中药化学-第八章 三萜类化合物

第八章三萜类化合物

(Triterpenoids)第一节概述三萜类化合物(triterpenoids)是一类根本母核由30个碳原子组成的萜类化合物，分子中有6个异戊二烯单位，通式(C5H8)6。以游离形式/苷/酯形式存在。三萜苷类化合物多数可溶于水，水溶液振摇后产生大量持久性肥皂样泡沫，故亦称作三萜皂苷(triterpenoidsaponins)，该类皂苷多具有羧基，有时也称之为酸性皂苷。齐墩果酸第一节概述第一节概述生物合成：

少数三萜类化合物分子中碳原子多于或少于30个。不同类型三萜不同方式环合

甲戊二羟酸×2焦磷酸金合欢酯(C15)

鲨烯

三萜类化合物结构与分类理化性质和溶血作用提取别离检识结构研究第二节结构与分类皂苷皂苷元碳环是否成苷链状单环双环三环四环五环第二节结构与分类一、链状三萜二、单环三萜2,3-环氧角鲨烯第二节结构与分类三、双环三萜四、三环三萜细胞毒作用lansiosideAR=N-acetyl-β-D-glucosaminelansiosideBR=β-D-glucoselansiosideCR=β-D-xylose五、四环三萜多具有环戊烷骈多氢菲的根本母核C17上有C8侧链母核一般有5个甲基，分别位于C4、C10、C14、C8或C13羊毛脂甾烷型

大戟烷型达玛烷型

葫芦素烷型原萜烷型楝烷型环菠萝蜜烷型

成环方式取代基构型五、四环三萜1.羊毛脂甾烷型(lanostane)A/B,B/C,C/D环均为反式；取代基及侧链构型分别为10(

)、13(

)、14(

)、17(

)；C20(R)；C3常有

-OH取代。茯苓酸R=Ac块苓酸R=HC31五、四环三萜2.大戟烷型(euphane)羊毛脂甾烷的立体异构体，C13、C14和C17上的取代基构型与羊毛脂甾烷相反，分别是13(

)、14(

)、17(

)。大戟醇五、四环三萜3.达玛烷型(dammarane)A/B,B/C,C/D环均为反式；取代基及侧链构型分别为8(

)、10(

)、14(

)、17(

)；C20(R)或(S)。20(S)-原人参二醇R1=R2=H人参皂苷R1=糖基R2=H/糖基

五、四环三萜4.葫芦素烷型(cucurbitane)根本骨架同羊毛脂甾烷型，A/B,C/D环均为反式，B/C环顺式；取代基及侧链构型分别为9()、13()、14()、17()；C20(R)；5()-H、10()-H。雪胆甲素R=Ac雪胆乙素R=H急性痢疾、肺结核、慢性气管炎五、四环三萜5.原萜烷型(protostane)A/B,B/C,C/D环均为反式；取代基及侧链构型分别为8(

)、10(

)、14(

)、17(

)；C20(S)

；9(

)-H。泽泻萜醇A泽泻萜醇B降低血清总胆固醇，治疗高血脂症五、四环三萜6.楝烷型(meliacane)26个碳，C17上有C4侧链；A/B,B/C,C/D环均为反式；取代基及侧链构型分别为8(

)、10(

)、13(

)、17(

)；C20(S)

；14(

)-H。1-methoxy-1,2-dihydroepoxyazadione五、四环三萜7.环菠萝蜜烷型(cycloartane)5个碳环；母核与羊毛脂甾烷相似，C10上甲基和C9脱氢形成三元环。H+/H2O两相酸水解或酶水解六、五环三萜根本母核具有5个环；C3-OH多与糖结合成苷，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。齐墩果烷型乌苏烷型羽扇豆烷型

木栓烷型羊齿烷型和异羊齿烷型何帕烷型和异何帕烷型其他类型

环的变化取代基位置、构型六、五环三萜1.齐墩果烷型(oleanane)又称β-香树脂烷型(β-amyrane)，在植物界分布极为广泛〔豆科、五加科、桔梗科、远志科、桑寄生科、木通科等〕。具有多氢蒎的根本母核；A/B,B/C,C/D环均为反式，D/E环为顺式；母核上有8个甲基：C4、C20各有2个甲基；C8、C10、C17上的甲基均为型；C14上的甲基为型；C3多有羟基〔多为型，也有型〕；双键多在C11(Δ11,12)/C12(Δ12,13)；羰基多在C11；羧基多在C28、C30或C24。齐墩果酸(oleanolicacid)首先由油橄榄(Oleaeuropaea)的叶子中分得，广泛分布于植物界，游离存在〔青叶胆、女贞子等〕，但大多与糖结合成苷存在〔人参、三七、柴胡等〕。从刺五加(Acanthopanaxsenticosus)、龙牙葱木(Araliamandshurica)中提取齐墩果酸，得率都超过10%，纯度在95%以上。齐墩果酸具有降低转氨酶、保肝等作用，是治疗急性黄疸型肝炎和迁延型慢性肝炎的有效药物。甘草(Glycyrrhizaurlensis)中含有甘草次酸(glycyrrhetinicacid)和甘草酸(glycyrrhizicacid)[又称甘草皂苷(glycyrrhizin)或甘草甜素]。甘草次酸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，18()-H者无此活性。R甘草次酸H甘草酸

