第七章 萜類和揮發油

　　一.萜類的定義和分類：

　　萜類化合物為一類由甲戊二羥酸(MVA)衍生而成，基本碳架多具有2個或2個以上異戊二羥酸結構特征的化合物。

　　二.萜類化合物的生物合成途徑：經驗異戊二烯法則(萜類化合物都是由異戊二烯單位以頭尾順序和非尾順序相連而成的)、生源異戊二烯法則

　　三.單萜

　　1.無環單萜：月桂烷型和艾蒿烷型。檸檬醛

　　2.單環單萜：薄荷醇、桉油精

　　卓酚酮型類化合物：是單環單萜的一種變型結構,其碳架結構不符合異戊二烯規則。七元芳環——芳香性。環上的羥基有酚的性質，酸性，介于酚類和羧酸。酚羥基易甲基化，但不易酰化。羰基類似羧酸中羰基的性質，但不能和一般羰基試劑反應。與多種金屬離子形成絡合物晶體，銅絡合物為綠色結晶，鐵絡合物為紅色結晶。

　　3.雙環單萜：樟腦(揮發性)，龍腦(冰片、樟醇)

　　4.三環單萜

　　5.環烯醚萜類：臭蟻二醛的縮醛衍生物。

　　結構特點：(1)C1—OH為半縮醛結構，很活潑，易與糖結合成苷(2)C3、C4多有雙鍵，C4、C8甲基易氧化(3)分子中環戊烷部分呈現不同的氧化狀態

　　根據起其環戊烷環是否裂環，可分為環烯醚萜苷(梔子苷)及裂環環烯醚萜苷(龍膽苦苷)

　　環稀醚萜苷：(1)C-4有取代基：4-位多為甲基或羧基、羧酸甲酯、羥甲基(2)4-去甲基

　　裂環環稀醚萜苷：C7-C8處鍵斷裂成裂環狀態，有時C7與C11形成六元內酯環

　　特點：大多數白色結晶或粉末，多有旋光性。易溶于水和甲醇，溶于乙醇、丙酮、正丁醇，難溶于氯仿、苯、石油醚等親脂性溶劑。苷易水解，生成的苷元為半縮醛結構，化學性質活潑，遇酸，堿，羰基化合物和氨基酸等變色，如(1)苷元遇氨基酸加熱，紅色至藍色,最后生成藍色沉淀(皮膚染成藍色)(2)苷元溶于冰醋酸加銅離子，加熱顯藍色。

　　生地、玄參在炮制或放置過程中變成黑色：含環烯醚萜類，水解后的苷元具有半縮醛不穩定結構，聚合成大分子，變為深色。

　　四.倍半萜(250~280℃)

　　1.無環倍半萜：金合歡醇(香料)

　　2.單環倍半萜：青蒿素(過氧結構的內酯——抗惡性瘧疾活性)

　　3.雙環倍半萜：蒼術酮、棉酚

　　薁類衍生物：五元與七元駢合的芳烴衍生物，芳香性。在揮發油分級蒸餾時，高沸點餾分中可看見藍色或綠色的餾分，顯示可能有薁類成分存在。具有高度共軛體系的雙鍵。不溶于水，可溶于有機溶劑和強酸，加水稀釋又可析出，用60%~65%硫酸或磷酸提取。與苦味酸或三硝基苯試劑產生π絡合物結晶，有敏銳熔點可鑒定。

　　4.三環倍半萜

　　五.二萜：無環(植物醇)，單環(VitA)，雙環(穿心蓮內酯、銀杏內酯)，三環(紫杉烷、雷公藤),四環(甜菊苷)，五環等;天然的無環和單環較少，雙環或三環較多

　　六.理化性質

　　(一)物理性質：

　　1.性狀：單萜和倍半萜---多油狀液體，少數固體結晶;具有揮發性及特異性香味。隨水蒸氣蒸餾---沸點隨C5單位數，雙鍵數，含氧官能團數的增加而升高;二萜和二倍半萜---多固體結晶。萜苷---固體結晶或無定型粉末，不具揮發性。萜類多苦味

