全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 27(2)：272— 276 2007年 3月
八角属萜类成分及其化学分类意义
赵利琴，罗玉明
(淮阴师范学院 生物系，江苏 淮安 223000)
摘 要：以八角属植物中所含的萜类成分为基础，把各种萜类成分按照其所属的基本骨架类型进行整理，将
各种骨架类型萜类的总含量作为数量性状，采用 SPSS系统进行聚类分析研究，作出八角属的树形分支图。
结合八角属的形态特征和地理分布探讨八角属的化学分类意义。
关键词：八角属；萜类；基本骨架；化学分类
中图分类号：Q946 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—3142(2007)02—0272—05
The terpenoids and their chemotaxonomic
~nificance。 ll liciumsig in 1 lCl
zHAO Li—Qin，LUO Yu-Ming
(Department of Biology，Huaiyin Teachers College，Huai’an 223000，China)
Abstract：Based on the amount of terpenoids in Illicium ，put various kinds of terpenoids in order by affiliated
basic skeleton，the total contents of terpenoids in various kinds of basic skeleton type as the quantity property，
utilized cluster analysis via SPSS and drew dendrogram of Illicium．The chemotaxonomic siganificance of Illi—
cium by comparing with the morphological characters and geographical distribution of Illicium was studied．
Key words；lllicium；terpenoids；basic skeleton；chemotaxonomic significance
八角属(Illicium Linn)植物近 50种，仅分布于
北半球，大多数分布在亚洲东部、东南部(中国、日
本、印度东北部、中南半岛、马来半岛、印度尼西亚和
菲律宾)，少数分布在北美洲东南部和中南美洲(墨
西哥东部、古巴、海地和安的列斯群岛)。我国有 28
种，2变种，产西南部、南部至东部(刘玉壶，1996)。
该属植物富含挥发油，化学成分十分丰富，有众
多的生物活性成分，其中有多种类型的单萜和倍半
萜。自1988年开始，许多学者研究分析了八角属植
物的化学成分(刘慧等，1989；杨春澍等，1990，1991，
1992；黄建梅等，1994，1996a，b，C；Huang等，1996；
王嘉琳等，1994a，b；黄平等，1996；Isao等，1997；
Lai—King等，1997，1998a，b，C；Yokoyama等，
2003)。关于本属植物的化学成分和药理研究虽有
不少报导，但利用八角属的化学成分对中国八角属
植物化学系统的研究并不多见。
在八角属中，各种植物具有的形态分类学性状
及性状差异与被子植物木本多心皮类的其它类群相
比较要少得多，在分类时不容易掌握(林祁，2001)。
萜类化合物类型复杂多样，分布普遍，但其生源颇为
一 致，许多事实证明，萜类化合物既可用于大分类群
的分类指标，也可用 于化学宗 的鉴定 (周荣汉，
1998)。近年来，由于GC-MS一计算机联用技术的应
用使萜类化合物结构的鉴定得以快速、准确地解决，
使通过萜类化学成分探讨植物类群间亲缘关系成为
可能。本文试图根据该属植物中各种萜类化合物成
分的基本结构类型对属内各类群的亲缘关系进行研
究，将萜类成分的基本骨架及其含量作为数量性状
收稿 日期：2005—03—22 修回日期 ：2006—02—12
基金项目：江苏省教育厅自然科学基金[Supported by the Natural Science Foundation of Education Department of Jiangsu Province
(o3KJD180054)]
作者简介：赵利琴(1967一)，女 ，湖北黄石人，在读博士，副教授，主要从事植物生物学和生态学的教学和科研工作。
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2期 赵利琴等：八角属萜类成分及其化学分类意义 273
进行聚类分析(Cluster analysis)，用 SPSS(Statisti一
1 Produ t nd Solutions)统计分析软件分析，以探 2 八角属萜类成分的结构特征