-D-glcA(1→2)-

-D-glcA-土贝母苷甲(tubeimosideA)是从土贝母(Bolbostemmapaniculatum)中得到的、自然界中首例糖链以环状结构连接的皂苷。glcararhaara3-甲基-3-羟基-戊二酸六、五环三萜2.乌苏烷型(ursane)又称

-香树脂烷型(

-amyrane)或熊果烷型。齐墩果烷型的异构体，E环上两个甲基位置不同，即C20位的一个甲基移到C19位上。此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。乌苏酸〔熊果酸〕蒲公英醇抗菌、抗病毒、抗肿瘤异构体六、五环三萜3.羽扇豆烷型(lupane)E环为五元碳环〔C19与C21相连〕，且C19位有-异丙基取代，Δ20,29双键；A/B、B/C、C/D及D/E环均为反式。六、五环三萜4.木栓烷型(friedelane)

由齐墩果烯经甲基移位转变而来。与其他类型五环三萜相比，最明显的区别在于C4位只有一个甲基。A/B、B/C、C/D环均为反式；D/E环为顺式

。8个甲基：C20有2个甲基；C4、C5、C9、C14、C17上的甲基均为

型；C13上的甲基为

型；C2、C3常有羰基取代。C9去甲基六、五环三萜5.羊齿烷型(fernane)和异羊齿烷型(isofernane)羽扇豆烷型的异构体，E环上的异丙基在C22上，而C8上的角甲基转到C13上。羊齿烷型：13(

)-CH3、14(

)-CH3；异羊齿烷型：13(

)-CH3、14(

)-CH3。白茅素芦竹素羊齿烷型异羊齿烷型六、五环三萜6.何帕烷型(hopane)和异何帕烷型(isohopane)羊齿烷型的异构体，C14和C18上均有角甲基。何帕烷型：22(

)-异丙基；异何帕烷型：22(

)-异丙基。的里白烯何帕烷型异何帕烷型六、五环三萜7.其他类型别离自拱状灵芝别离自苦马豆第二节结构与分类三萜皂苷常见的糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、呋糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸，另外还有鸡纳糖、芹糖、乙酰基和乙酰氨基糖等，多数苷为吡喃型糖，但也有呋喃型糖。成苷位置：多与C3羟基或C28羧基成苷，另外也有与C16、C21、C23、C29等羟基成苷。根据糖链的多少，可分单糖链苷〔monodemosides〕、双糖链苷〔bisdemosides〕、三糖链皂苷〔tridemosidicsaponins〕。当原生苷由于水解或酶解，局部糖被降解时，所生成的苷叫次皂苷或原皂苷元〔prosapogenins〕。命名俗名系统命名：取代基编号，取代基名称，母核3

-O-[

-L-arabinopyranosyl(1→3)-

-D-glucuronopyranosyl]-olean-12-ene-16

,28-diol三萜类化合物结构与分类理化性质和溶血作用提取别离检识结构研究第三节

理化性质和溶血作用一、物理性质1.性状游离三萜：大多有完好的结晶。三萜皂苷：多为无色/白色无定形粉末〔引入糖基不易结晶〕，吸湿性强。皂苷多具有苦味和辛辣味，对人体黏膜有强烈刺激性，但有些皂苷无此性质〔如甘草皂苷有显著的甜味，对黏膜刺激性弱〕。2.熔点与旋光性游离三萜：有固定的熔点，含羧基者熔点较高。三萜皂苷：熔点都较高，往往熔融前分解，因此无明显的熔点，测得的大多是分解点〔200℃～350℃〕。三萜类化合物均有旋光性。一、物理性质3.溶解度游离三萜：能溶于石油醚、氯仿、乙醚、乙醇、甲醇等有机溶剂，而不溶于水。三萜皂苷：〔引入糖基极性加大〕可溶于水，易溶于热水、稀醇、热甲醇和热乙醇中；几不溶或难溶于丙酮、乙醚、石油醚等极性小的有机溶剂；含水丁醇或戊醇对皂苷的溶解度较好。皂苷水解成次级苷，水溶性下降，溶于中等极性有机溶剂〔低级醇、丙酮、乙酸乙酯〕。一、物理性质4.发泡性皂苷水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫，且不因加热而消失。亲水性基团为糖，亲脂性基团为苷元，当二者比例适当时具有外表活性。鉴别——泡沫试验碱性条件下形成的泡沫稳定助溶性二、化学性质1.颜色反响三萜化合物〔苷元、苷〕在无水条件下，与强酸(H2SO4/H3PO4/HClO4)、中等强酸(CCl3COOH)或Lewis酸(ZnCl2/AlCl3/SbCl3〕作用，会产生颜色变化或荧光。Liebermann-Burchard反响Kahlenberg反响

