《天然药物化学》课件-第十章 萜类和挥发油的提取分离技术

萜类和挥发油的提取分离技术—第十章—第一节萜类化合物一、概述二、结构类型萜类化合物掌握萜类化合物的含义和分类熟悉常见的萜类化合物的结构归属了解萜类化合物的生物活性学习要求樟脑一、概述含义萜类化合物是分子骨架以异戊二烯为基本结构单元聚合衍生而成的一类化合物，分子式符合(C5H8)n通式。

从生源上看，萜类化合物是由甲戊二羟酸衍生而成异戊二烯甲戊二羟酸一、概述分布分布广泛，藻类、菌类、地衣类、苔藓类、蕨类、裸子植物、被子植物均有存在，除以萜烃类存在外，多以含氧衍生物存在，包括醇、醛、酮、羧酸、酯等

常见植物：薄荷、青蒿、穿心莲、紫衫、人参、柴胡等罗勒烯l-薄荷醇一、概述分类分类名称碳原子数通式（C5H8)n

分布情况半萜5n=1植物叶单萜10n=2挥发油倍半萜15n=3挥发油二萜20n=4树脂、叶绿素、植物醇二倍半萜25n=5海绵、植物病菌、昆虫代谢物三萜30n=6皂苷、树脂四萜40n=8脂溶性色素多萜7.5×103～3×103n橡胶、硬橡胶根据分子结构中异戊二烯单位的数目进行分类二、结构分类（一）单萜含义：单萜是由2个异戊二烯单位构成，含10个碳原子的化合物及其衍生物。分布：

广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，是植物挥发油的主要组成成分，其中不含氧的萜烃类是挥发油低沸点部分的主要组成成分作用：含氧衍生物具有较强的生物活性和香气，是医药、日用化工和食品工业的重要原料分类：链状单萜、单环单萜、双环单萜等二、结构分类（一）单萜1.链状单萜罗勒烯月桂烯罗勒烯存在于罗勒叶、吴茱萸果实等的挥发油中，月桂烯存在于桂叶、蛇麻、马鞭草等的挥发油中，都具有特殊的香味，主要作为香料工业的原料二、结构分类（一）单萜1.链状单萜香叶醇橙花醇香叶醇习称牻牛儿醇，具有抗菌、驱虫作用，临床用于治疗慢性支气管炎；橙花醇与香叶醇互为顺反异构体，常共存于挥发油中，是玫瑰油的主要成分二、结构分类（一）单萜2.单环单萜对-薄荷烷型环香叶烷型卓酚酮型由链状单萜环合衍生而来，常见的有对-薄荷烷型、环香叶烷型和卓酚酮型二、结构分类（一）单萜2.单环单萜柠檬烯l-薄荷醇柠檬烯：柠檬、佛手等果皮挥发油的主要成分，具有镇咳、祛痰、抗菌活性薄荷醇是薄荷和欧薄荷等挥发油中的主要组成成分。其左旋体(l-menthol)习称“薄荷脑”，为白色块状或针状结晶。对皮肤和粘膜有清凉和弱的麻醉作用，用于镇痛和止痒，亦有防腐和杀菌作用。二、结构分类（一）单萜3.卓酚酮类化合物α-崖柏素β-崖柏素γ-崖柏素是一类变形的单萜，其碳架不符合异戊二烯法则多具有抗肿瘤活性同时多具有毒性。有芳香化合物的性质和酚的通性，具有酸性，酸性介于羧基和酚类之间，不能和羰基试剂反应。二、结构分类（一）单萜4.双环单萜樟脑龙脑樟脑(camphor)习称“辣薄荷酮”，易升华，具有特殊钻透性的芳香气味。樟脑有局部刺激作用和防腐作用，可用于神经痛、炎症和跌打损伤的擦剂。樟脑可作为强心剂。我国的天然樟脑产量占世界第一位。

龙脑俗称“冰片”，又称樟醇。其右旋体主要得自白龙脑香树的挥发油，左旋体存在于艾纳香全草和野菊花中，合成品为消旋体。冰片有发汗、兴奋、镇痉、止痛和抗缺氧功能，是人丹、冰硼散、苏合香、苏冰滴丸等的主要成分之一。苏冰滴丸可以治疗冠心病，心绞痛。二、结构分类（一）单萜5.环烯醚萜环烯醚萜裂环烯醚萜苷（1）结构：.蚁臭二醛的缩醛衍生物，属于单萜类化合物（2）分布：玄参科、茜草科、唇形科、龙胆科等。栀子、玄参、地黄、龙胆等（3）生物活性：保肝、利胆、降血糖、降血脂（4）存在状态：主要以苷的形式存在。具有半缩醛结构，

