天然藥物化學 課件 項目8 萜類和揮發(fā)油的提取分離技術(shù)

天然藥物化學項目一

緒論項目二

天然藥物中化學成分的提取、分離技術(shù)項目三糖與苷類化學成分的提取分離技術(shù)項目四

蒽醌類化學成分的提取分離技術(shù)項目五黃酮類化學成分的提取分離技術(shù)項目六苯丙素類化學成分的提取分離技術(shù)項目七皂苷類化學成分的提取分離技術(shù)項目八萜與揮發(fā)油類化學成分的提取分離技術(shù)項目九生物堿類化學成分的提取分離技術(shù)項目八

萜與揮發(fā)油類化學成分的提取分離技術(shù)

學習目標：知識目標：掌握揮發(fā)油的組成、理化性質(zhì)、提取分離及檢識。熟悉萜類化合物的結(jié)構(gòu)類型及重點天然藥物中的活性成分。了解萜類和揮發(fā)油的生物活性及分布。技能目標：能熟練進行揮發(fā)油的提取分離操作。能用不同方法檢識萜和揮發(fā)油成分。素質(zhì)目標：培養(yǎng)學生的批判性思維；培養(yǎng)學生中醫(yī)藥文化的認同感和自信心。導學情景

情景描述：20世紀60年代初，全球瘧疾疫情難以控制。此時，正值美越交戰(zhàn)，兩軍也深受其害。當時療效最好的藥物氯喹已經(jīng)無效，尋找更好的治療藥物成為當務之急。越南求助于中國，國家啟動了"523"瘧疾防治藥物研究項目。屠呦呦團隊與其他機構(gòu)合作，從中醫(yī)藥古典文獻中獲取靈感，先驅(qū)性地發(fā)現(xiàn)了青蒿素，開創(chuàng)了瘧疾治療新方法。

情景分析：《肘后備急方》中記載了"青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之"，屠呦呦因此受到啟發(fā)，認為高溫有可能對青蒿有效成分造成破壞，從而影響療效。于是，她降低提取溫度，選用乙醚提取。青蒿乙醚中性提取物在鼠瘧藥效及猴瘧實驗評價均顯示抑制率達到100%。青蒿乙醚中性提取物抗瘧藥效的突破，是發(fā)現(xiàn)青蒿素的關(guān)鍵。

討論：青蒿素屬于何種類型化合物？

本項目我們重點學習萜類化合物和揮發(fā)油，只有充分掌握它們的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，才能從藥材中提取分離并科學合理地應用于臨床。

一、萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型二、萜類化學成分的理化性質(zhì)三、萜類化學成分的提取分離四、萜類化學成分的檢識基礎(chǔ)知識（一）基礎(chǔ)知識（二）一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成二、揮發(fā)油類化學成分的理化性質(zhì)三、揮發(fā)油類化學成分的提取分離四、揮發(fā)油類化學成分的檢識目錄

Contents

萜類化合物含義萜類化合物是一類由甲戊二羥酸衍生的，具有(C5H8)n通式的碳氫化合物及其含氧的飽和程度不等的衍生物，它們的分子碳骨架可以看作異戊二烯的聚合體。

萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型

按照分子中含有的異戊二烯單元的數(shù)目，將萜類進行如下分類:類別碳原子數(shù)異戊二烯單位數(shù)分布半萜51揮發(fā)油單萜102揮發(fā)油倍半萜153揮發(fā)油、苦味素、樹脂二萜204樹脂、苦味素、植物醇二倍半萜255海綿、植物病菌、昆蟲代謝物三萜306皂苷、樹脂、植物汁等四萜407植物胡蘿卜素類多聚萜7.5×103~3×105>8橡膠

（一）單萜（monoterpenoids）單萜類是由2個異戊二烯單位組成，含有10個碳原子的化合物及其衍生物，可分為1.鏈狀單萜2.環(huán)狀單萜（1）單環(huán)單萜（2）雙環(huán)單萜（3）環(huán)烯醚萜

1.鏈狀單萜月桂烷型艾高烷型薰衣草烷型

2.環(huán)狀單萜———單環(huán)單萜對-薄荷烷型環(huán)香葉烷型卓酚酮型碳架不符合異戊二烯定則

2.環(huán)狀單萜———雙環(huán)單萜蒎烷型莰烷型

2.環(huán)狀單萜———環(huán)烯醚萜從化學結(jié)構(gòu)上看，環(huán)烯醚萜類化合物為臭蟻二醛的縮醛衍生物，屬于單萜類化合物，包括取代環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜和環(huán)戊烷開裂的裂環(huán)環(huán)烯醚萜兩種基本碳架。多具有半縮醛結(jié)構(gòu)，由于半縮醛C1-OH性質(zhì)活潑，易與糖結(jié)合成苷，故環(huán)烯醚萜類化合物主要以苷的形式存在。