样品（氯仿或醇）SbCl3/SbCl5(氯仿)黄、灰蓝、灰紫色UV蓝紫色荧光（甾体皂苷显黄色荧光）60-70℃加热二、化学性质1.颜色反响Rosen-Heimer反响Salkowski反响Tschugaev反响

样品（氯仿）浓H2SO4硫酸层蓝、红色二、化学性质2.沉淀反响皂苷水溶液可以和Pb2+、Ba2+、Cu2+等产生沉淀。酸性皂苷〔三萜皂苷〕：参加硫酸铵、醋酸铅或其他中性盐类沉淀；中性皂苷〔甾体皂苷〕：参加碱式醋酸铅或氧化钡等碱性盐类沉淀。利用这一性质进行皂苷的提取和初步别离。胆甾醇沉淀〔3-OH的甾醇都可产生沉淀〕：具3-OH，A/B环反式或Δ5结构的甾醇与三萜皂苷形成稳定的分子复合物；具3-OH，或3-OH被酯化或成苷的甾醇不能与三萜皂苷沉淀；三萜皂苷没有甾体皂苷与胆甾醇产生的沉淀稳定。二、化学性质3.皂苷的水解〔1〕酸水解水解速度与苷元和糖的结构有关；可改变水解条件得到不同的次级皂苷可使皂苷中的糖全部水解成单糖，有助于了解组成苷的单糖种类。条件剧烈，常使苷元发生脱水、环合、双键/取代基移位、构型转化等反响生成人工产物。〔2〕乙酰解

完全水解局部水解两相酸水解/酶水解/Smith降解等二、化学性质——水解〔3〕Smith降解——条件温和〔不加热/低温加热〕，可得到完整的苷元。二、化学性质——水解〔4〕酶水解——比Smith降解更温和〔5〕糖醛酸苷键的裂解二、化学性质——水解〔5〕糖醛酸苷键的裂解甲基化脱羧乙酰解二、化学性质——水解〔6〕酯苷键水解——碱水解条件剧烈，水解的糖易分解稳定的酯苷键难水解可定量裂解通过酯苷键与苷元连接的寡糖链〔得到寡糖、苷元或次级苷〕，且不影响其他酰基三、溶血作用皂苷水溶液大多能破坏红细胞而有溶血作用，故皂苷又称为皂毒类(sapotoxins)。尤其静脉注射时毒性极大，肌肉注射易引起组织坏死。皂苷溶血作用强弱可用溶血指数表示。溶血指数：指在一定条件〔等渗、缓冲及恒温〕下能使同一动物来源的血液中红细胞完全溶血的最低浓度。如甘草皂苷，溶血指数1:4000，溶血性能较强。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苷那么无溶血作用。抗溶血溶血三、溶血作用酯皂苷苷元局部的酯键水解后失去溶血作用；某些双糖链皂苷无溶血作用，水解为次级皂苷〔单糖链皂苷〕后那么具有溶血作用。此外，中药中的一些其他成分如某些萜类〔如三萜酸〕、脂肪酸、树脂和挥发油等也可引起溶血。因此在进行溶血试验时要注意将三萜皂苷纯化后再做；或结合胆甾醇沉淀，测试沉淀后的滤液以及所得沉淀分解后的溶血活性。三萜类化合物结构与分类理化性质和溶血作用提取别离检识结构研究第四节提取别离一、三萜类化合物的提取醇类溶剂提取法皂苷多用稀醇，如50-70%乙醇提取稀醇提取液浓缩后直接过大孔树脂柱进行粗分注意：富含油脂的原料先脱脂〔压榨或石油醚等有机溶剂浸提〕再用醇提；趁热过滤第四节提取别离一、三萜类化合物的提取酸水解有机溶剂萃取法——提取苷元或者先提出皂苷，酸水解后再提取苷元注意：以TLC监控水解条件，防止异构化以及是否水解彻底。碱水提取法——碱溶酸沉法提取含羧基的皂苷第四节提取别离二、三萜类化合物的别离分段沉淀法——皂苷难溶于乙醚、丙酮等有机溶剂方法简便，但难以别离完全。第四节提取别离二、三萜类化合物的别离胆甾醇沉淀法——皂苷能与胆甾醇生成不溶性分子复合物回流第四节提取别离二、三萜类化合物的别离色谱别离法(1)吸附色谱正相吸附色谱：常用硅胶为吸附剂，常用洗脱剂氯仿-丙酮、氯仿-甲醇、氯仿-甲醇-水等。反相吸附色谱：常用Rp-18、Rp-8为填充剂，常用洗脱剂甲醇-水、乙腈-水。LPLC/MPLC/HPLC(2)分配色谱：DCCC、HSCCC(3)大孔吸附树脂色谱：皂苷的别离、精制(4)凝胶色谱：SephadexLH-20三萜类化合物结构与分类理化性质和溶血作用提取别离检识结构研究第五节检识一、理化检识泡沫试验显色反响：Liebermann-Burchard等、Molish溶血试验二、色谱检识TLC正相：硅胶吸附剂反相：Rp-18、Rp-8高效薄层板显色：10%硫酸乙醇、香草醛-硫酸、五氯化锑等PC三萜类化合物结构与分类理化性质和溶血作用提取别离检识结构研究第六节结构研究需要解决的问题：苷元：母核、取代基、构型〔相对/绝对构型〕糖种类

