萜类2天然药物化学.pptx

第三节萜类化合物的理化性质n n某些特殊结构的萜类，如卓酚酮类、环烯醚萜类、薁类等化合物的特性已如前述，不再赘述。n n萜类分子中绝大多数具有双键、共轭双键、活泼氢原子，较多萜类具有内酯结构，因而有一些相同的理化性质及化学反应，归纳如下（一）萜类化合物的物理性质（一）萜类化合物的物理性质1 1、性状、性状（1）形态 低分子量的萜类化合物如单萜、倍半萜类化合物通常为液态，具挥发性，是挥发油的组分；分子量较高的萜类化合物为固态，多数可形成结晶体，不具挥发性。随分子量和双键的增加，功能基的增多，化合物的挥发性降低，熔点和沸点相应增高。（2）味 多具苦味，所以萜类化合物又称苦味素；但有的具有强烈的甜味，如甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍。（3）旋光性和折光性 大多数萜类一般具有多个不对称碳原子，故具旋光性。低分子萜类具有较高的折光率。2 2溶解性溶解性n n萜类化合物一般为亲脂性成分，难溶于水，易溶于亲脂性有机溶剂，可溶于醇。n n但萜类化合物若与糖成苷，则具亲水性，易溶于水，难溶于亲脂性有机溶剂。（二）萜类化合物的化学性质（二）萜类化合物的化学性质 加成反应（结构中含双键及羰基，分双键加（结构中含双键及羰基，分双键加成反应和羰基加成反应）成反应和羰基加成反应）氧化反应（氧化反应是早期萜类化合物的结（氧化反应是早期萜类化合物的结构研究的重要手段，优以臭氧对萜类的氧化构研究的重要手段，优以臭氧对萜类的氧化方法应用较多。）方法应用较多。）脱氢反应（脱氢反应可用作萜类化合物的结（脱氢反应可用作萜类化合物的结构测定，常用于结构母核的确定。）构测定，常用于结构母核的确定。）1、双键加成反应n n萜类化合物的分子结构中多存在双键，可与卤素、卤化氢、亚硝酰氯等试剂发生加成反应。如柠檬烯与氯的加成反应。2、羰基加成反应：（1 1）与亚硫酸氢钠加成：）与亚硫酸氢钠加成：反应生成结晶形加成物，反应生成结晶形加成物，复加酸或加碱使其分解，生成原来的反应产物。复加酸或加碱使其分解，生成原来的反应产物。（2 2）与硝基苯肼加成：）与硝基苯肼加成：与对硝基苯肼或与对硝基苯肼或2 2，4-4-二硝二硝基苯肼在磷酸中发生反应，生成对硝基苯肼或基苯肼在磷酸中发生反应，生成对硝基苯肼或2 2，4-4-二硝基苯肼的加成物。二硝基苯肼的加成物。（3 3）与吉拉德试剂加成：）与吉拉德试剂加成：将吉拉德试剂的乙醇溶液将吉拉德试剂的乙醇溶液加入含羰基的萜类化合物中，再加入加入含羰基的萜类化合物中，再加入10%10%醋酸促进醋酸促进反应，加热回流。反应完毕后加水稀释，分取水层，反应，加热回流。反应完毕后加水稀释，分取水层，加酸酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚后复得原羰基加酸酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚后复得原羰基化合物。化合物。3、氧化反应n n不同的氧化剂在不同的条件下，可以将萜类成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。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。