三萜及其苷类

1、第十二章三萜及其苷类2010年6月7-8日前言定义n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。n三萜类在自然界分布广泛，有的游离存在于植物体，称为三萜皂苷元 ；有的以与糖结合成苷的形式存在，称为三萜皂苷 。n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。n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。性质n三萜类在自然界分布广泛，菌类、蕨类、单子叶、双子叶植物中均有分布，尤以双子叶植物中分布最多。n主要分布于菊科、豆科、远志科、桔梗科及玄参科等。含有三萜类成分的主要中药如人参、甘草、柴胡、

2、黄芪、桔梗、川楝皮、泽泻、灵芝等。分布n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。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。多以游离或成苷、成酯的形式存在研究进展n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。n人参皂苷能促进RNA蛋白质的生物

3、合成，调节机体代谢，增强免疫功能。n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。n七叶皂苷具有明显的抗渗出、抗炎、抗瘀血作用，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。 n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。三萜类化合物的生物合成OPOP2017141310HHHHOO环化酶焦磷酸金合欢酯鲨烯2，3-环氧角鲨烯羊毛甾醇学习内容结构与分类（重点掌握）理化性质（掌握）

4、皂苷苷键的裂解反应（了解） 皂苷常见的化学反应（了解） 提取分离（熟悉） 生物活性（了解）结构与分类n四环三萜类1、羊毛甾烷型 2、达玛甾烷型3、葫芦烷型 4、环阿屯型n五环三萜类1、齐墩果烷型 2、乌苏烷型3、羽扇豆烷型134789111213151719202122232426 27282910HH30(lanostane18H羊毛脂烷型)羊毛甾烷型n结构特点：1、A/B, B/C, C/D环均为反式。2、共有5个CH3 ：C10、C13分别连有-CH3 ；C14位连有-CH3；C4连有一个-CH3，一个-CH3。3、C20为R构型；4、C17侧链为构型,C3位常有-OH存在。201714

5、1310HHHHHCOOHOOHOOOganoderic acid C代表化合物n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C3-CO，C11-CO，C15-CO，C23-CO，C26-CH3C26-COOH，是羊毛甾烷的高度氧化化合物。13478911121315171819202122232426 27282910HHH30d da am mm ma ar ra an ne e达玛烷型（）达玛甾烷型n结构特点：1、A/B、B/C、C/D环均为反式。2、共有5个CH3 ：C8位有-CH3；C10位有-CH3； C14位连有-CH3；C4连有一个-CH3，一个

6、-CH3。 3、C17有侧链, C3位常有-OH存在。4、C20构型为R或S。代表化合物：人参皂苷20R 原人参二醇 R=H20R 原人参三醇 R=-OH20S 原人参三醇 R=-OH20S 原人参二醇 R=HHOHOHO2017141310HHHHHOHOR8H2017141310HHHHOR8HH8OglcglcHHH1013141720HORO2ginsenoside R Ra1 -glc-6-ara(p)-4-xylRa2 -glc-6-ara(f)-2-xylRb1 -glc-6-glcRb2 -glc-6-ara(p)Rc -glc-6-ara(f)Rd -glcRg1 -H(20

7、R)20(s)-protopanaxadiol由20(S)-原人参二醇衍生的皂苷：H8HOOR1HHH1013141720HOR2O20(s)-protopanaxatriolginsenoside R1 R2Re glc-2-rha glcRf glc-2-glc H(20s)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位羟基发生异构、环合，生成人参二醇或人参三醇。OH糖O20H+HO20H+HO20H+OO20(s)-protopanaxadiol20(s)-protopanaxatriol20(R)-protopanaxadiol20(R)-pro

8、topanaxatriolpanaxadiolpanaxatrioln由达玛甾烷衍生的人参皂苷，在生物活性上有显著的差异。例如：1、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。2、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。3、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。葫芦烷型基本骨架与羊毛甾烷相似，但它有C5-H, C10-H,C9-CH3。HHHH918(cucurbitane)葫芦烷型1085520H

9、HH HO OO OO OH HO OO OH HO OA Ac c2361191823162519C Cu uc cu ur rb bi it ta ac ci in n I Ia aH HO O从雪胆属植物小蛇莲根中分离得到的雪胆甲素和雪胆乙素，临床上用于治疗急性痢疾、肺结核、慢性气管炎等。代表化合物环阿屯型n基本骨架与羊毛甾烷相似，差别仅在于环阿屯型19位甲基与9位脱氢形成三元环。H91920(cycloartane)环阿屯型19HH10131417OHR1OOR2OOR32024cycloastragenol H H Hastragaloside I xyl(2,3-diAc) glc

