三萜和其苷类特点及作用(TriterpenoidsandSaponins)

1、三萜和其苷类特点及作用 (Triterpenoids and Saponins)Section One Introduction一、三萜的定义 定义: 由6个异戊二烯单位构成、含有30个碳原子的化合物类群。存在形式：游离状态（苷元）与糖结合成苷（又称为三萜皂苷） Triterpenoid saponins该类皂苷多具有羧基，所以有时又称为酸性皂苷二 分布：菌类、蕨类、单子叶双子叶植物中。少数三萜类成分也存在于动物体，如从羊毛脂中分离出羊毛脂醇，从鲨鱼肝脏中分离出鲨烯；从海洋生物如海参、软珊瑚中也分离出各种类型的三萜类化合物。 三、存在形式 多以游离或成苷成酯的形式存在 苷元：四环三萜、五环三萜

2、 常见的糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、鼠李糖，糖醛酸，特殊糖（如芹糖、乙酰氨基糖等） 糖链：单糖链、双糖链、三糖链 成苷位置：3、28（酯皂苷）或其它位-OH 次皂苷：原生苷被部分降解的产物四、研究进展近30年来，三萜类成分的研究进展很快，特别是近10年从海洋生物中得到不少新型三萜化合物，是萜类成分研究中较为活跃的领域之一。 人参皂苷能促进RNA蛋白质的生物合成，调节机体代谢，增强免疫功能。 柴胡皂苷能抑制中枢神经系统，有明显的抗炎作用，并能减低血浆中胆固醇和甘油三酯的水平。 七叶皂苷具有明显的抗渗出、抗炎、抗淤血作用，能恢复毛细血管的正常的渗透性，提高毛细血管张力，控制炎症，改善循环，

3、对脑外伤及心血管病有较好的治疗作用。 Section Two Biosynthesis of Triterpenoids 三萜是由鲨烯(squalene)经过不同的途径环合而成，而鲨烯是由倍半萜金合欢醇(farnesol)的焦磷酸酯尾尾缩合而成。这样就沟通了三萜和其它萜类之间的生源关系。 Section Three Tetracyclic Triterpenoids 三萜类化合物的结构类型很多，多数三萜为四环三萜和五环三萜，少数为链状、单环、双环和三环三萜。 存在于自然界较多的四环三萜或其皂苷苷元主要有羊毛脂烷、达玛烷、甘遂烷、环阿屯烷（环阿尔廷烷）、葫芦烷、楝苦素型三萜类。一、羊毛脂烷型 从

4、环氧鲨烯由椅-船-椅式构象形成，其A/B, B/C, C/D环均为反式。10、13、14位分别连有, , -CH3，C20为R构型，C17侧链为构型,C3位常有-OH存在。 从具有补中益气、扶正固本、延年益寿的功效的名贵中药灵芝中分离出100余个四环三萜化合物，属于羊毛甾烷的高度氧化的衍生物。根据这些三萜分子中所含碳原子的数目，又可分为C30、C27、和C24三种基本骨架，二、达玛烷型 从环氧鲨烯由全椅式构象形成，其结构特点是8位有角叉基，且为 构型，C13位-H，10位有 -CH3, C17有侧链,C20构型为R或S。举例：人参中含有人参皂苷(ginsenosides)人参中的人参皂苷(gi

5、nsenosides):由20(S)-原人参二醇衍生的皂苷:由人参三醇衍生的皂苷:在HCl溶液中,20(S)原人参二醇或20(S)原人参三醇20位羟基发生异构,转变成20(R)原人参二醇或20(R)原人参三醇,再环合生成人参二醇或人参三醇。由达玛烷衍生的人参皂苷，在生物活性上有显著的差异。例如由20(S)-原人参三醇衍生的皂苷有溶血性质，而由20(S)-原人参二醇衍生的皂苷则具对抗溶血的作用，因此人参总皂苷不能表现出溶血的现象。 人参皂苷Rg1有轻度中枢神经兴奋作用及抗疲劳作用。人参皂苷Rh则有中枢神经抑制作用和安定作用。 人参皂苷Rb1还有增强核糖核酸聚合酶的活性，而人参皂苷Rc则有抑制核糖

