天然产物化学刘湘版皂苷类化合物

第八章皂苷类化合物 学习目标1 了解皂苷化合物的分类及生物活性 2 掌握三萜皂苷和甾体皂苷的结构类型 理化性质及提取方法 3 熟悉三萜皂苷和甾体皂苷的结构鉴定方法 4 掌握强心苷的理化性质 重点 三萜皂苷和甾体皂苷的结构类型 理化性质及提取 难点 三萜皂苷和甾体皂苷的结构鉴定方法 第一节概述 Introduction 皂苷是苷元为三萜或螺旋甾烷类化合物的一类糖苷 主要分布于陆地高等植物中 也少量存在于海洋 海参 中 皂苷由皂苷元和糖 糖醛酸或其他有机酸所组成 组成皂苷的糖常见的有 葡萄糖 半乳糖 鼠李糖 阿拉伯糖 木糖和其他戊糖类 依据苷元分为两类 甾体皂苷元 中性皂苷 和三萜皂苷元 酸性皂苷 根据苷元连接糖链数目不同 可分为单糖链皂苷 单皂苷 由一条糖链形成 双糖链皂苷 双皂苷 由两条糖链分别和皂苷元分子中两个不同位置的羟基或羧基结合成酯苷 三糖链皂苷等 三萜又可分为四环三萜和五环三萜 其中以五环三萜为常见 四环三萜型皂苷中以达玛烷型皂苷研究较多 且较深入 五环三萜型皂苷中作药用的以齐墩果烷型皂苷研究最多 甾体皂苷中又分为螺旋甾烷类皂苷和呋喃甾烷类皂苷 以螺旋甾烷类皂苷生理活性为显著 甾体皂苷主要存在于单子叶植物百合科的丝兰属和知母属 以及菝葜科 薯蓣科 龙食兰科等 双子叶植物中也有发现 如豆科 玄参科 茄科等 三萜皂苷在豆科 五加科 伞形花科 报春花科 葫芦科等植物中比较普遍 很多重要的中药如人参 三七 绞股蓝 柴胡 黄芪 远志 商陆 桔梗和知母等所含的皂苷成分均已得到系统的研究 皂苷为一种表面活性剂 应用于乳化剂 洗洁剂 发泡剂的制造 皂苷类化合物具有多种生理功能 是许多植物药的主要活性成分 皂苷的主要生物活性 抗肿瘤和细胞毒作用 免疫调节作用 抗微生物作用 心血管系统活性 抗炎 抗渗出 抗水肿作用 其它 抗肿瘤和细胞毒作用 最令人激动的是近年来报道的取自百合科的虎眼万年青 ornithogalumsaundersiae 甾体类皂苷及其同系物 它们在体外对人体细胞无毒性 而对恶性肿瘤细胞却具有极强的毒性 可达临床常用抗癌药物如丝裂霉素 表柔比星 顺铂 喜树碱和紫杉醇的100倍 三萜皂苷土贝母苷甲和人参皂苷Rg3等 防治心脑血管疾病 地奥心血康胶囊 含8种由黄山药中提取的甾体皂苷 总量在90 以上 治疗冠心病 心脑舒通 由蒺藜果实中提取的总甾体皂苷 用于心脑血管疾病的防治 盾叶冠心宁 从盾叶薯蓣中提取的水溶性皂苷 三七皂苷 黄芪皂苷等 免疫调节作用 人参皂苷 绞股蓝皂苷抗微生物作用 抗病毒 抗真菌作用 柴胡皂苷 苷草甜素抗炎 抗渗出 抗水肿作用 七叶皂苷等 第二节三萜及其苷类 TriterpenoidsandSaponins SectionOneIntroduction 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 Triterpenoidsapogenins 有的以与糖结合成苷的形式存在 称为三萜皂苷 Triterpenoidsaponins 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 三萜皂苷与甾体皂苷都具有溶血 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 SectionTwoBiosynthesisofTriterpenoids 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 SectionThreeTetracyclicTriterpenoids 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 tetracyclictriterpenoids 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 甾 一 羊毛甾烷型 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 CH3 27 COOH 是羊毛甾烷的高度氧化化合物 灵芝是一种药用真菌 我国汉代 神农本草经 和明代 本草纲目 已有记载 认为有益心气 益肺气 补肝气 坚筋骨 利关节 治耳聋等功效 泰山药物志 1919年 