才C1位羟基活泼，易与糖结合成苷。（5）分类：环烯醚萜苷、4-去甲基环烯醚萜苷、裂环烯醚萜苷二、结构分类（一）单萜5.环烯醚萜（6）性质①

环烯醚萜苷易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮、正丁醇，难溶于氯仿、乙醚和苯等亲脂性有机溶②环烯醚萜苷易被水解，生成的苷元为半缩醛结构，其化学性质活泼，容易进一步氧化聚合显深色，难以得到结晶苷元。③苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸等都能变色。游离的苷元遇氨基酸并加热，即产生深红色至蓝色，最后生成蓝色沉淀。因此，与皮肤接触，也能使皮肤染成蓝色。二、结构分类（一）单萜5.环烯醚萜栀子苷京尼平苷（7）代表性化合物梓醇龙胆苦苷二、结构分类（二）倍半萜含义：倍半萜是指骨架由3个异戊二烯单位构成，含15个碳原子的一类化合物分布：分布在植物界和微生物界，多以挥发油的形式存在，是挥发油高沸程部分的主要组成分。在植物中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在。作用：含氧衍生物具有较强的生物活性和香气，是医药、食品和化妆品的中药原料分类：链状倍半萜、环状倍半萜、薁类衍生物等二、结构分类（二）倍半萜1.代表化合物α-金合欢烯α-姜黄烯青蒿素金合欢油、橙花油、香茅油中较多，为重要的高级香料存在于郁金挥发油，用于活血化瘀，疏肝解郁菊科植物黄花蒿中的有效成分，有抗疟作用二、结构分类（二）倍半萜1.代表化合物双氢青蒿素蒿甲醚青蒿琥铂酸单酯

青蒿素（artemisinin）是从天然药物青蒿（黄花蒿，Artemisiaannua）中分离得到的抗恶性疟疾的有效成分，是具有独特过氧结构的倍半萜内酯。对它进行结构改造，从中筛选出抗疟效价高、低毒的双氢青蒿素，再进行甲基化，将它制成油溶性的蒿甲醚及水溶性的青蒿琥珀酸单酯，用于临床。二、结构分类（二）倍半萜2.薁类衍生物愈创木薁莪术醇含义：薁类化合物是一类特殊倍半萜，由五元环和七元环骈合而成的芳香骨架结构溶解度：可溶于石油醚、乙醚、乙醇、甲醇等溶剂，不溶于水，溶于酸，加水后析出生物活性：抑菌、抗肿瘤、杀虫提取分离：在挥发油分级蒸馏时，在高沸点馏分（250-300℃）中，加水后又析出，有时可见蓝色、紫色、绿色。可用60%-65%硫酸或磷酸提取，加水稀释后沉淀析出二、结构分类（二）倍半萜2.薁类衍生物愈创木薁莪术醇

愈创木薁（guaiazulene）存在于桑科无花果根皮、兴安杜鹃的叶、母菊等挥发油中，具有抗炎和兴奋子宫的作用。莪术醇（curcumol）存在于莪术根茎的挥发油中，具有抗肿瘤活性、抗血栓和扩张血管的活性。二、结构分类（三）二萜含义：二萜是指骨架由4个异戊二烯单位构成，含20个碳原子的一类化合物分布：分布广泛，如松柏科植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主，菌类代谢产物和海洋生物中也有二萜类化合物分类：链状倍半萜、环状倍半萜、薁类衍生物等二、结构分类（三）二萜代表化合物维生素A存在于动物肝脏中，是保持夜间视力的必须物质维生素A二、结构分类（三）二萜代表化合物银杏内酯穿心莲内酯

银杏内酯是银杏叶及根皮的苦味成分，是治疗心血管疾病的主要成分

穿心莲内酯是爵床科植物穿心莲抗菌消炎的主要成分，临床用于治疗极性细菌性痢疾、胃肠炎、咽喉炎、感冒发热等疗效确切，与亚硫酸钠在酸性条件下可制成穿心莲内酯磺酸钠，制备水溶性注射剂。二、结构分类（三）二萜代表化合物紫杉醇