6、核酸聚合酶的活性。 三、甘遂烷型 从环氧鲨烯由全椅-船-椅式构象形成，其A/B, B/C, C/D环均为反式，10、13、14位分别连有, , -CH3，C20为S构型。 四、环阿屯型 基本骨架与羊毛脂烷相似，差别仅在于环阿屯型19位甲基与9位脱氢形成三元环。 膜荚黄芪Astragalusmembranaceus，具有补气，强壮之功效。从其中分离鉴定的皂苷有近20个，多数皂苷的苷元为环黄芪醇 cycloastragenol 。五、葫芦烷型 基本骨架与羊毛脂烷相似，但它有5-H, 10-H,9-CH3。 云南果血胆为清热解毒药，从其中分离出抗菌消炎成分血胆甲素(cucurbitacin IIa)

7、，血胆乙素(cucurbitacin Iib)。六、楝烷型 楝科楝属植物苦楝果实及树皮中含多种三萜成分，具苦味，总称为楝苦素类成分，其由26个碳构成，属于楝烷型。其A/B, B/C, C/D均为反式；具有 C8-CH3， C10-CH3，C13-CH3。 七、原萜烷 (protostane) 型 与达玛烷型比较，实际上是达玛烷型的立体异构体。C8-CH3为型，C9-H为型；C13-H为型，C14-CH3为型；C17侧链为型。 中药泽泻具有利尿渗湿的功效，近年来用于治疗高血脂症，对降低血清总胆固醇有疗效。已分离出泽泻萜醇A、B、C等原萜烷型三萜化合物。 Section Four Pentacyc

8、lic Triterpenoids 多数三萜皂苷苷元以五环三萜形式存在。其C3-OH与糖结合成苷，苷元中常含有羧基，故又称酸性皂苷，在植物体中常与钙、镁等离子结合成盐。五环三萜主要有下面几种类型： 一、齐墩果烷型(oleanane) 又称b-香树脂烷型(-amyrane) ，在植物界分布极为广泛。其基本碳架是多氢蒎的五环母核，环的构型为A/B反，B/C反，C/D反，D/E顺，C28常有-COOH，有时也在C4位，C3常有羟基，C12、C13位往往有不饱和双键的存在。 齐墩果酸具有抗炎、镇静、防肿瘤等作用，是治疗急性黄胆性肝炎和慢性迁延性肝炎的有效药物。 含齐墩果酸的植物很多，但含量超过10%的

9、很少，从刺五加(Acanthopanax senticosus)、龙牙葱木(Aralia mandshurica)中提取齐墩果酸，得率都超过10%，纯度在95%以上，是很好的植物资源。 甘草(Glycyrrhiza urlensis)中含有甘草次酸(glycyrrhetinic acid)和甘草酸(glycyrrhizic acid).两类均有促肾上腺皮质激素(ACTH)样作用，临床上用于抗炎和治疗胃溃疡。但只有18-H的甘草次酸才有此活性，18H者无此活性。 甘草酸（Glycyrrhizic acid ） 植物来源：豆科植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch) 的干

10、燥根及根茎英文名称：Liquorice分子式及分子量：C42H62O16 ; 822.92药理作用：甘草酸具有肾上腺皮质激素样作用，能抑制毛细血管通透性，减轻过敏性休克的症状。可以降低高血压病人的血清胆甾醇。 甘草酸二铵（注射剂） Diammonium Glycyrrhizinate 【主要成分】同甘草酸二铵胶囊。 【药理作用】同甘草酸二铵胶囊。 【适应证】同甘草酸二铵胶囊。 【不良反应】同甘草酸二铵胶囊。 【用法用量】静脉注射1日1次，150mg/次，用10葡萄糖注射液250ml稀释后缓慢滴注。 【注意事项】本品未经稀释不得进行注射；治疗中应检测血清钠、钾和血压；治疗中出现高血压、血钠滞留、

11、低血钾等应停药或适当减量。甘草次酸（Glycyrrhetinic acid） 植物来源：豆科植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)的根、根茎英文名称：Liquorice分子式及分子量：C30H46O4 ; 470.64 药理作用：甘草次酸具有抗菌、抗肿瘤及肾上腺皮质激素样作用，可制成抗炎抗过敏制剂，用于治疗风湿性关节炎、气喘、过敏性及职业性皮炎、眼耳鼻喉科炎症及溃疡等。疏散退热、舒肝升阳中药柴胡具有安神益智、祛痰、消肿之功效的中药远志其皂苷母核结构如下：二、乌苏烷型 又称-香树脂烷型(-amyrane)或熊果烷型，其分子结构与齐墩果烷型不同之处是E环上两个甲基位置不