记载 饮之目明脑清 以静肾坚 真宝物也 宁神益精 服之延年 返老还童 七十年代有关部门深入研究发现 灵芝有止咳 平喘 安神 降血脂 平血压 解毒 增强冠动脉血流量 延缓神经性疲劳 提高机体抗缺氧能力等作用 临床试验证明 疗效显著 因此 各种灵芝产品畅销于国内外市场 灵芝 Ganodermalucidum LeyssexFr Karst 在现代分类学上属于担子菌门 多孔菌目 灵芝菌科 灵芝属 灵芝属的品种全世界已知的有100余种 我国有记录的有57种 灵芝在真菌分类学上一般以赤芝为代表种 此外还有紫芝 薄树芝 平盖灵芝 松衫灵芝等 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 黄芪是名贵中药材 根据药典记载有补气固表 利尿之功效 民间还有冬令取黄芪配成滋补强身之食品的习惯 因此黄芪年消耗量十分庞大 而药用部分是根 一旦根部被刨取 整个植株不再存活 黄芪的野生资源在大量采挖的情况下日渐稀少 为此确定该植物为国家三级保护植物 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 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 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 人参Panaxginseng 五加科植物栽培品称 园参 野生者称 山参 其中经洗净晒干者为生晒参 除去侧根和细根 蒸熟晒干或烘干者为红参 生晒参适用于气阴不足者 红参偏温 适用于气弱阳虚者 人参产于朝鲜的为高丽参 浆果状核果扁球形 熟时鲜红色 习称亮红顶 伞形花序 主根 通常一年生者生1枚三出复叶 习称三花 二年生者生1枚五出复叶 习称巴掌 三年生者生2枚五出复叶 习称二甲子 四年生者生3枚五出复叶 习称灯台 以后每年递增1枚复叶 最多可达6枚五出复叶 习称六批叶 掌状复叶 人参为东北特产之一 由于根部肥大 形若纺锤 常有分叉 全貌颇似人的头 手 足和四肢 故而称为人参 人生 古代人参的雅称为黄精 地精 神草 人参被人们称为 百草之王 是闻名遐迩的 东北三宝 人参 貂皮 鹿茸 之一 是驰名中外 老幼皆知的名贵药材 在中国医药史上 使用人参的历史十分久远 早在战国时代 良医扁鹊对人参药性和疗效已有了解 秦汉时代的 神农本草经 将其列为药中上品 生长于东北阔叶林与针叶林混生的人际罕至的原始森林中 是中国一类保护植物 三七参与高丽参 西洋参统称世界三大参 其中以三七在民间知名度最低 最新研究发现人参皂甙高丽参含量最高 故高丽参又被称为 人参之王 特别是对血液类疾病具有很好疗效 有血液卫士之称 三 葫芦烷型 基本骨架与羊毛脂烷相似 但它有5 H 10 H 9 CH3 A B C D环为反式 B C环为顺式 从葫芦科雪胆属植物的根中分离出抗菌消炎成分血胆甲素 cucurbitacinIIa 血胆乙素 cucurbitacinIib 四 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 总称为苦楝素类成分 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 五 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 六 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 绿升麻 黄芪中均含有环阿屯型三萜皂苷 SectionFourPentacyclicTriterpenoids 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 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 Acanthopanaxsenticosus 龙牙葱木 Araliamandshurica 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 刺五加RadixAcanthopanacisSenticosi 五加科植物刺五加Acanthopanaxsenticosus干燥根及根茎 