紫杉醇（taxol）是红豆杉树皮中提取的具有八元碳环的二萜成分，用于卵巢癌、乳腺癌和肺癌治疗效果较好。第二节挥发油二、组成和分类四、提取与分离三、理化性质五、检识一、概述挥发油掌握挥发油的组成、理化性质和提取方法熟悉挥发油的分离和检识方法理解挥发油提取和分离的原理了解挥发油的分布和生物活性学习要求丁香酚一、概述（一）含义

挥发油(volatileoils)又称精油或芳香油，是一类具有芳香气味的油状液体的总称。在常温下能挥发，与水不相混溶，可随水蒸气蒸馏。一、概述（二）分布分布特点：广泛分布于植物界，主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。在我国野生与栽培的芳香植物大约有70科，200属，约600-800种。存在科属植物：菊科（菊、蒿、苍术、白术等）、芸香科（芸香、橙皮、降香、柠檬等）、伞形科（白芷、川芎、小茴香、当归等）、唇形科（薄荷、活性、紫苏等）、樟科（樟木、乌药肉桂等）、木兰科（厚朴、八角茴香、辛夷等）、姜科（姜黄、莪术、山奈等）一、概述（三）存在部位和特点部位：挥发油存在于植物的腺毛、油室、油管、分泌组织或树脂道中。全株或者花蕾、果实、果皮、种子、根或根茎等部位，大多数呈油滴状存在，有些与粘液质、树脂相伴，少数以苷的形式存在，特点：有时同一植物不同部位挥发油的含量和成分不同，生长环境和采收季节不同，挥发油的含量和品质也有很大的差别（四）含量一般在1%以下，也有少数含油量在10%以上，如丁香含丁香油高达14%～21%。一、概述（五）生物活性祛风解表活性：如薄荷油中的薄荷醇、薄荷酮等成分止咳平喘活性：如牡荆、满山红、小叶枇杷挥发油等抗癌活性：如莪术挥发油降血压活性：如檀香、松节挥发油活血镇静活性：如当归、川芎挥发油行气开胃活性：如砂仁、豆蔻、小茴香挥发油等二、组成和分类挥发油是一类混合物，组成成分复杂，一种挥发油常由数十种乃至数百种成分组成。（一）萜类化合物挥发油中的萜类成分，主要是单萜、倍半萜和它们含氧衍生物，而且含氧衍生物多半是生物活性较强或具有芳香气味的主要组成成分。如薄荷油中薄荷醇含量占80%左右，樟树油中樟脑含量约占50%l-薄荷醇樟脑茴香醚桂皮醛丁香酚在挥发油中，芳香族化合物仅次于萜类，为一些小的芳香族成分，大多是具有C6-C3骨架的苯丙烷类衍生物，如桂皮油中的桂皮醛、丁香油中的丁香酚、茴香油中的茴香脑等。二、组成和分类（二）芳香族化合物二、组成和分类（三）脂肪族化合物

一些小分子脂肪族化合物在挥发油中常有存在。正壬酮甲基正壬酮葵酰乙醛人参炔醇二、组成和分类（四）其他类化合物

除以上三类化合物外，还有一些能通过水蒸气蒸馏得到的挥发油样物质，如大蒜油、芥子油、挥发杏仁油等，也将其称之为“挥发油”。大蒜油则是大蒜中大蒜氨酸经酶水解后产生的含大蒜辣素(allicin)的挥发性油状物质。大蒜辣素三、理化性质（一）性状状态：常温下为透明液体，有的在低温冷却时其主要成分可能结晶析出。这种析出物习称为“脑”，如薄荷脑、樟脑等，滤除脑后的挥发油称为“脱脑油”颜色：多为无色或微带淡黄色，少数含薁类化合物或色素具有其它颜色。如洋甘菊油因含有薁类化合物而显蓝色，苦艾油显蓝绿色，麝香草油显红色。气味：大多具有特殊而浓烈的香气或其它特异气味，有辛辣烧灼的感觉，呈中性或酸性。气味是鉴别品质优劣的重要标志挥发性：挥发油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区别。三、理化性质（二）溶解性挥发油不溶于水，而易溶于各种有机溶剂中，如石油醚、乙醚、二硫化碳、油脂等。在高浓度的乙醇中能全部溶解，而在低浓度乙醇中只能溶解一定数量。