萜类化合物的醛酮合成。4、脱氢反应n n脱氢反应在研究萜类化学结构中是一种很有价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或钯做催化剂，将萜类成分与硫或硒共热（200300200300）而实现脱氢。）而实现脱氢。第四节 萜类化合物的提取分离n萜的苷亲水较强n苷元脂溶性较强。（一）提取1溶剂提取法（1）苷类化合物的提取（甲醇、乙醇粗提，（甲醇、乙醇粗提，去脂溶性杂质，正丁醇萃取，浓缩得粗总苷）去脂溶性杂质，正丁醇萃取，浓缩得粗总苷）（2）非苷类化合物的提取（甲醇、乙醇粗提，（甲醇、乙醇粗提，乙酸乙酯萃取，浓缩得粗总苷）乙酸乙酯萃取，浓缩得粗总苷）2、碱提取酸沉淀法（利用内酯特性）（利用内酯特性）3、吸附法（水、稀醇、醇洗脱）（水、稀醇、醇洗脱）（1）活性炭吸附法（2）大孔树脂吸附法（二）分离1、结晶法分离2、柱层析分离（1 1）吸附柱色谱）吸附柱色谱（2 2）硝酸银色谱）硝酸银色谱3利用结构中的特殊功能团进行分离（1 1）利用含氧官能团特性）利用含氧官能团特性（2 2）萜类生物碱用酸碱法分离）萜类生物碱用酸碱法分离（3 3）不饱和双键、羰基等用加成法制备衍生物加以分离）不饱和双键、羰基等用加成法制备衍生物加以分离第五节 萜类化合物的检识与结构鉴定自学（一）波谱法在萜类结构鉴定中的应用1 1UVUV2 2IRIR3 3、MSMS4 4NMRNMR（二）结构鉴定实例第六节 挥发油n n概念：挥发油又称为精油，是存在于植物中的一类具有芳香气味、可随水蒸汽蒸馏出来而又与水不相混溶的挥发性油状成分的总称。（一）组成与分类（一）组成与分类 挥发油为一混合物，其组分较为复杂，一种挥发油挥发油为一混合物，其组分较为复杂，一种挥发油常常由数百种成分组成。其组分大致可分为一下几类：常常由数百种成分组成。其组分大致可分为一下几类：n n1 1萜类化合物：萜类化合物：主要是单萜、倍半萜、和它主要是单萜、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成分。性较强或具有芳香气味的主要成分。n n2 2脂肪族成分：脂肪族成分：多为一些小分子化合物，具多为一些小分子化合物，具有挥发性。如正庚烷、辛烯乙酸乙酯等。鱼腥有挥发性。如正庚烷、辛烯乙酸乙酯等。鱼腥草中所含挥发油主要有效成分为癸酰乙醛，具草中所含挥发油主要有效成分为癸酰乙醛，具有抗菌作用，有鱼醒气味。有抗菌作用，有鱼醒气味。n n3 3芳香族成分：芳香族成分：数量仅次于萜类，存在也相数量仅次于萜类，存在也相当广泛。有的为萜源衍生物，如麝香草酚；当广泛。有的为萜源衍生物，如麝香草酚；有的为一般含氧衍生物，如苯乙醇、水杨酸、有的为一般含氧衍生物，如苯乙醇、水杨酸、水杨酸甲酯等；但大多数为苯丙素类衍生物，水杨酸甲酯等；但大多数为苯丙素类衍生物，如丁香挥发油中具有抑菌和镇静作用的丁香如丁香挥发油中具有抑菌和镇静作用的丁香酚。酚。n n4 4其它成分：其它成分：其它还有一些挥发油样物质，其它还有一些挥发油样物质，如芥子油、挥发杏仁油、原白头翁素、大蒜如芥子油、挥发杏仁油、原白头翁素、大蒜油等，也能随水蒸气蒸馏，故也称之为油等，也能随水蒸气蒸馏，故也称之为“挥挥发油发油”。n n此外，此外，川芎嗪、烟碱、毒黎碱等生物碱虽也川芎嗪、烟碱、毒黎碱等生物碱虽也是能随水蒸气蒸馏的液体，但这些化合物往是能随水蒸气蒸馏的液体，但这些化合物往往不作挥发油油类成分对待。