第六 章 萜类挥发油

第六章萜类挥发油一、概述(一)萜类的含义其烃类化合物常称为萜烯，开链萜烯具有（C5H8）n通式。萜类化合物（terpenoids）是一类由甲戊二羟酸（mevalonicacid，MVA）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。异戊二烯甲戊二羟酸CH2CHCCH2CH3(二)萜类化合物的生源途径1.经验异戊二烯法则（empiricalisoprenerule）Wallach总结了大量此类实验结果后，于1887年提出了异戊二烯法则，认为萜类的碳架是由异戊二烯单位以头-尾或非头-尾顺序相连而成，都是异戊二烯的聚合体或其衍生物。２.生源异戊二烯法则（biogeneticisoprenerule）萜类化合物的形成起源于葡萄糖；葡萄糖在酶的作用下产生乙酸，三分子乙酸经合成产生MVA，它经ATP作用、再经脱羧、脱水形成焦磷酸异戊烯酯，可互变异构化为焦磷酸γ，γ-二甲基丙烯酯。(三)萜类的分类目前仍沿用经典的Wallach的异戊二烯法则（isoprenerule），按异戊二烯单位的多少进行分类。含有一个异戊二烯单位的萜类称为半萜含有两个异戊二烯单位的萜类称为单萜含有三个异戊二烯单位的萜类称为倍半萜含有四个异戊二烯单位的萜类称为二萜含有五个异戊二烯单位的萜类称为二倍半萜依此类推(四)萜类化合物的分布萜类化合物在中药中分布极为广泛，藻类、菌类、地衣类、苔藓类、蕨类、裸子植物及被子植物中均有萜类的存在。尤其在裸子植物及被子植物中萜类化合物分布得更为普遍，种类及数量更多，如被子植物就在３０多个目、数百个科属发现有萜类化合物。（五）萜类化合物的生物活性萜类化合物种类繁多，结构复杂，性质各异，因而具有多方面的生物活性，其中不少化合物是常见的一些中药中的有效成分，具有较为重要的生物活性。二、单萜（一）概述1．单萜（monoterpenoids）的基本碳架由10个碳原子构成，即2个异戊二烯单位，多是挥发油的组成成分（多具有较强的香气和生物活性，是医药、食品及化妆品工业的重要原料。2．一般按其结构中的碳环数目分类，可分为无环、单环、双环及三环等结构种类。也有依据单萜的含氧官能团分类的。（二）常见结构类型和重要的化合物1．无环单萜（acyclicmonoterpenoid）（1）常见的三种类型月桂烷型薰衣草烷型艾蒿烷型（2）代表化合物①月桂烯和罗勒烯②牻牛儿醇和香橙月桂烯罗勒烯牻牛儿醇香橙醇HCH2OHCH2OHH③柠檬醛柠檬醛存在于植物的挥发油中，其中在柠檬草油、川桂叶油和樟叶油中含量较高，多在70％以上。也有一对顺反异构体，反式的称为α型，顺式的称为β型。它们通常混合共存，但以反式柠檬醛为主。可以加入亚硫酸氢钠使其形成结晶性加成物，经分离后用分解，再用减压蒸馏进行提纯。二者均是许多人造香料和调味品的重要成分。HCHOHCHO牻牛儿醛香橙醛（α型柠檬醛）（β型柠檬醛）2．单环单萜（monocyclicmonoterpenoid）（1）常见的三种类型环香叶烷型对-卓酚酮型OOH(2)重要的化合物①需掌握的化合物结构式柠檬烯薄荷酮辣薄荷酮桉油精OOO②卓酚酮型化合物卓酚酮具有芳香化合物性质，并且由于酚羟基其邻位的强吸电子基团（羰基）的存在而使分子显示较强的酸性，其酸性介于酚类和羧酸之间。这类化合物能与多种金属离子形成络合物结晶体，并显示具有鲜明色调的颜色，其三价铁络合物为赤色结晶，铜络合物为绿色结晶，这样就可以进行鉴别。这类化合物种类不算太多。卓酚酮类化合物（troponoide）是一类变形的单萜，它们的碳架不符合异戊二烯法则，这类化合物结构中都有一个七元芳环，一个酮基和一个酚羟基。斑蝥素α-崖柏素cantharidinα-thujaplicinOOOOOOH3．双环单萜（bicyclicmonoterpenoid）（1）常见的结构类型其中前四种可看作是由薄荷烷在不同位置之间进一步环合而成的。这六种类型以蒎烷型和莰烷型最为稳定，形成的衍生物也最多。