挥发油中极性大的成分可部分溶于水，可制成芳香水剂三、理化性质（三）物理常数

沸点：一般在70~300oC之间，具有随水蒸汽蒸馏的特性；相对密度：多数比水轻，也有比水重的(如丁香油、桂皮油)，相对密度在0.85~1.07之间；比旋度：在+97o~117o范围内；折光性：折光率在1.43~1.61之间。

挥发油是混合物，单各组分成分基本稳定，物理常数有一定的范围三、理化性质（四）稳定性

氧化变质：空气及光线加速其氧化速度，导致密度增大，颜色变深，失去原有香味，并能形成树脂样物质，也不能再随水蒸汽而蒸馏了。挥发油贮存：其产品应贮于棕色瓶内，装满、密塞并在阴凉处低温保存。2、溶剂提取法4、吸收法3、压榨法5、超临界流体萃取法提取四、提取与分离（一）提取微波萃取法1、水蒸气蒸馏法（一）提取1、水蒸气蒸馏法（提取挥发油最常用的方法）原理：挥发油与水不相混合，当受热后，二者蒸气压的总和与大气压相等时，溶液即开始沸腾，继续加热则挥发油可随水蒸气蒸馏出来。方法：分为水蒸气蒸馏和共水蒸馏法（一）提取1、水蒸气蒸馏法（提取挥发油最常用的方法）特点：设备简单，操作容易，成本低、产量大、挥发油的回收率较高等优点。但原料易受强热而焦化，或使成分发生变化，所得挥发油的芳香气味也可能变味，往往降低作为香料的价值含量测定：挥发油含量测定装着。分重油和轻油提取。（一）提取2、溶剂提取法溶剂：低沸点有机溶剂，如石油醚（30-60℃）、乙醚、二硫化碳方法：回流提取或冷浸杂质：树脂、油脂、蜡除杂质方法：

①将粗品加适量的浓乙醇浸渍，放置冷冻(-20℃左右)，滤除析出物后，再蒸馏除去乙醇；②也可将挥发油粗品再行蒸馏，以获得较纯的挥发油（一）提取2、溶剂提取法实例：茉莉花香油精制备方法茉莉花石油醚浸泡提取石油醚提取液低温回收石油醚茉莉花浸膏（0.28~0.34%）乙醇溶解乙醇液-15~-20℃低温放置，过滤沉淀滤液减压回收乙醇茉莉花精油（52%~63%）（树脂和蜡质）（一）提取3、压榨法适用：挥发油含量较高的新鲜植物药材方法：撕裂→捣碎→冷压后静置分层或离心机分出油层特点：常温下进行，所得挥发油保持原有的新鲜香味，但产品不纯，含有水分、粘液质、色素、细胞组织等。提取不完全，压榨后的药材通常再进行水蒸气蒸馏提取完全（一）提取4、吸收法适用：贵重挥发油。如玫瑰油、茉莉花油等方法：猪油3份和牛油2份混合吸收挥发油，分冷吸收法和温热吸收法特点：所得挥发油保持原有芳香气味，纯度高，但耗时长，操作麻烦50-60℃低温加热花瓣与油脂温热吸收法玻璃板猪油3份牛油2份木质框架金属网放新鲜药材花瓣（一）提取4、吸收法冷吸收法（玫瑰花油、茉莉花油常用此法提取）（一）提取5、超临界流体萃取法适用：挥发油中不稳定的成分。常用流体为CO2特点：具有防止氧化、热解、无残留溶剂、提取效率高、所得挥发油品质高、芳香纯正等优点。如紫苏中特有的香味成分紫苏醛，紫丁香花中的独特香味成分，均不稳定，易受热分解，用此法提取优于其他方法6、微波萃取法适用：热敏性成分特点：以微波辐射作为热原进行提取，设备简单、提取效率高、提取时间短。但该技术也存在不足之处，如提取成品的组成不稳定，同时挥发性成分随萃取时间延长而逐步散失。1、冷冻结晶法4、化学法2、分馏法5、色谱法分离四、提取与分离（二）分离（二）分离法1、冷冻结晶法原理：有些挥发油有析脑现象方法：低温放置（0～20℃），含量高的成分析出，重结晶可得纯品（单体）特点：操作简便，但分离不完全，而且大部分挥发油成分冷冻后也不能析出结晶。薄荷油0℃放置12小时析出粗脑（第一批）油20℃放置24小时析出粗脑（第二批）合并后加热熔融0℃放置较纯的薄荷脑（二）分离法2、分馏法原理：利用挥发油组分的沸点差异进行分离规律：①碳原子数越多，分子量越大，沸点越高；倍半萜＞单萜②双键越多，沸点越高，三烯＞二烯＞一烯