往不作挥发油油类成分对待。（二）理化性质（二）理化性质1、性状n n（1 1）颜色）颜色 挥发油大多为挥发油大多为无色或淡黄色液体无色或淡黄色液体，有些挥，有些挥发油含有薁类成分，或溶有色素，而显特殊颜色。发油含有薁类成分，或溶有色素，而显特殊颜色。n n（2 2）形态）形态 挥发油在常温下为透明液体。低温放置，挥发油在常温下为透明液体。低温放置，挥发油所含主要成分可能结晶析出，这种析出物习称为挥发油所含主要成分可能结晶析出，这种析出物习称为“脑脑”，如薄荷脑、樟脑等。，如薄荷脑、樟脑等。n n（3 3）气味）气味 挥发油具有特殊的气味，大多数为香味。挥发油具有特殊的气味，大多数为香味。也有少数为挥发油具有异味，如鱼腥草挥发油具有不愉也有少数为挥发油具有异味，如鱼腥草挥发油具有不愉快的臭味。快的臭味。n n（4 4）挥发性）挥发性 挥发油均具有挥发性，可随水蒸气蒸挥发油均具有挥发性，可随水蒸气蒸馏，这是挥发油的重要性质，可以此馏，这是挥发油的重要性质，可以此区别脂肪油区别脂肪油。2、溶解度n n挥发油为亲脂性的物质，难溶于水，可溶于高浓度乙醇，易溶于乙醚、二硫化碳、石油醚等亲脂性的有机溶剂，在低浓度乙醇中溶度较小。3、物理常数n n（1 1）相对密度）相对密度 多数挥发油比水轻，习称多数挥发油比水轻，习称“轻油轻油”；也有少数挥发油比水重，习称；也有少数挥发油比水重，习称“重油重油”。其相对密。其相对密度一般在度一般在0.8500.850 1.0651.065之间。之间。n n（2 2）折光性）折光性 挥发油具有较强的折光性，其折光率挥发油具有较强的折光性，其折光率一般在一般在1.431.43 1.611.61之间。之间。n n（3 3）挥发性）挥发性 挥发油几乎均有旋光性，其比旋度一挥发油几乎均有旋光性，其比旋度一般在般在+97+97 117117 的范围内。的范围内。n n（4 4）沸点）沸点 挥发油的沸点一般在挥发油的沸点一般在7070 300300之间。之间。（三）提取分离（三）提取分离1提取（1 1 1 1）水蒸气蒸馏）水蒸气蒸馏）水蒸气蒸馏）水蒸气蒸馏n n利用挥发油的挥发性和水不相混溶的性质进行的提取。在加热过程中，当挥发油和水两者蒸气压之和与大气压相等时，挥发油即可随水蒸气蒸馏出来。n n这是从植物中提取挥发油最常用的方法。（2 2 2 2）浸取法）浸取法）浸取法）浸取法n n不宜用水蒸气蒸馏法提取的挥发油原料，可以不宜用水蒸气蒸馏法提取的挥发油原料，可以直接用有机溶剂进行提取。直接用有机溶剂进行提取。油脂吸收法油脂吸收法 油脂类一般具有吸收挥发油的性质，油脂类一般具有吸收挥发油的性质，往往利用此性质提取贵重的挥发油，如玫瑰油、茉莉往往利用此性质提取贵重的挥发油，如玫瑰油、茉莉花油等。花油等。溶剂提取法溶剂提取法 用石油醚、乙醚等有机溶剂，采用连用石油醚、乙醚等有机溶剂，采用连续回流提取法或冷浸法进行提取。本法提取的挥发油续回流提取法或冷浸法进行提取。本法提取的挥发油含有较多的亲脂性杂质，需进一步处理。含有较多的亲脂性杂质，需进一步处理。超临界流体萃取法超临界流体萃取法 二氧化碳超临界流体萃取法用二氧化碳超临界流体萃取法用于提取挥发油，具有防止氧化、热解及提高品质的突于提取挥发油，具有防止氧化、热解及提高品质的突出优点。