10、 Hastragaloside V glc_xyl- H glcastragaloside VII xyl glc glc R1 R2 R3 代表化合物n膜荚黄芪具有补气、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。n多数三萜皂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：五环三萜齐墩果烷型n结构特点：1、环的构型为A/B、B/C、C/D为反式，D/E顺式。2、共有8个CH3：C8、C10、C17各有一-CH3 、C14-CH3 ，C4和C20各有一对CH3 。3、C

11、28常有-COOH，C3常有羟基。HHH12423252627283029COOHHHO齐墩果酸(olennolic acid)代表化合物1：齐墩果酸COOHHOROH甘草次酸甘草酸乌拉尔甘草皂苷A乌拉尔甘草皂苷B黄甘草皂苷RH-D-gluA2-D-gluA4-D-gluA3-D-gluA2-D-glu A-D-glu A-D-glu A-D-glu A-代表化合物2：甘草酸OHCH2OHHOHOCH2R1CH2OHR2R1R2OHOHHOHOHOH-柴胡皂苷元A柴胡皂苷元D柴胡皂苷元C柴胡皂苷元B代表化合物3：柴胡皂苷n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位的一个

12、甲基移到C19位上。此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。A/B, B/C, C/D trans, D/E cisHHH232526272930乌苏烷 （ursane)1920乌苏烷型H HH HH HC CO OO OH HH HO OU Ur rs so on ni ic c a ac ci id d代表化合物1：熊果酸n来源于木犀科植物女贞叶中，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。H地榆皂甙B R=H地榆皂甙E R=3-Ac-glcAra(p)HHCOOR代表化合物2：地榆皂苷n中药地榆具有凉血止血的功效，其中含有地榆皂苷B

13、、E ，是乌苏酸的苷。H HO OH H2 2C CH HH HH HC CO OO OH HH HO OH HO OA As si ia at ti ic c a ac ci id d代表化合物3：积雪草酸羽扇豆烷型n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。DEHHHH192021222930羽羽扇扇豆豆烷烷(lupane)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

14、羽扇豆种皮中。羽扇豆醇 R=CH3白桦脂醇 R=CH2OH白桦脂酸 R=COOHRHO2726252423222119181716151413121110987654321HHHH202930H1、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。理化性质（一）理化性质（二）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、溶解性：皂苷可溶于水，易溶于热水，溶于含水醇；几不溶于乙醚、苯

15、、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。理化性质（三）理化性质（四）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。因此，皂苷水溶液不能用于静脉注射或肌肉注射。n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。n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。理化性质（五

16、）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。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。三萜类化合物的显色反应1）醋酐-浓H2SO4（Liebermann-burchard） 反应n样品溶于冰醋酸，加浓硫酸-醋酐(1:20)，产生黄红 紫 蓝等颜色变化，最后褪色。n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）。2）三氯化锑或五氯化锑（kahlenberg）反应n样品溶液点于滤纸上

17、，喷25%三氯醋酸乙醇溶液，加热至100，显红色紫色斑点。3）三氯醋酸（Rosen-Heimer）反应4）氯仿-浓硫酸（salkawski）反应n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n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。皂苷苷键的裂解反应一、光分解法：方法：500W的高压汞灯照射皂苷。结果：皂苷直接与葡萄糖醛酸、阿拉伯糖、半乳糖相连时可发生苷键断裂得原苷元，葡萄糖醛酸活性最强。二、四醋酸铅-醋酐法n适用于葡萄糖醛酸皂苷的裂解。n方法：将皂苷全甲基化，再部分水解（K2C

18、O3-Me2CO)。n要求：葡萄糖醛酸的COOH必须游离。n结果：得到原苷元的乙酰化物。三、醋酐吡啶分解法n适用于多聚糖的葡萄糖醛酸皂苷。n要求：在葡萄糖醛酸的C2、C4位一定要与其它糖相连，C6-COOH游离。n结果：获得皂苷元的乙酰酯。其它四、土壤微生物淘汰培养法五、化学修饰水解法六、碱水解法皂苷常见的化学反应一、3-OH脱水反应1、3-OH，4，4-二甲基 2-烯产物2、3-OH，4，4-二甲基 缩环产物3、3-OH，4，4-二甲基 2-烯产物4、3-OH，4-甲基 氯化物 POCl3PCl5PCl5PCl5二、双键异构化CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3AcOCH3CH3

19、CH3CH3CH3CH3CH3CH3AcOH+三、环丙烷环的反应CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3AcOCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3AcOH+四、氧化反应CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3OHCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3O铬酐-吡啶五、甲基位移和骨架重排CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HOAc-HCl六、内酯化反应CH3CH3CH3CH3CH3COOHCH3OHCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3OHCH3OO浓HCl-冰HAc七、脱羧反应CH3CH3CH3CH3CH3COOHCH3OHCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3OHCH3270290一、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