環(huán)烯醚萜苷裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷

多為白色結(jié)晶或粉末（極少為液態(tài)），多具有旋光性，味苦。多以苷類形式存在，因此偏親水性，易溶于水和甲醇，可溶于乙醇、丙酮、正丁醇等，難溶于三氯甲烷、乙醚等親脂性有機溶劑。苷對酸敏感，易被水解，生成的苷元因具有半縮醛結(jié)構(gòu)，性質(zhì)活潑，易進一步氧化聚合，故水解后不但難以得到原苷的苷元，而且還隨水解條件不同而產(chǎn)生不同顏色的沉淀。環(huán)烯醚萜苷苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸等都能變色可以利用此檢查植物中環(huán)烯醚萜苷的存在。

（二）倍半萜類（sesquiterpenoids）

倍半萜類（sesquiterpenoids）是由3個異戊二烯單位組成的含有15個碳原子的一類化合物及其衍生物?？煞譃?.鏈狀倍半萜金合歡烷型α-金合歡烯β-金合歡烯

2.環(huán)狀倍半萜（1）單環(huán)倍半萜α-姜黃烯吉馬酮α-蛇麻烯

2.環(huán)狀倍半萜（2）雙環(huán)倍半萜①萘型

棉酚蒼術(shù)酮

2.環(huán)狀倍半萜（2）雙環(huán)倍半萜②薁型薁愈創(chuàng)木烷型愈創(chuàng)木薁愈創(chuàng)木醇

2.環(huán)狀倍半萜（2）雙環(huán)倍半萜

薁類衍生物不溶于水，可溶于有機溶劑；溶于強酸，加水稀釋油又可析出，故可用60%~65%硫酸或磷酸從揮發(fā)油中提取薁類成分。也能與苦味酸或三硝基苯試劑產(chǎn)生π絡(luò)合物結(jié)晶，此結(jié)晶具有敏銳的熔點可借以鑒定。沸點一般在250~300℃。在揮發(fā)油分級蒸餾時，高沸點餾分中可見藍色或綠色餾分，表示可能有薁類成分存在。天然藥物中存在的薁類衍生物多半是其氫化衍生物，多數(shù)已失去芳香性，結(jié)構(gòu)類型以愈創(chuàng)木烷骨架居多。

（三）二萜（ditepenoids）二萜（ditepenoids）是由4個異戊二烯單位組成，含有20個碳原子的天然化合物?？煞譃?.鏈狀二萜2.環(huán)狀二萜（1）單環(huán)二萜（2）雙環(huán)二萜（3）三環(huán)二萜（4）四環(huán)二萜

（四）二倍半萜（sesterterpenoids）二倍半萜（sesterterpenoids）是指分子骨架由5個異戊二烯單位構(gòu)成，含有25個碳原子的一類化合物?？煞譃檫秽＞d素-3網(wǎng)肺衣酸

一、萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型二、萜類化學成分的理化性質(zhì)三、萜類化學成分的提取分離四、萜類化學成分的檢識基礎(chǔ)知識（一）基礎(chǔ)知識（二）一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成二、揮發(fā)油類化學成分的理化性質(zhì)三、揮發(fā)油類化學成分的提取分離四、揮發(fā)油類化學成分的檢識目錄

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（一）性狀1．形態(tài)小分子量的萜類化合物如單萜、倍半萜在常溫下多為具有特殊香氣的油狀液體，少數(shù)為低熔點固體，具有揮發(fā)性，是揮發(fā)油的組成成分。分子量較大的萜類化合物，如二萜、二倍半萜等多為固體結(jié)晶，多數(shù)可形成結(jié)晶，不具有揮發(fā)性。2．味萜類化合物多有苦味，有的味極苦，因此萜類化合物又稱苦味素。也有少數(shù)萜類化合物具有較強的甜味，如甜菊苷。3．旋光性大多數(shù)萜類化合物因含有手性碳原子而具有光學活性，多有異構(gòu)體存在。

（二）溶解性萜類化合物多具親脂性，難溶或不溶于水，易溶于有機溶劑，如乙醚、三氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇等。分子中官能團極性增大、數(shù)量增多，在水中的溶解度增大。若與糖成苷，隨分子中糖數(shù)目的增加，水溶性增強，脂溶性降低，能溶于熱水，易溶于甲醇、乙醇溶液，難溶或不溶于親脂性有機溶劑。分子中具有羧基、酚羥基及內(nèi)酯基團可溶于碳酸氫鈉或氫氧化鈉水溶液

