2013年执业中药师中药化学辅导讲义第七章

　　第七章 萜类和挥发油

　　一.萜类的定义和分类：

　　萜类化合物为一类由甲戊二羟酸(MVA)衍生而成，基本碳架多具有2个或2个以上异戊二羟酸结构特征的化合物。

　　二.萜类化合物的生物合成途径：经验异戊二烯法则(萜类化合物都是由异戊二烯单位以头尾顺序和非尾顺序相连而成的)、生源异戊二烯法则

　　三.单萜

　　1.无环单萜：月桂烷型和艾蒿烷型。柠檬醛

　　2.单环单萜：薄荷醇、桉油精

　　卓酚酮型类化合物：是单环单萜的一种变型结构,其碳架结构不符合异戊二烯规则。七元芳环——芳香性。环上的羟基有酚的性质，酸性，介于酚类和羧酸。酚羟基易甲基化，但不易酰化。羰基类似羧酸中羰基的性质，但不能和一般羰基试剂反应。与多种金属离子形成络合物晶体，铜络合物为绿色结晶，铁络合物为红色结晶。

　　3.双环单萜：樟脑(挥发性)，龙脑(冰片、樟醇)

　　4.三环单萜

　　5.环烯醚萜类：臭蚁二醛的缩醛衍生物。

　　结构特点：(1)C1—OH为半缩醛结构，很活泼，易与糖结合成苷(2)C3、C4多有双键，C4、C8甲基易氧化(3)分子中环戊烷部分呈现不同的氧化状态

　　根据起其环戊烷环是否裂环，可分为环烯醚萜苷(栀子苷)及裂环环烯醚萜苷(龙胆苦苷)

　　环稀醚萜苷：(1)C-4有取代基：4-位多为甲基或羧基、羧酸甲酯、羟甲基(2)4-去甲基

　　裂环环稀醚萜苷：C7-C8处键断裂成裂环状态，有时C7与C11形成六元内酯环

　　特点：大多数白色结晶或粉末，多有旋光性。易溶于水和甲醇，溶于乙醇、丙酮、正丁醇，难溶于氯仿、苯、石油醚等亲脂性溶剂。苷易水解，生成的苷元为半缩醛结构，化学性质活泼，遇酸，碱，羰基化合物和氨基酸等变色，如(1)苷元遇氨基酸加热，红色至蓝色,最后生成蓝色沉淀(皮肤染成蓝色)(2)苷元溶于冰醋酸加铜离子，加热显蓝色。

　　生地、玄参在炮制或放置过程中变成黑色：含环烯醚萜类，水解后的苷元具有半缩醛不稳定结构，聚合成大分子，变为深色。

　　四.倍半萜(250~280℃)

　　1.无环倍半萜：金合欢醇(香料)

　　2.单环倍半萜：青蒿素(过氧结构的内酯——抗恶性疟疾活性)

　　3.双环倍半萜：苍术酮、棉酚

　　薁类衍生物：五元与七元骈合的芳烃衍生物，芳香性。在挥发油分级蒸馏时，高沸点馏分中可看见蓝色或绿色的馏分，显示可能有薁类成分存在。具有高度共轭体系的双键。不溶于水，可溶于有机溶剂和强酸，加水稀释又可析出，用60%~65%硫酸或磷酸提取。与苦味酸或三硝基苯试剂产生π络合物结晶，有敏锐熔点可鉴定。

　　4.三环倍半萜

　　五.二萜：无环(植物醇)，单环(VitA)，双环(穿心莲内酯、银杏内酯)，三环(紫杉烷、雷公藤),四环(甜菊苷)，五环等;天然的无环和单环较少，双环或三环较多

　　六.理化性质

　　(一)物理性质：

　　1.性状：单萜和倍半萜---多油状液体，少数固体结晶;具有挥发性及特异性香味。随水蒸气蒸馏---沸点随C5单位数，双键数，含氧官能团数的增加而升高;二萜和二倍半萜---多固体结晶。萜苷---固体结晶或无定型粉末，不具挥发性。萜类多苦味

