莲内酯和去氧穿心莲内酯。〔三〕二倍半萜二倍半萜可以看成是由5个异戊二烯组成的化合物，本类成分总量不多，如呋喃海棉素-3课次：21、22课题：第七章萜类及挥发油其次节萜的各类化合物第三节挥发油一、教学目的：1．生疏三萜、四萜和多萜的构造特点和分类。2.把握三萜的提取分别。3．生疏挥发油的组成、通性和检识。4.把握挥发油的提取、分别方法。二、教学内容：三萜、四萜和多萜的含义、构造特点和分类。三萜的提取分别。挥发油的组成。挥发油的通性。挥发油的提取、分别。挥发油的鉴定。三、重点：1．三萜的构造、分类及提取分别。2．四、难点：三萜的提取分别。挥发油的提取、分别方法。五、教学内容分析及教法设计：六、教学过程：组织教学：检查学生出勤，填写教学日志，随机应变，组织好课堂纪律。课程引入：展现目标：进展课：第三节萜的各类化合物一、三萜、四萜和多萜〔一〕三萜含义三萜类化合物可视为六分子异戊二烯聚合而成，在中草药中分布很广，是萜类化合物中最多的一类，多以游离状态或成苷或成酯形式存在于自然界。一些常用中草药如人参、甘草、三七、桔梗、远志、紫胡等中都含有三萜成分。构造类型和重要化合物比较重要的三萜类成分主要有以下两大类。四环三萜：详见皂苷。四环三萜主要包括以下各类型：羊毛脂甾烷型和达玛烷型。人参皂苷的苷元大多属于此类。如达玛烷型，其具体特点为C8

为甲基，C13

有β-H。五环三萜：详见皂苷。五环三萜类成分在中草药中较为常见，主要包括：．齐墩果烷型〔即β很多中药都含齐墩果酸，具有抗炎、冷静、防肿瘤作用。b．乌苏烷型〔即-香树脂烷型或熊果烷型，以乌苏酸为代表。c．羽扇豆烷型，以白桦脂醇、白桦脂酸为代表。d．其他类型，有木栓烷型、羊齿烷型和异羊齿烷型、何帕烷型和异何帕烷型等。三萜化合物的提取分别一般可依据某些三萜类化合物的溶解特性承受不同溶剂〔如乙醇、氯仿等〕进展提取分别，三萜酸可以溶于碱性溶液，也可将生药的有机溶剂提取物皂化，在不皂化局部分别中性三萜成分，按皂化法分得的成分，往往可能是皂化后的产物，还可使用吉拉特试剂提取分别某些羰基化合物。如甲酯、乙酯、苯甲酸酯，然后再进展色谱分别。〔二〕四萜四萜类化合物多指胡萝卜烃类而言，主要是胡萝卜烯类色素。此类色素由8个单位的异戊二烯组成，其分子中存在一系列的共轭双键发色团，故具有颜色，称为多烯烃类，是脂溶性色素。胡萝卜烯类色素常常存在于植物的叶中，多含于果实〔番茄等、黄色花冠〔蒲公英〕中，另外，还存在于种子〔玉米、根〔胡萝卜〕和真菌、海藻中，动物中少见。〔三〕多萜是异戊二烯头尾相连的聚合物，在自然界为数不多，主要代表物有橡胶、硬胶等。第三节挥发油一、含义挥发油也称精油，是存在于植物体中的一类具有挥发性、可随水蒸气蒸馏出来的油状液体的总称。这类成分大多有香气。挥发油是中药中的一类常见重要有效成分，具有多种生理活性，在植物中分布极广，含挥发油的中药有数百种之多。二、组成挥发油所含有的化学成分比较多，是一种混合物，其组成主要包括下面几类：〔一〕萜类化合物挥发油中的萜类成分，主要是单萜、倍半萜及含氧衍生物，而含氧衍生物多具有较强的生物活性或芳香气味，前面争论的单萜及倍半萜类化合物，除它们的苷、内酯衍生物等外，几乎在挥发油中均有存在。〔二〕非萜类化合物非萜类化合物包括以下两类：1．芳香族化合物挥发油中也常见有小分子的芳香族成分，有些是苯丙烷类衍生物，多具有C-C骨架，6 3多为苯酚化合物或其酯类，如桂皮醛等。2．脂肪族化合物三、通性大多为无色或微黄色透亮油状液体，有些含有类或其他色素而呈特别的颜色，具有特别的气味。1170～300℃之间。均具有光学活性，且具有猛烈的折光性。难溶于水而易溶于亲脂性有机溶剂，在高浓度乙醇中全溶，在低浓度乙醇中只能溶解局部。将挥发油的温度降到肯定程度可“析脑”。挥发油常常与空气、光线接触会渐渐氧化变质〔树脂化〕，使挥发油比重增加，粘度增大，颜色变深，因此挥发油应装入棕色瓶内低温保存。四、提取挥发油的提取有以下几种方法：水蒸气蒸馏法将中药切碎后，加水浸泡，然后承受直接蒸馏或水蒸气蒸馏法将挥发油蒸馏出来，前者方法简洁，但受热温度高，有可能会使挥发油温度上升，影响产品质量，后者可避开过热或焦化，但设备稍简单。