精中药化学讲义萜类和挥发油.docx

1、精中药化学讲义萜类和挥发油（精）中药化学讲义：萜类和挥发油考点精要： 1.萜类化合物分类及代表化合物；2.环烯醚萜类及常见倍半萜、二萜的的结构特点、性质及代表化合物；3.挥发油的化学组成和通性；4.挥发油的提取分离方法；5.挥发油的气相色谱和GC-MS鉴定方法（新增）；6.含萜和挥发油的常用中药。第一节萜类一、概述（一）萜类的定义 萜类化合物为一类由甲戊二羟酸衍生而成，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。 通式：（C5H8）n 存在形式： 绝大多数萜类化合物为含氧衍生物。 有的萜类化合物以苷的形式存在； 有的分子中含有氮原子，称为萜类生物碱； 尚有个别萜类化合

2、物结构中含硫或氯等其他原子。 （二）萜的分类 萜类化合物主要还是沿用经验异戊二烯法则分类，即按分子中异戊二烯单位的数目进行分类。据各萜类分子结构中碳环的有无及数目的多少，进一步分为链萜（或开链萜）、单环萜、双环萜、三环萜、四环萜等，例如链状二萜、单环二萜、双环二萜、三环二萜、四环二萜等。 按所连功能基的不同将萜类分为萜烯、萜醇、萜醛、萜酮、萜酸、萜酯、萜苷及萜类生物碱等。 二、单萜定义：单萜是指基本碳架由2分子异戊二烯单位构成，含有10个碳原子的萜烯及其衍生物。 分布：常存在于菊科、唇形科、樟科、桃金娘科、芸香科、伞形科、姜科、松科等植物的腺体、油室及树脂道等分泌组织内。昆虫和微生物的代谢产物

3、以及海洋生物中也含有单萜。 性质：单萜类化合物是挥发油的主要组成成分之一，可随水蒸气蒸馏（单萜苷类不具随水蒸气蒸馏的性质）； 具有较强的香气和生物活性根据单萜结构中碳环的有无和多少，将单萜类分为无环（开链）、单环、双环及三环等结构种类。 分类 主要化合物 性质 无环单萜 香叶醇（牻牛儿醇） 具有似玫瑰香气，可制香料； 可与无水氯化钙形成结晶性分子复合物； 具有抗菌、驱虫等作用 单环单萜 薄荷醇（左旋体习称薄荷脑） 薄荷挥发油主要成分； 直接冷冻法制备； 具有弱的镇痛、止痒和局麻作用，亦有防腐、杀菌和清凉作用。 双环单萜 龙脑 具升华性，有清凉气味； 具有发汗、兴奋、镇痛及抗氧化的药理作用 三环

4、单萜 （少见） 三、环烯醚萜类定义：环烯醚萜类为臭蚁二醛的缩醛衍生物，属单萜类化合物。 分布：特别是在玄参科、茜草科、唇形科及龙胆科中较为常见。 生物活性：如具保肝、利胆、降血糖血脂、抗炎等作用。 （一）结构与分类 环烯醚萜类的基本母核为环烯醚萜醇,具有半缩醛及环戊烷环的结构特点，其半缩醛1位羟基性质不稳定，故环烯醚萜类化合物主要以1位羟基与糖成苷的形式存在于植物体内。 根据其环戊烷环是否裂环,可将环烯醚萜类化合物分为环烯醚萜苷及裂环环烯醚萜苷两大类。1.环烯醚萜苷 其苷元结构特点为1位多连羟基，并多成苷，且多为-D-葡萄糖苷；常有双键存在，C-1、C-6、C-7有时连羟基，C-8多连甲基或羟

5、甲基或羟基，C-6或C-7可形成环酮结构，C-7和C-8之间有时具环氧醚结构，C-1、C-5、C-8、C-9多为手性碳原子。环烯醚萜苷的数目较多，根据C-4位取代基的有无，又分为C-4位有取代基的环烯醚萜苷及4-去甲基环烯醚萜苷两种类型。（1）C-4位有取代基的环烯醚萜苷： C-4位取代基多为甲基或羧基、羧酸甲酯、羟甲基。如存在于清热泻火中药栀子中的主要有效成分栀子苷、京尼平苷和京尼平苷酸等。存在于鸡屎藤中的主要成分鸡屎藤苷也属于C-4位有取代基的环烯醚萜苷，其C-4位羧基与C-6位羟基形成-内酯。 （2）4-去甲基环烯醚萜苷： 环烯醚萜苷C-4位去甲基降解苷，苷元碳架部分由9个碳组成，其他取

