第7章三萜与其苷类

1 天然药物化学 ChemistryofNaturalProducts 卫生部规划教材 主编 2 ChemistryofNaturalProducts 第七章 三萜及其苷类 Triterpenoids 3 基本内容 四环三萜及五环三萜类化合物 如羊毛甾烷型 达玛烷型 齐墩果烷型 乌苏烷型的基本骨架特征 三萜类皂苷的提取分离方法 分配色谱 如各种中低压反相柱色谱 高压液相色谱 HPLC 等 三萜皂苷类结构研究中的苷键裂解 三萜类化合物的MS及NMR谱的特征 4 基本要求 掌握四环三萜和五环三萜的结构特征 分类 三萜类化合物MS及NMR谱的特征熟悉三萜类化合物的提取分离方法 5 本章内容 第一节概述第二节分类第三节理化性质第四节提取分离方法第五节结构研究方法 6 第一节概述 一 三萜的定义1 定义由6个异戊二烯单位组成的30个碳原子的萜类化合物 可以以游离状态或苷的形式存在 其苷类化合物多数可溶于水 水溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫 故被称为三萜皂苷 triterpenoidsaponins 2 生物活性三萜及其皂苷广泛分布于自然界 具有广泛的生物活性 如溶血 抗癌 抗炎 抗菌 抗生育等活性 7 齐墩果酸 治疗肝炎 甘草次酸琥珀酸半酯的钠盐 抗溃疡药 具有羧基的三萜和三萜皂苷化合物多具有抗肿瘤活性 第一节概述 如 齐墩果酸 甘草次酸 皂苷具有表面活性剂的作用 稳定剂 洗涤剂和起泡剂 8 3 三萜类化合物的生物合成三萜是由反式角鲨烯 squalene 经过不同的途径环合而成 角鲨烯是由倍半萜金合欢醇 farnesol 的焦磷酸酯尾尾缩合而成 第一节概述 9 10 第一节概述 多数三萜为四环三萜和五环三萜 也有少数为链状 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新骨架类型的三萜类化合物 11 本章内容 第一节概述第二节分类第三节理化性质第四节提取分离方法第五节结构研究方法 12 第二节分类 1 无环三萜2 单环三萜3 双环和三环三萜4 四环三萜和五环三萜 一分类 a 达玛烷型 dammarane b 羊毛脂烷 Lanostane 型c 甘遂烷 tirucallane d 环阿屯烷 环阿尔廷 cycloartane e 葫芦烷 cucurbitane f 楝烷型 meliacane 1 四环三萜 13 a 齐墩果烷型 oleanane b 乌苏烷 ursane c 羽扇豆烷 lupane d 木栓烷 friedelane 2 五环三萜 4 四环三萜和五环三萜 第二节分类 14 a 达玛烷型 dammarane 编号顺序掌握 结构特点 环互为反式稠合 8 10位为 CH3 13位 H 17位 侧链 C 20构型R或S 3位多有羟基 或糖苷化 dammarane 第二节分类 1 四环三萜 A B C D 15 如 五加科植物人参中的皂苷 原人参二醇型 3 12 OH 第二节分类 1 四环三萜 a 达玛烷型 dammarane 原人参二醇型 16 原人参三醇型 3 6 12 OH 五加科植物人参中的皂苷 第二节分类 原人参三醇型 17 人参皂苷 用缓和条件水解 如50 HOAc于70 加热4小时 20位苷键能断裂 进一步再水解 可使3位苷键裂解 采用HCl溶液水解 水解产物中得不到原生的皂苷元 结构发生改变 即20 S 原人参二醇或20S 原人参三醇的20位上甲基和羟基发生差向异构化 转变为20 R 原人参二醇或20 R 原人参三醇 然后环合生成人参二醇 panaxadiol 或人参三醇 panaxatriol 第二节分类 人参皂苷的水解 18 19 IO4 BH4 H HCl t BuO H 20 S 原人参二醇 20 R 次皂苷 20 S 20 R 人参二醇 第二节分类 20 b 羊毛脂烷 Lanostane A B B C C D环均为反式 10 13位 CH3 14位 CH3 C 20为R构型 第二节分类 21 存在于海洋生物如海参 海星等分离得到的毒鱼成分 从名贵药材灵芝当中分离得到100余个 ganodericacidClucidenicacidA 第二节分类 养心安神 补气益血 22 c 甘遂烷 tirucallane A B B C C D环均为反式 13 CH3 14位 CH3 C 20为 侧链 20S tirucallane 第二节分类 23 从藤桔属植物Paramignyamonophylla分得的成分如下 第二节分类 