天然药物化学第七章三萜及其苷类

第七章 三萜萜及其苷类类 (Triterpenoids and Saponins) 一、概述 二、四环三萜 三、五环三萜 四、理化性质 五、提取分离 六、结构测定 主要内容 第一节 、概述 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)。 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。 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。 第二节萜类的生物合成 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、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、苦楝型和原萜烷型三萜类。 一、羊毛脂烷型 从环氧鲨烯由椅-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萜化合物，具有扶正固本之 功。它的结结构与羊毛甾烷烷相比，多了3=O，11=O， 15=O，23=O，27-CH327-COOH，是羊毛甾烷烷的 高度氧化化合物。 二、达玛烷玛烷 型 从环环氧鲨烯鲨烯 由全椅式构象形 成，其结结构特点是A/B、B/C 、C/D环环均为为反式，C13位- CH3移到C8位，C13有-H， 14位-CH3 C17有侧链侧链 ，C20 构型为为R或S。 举例：人参中含有人参皂苷(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位羟羟基 发发生异构，转变转变 成20(R)原人参二醇或20(R)原人参三醇，再环环 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。 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、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。 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 。 膜荚荚黄芪Astragalusmembranaceus，具有补补气，强 壮之功效。从其中分离鉴鉴定的皂苷有近20个，多数皂 苷的苷元为环为环 黄芪醇 cycloastragenol 。 四、甘遂烷型（C17连接a-侧链） 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。 云南果血胆为为清热热解毒药药，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实及树树皮中含多种三萜萜成分，具 苦味，总总称为为楝苦素类类成分，其由26个碳构成，属于 楝烷烷型。其A/B，B/C，C/D均为为反式；具有 C8-CH3 ，C10-CH3，C13-CH3。 第四节 五环三萜 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-香树树脂烷烷型(-amyrane) ，在植物界分布极为为广泛 。其基本碳架是多氢蒎氢蒎 的五环环母核，环环的构型为为A/B反 ，B/C反，C/D反，D/E顺顺，C28常有-COOH，有时时也在 C4位，C3常有羟羟基，C12、C13位往往有不饱饱和双键键的 存在。 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。 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。甘草次酸有促肾肾上腺皮质质激素 (ACTH)样样作用，临临床上用于抗炎和治疗疗胃 溃疡溃疡 。但只有18-H的甘草次酸才有此活性 ，18H者无此活性。 甘草次酸（Glycyrrhetinic acid） 药药理作用：甘草次酸具有抗菌、抗肿肿瘤及肾肾上 腺皮质质激素样样作用，可制成抗炎抗过过敏制 剂剂，用于治疗风疗风 湿性关节节炎、气喘、过过敏性及 职业职业 性皮炎、眼耳鼻喉科炎症及溃疡溃疡 等。 甘草酸（Glycyrrhizic acid ） 药药理作用：甘草酸具有肾肾上腺皮质质激素样样作用 ，能抑制毛细细血管通透性，减轻过轻过 敏性休克的 症状。可以降低高血压压病人的血清胆甾醇。 二、乌苏烷型 又称-香树树脂烷烷型(-amyrane)或熊果烷烷型，其分子结结 构与齐齐墩果烷烷型不同之处处是E环环上两个甲基位置不同， 即C20位的甲基移到C19位上。此类类三萜萜大多是乌苏乌苏 酸 的衍生物。 熊果酸（Ursolic acid） 植物来源：木犀科植物女贞贞(Ligustrum lucidum Ait.) 叶 药药理作用： 熊果酸又名乌乌索酸，乌苏乌苏 酸，属三萜类萜类 化合物。