化学成分 含刺五加苷A 刺五加苷B等 药理作用 有适应原样作用 能增强机体对各种有害因素的非特异性抵抗力 甘草 Glycyrrhizaurlensis 中含有甘草次酸 glycyrrhetinicacid 和甘草酸 glycyrrhizicacid 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 18 H者无此活性 柴胡皂苷元母核属于齐墩果烷型 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 Ursolicacid 植物来源 木犀科植物女贞 LigustrumlucidumAit 叶英文名称 GlossyPrivet分子式及分子量 C30H48O3 456 683 Hydroxyurs 12 en 28 oicacid 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HL 60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 Sanguisorbaofficinalis 具有凉血止血的功效 其中含有地榆皂苷B E sanguisorbinBandE 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 betulinicacid 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 对类风湿疾病有独特疗效 五 何伯烷型和异何伯烷型 何伯烷型的结构特点 与羽扇豆烷型的主要区别在于异丙基的位置 C19位异丙基移到C21位 C17位甲基移到C18位 即C28由C17位移到C18位 C21位异丙基为 型 与何伯烷型相比 异何伯烷型的C21位异丙基为 型 SectionFivePhysicalandChemicalPropertiesofTriterpenoids 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 4 溶解度 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 几乎不溶于乙醚 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 5 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 6 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 7 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 产生红 紫 蓝 绿 蓝绿等颜色变化 最后褪色 甾体皂苷有此反应 但颜色变化快 在颜色变化的最后呈现蓝绿色 而三萜皂苷颜色变化稍慢 且不出现蓝绿色 红或紫 2 五氯化锑 kahlenberg 反应五氯化锑反应将样品醇溶液点于滤纸上 喷以20 五氯化锑 或三氯化锑 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 皂苷作为三萜衍生物 也具有上述三萜化合物的显色反应 SectionSixExtractionandIsolationofTriterpenoidsandSaponins 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 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 一 提取 二 分离 1 分配柱层析法以硅胶为支持剂 CHCl3 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为填充剂 常用CH3OH H2O或乙腈 水为洗脱剂 3 液液分配色谱无不可逆吸附 4 沉淀法加入大量的 Et 2O或丙酮 初步的纯化方法 SectionSevenStructuralIdentificationofTriterpenoidsandSaponins 苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物的重要反应 