12、同，即C20位的甲基移到C19位上。此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。 熊果酸（Ursolic acid） 植物来源：木犀科植物女贞(Ligustrum lucidum Ait.)叶英文名称：Glossy Privet分子式及分子量：C30H48O3 ：456.68 3-Hydroxyurs -12-en -28-oic acid (I) 药理作用： 熊果酸又名乌索酸，乌苏酸，属三萜类化合物。具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种生物学效应。 研发进展： 近年来发现它具有抗致癌、抗促癌、诱导F9畸胎瘤细胞分化和抗血管生成作用。研究发现：熊果酸能明显抑制HL60细胞增殖，可诱导其凋亡

13、；能使小鼠的巨噬细胞吞噬功能显著提高。体内试验证明，熊果酸可以明显增强机体免疫功能。说明它的抗肿瘤作用广泛，极有可能成为低毒有效的新型抗癌药物。 中药地榆 (Sanguisorba officinalis)具有凉血止血的功效，其中含有地榆皂苷B, E (sanguisorbin B and E)，是乌苏酸的苷。创伤愈合促进剂-积雪草研究表明该类化合物还有抗病毒的活性三、羽扇豆烷型 羽扇豆烷三萜类E环为五元碳环，且在E环19位有异丙基以构型取代，A/B、B/C、C/D及D/E均为反式。白桦脂醇(betulin)存在于中草药酸枣仁、桦树皮、棍栏树皮、槐花等中。 白桦脂酸(betulinic aci

14、d) 存在于酸枣仁、桦树皮、柿蒂、天门冬、石榴树皮及叶等中。 羽扇豆醇(lupeol)存在于羽扇豆种皮中。四、木栓烷型由齐墩果烯经甲基移位转变而来。卫茅科植物雷公藤治疗类风湿疾病有独特疗效 Section Five Physical and Chemical Properties of Triterpenoids1.性状：苷元有较好晶型，皂苷多为无定形粉末。 2.气味：皂苷多数具有苦而辛辣味，其粉末对人体黏膜具有强烈刺激性，但甘草皂苷有显著而强的甜味，对黏膜刺激性弱。皂苷还具吸湿性。3.表面活性：亲水性基团为糖，亲脂性基团为苷元，当二种基团比例适当时具有表面活性。皂苷水溶液经强烈振摇能产生持久

15、性的泡沫，且不因加热而消失。 4. 溶解度皂苷：可溶于水，易溶于热水，溶于含水醇（甲醇、乙醇、丁醇、戊醇等），溶于热甲醇、乙醇；几不溶于乙醚、苯、丙酮等有机溶剂。 皂苷在提取的过程中会产生次级苷，水溶性下降，溶于中等极性有机溶剂（醇，乙酸乙酯）。 皂苷元：不溶于水，易溶于石油醚、苯、CHCl3、Et2O。 5.溶血作用皂苷水溶液能与红细胞壁上的胆甾醇结合，生成不溶于水的分子复合物，破坏了红细胞的正常渗透，使细胞内渗透压增加而发生崩解，从而导致溶血现象，故皂苷又称为皂毒素(saptoxins)。因此，皂苷水溶液不能用于静脉注射或肌肉注射。 但并不是所有的皂苷都具有溶血作用，如以人参二醇为苷元的皂

16、苷则无溶血作用。 溶血指数：指在一定条件下能使血液中红细胞完全溶解的最低皂苷浓度。如甘草皂苷，溶血指数1：4000，溶血性能较强。 6.沉淀反应皂苷的水溶液可以和一些金属盐类如铅盐、钡盐、铜盐等产生沉淀。此性质可用于皂苷的分离：先用金属盐使皂苷沉淀下来，分离出来之后在对其分解脱盐。 如：三萜皂苷+PbAc2沉淀分解脱铅皂苷 缺点：铅盐吸附力强，容易带入杂质，并且在脱铅时铅盐也会带走一些皂苷，脱铅也不一定能脱干净。 三萜皂苷为酸性皂苷，可用中性PbAc2沉淀，而甾体皂苷则为中性皂苷，须用碱性PbAc2沉淀。7.显色反应1）浓H2SO4-醋酐（Liebermann-burchard） 反应 样品溶