所得芳香挥发油气味与原料相同，明显优于出优点。所得芳香挥发油气味与原料相同，明显优于其它方法。其它方法。（3 3 3 3）冷压法）冷压法）冷压法）冷压法n n此方法使用于含油量较高的新鲜植物药材的提取。通常将压榨后的药材再用水蒸气蒸馏法提取残留挥发油。2.分离（1 1）冷冻处理）冷冻处理 将挥发油将挥发油置于置于00以下使析出结晶以下使析出结晶，如无结晶析，如无结晶析出可将温度降至出可将温度降至-20-20，继续放置。取出结晶再经重，继续放置。取出结晶再经重结晶可得纯品。如薄荷脑。结晶可得纯品。如薄荷脑。（2 2）分馏法）分馏法 由于类别不同，分子量大小、双键的多少、含由于类别不同，分子量大小、双键的多少、含氧取代基等方面有一定的差异，因此它们的氧取代基等方面有一定的差异，因此它们的沸点各沸点各异异。以此作为分离的依据。由于挥发油的组分多对。以此作为分离的依据。由于挥发油的组分多对热及空气中的氧较敏感，因此常采用减压分馏法分热及空气中的氧较敏感，因此常采用减压分馏法分离挥发性成分。离挥发性成分。（3 3）化学分离法）化学分离法根据挥发油中各组分所连的官能团不同，选择适当的化学方法处理，使各组分达到分离的方法。n n碱性成分的分离 将挥发油溶于乙醚，用将挥发油溶于乙醚，用1%1%硫酸或盐酸萃取，得酸水液经碱化后再用乙醚萃硫酸或盐酸萃取，得酸水液经碱化后再用乙醚萃取，蒸去乙醚即得碱性成分。取，蒸去乙醚即得碱性成分。n n酸、酚性成分的分离 将分出碱性成分的挥将分出碱性成分的挥发油乙醚母液，再分别用发油乙醚母液，再分别用5%5%碳酸氢钠和碳酸氢钠和2%2%氢氧化氢氧化钠萃取，所得碱性水溶液分别酸化后用乙醚萃取，钠萃取，所得碱性水溶液分别酸化后用乙醚萃取，前者可得酸性成分，后者可得酚性成分。前者可得酸性成分，后者可得酚性成分。见P264的图6-10 挥发油化学法系统分离流程图醛、酮成分的分离 含这两种官能团成分的分离含这两种官能团成分的分离方法如下：方法如下：（i i）将分出碱性、酸性、酚性成分的挥发油乙醚母液）将分出碱性、酸性、酚性成分的挥发油乙醚母液经水洗至中性，以无水硫酸钠干燥后，加亚硫酸氢经水洗至中性，以无水硫酸钠干燥后，加亚硫酸氢钠饱和溶液，分出水层或加成物结晶，加酸或碱液钠饱和溶液，分出水层或加成物结晶，加酸或碱液处理，以乙醚萃取，可得醛类成分和甲基酮类成分；处理，以乙醚萃取，可得醛类成分和甲基酮类成分；（ii ii）将分出碱性、酸性、酚性、含醛和甲基酮等成）将分出碱性、酸性、酚性、含醛和甲基酮等成分的挥发油乙醚母液，回收乙醚，在挥发油中加入分的挥发油乙醚母液，回收乙醚，在挥发油中加入适量的适量的Girard TGirard T或或Girard PGirard P试剂的乙醇溶液和试剂的乙醇溶液和10%10%乙乙酸，加热回流酸，加热回流1h1h，待反应完成后加适量水稀释，用，待反应完成后加适量水稀释，用乙醚萃取，分取水层，酸化后再用乙醚萃取，可获乙醚萃取，分取水层，酸化后再用乙醚萃取，可获得含酮基类成分。得含酮基类成分。醇类成分的分离 将挥发油与丙二酸单酰氯或邻苯二甲酸酐或丁二酸酐反应生成酸性酯，再将生成物溶于碳酸钠溶液，用乙酸洗去未作用的挥发油，碱溶液经酸化后用乙醚萃取出所生成的酯，蒸去乙醚，残留物经皂化反应，再用乙醚萃取出挥发油中醇类成分。