第七章-三萜及其皂苷类

第七章

三萜及其皂苷类Chapter7TriterpenoidsandTheirGlycosides第十三次课Section1:IntroductionSection2:

StructuresandImportantCompoundsSection3:

PhysicalandChemicalPropertiesSection4:StructuralIdentificationSection1Introduction一、定义由三萜与糖而成的一类苷类化合物。多数可溶于水，且水溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫，故又名三萜皂苷（Triterpenoid

Saponins）。通式(C5H8)6，30个C。三萜（Triterpenoids)：三萜苷（TriterpenoidGlycosides）：甾体皂苷（SteroidalSaponins）皂苷（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、结构与分类多以游离或成苷、成酯的形式存在。苷元：链状、单环、双环、三环、四环和五环三萜。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根据糖数目多少不同：单糖苷、双糖苷等。根据糖链多少不同：单糖链苷、双糖链苷等。

根据植物来源不同：甘草皂苷、柴胡皂苷等。

根据在生物体内的存在与否：原生苷、次级苷。

分类方法：三萜苷元：根据环数目多少及有无，分为链状、单环、双环、三环、四环和五环三萜。三萜皂苷：三、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。主要分布于菊科、石竹科、五加科、豆科、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中，如从羊毛脂中分离出的羊毛脂醇，从鲨鱼肝脏中分离出的鲨烯；从海洋生物如海参、软珊瑚中也分离出了各种类型的三萜类化合物。Section2:StructuresandImportantCompounds根据苷元的环有无及数目：链状、单环、双环、三环、

四环三萜(tetracyclic

triterpenoids)

五环三萜(pentacyclic

triterpenoids)等。一、无环三萜:二、单环三萜角鲨烯β-胡萝卜素三、双环三萜四、三环三萜榔色酸龙涎香醇达玛烷型（dammarane）羊毛脂烷型（lanostane）甘遂烷型（tirucallane）环阿屯烷型(环阿尔廷型)（cycloartine）葫芦烷型（cucurbitane）楝烷型（楝苦素型）（meliacane）四环三萜五、Tetracyclic

Triterpenoids羊毛脂烷型达玛烷型18-CH3移位13,14,17-异构化甘遂烷型19-CH3移位葫芦烷型19-CH3环合环阿屯烷型ABCD楝烷型meliacane甘遂烷型为其前体。降四环三萜，含26个C原子。1.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位位有

-CH3,C13位有

-H,C17有

侧链,C20构型为R或S。ABDC五加科植物人参中的人参皂苷(ginsenosides):达玛烷型实例:

R1R2Ra1H-glc-(6-1)-ara(p)-(4-1)-xylRa2H-glc-(6-1)-ara(f)-(2-1)-xylRb1H-glc-(6-1)-glcRb2H-glc-(6-1)-ara(p)Rc1H-glc-(6-1)-ara(p)Rd1H-glcRg1H–H(20R)人参皂苷（gensenosides）20(S)-protopanaxadiolR1=H20(S)-protopanaxatriolR1=OR3

R1R2ReO-glc-(2-1)-rha–glcRfO-glc-(2-1)-glc–H(20S)对抗溶血溶血中枢神经抑制、安定中枢神经兴奋抗疲劳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。注意：强酸水解中次生产物的生成20(S)-protopanaxadiol20(S)-protopanaxatriolH+异构化Panaxadiolpanaxatriol煮沸2.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β构型,C3位常有-OH存在。鼠李科植物酸枣（Zizyphus

spinosa）的成熟种子镇静、安定作用羊毛脂烷型实例JujubosideAJujubosideB酸枣仁皂苷A和B（jujubosideAandB）

补中益气、滋补强壮、扶正固本、延年益寿。从灵芝中分离出三个三萜类化合物。ganodericacidClucidenicacidAlucidoneA3.甘遂烷型从环氧鲨烯由全椅-船-椅式构象形成，是羊毛脂甾烷的立体异构体其A/B,B/C,C/D环均为反式，只是13、14位分别连有

,

-CH3，C20为S构型与羊毛脂甾烷构型不同。R1=Oorβ-OH,α-HR2=CH3or

CH2OHflindissone从藤桔属植物金灯藤果实中分离得到的甘遂烷型化合物。

甘遂烷型实例4.环阿屯烷型基本骨架与羊毛脂烷相似，差别仅在于环阿屯烷型19位甲基与9位脱氢形成三元环。黄芪环阿屯烷型实例膜荚黄芪，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，少数为黄芪醇。5.葫芦烷型基本骨架与羊毛脂烷相似，但它有5

