第七章萜类和挥发油

第七章萜类和挥发油考点精要：1.萜类化合物分类及代表化合物；2.环烯醚萜类及常见倍半萜、二萜的的结构特点、性质及代表化合物；3.挥发油的化学组成和通性；4.挥发油的提取分离方法；5.挥发油的气相色谱和GC-MS鉴定方法（新增）；6.含萜和挥发油的常用中药。一、概述（一）萜类的定义萜类化合物为一类由甲戊二羟酸衍生而成，基本碳架多具有2个或2个以上异戊二烯单位（C5单位）结构特征的化合物。通式：（C5H8）n1.萜类化合物分类及代表化合物；按分子中异戊二烯单位的数目进行分类。单萜类：根据单萜结构中碳环的有无和多少，将单萜类分为无环（开链）、单环、双环及三环等结构种类。分类主要化合物性质无环单萜香叶醇（牻牛儿醇）具有似玫瑰香气，可制香料；可与无水氯化钙形成结晶性分子复合物；具有抗菌、驱虫等作用单环单萜薄荷醇（左旋体习称薄荷脑）薄荷挥发油主要成分；直接冷冻法制备；具有弱的镇痛、止痒和局麻作用，亦有防腐、杀菌和清凉作用。双环单萜龙脑具升华性，有清凉气味；具有发汗、兴奋、镇痛及抗氧化的药理作用三环单萜（少见）三、环烯醚萜类定义：环烯醚萜类为臭蚁二醛的缩醛衍生物，属单萜类化合物。分布：特别是在玄参科、茜草科、唇形科及龙胆科中较为常见。生物活性：如具保肝、利胆、降血糖血脂、抗炎等作用。结构与分类环烯醚萜类的基本母核为环烯醚萜醇,具有半缩醛及环戊烷环的结构特点，分类主要化合物环烯醚萜苷C-4位有取代基栀子苷、京尼平苷和京尼平苷酸鸡屎藤苷清热泻火4-去甲基梓醇和梓苷玄参苷梓醇和梓苷降血糖；玄参苷镇痛。裂环环烯醚萜苷龙胆苦苷獐牙菜苷及獐牙菜苦苷苦味成分环烯醚萜类理化性质1.性状故多具有旋光性。味苦或极苦。2.溶解性环烯醚萜类化合物多连有极性官能团，故偏亲水性，易溶于水和甲醇，可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，难溶于三氯甲烷、乙醚和苯等亲脂性有机溶剂。环烯醚萜苷的亲水性较其苷元更强。3.显色反应及检识①环烯醚萜苷易被水解，颜色变深。地黄及玄参等中药在炮制及放置过程中变成黑色的原因。（环烯醚萜苷水解生成的苷元为半缩醛结构，其化学性质活泼，容易进一步发生氧化聚合等反应，难以得到结晶性苷元，同时使颜色变深。）②苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸等都能变色。四、倍半萜定义：倍半萜类是由3个异戊二烯单位构成的天然萜类化合物。分布：倍半萜及其含氧化合物多与单萜类共存于植物挥发油中，是挥发油高沸程（250～280℃）的主要组分，也有低沸点的固体。存在形式：在植物界中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在。应用：倍半萜的含氧衍生物多具有较强的香气和生物活性，是医药、食品、化妆品工业的重要原料。分类主要化合物应用链状倍半萜合欢醇（法尼醇）一种名贵香料单环倍半萜青蒿素有很好的抗恶性疟疾活性双环倍半萜马桑毒素、羟基马桑毒素治疗精神分裂症薁类，如莪术醇具有抗肿瘤活性三环倍半萜环桉醇有很强的抗金黄色葡萄球菌作用和抗白色念珠菌活性薁类：属于双环倍半萜，是由五元环与七元环骈合而成的芳烃衍生物。所以薁是一种非苯型的芳烃类化合物，具有一定的芳香性。薁类化合物沸点一般在250～300℃。在挥发油分级蒸馏时，高沸点馏分中有时可见蓝色或绿色的馏分，显示有薁类成分存在。薁类化合物溶于有机溶剂，不溶于水，可溶于强酸，加水稀释又可析出，故可用60%～65%硫酸或磷酸提取。也能与苦味酸或三硝基苯试剂产生π络合物结晶，此结晶具有敏锐的熔点可借以鉴定。五、二萜定义：二萜是由20个碳原子、4个异戊二烯单位构成的萜类衍生物。性质：绝大多数不能随水蒸气蒸馏。分布：二萜多以树脂、内酯或苷等形式广泛存在于自然界。应用：不少二萜含氧衍生物具有很好的生物活性，如穿心莲内酯、芫花酯、雷公藤内酯、银杏内酯、紫杉醇等；有些已是临床常用的药物。分类主要化合物应用无环二萜植物醇叶绿素的组成成分，也是维生素E和K，的合成原料。