第七章 三萜及其皂苷.ppt

1、天 然 药 物 化 学,Chemistry of Natural Medicines,第七章 三萜及其苷类 Triterpenoids,教 学 内 容,1、熟悉三萜类化合物的定义、生源途径、分布 和生理活性。 2、掌握三萜类化合物的分类和结构类型。 3、掌握三萜及其苷类化合物的理化性质与显色 反应。 4、熟悉三萜及其皂苷的提取和分离方法。,一、定 义,三萜类化合物（triterpenoids）： 母体骨架由 30 个C原子组成的萜类化合物及其衍生物。 即：由6个异戊二烯骨架构成的天然有机化合物及其衍生物。,第一节 概 述,二、分布及存在,三萜类化合物在自然界有广泛的资源分布。在植物、菌类、蕨类

2、、动物、海关生物中均有发现，尤以双子叶植物中分布最多，如石竹科、五加科、豆科、远志科、桔梗科等。 许多常见的植物如：人参、甘草、紫苏、黄芪、桔梗等都含有多种三萜的苷元及苷。,紫苏,黄芪,三萜类化合物自然界有的以游离状态存在，有的以苷的形式存在。 游离三萜主要来源于菊科、豆科、大戟科、楝科、卫茅科、茜草科、橄榄科、唇形科 等植物。 三萜皂苷在豆科、五加科、葫芦科、毛莨 科、石竹科、伞形科、鼠李科、报春花科 等植物分布较多。,三萜苷元结构较大，极性较低。但其与糖结合成苷后，极性增大、水溶性增大，其水溶液振摇后能产生类似 肥皂溶液的持久性泡沫， 故三萜苷类亦称为三萜皂苷 (Triterpenoid

3、saponins) 。 大多数三萜苷类苷元上又含有羧基，有时又称为酸性皂苷。,三、三萜皂苷的组成,苷元：常见四环三萜、五环三萜苷元。 糖：常见有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖或其它戊糖。多为单糖或低聚糖。 糖醛酸：常见有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。 酰基：某些苷元或糖上连有。,四、结构分类,主要按苷元的碳环的骨架来分类。,无环三萜 单环三萜 双环三萜 三环三萜 四环三萜 五环三萜,例：无环三萜,鲨烯(squalene),二环三萜：,榔色酸(lansic acid),三环三萜：,龙涎香醇(ambrin),蓝刺头,第二节 三萜类化合物的生物合成,2,3-环氧鲨烯主要有以下两种立体构型及生物合

4、成示例,第I种立体途径：,第II种立体途径：,原萜烷碳正离子I、II (protosterol cation I、 protosterol cation II ) 是生物合成环状三萜类化合物的关键中间体。原萜烷碳正离子经进一步甲基重排、H的移位、再环合等形成了不同结构的四环三萜、五环三萜等萜类化合物。,一、达玛烷(dammarane)型,母体结构：由原萜烷碳正离子II形成。,第三节 四 环 三 萜Tetracyclic Triterpenoids,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D环互为反式构型。 甲基：C4：2个CH3；C8：-CH3； C10：-CH3；C14：- CH3。 侧链：C1

5、7：-8个C的侧链；C20为手性C， 可能为R或S构型。,人参皂苷：,若在C-3、C-6 或C-20分别连有不同的糖基则形成了 人参中的多种三萜皂苷(ginsenosides)。(书p275上),二、羊毛脂烷(lanostane)型,母体结构：由原萜烷正离子I经基团移位形成。,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D环均为反式构型。 甲基：C-4：2个CH3；C-10：-CH3； C-13：-CH3；C-14：- CH3。 侧链：C-17：-R；C20为R构型的手性C。,从中药灵芝中分离得到的四环三萜化合物：,灵芝,三、甘遂烷 (tirucallane) 型,母体结构：由原萜烷碳正离子II经基团

6、移位形成。与羊毛脂烷型连接顺序相同，但空间构型不同。,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D环为反式构型。 甲基：C-4：2个CH3；C-10：-CH3； C-13： - CH3 ；C-14： -CH3 。 侧链：C-17：-R；C20为S构型的手性C。 *具体例子 (书p279)。,从藤桔属植物Paramignya monophylla的果实分离得到：,四、环阿尔屯(cycloartane)型,母体结构：由原萜烷碳正离子I经基团移位形成。基本骨架与羊毛脂烷型很相似，主要差别在于结构中含有一个三元C环。,结构特点：,在C9、C10、C19之间形成一个三元 C环，类似环丙烷结构，其它与羊毛脂烷型

7、相同，属于羊毛甾烷类化合物的变型。,*具体例子略(书p280)。,从中药黄芪（Astragalus membranaceus中分离到的黄芪苷 I ：,五、葫芦烷(cucurbitane)型,母体结构：由原萜烷碳正离子I经基团移位形成。,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D均互为反式构型； 甲基：C-4：2个CH3；C-9：-CH3； C-13：-CH3；C-14：- CH3。 侧链：C-17：-R；C20为R构型的手性C。,从雪胆属植物Hemsleya amabilis中分离得到的 雪胆甲素：,六、楝烷(meliacane)型,母体结构：由原萜烷碳正离子II经基团移位形成。与甘遂烷结构类似。

