(天然药化)第七章-萜类和挥发油.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 概述,萜的含义,：,萜类化合物是指,由甲戊二羟酸（,mevalonic acid,MVA,）衍生、且分子式符合（,C,5,H,8,）,n,通式,的化合物及其衍生物。,特点：,骨架庞杂、种类繁多、数量巨大、结构千变万化、生物活性广泛。,化学结构特点：,大多具有,2,个或,2,个以上异戊二烯,结构片断，其骨架以,5,个碳,为基本单位。,异 戊 二 烯,分类与分布,：,异戊二烯单位的多少进行分类,分类,碳原子数,通式,(C,5,H,8,)n,存在,半萜,5,n=1,植物叶,单萜,10,n=2,挥发油,倍半萜,15,n=3,挥发油,二萜,20,n=4,树脂、苦味质,二倍半萜,25,n=5,海绵、细菌,三萜,30,n=6,皂苷、树脂,四萜,40,n=8,色素,多聚萜,10,3,-10,5,(C,5,H,8,)n,橡胶,第二节 结构类型和主要代表物,一、单萜,以,两分子异戊二烯为单位,构成,含,10,个碳原子,的化合物类群。多是植物挥发油的的组成成分。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。,一般按其结构中的碳环数目可分为：,1,、链状单萜（,无环单萜）,4,环烯醚萜类,是一类特殊的单萜，含有环戊烷结构单元,，,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。,其苷元结构特点为,C1,多连羟基，并多与,-D-,葡萄糖形成苷，且大多为单糖苷；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。,C11,有的氧化成羧酸，并可形成酯。,母核,栀子苷,存在于栀子（,Gardenia jasminoides,）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（,Rehmannia glutinosa,）降血糖的有效成分，并有较好的利尿,及迟缓性泻下作用。,栀子苷 梓醇,环烯醚萜类化合物的性质,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。,溶解性,此类成分（苷及苷元）偏于亲水性，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。,显色反应,：,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,环烯醚萜苷易于被酸水解，产生的苷元因具有半缩醛结构，性质活泼，容易聚合成大分子的各种不同颜色沉淀（黑色）。,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。,4,、,Shear,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,二、倍半萜,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（,250280,）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。,按其结构中的碳环数目分类,无环（开链）,单环,双环,三环,四环,其它,1,、,链状倍半萜（无环倍半萜）,（红线为划分异戊二烯单位）,金合欢烯,，存在于枇杷叶、生姜等的挥发油中，,构型体存在于藿香、啤酒花和生姜挥发油中。,金合欢醇,在橙花油、香茅中含量较多，为重要的高级香料原料。,橙花醇,具有苹果香，是橙花油中的主要成分之一。,2,、,环状倍半萜（单环、双环、三环等）,青蒿素,（,qinghaosu,artemisinin,）是倍半萜过氧化物，是从中药青蒿（黄花蒿,Artemisia annua L.,）中分离到的抗恶性疟疾的有效成分。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，曾对它的结构进行了修饰，合成大量衍生物，从中筛选出具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点的,双氢青蒿素,（,dihydroqinghaosu,），再进行甲基化，将它制成油溶性的,青蒿素甲醚,（,artemether,）及水溶性的青蒿琥珀酸单酯（,artesunate,），用于临床。,（重点掌握结构）,鹰爪甲素（,yingzhaosu,）,是从草药鹰爪,Artemisia annua,根中分离出的具有过氧基团的倍半萜化合物，对鼠疟原虫的生长有强的抑制作用。,3,、薁类化合物（,azulenoids,）,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，分子结构中具有高度的共轭体系，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。