　　2.旋光性

　　3.溶解性：一般难溶于水，溶于甲醇，乙醇;易溶于亲脂性有机溶剂：乙醚、氯仿、乙酸乙酯、苯

　　(二)化学性质

　　双键加成反应：

　　1.卤化氢加成反应：氯化氢及溴化氢在冰乙酸中对萜类双键加成，产物在冰水中可析出结晶(不饱和萜的氢卤化物与苯胺或N,N-二乙基苯胺进行分解反应又可复原成原不饱和萜)

　　2.溴加成反应

　　3.亚硝酰氯(Tilden试剂)反应：用于鉴别不饱和萜的分离及鉴定

　　4.Diels-Alder反应：初步证明共轭双键的存在

　　羰基加成反应：

　　1.亚硫酸氢钠加成：生成结晶性加成物，酸或碱处理复原

　　2.吉拉德(girard)试剂加成：季胺基团的酰肼(T或P试剂)，生成水溶性加成物，酸化后用乙醚萃取得原萜

　　七.萜类化合物的提取和分离

　　原理：挥发性、亲脂亲水性、特殊官能团的专属反应以及极性差异

　　避免光、热、酸、碱等对结构的影响

　　1.提取：挥发性萜类----挥发油方法;甲醇、乙醇提取;除水溶性杂质(正丁醇萃取法，活性炭，大孔树脂吸附法)

　　2.分离：1.利用特殊官能团分离 2.结晶法分离 3.柱色谱法分离(吸附柱色谱：硅胶)

　　八.萜类化合物的检识：

　　缺乏专属性强的检识反应。主要应用:硫酸乙醇等通用显色剂或羰基类显色剂;香草醛-浓硫酸试剂;仅有卓酚酮类、环烯醚类(单萜)、薁类有特殊的专属性检识反应

　　(一)理化检识

　　1.卓酚酮类：FeCl3反应---赤色络合物，CuSO4反应---稳定绿色结晶 (酚类影响)

　　2.环稀醚萜类(1)Weiggering法(Trim-Hill试剂：乙酸10mL0.2%，CuSO4水溶液1mL，浓硫酸0.5mL)加热，环烯醚苷--许多颜色

　　(2)Shear反应：(1:15浓盐酸:苯胺)与吡喃衍生物显色

　　(3)其他显色：酸碱敏感—分解,聚合,缩合,氧化等---不同颜色;京尼平—氨基酸(甘亮谷)—红至蓝色;有的加冰醋酸及少量Cu2+---蓝色;环戊酮结构---2,4-二硝基苯肼—黄色

　　3.薁类化合物：A)Sabety反应：(氯仿+5%溴的氯仿溶液)蓝、绿、紫

　　B)Ehrlich反应：(对-二甲胺基苯甲醛-浓硫酸)紫色或红色

　　C)对-二甲胺基苯甲醛显色：蓝色---薁类

　　(二)色谱检识：

　　通用显色剂

　　1.硫酸：干燥15min-110 ℃加热----颜色或荧光

　　2.香兰素-浓硫酸：室温—浅棕，紫蓝，紫红色;120 ℃--蓝色

　　3.茴香醛-浓硫酸：100 ~105℃加热颜色深度最大，水蒸气-消除桃红背景--蓝紫、紫红、蓝、灰、绿色

　　4.五氯化锑：120℃加热萜醇，加热前灰到紫蓝色;加热后棕色(其他醇类只在加热后有色)

　　5.三氯化锑：100 ℃加热10min与(4)现象一致

　　6.I2蒸气：5min 后棕色—1%淀粉—蓝色

　　7.磷钼酸：120 ℃加热---蓝灰色，对醇类可达0.05~1μg---氨蒸气熏后消除黄色背景

　　专属性试剂：

　　1、2,4-二硝基苯肼---检识醛酮类：无环醛酮---黄色，环状的羰基---橙红色

　　2、邻联茴香胺---检识醛酮类：室温中醛---黄至棕黄，加热变深

　　九.挥发油

　　(一)挥发油(Volatile oil): (精油)是存在于植物体内一类具有挥发性，能随水蒸汽蒸馏出来、与水不相混溶的油状液体的总称。大多具有芳香嗅味和较强的生理活性.