通过该反应 可以使苷键切断 从而更方便地了解苷元的结构 所连糖的种类和组成 苷元与糖的连接方式 糖与糖的连接方式 常用的方法有酸水解 碱水解 酶水解 Smith降解等 1 酸催化水解 苷键属于缩醛结构 易为稀酸催化水解 反应一般在水或稀醇溶液中进行 常用的酸有HCl H2SO4 乙酸和甲酸等 一 苷键的裂解 酸水解的一般方法是将皂苷溶于HCl或H2SO4溶液中 加热一段时间 然后减压蒸去有机溶剂 水溶液用有机溶剂萃取出皂苷元 可用过滤法收集析出的皂苷元沉淀 除出皂苷元后的水溶液用碱或阴离子交换树脂中和 然后采用纸色谱 薄层色谱或气相色谱与标准品比较鉴定水解生成的单糖 二相酸水解 缓和酸水解 是指在酸水解反应液中加入一有机相 如苯 甲苯等 反应过程中苷元一旦生成就转入有机相 从而避免了进一步与酸的接触 使苷元的副反应得到抑制 2 过碘酸裂解反应 Smith裂解 用过碘酸氧化1 2 二元醇的反应可以用于苷键的水解 称为Smith裂解 是一种温和的水解方法 反应的基本方法 该反应的应用 苷元不稳定的苷 酸水解 以及碳苷用此法进行水解 可得到完整的苷元 这对苷元的研究具有重要的意义 此外 从降解得到的多元醇 还可确定苷中糖的类型 如联有葡萄糖 甘露糖 半乳糖或果糖的C 苷经过降解后 其降解产物中有丙三醇 联有阿拉伯糖 木糖的C 苷经过降解后 其降解产物中有乙二醇 而联有鼠李糖的C 苷经过降解后 其降解产物中应有丙二醇 3 酶催化水解酶水解的优点 专属性高 条件温和 用酶水解苷键可以获知苷键的构型 可以保持苷元的结构不变 还可以保留部分苷键得到次级苷或低聚糖 以便获知苷元和糖 糖和糖之间的连接方式 酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的专一性的认识 转化糖酶 水解 果糖苷键麦芽糖酶 水解 葡萄糖苷键杏仁苷酶 水解 葡萄糖苷键 专属性较低纤维素酶 水解 葡萄糖苷键目前使用的多为未提纯的混合酶 在进行皂苷酶解反应时 可将含有皂苷与糖苷酶的水液在37 条件下保温数天 根据薄层色谱检测水解反应的进行情况 水解反应完全后 可用乙酸乙酯萃取水溶液以获得苷元 萃取后的水溶液可用于进一步鉴定皂苷中糖的种类 比例及绝对构型等 4 碱催化水解 一般的苷对碱是稳定的 不易被碱催化水解 故多数苷是采用稀酸水解 但是 酯苷 酚苷 氰苷 烯醇苷等易为碱所水解 如藏红花苦苷 靛苷 蜀黍苷等都可为碱所水解 碱水解的方法通常是将皂苷在氢氧化钠的水溶液中水浴加热一段时间即可 反应进行的情况及反应条件的选择由薄层色谱确定 二 三萜的波谱特征 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 2 红外光谱 IR 根据红外光谱A区 1355 1392cm 1 和B区 1245 1330cm 1 的碳氢吸收来区别齐墩果烷 乌索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 乌索烷型的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 A B 3 质谱 五环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 4 1H NMR 1 环内双键质子的 值一般大于5 如齐墩果酸类和乌苏酸类C12烯氢在 4 93 5 50ppm 环外烯键的 值一般小于5 如羽扇豆烯和何伯烯型的C29位两个同碳烯氢信号多出现在 4 30 5 00 三萜类化合物氢谱中容易辨别的信号有甲基质子信号 双键质子信号及连氧碳上的质子信号等 大多数三萜化合物C3上有羟基或其它含氧基团 此时 C3质子的信号多为dd峰 根据C 3位质子的偶合常数可判断C 3位羟基的相对构型 以3 乙酰氧基取代的三萜衍生物为例 C3 H为a键 H Oac 时 其 值在4 00 4 75之间 最大偶合常数为12Hz左右 C3 H若为e键 H OAc 值在5 00 5 48之间 最大偶合常数约为8Hz 二者均为宽低峰 3 H 4 00 4 75 J 12Hz 3 H 5 00 5 48 J 8Hz 3 三萜中甲基的信号一般出现在 0 50 1 20之间 以吡啶为溶剂时 可以得到分辨较好的单峰 对于齐墩果烷型和乌苏烷型的三萜 