《萜及其皂苷》PPT课件.ppt

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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、动物、海

2、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 saponins)。

3、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成示例,第I种立体途径：,第II种立体途

4、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：C17：-8个C的侧链；C20为手性C，可能为R或S构型。,

5、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

6、/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（Astraga

7、lus 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。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

8、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Pentacyc

9、lic 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glycyrrhizin),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

10、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-

11、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

12、（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

13、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

14、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 Reaction,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

15、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

16、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、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+、

17、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

18、，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

19、)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 248249nmC18-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）正负离子快原子轰击质谱（FAB-MS）目的：得到皂苷的准分子离子峰M+H+M+Na+、M+K+,三、核磁共振谱（NMR）,（一）核磁共振氢谱（1H-NMR）CH3：0.631.5ppm（三萜中58个

20、CH3）COCH3：1.822.07ppmCOOCH3：3.6ppm,环内双键5ppm 环外双键5ppm,（二）核磁共振碳谱（13C-NMR）1.各种C的值范围：CH3：8.933.7ppm23eCH3：28ppm(较低场）29eCH3：33ppm(较低场）CH2：2033.7ppm,6090ppm 109160ppm 170220ppm,（二）核磁共振碳谱（13C-NMR）2.双键位置及母核的确定：,12齐墩果烯：C12：122124ppm C13：143144ppm,11-OXO,12齐墩果烯,C12：128129ppm C13：155167ppmC11=O：199200ppm,（二）核磁共振碳谱（13C-NMR）3.苷化位移的确定：,C3OH C3OR：向低场位移+810 ppm 糖之间连接位置苷化位移+38ppm C28COOH C28COOR：向高场位移 2 ppm 糖C1OR：9596ppm,（二）核磁共振碳谱（13C-NMR）4.OH取代：,OH 取代使：C 低场位移3450ppm C 低场位移210ppm C 高场位移09ppm与苯环羟基的邻对位区别.,华山 2003年暑假,GOODBYE,