第1页：第七章 萜类和挥发油
第七章 萜类和挥发油
- 第一节 萜类：概述、单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、提取分离
第2页：第一节 萜类内容导览
第一节 萜类
第3页：萜类的含义与通式
- （一）萜类的含义
- 萜类化合物（terpenoids）是一类由甲戊二羟酸（mevalonic acid，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；其烃类化合物常称为萜烯，开链萜烯具有(C5H8)n通式。
第4页：异戊二烯与甲戊二羟酸结构式
本页给出异戊二烯与甲戊二羟酸（MVA）的结构式，说明异戊二烯单位是萜类碳架的基本构成单元，甲戊二羟酸为其生源前体。
说明：源文件本页以图片呈现两个结构式，文字部分仅标注名称。
第5页：萜类按异戊二烯单位的分类
（二）萜类的分类：目前仍沿用经典的Wallach异戊二烯法则（isoprene rule），按异戊二烯单位的多少进行分类。
- 含有1个异戊二烯单位的萜类称为半萜
- 含有2个异戊二烯单位的萜类称为单萜
- 含有3个异戊二烯单位的萜类称为倍半萜
- 含有4个异戊二烯单位的萜类称为二萜
- 含有5个异戊二烯单位的萜类称为二倍半萜
- 依此类推
第6页：萜类的生源异戊二烯法则
（三）萜类化合物的生源途径
- 1 经验异戊二烯法则（empirical isoprene rule）
- Wallach总结了大量实验结果后于1887年提出异戊二烯法则，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（biogenetic isoprene rule）
- 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。
第7页：萜类化合物的分布
（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存在；尤其在裸子植物及被子植物中分布得更为普遍，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。
第8页：萜类化合物的生物活性
（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中药中的有效成分，具有较为重要的生物活性。
第9页：单萜概述与分类方式
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。
第10页：无环单萜的三种类型
（二）常见结构类型和重要的化合物 1．无环单萜（acyclic monoterpenoid）
- （1）常见的三种类型：月桂烷型、薰衣草烷型、艾蒿烷型
说明：源文件本页以图片给出三种碳架结构式，文字部分仅标注类型名称。
第11页：无环单萜代表化合物
（2）代表化合物
本页并给出月桂烯、罗勒烯、牻牛儿醇、香橙醇的结构式。
第12页：柠檬醛的含量与提纯
③柠檬醛
- 柠檬醛存在于植物的挥发油中，在柠檬草油、川桂叶油和樟叶油中含量较高，多在70%以上。
- 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，经分离后分解，再用减压蒸馏提纯。二者均是许多人造香料和调味品的重要成分。
第13页：牻牛儿醛与香橙醛结构式
本页给出α型柠檬醛（牻牛儿醛）与β型柠檬醛（香橙醛）的结构式，供对照两者的顺反异构关系。
说明：源文件本页以图片呈现两个结构式，文字部分仅标注名称。
第14页：单环单萜的三种类型
2．单环单萜（monocyclic monoterpenoid）
- （1）常见的三种类型：环香叶烷型、对-薄荷烷型、卓酚酮型
说明：源文件本页以图片给出三种碳架结构式，文字部分仅标注类型名称。
第15页：柠檬烯、薄荷酮、辣薄荷酮与桉油精
（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
说明：源文件本页以图片给出四种结构式，文字部分仅标注名称。
第16页：卓酚酮型化合物的特性
②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鲜明色调：三价铁络合物为赤色结晶，铜络合物为绿色结晶，可用于鉴别。
- 卓酚酮类化合物（troponoide）是一类变形的单萜，碳架不符合异戊二烯法则，结构中都有一个七元芳环、一个酮基和一个酚羟基。
第17页：斑蝥素与α-崖柏素结构式
本页给出斑蝥素（cantharidin）与α-崖柏素（α-thujaplicin）的结构式，作为卓酚酮型单萜的代表。
说明：源文件本页以图片呈现两个结构式，文字部分仅标注名称。
第18页：双环单萜的结构类型
3．双环单萜（bicyclic monoterpenoid）
- （1）常见的结构类型：其中前四种可看作由薄荷烷在不同位置之间进一步环合而成。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。
第19页：蒎烷衍生物：α、β、γ-蒎烯
（2）需掌握的化合物结构式：蒎烷衍生物
- α-蒎烯（α-pinene）
- β-蒎烯（β-pinene）
- γ-蒎烯（γ-pinene）
说明：源文件本页以图片给出三个结构式，文字部分仅标注名称。
第20页：芍药苷、龙脑与樟脑结构式
本页给出芍药苷（paeoniflorin）、龙脑（borneol）、樟脑（camphor）的结构式。
说明：源文件本页以图片呈现三个结构式，文字部分仅标注名称。
第21页：芍药苷、龙脑与樟脑的来源与活性
- 芍药苷：芍药（Paeonia albiflora）根中的蒎烷单萜苷。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，为白色片状结晶，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，临床上治疗冠心病、心绞痛的良药苏冰滴丸的主要成分即冰片，此外它还是香料工业的主要原料。
- 樟脑：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作刺激剂和强心剂，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。
第22页：环烯醚萜类概述
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。
第23页：环烯醚萜苷类的结构特点
（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。
代表化合物：栀子苷（geniposide）、梓醇（catalpol）。
第24页：栀子苷与梓醇的活性
- 栀子苷：存在于栀子（Gardenia jasminoides）中，是主要成分，与栀子清热泻火及治疗肾炎水肿作用有一定关系，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：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。
第25页：裂环环烯醚萜苷
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。
代表化合物：龙胆苦苷（gentiopicroside）、龙胆碱（gentianine）。
第26页：龙胆苦苷的苦味与转化
龙胆苦苷在龙胆（Gentiana scabra）、当药（Swertia pseudochinensis）及獐牙菜（青叶胆）（Swertia mileensis）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。
第27页：环烯醚萜类的物理性质
（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更强。
第28页：环烯醚萜的酸水解反应
（4）化学性质：这类成分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，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，即由这类成分引起。
第29页：环烯醚萜的显色与沉淀反应
- 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。
第30页：倍半萜概述
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。
第31页：环烯醚萜苷的提取方法
（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。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。
第32页：环烯醚萜苷的分离方法
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中提取出环烯醚萜苷；还可以将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。
第33页：青蒿素与α-山道年
- 青蒿素：从中药青蒿（黄花蒿）（Artemisia annua）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。它不溶于水，甚至在油中的溶解度也不大，影响疗效发挥，为此将其制成青蒿酯钠；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：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。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，可利用此性质提取分离山道年。
第34页：倍半萜的分类
（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。
第35页：青蒿素与α、β-山道年结构式
本页给出青蒿素（artemisinin）、α-山道年（α-santonin）、β-山道年（β-santonin）的结构式。
说明：源文件本页以图片呈现三个结构式，文字部分仅标注名称。
第36页：薁类化合物的结构特征
3．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。
第37页：薁类化合物的性质
（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，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。
第38页：薁类的Sabaty与Enrlich反应
（3）鉴别
- ①溴化反应（Sabaty反应）：取挥发油1滴，溶于1ml CHCl₃中，加入5%溴的CHCl₃溶液数滴，如产生蓝色、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。
第39页：愈创木薁、莪术醇与莪术二醇
（4）化合物：愈创木薁、莪术醇、莪术二醇（具有抗肿瘤作用）等。
说明：源文件本页以图片给出结构式，文字部分仅标注名称。