17、于冰醋酸，加浓硫酸-醋酐(1:20)，产生红 紫 蓝 绿 污绿等颜色变化，最后褪色。 2）五氯化锑（kahlenberg）反应 三氯化锑或五氯化锑反应 将样品醇溶液点于滤纸上，喷以20%三氯化锑（或五氯化锑）氯仿溶液（不应含乙醇和水）干燥后，60-70 加热，显黄色、灰蓝色、灰紫色斑点，在紫外灯下显蓝紫色荧光（甾体皂苷则显黄色荧光）。 注意：五氯化锑腐蚀性很强，宜少量配置，用后倒掉。3）三氯醋酸（Rosen-Heimer）反应 样品溶液点于滤纸上，喷25%三氯醋酸乙醇溶液，加热至100，显红色紫色斑点。 4）氯仿-浓硫酸（salkawski）反应 将样品溶于氯仿，加入浓硫酸后，在氯仿层呈现红色

18、或兰色，硫酸层有绿色荧光出现。5）冰醋酸-乙酰氯（Tschugaeff）反应 样品溶于冰醋酸，加乙酰氯数滴及氯化锌结晶数粒，稍加热，则呈现淡红色或紫红色。 Section Six Extraction and Isolation of Triterpenoids一、苷元的提取与分离（一） 提取 1.醇提，提取物直接进行分离； 2.醇提，有机溶剂萃取； 3.制备成衍生物再进行分离； 4.将皂苷进行水解，有机溶剂提； （二）分离采用分配柱层析 ，常用硅胶为支持剂，以CHCl3-MeOH-H2O或CH2Cl2-MeOH-H2O等溶剂系统进行梯度洗脱，也可用水饱和的n-BuOH等作为洗脱剂。二、三萜皂

19、苷的提取与分离特性： 难以结晶，多为无定形粉末。 由于糖分子的引入，极性基团明显增多，致使极性增强，故具有较大的极性而易溶于醇类溶剂、含水醇及水。 难溶于弱极性的有机溶剂。 常用的提取方法甲醇或乙醇 提取脱脂 正丁醇萃取沉降总皂苷大孔 吸附树脂柱 （二）分离1.分配柱层析法 以硅胶为支持剂，CHCl3-MeOH-H2O，CH2Cl2-MeOH-H2O，EtOAc-EtOH-H2O或水饱和的正丁醇等溶剂系统洗脱。 2.反相层析法 以反相键合相RP-18、RP-8或RP-2为填充剂，常用CH3OH-H2O或乙腈-水为洗脱剂。 Section Seven Structural Identificat

20、ion of Triterpenoids 一、常用的化学反应 1、酰化反应： 伯羟基和A环羟基在醋酐-吡啶中室温下放置过夜即可乙酰化（缓和条件）。其它位置上的羟基必须在醋酐-吡啶中回流8小时或更长时间才能乙酰化。 一般用2次酰化的方法来确定羟基的数目、种类和位置，即第一次在缓和条件下酰化，确定伯羟基和A环上的羟基；第二次在强烈条件下酰化，以确定其它羟基。 2、水解反应 多用温和的水解条件，如酶水解，微生物水解，紫外线照射水解，封管水解，Rilianis混合液（乙酸：盐酸：水=35：15：50）水解和Smith降解方法，可以获得原始的苷元。 但是某些三萜酸酯类成分，如齐墩果酸甲酯，白桦酯酸甲酯等

21、，特别是C17位键上的-COOCH3基团，由于空间位阻较大，在氢氧化钾的乙醇溶液中，虽经长时间加热，仍不能水解。若改用氢氧化钾的二甘醇溶液于200水解，则可得到相应的三萜酸，这一特点有助于判断羧基的位置。3、氧化反应 三萜化合物分子上的羟基可被氧化成醛或酮，常采用铬酸-吡啶氧化，欧芬脑尔（oppenauer）氧化、等方法进行，以铬酸-吡啶氧化法应用最多。欧芬脑尔氧化仲醇在叔丁醇铝或异丙醇铝和丙酮作用下，氧化生成相应的酮。特点是条件温和，后处理也简单，而且可以选择性的氧化仲羟基，不影响伯羟基和双键。 4、还原反应 萜类化合物上的醛、酮基可经Wolff-Kiskner-黄鸣龙反应或催化还原成甲基、

22、次甲基；也可将羟基先对甲苯磺酰化，再经四氢铝锂还原成相应的甲基或亚甲基。5、脱羧、脱羟基反应 具有、-不饱和酸结构的三萜，在加热情况下可脱去羧基，常利用此反应确定羧基的位置。 6、重排反应 已发现的三萜化合物中，齐墩果烷型化合物占多数，可能是因为齐墩果烷型的骨架最稳定。一些非齐墩果烷型骨架的三萜化合物如羽扇豆烷型、乌苏烷型等可向齐墩果烷型转化。由羽扇豆烷型向齐墩果烷型转化的重排，可用于确定羽扇豆烷型三萜C28位的羧基。 二、三萜的波谱特征1、紫外光谱(UV) 结构中有一个孤立双键:205-250nm 处有微弱吸收; 、不饱和羰基max:242-250nm； 异环共轭双烯max:240、250、