其最高场甲基的 值与C28的取代基有关 当C28为COOCH3时 最高场甲基的 值小于0 775 反之则大于0 775 羽扇豆烯型的C30甲基因与双键相连 且有烯丙偶合 值在较低场1 63 1 80之间 且呈宽单峰 5 13C NMR 角甲基一般出现在 8 9 33 7 其中23 CH3和29 CH3为e键甲基出现在低场 值依次为28和33左右 苷元和糖上与氧相连的碳的 值为60 90 烯碳在 109 160 羰基碳为 170 220 第三节甾体皂苷SteroidalSaponins 一 甾族化合物 steroid 的结构 C10 C13上常连有甲基 称为角甲基 C17上连有一个取代基 1甾族化合物 二 立体结构 注 凡与角甲基在环平面异侧的取代基称为 构型 同侧的称为 构型 构型不确定用 表示 5 系甾族化合物 5 系甾族化合物 构象 二 重要的甾族化合物 一 甾醇 sterol 按来源分动物甾醇和植物甾醇 1 胆固醇 又称胆甾醇 动物甾醇 胆固醇摄入过多 引起结石或动脉硬化 长期偏低可诱发癌症 胆固醇是一种无色或略带黄色的结晶 难溶于水 易溶于热乙醇 乙醚和氯仿等溶剂 双键可与溴 溴化氢 氢气加成 李伯曼 布查 Lieberman Burchard 反应 溶于氯仿的胆固醇与乙酸酐及浓硫酸作用 颜色由浅红变蓝紫 最后转为绿色 胆固醇定性 定量分析 2 谷固醇 sitosterol 植物甾醇 在饭前服用可抑制肠道粘膜对胆固醇的吸收 因此可作为降血脂的药物 3 7 脱氢胆固醇 7 dehydrocholesterol 动物甾醇 7 脱氢胆固醇 维生素D3 4 麦角甾醇 ergosterol 微生物甾醇 麦角甾醇 维生素D2 维生素D能促进机体对钙磷的吸收 缺乏时 儿童产生佝偻病 成人引起软骨病 二 胆甾酸 胆汁酸 在胆汁中 胆甾酸分别与甘氨酸 H2NCH2COOH 牛磺酸 H2NCH2CH2SO3H 形成结合胆甾酸 结合态的胆甾酸总称胆汁酸 bileacid 在胆汁的碱性条件下 胆汁酸以钠盐或钾盐形式存在 称为胆汁酸盐 简称胆盐 bilesalt 胆盐使摄入的油脂在肠道内易于被水解 消化 吸收 三 甾体激素 睾酮 testosterone 1 性激素 性激素对人和动物的生育功能和第二性征有重要作用 2 肾上腺皮质激素 adrenalcorticalhormone 根据生理作用不同 分为两类 盐皮质激素 mineralocorticoid 醛固酮 aldosterone 通过 储钠排钾 作用 调节水盐代谢 糖皮质激素 glucocorticoid 调节糖 脂肪和蛋白质的代谢 并具有抗炎症 抗过敏和抗休克等药理作用 定义具有螺旋甾烷类化合物结构母核的一类皂苷 3 2甾体皂苷 一 概述 具有特征性的螺旋缩酮结构 2 分布 主要分布薯蓣科 百合科 茄科植物中 其它如玄参科 石蒜科 豆科的植物中也含有甾体皂苷 常见中药如知母 麦冬 七叶一枝花等 3 生物活性 甾体皂苷元主要用作合成甾体避孕药和激素类药物的原料 杀灭精子 抗早孕 抗生育 甾体皂苷类药物在防治心血管疾病 抗肿瘤 降血糖 伪原知母皂苷A 和原知母皂苷A 和免疫调节等方面的作用引起广泛关注 临床应用取得满意的效果 地奥心血康胶囊 含8种由黄山药中提取的甾体皂苷 总量在90 以上 治疗冠心病 心脑舒通 由蒺藜果实中提取的总甾体皂苷 用于心脑血管疾病的防治 云南白药重楼 七叶一枝花 中分离到的甾体皂苷 和 对P388 L1210和KB细胞均有显著的抑制作用 中药薤白中分离到的薤白皂苷经体外试验显示具有较强的抑制ADP诱导的人血小板聚集作用 二 化学结构 一 结构特点1 分子具螺缩酮的结构2 A B顺 反 B C C D反3 C10 C13具 CH34 C3有 OH取代5 C5 C6有时具双键 C12有时具羰基6 分子中有三个 C C20 C22 C25 二 结构分类 甾体皂苷的皂苷元基本骨架属于螺甾 spirostane 的衍生物 依照螺旋甾烷结构中C25的构型和环的环合状态 可将其分为四种类型 1 螺旋甾烷类 spirostanols C25为S构型 剑麻皂苷元 剑麻 得自剑麻 是有价值的合成激素的原料 C12位有羰基 2 异螺旋甾烷类 isospirostanols C25为R构型 薯蓣皂苷元 山药 薯蓣属是薯蓣科中最大的一个属 其中大多数植物都含有甾体皂苷 从植物山药中分出的薯蓣皂苷元 