flindissone Tirucallane 24 d环阿屯烷 环阿尔廷 cycloartane 基本骨架与羊毛脂烷相似 差别 环阿屯烷19位甲基与9位脱氢形成三元环 cycloartane 第二节分类 25 从中药黄芪当中分离得到的四环三萜多为环阿屯烷型 R1R2R3cycloastragenolHHHastragalosideIxyl 2 3 diAc glcHastragalosideVglc xylHglc 第二节分类 26 e 葫芦烷 cucurbitane 特点 5 H 8 H 10 H 9位连有 CH3 其余与羊毛甾烷一样 第二节分类 由羊毛甾烯 lanostene 8进行质子化 protonation 在8位产生正碳离子 carboniumcation 然后19 CH3转移到9位 9 H转移到8位而形成的 27 从雪胆属植物雪胆的根中分离得到的一些成分 雪胆甲素R Ac雪胆乙素R H 第二节分类 临床上试用于急性痢疾 肺结核 慢性气管炎的治疗 均取得较好疗效 28 f 楝烷型 meliacane 如 芸香目植物中的楝苦素类成分 14 14 H 13 CH3 17 侧链 其余同达玛烷型 但只有26个碳 第二节分类 29 2 五环三萜 pentacyclictriterpenoids a 齐墩果烷型 oleanane b 乌苏烷 ursane c 羽扇豆烷 lupane d 木栓烷 friedelane 第二节分类 30 a 齐墩果烷 oleanane 型 又称 香树脂烷 amyrane 型 oleanane 甘草次酸 R H 10 13 23 24 25 26 27 28 29 30 29 30 23 24 20 第二节分类 2 五环三萜 pentacyclictriterpenoids O 31 A B B C C D环为反式 D E环为顺式 C 3常有 OH取代 C 28 CH3易被氧化成酸或CH2OH 第二节分类 32 齐墩果酸 oleanoicacid 临床用于治疗肝炎 第二节分类 33 b乌苏烷 ursane 型 又称 香树脂烷 amyrane 型 乌苏烷乌苏酸 ursanoicacid 具有抗菌活性 10 13 23 24 25 26 27 28 29 30 20 19 第二节分类 34 与齐墩果烷的区别 29 CH3连在19位 第二节分类 积雪草酸R1 H R2 H羟基积雪草酸R1 OH R2 H积雪草苷R1 H R2 glc glc rha羟基积雪草苷R1 OH R2 glc glc rha 35 c 羽扇豆烷 lupane lupane E环为5元环 C 19位为 构型异丙基 所有环 环之间均为反式 第二节分类 36 betulinicacidbetulin白桦酸白桦醇 如 第二节分类 37 d 木栓烷 friedelane friedelane 第二节分类 38 齐墩果烯 木栓烷 雷公藤酮 第二节分类 39 雷公藤酮 triptergone 3 hydroxy 25 nor friedel 3 1 10 dien 2 one 30 oicacid 25位甲基的木栓烷型衍生物 第二节分类 对类风湿疾病有独特疗效 40 四环三萜的结构特点 30个碳 8个甲基 C 3或20位与糖成苷 五环三萜的结构特点 30个碳 7个甲基 一个甲基被氧化成COOH C 3或28位 COOH 与糖成苷 第二节分类 41 本章内容 第一节概述第二节分类第三节理化性质第四节提取分离方法第五节结构研究方法 42 第三节理化性质 一一般性质1 苷元多有较好结晶 易溶于石油醚 乙醚 CHCl3等有机溶剂 2 皂苷多为无定形粉末 易溶于稀醇 热MeOH和热EtOH 可溶于水 含水丁醇或戊醇对皂苷的溶解度较好 因此是提取和纯化皂苷时常采用的溶剂 3 皂苷多具有苦 辛辣味 对人体粘膜有强烈刺激性 但有的皂苷无这种性质 例如甘草皂苷有显著而强的甜味 对粘膜刺激性弱 4 皂苷还具有吸湿性 43 二显色反应三萜化合物在无水条件下 与强酸 硫酸 磷酸 高氯酸 中等强酸 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 原因 主要是使羟基脱水 增加双键结构 再经双键移位 双分子缩合等反应生成共轭双烯系统 又在酸作用下形成阳碳离子而呈色 产生4烯阳碳离子 并形成多聚体 第三节理化性质 44 二显色反应1 醋酐 浓硫酸反应 Liebermann Burchard 样品 醋酐 浓H2SO4 黄 红 紫 蓝 褪色 2 五氯化锑反应 20 五氯化锑 