6、代与环烯醚萜苷相似。如地黄中的降血糖有效成分梓醇和梓苷,存在于北玄参根中的玄参苷，有一定的镇痛抗炎活性。 2.裂环环烯醚萜苷 此类化合物是由环烯醚萜苷元部分C-7和C-8位处开环衍生而来,C-7断裂后有时还可与C-11形成六元内酯结构。裂环环烯醚萜苷在龙胆科、睡菜科、茜草科、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。如龙胆中主要有效成分和苦味成分龙胆苦苷，獐牙菜中的苦味成分獐牙菜苷及獐牙菜苦苷等。分类 主要化合物 环烯醚萜苷 C-4位有取代基栀子苷、京尼平苷和京尼平苷酸 鸡屎藤苷4-去甲基梓醇和梓苷 玄参苷 裂环环烯醚萜苷 龙胆苦苷獐牙菜苷及獐牙菜苦苷 最佳选择题

7、 环烯醚萜的结构中有A.黄酮结构单元B.黄酮醇结构单元C.双键结构单元D.半缩醛结构单元E.香豆素结构单元 答疑编号505629070101【正确答案】D（二）理化性质 1.性状 环烯醚萜类化合物大多数为白色结晶或粉末（极少为液态）。分子中C-1、C-5、C-8、C-9多形成手性碳原子，故多具有旋光性。味苦或极苦。 2.溶解性 环烯醚萜类化合物多连有极性官能团，故偏亲水性，易溶于水和甲醇，可溶于乙醇、丙酮和正丁醇，难溶于三氯甲烷、乙醚和苯等亲脂性有机溶剂。 环烯醚萜苷的亲水性较其苷元更强。 3.显色反应及检识 环烯醚萜苷易被水解，颜色变深。地黄及玄参等中药在炮制及放置过程中变成黑色的原因。 （

8、环烯醚萜苷水解生成的苷元为半缩醛结构，其化学性质活泼，容易进一步发生氧化聚合等反应，难以得到结晶性苷元，同时使颜色变深。 ）苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸等都能变色。 多项选择题环烯醚萜苷具有的性质有A.旋光性B.易被酸水解而得到原苷的苷元C.味苦D.对酸稳定E.易溶于乙醚 答疑编号505629070102【正确答案】A,C 四、倍半萜定义：倍半萜类是由3个异戊二烯单位构成的天然萜类化合物。 分布：倍半萜及其含氧化合物多与单萜类共存于植物挥发油中，是挥发油高沸程（250280）的主要组分，也有低沸点的固体。 存在形式：在植物界中多以醇、酮、内酯或苷的形式存在。 应用：倍半萜的含氧衍生物多具有

9、较强的香气和生物活性，是医药、食品、化妆品工业的重要原料。分类 主要化合物 应用 链状倍半萜 合欢醇（法尼醇） 一种名贵香料 单环倍半萜 青蒿素 有很好的抗恶性疟疾活性 双环倍半萜 马桑毒素、羟基马桑毒素 治疗精神分裂症 薁类，如莪术醇 具有抗肿瘤活性 三环倍半萜 环桉醇 有很强的抗金黄色葡萄球菌作用和抗白色念珠菌活性 薁类：属于双环倍半萜，是由五元环与七元环骈合而成的芳烃衍生物。所以薁是一种非苯型的芳烃类化合物，具有一定的芳香性。薁类化合物沸点一般在250300。在挥发油分级蒸馏时，高沸点馏分中有时可见蓝色或绿色的馏分，显示有薁类成分存在。薁类化合物溶于有机溶剂，不溶于水，可溶于强酸，加水稀