（4 4）层析分离方法）层析分离方法吸附色谱法：吸附色谱法：一般是将分馏法或化学分离法得到的部位用吸附一般是将分馏法或化学分离法得到的部位用吸附色谱法进一步分离。色谱法进一步分离。吸附剂：吸附剂：氧化铝或硅胶；氧化铝或硅胶；洗脱剂：洗脱剂：石油醚、乙酸乙酯等按一定的比例组成石油醚、乙酸乙酯等按一定的比例组成溶剂系统；溶剂系统；硝酸银络合薄层：硝酸银络合薄层：依据其双键的数目和位置的不同，与硝酸银形成依据其双键的数目和位置的不同，与硝酸银形成-络合物的难易及稳定性的差异进行分离。络合物的难易及稳定性的差异进行分离。一般来说，双键多的化合物易形成络合物；末端一般来说，双键多的化合物易形成络合物；末端双键较其他双键形成的络合物稳定；顺式双键大于反双键较其他双键形成的络合物稳定；顺式双键大于反式双键的络合能力。如式双键的络合能力。如-细辛醚、细辛醚、-细辛醚、欧细辛细辛醚、欧细辛醚。醚。其他色谱：其他色谱：制备性气制备性气-液色谱法；制备性薄层色谱。液色谱法；制备性薄层色谱。（四）挥发油成分的鉴定（四）挥发油成分的鉴定1 1物理常数的测定物理常数的测定n n相对密度、比旋度、折光率和凝固点等是鉴定挥发油相对密度、比旋度、折光率和凝固点等是鉴定挥发油常测的物理常数。常测的物理常数。2 2化学常数的测定化学常数的测定n n酸值、皂化值、酯值是重要的化学常数，也是表示质酸值、皂化值、酯值是重要的化学常数，也是表示质量的重要指标。量的重要指标。（1 1）酸值：）酸值：酸值是代表挥发油中游离羧酸和酚类成分的酸值是代表挥发油中游离羧酸和酚类成分的含量。以中和含量。以中和1g1g挥发油中含有游离的羧酸和酚类所需挥发油中含有游离的羧酸和酚类所需要氢氧化钾毫克数目来表示。要氢氧化钾毫克数目来表示。（2 2）酯值：）酯值：代表挥发油中酯类成分含量，以水解代表挥发油中酯类成分含量，以水解1g1g挥发挥发油所需氢氧化钾毫克数来表示。油所需氢氧化钾毫克数来表示。（3 3）皂化值：）皂化值：以皂化以皂化1g1g挥发油所需氢氧化钾毫克数来表挥发油所需氢氧化钾毫克数来表示。事实上，皂化值等于酸值和酯值之和。示。事实上，皂化值等于酸值和酯值之和。3 3官能团的鉴定官能团的鉴定（1 1）酚类）酚类（2 2）羰基化合物）羰基化合物（3 3）不饱和化合物和薁类衍生物）不饱和化合物和薁类衍生物（4 4）内酯类化合物）内酯类化合物4 4层析法层析法（1 1）薄层层析）薄层层析 TLCTLC法法 吸附剂：硅胶吸附剂：硅胶 展开剂：石油醚展开剂：石油醚-乙酸乙酯乙酸乙酯（2 2）气相色谱法）气相色谱法 （3 3）气相色谱）气相色谱-质谱（质谱（GC-MSGC-MS）联用法）联用法思考题：思考题：1 1根据碳原子个数，可将萜分为几类？每一类举根据碳原子个数，可将萜分为几类？每一类举出一个代表性的化合物并写出其结构式。出一个代表性的化合物并写出其结构式。2 2简述挥发油的化学组成及主要功能基。简述挥发油的化学组成及主要功能基。3 3简述环稀醚萜、卓酚酮、薁类衍生物的结构特简述环稀醚萜、卓酚酮、薁类衍生物的结构特点，试根据其结构讨论其应具备的化学性质。点，试根据其结构讨论其应具备的化学性质。4 4采用采用NaHSONaHSO3 3法从挥发油中分离含羰基化合物时，法从挥发油中分离含羰基化合物时，应注意的主要问题是什么？其应用范围和应注意的主要问题是什么？其应用范围和GirardGirard试剂有何不同？试剂有何不同？