单环二萜维生素A动物肝脏中，特别是鱼肝中含量更丰富双环二萜穿心莲内酯具有抗菌、消炎作用银杏内酯治疗心脑血管疾病三环二萜雷公藤甲素、雷公藤乙素、雷公藤内酯及16-羟基雷公藤内酯醇雷公藤甲素对乳癌和胃癌细胞系集落形成有抑制作用，16-羟基雷公藤内酯醇具有较强的抗炎、免疫抑制和雄性抗生育作用。四环二萜甜菊苷在医药、食品工业广泛应用。但近来甜菊苷有致癌作用的报道，美国及欧盟已禁用。第二节挥发油一、概述定义：挥发油也称精油，是存在于植物体内的一类具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体。挥发油大多具有芳香嗅味，并具有多方面较强的生物活性。注意：挥发油是混合物。（一）挥发油的化学组成类型主要组成代表化合物萜类化合物主要是单萜、倍半萜及其含氧衍生物薄荷油含薄荷醇达80%左右；山苍子油含柠檬醛达80%等芳香族化合物小分子苯丙素类衍生物；萜原化合物；具有C6-C2或C6-C1骨架的化合物桂皮中的桂皮醛；百里香酚；花椒油素脂肪族化合物脂肪族化合物陈皮中的正壬醇人参挥发油中的人参炔醇鱼腥草挥发油中的癸酰乙醛（即鱼腥草素）甲基正壬酮等其他类化合物其他经过水蒸气蒸馏能分解出挥发性成分如芥子油、原白头翁素、大蒜油等（二）挥发油的通性1.性状常温下挥发油大多为无色或淡黄色的透明液体，少数挥发油具有其他颜色，如薁类多显蓝色，佛手油显绿色，桂皮油显红棕色。多具浓烈的特异性嗅味（其嗅味常是其品质优劣的重要标志），有辛辣灼烧感。冷却条件下挥发油中的主要成分常可析出结晶，称“析脑”，这种析出物习称为“脑”，如薄荷脑、樟脑等。滤去析出物的油称为“脱脑油”，如薄荷油的脱脑油习称“薄荷素油”，但仍含有约50%的薄荷脑。2.挥发性挥发油常温下可自然挥发，如将挥发油涂在纸片上，较长时间放置后，挥发油因挥发而不留油迹，脂肪油则留下永久性油迹，藉此二者可相区别。挥发油可随水蒸气蒸馏。3.溶解性挥发油不溶于水，而易溶于各种有机溶剂，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部分。4.物理常数挥发油多数比水轻，也有的比水重（如丁香油、桂皮油），相对密度一般在0.85～1.065之间；几乎均有光学活性；多具有强的折光性。挥发油的沸点一般在70℃～300℃之间。5.稳定性遇光、空气、加热易氧化变质。挥发油与空气及光线经常接触会逐渐氧化变质，使挥发油的相对密度增加，颜色变深，失去原有香味，形成树脂样物质，不能随水蒸气蒸馏。因此，制备挥发油方法的选择要合适，产品也要装入棕色瓶内密塞并低温保存。6.化学性质挥发油组成成分常含有双键、醇羟基、醛、酮、酸性基团、内酯等结构，故相应地能与溴及亚硫酸氢钠发生加成反应，与肼类产生缩合反应，并有银镜反应、异羟肟酸铁反应、皂化反应及遇碱成盐反应等。（三）挥发油的化学常数酸值、酯值和皂化值是不同来源挥发油所具有的重要化学常数，也是衡量其质量的重要指标。1.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挥发油中游离酸性成分所消耗氢氧化钾的毫克数表示。2.酯值是代表挥发油中酯类成分含量的指标。以水解1g挥发油中所含酯需消耗氢氧化钾的毫克数表示。3.皂化值是代表挥发油中游离羧酸、酚类成分和结合态酯总量的指标。以皂化1g挥发油所消耗氢氧化钾的毫克数表示。皂化值是酸值和酯值之和。二、挥发油的提取与分离（一）挥发油的提取提取方法：蒸馏法、溶剂提取法、吸收法（常常利用此性质提取贵重的挥发油，）、压榨法、二氧化碳超临界流体萃取法、微波萃（二）挥发油的分离分离方法：冷冻析晶法、分馏法、化学分离法、色谱分离法。化学分离法成分类型试剂与方法碱性成分的分离1%硫酸或盐酸萃取，在碱化酚、酸性成分的分离5%的碳酸氢钠萃取——分离酸性成分2%氢氧化钠萃取——分离弱酸性成分醇类成分的分离丙二酸单酰氯或邻苯二甲酸酐或丙二酸反应生成酸性单酯醛、酮成分的分离除去酚、酸类成分的挥发油母液，加亚硫酸钠或吉拉德试剂其他成分的分离酯类成分精馏或色谱分离醚类成分与浓硫酸成盐含双键成分利用溴、氯化氢、溴化氢、亚硝酰氯等试剂与双键加成4.色谱分离法（1）吸附色谱吸附剂：硅胶、氧化铝。洗脱剂：多用石油醚或己烷，混以不同比例的乙酸乙酯。