讨对八角属植物进行化学分类的可行性。
1 植物样品来源产地
八角属植物中已见化学成分报道的植物种类及
产地见表 1，共有 21种，其 中包含 2变种，28个样
品，分析样品主要为果实，少部分为树皮(用 P作后
缀区别)。
在八角属植物中存在的萜类成分有单萜、倍半
萜、二萜和三萜及其含氧衍生物其基本骨架见图 1
～ 3(谭仁祥，2002；高锦明，2003；徐任生，2004)。
2．1单萜 (m0n0terpen0ids)
八角属中存在的单萜有无环单萜、单环单萜和
双环单萜及其含氧衍生物，无环单萜的基本骨架是
2，6一二甲基辛烷(图 1：1)，单环单萜的基本骨架只有
表 1 八角属植物种类材料来源及产地
Table 1 The origin of material of Illicium
薄荷烷一种(图 1：2)，双环单萜的基本骨架有桉叶
素类、侧柏烷、蒈烷、蒎烷、葑烷和莰烷[樟烷]等 6种
(图 1：3～8)。
2．2倍半萜 (sesqu．terpen0ids)
八角属植物中存在的倍半萜有无环倍半萜、单
环倍半萜、双环倍半萜和三环倍半萜及其含氧衍生
物以及倍半萜内酯。八角属植物中的无环倍半萜的
基本骨架有金合欢烷(farnesane)，见图2：9；单环倍
半萜的基本骨架有 4种，分别是没药烷(bisabo—
lane)、蛇麻烷(humulane)、吉马烷(germacrane)和
榄香烷(elemane)，见图 2：1O～13；双环倍半萜的基
本骨架有 11种，分别是杜松烷(cadinane)、桉叶烷
(eudesmane)、菖蒲烷(acroane)、丁香烷(石竹烷)
(caryophy1ane)、佛手柑烷(berganmotane)、愈创木
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烷(guaiane)、韦得烷 (widdrane)、花侧柏烷 (CU—
parane)、雪松烷(himachanlane)、檀香烷(santalane)
和查米烷(chamigrane)，见图 2：14～24；三环倍半
萜的基本骨架有 6种，分别是橄榄烷(maliane)、毕
澄茄烷(cubebane)、依 兰烷 (ylangane)、胡椒烷 (co—
pane)、香 木 兰烷 (aromadendrane)和柏 木 烷 (ce—
drane)，见图 2：25～30；八角属中倍半萜内酯的基
本骨架有 prezizaane烷 ，裂环一prezizaane烷，见图 2。
手 鱼
2．6- 甲幕 炕 薄荷烷
2,6 dimethyloctane menthane
l 2
桉叶素
cineol
j
侧卡n烷
thujane
4
酱烷
Carane
0
蒎烷
pmane
b
图 1 八角属单萜的基本骨架类型
Fig．1 Basic skeleton of monoterpenoids in Illicium
葑烷
fenchane
莰烷[樟烷]
camphene
8
金合欢烷 没药烷 蛇麻烷 吉马烷 榄香烷 杜松烷 桉叶烷 菖蒲烷
妣
橄榄烷 毕澄茄烷 依兰烷 酬袱妩
l11al1ane
25
cubebane
26
Vlan2ane
·)7
copane
28
花侧柏烷 雪松烷 檀香烷 查米烷
aromadendrane ced rale
29 30
D rezlTflane
3l
图 2 八角属倍半萜的基本骨架类型
Fig．2 Basic skeleton of sesquiterpenoids in Illicium
松香烷
abietane
33
环阿尔廷烷
cycloartane
34
裂环一环阿尔廷烷
seco-cycloartane
35
图 3 ／KNN-~萜和三萜的基本骨架类型
Fig．3 Basic skeleton of diterpenoids
and triterpenoids in Illicium
：seco-prezlzaaFie
32
2．3二萜 (diterpenoids)
八角属植物中存在的二萜成分的基本骨架有松
香烷(abietane)，见图 3。
2．4三萜 (triterpenoids)
八角属植物中存在的三萜成分的基本骨架有环
阿尔廷 烷 型 (cycloartane)和裂 环一环 阿尔 廷 烷 型
(seco—cycloartane)，见图 3。
3 结果分析与讨论
3．1聚类分析结果
将各种萜类骨架成分的总含量分为四个等级
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2期 赵利琴等：八角属萜类成分及其化学分类意义 275
(相对含量≥10：“++++”；≥1：“+++”；≥0．1：
“++”；d0．1：“+”；萜类骨架在八角属植物中的含
量及分布见表 2。采用 SPSS系统进行聚类分析研
究，聚类运算方法采用分层聚类法中的最邻近法
(Nearest neighbor)和欧 氏距离 平方 (Squared Eu—
clidean distance)，作出八角属的树系图(图 4)。从