,愈创木薁 莪术醇（具有抗肿瘤作用）,母核,薁类化合物的性质：,1,、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。,2,、薁类沸点较高，一般在,250-300,。,3,、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。,4,、能与苦味酸或三硝基苯试剂产生,络合物结晶，此结晶具有敏锐的熔点可借以鉴定。,薁类化合物的显色反应,溴化反应（,Sabaty,反应）：,取挥发油,1,滴，溶于,1ml CHCl,3,中，加入,5%,溴的,CHCl,3,溶液数滴，如产生兰色、紫色或绿色时，则有薁类化合物存在。,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。,三、二萜（,diterpenoids,）,二萜类（,diterpenoids,）是由,4,个异戊二烯单位,构成、含,20,个碳原子,的化合物类群。,二萜广泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主，尤以松柏科植物最为普遍。,此外在菌类、海洋生物中也发现不少二萜类化合物。,许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性，如紫杉醇、穿心莲内酯、关附甲素、雷公藤内酯、甜菊苷等都具有较强的生物活性。,因此，近年来对二萜类化合的研究进展很快，截至,1991,年发现的萜类化合物约,2400,种，到,1997,年达,8338,种,。,（,1,）链状二萜,链状二萜类化合物在自然界存在较少，常见的只有广泛存在于叶绿素的植物醇,(phytol),，与叶绿素分子中的卟啉（,porphyrin,）结合成酯的形式存在于植物中，曾作为合成维生素,E,、,K1,的原料。,（,2,）环状二萜（单环、双环、三环等）,维生素,A(vitamin A),是一种重要的脂溶性维生素，主要存在于动物肝中，特别是鱼肝中含量较丰富，如鲨鱼和鳕鱼的肝油中富含维生素,A,。维生素,A,与眼睛的视网膜内的蛋白质结合，形成光敏感色素，是保持正常夜间视力的必需物质，而且维生素,A,也是哺乳动物生长必不可缺少的物质。,穿心莲内酯,为穿心莲,Andrographis paniculata,中抗菌消炎作用的活性成分，临床用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等，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。,紫杉醇,是红豆杉,Taxus spp,中活性成分，已成新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。,关附甲素,是中药关白附中的具抗心律失常的活性成分，已进入国家,I,类新药研制的,III,期临床研究。,紫杉醇（,Taxol,）,对酸稳定，对碱不稳定,四、二,倍半萜,（,sesterterpenoids,）,是由,5,个异戊二烯单位,构成、含,25,个碳原子,。,1965,年发现第一个二倍半萜。这类化合物在生源上是由焦磷酸香叶基金合欢酯（,geranylfarnesyl pyrophosphate,GFPP,）衍生而成，多为结构复杂的多环性化合物。,与其它各萜类化合物相比，数量少，分布在洋齿植物，植物病原菌，海洋生物海绵、地衣及昆虫分泌物中。呋喃海绵素,-3,是从海绵动物中得到的含呋喃环的链状二倍半萜。,第三节,萜类化合物的理化性质,一、物理性质,1,、形态,单萜、倍半萜多为具有特殊香气的油状液体，在常温下易挥发，或为低熔点的固体，随着分子量、双键的增加、功能基的增多，挥发性下降，溶沸点增高。,可利用此沸点的规律性，采用,分馏的方法,将它们分离开来。,二萜、二倍半萜均为结晶性固体。,单萜以苷的形式存在时，不具有挥发性，不能随水蒸气蒸馏出来。,2,、味道,萜类化合物多具有苦味，有的味极苦，所以萜类化合物又称苦味素。但有的萜类化合物具有强的甜味，如具有对映,-,贝壳杉烷骨架（,ent-kaurane,）的二萜多糖苷,甜菊苷的甜味是蔗糖的,300,倍。,3,、旋光性,大多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性。,4,、溶解度 萜类化合物亲脂性强，随着含氧官能团的增加或成苷的萜类，则水溶性增加。萜类的苷有一定的亲水性。,5,、稳定性,对高热、光、酸碱较敏感,二、化学性质,1,、加成反应,含有双键和醛，酮等羰基的萜类化合物，可与某些试剂发生加成反应，其产物往往是结晶性的。,A,、双键加成反应：,蓝色、绿色,B,、羰基加成反应,：,含羰基的萜类化合物可与亚硫酸氢钠发生加成反应，生成结晶形成物，复加酸或加碱使其分解，生成原来的反应产物。,2,、氧化反应,不同的氧化剂在不同的条件下，可以将萜类成分中各种基团氧化，生成各种不同的氧化产物。常用的氧化剂有臭氧、三氧化铬等，亦可用于萜类化合物的醛酮合成。,铬酐几乎可以与所有可氧化的基团作用。