8、 此类化合物母体C为26个，少于30个，但从生源上看， 甘遂烷被认为是其前体化合物， 经过氧化、降解、重排等衍生而来。 此类化合物又称降四环三萜类(nor-tetracyclic triterpeoids)。,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D均环互为反式构型。 甲基：C-4：2个CH3；C-8：-CH3； C-10：-CH3；C-13：- CH3。 侧链：C-17：-R；C20为S构型的手性C。 与甘遂烷构型不同点：C8-H与C14-CH3互换；C17-R烃基少了4个C。,从楝科植物Azadirachta indica中分离得到：,楝科植物,一、齐墩果烷(oleanane)型,又称-香树

9、脂烷 (-amyrane)型。 在自然界分布极为广泛，呈游离状态或成酯、或成苷存在。,第四节 五 环 三 萜Pentacyclic Triterpenoids,母体结构：由原萜烷碳正离子II环合形成。,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D互为反式构型， D/E互为顺式构型。 甲基：C-4：2个CH3；C-8：-CH3； C-10：-CH3；C-14：- CH3； C-17：-CH3；C-20：2个CH3。,例：,R=H 甘草次酸(glycyrrhetinic acid) R=-D-gluA-2-D-gluA- 甘草酸(glycyrrhizic acid) (甘草皂苷或甘草甜素glycyrrh

10、izin),例：,例：,柴胡,*具体例子略(书p285)。,二、乌苏烷(ursane)型,又称-香树脂烷 (-amyrane)型。 母体结构：可认为是齐墩果烷型20位上偕二甲基中的一个甲基移位形成的。,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D互为反式构型， D/E互为顺式构型。 甲基：C-4：2个CH3；C-8：-CH3； C-10：-CH3；C-14：- CH3； C-17：-CH3；C-19：-CH3； C-20：- CH3。,例：,例：从积雪草（Centella asiatica）中分离到的 积雪草酸,积雪草,三、羽扇豆烷(lupane)型,母体结构：由原萜烷碳正离子II环合形成。 E环为

11、五元环。,生物合成途径：,立体构型：,结构特点：,环：A/B、B/C、C/D、D/E互为反式构型， E环为五元环； 甲基：C-4：2个CH3；C-8：-CH3； C-10：-CH3；C-14：- CH3； C-17：-CH3。 侧链：C-19位上有一个-异丙基。,例：从羽扇豆（Lupinus luteus）中分离得到的,羽扇豆,例：从白头翁(Pulsatilla chinensis)中分离得到的23-羟基白桦酸,白头翁,母体结构：可认为是由齐墩果烯- -甲基移位形成的。,齐墩果烯,立体途径示意：,四、木栓烷(friedelane)型,12(13),结构特点：,环：A/B、B/C、C/D互为反式

12、构型， D/E为顺式； 甲基：C-4：-CH3；C-5：-CH3； C-9：-CH3；C-13：- CH3； C-14：-CH3；C-17：-CH3； C-20：2个CH3。,例：从雷公藤（tripterygium wilfordii）中分离得到的 雷公藤酮,*六、其它类型,除上述几种三萜的主要结构类型外，还有其它的立体异构体、 甲基移位异构体、扩环衍生物、降解衍生物、裂环衍生物等等。,一、物理性质,1、状态 三萜苷元一般有完好的结晶。 苷由于分子量较大，不易结晶，多为无定形粉末。,第五节 三萜类化合物的理化性质,2、味觉 大多数 三萜类化合物味苦而辛辣，对粘膜有较强刺激性，如刺激鼻粘膜后引起

13、喷嚏 ( 少数例外，如：甘草皂苷对粘膜刺激较弱且有显著的甜味)。,3、旋光 均有旋光性。,4、溶解性 苷元不溶于水，可溶于石油醚、乙醚、苯、氯仿等极性小的有机溶剂。 苷有强吸湿性。一般溶于水，易溶于热水、 稀醇、热甲(乙)醇、正丁醇、戊醇等，不溶于极性较小的有机溶剂。 皂苷在含水的丁醇、 戊醇中溶解度较大。 三萜皂苷有助溶性，可促进其它成分在水中的溶解。,*5、水解性 皂苷易被酸或酶水解，所以提取分离时要注意，否则会引起如苷元的脱水、双键移位、取代基移位、构型转化等化学变化，得不到原生苷或苷元。,二、表面活性性质,皂苷有降低水溶液表面张力的作用，其水溶液经剧烈振摇后能产生持久性泡沫(15min

