执业药师考试辅导 挥发油——中药化学(十八)
1、挥发油的主要化学组成是什么？
挥发油又称精油，是存在于植物中的一类具有芳香气味、可随水蒸气蒸馏出来而又与水不相混溶的挥发性油状成分的总称。挥发油为一混合物，其组份较为复杂。挥发油成分中以萜类成分多见，另外，尚含有小分子脂肪族化合物和小分子芳香族化合物。
萜类成分：挥发油中的萜类成分主要是单萜和倍半萜类化合物。其中，它们的含氧衍生物多具有较强的生活活性，并且是挥发油具芳香气味的主要组成成分。
脂肪族成分：挥发油中的脂肪族成分多为一些小分子化合物，具有挥发性，如正庚烷、辛烯、甲戊酮、异戊醛、乙酸戊酯等。鱼腥草所含挥发油主要有效成分为癸酰乙醛(鱼腥草素)，具有抗菌作用，有鱼腥气味。
芳香族成分：挥发油中的芳香族化合物多为含氧衍生物，如苯乙醇、水杨酸、香草醛等。其中大多数属于苯丙素衍生物，如桂皮挥发油中具有解热镇痛作用的桂皮醛，丁香挥发油中具有抑菌和镇静作用的丁香酚等。
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2、挥发油的主要理化性质有哪些？
1、性状
颜色：挥发油大多为无色或淡黄色液体，少数挥发油具有其他颜色，如含有奥类成分的挥发油多显蓝色。
形态：挥发油在常温下为透明液体。低温放置，挥发油所含主要成分可能结晶析出，这种析出物习称为“脑，”如薄荷脑、樟脑等。
气味：挥发油具有特殊的气味，大多数为香味。
2、挥发性
挥发油均具有挥发性，可随水蒸气蒸馏。
3、溶解性
挥发油为亲脂性物质，难溶于水，可溶于高浓度乙醇，易溶于乙醚、二硫化碳、石油醚等亲脂性有机溶剂，在低浓度乙醇中溶解度较小。
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4、稳定性
挥发油对空气、光、热均较敏感。
5、物理常数
挥发油的物理常数主要有相对密度、比旋度、折光率和沸点。
6、化学常数
酸值：表示挥发油中游离羧酸和酚类成分的含量指标。以中和1g挥发油中的酸性成分所消耗氢氧化钾的毫克数表示。
酯值：表示挥发油中酯类成分的含量指标。用水解1g挥发油中所含的酯需要的氢氧化钾的毫克数表示。
皂化值：表示挥发油中游离羧酸、酚类和酯类成分总量的指标。以皂化1g挥发油中所消耗氢氧化交的毫克数表示。皂化值等于酸值和酯值之和。
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3、挥发油的提取分离方法有哪些？
1、提取
水蒸气蒸馏法：利用挥发油的挥发性和与水不相混溶的性质提取。
溶剂提取法：挥发油为亲脂性物质，选用低沸点有机溶剂如乙醚、石油醚(30~60℃)等进行提取，通常采用连续回流提取法，也可用冷浸法。
压榨法：适用于含油量高的新鲜植物药材的提取。
CO2超临界流体提取法：适用于提取不稳定、易氧化、受热易分解的挥发油成分。具有提取效率高，提出物杂质含量低等优点。
2、分离
冷冻析晶法：将挥发油于-20~0℃以下放置。如薄荷油中薄荷脑的分离。
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分馏法：挥发油的组成成分由于类别不同，分子量的大小、双键的数目、位置及含氧官能团等可能有一定的差异，因此它们的沸点各异。如单萜类化合物的沸点随双键的增多而升高，含氧单萜的沸点随官能团极性的增大而升高。根据沸点的差异，采用分馏法分离。
化学分离法：
(1)碱性成分的分离：将挥发油溶于乙醚，用1%硫酸或盐酸提取，所得酸水液经碱化后再用乙醚萃取，蒸去乙醚即得碱性成分。
(2)酚、酸性成分的分离：将分出碱性成分的挥发油乙醚液，再分别用5%碳酸氢钠和2%氢氧化钠萃取，所得水溶液分别酸化后用乙醚萃取，前者可得酸性成分，后者可得酚性成分。
(3)醛、酮成分的分离：①
将分出碱性、酸性、酚性成分的挥发油乙醚液用水洗至中性，以无水硫酸钠干燥后，加亚硫酸氢钠饱和溶液，分出水层或加成物结晶，加酸或碱液处理，以乙醚萃取，可得醛类成分和甲基酮类成分；②
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将分出碱性、酸性、酚性、含醛和甲基酮等成分的挥发油乙醚液，回收乙醚后加入适量Girard
T或P的乙醇溶液，加热回流，用乙醚萃取除去不具羰基的组分，水层酸化后再用乙醚萃取，可获得含酮基类成分。
(4)醇类成分的分离：将挥发油与丙二酸单酰氯或邻苯二甲酸酐或丁二酸酐反应生成酸性酯，再将生成物转溶于碳酸钠溶液，用乙醚洗去未作用的挥发油，碱液酸化，用乙醚萃取出所生成的酯，蒸除乙醚，残留物经皂化反应，再用乙醚萃取，即得醇类成分。