树系图很明显地看出八角属植物树皮成分的观测量
聚在一起，这与天然产物的产生、积累、释放或分泌
经常与解剖学上高度特异性的结构有关(Bob等，
2002)以及与 Petive所认 为的“自然的植物类群具
有化学上同时还有形态上和解剖上的相似性”(周荣
汉，1988)一致。因此植物不同部位的化学成分不宜
放在一起进行分析，其分类学意义不大；而同一植物
器官的化学成分分析具有一定的分类意义。
3．2萜类作为数量性状的方法
八角属植物为常绿乔木或灌木，全株具油细胞
及粘液细胞，有芳香气味，其挥发油主要成分是萜
类 、苯丙素类等，苯丙素类和萜类的生源途径不 同。
在本研究中将苯丙素类等其他成分排除，利用萜类
作为化学性状指标，并作了如下处理：(1)首先将忽
略某种化学成分的不同异构体，因为不同的异构体
之间容易相互转化。(2)将同一基本骨架的萜烯及
其不同的氧化衍生物作为一个化学性状处理，由于
萜类成分在空气中容易氧化，而其基本骨架结构是
比较稳定的，这样可以减少由于成分的复杂多变造
成的不确定因素，并把各骨架的总含量作为一个数
量性状进行聚类分析，这也是本研究在利用化学成
分作为性状指标处理方法上的一个创新之处。
3．3植物萜类成分的分类学意义
萜类化合物都具有异戊二烯(isoprene)的基本
单位，都是由最基本前体物乙酰辅酶 A，生成甲瓦龙
酸(甲戊羟酸)经焦磷酸异戊烯酯衍化而来，因此萜
类可看作是由2个或更多的异戊二烯以各种方式连
接而成的一类化合物。这些说明萜类化合物是一个
极古老的化学特征，它在自然界是多变的，不仅因植
物种类而不同，而且其 自身还可以有多种异构体以
及聚合、缩合、氧化等化学作用使其结构具有多样
性。多样化的萜类分子分别由不同的保守反应机制
合成。尽管在形态和功能上千差万别，萜类生物合
成的共同起始分子是相同的。从简单、基本的代谢
物开始的萜类的生物合成，过程总体上可分为 4步：
(1)基本的前体 IPP的合成；(2)IPP的重复叠加形
成一系列异戊二烯二磷酸同系物，作为各种萜类的
0 5 1 0 1 5 20 25
CAS E +一 一一-卜⋯ 一一．卜一一一一—卜_一⋯ _+一一 一十
LabeI Num
9 11
12a 1 5
1 6 22
17 24
． 3-．一 3—
8 1 O
11 14
12b 1 7
1 1
4 4
7c 9
7a 7
1 5 21
2 2
． ⋯ 8_
14 2O
1O 1 3
2O 27
1 8 25
21 28
1 3 1 9
5 5
6P 6
1 9 26
9P 12
12P 1 6
16P 23
1 3p 1 8
图 4 八角属 Q分析树系图
Fig．4 The dendrogram of Q cluster
of Illicium (Illiciaceae)
直接前体；(3)这些烯丙基异戊二烯磷酸在特异的萜
类合成酶的作用下，产生萜类骨架；(4)对骨架的次
级酶修饰(大多数是氧化还原反应)，产生了具有各
种化学特性及功能的天然产物家族(Bob等，2002)。
萜类成分在植物界中分布的广泛性、结构的多样性
以及在生源上的一致性使得将萜类成分作为分类依
据具有可行性。
八角属植物果实的萜类成分聚类分析结果成两
大组，与林祁(2001)将八角属分为 2组的分类基本
一 致，两条虚线之间的种类基本包含在林祁的八角
组内，两条虚线外的种类基本包含在八角茴香组中，
其中红茴香(No．16)和多蕊红茴香(No．17)的相关
系数很大，原 A．C．Smith在红茴香下建立一个变种
多蕊红茴香，根据林祁发表的“多蕊红茴香订正”，综
合两者的特征已做归并，本文根据样品来源的地理
分布(江西庐山和四川乌溪)及其相关系数，认同林
祁的归并。林祁(1995)发现在湖南西南部，披针叶
八角和大八角难以区分，认为披针叶八角与大八角
近缘。浙江淳安的披针叶样品和广西桂林的大八角
样品在树系图中的相关性很大，与林祁的观点雷同。
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276 广 西 植 物 27卷
林祁(2002)还认为红茴香与披针叶八角非常相似，
披针叶八角和红茴香是一对近缘种，并认为红茴香
处于次生进化的地位。从较复杂的倍半萜基本骨架
类型的比较，红茴香的骨架类型多于披针叶八角和
大八角，也与林祁的认识一致。这三种属于近缘关
系。闽皖八角与假地枫皮的相关系数的距离较大，
与林祁(2000)将闽皖八角归并人假地枫皮不相一
致，本研究认为两者不宜归并。
八角属中存在 prezizaane烷型倍半萜和 cyclo—
artane烷型三萜在 自然界中是极罕见的，Lai—King
等(1998)建议 prezizaane倍半萜可作为八角属的化
学分类标记(Lai—king等，1998)。这两类特殊的萜
类依据支持 A．C．Smith(1947)独立成八角科以及
R．Dehlgren以后各系统成立八角目。
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