10、释又可析出，故可用60%65%硫酸或磷酸提取。也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。 最佳选择题属于倍半萜类的化合物是A.龙脑B.梓醇苷C.紫杉醇D.青蒿素E.穿心莲内酯 答疑编号505629070103【正确答案】D 五、二萜定义：二萜是由20个碳原子、4个异戊二烯单位构成的萜类衍生物。 性质：绝大多数不能随水蒸气蒸馏。 分布：二萜多以树脂、内酯或苷等形式广泛存在于自然界。 应用：不少二萜含氧衍生物具有很好的生物活性，如穿心莲内酯、芫花酯、雷公藤内酯、银杏内酯、紫杉醇等；有些已是临床常用的药物。分类 主要化合物 应用 无环二萜 植物醇 叶绿素的组成成分，也

11、是维生素E和K，的合成原料。 单环二萜 维生素A 动物肝脏中，特别是鱼肝中含量更丰富 双环二萜 穿心莲内酯 具有抗菌、消炎作用 银杏内酯治疗心脑血管疾病三环二萜 雷公藤甲素、雷公藤乙素、雷公藤内酯及16-羟基雷公藤内酯醇 雷公藤甲素对乳癌和胃癌细胞系集落形成有抑制作用，16-羟基雷公藤内酯醇具有较强的抗炎、免疫抑制和雄性抗生育作用。 四环二萜 甜菊苷 在医药、食品工业广泛应用。但近来甜菊苷有致癌作用的报道，美国及欧盟已禁用。 最佳选择题倍半萜和二萜在化学结构上的明显区别是A.氮原子数不同B.碳原子数不同C.氧原子数不同D.碳环数不同E.氧环数不同 答疑编号505629070104【正确答案】B

12、属于二萜类的化合物是A.原白头翁素B.桂皮醛C.青蒿素D.新穿心莲内酯E.-细辛醚 答疑编号505629070105【正确答案】D第二节挥发油一、概述定义：挥发油也称精油，是存在于植物体内的一类具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体。挥发油大多具有芳香嗅味，并具有多方面较强的生物活性。 注意：挥发油是混合物。（一）挥发油的化学组成 类型 主要组成 代表化合物 萜类化合物 主要是单萜、倍半萜及其含氧衍生物 薄荷油含薄荷醇达80%左右；山苍子油含柠檬醛达80%等 芳香族化合物 小分子苯丙素类衍生物； 萜原化合物； 具有C6-C2或C6-C1骨架的化合物 桂皮中的桂皮醛； 百里香酚； 花

13、椒油素 脂肪族化合物 脂肪族化合物 陈皮中的正壬醇 人参挥发油中的人参炔醇 鱼腥草挥发油中的癸酰乙醛（即鱼腥草素） 甲基正壬酮等 其他类化合物 其他经过水蒸气蒸馏能分解出挥发性成分 如芥子油、原白头翁素、大蒜油等 多项选择题挥发油的组成成分有A.单萜的含氧衍生物B.倍半萜的含氧衍生物C.小分子的苯丙素衍生物D.三萜的含氧衍生物E.二萜的含氧衍生物 答疑编号505629070106【正确答案】A,B,C （二）挥发油的通性 1.性状 常温下挥发油大多为无色或淡黄色的透明液体，少数挥发油具有其他颜色，如薁类多显蓝色，佛手油显绿色，桂皮油显红棕色。多具浓烈的特异性嗅味（其嗅味常是其品质优劣的重要标志

14、），有辛辣灼烧感。冷却条件下挥发油中的主要成分常可析出结晶，称“析脑”，这种析出物习称为“脑”，如薄荷脑、樟脑等。滤去析出物的油称为“脱脑油”，如薄荷油的脱脑油习称“薄荷素油”，但仍含有约50%的薄荷脑。2.挥发性 挥发油常温下可自然挥发，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，脂肪油则留下永久性油迹，藉此二者可相区别。 挥发油可随水蒸气蒸馏。3.溶解性 挥发油不溶于水，而易溶于各种有机溶剂，如石油醚、乙醚、二硫化碳、油脂等。在高浓度的乙醇中能全部溶解，而在低浓度乙醇中只能溶解一部分。 4.物理常数 挥发油多数比水轻，也有的比水重（如丁香油、桂皮油），相对密度一般在0.8