Or三氯化锑 CHCl3 60 70 蓝色 灰蓝色 灰紫色 第三节理化性质 45 二显色反应3 三氯醋酸反应 Rosen Heimer TLCPC 25 三氯醋酸 EtOH 由红变紫 4 氯仿 浓硫酸反应 Salkowski 样品 CHCl3 浓H2SO4 CHCl3层 红 蓝色或绿色荧光 第三节理化性质 46 5 冰醋酸 乙酰氯反应 Tschugaeff 样品 冰醋酸淡红色或紫红色 乙酰氯及氯化锌 具有三萜母核的化合物均可反应 第三节理化性质 二显色反应 三表面活性 皂苷水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫 因其具有降低水溶液表面张力的缘故 故皂苷可作为清洁剂 乳化剂 47 泡沫实验 区别蛋白和皂苷泡沫持久 15分以上 皂苷泡沫不持久 很快消失 蛋白质 粘液质 第三节理化性质 48 四溶血作用皂苷能溶血 是因为多数皂苷能与胆甾醇 cholesterol 或谷甾醇 豆甾醇 麦角甾醇等 结合生成不溶性的分子复合物 其溶血作用的有无 强弱与结构有关 第三节理化性质 如 达玛烷衍生的人参皂苷 20 S 原人参三醇衍生的皂苷有溶血性质 而20 S 原人参二醇衍生的皂苷则能对抗溶血作用 因此人参总皂苷不表现出溶血现象 49 溶血与结构的关系 1 A环上有极性基团 而在D环或E环上有一中等极性基团的三萜皂苷 一般有溶血作用 2 苷元3位有 OH 16位有 OH或 O时 溶血指数最高 3 若D环或E环有极性基团 而28位连有糖链 或具有一定数量的羟基取代 则可导致溶血作用消失 第三节理化性质 4 皂苷溶血活性还和糖部分有关 以单糖链皂苷作用明显 某些双糖链皂苷无溶血作用 可是经过酶解转为单糖链皂苷 就具有溶血作用 50 五沉淀反应酸性皂苷 通常指三萜皂苷 水溶液 中性盐类 硫酸铵或醋酸铅 生成沉淀 利用这一性质可进行皂苷的提取和初步分离 皂苷 水溶液 铅盐 钡盐 铜盐 沉淀 第三节理化性质 51 本章内容 第一节概述第二节分类第三节理化性质第四节提取分离方法第五节结构研究方法 52 一提取 1 三萜苷元类化合物的提取 多采用极性较小的溶剂进行回流提取2 三萜皂苷类化合物的提取 多采用极性较大的溶媒提取 如甲醇 乙醇 含水醇等 第四节提取分离方法 53 二分离1 系统溶剂萃取法 总提取物 H2O分散后 依次用石油醚 CHCl3 EtOAc n BuOH萃取 石油醚 脱脂层 CHCl3 三萜类 EtOAc n BuOH 总皂苷层 苷元 第四节提取分离方法 54 二分离2 沉淀法a 分段沉淀法利用皂苷难溶于乙醚 丙酮等溶剂而分离皂苷 醇 乙醚or丙酮沉淀 b 皂苷 水溶液 铅盐 钡盐 铜盐 沉淀 第四节提取分离方法 55 第四节提取分离方法 3 大孔树脂分离法 醇提取液减压回收醇后 通过大孔吸附树脂 先用少量水洗去糖和其它水溶性成分 后改用30 80 甲醇或乙醇梯度洗脱 获得极性不同的皂苷 56 4 色谱法 吸附色谱 固定相为中性氧化铝 硅胶 洗脱剂为有机溶媒 极性较小 或中等极性皂苷 反相色谱 Rp 18 8 2 MeOH H2O CH3CN H2O分配色谱 如MPLC ODS 纸色谱 极性较大皂苷 第四节提取分离方法 硅胶柱色谱 CHCl3 MeOH H2O 57 本章内容 第一节概述第二节分类第三节理化性质第四节提取分离方法第五节结构研究方法 58 第五节结构研究方法 三萜及其皂苷的结构测定主要依照生源关系并采用化学和波谱等方法 1 UV法 孤立双键 205 250nm同环共轭双键 285nm异环共轭双键 240 250 260nm 不饱和羰基 235nm 59 甘草次酸是 1 五环三萜 2 四环三萜 3 六环三萜 4 甾体皂苷某中药水提液震摇能产生泡沫 则水溶液中可能含有 皂苷水溶液大多数能破坏红细胞 而具有 作用 游离三萜类成分一般 水 而连糖后 则大多 水 震摇后产生经久的气泡 因此被称为 习题 60 三萜在无水条件下 与下列试剂不发生颜色反应 1 硫酸 2 三氯醋酸 3 三氯化铝 4 硼氢化钠下列反应与三萜皂苷反应不呈现阳性的为 1 kedde 2 salkowski 3 rosenheim 4 SbCl3三萜皂苷与冰醋酸 乙酰氯反应 呈现红色 对 不对 61 醋酐 浓硫酸反应 氯仿 浓硫酸反应都可以为鉴别三萜皂苷的显色反应 对 不对 所有皂苷都具有溶血作用 对 不对 皂苷有无溶血作用与糖部分有关 而溶血作用强弱则与皂苷元有关 对 不对 皂苷有助溶作用 可促进其他成分在水中的溶解 对 不对 皂苷大多具有吸湿性 在空气