天然药物化学第七章三萜及其苷类.ppt

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1、第七章 三萜及其苷类(Triterpenoids and Saponins),卫生部规划教材天然药物化学（第五版）,第一节 概述,定义: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。三萜类(triterpenes)在自然界分布广泛，有的游离存在于植物体，称为三萜皂苷元(Triterpenoid sapogenins)；有的以与糖结合成苷的形式存在，称为三萜皂苷(Triterpenoid saponins)。,一、三萜的定义,因三萜皂苷多溶于水，振摇后可生成胶体溶液，并有持久性似肥皂溶液的泡沫，故有此名。三萜皂苷多具有羧基，故又称其为酸性皂苷。与甾体皂苷相同，三萜

2、皂苷也具有溶血、毒鱼及毒贝类的作用。,三萜皂苷,甾体皂苷,二、三萜的分布 三萜类(triterpenes)在自然界分布广泛，菌类、蕨类、单子叶、双子叶植物、动物及海洋生物中均有分布，尤以双子叶植物中分布最多。主要分布于石竹科、五加科、豆科、七叶树科、远志科、桔梗科及玄参科。含有三萜类成分的主要中药如人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、川楝皮、泽泻、灵芝等。,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 常见的糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿

3、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，对脑外伤及心血管病有较好的治疗作用。,

4、第二节 三萜类化合物的生物合成,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。,第三节 四环三萜,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。近几十年还发现了许多由于氧化、环裂解、甲基转位、重排及降解等而产生的结构复杂的高度氧化的新骨架类型的三萜类化合物。,四环三萜(tetracyclic triterpenoids)在生源上可视为由鲨烯变为甾体的中间体，大多数结构和甾醇很相似，亦具有环戊烷骈多氢菲的四环甾核。在4、4、14位上

5、比甾醇多三个甲基，也有认为是植物甾醇的三甲基衍生物。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、楝苦素型和原萜烷型三萜类。,一、羊毛脂烷型,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R构型，C17侧链为构型,C3位常有-OH存在。,从灵芝中分离出一个三萜化合物，具有扶正固本之功。它的结构与羊毛甾烷相比，多了3=O，11=O，15=O，23=O，27-CH327-COOH，是羊毛甾烷的高度氧化化合物。,二、达玛烷型,从环氧鲨烯由全椅式构象形成，其结构特点是A/B

6、、B/C、C/D环均为反式,C13位-CH3移到C8位,C13有-H,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(ginsenosides):,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

7、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 cycloastrageno

8、l。,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)，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

9、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。,第四节 五环三萜的结构类型,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。,甘草(Glyc

10、yrrhiza urlensis)中含有甘草次酸(glycyrrhetinic acid)和甘草酸(glycyrrhizic acid)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，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

11、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、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

12、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。,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

13、 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；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

14、 B and E)，是乌苏酸的苷。,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 acid)存在于酸枣仁、桦树皮、柿蒂、天门冬、石榴树皮及叶、睡菜叶等中。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。,雷公藤酮是失去25甲基的木栓烷型衍生物。化学名3-hydroxy-25-nor-friedel-3,1(10)-dien-2-one-30-oic acid.,性状：苷元有较

15、好晶型，皂苷多为无定形粉末。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。溶解性：,第五节 理化性质,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。,一、性状及溶解性,二、颜色反应,1）浓H2SO4-醋酐（Liebermann-burchard）反应 样品溶于冰醋酸，加浓硫酸-醋酐(1:20)，产生红 紫 蓝

16、 绿 污绿等颜色变化，最后褪色。甾体皂苷也有此反应，但颜色变化快，在颜色变化的最后呈现污绿色；而三萜皂苷颜色变化稍慢，且不出现污绿色。,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

17、 将样品溶于氯仿，加入浓硫酸后，在氯仿层呈现红色或兰色，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。,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性的泡沫，且不因加热而消失。,三、表面活性,四、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

18、苷都具有溶血作用，如以人参二醇为苷元的皂苷则无溶血作用。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。,菊科植物蟛蜞菊,蟛蜞菊内酯,药理作用 酊剂和煎剂用试管稀释法对白喉杆菌，金黄色葡萄球菌和乙型链球菌、枯草杆菌均有不同程度的抑制作用。,五.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

19、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。,一、三萜化合物的提取与分离,（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 硅胶柱层析,第六节 提取与分离,二、三萜皂苷的提取与分离,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

20、-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。,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、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。,第七节 结构鉴定,2、红外光谱(IR),根

21、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-1，1383-1370cm-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。,