,例如薄荷醇氧化成薄荷酮的反应如下：,3,、脱氢反应,脱氢反应在研究萜类化学结构中是一种很有价值的反应，通常在惰性气体的保护下，用,铂黑或钯,做催化剂，将萜类成分与硫或硒共热（,200300,）而实现脱氢。,第四节 萜类化合物的提取分离,萜的苷亲水较强，苷元脂溶性较强。,1,、溶剂提取法,2,、碱提取酸沉淀法,3,、活性炭吸附法,4,、大孔树脂吸附法,第五节,挥发油（,volatile oils),挥发油（,volatile oils,）又称精油（,essential oils,），是一类具有芳香气味的油状液体的总称。在,常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏,。挥发油类成分主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。挥发油多具有祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎、抗癌作用。,挥发油的成分大体可分,4,类：,1),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，如薄荷油、樟脑等,2),芳香族化合物 如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等,3),脂肪族化合物 如正癸烷（,n-decane,存在于桂花的头香成分,中）和小分子醇、醛及酸类化合物（如正壬,醇,n-nonyl alcohol,，存在于陈皮挥发油中）,4),其它类化合物 除上述三述化合物外，还有一些挥发油样物,质，如大蒜油（,mustark oil,）等，也能随水,蒸馏，故也称之为“挥发油”。,挥发油的性质,（,1,）性状,常温下多数呈无色或淡黄色油状液体，有挥发性及特殊,香气，有些成分在冷却条件下可析出结晶，习称为,“脑”。滤去析出物的油称为滤脑油。,（,2,）挥发性,指常温下可自行挥发的性质。,（,3,）溶解性,强亲脂性成分。易溶于石油醚、乙醚、油脂等，可溶于,高浓度醇。不溶于水。,比重 （,d=0.851.065,）,比旋光（,+97+117,）,折光率（,1.431.65,）,沸点 （,70300,）,（,4,）物理常数,（,5,）不稳定性,表现在与光线、温度、空气可氧化、聚合成大分子成分，使挥发油变质，比重加大，颜色加深，有刺激性气味，成树脂状，不能随水蒸气蒸馏等。因此，挥发油要密封、低温、避光保存。,挥发油的提取分离,（一）挥发油的提取,1,水蒸气蒸馏法,-,利用挥发油的挥发性。为挥发油提取,最常用的方法,。,2,溶剂法,-,利用挥发油的脂溶性，采用低沸点的亲脂性有机溶剂乙醚、石油醚提取。由于乙醚等易燃、易爆等，故仅作为实验室方法。,3,吸收法,-,利用油脂的脂溶性吸收挥发油的方法。常用于贵重香料的提取，可保留挥发油特有的香气。,4,二氧化碳超临界萃取法,-,利用超临界状态下的二氧化碳（脂溶性）挥发油的方法。由于二氧化碳的临界温度比较低（,31.3,）,所以对热敏性成分比较理想，亦可提高挥发油的品质。国外多用于香料的提取。,5,压榨法,-,机械压榨的方法。多用于含油量较高的新鲜原料中挥发油的提取。可保持挥发油特有的香气，但提取不完全，可配合水蒸气蒸馏法提取。,（二）挥发油的分离,1,冷冻析晶法,-,用于挥发油中“脑”的分离。如薄荷醇的分离。,2,分馏法,-,利用挥发油组分的沸点差异分离的方法。,挥发油组分的沸点规律：,分子量越大，沸点越高,倍半萜,单萜,化合物极性越大，沸点越高,含氧萜,萜烃,含氧萜中,酸,醇,醛,酮,醚，但酯高于相应的醇。,萜烃中双键越多，沸点越高,三烯,二烯,一烯,低沸程,3570,单萜,中沸程,70100,含氧单萜,高沸程,100140,倍半萜 奥,3,化学分离法,-,利用挥发油各组分官能团所表现的,化学性质，通过化学反应以改变其溶解性能而达到,分离的方法。,挥发性生物碱：可以与酸成盐,羧基成分：可溶于碳酸氢钠溶液,酚性成分：可溶于氢氧化钠溶液,醇类成分：可利用其单酯化物（醇的酯化反应）能,溶于碳酸氢钠溶液,醛、酮成分：与亚硫酸氢钠加成（醛、甲基酮）,酯类：精馏或色谱,醚类：与浓酸成烊盐结晶,双键化合物：与氯化氢、亚硝酰氯加成生成,结晶性加成物,4,色谱分离法,采用上述方法难以分离的成分可用,色谱方法分离。,（,1,）,、硅胶、氧化铝吸附柱层析,吸附剂：硅胶、氧化铝、硝酸银络合色谱（双键异构体的分离）,-,细辛醚、,-,细辛醚、欧细辛醚分离。,洗脱剂：石油醚洗脱萜烃类，石油醚,-,乙酸乙酯不同比例洗脱含氧萜,（,2,）,、,薄层色谱（,TLC,）和,AgNO,3,柱层析,1,、双键形成络合物,2,、双键越多，吸附力越强，,Rf,值越小,3,、双键个数相同，按照极性大小,4,、双键,三键,5,、末端双键,顺式,反式,（,3,）、气相色谱（,GC,）法,与对照品共色谱予以鉴别（,保留时间,），,（,4,）、气相,-,质谱联用（,GC-MS,）法,分离、鉴别于 一体，可同时进行。得到,分子量信息,，与物质的标准色谱对比，,定性鉴别。,