色谱分离法：
(1)吸附柱色谱：常用硅胶和氧化铝为吸附剂。
(2)硝酸银络合色谱：挥发油中的萜类成分多具有双键，可依据其双键的数目和位置的不同，与硝酸银形成π
, 百拇医药 -络合物的难易及稳定性的差异，采用硝酸银-硅胶或硝酸银-氧化铝薄层色谱或柱色谱进行分离，可获得常规吸附色谱难以达到的分离效果。在硝酸银络和色谱中，化合物形成络合物的能力越强，被吸附剂吸附越牢，其Rf值越小。一般来说，双键多的化合物易形成络合物，末端双键较其他双键形成的络合物稳定；顺式双键大于反式双键的络合能力。例如，石菖薄挥发油中具反式双键的α-细辛醚先洗脱出来，其次是具顺式双键的β-细辛醚，最后是具末端双键的欧细辛醚。
4、如何用气相色谱对挥发油进行鉴定？
气相色谱法具有分离效率好、灵敏度高、样品用量少、分析速度快的优点，与质谱联用更能加速成分结构的确定，是研究挥发油的重要手段，现已广泛用于挥发油的分离和定性定量分析。
1、色谱条件
流动相(载气)：一般是氢气、氮气或氦气。
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固定相：①非极性的饱和烃润滑油类(如硅酮、甲基硅油等)，适用于沸点差异大的萜类成分的分离。②极性固定相类(如聚酯、聚乙二醇类等)，适用于沸点差异小，而极性差异大的萜类成分的分离。
柱温：对分离的影响较大。一般单萜类可在130℃或低于130℃的柱温下分离；倍半萜烯在170℃～180℃或更高的温度下分离效果较好；而含氧衍生物一般在130℃～190℃之间分离。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分离成功。
2、鉴定方法
常用相对保留时间对挥发油中的已知成分进行定性鉴别。对于组成极其复杂的挥发油和未知成分，多采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用法，可大大提高挥发油分析鉴定的速度和研究水平。
5、薄荷油中主要含有哪些成分？
薄荷油化学组成复杂，主要成分是单萜及其含氧衍生物，如薄荷醇、薄荷酮、新薄荷醇等。薄荷醇有3个手性碳原子，共有8种立体异构体，但其中只有(-)薄荷醇和(+)新薄荷醇存在于薄荷油中。(刘 斌 北京中医药大学中药学院), 百拇医药
挥发油又称精油，是存在于植物中的一类具有芳香气味、可随水蒸气蒸馏出来而又与水不相混溶的挥发性油状成分的总称。挥发油为一混合物，其组份较为复杂。挥发油成分中以萜类成分多见，另外，尚含有小分子脂肪族化合物和小分子芳香族化合物。
萜类成分：挥发油中的萜类成分主要是单萜和倍半萜类化合物。其中，它们的含氧衍生物多具有较强的生活活性，并且是挥发油具芳香气味的主要组成成分。
脂肪族成分：挥发油中的脂肪族成分多为一些小分子化合物，具有挥发性，如正庚烷、辛烯、甲戊酮、异戊醛、乙酸戊酯等。鱼腥草所含挥发油主要有效成分为癸酰乙醛(鱼腥草素)，具有抗菌作用，有鱼腥气味。
芳香族成分：挥发油中的芳香族化合物多为含氧衍生物，如苯乙醇、水杨酸、香草醛等。其中大多数属于苯丙素衍生物，如桂皮挥发油中具有解热镇痛作用的桂皮醛，丁香挥发油中具有抑菌和镇静作用的丁香酚等。
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2、挥发油的主要理化性质有哪些？
1、性状
颜色：挥发油大多为无色或淡黄色液体，少数挥发油具有其他颜色，如含有奥类成分的挥发油多显蓝色。
形态：挥发油在常温下为透明液体。低温放置，挥发油所含主要成分可能结晶析出，这种析出物习称为“脑，”如薄荷脑、樟脑等。
气味：挥发油具有特殊的气味，大多数为香味。
2、挥发性
挥发油均具有挥发性，可随水蒸气蒸馏。
3、溶解性
挥发油为亲脂性物质，难溶于水，可溶于高浓度乙醇，易溶于乙醚、二硫化碳、石油醚等亲脂性有机溶剂，在低浓度乙醇中溶解度较小。
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4、稳定性
挥发油对空气、光、热均较敏感。
5、物理常数
挥发油的物理常数主要有相对密度、比旋度、折光率和沸点。
6、化学常数
酸值：表示挥发油中游离羧酸和酚类成分的含量指标。以中和1g挥发油中的酸性成分所消耗氢氧化钾的毫克数表示。
酯值：表示挥发油中酯类成分的含量指标。用水解1g挥发油中所含的酯需要的氢氧化钾的毫克数表示。
皂化值：表示挥发油中游离羧酸、酚类和酯类成分总量的指标。以皂化1g挥发油中所消耗氢氧化交的毫克数表示。皂化值等于酸值和酯值之和。