（2）需掌握的化合物结构式蒎烷衍生物α-蒎烯β-蒎烯γ-蒎烯（α-pinene）（β-pinene）（γ-pinene）芍药苷龙脑樟脑paeoniflorinborneolcamphorOOHOOOCOglcOHO芍药苷是芍药（Paeoniaalbiflora）根中的蒎烷单萜苷，在芍药中还有白芍药苷（albiflorin）、新芍药苷、苯甲酰芍药苷（benzylpaeoniflorin）等结构类似的苷，多具有镇静、镇痛、抗炎活性。龙脑即中药冰片，又称“樟醇”，是樟脑的还原产物。龙脑是白色片状结晶，有升华性。不但有发汗、兴奋、镇痉和防止腐蚀等作用，还有显著的抗氧功能，临床上普遍应用的治疗冠心病、心绞痛的良药苏冰滴丸的主要成分就是冰片。此外，它还是香料工业的主要原料。樟脑是最重要的萜酮之一，我国产的天然樟脑产量占世界第一位。樟脑在医药上主要用做刺激剂和强心剂，还有局部刺激作用和防腐作用，可用于神经痛、炎症及跌打损伤。4．环烯醚萜类（iridoids）（1）概述它是一类特殊的单萜，多与糖结合形成苷。环烯醚萜类化合物在中药中分布较广，在玄参科、茜草科、唇形科及龙胆科中较为常见，有多种生理活性（利胆、健胃、降糖、抗菌消炎等），目前发现的已达900余种。14325967810（2）分类①环烯醚萜苷类其苷元结构特点为C1多连羟基，并多成苷，且多为β-D-葡萄糖苷，常有双键存在，一般为△3（4），C5、C6、C7有时连羟基，C8多连甲基或羟甲基或羟基，C7-8有时具环氧醚结构。栀子苷geniposide梓醇catalpolOCOOCH3OglcHOH2COOHOglcHHOHOH2C栀子苷存在于栀子（Gardeniajasminoides）中，栀子苷为主要成分，与栀子的清热泻火及治疗肾炎水肿作用有一定的关系，且有一定泻下作用，其苷元京尼平（genipin）具有显著的促进胆汁分泌活性。梓醇是地黄（Rehmanniaglutinosa）降血糖的有效成分，并有较好的利尿及迟缓性泻下作用。②裂环环烯醚萜苷其苷元结构特点为C7-C8处断键成裂环状态。裂环环烯醚萜苷在龙胆科、睡菜科、忍冬科、木犀科等植物中分布较广，在龙胆科的龙胆属及獐牙菜属分布更为普遍。龙胆苦苷gentiopicroside龙胆碱gentianineONOOOOOglcNH3龙胆苦苷在龙胆（Gentianascabra）、当药（Swertiapseudochinensis）及獐牙菜（青叶胆）（Swertemileensis）等植物中均有存在，是龙胆的主要有效成分和苦味成分，味极苦，将其稀释至1:12000的水溶液，仍有显著苦味。龙胆苦苷在氨的作用下可转化成龙胆碱。（3）物理性质①性状简单的环烯醚萜类成分一般为液体或低熔点固体；环烯醚萜苷和裂环烯醚萜苷为白色结晶体或无定形粉末，具有吸湿性。这类成分均有苦味，分子结构中C-1、C-5和C-9多形成手性碳原子，故均具旋光性。②溶解性这类化合物分子量一般较小，且大多连有极性官能团，虽然环烯醚萜类较环烯醚萜苷的极性小，但两类成分均能溶于水、甲醇、乙醇、正丁醇，难溶于氯仿、乙醚、苯等亲脂性有机溶剂。环烯醚萜苷的亲水性较其苷元的亲水性更强。（4）化学性质这类成分的分子结构中具有半缩醛羟基，性质很活泼，能与一些试剂产生颜色反应，可用于环烯醚萜及其苷的鉴别。①酸水解反应环烯醚萜苷对酸很敏感，其苷键极易被酸水解，产生的苷元很不稳定，容易发生聚合反应，生成的苷元为半缩醛结构，其化学性质活泼，容易进一步聚合，难以得到结晶性的苷元。在不同水解条件下（温度、酸度等），产生不同颜色的变化或沉淀。例如，桃叶珊瑚苷、车叶草苷、梓苷等水解、聚合产生棕黑色树脂状聚合物沉淀，中药玄参、地黄、梓实等炮制加工变黑，均由这类成分引起的反应。②氨基酸反应在加热条件下与氨基酸作用，生成蓝色或紫色沉淀。与皮肤接触，也能使皮肤染成蓝色。③冰乙酸-铜离子反应将样品溶于冰乙酸，加入少量的铜离子试液，加热后即产生蓝色反应。④Shear试剂反应与Shear试剂（1体积浓盐酸与15体积苯胺的混合液）产生特殊的颜色反应。