天然药物化学第七章 三萜及其苷类 ppt课件

*1 第七章 三萜及其苷类 (Triterpenoids and Saponins) *2 Section One Introduction 一、三萜的定义 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)。 *3 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，三萜皂苷也具有溶血、毒 鱼及毒贝类的作用。 *4 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。 *5 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。 *6 三、存在形式 多以游离或成苷成酯的形式存在 v苷元：四环三萜、五环三萜 v常见的糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯 糖、鼠李糖，糖醛酸，特殊糖（如芹糖、乙酰 氨基糖等） v糖链：单糖链、双糖链、三糖链 v成苷位置：3、28（酯皂苷）或其它位-OH v次皂苷：原生苷被部分降解的产物 *7 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。 *8 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。 *9 Section Two Biosynthesis of Triterpenoids 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。 *10 *11 Section Three Tetracyclic Triterpenoids 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。 *12 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。 *13 一、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、B/C、C/D 环均为反式, C8位有 -CH3,C13有-H, C10 有-CH3, C17有侧 链,C20构型为R或S。 *14 举例：人参中含有人参皂苷(ginsenosides) *15 人参中的人参皂苷(ginsenosides): *16 由20(S)-原人参二醇衍生的皂苷: *17 由人参三醇衍生的皂苷: *18 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 。 *19 |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。 *20 二、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。 *21 从灵芝中分离出一个三萜化合物，具有扶正固本之 功。它的结构与羊毛脂烷相比，多了3=O，11=O ，15=O，23=O，27-CH327-COOH，是羊毛脂 烷的高度氧化化合物。 *22 三、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 。 *23 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 cycloastragenol 。 *24 四、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。 *25 五、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。 H HH *26 六、葫芦烷型 基本骨架与羊毛脂烷 相似，但它有5-H, 10-H,9-CH3。 *27 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)。 *28 Section Four Pentacyclic Triterpenoids 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： *29 一、齐墩果烷型(oleanane) 又称-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。 H H H *30 *31 齐墩果酸首先由油橄榄的叶子中分得，广泛分布 于植物界，如在青叶胆全草、女贞果实等植物中 游离存在，但大多数与糖结合成苷存在。齐墩果 酸具有抗炎、镇静、防肿瘤等作用，是治疗急性 黄胆性肝炎和慢性迁延性肝炎的有效药物。 含齐墩果酸的植物很多，但含量超过10%的很少 ，从刺五加(Acanthopanax senticosus)、龙牙 葱木(Aralia mandshurica)中提取齐墩果酸，得 率都超过10%，纯度在95%以上，是很好的植物 资源。 *32 甘草(Glycyrrhiza 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 *33 *34 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，减轻过敏性休克的症状 。可以降低高血压病人的血清胆甾醇。 *35 甘草次酸（Glycyrrhetinic acid） 植物来源：豆科植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)的根、根茎 英文名称：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。 *36 D 柴胡皂苷元B *37 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。 *38 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 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。 *39 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。 *40 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 B and E)，是乌苏酸的苷。 *41 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。 *42 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。 *43 四、木栓烷型 由齐墩果烯经甲基移位转变而来。 *44 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. *45 Section Five Physical and Chemical Properties of Triterpenoids *46 性状：苷元有较好晶型，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 。 |性状与溶解性 *47 溶解性 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。 *48 |显色反应 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 生黄红 紫 蓝 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。 *49 2）五氯化锑（kahlenberg）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。 *50 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 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。 *51 |表面活性 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。 *52 |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。 *53 |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。 *54 Section Six Extraction and Isolation of Triterpenoids *55 一、苷元的提取与分离 （一） 提取 1.醇提，提取物直接进行分离； 2.醇提，有机溶剂萃取；三萜成分主要在氯仿部位 3.制备成衍生物（甲酯衍生物、乙酰衍生物）再进行分 离； 4.将皂苷进行水解，有机溶剂（氯仿）提； （二）分离 硅胶柱层析 *56 二、三萜皂苷的提取与分离 特性： v难以结晶，多为无定形粉末。 v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。 *57 常用的提取方法 甲醇或乙醇 提取 脱脂 正丁醇萃取 3080甲醇 或乙醇梯度洗脱 总皂苷 大孔 吸附树脂柱 总皂苷 *58 *59 （二）分离 1.分配柱层析法 以硅胶为支持剂，CHCl3- 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。 *60 硅胶柱CMH *61 *62 Section Seven Structural Identification of Triterpenoids *63 质谱质谱 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。 *64 M+,m/z 456m/z 208m/z 248(100) *65 *66 1H-NMR 甲基质子、与氧同碳质子 、双键上烯氢质子、糖的 端基质子等。 甲基质子： 0.6251.500 最高场甲基（26-CH3） 0.775（28-CH2OH、CH3或内酯） 最低场甲 1.131.15（27-CH3） 其它小于1.0。 *67 羽扇豆烷烷型三萜萜30- CH3受双键键影响， 1.631.80，具有烯丙 位偶合，呈现宽单峰 。 *68 *69 烯氢信号：判断双键取代情况 环内双键 H5 环外双键 H5 同环双烯与异环双烯的比较： *70 氧取代的氢信号： CHOH 3.24.0 CHOAc 4.05.5