14、以上)，而且不因加热而消失 (此与蛋白质产生的泡沫相区别)。 皂苷水解为苷元后，表面活性作用亦消失。,如何区别三萜皂苷与甾体皂苷：,三、颜色反应化学检识,三萜皂苷(元)可在无水条件下，与强酸如：硫酸、磷酸， 中强酸如：三氯乙酸，Lewis酸如：ZnCl2、AlCl3、SbCl3、SbCl5等作用， 产生一系列的 颜色变化 或荧光，放置后逐渐褪色。,可以利用此性质来检识或鉴别皂苷。 *注 意： 全饱和的、3-位上又无羟基或羰基的三萜类化合物无此性质。 甾体皂苷有类似的反应现象。,1、醋酐-浓硫酸反应Liebermann-Burchard Reaction,2、五氯化锑反应Kahlenberg R

15、eaction,3、三氯乙酸反应Rosen-Heimer Reaction,4、氯仿-浓硫酸反应 Salkowski Reaction,5、冰醋酸-乙酰氯反应 Tschugaeff Reaction,四、溶血作用,皂苷的水溶液大多能破坏红细胞而有溶血作用。 溶血作用的强弱用溶血指数表示。 溶血指数：在一定条件下，能使血液中红细胞溶 解的最低浓度。 如溶血指数：薯芋皂苷为 1:400000，甘草皂苷为 1:4000。,溶血现象的原理：,皂苷能与细胞中的胆甾醇(cholesterol)结合成不溶性的分子复合物， 破坏了血红细胞的正常渗透，使细胞内渗透压增加而崩解。,利用溶血现象可以对皂苷成分进行定

16、性检识。 利用溶血现象还可以粗略测定皂苷的含量(与 标准品皂苷对照)。,皂苷的溶血也与分子结构有关： 如：某些双糖链皂苷无溶血，但水解为单糖链皂苷后具有溶血作用。 如：A环上含有极性基团一般有溶血作用，苷元3-OH、16-OH或C=O时溶血作用最强等等。,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有抗溶血性质。 所以人参总皂苷并不能表现溶血性质。,原人参三醇,另： 植物粗提物中其它一些成分也有溶血作用，如：某些植物的树脂、脂肪酸、挥发油等。 鞣质则能凝集血红细胞而抑制溶血。 所以，要判断是否由皂苷引起的溶血，除进一步提纯再检查外，还可以结合其它方、

17、法如与胆甾醇沉淀法(沉淀后滤液无溶血、沉淀分解后有溶血)来判断。,五、与胆甾醇生成分子复合物沉淀,皂苷可与胆甾醇生成分子复合物沉淀。此性质可用于三萜皂苷和甾体皂苷的检识和提取分离。,六、与金属盐的沉淀反应,皂苷可以与一些金属离子如:Pb2+、Ba2+ 、Cu2+等生成络合物沉淀，利用此性质可进行皂苷的提取和初步分离。,一、苷元的提取与分离,利用苷元的溶解性质。 三萜苷元极性较低，易溶解在弱极性的有机溶剂如：石油醚、苯、乙醚、氯仿等，在水、正丁醇溶解较难。,第六节 三萜类化合物 的提取与分离,1、用乙醇、甲醇等溶剂提取，提取后直接用色谱法进行分离。 2、用醇提取后， 提取物采用极性由低至高的有机

18、溶剂如 石油醚、乙醚、 氯仿、乙酸乙酯等分类萃取，然后再用色谱等方法分离。 3、粗提物制成衍生物再进行分离。 如：与CH2N2、(CH3C)2O 等反应后再进行分离。,4、将皂苷先水解后，再选用有机溶剂分类提取分离。 *注意：如欲得到原生苷元，要注意水解条件，可采用温和的 酸水解、 Smith氧化裂解、酶水解等。 5、分离方法多采用色谱方法。 如：硅胶柱色谱、p-TLC、p-HPLC等。,二、三萜皂苷的提取与分离,利用苷的溶解性质。 皂苷易溶解在热水、稀醇、甲(乙)醇、正丁醇、戊醇中，几乎不溶解在 石油醚、 乙醚、氯仿、苯等低极性的有机溶剂中。 主要采用醇或水提取，再采用适当方法分离。,1、正

19、丁醇萃取法,例：,2、有机溶剂分段沉淀法,例：,3、碱水提取法,利用皂苷含有酸性羧基的性质，可用稀碱水溶液提取后再加酸沉淀法得到。,4、铅盐沉淀法,5、胆固醇沉淀法,6、色谱分离法,如：硅胶柱色谱、p-TLC、p-HPLC、大孔吸附树脂、分配色谱、液滴逆流色谱(DCCC)等。,第七节 结构测定 一、紫外光谱,孤立双键：205250nm 异环共轭双键 ：240、250、260nm 同环共轭双键：285nm,一、紫外光谱,C18-H 248249nm C18-H 242243nm,C=C-C=O: 242250nm,二、质谱（MS）三萜皂苷类,负（FAB-MS）： MH MH 146 （去掉末端鼠李糖） MH 146 162 （再去掉中间葡萄糖）,三萜皂苷多用： 场解析质谱（FD-MS）