具有镇镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡溃疡 、降低血糖等多种生物学效应应。 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。 中药药地榆榆 (Sanguisorba officinalis)具有凉血止血 的功效，其中含有地榆榆皂苷B, E (sanguisorbin B and E)，是乌苏乌苏 酸的苷。 三、羽扇豆烷型 羽扇豆烷烷三萜类萜类 E环为环为 五元碳环环，且在E环环19位有异 丙基以构型取代，A/B、B/C、C/D及D/E均为为反式。 白桦桦脂醇(betulin)存在于中草药药酸枣枣仁、桦树桦树 皮、棍 栏树栏树 皮、槐花等中。白桦桦脂酸(betulinic acid) 存在于 酸枣枣仁、桦树桦树 皮、柿蒂、天门门冬、石榴树树皮及叶、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。 1.性状：苷元有较好晶型，皂苷多为无定形粉末。 2.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。 3.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。 第五节节 理化性质质 4. 溶解度 皂苷：可溶于水，易溶于热热水，溶于含水醇（甲醇、乙 醇、丁醇、戊醇等），溶于热热甲醇、乙醇；几不溶于乙 醚醚、苯、丙酮酮等有机溶剂剂。 皂苷在提取的过过程中会产产生次级级苷，水溶性下降，溶于 中等极性有机溶剂剂（醇，乙酸乙酯酯）。 皂苷元：不溶于水，易溶于石油醚醚、苯、CHCl3、Et2O 。 5.溶血作用 皂苷水溶液能与红细红细 胞壁上的胆甾醇结结合，生成不 溶于水的分子复合物，破坏了红细红细 胞的正常渗透， 使细细胞内渗透压压增加而发发生崩解，从而导导致溶血现现 象，故皂苷又称为为皂毒素(saptoxins)。因此，皂苷水 溶液不能用于静脉注射或肌肉注射。 溶血指数：指在一定条件下能使血液中红细红细 胞完全 溶解的最低皂苷浓浓度。如甘草皂苷，溶血指数1： 4000，溶血性能较较强。 6.沉淀反应 皂苷的水溶液可以和一些金属盐类盐类 如铅盐铅盐 、钡盐钡盐 、铜铜 盐盐等产产生沉淀。此性质质可用于皂苷的分离：先用金属 盐盐使皂苷沉淀下来，分离出来之后在对对其分解脱盐盐。 如：三萜萜皂苷+PbAc2沉淀分解脱铅铅皂苷 缺点：铅盐铅盐 吸附力强，容易带带入杂质杂质 ，并且在脱铅时铅时 铅盐铅盐 也会带带走一些皂苷，脱铅铅也不一定能脱干净净。 三萜萜皂苷为为酸性皂苷，可用中性PbAc2沉淀，而甾体 皂苷则为则为 中性皂苷，须须用碱性PbAc2沉淀。 7.显色反应 1）浓浓H2SO4-醋酐酐（Liebermann-burchard） 反应应 样样品溶于冰醋酸，加浓浓硫酸-醋酐酐(1:20)，产产生红红 紫 蓝蓝 绿绿 污绿污绿 等颜颜色变变化，最后褪色。 甾体皂苷也有此反应应，但颜颜色变变化快，在颜颜色变变化的 最后呈现现污绿污绿 色；而三萜萜皂苷颜颜色变变化稍慢，且不出 现污绿现污绿 色。 2）五氯氯化锑锑（kahlenberg）反应应 三氯氯化锑锑或五氯氯化锑锑反应应 将样样品醇溶液点于 滤纸滤纸 上，喷喷以20%三氯氯化锑锑（或五氯氯化锑锑）氯氯 仿溶液（不应应含乙醇和水）干燥后，60-70 加 热热，显显黄色、灰蓝蓝色、灰紫色斑点，在紫外灯 下显显蓝蓝紫色荧荧光（甾体皂苷则显则显 黄色荧荧光）。 注意：五氯氯化锑锑腐蚀蚀性很强，宜少量配置，用 后倒掉。 3）三氯氯醋酸（Rosen-Heimer）反应应 样样品溶液点于滤纸滤纸 上，喷喷25%三氯氯醋酸乙醇溶 液，加热热至100，显显红红色紫色斑点。 4）氯氯仿-浓浓硫酸（salkawski）反应应 将样样品溶于氯氯仿，加入浓浓硫酸后，在氯氯仿层层呈 现现红红色或兰兰色，硫酸层层有绿绿色荧荧光出现现。 5）冰醋酸-乙酰氯酰氯 反应应（Tschugaeff） 样样品溶于冰醋酸，加乙酰氯酰氯 数滴及氯氯化锌锌 结结晶数粒，稍加热热，则则呈现现淡红红色或紫红红 色。 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； 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 第六节提取分离 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。 v难溶于弱极性的有机溶剂。 常用的提取方法常用的提取方法 甲醇或乙醇甲醇或乙醇 提取提取 脱脂脱脂 正丁醇萃取正丁醇萃取 沉降沉降 总皂苷总皂苷 大孔大孔 吸附树脂柱吸附树脂柱 （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。 第七节结构测定