（三）化學反應1．加成反應含有雙鍵和醛、酮等羰基的萜類化合物，可與鹵素、鹵化氫、亞硫酸氫鈉和吉拉德試劑等發(fā)生加成反應。2．氧化反應氧化劑在不同的條件下將萜類化合物中的不同基團氧化，生成各種氧化產(chǎn)物。3．脫氫反應通常是在惰性氣體的保護下進行，用鉑黑或鈀做催化劑，將萜類成分與硫或硒共熱（200~300℃）而實現(xiàn)萜類成分的環(huán)狀結(jié)構(gòu)脫氫，轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷銦N類衍生物，此反應在早期鑒定萜類化合物母核骨架時具有重要意義。

一、萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型二、萜類化學成分的理化性質(zhì)三、萜類化學成分的提取分離四、萜類化學成分的檢識基礎(chǔ)知識（一）基礎(chǔ)知識（二）一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成二、揮發(fā)油類化學成分的理化性質(zhì)三、揮發(fā)油類化學成分的提取分離四、揮發(fā)油類化學成分的檢識目錄

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（一）萜類化學成分的提取技術(shù)1．溶劑提取法游離萜的提?。骸H脂性溶劑萜苷的提?。骸H水性溶劑2．堿溶酸沉法原理：萜內(nèi)酯在熱堿液中開環(huán)成鹽溶于水，酸化后環(huán)合重新析出原內(nèi)酯步驟：（1）先用醇提取得到粗總萜（2）用堿溶酸沉法處理

1．結(jié)晶法原理：利用在不同溶劑中樣品的溶解度不同進行分離。案例：薄荷醇、樟腦、野菊花內(nèi)酯2．柱色譜法吸附劑：硅膠、中性氧化鋁。洗脫劑：石油醚、環(huán)已烷、乙醚、苯、三氯甲烷石油醚-乙酸乙酯、苯-三氯甲烷（二）萜類化學成分的分離技術(shù)

一、萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型二、萜類化學成分的理化性質(zhì)三、萜類化學成分的提取分離四、萜類化學成分的檢識基礎(chǔ)知識（一）基礎(chǔ)知識（二）一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成二、揮發(fā)油類化學成分的理化性質(zhì)三、揮發(fā)油類化學成分的提取分離四、揮發(fā)油類化學成分的檢識目錄

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1．官能團顯色反應酚羥基——三氯化鐵乙醇溶液產(chǎn)生藍色、藍紫色或綠色；醛基或酮基——2，4-二硝基苯肼或氨基脲試劑，產(chǎn)生結(jié)晶性沉淀；內(nèi)酯結(jié)構(gòu)——發(fā)生異羥肟酸鐵反應2．環(huán)烯醚萜類顯色反應原理：具有半縮醛羥基，能與酸、堿、羰基化合物和氨基酸產(chǎn)生顏色反應。3．薁類化合物的顯色反應（1）Sabety試劑——5%溴的三氯甲烷溶液，顯藍色、綠色或紫色（2）加Ehrlich試劑——對二甲氨基苯甲醛-濃硫酸試劑，顯紅色~紫色（3）三硝基苯試劑或苦味酸試劑——形成π配合物結(jié)晶

一、萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型二、萜類化學成分的理化性質(zhì)三、萜類化學成分的提取分離四、萜類化學成分的檢識基礎(chǔ)知識（一）基礎(chǔ)知識（二）一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成二、揮發(fā)油類化學成分的理化性質(zhì)三、揮發(fā)油類化學成分的提取分離四、揮發(fā)油類化學成分的檢識目錄

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揮發(fā)油（volatileoils）又稱精油（essentialoil），是一類廣泛存在于植物中的具有揮發(fā)性、能隨水蒸氣蒸餾，且與水不相混溶的油狀液體的總稱。

揮發(fā)油類成分廣泛分布在植物界，我國野生與栽培的含揮發(fā)油的芳香藥用植物大約56科136屬約300種。

常見含有揮發(fā)油的中藥有：木香、蒼術(shù)、當歸、檸檬、厚樸、藿香、丁香、薄荷、柴胡、川芎、細辛、姜橙皮等。一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成

揮發(fā)油是混合物，一種揮發(fā)油常常由數(shù)十種乃至數(shù)百種化合物組成。按化學結(jié)構(gòu)分類，可將揮發(fā)油中的化學成分分為萜類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含硫和含氮化合物，以及它們的含氧衍生物，其中含氧衍生物是揮發(fā)油具有生物活性和芳香氣味的代表成分。（一）萜類化合物

單萜、倍半萜及其含氧衍生物是組成揮發(fā)油的最主要成分，含氧衍生物有醇、醛、酮、醚、酸、酚、酯等，含量雖然較少，但是揮發(fā)油中具有生物活性和芳香氣味的主要成分。例如：薄荷油中的薄荷醇