③化合物极性越大，沸点越高；含氧萜＞萜烃④含氧萜中，酸＞醇＞醛＞酮＞醚，但酯高于相应的醇；（二）分离法2、分馏法方法：挥发油组分对热合空气不稳定，一般采用减压分离法分离：按温度不同分为三个馏分，每一个馏分还是混合物：

低沸程馏分：35~70℃/1.333kPa，为单萜烯类化合物。

中沸程馏分：70~100℃/1.333kPa，单萜的含氧化合物。

高沸程馏分：100~140℃/1.333kPa，倍半萜烯及其含氧化合物、薁类化合物。（二）分离法3、化学法（1）碱性成分离挥发油溶于乙醚1%盐酸或硫酸萃取乙醚液酸水液碱化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚碱性成分挥发油（二）分离法3、化学法（2）酸、酚性成分离乙醚液5%NaHCO3萃取乙醚液碱水液酸化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚含-COOH的酸性成分挥发油2%NaOH萃取乙醚液碱液酸化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚酚性成分挥发油（二）分离法3、化学法（3）醇类成分的分离试剂：邻苯二甲酸酐、丙二酸单酰氯、丁二酸酐+皂化NaOH+萜醇邻苯二甲酸酐酸性邻苯二甲酸萜醇酯邻苯二甲酸钠（二）分离法3、化学法（3）醇类成分的分离含醇类成份乙醚液邻苯二甲酸酐反应液碳酸氢钠溶液萃取乙醚液碱液硫酸酸化，乙醚萃取乙醚液碱液回收乙醚残渣氢氧化钠皂化皂化液乙醚萃取乙醚液回收乙醚醇类成份（二）分离法3、化学法（4）羰基类成分的分离（1）亚硫酸氢钠加成法（2）吉拉德（Girard）试剂加成法原理：亲脂性的羰基成分与亚硫酸氢钠试剂或吉拉德发生加成反应生成亲水性的化合物，从而与挥发油中其他亲脂性成分分离。加成物在酸或碱作用下分解为原来的羰基成分，再用乙醚萃取出来3、化学法（4）羰基类成分的分离（1）亚硫酸氢钠加成法乙醚液30~40%NaHSO3低温短时振摇，过滤乙醚液结晶物酸化，乙醚萃取乙醚液回收乙醚醛或酮类挥发油适用于醛或小分子酮-+-+3、化学法（4）羰基类成分的分离（1）亚硫酸氢钠加成法NaHSO3H或OH-+过量的NaHSO3或长时间加热+---++或不可逆加成物不可逆加成物过量的NaHSO3或长时间加热3、化学法（4）羰基类成分的分离（2）吉拉德（Girard）试剂加成法适用于所有羰基成分。吉拉德(Girard)试剂是一类带有季铵基团的酰肼，常用有GirardT和GirardP,++吉拉德试剂T吉拉德试剂P3、化学法（4）羰基类成分的分离（2）吉拉德（Girard）试剂加成法+-++-++Girard腙Girard腙羰基化合物吉拉德试剂T吉拉德试剂P3、化学法（4）羰基类成分的分离（2）吉拉德（Girard）试剂加成法乙醚液Girdrd试剂和10%乙酸回流1h乙醚液水层乙醚萃取乙醚层水层酸化，乙醚萃取水层乙醚层回收乙醚醛或酮挥发油（5）其他成分分离4、色谱法（1）吸附色谱吸附剂：硅胶或氧化铝流动相：石油醚、己烷、石油醚-乙酸乙酯等（2）硝酸银色谱法原理：双键数目、位置、顺反异构不同，与硝酸银形成π-配合物的难易及稳定性不同，被吸附能力不同适用：双键异构体的挥发油吸附剂：硝酸银-硅胶或硝酸银-氧化铝流动相