如车叶草苷与Shear试剂反应产生黄色→棕色→深绿色反应。（5）提取分离①提取环烯醚萜苷类成分一般采用溶剂法提取，常选用的提取溶剂为水、甲醇、乙醇、稀丙酮等溶剂。用水作为提取溶剂时，为防止植物体内酶和有机酸的影响，提取前需在被提取的药粉中拌入适量碳酸钙或氢氧化钡。②分离提取液减压浓缩后预先用乙醚或石油醚脱脂，再用正丁醇萃取出环烯醚萜苷类成分；也可在脱脂后用铅盐沉淀法除去杂质，再用正丁醇或其他方法从滤去沉淀的水溶液提取出环烯醚萜苷；还可以将环烯醚萜苷的提取液通过活性炭柱，先用水洗脱除去水溶性杂质后，再用乙醇将环烯醚萜苷洗脱出来，浓缩即可得苷的粗品。在同一植物药中，往往含有多种结构类似的环烯醚萜苷类化合物，为了得到单一成分，往往需经硅胶、氧化铝等制备性薄层或柱色谱法进行分离，目前高效液相色谱也已广泛应用于环烯醚萜苷的分离。三、倍半萜（一）概述倍半萜类（sesquiterpenoids）的基本碳架由15个碳原子构成，即3个异戊二烯单位，大多与单萜类共存于植物挥发油内，是挥发油高沸程（250℃—280℃）的主要组分，也有低沸点的固体。倍半萜的含氧衍生物多有较强的香气和生物活性，倍半萜活性一般强于单萜，是医药、食品、化妆品工业的重要原料。青蒿素是中药青蒿（黄花蒿）（Artemisiaannua）中分离到的具过氧结构的倍半萜内酯，有很好的抗恶性疟疾活性，是高效、速效、低毒的抗疟药物。但它不溶于水，甚至在油中的溶解度也不大，影响其发挥疗效，为此，将其制成青蒿酯钠，通过临床证明，青蒿酯钠具有抗疟效价高、水溶性好等特点，目前多种衍生物制剂已用于临床。α-山道年是倍半萜内酯类成分，也属于双环倍半萜，存在于菊科的茴蒿中，是抗疟的有效成分。在茴蒿中既有α型，也有β型，但具有驱虫作用的只有α-山道年。它在中性溶液中稳定，在氢氧化钙碱性溶液中，能形成山道年酸钙盐，增加其在水中的溶解度，加酸酸化后，山道年酸钙又变成山道年酸，并环合成山道年而溶于水，可以利用此性质提取分离山道年。（二）分类及重要化合物1．分类倍半萜类化合物多按其结构中的碳环数目分类，可分为无环（开链）、单环、双环、三环及四环等结构种类，其碳环可有五、六、七甚至十二元的大环。2．需掌握的化合物结构青蒿素α－山道年β-山道年artemisininα-santoninβ-santoninOOHHOHOOOOHOHOOHOH3．薁类化合物（azulenoids）（1）结构特征由五元环与七元环骈合而成，可看成是由环戊二烯负离子和环庚三烯正离子骈合而成，属于非苯核芳烃化合物，具有一定的芳香性。薁类化合物主要存在于挥发油中，游离存在的很少，大多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等活性。35678124（2）性质在挥发油分级蒸馏时，高沸点馏分中有时可看见美丽的蓝色、紫色或绿色的馏分，这显示可能有薁类成分存在。薁类沸点较高，一般在250℃--300℃,。不溶于水，可溶于有机溶剂和强酸，加水稀释又可析出，故可用60%--65%硫酸或磷酸提取。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。（3）鉴别①溴化反应（Sabaty反应）：取挥发油1D，溶于1mlCHCl3中，加入5%溴的CHCl3溶液数滴，如产生兰色、紫色或绿色时，则有薁类化合物存在。②对-二甲基苯甲醛-浓硫酸反应（Enrlich反应）：阳性反应为紫色或红色。（4）化合物愈创木薁莪术醇莪术二醇（具有抗肿瘤作用）等。四、二萜1．定义二萜类化合物可以看成是由4分子异戊二烯聚合而成分子中含有15个C原子的天然萜类化合物，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，很少在挥发油中发现，个别挥发油中发现的二萜成分，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.结构类型和重要化合物（1）三环二萜比较重要的有丹参酮类化合物、雷公藤内酯等。（2）四