15、51.065之间；几乎均有光学活性；多具有强的折光性。挥发油的沸点一般在70300之间。 5.稳定性 遇光、空气、加热易氧化变质。挥发油与空气及光线经常接触会逐渐氧化变质，使挥发油的相对密度增加，颜色变深，失去原有香味，形成树脂样物质，不能随水蒸气蒸馏。因此，制备挥发油方法的选择要合适，产品也要装入棕色瓶内密塞并低温保存。 6.化学性质 挥发油组成成分常含有双键、醇羟基、醛、酮、酸性基团、内酯等结构，故相应地能与溴及亚硫酸氢钠发生加成反应，与肼类产生缩合反应，并有银镜反应、异羟肟酸铁反应、皂化反应及遇碱成盐反应等。（三）挥发油的化学常数 酸值、酯值和皂化值是不同来源挥发油所具有的重要化学常数，

16、也是衡量其质量的重要指标。 1.酸值是代表挥发油中游离羧酸和酚类成分含量的指标。以中和1g挥发油中游离酸性成分所消耗氢氧化钾的毫克数表示。 2.酯值 是代表挥发油中酯类成分含量的指标。以水解1g挥发油中所含酯需消耗氢氧化钾的毫克数表示。 3.皂化值是代表挥发油中游离羧酸、酚类成分和结合态酯总量的指标。以皂化1g挥发油所消耗氢氧化钾的毫克数表示。皂化值是酸值和酯值之和。配伍选择题 A.酸值C.皂化值E.折光率B.碱值D.酯值1.水解1g挥发油中酯类成分需消耗氢氧化钾的毫克数表示的是 答疑编号505629070107【正确答案】D 2.中和1g挥发油中游离酸性成分需消耗氢氧化钾的毫克数表示的是 答

17、疑编号505629070108【正确答案】A二、挥发油的提取与分离（一）挥发油的提取 提取方法：蒸馏法、溶剂提取法、吸收法、压榨法、二氧化碳超临界流体萃取法、微波萃取法。1.蒸馏法：常用方法：用共水蒸馏、隔水蒸馏或水蒸气蒸馏法提取。 优点：设备简单、容易操作、成本低、提油率高等优点。 缺点：对热不稳定成分的挥发油容易产生相应成分的分解而影响挥发油的品质。2.溶剂提取法：常用方法：低沸点有机溶剂连续回流提取或冷浸。常用溶剂：戊烷、石油醚、二硫化碳、四氯化碳等（小极性溶剂）。提取液经蒸馏或减压蒸馏除去溶剂，即可得到粗制挥发油。 此法得到的挥发油含杂质较多，故必须进一步精制提纯。3.吸收法： 油脂类

18、一般具有吸收挥发油的性质，常常利用此性质提取贵重的挥发油，如玫瑰油、茉莉花油等的提取。吸收法有两种，即冷吸收法和温浸吸收法。吸收挥发油后的油脂可直接供香料工业用，也可加入无水乙醇，醇溶液减压蒸去乙醇即得精油。 4.压榨法：此法适用于含挥发油较多的原料，如鲜橘、柑、柠檬的果皮等。 优点：简单、不加热。缺点：杂质多。此法所得的产品不纯，可能含有水分、叶绿素、黏液质及细胞组织等杂质而呈浑浊状态，同时也很难将挥发油全部压榨出来，故可再将压榨后的残渣进行水蒸气蒸馏，使挥发油提取完全。压榨法所得的挥发油可保持原有的新鲜香味。 5.二氧化碳超临界流体提取法：二氧化碳超临界流体应用于提取芳香挥发油。 优点：防

19、止氧化热解及提高品质。例如提取紫苏中特有香味成分紫苏醛。在橘皮油、柠檬油、桂花油、香兰素的提取上，应用此法提取均获得较好效果。 缺点：工艺技术要求高，设备费用投资大。6.微波萃取法：优点：可以缩短实验和生产时间、降低能耗、减少溶剂用量以及废物的产生，更加符合“绿色”环保的要求。同时可以提高收率和提取物纯度。较超临界流体萃取仪器设备比较简单、廉价，而且适应面较广，较少受被萃取物极性的限制（超临界流体萃取尚难以应用于极性较强的物质）。采用此法对丁香、魁蒿叶、红花、藿香、佩兰等挥发油的提取，提取时间与传统方法相比大为缩短，提取收率有较大提高。（二）挥发油的分离 分离方法：冷冻析晶法、分馏法、化学分离