（2）硝酸银色谱原理：利用硝酸银与双键形成π络合物的难易程度不同进行分离，双键数目、位置及立体构型不同，络合程度不同。双键越多，越容易络合。末端双键越多，越容易络合。顺式比反式容易络合。三、挥发油的气相色谱鉴定（一）气相色谱法流动相载气：一般是用氢气、氮气或氦气。固定相：非极性的饱和烃润滑油类（如硅酮、甲基硅油等）——沸点差异大的成分。极性固定相类（如聚酯、聚乙二醇等）——沸点差异小但极性有差异的成分。柱温对挥发油的分离影响：一般单萜类可在130℃或低于130℃的柱温下分离；倍半萜在170～180℃或更高的温度下才能得到较好的分离；而含氧衍生物的分离在130～190℃之间。目前多采用程序升温法，可使挥发油中的单萜、倍半萜及其含氧衍生物一次获得分离。鉴别：利用已知成分的对照品与挥发油在同一色谱下，进行相对保留值对照测定，以初步确定挥发油中的相应成分。（二）气相色谱-质谱（GC-MS）联用法应用：对于挥发油中许多未知成分，同时又无对照品作对照时，则应选用气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术进行分析鉴定。常见中药实例中药主要成分结构类型主要生物活性临床应用中应注意的问题紫杉紫杉醇（难溶于水，不溶于石油醚。）在碱性条件下很快分解，对酸相对稳定。紫杉烷型三环二萜类具有很强的抗癌活性过敏反应、骨髓抑制、神经毒性、心血管毒性、肝脏毒性、脱发穿心莲穿心莲内酯（药典）、新穿心莲内酯、14-去氧穿心莲内酯、脱水穿心莲内酯（药典）等二萜内酯或二萜内酯苷类（具有内酯的通性，遇碱加热开环成穿心莲酸盐，遇酸又恢复成内酯。）抗炎用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎、感冒发热等，疗效确切，但其水溶性较差。龙胆獐牙菜苷、獐牙菜苦苷和龙胆苦苷（药典）等裂环环烯醚萜苷类薄荷薄荷醇（药典）、薄荷酮、醋酸薄荷酯、桉油精、柠檬烯等单萜类及其含氧衍生物人过量服用薄荷油可产生多种不良反应，甚至死亡。《中国药典》规定薄荷油成入每日摄入不得超过0.6ml。莪术吉马酮（药典）、莪术醇、倍半萜类莪术二酮对宫莪术油注射液作为抗病毒药应莪术二醇、莪术酮及莪术二酮等颈癌有较好的疗效作用用于临床。用药原因以呼吸道感染为主，主要不良反应表现有过敏样反应、呼吸困难、过敏性休克等。禁忌与头孢曲松、头孢拉定、头孢哌酮、庆大霉素、呋塞米配伍使用。第八章皂苷考点精要：1.皂苷的结构特点及分类；2.皂苷的理化性质（发泡性、溶血性、显色反应）；3.皂苷的提取与分离；4.皂苷的结构测定（MS、13C-NMR、IR）；5.中药实例。定义：皂苷是一类结构复杂的苷类化合物，其苷元为具有螺甾烷及其有相似生源的甾族化合物或三萜类化合物。大多数皂苷水溶液用力振荡可产生持久性的泡沫，故称为皂苷。c皂苷的结构可分为苷元和糖两个部分。三萜皂苷——苷元为三萜类化合物。甾体皂苷——苷元为甾体类化合物。单链皂苷——由苷元的一个羟基或羧基与糖形成的苷。双链皂苷——由苷元的两个羟基或羧基与糖形成的苷。构成皂苷的糖主要有D-葡萄糖、D-木糖、D-半乳糖、D-核糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠李糖和L-阿拉伯糖等。一、三萜皂苷三萜皂苷是由三萜皂苷元和糖组成，苷元为三萜类化合物，其基本骨架由6个异戊二烯单位组成。皂苷的三萜类型主要有：（一）四环三萜结构类型结构式结构特点代表化合物羊毛脂甾烷型A/B、B/C、C/D环稠合均为反式，C-10、C-13位均有β-CH3，C-14位有α-CH3，C-17位为β侧链，C-20为R构型（即C-20为β-H）猪苓酸A达玛烷型A/B、B/C、C/D均为反式，C-8、C-10上各有一个β-CH3，C-14上有一个α-CH3，C-13上为β-H，C-17位有β侧链，C-20的构型不定（R型或S型）20（S）-原人参二醇（二）五环三萜结构类型结构式结构特点代表化合物齐墩果烷型是A/B、B/C、C/D环为反式稠合，而D/E环则为顺式。C-4和C-20位均有偕二甲基，C-10、C-8和C-l7上的甲基为β型，而C-14上的甲基为α型，一般在C-3位上有β-OH。齐墩果酸乌苏烷型与齐墩果烷型不同其