天然药物化学
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天然药物化学. 第七章. 三萜及其苷类. Triterpenoids. 三萜及其苷类 第一节、概 述. 一、含义:. 1、三萜( triterpenoids): 由 30个碳原子 、 6个异戊二烯单位 缩 合而成的萜类化合物。 常以游离形式或成苷的形式 存在。. 2、 皂苷 ( saponins) : 苷类化合物的一种,多数可溶于水,水 溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫,故被称为皂苷 。. 三萜及其苷类 第一节、概 述. (1)、按其苷元结构的不同分: 甾体皂苷 三萜皂苷:.

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Presentation Transcript


Triterpenoids

天然药物化学

第七章

三萜及其苷类

Triterpenoids


Triterpenoids

三萜及其苷类 第一节、概 述

一、含义:

1、三萜(triterpenoids):由30个碳原子、6个异戊二烯单位缩

合而成的萜类化合物。

常以游离形式或成苷的形式存在。

2、皂苷(saponins):苷类化合物的一种,多数可溶于水,水

溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫,故被称为皂苷。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第一节、概 述

(1)、按其苷元结构的不同分:

甾体皂苷

三萜皂苷:

(2)、按性质分:

酸性皂苷:由于三萜皂苷多具有羧基,所以将三萜皂苷

又称为酸性皂苷。

中性皂苷:将甾体皂苷又称为中性皂苷。

一、含义:

3、皂苷的分类:


Triterpenoids

三萜及其苷类 第一节、概 述

单糖链苷(monodemosides)

双糖链苷(bisdemosides)

三糖链皂苷(tridesmosidic saponins)

(4)根据苷是否被降解,分为:

原生苷

次皂苷(prosapogenins)

一、含义:

3、皂苷的分类:

(3)根据糖链的多少分


Triterpenoids

三萜及其苷类 第一节、概 述

一、含义:

4、皂苷中连接的糖:D-glc、D-半乳糖、D-Rha、D-葡萄糖醛酸

等。

皂苷元:四环三萜和五环三萜

成苷位置:多为3位或与28位羧基成酯皂苷(estersaponins),

也有与16、21、23、29位等羟基成苷的。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 1、达玛烷型( Dammaranes )

  • 2、羊毛脂烷型( Lanostanes )

  • 3、甘遂烷型( Tirucallanes )

  • 4、环阿屯烷型( Cycloartanes )

  • 5、葫芦烷型 (Cucurbitanes)

  • 6、楝烷型(Meliacanes)


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 1、达玛烷型( Dammaranes )

母核结构:

结构特点:

1. 8、10位有两个β-CH3

2. 14位有一个α-CH3

3. 17位有一个β侧链

4. C20构型为R或S


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 1、达玛烷型( Dammaranes )

代表药材及代表化合物:传统中药人参(Panax ginseng C. A. Mey.的干燥根)及其炮制品红参中的人参皂苷(ginsenosides)。根据苷元的不同可分为A、B、C三种类型,C型属于五环三萜类,A、B型属于达玛烷型。

人参皂苷-Rb1

人参皂苷-Rh2

具有诱导细胞凋亡的作用

二者均属于A型人参皂苷,即20(S)-原人参二醇型


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 2、羊毛脂烷型( Lanostanes )

结构特点:

1. 10、13位有两个β-CH3

2. 14位有一个α-CH3

3. 17位有一个β侧链

4. C20构型为R型


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 2、羊毛脂烷型( Lanostanes )

代表药材及代表化合物:

从补中益气、滋补强壮、扶正固本、延年益寿的中药灵芝中分离得到的ganoderic acid C。

ganoderic acid C


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 3、环阿屯烷型( Cycloartanes )

结构特点:骨架与羊毛脂烷型相似,区别在于19位甲基与9位脱氢形成三元环。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 3、环阿屯烷型( Cycloartanes )

代表药材及代表化合物:

从中药黄芪(Astragalus membranaceus)中分离到的黄芪苷 I

黄芪苷 I


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 4、葫芦烷型(Cucurbitanes)

母核:

特点:骨架与羊毛脂烷型相似,区别在于19位甲基转移至9位。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 一、四环三萜

  • 4、葫芦烷型(Cucurbitanes)

代表药材及代表化合物:

雪胆属植物Hemsleya amabilis中分离得到的

雪胆甲素及雪胆乙素。临床用于急性痢疾、肺结核、慢性气管炎的治疗。

雪胆甲素


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

1、齐墩果烷型( Oleananes )

2、乌苏烷型(Ursanes)

3、羽扇豆烷型(Lupanes)

4、木栓烷型(Friedelanes)


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

1、齐墩果烷型( Oleananes )

又称β-香树脂烷型,自然界分布很广,有的呈游离状态,有的成酯或苷。

结构特点:(1)大多含有3-β-OH。

(2)A/B,B/C、C/D环皆为反式,D/E环为顺式。

(3) 常在11或12位有双键,11位有时氧化成羰基,24、28或30位经常是羧基。

(4)4、20 位各有一对偕-CH3

母核:


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

1、齐墩果烷型( Oleananes )

代表药材及代表化合物:

从油橄榄(Olea europaea)、

葡萄籽、新疆鼠尾草中提取

得到的齐墩果酸。具有保肝降脂作用。

齐墩果酸


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

酸水解

+

+

甘草次酸

甘草酸(也叫甘草皂苷、甘草甜素)

三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

1、齐墩果烷型( Oleananes )

传统中药甘草中提取得到的甘草酸(也叫甘草皂苷、 甘草甜素)及其甘草次酸。甘草的甜味成分,己广泛用作矫味剂,也是甘草的抗炎有效成分之一。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

    2、乌苏烷型(Ursanes)

又称α-香树脂烷型,与齐墩果烷型结构的差别在于:齐墩果烷型20位连接2个甲基,乌苏烷型在19和20位分别连接1个甲基。

母核:

齐墩果烷型


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

    2、乌苏烷型(Ursanes)

代表药材及代表化合物:

车前草、石榴叶和果实中含有的熊果酸(乌苏酸),可抑制革兰氏阳性和阴性菌,明显降低大鼠的正常体温,并有安定作用。

熊果酸(乌苏酸)


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

    2、乌苏烷型(Ursanes)

代表药材及代表化合物:

从积雪草(Centella asiatica)中分离到的积雪草酸(Asiatic acid)。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

    3、羽扇豆烷型(Lupanes)

母核:

结构特点:E环为五元环,

C19位-α-异丙基。末端常有

一个双键。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

    3、羽扇豆烷型(Lupanes)

代表药材及代表化合物:

从白头翁(Pulsatilla chinensis)中分离得到的 23-羟基白桦酸:


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

齐墩果烯

  • 三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

    4、木栓烷型(Lupanes)

生源上由齐墩果烯甲基移位演变而来

母核:


Triterpenoids

三萜及其苷类 第二节、结构分类

  • 三、五环三萜 ( Pentacyclic Triterpenoids )

    4、木栓烷型(Lupanes)

代表药材及代表化合物:

从雷公藤(tripterygium wilfordii)(卫茅科植物,对类风湿病有独特疗效)去皮根中分离得到的雷公藤酮(Triptergone)。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

一 、物理性质

1、性状及溶解度

(1)苷元:多有较好结晶,能溶于石油醚、苯、乙醚、氯

      仿等有机溶剂,而不溶于水;

(2)三萜皂苷:极性增大,不易结晶,故皂苷大多为无色定

形粉末。

可溶于水,易溶于热水,稀醇、热甲醇和热乙醇中,几不 溶或难溶于乙醚、苯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,是常采用的溶剂。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