23、260nm； 同环共轭双烯max:285nm。 多数三萜类化合物不产生紫外吸收，但以浓硫酸为试剂测定五环三萜类化合物时，可在310nm处观察到最大吸收，且不受母核上的取代基影响。2、红外光谱(IR)根据红外光谱A区（1355-1392cm-1）和B区(1245- 1330 cm -1 ）的碳氢吸收来区别齐墩果烷、乌苏烷和四环三萜的基本骨架。 齐墩果烷型的A区有两个峰（1392-1379cm-1，1370-1355cm -1）；B区有三个峰（1330-1315cm-1，1306-1299cm-1，1269-1250cm-1）。 乌苏烷型的A区有三个峰（1392-1386cm-1，1383-137

24、0cm-1，1364-1359cm-1）；B区也有三个峰（1312-1308cm-1,1276-1270cm-1,1250-1245cm -1）。 四环三萜的A区和B区都只有一个峰。还可根据红外光谱初步判断三萜母核上羟基的类型。通常伯羟基的吸收在3640-3641cm-1，仲羟基在3623-3630cm-1（a键仲羟基在3625-3628cm-1，e键仲羟基在3623-3630cm-1）。 3、质谱三萜类化合物质谱裂解有较强的规律： 1）当有环内双键时，一般都有较特征的反Diels-Alder(RDA)裂解； 2）如无环内双键时，常从C环断裂成两个碎片； 3）在有些情况下，可同时产生RDA裂解

25、和C环断裂。 四环三萜类化合物裂解的共同规律是失去侧链。4、1H-NMR1） 环内双键质子的值一般大于5，如齐墩果酸类和乌苏酸类C12烯氢在处出现分辨不好的多重峰。 环外烯键的值一般小于5，如羽扇豆烯和何伯烯型的C29位两个同碳氢信号多出现在。2）乙酰基质子的值在。 对于绝大多数齐墩果烷型和乌苏烷型三萜，当-COOCH3位于C28位时，其甲酯的值小于，否则就大于。这一规律常用于推定齐墩果烷和乌苏烷母核中C28位的羧基。 大多数三萜化合物C3上有羟基或其它含氧基团，此时，C3质子的信号多为dd峰。以3-乙酰氧基取代的三萜衍生物为例，C3-H为竖键(-H,-Oac)时，其值在之间，最大偶合常数为1

26、2Hz左右；C3-H若为横键（-H,-OAc），值在之间，最大偶合常数约为8Hz，二者均为宽低峰。 3-H：4.00-4.75,J=12Hz 3-H：5.00-5.48,J=8Hz 3）三萜中甲基的信号一般出现在之间，以吡啶为溶剂时，可以得到分辨较好的单峰。 对于齐墩果烷型和乌苏烷型的三萜，其最高场甲基的值与C28的取代基有关。当C28为COOCH3时最高场甲基的值小于，反之则大于。 羽扇豆烯型的C30甲基因与双键相连，且有烯丙偶合，值在较低场之间，且呈宽单峰。5、13C-NMR 角甲基一般出现在，其中23- CH3和29-CH3为e键甲基出现在低场，值依次为28和33左右。 苷元和糖上与氧相

27、连的碳的值为6090; 烯碳在109160; 羰基碳为170-220。1双键位置及结构母核的确定根据碳谱中苷元的烯碳的个数和化学位移值不同，可推测一些三萜的双键位置。 多数齐墩果烷、乌苏烷、羽扇豆烷类三萜主要烯碳化学位移如下表：三萜及双键位置烯碳值其他特征碳12-齐墩果烯C12:122124，C13:14314411-oxo,12-齐墩果烯C12:128129，C13:15516711-C=O,1992001l-13,28-epoxy-齐墩果烯C11:132133，C 12:1311321l,13（18）齐墩果烯C11:126127，C12:12613-C:8485.5（异环双烯）C13:136137，C18:1339,（11）,12齐墩果烯C 9:154155，C11:116117同环双烯C12:121122，C13:14314712-乌苏烯C12:124125，C13:13914020（29）羽扇豆烯C29:109，C20:1502苷化位置的确定 三萜3-OH苷化，一般C-3向低场位移8-10，而且会影响C-4的