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3、挥发油的提取分离方法有哪些？
1、提取
水蒸气蒸馏法：利用挥发油的挥发性和与水不相混溶的性质提取。
溶剂提取法：挥发油为亲脂性物质，选用低沸点有机溶剂如乙醚、石油醚(30~60℃)等进行提取，通常采用连续回流提取法，也可用冷浸法。
压榨法：适用于含油量高的新鲜植物药材的提取。
CO2超临界流体提取法：适用于提取不稳定、易氧化、受热易分解的挥发油成分。具有提取效率高，提出物杂质含量低等优点。
2、分离
冷冻析晶法：将挥发油于-20~0℃以下放置。如薄荷油中薄荷脑的分离。
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分馏法：挥发油的组成成分由于类别不同，分子量的大小、双键的数目、位置及含氧官能团等可能有一定的差异，因此它们的沸点各异。如单萜类化合物的沸点随双键的增多而升高，含氧单萜的沸点随官能团极性的增大而升高。根据沸点的差异，采用分馏法分离。
化学分离法：
(1)碱性成分的分离：将挥发油溶于乙醚，用1%硫酸或盐酸提取，所得酸水液经碱化后再用乙醚萃取，蒸去乙醚即得碱性成分。
(2)酚、酸性成分的分离：将分出碱性成分的挥发油乙醚液，再分别用5%碳酸氢钠和2%氢氧化钠萃取，所得水溶液分别酸化后用乙醚萃取，前者可得酸性成分，后者可得酚性成分。
(3)醛、酮成分的分离：①
将分出碱性、酸性、酚性成分的挥发油乙醚液用水洗至中性，以无水硫酸钠干燥后，加亚硫酸氢钠饱和溶液，分出水层或加成物结晶，加酸或碱液处理，以乙醚萃取，可得醛类成分和甲基酮类成分；②
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将分出碱性、酸性、酚性、含醛和甲基酮等成分的挥发油乙醚液，回收乙醚后加入适量Girard
T或P的乙醇溶液，加热回流，用乙醚萃取除去不具羰基的组分，水层酸化后再用乙醚萃取，可获得含酮基类成分。
(4)醇类成分的分离：将挥发油与丙二酸单酰氯或邻苯二甲酸酐或丁二酸酐反应生成酸性酯，再将生成物转溶于碳酸钠溶液，用乙醚洗去未作用的挥发油，碱液酸化，用乙醚萃取出所生成的酯，蒸除乙醚，残留物经皂化反应，再用乙醚萃取，即得醇类成分。
色谱分离法：
(1)吸附柱色谱：常用硅胶和氧化铝为吸附剂。
(2)硝酸银络合色谱：挥发油中的萜类成分多具有双键，可依据其双键的数目和位置的不同，与硝酸银形成π
, 百拇医药 -络合物的难易及稳定性的差异，采用硝酸银-硅胶或硝酸银-氧化铝薄层色谱或柱色谱进行分离，可获得常规吸附色谱难以达到的分离效果。在硝酸银络和色谱中，化合物形成络合物的能力越强，被吸附剂吸附越牢，其Rf值越小。一般来说，双键多的化合物易形成络合物，末端双键较其他双键形成的络合物稳定；顺式双键大于反式双键的络合能力。例如，石菖薄挥发油中具反式双键的α-细辛醚先洗脱出来，其次是具顺式双键的β-细辛醚，最后是具末端双键的欧细辛醚。
4、如何用气相色谱对挥发油进行鉴定？
气相色谱法具有分离效率好、灵敏度高、样品用量少、分析速度快的优点，与质谱联用更能加速成分结构的确定，是研究挥发油的重要手段，现已广泛用于挥发油的分离和定性定量分析。
1、色谱条件
流动相(载气)：一般是氢气、氮气或氦气。
, 百拇医药
固定相：①非极性的饱和烃润滑油类(如硅酮、甲基硅油等)，适用于沸点差异大的萜类成分的分离。②极性固定相类(如聚酯、聚乙二醇类等)，适用于沸点差异小，而极性差异大的萜类成分的分离。
柱温：对分离的影响较大。一般单萜类可在130℃或低于130℃的柱温下分离；倍半萜烯在170℃～180℃或更高的温度下分离效果较好；而含氧衍生物一般在130℃～190℃之间分离。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分离成功。
2、鉴定方法
常用相对保留时间对挥发油中的已知成分进行定性鉴别。对于组成极其复杂的挥发油和未知成分，多采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用法，可大大提高挥发油分析鉴定的速度和研究水平。
5、薄荷油中主要含有哪些成分？
薄荷油化学组成复杂，主要成分是单萜及其含氧衍生物，如薄荷醇、薄荷酮、新薄荷醇等。薄荷醇有3个手性碳原子，共有8种立体异构体，但其中只有(-)薄荷醇和(+)新薄荷醇存在于薄荷油中。(刘 斌 北京中医药大学中药学院), 百拇医药