一 、物理性质

2、味:多数具有苦而辛辣味,其粉末对人体粘膜有强烈刺激性,

某些皂苷可用于祛痰止咳。少数例外:如甘草酸

3、吸湿性:皂苷多具吸湿性,保存时应干燥放置。

4、发泡性(表面活性)

 许多皂苷水溶液强烈振摇后产生持久的泡沫,但有一些皂苷没有此种性质。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

一 、物理性质

5、溶血作用

即能破坏红细胞,是中草药不能直接做注射液的主原因,故通常称皂苷为皂毒类。

各类皂苷溶血作用强弱不同,可用溶血指数表示。

溶血指数是指在一定条件下能使血液中的红细胞完全

溶解的最低溶液浓度。

例: 皂苷 溶血指数 溶血性能

薯蓣皂苷 1:40万

甘草皂苷 1:4000


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

一 、物理性质

5、溶血作用

注意:并不是所有皂苷都能破坏红细胞而产生溶血现象。

皂苷在高等动物的消化道中不被吸收或经肠内细菌降解为苷元和糖,故口服无溶血活性。由于皂苷能与胆甾醇形成沉淀,故胆甾醇能解除皂苷的溶血毒性。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

皂苷的水溶液可以和铅盐、钡盐、铜盐等产生沉淀。酸性皂苷(通常指三萜皂苷):加入硫酸铵、醋酸铅

中性皂苷(通常指甾体皂苷):加入碱式醋酸铅或氧化钡

利用这一性质可进行皂苷的提取和初步分离。

二 、化学性质

1、沉淀反应


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

黄 红 紫 蓝 褪色 三萜皂苷

黄 红 紫 蓝 绿色 甾体皂苷

二 、化学性质

2、颜色反应

三萜化合物(苷元和苷)在无水条件下,与强酸、三氯乙酸或Lewis酸(氯化锌、三氯化铝、三氯化锑)作用,会产生颜色变化或荧光。但全饱和、且3位又无羟基或羰基的化合物呈阴性反应:

(1)、醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard反应):

将样品溶于醋酐中,加硫酸-醋酐(1:20),可产生现象:


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

(2)、三氯醋酸反应(Rosen-Heimer反应):将样品溶液滴在滤纸上,喷25%三氯醋酸乙醇溶液:

三萜皂苷:加热至100℃,生成红色,渐变为紫色。

甾体皂苷:加热至60 ℃,有以上颜色变化。

二 、化学性质

2、颜色反应

(3)、氯仿-浓硫酸反应(Salkowski反应):样品溶于氯仿,加入浓硫酸后,在氯仿层呈现红色或蓝色,硫酸层有绿色荧光出现。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第三节 理化性质

二 、化学性质

2、颜色反应

(4)、五氯化锑反应(Kahlenberg反应):将样品氯仿或醇溶液点于滤纸上,喷以20%五氯化锑的氯仿溶液,干燥后60-70℃加热,显蓝色、灰蓝色,灰紫色等多种颜色斑点。

(5)、冰醋酸-乙酰氯反应(Tschugaeff反应):样品溶于冰醋酸中,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。

(6)、芳香醛-浓硫酸反应:常用的一类显色剂。

芳香醛以香草醛为最常用,显色灵敏。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第四节 提取分离

一、三萜皂苷元提取与分离:

(一)提取法:

1、醇类溶剂提取后,提取物依次用石油醚、氯仿、乙酸乙

酯等溶剂进行分步萃取,然后进一步分离 ;

2、制备成衍生物再作分离;

3、以皂苷形式存在的,水解后用氯仿等溶剂萃取,然后进

行分离。

(二)分离法:常采用反复硅胶吸附柱色谱法。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第四节 提取分离

药材粗粉

EtOH or MeOH回流提取,合并提取液,浓缩

浓缩液

加热水溶解趁热过滤

水不溶成分

水溶液

石油醚萃取

水层

醚层

正丁醇或戊醇萃取

水层

正丁醇层

(粗皂苷)