20、法、色谱分离法。 1.冷冻析晶法 将挥发油于0以下放置使析出结晶，若无结晶析出可将温度降至-20，继续放置至结晶析出，再经重结晶可得单体结晶。主要分离对象：薄荷脑、樟脑。注：本法操作简单，但对某些挥发性单体分离不够完全，而且大部分挥发油冷冻后仍不能析出结晶。2.分馏法 单萜沸点随着双键的增多而升高，即三烯二烯一烯。 含氧单萜的沸点随着官能团的极性增大而升高，即醚酮醛醇酸。 酯比相应的醇沸点高。 挥发油中的某些成分在接近其沸点温度时，往往被破坏，故通常都采用减压分馏。 经过分馏所得的每一馏分仍可能是混合物，所以需再进一步精馏或结合冷冻、重结晶、色谱等方法，方可得到单一成分。 3.化学分离法 成分

21、类型 试剂与方法 碱性成分的分离 1%硫酸或盐酸萃取，在碱化 酚、酸性成分的分离 5%的碳酸氢钠萃取分离酸性成分 2%氢氧化钠萃取分离弱酸性成分 醇类成分的分离 丙二酸单酰氯或邻苯二甲酸酐或丙二酸反应生成酸性单酯 醛、酮成分的分离 除去酚、酸类成分的挥发油母液，加亚硫酸钠或吉拉德试剂 其他成分的分离 酯类成分 精馏或色谱分离 醚类成分 与浓硫酸成盐 含双键成分 利用溴、氯化氢、溴化氢、亚硝酰氯等试剂与双键加成 4.色谱分离法 （1）吸附色谱 吸附剂：硅胶、氧化铝。洗脱剂：多用石油醚或己烷，混以不同比例的乙酸乙酯。（2）硝酸银色谱原理：利用硝酸银与双键形成络合物的难易程度不同进行分离，双键数目、

22、位置及立体构型不同，络合程度不同。 双键越多，越容易络合。末端双键越多，越容易络合。顺式比反式容易络合。三、挥发油的气相色谱鉴定 （一）气相色谱法 流动相载气：一般是用氢气、氮气或氦气。 固定相：非极性的饱和烃润滑油类（如硅酮、甲基硅油等）沸点差异大的成分。极性固定相类（如聚酯、聚乙二醇等） 沸点差异小但极性有差异的成分。柱温对挥发油的分离影响：一般单萜类可在130或低于130的柱温下分离；倍半萜在170180或更高的温度下才能得到较好的分离；而含氧衍生物的分离在130190之间。目前多采用程序升温法，可使挥发油中的单萜、倍半萜及其含氧衍生物一次获得分离。鉴别：利用已知成分的对照品与挥发油在同

23、一色谱下，进行相对保留值对照测定，以初步确定挥发油中的相应成分。（二）气相色谱-质谱（GC-MS）联用法 应用：对于挥发油中许多未知成分，同时又无对照品作对照时，则应选用气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术进行分析鉴定。 方法：分析时，首先将样品注入气相色谱仪内，经分离后得到的各个组分依次进入分离器，浓缩后的各组分又依次进入质谱仪。质谱仪对每个组分进行检测和结构分析，得到每个组分的质谱，通过计算机与数据库的标准谱对照，可给出该化合物的可能结构，同时也可参考有关文献数据加以确认，可大大提高挥发油分析鉴定的速度和研究水平。 此外，多级质谱（MSn）的问世为复杂挥发油的定性定量提供了新途径。最佳选择