-H,10

-H,9

-CH3(羊毛脂烷为5

-H,10

-CH3,9

-H）。

雪胆甲素R=Ac雪胆乙素R=H葫芦烷型实例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。6.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-βCH3，C10-βCH3，C13-αCH3。楝烷型实例从楝科植物川楝中分离得到的楝苦素类化合物。六、Pentacyclic

Triterpenoids五环三萜齐墩果烷（Oleanane）乌苏烷（Ursane）羽扇豆烷（Lupane）木栓烷（Friedelane）β-香树脂烷（β-amyrane）α-香树脂烷（α-amyrane）1.齐墩果烷型(oleanane)又称β

-香树脂烷型(β-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C24位，C3常有羟基，C12、C13位往往有不饱和双键的存在。AEDCB齐墩果烷型实例齐墩果酸(Oleanoicacid)降转氨酶，肝保护，防止肝硬化，治疗肝炎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、龙牙葱木中提取齐墩果酸，得率都超过10%，纯度在95%以上，是很好的植物资源。刺五加龙牙葱木(刺嫩芽)甘草甘草(Glycyrrhiza

urlensis)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-βH的甘草次酸才有此活性，18αH者无此活性。柴胡：清热解毒，抗菌消炎100多个三萜皂苷柴胡皂苷a16-OH柴胡皂苷d16-OH抗炎作用合欢合欢皂苷体外抑制人癌细胞活性8-9糖苷有单萜JulibrosideJ16(R)JulibrosideJ96(S)62.乌苏烷型又称

-香树脂烷型(α-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位的一个甲基移到C19位上。此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。乌苏酸(熊果酸)ursolicacid

熊果酸（Ursolicacid）来源于木犀科植物女贞(Ligustrum

lucidum

Ait.)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。地榆皂苷BR=H地榆皂苷ER=3-Ac-glc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，是乌苏酸的苷。从积雪草（Centella

asiatica）中分离到的积雪草酸：3.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α构型取代，A/B、B/C、C/D及D/E均为反式。第十四次课羽扇豆醇R=CH3白桦醇R=CH2OH白桦酸R=COOH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。从白头翁（Pulsatilla

chinensis）中分离得到的23－羟基白桦酸：4.木栓烷型由齐墩果烯经甲基移位转变而来。与其他类型五环三萜皂苷相比，最明显的区别在于4位只有一个甲基。(25-去甲基-木栓烷型)雷公藤酮如：雷公藤酮就是失去25位甲基的木栓烷型衍生物。Section3PhysicalandChemicalProperties无色无定形粉末，少数为结晶可溶于水，易溶于热水，稀醇、热甲（乙）醇，含水丁醇或戊醇。不溶或难溶于低极性有机溶剂一、物理性质1、性状及溶解度苷元：苷：溶于有机溶剂，不溶于水

无色结晶2、气味多数味苦、辛辣其粉末对人体粘膜有强烈刺激性（打喷嚏）某些皂苷内服，能刺激消化道粘膜，产生反射性粘液腺分泌，用于祛痰止咳。3、吸湿性皂苷具有吸湿性。例外：甘草酸：甜味，粘膜刺激弱4、表面活性作用振摇产生泡沫（降低水溶液表面张力），且不因加热而消失（区分蛋白质）

应用：清洁剂、乳化剂皂角洗发水1.酸性

酸性皂苷：多数三萜皂苷（含羧基）。中性皂苷：部分三萜皂苷、甾体皂苷。2.沉淀反应

（1）和胆甾醇沉淀（2）和金属盐类沉淀二、化学性质皂苷水溶液+胆甾醇(cholesterol)水溶液胆甾醇皂苷乙醚回流乙醚溶液不溶物分子复合物沉淀（1）和胆甾醇沉淀可用于纯化皂苷大多数皂苷（2）与金属盐类沉淀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。皂苷+红细胞壁上的胆甾醇3.溶血作用

人参总皂苷：无溶血作用原人参三醇及齐墩果酸为苷元的人参皂苷：显著溶血作用。原人参二醇为苷元的人参皂苷：抗溶血作用。破坏血红细胞的正常渗透，细胞内渗透压增加，崩解不溶性的分子复合物沉淀

溶血现象原理：大多数皂苷三萜化合物（包括苷元和苷）无水条件强酸（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）现象：颜色变化或荧光。4.显色反应原理：不清楚（羟基脱水，增加双键，再经双键移位、双分子缩合生成共轭双烯系统，又在酸作用下形成阳碳离子盐）。阴性：全饱合的、3位无羟基或羰基的化合物。阳性：含羟基、双键（共轭、孤立）等。甾体(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。(2)三氯化锑或五氯化锑（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。(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。

Section4:

StructuralIdentification一、苷类结构鉴定的一般步骤二、主要波谱特征（一）苷元

（结构类型、取代基、立体构型等）（二）糖（种类及连接顺序、连接位置）一、苷类结构鉴定的一般步骤苷键裂解苷元---波谱方法、化学方法(氧化、还原、脱水、乙酰化、甲酯化、半合成、全合成等)。糖------TLC对照、HPLC、GC-MS等。波谱方法、化学方法等。二、主要波谱特征（一）紫外光谱（UV）

（二）红外光谱（IR）（四）核磁共振（NMR）（三）质谱（MS）三萜苷元（一）紫外光谱（UV）

共轭体系孤立双键:205250nm微弱吸收

,-不饱和羰基:242~250nm异环共轭双烯:240,250,260nm同环共轭双烯:285nm（二）红外光谱（IR）

,-不饱和羰基?官能团判断官能团（OH，C=O，等）

OH：3625cm-1C=O：

1700cm-1

11位羰基为

,-不饱和羰基时:1600

1605cm-1(

C=C)1673

1679cm-1

(

C=O)（三）质谱（MS）分子离子峰碎片峰分子量，分子式（高分辨质谱）骨架及取代基（种类、位置和数目）（1）

12齐墩果烯类１.三萜皂苷元的EI-MS特征RDA裂解M+

m/z456bm/z208am/z248(100)a1

m/z203b-1m/z207b-18m/z190b-19m/z189（2）11-氧-

12-齐墩果烯类RDA裂解和麦氏重排M+

m/z440m/z232m/z

2732.皂苷的MS特征（1）EI-MS：（2）FAB-MS：（3）其他MS:

分子离子峰很弱或无，碎片峰强。准分子离子峰（Quasi-molecularionpeaks）

positive:[M+K]+,[M+Na]+,[M+H]+

negative:[M-H]-碎片峰：从外到内逐一失去糖基[M-n糖基]ESI,TOF,FD等一般得准分子离子峰。电喷雾质谱，电子时间飞行质谱，场解吸质谱943[M+H]-797[M+H-146]-635[M+H-143-162]-473[M+H-143-162-162]-FAB-MS（Positive）（四）核磁共振谱（NMR）１.1H-NMR主要辨别

CH3,O-CH，CH＝CHCH3：

0.6~2.0

O－CH：

3.2~5.5CH＝CH：

4.3~6.0CH3及其他脂肪氢Ｏ－ＣＨＣＨ＝ＣＨ（1）三萜皂苷元CH3

：

0.6~1.5ppm，多数s

乌苏烷型：29,30-CH3,

0.8-1.0，d,6.0

羽扇豆烯型30-CH3:

1.6-1.8，brsCH3CO:

1.8-2.1sCOOCH3:

3.6sO-CH：

3.2~5.5

HO—CH:

3.2~4.0

AcO—CH:

4.0~5.5CH＝CH：

4.3~6.0

环内双键:

5

环外双键:54.9-5.5,1H,m~5.5,1H,s5.5-5.6,2H,d

6.4-6.8,1H,dd5.4-5.6,1H,d（２）皂苷（苷元+糖）CH=C

5.25brs)

Glc

其他H苷元上O-CH7个CH3,sGlc-1

5.13(d,8.0Hz)

糖端基氢:4.3~5.5,

6.1~6.3(酯苷糖端基氢)

甲基五碳糖CH3:1.4~1.8（d,5.5~7.0）

糖其他氢:3.2~4.2Rha–CH3

1.75(d,6.0Hz)

推测结构类型推测取代基的构型如：齐墩果烷型：

0.6~1.5,8个CH3(s)信号

乌苏烷：0.6~1.5,

6个CH3(s)信号,2个CH3(d,J=6~Hz)信号,29,30-CH3

（３）应用：根据J值大小不同，Jaa,大偶合，Jae,Jee

小偶合其他类型如达玛烷型、羽扇豆烷型或其他结构不同时如何区别？（1）三萜皂苷元C=O170~220C=C109~160C-O60~90其他碳60

2.13C-NMRC=CC=OC-OGlc-1105.9C-12

123.0C-13

143.29个C-O（2）皂苷：苷元+糖糖端基碳:95~110,95~96(酯苷的糖端基碳)甲基五碳糖CH3:18~糖其他碳:60~90C=O

176.4C=C

122.7,144.1化学位移（

）-----

推测皂苷元的骨架，取代基种类、位置、构型等（３）应用a.双健位置和结构母核的确定烯碳（数目和化学位移）双健位置和结构母核结构类型和双健位置

C=C

ppm其他特征碳

ppm

12-齐墩果烯C-12:122~124;C-13: