一、萜類
(一)萜的含義、分類及重要的中藥成分
1.萜類的含義
萜類化合物是一類由甲戊二羥酸衍生而成,基本碳架多具有2個或2個以上異戊二烯單位(C5單位)結(jié)構(gòu)特征的化合物。
異戊二烯甲戊二羥酸
2.萜類的分類
目前仍沿用經(jīng)典的Wallach的異戊二烯法則,按異戊二烯單位的多少進行分類。
1.含有兩個異戊二烯單位的萜類稱為單萜;
2.含有三個異戊二烯單位的萜類稱為倍半萜;
3.含有四個異戊二烯單位的萜類稱為二萜。
依此類推:根據(jù)分子中碳環(huán)的有無和數(shù)目的多少分為:無環(huán)單萜、單環(huán)單萜、雙環(huán)單萜、三環(huán)單萜等。
3.重要的中藥成分
?。?)單萜:單萜的基本碳架由10個碳原子(2個異戊二烯單位)構(gòu)成,多是揮發(fā)油的組成成分,但是,單萜苷類不具有隨水蒸氣蒸餾的性質(zhì)。
重要的單萜類化合物有薄荷醇(鎮(zhèn)痛、止癢)、胡椒酮(松弛平滑肌、治療支氣管哮喘)、桉油精(防腐殺菌)、斑蝥素(抗癌)、α-崖柏素、芍藥苷、龍腦、樟腦等。
?。?)倍半萜:倍半萜類的基本碳架由15個碳原子(3個異戊二烯單位)構(gòu)成,多與單萜類共存于植物揮發(fā)油中,是揮發(fā)油高沸程(250℃~280℃)的主要組分。代表化合物有青蒿素(抗瘧疾)、棉酚(抗菌、殺蟲)、薁類化合物等。
?。?)二萜:二萜類的基本碳架由20個碳原子(4個異戊二烯單位)構(gòu)成,絕大多數(shù)醫(yī)學(xué)教`育網(wǎng)搜集整理不能隨水蒸氣蒸餾。不少二萜含氧衍生物具有很強的生物活性,如穿心蓮內(nèi)酯(急性菌痢、腸胃炎)、芫花酯、雷公藤內(nèi)酯、銀杏內(nèi)酯、瑞香毒素、甜菊苷、紫杉醇等,有些已是臨床常用的藥物。
二、揮發(fā)油
(一)揮發(fā)油的含義、化學(xué)組成及重要的中藥成分
1.揮發(fā)油的含義
揮發(fā)油也稱精油,是存在于植物體內(nèi)的一類具有揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混溶的油狀液體。揮發(fā)油大多具有芳香嗅味,并具有多方面較強的生物活性。
2.揮發(fā)油的化學(xué)組成及重要的中藥成分
揮發(fā)油的組成比較復(fù)雜,但多以數(shù)種化合物占較大比例,為主成分,從而使不同的揮發(fā)油具有相對固定的理化性質(zhì)及生物活性。組成揮發(fā)油的成分可分為如下四類:萜類化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、其他類化合物。
?。?)萜類化合物:揮發(fā)油的組成成分中萜類所占比例最大,且主要是單萜、倍半萜及其含氧衍生物,其含氧衍生物多是該油中生物活性較強或具芳香嗅味的主要成分,如薄荷油含薄荷醇達80%左右;山蒼子油含檸檬醛達80%等。
(2)芳香族化合物:組成揮發(fā)油的芳香族化合物多為小分子的芳香成分,在油中所占比例次于萜類。有些是苯丙素類衍生物,多具有C6-C3骨架,且多為酚性化合物或其酯類。如桂皮中的桂皮醛、丁香中的丁香酚等。
?。?)脂肪族化合物:一些小分子的脂肪族化合物在揮發(fā)油中也廣泛存在,如陳皮中的正壬醇、人參揮發(fā)油中的人參炔醇以及魚腥草揮發(fā)油中的癸酰乙醛(即魚腥草素)等都屬揮發(fā)油中的脂肪族化合物。
?。?)其他類化合物:除以上三類化合物外,有些中藥經(jīng)過水蒸氣蒸餾能分解出揮發(fā)性成分也常稱之為“揮發(fā)油”,。如芥子油、原白頭翁素、大蒜油等,這些成分在植物體內(nèi),多數(shù)以苷的形式存在,經(jīng)酶解后的苷元隨水蒸氣一同餾出而成油。
川芎、麻黃等揮發(fā)油中的川芎嗪及麻黃堿等,小分子的香豆素、苯醌等也有揮發(fā)性,但這些成分往往不被作為揮發(fā)油類成分,而將其歸類于生物堿。
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1.性狀
常溫下?lián)]發(fā)油大多為無色或淡黃色的透明液體,多具濃烈的特異性嗅味(其嗅味常是其品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志),有辛辣灼燒感。少數(shù)揮發(fā)油具有其他顏色,如薁類多顯藍色,佛手油顯綠色,桂皮油顯紅棕色。
冷卻條件下?lián)]發(fā)油中的主要成分??晌龀鼋Y(jié)晶,稱“析腦”,這種析出物習(xí)稱為“腦”,如薄荷腦、樟腦等。濾去析出物的油稱為“脫腦油”,如薄荷油的脫腦油習(xí)稱“薄荷素油”,但仍含有約50%的薄荷腦。
2.揮發(fā)性
揮發(fā)油常溫下可自然揮發(fā),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跡,二者可相區(qū)別。
3.溶解性
1)不溶于水,而易溶于各種有機溶劑;
2)在高濃度的乙醇中能全部溶解,而在低濃度乙醇中只能溶解一部分。
4.物理常數(shù)
揮發(fā)油多數(shù)比水輕,也有的比水重(如丁香油、桂皮油);幾乎均有光學(xué)活性;多具有強的折光性。揮發(fā)油的沸點一般在70℃~300℃之間。
5.穩(wěn)定性
與空氣及光線經(jīng)常接觸會逐漸氧化變質(zhì)。相對密度增加、顏色變深、失去原有香味、形成樹脂樣物質(zhì)等,不能隨水蒸氣蒸餾。因此,制備揮發(fā)油方法的選擇要合適,產(chǎn)品也要裝入棕色瓶內(nèi)密塞并低溫保存。
6.化學(xué)性質(zhì)
揮發(fā)油組成成分常含有雙鍵、醇羥基、醛、酮、酸性基團、內(nèi)酯等結(jié)構(gòu),故相應(yīng)地能與溴及亞硫酸氫鈉發(fā)生加成反應(yīng),與肼類產(chǎn)生縮合反應(yīng),并有銀鏡反應(yīng)、異羥肟酸鐵反應(yīng)、皂化反應(yīng)及遇堿成鹽反應(yīng)等。
?。ㄈ┨崛∨c分離
1.提取
?。?)蒸餾法:該法是提取揮發(fā)油最常用的方法,一般可用共水蒸餾、隔水蒸餾或水蒸氣蒸餾法提取。(水蒸氣蒸餾法最常用)
1)優(yōu)點:具有設(shè)備簡單、容易操作、成本低、提油率高等優(yōu)點;
2)由于揮發(fā)油與水接觸時間較長,溫度較高,某些含有對熱不穩(wěn)定成分的揮發(fā)油容易產(chǎn)生相應(yīng)成分的分解而影響揮發(fā)油的品質(zhì)。因此,對熱不穩(wěn)定的揮發(fā)油不能用此法提取。
?。?)溶劑提取法:含揮發(fā)油的中藥用低沸點有機溶劑連續(xù)回流提取或冷浸,常用的有機溶劑有戊烷、石油醚、二硫化碳、四氯化碳等。提取液經(jīng)蒸餾或減壓蒸餾除去溶劑,即可得到粗制揮發(fā)油。此法得到的揮發(fā)油含雜質(zhì)較多,故必須進一步精制提純。
?。?)吸收法:油脂類一般具有吸收揮發(fā)油的性質(zhì),常常利用此性質(zhì)提取貴重的揮發(fā)油,如玫瑰油、茉莉花油等的提取。吸收法有兩種,即冷吸收法和溫浸吸收法。
?。?)壓榨法:此法適用于含揮發(fā)油較多的原料,如鮮橘、柑、檸檬的果皮等。此法所得的產(chǎn)品不純,可能含有水分、葉綠素、黏液質(zhì)及細胞組織等雜質(zhì)而呈渾濁狀態(tài),同時也很難將揮發(fā)油全部壓榨出來,故可再將壓榨后的殘渣進行水蒸氣蒸餾,使揮發(fā)油提取完全。壓榨法所得的揮發(fā)油可保持原有的新鮮香味。
2.分離
用前述方法從植物中提取出來的揮發(fā)油往往為混合物,需經(jīng)分離精制后,方可獲得單體化合物,常用分離方法如下。
(1)冷凍析晶法:將揮發(fā)油于0℃以下放置使析出結(jié)晶,若無結(jié)晶析出可將溫度降至-20℃,繼續(xù)放置至結(jié)晶析出,再經(jīng)重結(jié)晶可得單體結(jié)晶。如薄荷油冷至-l0℃,經(jīng)12小時析出第一批粗腦,油再在-20℃冷凍24小時可析出第二批粗腦,粗腦加熱熔融,在O℃冷凍即可得較純薄荷腦。
本法操作簡單,但對某些揮發(fā)性單體分離不夠完全,而且大部分揮發(fā)油冷凍后仍不能析出結(jié)晶,產(chǎn)率低。
?。?)分餾法:揮發(fā)油的組成成分由于類別不同,它們的沸點也有差別,如萜類醫(yī)學(xué)教`育網(wǎng)搜集整理成分中的各類碳原子一般相差5個,還有雙鍵的數(shù)目、位置和含氧官能團的不同,它們的沸點有一定的差距,而且還有一定的規(guī)律性,在單萜中沸點隨著雙鍵的增多而升高,即三烯>二烯>一烯。含氧單萜的沸點隨著官能團的極性增大而升高,即醚<酮<醛<醇<酸。但酯比相應(yīng)的醇沸點高。
揮發(fā)油中的某些成分在接近其沸點溫度時,往往被破壞,故通常都采用減壓分餾。
經(jīng)過分餾所得的每一餾分仍可能是混合物,所以需再進一步精餾或結(jié)合冷凍、重結(jié)晶、色譜等方法,方可得到單一成分。
?。?)色譜分離法:分餾法或化學(xué)法與色譜法相結(jié)合往往能收到較好的分離效果。
以吸附柱色譜分離揮發(fā)油,應(yīng)用最廣泛的吸附劑是硅膠和氧化鋁。對采用上述色譜條件難以分離的揮發(fā)油,可用硝酸銀-硅膠或硝酸銀-氧化鋁柱色譜及薄層色譜分離。例如將α-細辛醚、β-細辛醚和歐細辛醚的混合物的分離。
氣相色譜是研究揮發(fā)油組成成分非常有效的方法。近年來,氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù)被廣泛應(yīng)用于揮發(fā)油的分析鑒定,可大大提高揮發(fā)油分析鑒定的速度和研究水平。