24、题鉴定含有多种未知成分的挥发油的有效方法是A.气相色谱-质谱联用法B.薄层色谱法C.液相色谱-紫外光谱联用法D.纸色谱法E.重结晶法 答疑编号505629070109【正确答案】A第三节含萜类和挥发油的中药实例一、紫杉（一）化学成分及其与生物活性的关系 主要化学成分：紫杉醇（分子式为C47H51N014 分子量为853.89）。结构分类：紫杉烷型三环二萜。生物活性：具有明显的抗肿瘤作用，对MX一1乳腺癌、CX一1结肠癌、LX一1肺癌异种移植有明显抑制作用，临床上主要用于卵巢癌、乳腺癌、肺癌等的治疗。（药理研究表明，仅为分子结构中含有C-4、C-5和C-20位环氧丙烷结构，且具有C-13位酯基侧

25、链的紫杉烷型化合物具抗癌活性） （二）紫杉醇的理化性质 紫杉醇为针状结晶（甲醇-水），熔点213216（分解）， D20-47（甲醇）。游离的紫杉醇可溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷等有机溶剂，难溶于水，不溶于石油醚。与糖结合成苷后水溶性增强，但在亲脂性溶剂中的溶解度降低。紫杉醇分子结构中虽有含氮取代基，但氮原子处于酰胺状态，且邻近连有苯基、羟基、酯基等吸电子基，不显碱性，故紫杉醇为中性化合物，在pH4-8范围内比较稳定，在碱性条件下很快分解，对酸相对稳定。紫杉醇在甲醇钠溶液中发生剧烈反应，可与Mn02试剂发生氧化反应，且不易还原。（三）紫杉醇的提取分离 1.提取 2.分离 （四）紫杉

26、醇在临床应用中应注意的问题 紫杉中有效成分紫杉醇不良反应涉及过敏反应、骨髓抑制、神经毒性、心血管毒性、肝脏毒性、脱发等诸多方面。说明书提示，过敏反应的发生率为39%。其中严重过敏反应发生率为2%。也有报道。过敏反应的发生率为18.9%22.6%。其中严重过敏反应的发生率为6.6%。严重者可致死。二、穿心莲（一）主要化学成分 主要化学成分：穿心莲内酯、新穿心莲内酯、14-去氧穿心莲内酯、脱水穿心莲内酯等 结构分类：二萜内酯及二萜内酯苷类。中国药典指标性成分：穿心莲内酯、脱水穿心莲内酯。性质： 穿心莲内酯又称穿心莲乙素，为无色方形或长方形结晶，味极苦。 mp230232，易溶于丙酮、甲醇、乙醇，微

27、溶于三氯甲烷、乙醚，难溶于水、石油醚、苯。 具有内酯的通性，遇碱加热开环成穿心莲酸盐，遇酸又恢复成内酯。对酸碱不稳定，在pH10时，不但内酯开环，并可能产生双键移位或结构改变。内酯环具有活性亚甲基反应，可与Legal试剂、Kedde试剂等反应显紫红色。 （二）主要成分的提取分离穿心莲内酯类化合物的提取分离流程如下：（三）主要成分的生物活性及结构改造 主要活性成分：穿心莲内酯。主要生物活性：抗炎。临床应用：用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎、感冒发热等，疗效确切，但其水溶性较差。 结构改造：为增加穿心莲内酯的水溶性，可将穿心莲内酯与丁二酸酐在无水吡啶中作用制备成琥珀酸半酯的钾盐；与浓硫酸、冰醋酸在醋酐中进行磺化反应，制备磺酸钠衍生物；与亚硫酸钠在酸性条件下制备成穿心莲内酯磺酸钠，而成为水溶性化合物，用于制备浓度较高的注射液。有报道，脱水穿心莲内酯在穿心莲中含量甚微，但其药理活性却较强。（四）穿心莲在临床应用中应注意的问题三、龙胆 龙胆为龙胆科植物条叶龙胆、龙胆、三花龙胆或坚龙胆的干燥根及根茎。味苦，性寒，具有清热燥湿、泻肝胆火的功效。 主要有效成分：獐牙菜苷、獐牙菜苦苷和龙胆苦苷等，此外还含有生物碱、黄酮、香豆素及内酯等化合物。 结构分类：裂环环烯醚萜苷类化合物。中国药典指标性成分：龙胆苦苷。龙胆苦苷味极苦，将其稀释至1：12000的水溶液，仍有显著苦味。龙