数目：NMR(C1/H1)、MS

连接位置

连接顺序：水解、MS、NMR

苷键构型：酶解、NMR(1H-NMR中H1偶合常数)色谱：TLC、GC、LC波谱：NMR苷元与糖：NMR〔13C苷化位移、HMBC〕糖与糖：NMRUV齐墩果烷型三萜孤立双键205～

250nmα,β-不饱和羰基242～

250nm异环共轭双烯240,250,260nm同环共轭双烯285nm18β-H

248～249nm18α-H

242～243nmMS游离三萜EI-MS(1)齐墩果-12-烯〔乌苏-12-烯〕类三萜化合物C环△12RDA裂解产生的分别含A、B环和C、D环的碎片峰[M-CH3]+，[M-OH]+，[M-COOH]+等碎片峰MS游离三萜EI-MS(2)羽扇豆醇型三萜失异丙基碎片离子峰[M-43]+三萜皂苷ESI-MS/FAB-MS五碳糖[-132]/甲基五碳糖[-148]/六碳糖[-162]NMR1H-NMR高场区多个甲基〔8个〕δ0.50～1.50(3H,s)与双键相连的甲基δ1.63～1.80(3H,brs)乙酰基(-COCH3)中的甲基δ1.82～2.07(3H,s)甲酯(-COOCH3)中的甲基δ3.6(3H,s)单峰d,J=6Hz与双键相连NMR1H-NMR烯氢：环内双键质子δ4.93～5.50；环外双键质子δ4.30～5.00连氧碳上质子：连羟基δ3.20～4.00；连乙酰氧基δ4.00～5.5013C-NMR羰基碳δ170～220烯碳δ109～160糖端基碳δ95～105连氧碳δ60～90不连氧的其它饱和碳δ0～60甲基δ8.9～33.7C12δ122～124C13δ144～145总结掌握三萜皂苷的定义〔英文名称〕掌握三萜类化合物的结构与分类〔四环、五环三萜〕熟悉三萜类化合物的理化性质：性状、溶解性、发泡性、溶血指数、颜色反响、沉淀、水解反响及其应用熟悉三萜类化合物的常用提取别离方法及流程，并能够结合具体方法灵活运用〔色谱洗脱顺序〕；熟悉三萜类化合物的常用检识方法明确三萜类化合物〔皂苷〕结构研究中需要解决的问题；掌握三萜类化合物相关波谱规律，能够运用区分相关化合物：UV、NMR(1H-NMR)第七节含皂苷的中药实例人参人参为五加科植物人参〔Panaxginseng〕的枯燥根，是传统名贵中药，始载于我国第一部本草专著?神农本草经?。其栽培者称为“园参〞，野生者称为“山参〞。人参具有大补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津、安神之功能。人参的化学成分研究始于上世纪初，但直到60年代才逐步深入。到目前为止，已说明的人参化学成分有皂苷、挥发油、多糖、聚炔醇、蛋白质、多肽、氨基酸、微量元素等。经现代医学和药理研究证明，人参皂苷为人参的主要有效成分性。人参人参的根、茎、叶、花及果实中均含有多种人参皂苷〔ginsenosides〕，人参根中总皂苷的含量约5％。目前已经确定化学结构的人参皂苷有30多种。根据皂苷元的结构〔达玛烷型〕可分为A、B、C三种类型：〔1〕人参二醇型－A型〔2〕人参三醇型－B型(1)20(S)-原人参二醇20(S)-protopanaxadiol人参皂苷Ra、Rb、Rc、Rd、Rg3、Rh2(2)

20(S)-原人参三醇20(S)-protopanaxatriol人参皂苷Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1人参