具有滋补 助消化 止咳 祛痰 脱敏和降血糖等作用 薯蓣皂苷元也为合成激素药物的重要原料 3 呋喃甾烷类 furostanols F环为开链衍生物 薤白苷丁 薤白AlliummacrostemonBunge 别名小根蒜 山蒜 苦蒜 野蒜 属百合科植物 药理研究表明 薤白具有抗炎 抗菌 抗动脉硬化 抗氧化 抗缺氧 调节免疫 抑制血小板聚集 调节血脂的作用 c g l c g a l a O C H 2 O H 薯 蓣 皂 苷 元 H 剑 麻 皂 苷 元 薤 白 苷 丁 纽 替 皂 苷 元 2 4 呋喃螺旋甾烷类 pseudo pirostanols F环为五元四氢呋喃环 三 甾体皂苷的理化性质 1 性状甾体皂苷元有较好晶形 皂苷多为无定形粉末 味苦而辛辣 对人体黏膜有强烈的刺激性 皂苷多具旋光性 且多为左旋 2 溶解性甾体皂苷元能溶于亲脂性溶剂 不溶于水 皂苷一般可溶于水 稀醇 易溶于热水 稀醇 难溶于石油醚 苯 乙醚等亲脂性溶剂 3 表面活性及溶血作用甾体皂苷多具有发泡性 其水溶液振荡后产生持久性泡沫 甾体皂苷具有溶血作用 4 能与碱式铅盐 钡盐形成沉淀 5 颜色反应甾体皂苷在无水条件下 遇某些酸类可产生与三萜皂苷相类似的颜色反应 甾体皂苷与醋酐 硫酸的颜色反应 最后出现绿色 三萜皂苷最后出现红色 与三氯醋酸反应时 三萜皂苷三氯醋酸加热到100度显色 而甾体皂苷加热到60度就显色 红紫色 6 甾体皂苷可与甾醇形成分子复合物 甾体皂苷的乙醇溶液可被甾醇 常用胆甾醇 沉淀 除胆甾醇外 凡是含有C3位 OH的甾醇都可与皂苷结合生成难溶性分子复合物 生成的分子复合物用乙醚回流提取时 胆甾醇可溶于醚 但皂苷不溶 从而达到纯化皂苷和检查是否有皂苷成分的存在 四 甾体皂苷元的波谱特征 UV nm 孤立双键205 225900孤立羰基285500 不饱和酮24011000共轭双键235C14 OH的判断 307 309nm IR甾体皂苷元含有螺缩酮结构的侧链 在IR中几乎都能显示出980cm 1 A 920cm 1 B 900cm 1 C 860cm 1 D 附近的四个特征吸收带 且A带最强 在25S型皂苷或皂苷元中 B带 C带 在25R皂苷或皂苷元中则是B带 C带 因此能借以区别C25位二种立体异构体 MS 1H NMR谱 1 在高场区有4个甲基氢的特征峰 其中18 CH3和19 CH3均为单峰 前者处于较高场 21 CH3 27 CH3均为双峰 后者处于较高场 如果25 位有OH取代 则27 CH3均为单峰 且向低场们位移 2 16 H 26 H是与氧同碳的质子 处于较低场 4ppm左右 3 27 CH3的化学位移值还因构型不同而有区别 一般情况下 取向 平伏键 25R 构型 比 取向 直立键 25S 构型 处于较高场处 因此可利用27 位甲基的化学位移值来区别25R和25S两种异构体 25R和25S两种异构体的区别还表现在 26上两个氢的信号在25R异构体中化学位移相似 而在25S异构体中差别较大 与信号重叠十分严重的甾体皂苷元的1H NMR谱相比 甾体皂苷元分子中的27个碳信号在13C NMR谱中可得到很好的辨认 迄今已有许多相关综述报道 略 13C NMR谱 强心苷 cardiacglycosides 是生物界中存在的一类对心脏有显著生理活性的甾体苷类 是由强心苷元与糖缩合的一类苷 它们主要分布于夹竹桃科 玄参科 百合科 萝摩科 十字花科等十几个科的一百多种植物中 常见的有毛花洋地黄 紫花洋地黄 黄花夹竹桃等 选择性作用于心脏的化合物 能加强心肌的收缩性 减慢窦性频率 影响心肌电生理特性 3 3强心苷 4 1结构与分类一 强心苷元强心苷是由强心苷元和糖缩合而成的一类苷 强心苷元均属于在甾体母核的C 17位上连接一个不饱和内酯环的甾体类化合物 其主要结构特征如下 1 不饱和内酯环部分在甾体母核的C 17位上连接的不饱和内酯环有两种不同 据此可将强心苷元分为两类 1 强心甾烯类或称甲型强心苷元 其基本母核称为强心甾 此类苷元在其甾体母核部分的C 17位上连接的是五元不饱和内酯环即 内酯 故甲型强心苷元共由23个碳原子组成 由甲型强心苷元与糖缩合而成的苷常称为甲型强心苷 在已知的强心苷元中 绝大多数属于此类 甲型强心苷元乙型强心苷元 2 蟾蜍甾烯类亦称海葱甾二烯类或乙型强心苷元 其基本母核称为蟾蜍甾或海葱甾 此类苷元在其甾体母核部分的C 