　　(二)挥发油的组成：

　　1.萜类化合物：单萜、倍半萜及其含氧衍生物

　　2.芳香类化合物：小分子芳香成分，在油中存在比例次于萜类.多具有C6-C3骨架，多为酚或其酯类;还有些具有C6-C2或C6-C1骨架的化合物

　　3.脂肪族化合物4.其他化合物

　　(三)理化性质：

　　1.性状:常温下多为无色或淡黄色油状透明液体,有浓烈的特异性嗅味，有辛辣灼烧感。冷却条件下挥发油主要成分常析出结晶，称“析脑”，析出物称“脑”，滤去析出物的油称“脱脑油”。

　　2.挥发性: (区别脂肪)常温自然挥发，如将挥发油涂在纸片上，较长时间放置后，挥发油因挥发而不留油迹，脂肪油留下永久性油迹。

　　3.溶解性:不溶于水，易溶于有机溶剂，在高浓度的乙醇中能全部溶解，低浓度乙醇中只溶解一部分

　　4.物理常数：多比水轻，多有光学活性，强折光性，沸点在70℃到300℃之间

　　5.稳定性：易氧化变质(放入棕色瓶、密闭、低温、避光保存)

　　(四)提取和分离

　　提取：

　　1.蒸馏法(水蒸汽蒸馏法*) 2.溶剂提取法 3.压榨法：适用于含挥发油较多的原料 4.吸收法：提取贵重的挥发油 5.CO2超临界流体萃取法

　　分离：

　　1.冷冻析晶法：将挥发油置于0℃以下，必要时降至-20℃，继续放置，析出的结晶，再进一步冷冻析晶，可得纯品

　　2.分馏法：不同成分，结构不一样，沸点(bp)也不同

　　沸点高低的影响因素：碳链越长bp越高;官能团的极性越大，bp越高(醚﹤酮﹤醛﹤醇﹤酯﹤酸);不饱和度越高，bp越高;挥发油的某些成分在bp温度下，往往被破坏，故通常采用减压分馏.

　　3.化学分离法：(1)碱性成分的分离 (2)酚酸性成分的分离(3)醇类成分的分离：邻苯二甲酸酐、丙二酸单酰氯、丙二酸 (4)醛酮成分的分离：亚硫酸氢钠饱和液和吉拉德试剂

　　4.色谱分离法：

　　(1)普通柱色谱:氧化铝和硅胶柱色谱，常用洗脱系统有石油醚、环己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷等，可用单一溶剂系统，也可用混合溶剂系统。

　　(2)硝酸银络合柱色谱：

　　应用：含双键的混合物，双键数目不同或位置不同

　　原理：利用双键与硝酸银吸附强弱而分离(一般规律：双键数目多吸附强、末端双键吸附强、顺式双键吸附强)

　　洗脱顺序：反式、顺式、末端

　　(五)挥发油的检识

　　(1)理化检识

　　1、物理常数测定：相对密度，比旋光度及折光率

　　2、化学常数的测定：酸值(中和1g挥发油中游离酸性成分所消耗KOH的毫克数)

　　酯值(水解1g挥发油所含酯所需KOH的毫克数)

　　皂化值(中和并皂化1g挥发油中含有的游离酸性成分与酯类所需KOH的毫克数)

　　皂化值=酸值+酯值

　　3、官能团的鉴定

　　酚类：三氯化铁乙醇液——蓝、蓝紫、绿

　　羰基：银镜反应、羰基加成反应

　　内酯类：于挥发油的吡啶溶液中加入亚硝酰铁氰化钠试剂及NaOH，出现红色并逐渐消失，表示有α，β-不饱和内酯

　　不饱和化合物和薁类衍生物：于挥发油的氯仿溶液中加入溴的氯仿溶液，如红色褪去表示有不饱和化合物，继续滴加溴氯仿溶液，如产生蓝、紫、绿，表示有薁类。在挥发油的无水甲醇溶液中加入浓硫酸，薁类产生蓝色或紫色

　　(2)色谱检识

　　1、薄层色谱：吸附剂：硅胶G、中性氧化铝G

　　展开剂：石油醚、正己烷—非含氧烃类，石油醚-乙酸乙酯(85：15)-含氧烃类

　　显色剂：1%香夹兰醛浓硫酸溶液

　　2、GC、GC-MS