二、三萜皂苷提取与分离:

1、提取

用稀醇提取。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第四节 提取分离

大孔树脂柱色谱

水洗脱

乙醇或甲醇洗脱

药材甲醇提取物

皂苷混合物

洗去糖

硅胶柱色谱法

单体皂苷类成分

或高效液相色谱法

二、三萜皂苷提取与分离:

2、分离 常用色谱法

1) 大孔吸附树脂法:

2) 分配色谱法:多用硅胶为支持剂,以不同比例的氯仿-甲醇-水或其他极性较大的有机溶剂进行梯度洗脱。

3) 高效液相色谱法:一般采用反相色谱柱进行分离,以甲醇-水或乙腈-水系统为流动相可得到良好的效果。


Triterpenoids

三萜及其苷类 第五节 结构测定

1、化学法

用Liebermann-Burchard反应和Molish反应鉴定三萜皂苷;

2、NMR波谱法

(1)、1H-NMR法

  可获得三萜及其皂苷中甲基质子、连氧的碳上质子、烯氢质子及糖的端基质子信号。

-CH30.625~1.50

CH3CO-   1.82~2.07

CH3O-  3.6左右

  烯氢信号:  4.3~6.0(环内烯氢质子δ>5,

         环外烯氢质子δ < 5


Triterpenoids

三萜及其苷类 第五节 结构测定

2、NMR波谱法

(1)、1H-NMR法

连氧的碳上质子:连-OH的:δ 3.2~4.0;

        连CH3CO-的: δ4.0~5.5

端基H:δ 4.5~6.0,d, Jaa=6~9Hz (β-D-Glc)

Jae=2~4Hz (α-D-Glc)


Triterpenoids

三萜及其苷类 第五节 结构测定

2、NMR波谱法

(2)、13C-NMR法:三萜苷元给出30个碳的信号

此法是确定三萜及其皂苷结构最有用的技术,几乎可

给出每一个碳的信号:

角甲基-CH3 :δ8.9~33.7

烯碳 :δ109~160

羰基碳 : δ170~220

与氧相连的碳: δ60~90

其余碳: < δ60


Triterpenoids

三萜及其苷类 第五节 结构测定

2、NMR波谱法

(2)、13C-NMR法

13C-NMR法可以解决三萜的结构类型、某些取代基位置和构型问题。

1)-CH3

① 齐墩果烷型: 8个-CH3,角甲基-CH3 :δ8.9~33.7ppm

C4, C10, C8, C14, C17, C20 -CH3取代,

这6个C为季碳,δ30~42ppm

C4,C20为两对偕甲基,e键甲基出现在最低场,分别为:

C23-CH3:δ27.8~28.7ppm, C29-CH3:δ32.7~33.7ppm

当最低场甲基δ值低于30ppm时,示C20为有CH2OH, COOH等含氧基团取代


Triterpenoids

三萜及其苷类 第五节 结构测定

2、NMR波谱法

(2)、13C-NMR法

1)-CH3

②乌苏烷型:在30~42范围内有5个季碳。

③羽扇豆烷型:在此范围内有5个季碳。

且结构中一般有异丙稀基取代,在图谱中一般有19.3,109.2, 150.6三个峰

因此,可以根据季碳信号及异丙稀基信号区别上述三种五环三萜


Triterpenoids

三萜及其苷类 第五节 结构测定

2、NMR波谱法

(2)、13C-NMR法

2)双键C:

根据结构中烯C的个数和化学位移值不同,可推测一些三萜的结构类型及三萜的双键位置。

Δ12齐墩果烯 C12:122~124 C13:143~144

Δ12乌苏烯 C12:124~125 C13:138~140

Δ20(29)羽扇豆烯 C29:109 C20:150 (同时CH3:19.3)

3)端基碳

若Glc在C-3成苷,则端基碳:δ100

而与28-COOH成酯苷,则端基碳:δ96ppm


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