　　2.旋光性

　　3.溶解性：一般難溶于水，溶于甲醇，乙醇;易溶于親脂性有機溶劑：乙醚、氯仿、乙酸乙酯、苯

　　(二)化學性質

　　雙鍵加成反應：

　　1.鹵化氫加成反應：氯化氫及溴化氫在冰乙酸中對萜類雙鍵加成，產物在冰水中可析出結晶(不飽和萜的氫鹵化物與苯胺或N,N-二乙基苯胺進行分解反應又可復原成原不飽和萜)

　　2.溴加成反應

　　3.亞硝酰氯(Tilden試劑)反應：用于鑒別不飽和萜的分離及鑒定

　　4.Diels-Alder反應：初步證明共軛雙鍵的存在

　　羰基加成反應：

　　1.亞硫酸氫鈉加成：生成結晶性加成物，酸或堿處理復原

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

　　七.萜類化合物的提取和分離

　　原理：揮發性、親脂親水性、特殊官能團的專屬反應以及極性差異

　　避免光、熱、酸、堿等對結構的影響

　　1.提取：揮發性萜類----揮發油方法;甲醇、乙醇提取;除水溶性雜質(正丁醇萃取法，活性炭，大孔樹脂吸附法)

　　2.分離：1.利用特殊官能團分離 2.結晶法分離 3.柱色譜法分離(吸附柱色譜：硅膠)

　　八.萜類化合物的檢識：

　　缺乏專屬性強的檢識反應。主要應用:硫酸乙醇等通用顯色劑或羰基類顯色劑;香草醛-濃硫酸試劑;僅有卓酚酮類、環烯醚類(單萜)、薁類有特殊的專屬性檢識反應

　　(一)理化檢識

　　1.卓酚酮類：FeCl3反應---赤色絡合物，CuSO4反應---穩定綠色結晶 (酚類影響)

　　2.環稀醚萜類(1)Weiggering法(Trim-Hill試劑：乙酸10mL0.2%，CuSO4水溶液1mL，濃硫酸0.5mL)加熱，環烯醚苷--許多顏色

　　(2)Shear反應：(1:15濃鹽酸:苯胺)與吡喃衍生物顯色

　　(3)其他顯色：酸堿敏感—分解,聚合,縮合,氧化等---不同顏色;京尼平—氨基酸(甘亮谷)—紅至藍色;有的加冰醋酸及少量Cu2+---藍色;環戊酮結構---2,4-二硝基苯肼—黃色

　　3.薁類化合物：A)Sabety反應：(氯仿+5%溴的氯仿溶液)藍、綠、紫

　　B)Ehrlich反應：(對-二甲胺基苯甲醛-濃硫酸)紫色或紅色

　　C)對-二甲胺基苯甲醛顯色：藍色---薁類

　　(二)色譜檢識：

　　通用顯色劑

　　1.硫酸：干燥15min-110 ℃加熱----顏色或熒光

　　2.香蘭素-濃硫酸：室溫—淺棕，紫藍，紫紅色;120 ℃--藍色

　　3.茴香醛-濃硫酸：100 ~105℃加熱顏色深度最大，水蒸氣-消除桃紅背景--藍紫、紫紅、藍、灰、綠色

　　4.五氯化銻：120℃加熱萜醇，加熱前灰到紫藍色;加熱后棕色(其他醇類只在加熱后有色)

　　5.三氯化銻：100 ℃加熱10min與(4)現象一致

　　6.I2蒸氣：5min 后棕色—1%淀粉—藍色

　　7.磷鉬酸：120 ℃加熱---藍灰色，對醇類可達0.05~1μg---氨蒸氣熏后消除黃色背景

　　專屬性試劑：

　　1、2,4-二硝基苯肼---檢識醛酮類：無環醛酮---黃色，環狀的羰基---橙紅色

　　2、鄰聯茴香胺---檢識醛酮類：室溫中醛---黃至棕黃，加熱變深

　　九.揮發油

　　(一)揮發油(Volatile oil): (精油)是存在于植物體內一類具有揮發性，能隨水蒸汽蒸餾出來、與水不相混溶的油狀液體的總稱。大多具有芳香嗅味和較強的生理活性.