山蒼子油中檸檬醛

桉葉油中桉油精

樟腦油中樟腦。（二）芳香族化合物

在揮發(fā)油組成比例中，僅次于萜類化合物，存在也很廣泛，多為一些小分子的芳香族成分。C6-C3骨架C6-C2骨架C6-C1骨架桂皮油中的桂皮醛丁香油中的丁香酚茴香油中的茴香醚玫瑰油中的苯乙醇蘇合香油中的苯乙烯安息香中的香莢蘭醛花椒油中的花椒油素（三）脂肪族化合物

一些小分子脂肪族化合物，有烴、醇、醛、酮、酯等，廣泛存在于植物特別是水果中，但含量和作用一般不如萜類和芳香族化合物。橙皮油中的正壬醇松節(jié)油中的正庚烷薄荷中的辛醇-3魚腥草中的甲基正壬酮癸酰乙醛人參中的人參炔醇（四）其他化合物有些天然藥物經(jīng)過水蒸氣蒸餾能分解出揮發(fā)油成分，如芥子油、大蒜油等，這些成分在植物體內(nèi)多是以苷的形式存在，但經(jīng)酶水解后的苷元，能隨水蒸氣蒸餾，并呈現(xiàn)油狀。異硫氰酸烯丙酯芥子中硫苷酶水解而產(chǎn)生 苯甲醛杏仁油是苦杏仁苷酶解產(chǎn)生

一、萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型二、萜類化學成分的理化性質(zhì)三、萜類化學成分的提取分離四、萜類化學成分的檢識基礎(chǔ)知識（一）基礎(chǔ)知識（二）一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成二、揮發(fā)油類化學成分的理化性質(zhì)三、揮發(fā)油類化學成分的提取分離四、揮發(fā)油類化學成分的檢識目錄

Contents（一）性狀1．形態(tài)：揮發(fā)油在常溫下為透明液體，低溫放置時某些揮發(fā)油中含量高的成分可析出結(jié)晶。2．顏色：常溫下?lián)]發(fā)油大多為無色或淡黃色油狀液體，如薄荷揮發(fā)油為無色或淡黃色液體，莪術(shù)油為淡棕色，有些揮發(fā)油含有薁類成分或色素，而顯特殊顏色。如苦艾油顯藍綠色。3．氣味：大多數(shù)揮發(fā)油具有特殊而濃烈的香氣或其他氣味。揮發(fā)油的氣味常?？梢宰鳛榕袛嗥淦焚|(zhì)優(yōu)劣的重要標志。4．揮發(fā)性：揮發(fā)油在常溫下可自行揮發(fā)而不留痕跡，如將揮發(fā)油涂在紙片上，較長時間放置后，揮發(fā)油因揮發(fā)而不留油跡，脂肪油則留下永久性油斑，據(jù)此可以區(qū)別二者。（二）溶解性

易溶于石油醚、乙醚、二硫化碳等有機溶劑可溶于高濃度乙醇在低濃度乙醇中只能溶解一定數(shù)量難溶于水揮發(fā)油的飽和水溶液為芳香水劑（三）物理常數(shù)相對密度折光率比旋度（四）化學常數(shù)酸值——揮發(fā)油中游離羧酸和酚類成分含量的指標。以中和1g揮發(fā)油中游離酸性成分所消耗氫氧化鉀的毫克數(shù)表示。酯值——揮發(fā)油中酯類成分含量的指標。以水解1g揮發(fā)油中所含酯所需要氫氧化鉀的毫克數(shù)表示。皂化值——揮發(fā)油中游離羧酸、酚類和結(jié)合態(tài)酯總量的指標。以中和并皂化1g揮發(fā)油中含有的游離酸性成分與酯類所需氫氧化鉀的毫克數(shù)表示。（五）穩(wěn)定性

揮發(fā)油長時間與空氣、光線接觸，會逐漸氧化變質(zhì)，導致密度增大，黏

度變大，顏色加深，失去原有香氣，甚至形成樹脂樣物質(zhì)，失去揮發(fā)性，不能再隨水蒸氣蒸餾，故制備揮發(fā)油方法的選擇要合適，含有揮發(fā)油的產(chǎn)品應貯存于棕色瓶內(nèi)密塞并在陰涼低溫處保存。

一、萜類化學成分的結(jié)構(gòu)類型二、萜類化學成分的理化性質(zhì)三、萜類化學成分的提取分離四、萜類化學成分的檢識基礎(chǔ)知識（一）基礎(chǔ)知識（二）一、揮發(fā)油類化學成分的化學組成二、揮發(fā)油類化學成分的理化性質(zhì)三、揮發(fā)油類化學成分的提取分離

四、揮發(fā)油類化學成分的檢識目錄

Contents（一）提取技術(shù)0504020306微