馏出液水油共存，可承受盐析法促使挥发油自水中析出，然后用低沸点有机溶剂萃取即得挥发油。溶剂提取法用低沸点有机溶剂连续回流提取或冷浸提取，提取液可蒸馏或减压蒸馏除去溶剂，即可得到粗制挥发油，此法得到的挥发油含杂质较多，其他脂溶性成分会与其共存，故必需进一步精制提纯。压榨法将含挥发油较丰富的原料〔如柑、桔等〕经撕裂粉碎压榨，将挥发油从植物组织中挤压出来，然后静置分层或用离心机分出油分，即得粗品。此法所得的产品也不纯，且很难将挥发油全部压榨出来，但可保持挥发油原有的颖香味。五、分别从植物中提取得到的挥发油是混合物，欲要得到单一化学成分必需进一步分别，常用的分别方法有以下几种：冷冻法将挥发油置于0℃-20℃，连续放置，取出析出的结晶，再经重结晶可得纯品。如薄荷脑的提取分别。分馏法挥发油的组成成分由于类别不同，它们的沸点也有差异，故承受减压分馏法。经过分馏所得的每一馏分仍可能是混合物，再进一步精馏或结合冷冻、重结晶、色谱等方法，可得到单一成分。化学分别法化学分别法是依据挥发油中各组成成分的构造或官能团的不同用化学方法进展处理，使各组分得到分别的方法。碱性成分的分别分别挥发油中的碱性成分时，可将挥发油溶于乙醚，加1％硫酸或盐酸萃取，分取的酸水层碱化，用乙醚萃取，蒸去乙醚即可得到碱性成分。酸性及酚性成分的分别挥发油溶于乙醚，先用52碱水层，酸化，乙醚萃取，蒸去乙醚可得酚类或其他弱酸性成分。醇类成分的分别酸钠溶液中，用乙醚洗去未作用的挥发油，将碱溶液酸化，再用乙醚提取所生成的酯，蒸去乙醚，残留物经皂化，分得原有的醇类成分。醛酮成分的分别常用亚硫酸氢钠或吉拉德〔Girard〕试剂，使亲脂性的羰基化合物〔醛、酮成分〕转变为亲水性的加成物而分别，但亚硫酸氢钠只能与醛类和局部酮类成分形成加成物，而吉拉德试剂则对全部含羰基化合物都适用。亚硫酸氢钠法提取酸性成分后的挥发油乙醚溶液参加30%亚硫酸氢钠溶液，在低温下短时间振摇萃取，一般即有加成物结晶析出，加酸或碱使加成物分解，或用乙醚萃取，水洗，蒸去乙醚后得醛、酮类化合物，或者进展水蒸气蒸馏后，蒸馏液以乙醚萃取，蒸去乙醚后得醛、酮类化合物。但应留意，提取时间不应过长，温度不要过高。吉拉德试剂法Girard10%乙酸以促进反响的进展，加热回流，待反响完成后加水稀释，用乙醚提取，分取水层，酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚即可得原羰基化合物。其他成分的分别经稀释后可得原来成分；醚类与浓酸形成的盐有时还能形成结晶析出。酯类成分一般承受周密分馏和色谱分别，现尚无适宜的化学分别方法。色谱分别法由于挥发油的组成成分相当简单，故一般先用分馏法或化学法将挥发油作适当分别，然后再用色谱法分别，将会大大提高分别效果，此外，对一些挥发性较大的成分或色谱中有大致一样Rf值的同一类型化合物，有时要通过先制备衍生物再进展色谱分别，常用的色应用于挥发油组成的分别。六、挥发油的鉴定化学常数的测定挥发油的化学常数是指示挥发油质量的重要手段，故化学常数的测定格外必要。化学常数的测定包括酸值、酯值和皂化值的测定。酸值是代表挥发油中游离羧酸和酚类成分含量的指标。以中和1g离酸性成分所消耗KOH酯值是代表挥发油中酯类成分含量的指标。用水解1gKOH皂化值是代表挥发油中所含游离羧酸、酚类成分和结合态酯总量的指标。它1gKOH功能基的测定挥发油中功能基的测定包括酸碱性、酚类、羰基化合物、内酯类化合物和不饱和化合物及类化合物等等。酸碱性测定挥发油的pH分；如呈碱性反响，则表示挥发油中含有碱性成分。酚类将少许挥发油溶于乙醇中，参加三氯化铁的乙醇溶液，如产生蓝色、蓝紫或绿色反响，表示挥发油中含有酚类成分。羰基化合物用硝酸银的氨溶液检查挥发油，如发生银镜反响，则表示醛类等复原性化合物存在，如用苯肼或苯肼衍生物、氨基脲、羟胺等试剂与挥发油作用，如产生结晶性的衍生物，则表示有羰基类化合物存在。内酯类化合物于挥发油的吡啶溶液中参加亚硝酰铁氰化钠试剂及氢氧化钠溶液，如消灭红色并渐渐消逝，表示