　　(二)揮發油的組成：

　　1.萜類化合物：單萜、倍半萜及其含氧衍生物

　　2.芳香類化合物：小分子芳香成分，在油中存在比例次于萜類.多具有C6-C3骨架，多為酚或其酯類;還有些具有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)理化性質：

　　1.性狀:常溫下多為無色或淡黃色油狀透明液體,有濃烈的特異性嗅味，有辛辣灼燒感。冷卻條件下揮發油主要成分常析出結晶，稱“析腦”，析出物稱“腦”，濾去析出物的油稱“脫腦油”。

　　2.揮發性: (區別脂肪)常溫自然揮發，如將揮發油涂在紙片上，較長時間放置后，揮發油因揮發而不留油跡，脂肪油留下永久性油跡。

　　3.溶解性:不溶于水，易溶于有機溶劑，在高濃度的乙醇中能全部溶解，低濃度乙醇中只溶解一部分

　　4.物理常數：多比水輕，多有光學活性，強折光性，沸點在70℃到300℃之間

　　5.穩定性：易氧化變質(放入棕色瓶、密閉、低溫、避光保存)

　　(四)提取和分離

　　提取：

　　1.蒸餾法(水蒸汽蒸餾法*) 2.溶劑提取法 3.壓榨法：適用于含揮發油較多的原料 4.吸收法：提取貴重的揮發油 5.CO2超臨界流體萃取法

　　分離：

　　1.冷凍析晶法：將揮發油置于0℃以下，必要時降至-20℃，繼續放置，析出的結晶，再進一步冷凍析晶，可得純品

　　2.分餾法：不同成分，結構不一樣，沸點(bp)也不同

　　沸點高低的影響因素：碳鏈越長bp越高;官能團的極性越大，bp越高(醚﹤酮﹤醛﹤醇﹤酯﹤酸);不飽和度越高，bp越高;揮發油的某些成分在bp溫度下，往往被破壞，故通常采用減壓分餾.

　　3.化學分離法：(1)堿性成分的分離 (2)酚酸性成分的分離(3)醇類成分的分離：鄰苯二甲酸酐、丙二酸單酰氯、丙二酸 (4)醛酮成分的分離：亞硫酸氫鈉飽和液和吉拉德試劑

　　4.色譜分離法：

　　(1)普通柱色譜:氧化鋁和硅膠柱色譜，常用洗脫系統有石油醚、環己烷、乙酸乙酯、二氯甲烷等，可用單一溶劑系統，也可用混合溶劑系統。

　　(2)硝酸銀絡合柱色譜：

　　應用：含雙鍵的混合物，雙鍵數目不同或位置不同

　　原理：利用雙鍵與硝酸銀吸附強弱而分離(一般規律：雙鍵數目多吸附強、末端雙鍵吸附強、順式雙鍵吸附強)

　　洗脫順序：反式、順式、末端

　　(五)揮發油的檢識

　　(1)理化檢識

　　1、物理常數測定：相對密度，比旋光度及折光率

　　2、化學常數的測定：酸值(中和1g揮發油中游離酸性成分所消耗KOH的毫克數)

　　酯值(水解1g揮發油所含酯所需KOH的毫克數)

　　皂化值(中和并皂化1g揮發油中含有的游離酸性成分與酯類所需KOH的毫克數)

　　皂化值=酸值+酯值

　　3、官能團的鑒定

　　酚類：三氯化鐵乙醇液——藍、藍紫、綠

　　羰基：銀鏡反應、羰基加成反應

　　內酯類：于揮發油的吡啶溶液中加入亞硝酰鐵氰化鈉試劑及NaOH，出現紅色并逐漸消失，表示有α，β-不飽和內酯

　　不飽和化合物和薁類衍生物：于揮發油的氯仿溶液中加入溴的氯仿溶液，如紅色褪去表示有不飽和化合物，繼續滴加溴氯仿溶液，如產生藍、紫、綠，表示有薁類。在揮發油的無水甲醇溶液中加入濃硫酸，薁類產生藍色或紫色

　　(2)色譜檢識

　　1、薄層色譜：吸附劑：硅膠G、中性氧化鋁G

　　展開劑：石油醚、正己烷—非含氧烴類，石油醚-乙酸乙酯(85：15)-含氧烴類

　　顯色劑：1%香夾蘭醛濃硫酸溶液

　　2、GC、GC-MS