17位上连接的是六元不饱和内酯环即 双烯 内酯 故乙型强心苷元共由24个碳原子组成 其C 17侧链亦为 构型 由乙型强心苷元与糖缩合而的苷常称为乙型强心苷 天然界中仅少数几种强心苷元属于这一类型 2 甾体母核部分 1 强心苷元中的甾体母核部分的A B C D四个环的稠合方式对强心苷的理化性质和生理活性均有一定影响 天然界存在的已知强心苷元 其B C环都是反式稠合 C D环都是顺式稠合 而A B环则有顺式或反式两种稠合方式 但大多数是顺式 如洋地黄毒苷元 少数为反式 如乌沙苷元 2 在甾体母核部分的C 3和C 14位上都连有羟基 C 3位上的羟基大多数是 构型 如洋地黄毒苷元 二 糖部分强心苷的组成糖的种类约有20余种 根据它们的C 2位上有无羟基可以分成 羟基糖和 去氧糖两类 去氧糖主要存在于强心苷类化合物的分子中 而在其它苷类化合物分子中则极少见 故在检识强心苷类时常需要进行 去氧糖的鉴别反应 1 羟基糖除广泛分布的D 葡萄糖外 还有 1 6 去氧糖如L 鼠李糖 L 及D 夫糖 D 鸡纳糖 即D 6 去氧葡萄糖 等 D 葡萄糖L 鼠李糖D 鸡纳糖 2 6 去氧糖甲醚如L 黄花夹竹桃糖 L 黄夹糖 D 洋地黄糖等 2 去氧糖L 黄花夹竹桃糖 1 2 6 二去氧糖如D 洋地黄毒糖等 2 2 6 二去氧糖甲醚如L 夹竹桃糖 D 加拿大麻糖 D 迪吉糖和D 沙门糖等 D 洋地黄毒糖D 加拿大麻糖 三 糖和强心苷元的连接方式强心苷分子中 多数是几个单糖结合成低聚糖的形式再与苷元的C 3位羟基连接成苷 少数为双糖苷或单糖苷 强心苷类除上述按其苷元的C 17位上的不饱和内酯环的不同而进行分类外 还可按与苷元C 3位羟基直接相连接的内端糖的种类的不同分为以下三种类型 型强心苷 苷元 2 6 二去氧糖 x D 葡萄糖 y 型强心苷 苷元 6 去氧糖 x D 葡萄糖 y 型强心苷 苷元 D 葡萄糖 y 洋地黄毒苷元 D 洋地黄毒糖 3D 葡萄糖洋地黄毒苷紫花洋地黄苷A 提问 甲型或乙型 I型或II型或III型 4 2理化性质一 性状强心苷类多为无色结晶或无定形粉末 中性物质 有旋光性 C 17位上的侧链为 构型者味苦 而 构型者味不苦 但无强心作用 对粘膜有刺激性 二 溶解性亲水性强心苷一般可溶于丙酮 甲醇 乙醇及水等极性溶剂 难溶于乙醚 苯 石油醚等非极性溶剂 弱亲脂性苷溶于氯仿 乙醇 2 1 亲脂性苷略溶于乙酸乙酯 含水氯仿 氯仿 乙醇 3 1 三 水解性强心苷的苷键可在酸或酶的催化下发生水解 同时 分子中具有的酯键结构还能被碱催化水解 1 酸水解 1 温和酸水解用稀酸 如0 02 0 05mol L的盐酸或硫酸 在含水醇中经短时间 半小时至数小时 加热回流 可使 型强心苷水解生成苷元和糖 因为苷元和 去氧糖 去氧糖和 去氧糖之间的糖苷键极易被酸水解 这种酸水解方法的优点是条件温和 对苷元的影响小 不致引起苷元的脱水反应 对不稳定的 去氧糖亦不致分解 但需要注意 由于 去氧糖与 羟基糖 羟基糖与苷元 羟基糖与 羟基糖之间的糖苷键在此条件下不易被切断 故以此法水解 型强心苷时 还常常得到二糖或三糖 稀酸紫花洋地黄苷A洋地黄毒苷元 2分子D 洋地黄毒糖 洋地黄双糖 D 洋地黄毒糖 D 葡萄糖 2 强烈酸水解用3 5 的酸 加热 增加作用时间或同时加压 水解 型和 型强心苷中的糖 二者均为 羟基糖 以温和酸水解法不能使之水解 必须增高酸的浓度 才能使强心苷和糖之间的苷键 糖和糖之间的糖苷键全部水解 值得注意的是在这种条件下 虽能定量地得到 羟基糖 但却常引起苷元发生脱水反应 失去一分子或数分子水生成缩水苷元 得不到原来的苷元 例如 以强烈的酸水解法进行水解时 紫花洋地黄苷A不能得到洋地黄毒苷元而得缩水洋地黄毒苷元 紫花洋地黄苷B不能得到羟基洋地黄毒苷元而得到二缩水羟基洋地黄毒苷元 2酶水解含强心苷的植物均含有水解 D 葡萄糖苷键的酶 但不含水解 去氧糖苷键的酶 所以含强心苷的植物中的酶能水解除去强心苷分子中的葡萄糖而保留 去氧糖 例如 紫花洋地黄叶中含有紫花苷酶 为 葡萄糖苷酶 可将紫花洋地黄苷A B分别水解除去分子中的D 葡萄糖而生成洋地黄毒苷和羟基洋地黄毒苷 故紫花洋地黄叶中上述四种苷都存在 紫花苷酶紫花洋地黄苷A洋地黄毒苷 D 葡萄糖紫花苷酶紫花洋地黄苷B羟基洋地黄毒苷 D 葡萄糖 2 3 碱水解法强心苷的苷键为缩醛结构 可被酸或酶催