第七章 三萜及其苷类.ppt

1、第七章 三萜及其苷类,第一节 概述,三萜的结构,一、定义,三萜（triterpenoids）是由6个异戊二烯单位、30个碳原子组成，通式(C5H8)6 。 三萜皂苷(triterpenoid saponins)是由三萜皂苷元(triterpene sapogenins)和糖、糖醛酸等组成。 酸性皂苷?,皂苷中常见的糖：葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸 多为吡喃型糖，少数呋喃型糖 单糖链皂苷:1条糖链与苷元结合 双糖链皂苷:2条糖链与苷元结合 苷键-糖大多与苷元C-3位羟基结合 酯苷键-糖与苷元羧基结合-酯皂苷,二、皂苷的糖及其连接方式,三、分布,三萜广布于植物界

2、单子叶植物 :泽泻 双子叶植物 （三萜：菊科、豆科、大蓟科、楝科、卫矛科、茜草科、唇形科;三萜皂苷：豆科、五加科、葫芦科、毛茛科、石竹科、伞形科、鼠李科） 真菌类：灵芝、茯苓 海洋生物：海参、软珊瑚。,四、生物合成途径,三萜类化合物，是由倍半萜金合欢醇（farnesol）焦磷酸酯尾-尾缩合生成角鲨烯。角鲨烯（squalene）通过不同方式环合形成三萜类化合物。这样就沟通了三萜与其他萜类(倍半萜，单萜，二萜等)之间的生源关系。,第二节 三萜化合物的结构与分类,链状三萜（鲨烯） 单环三萜（蓍醇A） 双环三萜（naurol A和B） 三环三萜（蓍醇B） 四环三萜 五环三萜,一、四环三萜,四环三萜在生

3、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，具有环戊烷骈多氢菲的四环甾核。,甾体,四环三萜,一、四环三萜,1. 四环三萜的基本母核结构特征,（1）具有环戊烷骈多氢菲的基本母核； （2）17位碳上有一个由8个碳原子组成的侧链； （3）一般母核有5个甲基；4，10，14，13or 8 （4）20位碳R或S构型,四环三萜,四环三萜的类型,（一）达玛烷型,从环氧角鲨烯的全椅式构象形成，其结构特点是A/B、B/C、C/D环均为反式,C8,10-CH3,C13-H, C17侧链，C20构型为R或S。,人参 来源：五加科植物人参的干燥根，名贵中药。 功效：补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，除邪气

4、，明目，开心益智，久服轻身延年。 神农本草经,人参中的人参皂苷,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20（S）-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）,人参皂苷的水解：,氧化碱解法：在通氧高温条件下，以醇钠进 行碱解反应，可以高收率得到原人参皂苷元。,（二）羊毛脂烷型,从环氧角鲨烯由椅-船

5、-椅式构象形成，其结构特点是A/B、B/C、C/D环均为反式,C10,13-CH3,C14-CH3, C17侧链，C20构型为R。,A,B,C,D,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。,ganoderic acid C lucidenic acid A,野生紫芝,（三）环阿屯烷,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。,从中药黄芪当中分离得到的四环三萜多为环阿屯烷型,R1 R2 R3 cycloastragenol H H H astragaloside I xyl(2,3-diAc) glc H astrag

6、aloside V glc-xyl H glc,黄芪（Astragalus membranaceus）,补气诸药之最,（四）甘遂烷型,A/B，B/C，C/D反式 C-13有 CH3 ； C-14有 CH3； C-17 链；C-20 S构型,（五）葫芦烷型,基本骨架与羊毛脂烷相似，区别在A/B环上的取代： 葫芦烷为5,8-H, 10-H,9-CH3；羊毛脂烷为5,8 -H, 10-CH3,9 -H ）,各结构类型间的异同,二、五环三萜,五环三萜,齐墩果烷型(oleanane),乌苏烷(ursane),木栓烷(friedelane),羽扇豆烷(lupane),（一）齐墩果烷型（-香树脂烷型）,基本

7、骨架是多氢蒎的五环母核 A/B,B/C,C/D为反式， D/E为顺式 母核上有8个甲基 双键多在11或12位 C-3常有-OH取代； C-28-CH3易被氧化成酸或CH2OH,齐墩果酸首先由木樨科油橄榄（齐墩果）的叶子中分得，广泛分布于植物界。 齐墩果酸具有降转氨酶作用，是治疗急性黄胆性肝炎和慢性肝炎的有效药物。,甘草为豆科甘草属植物，具有缓急、润肺、解毒和调和诸药的作用，是常用中药。,（二）乌苏烷型（ -香树脂烷型）,乌苏酸（Ursolic acid，熊果酸） 来源于木犀科植物女贞叶中，熊果酸又名乌苏酸。具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖，抗肿瘤等多种生物学效应。,中药地榆 (

8、Sanguisorba officinalis)具有凉血止血的功效,地榆皂苷元,19-羟基乌苏酸,（三）羽扇豆烷型,E环为五元碳环，D/E为反式，19位有异丙基以-构型取代，双键（C20/30）,E,（四）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。,雷公藤酮（triptergone） 3-hydroxy-25-nor-friedel-3,1(10)-dien-2-one-30-oic acid （25位去甲基的木栓烷型衍生物） 对类风湿疾病有独特疗效。,5、羊齿烷型和异羊齿烷型 6、何帕烷型和异何帕烷型 7、其他类型,各结构类型的异同

9、,20,第三节 理化性质,一、物理性质,1.性状和溶解性： (1)苷元多有较好结晶，易溶于石油醚、(Et)2O、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。,一、物理性质,2. 熔点和旋光性： 游离三萜类化合物有固定的熔点 ,皂苷的熔点都较高，但有的常在熔融前即被分解，因此无明显的熔点，一般测得的大多是分解点； 三萜类化合物均有旋光性。,一、物理性质,3. 表面活性或发泡性： 亲水性基团为糖，亲脂性基团为苷元，当二种基团

10、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。,早在古代时期，人们就知道利用皂荚树的果实皂角在水中反复揉搓产生泡沫而达到去污的目的,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,二、化学性质,1. 颜色反应 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。,醋酐-浓硫酸反应（Lieberman

11、n-Burchard） 甾体皂苷也有此反应，但颜色变化快，在颜色变化的最后呈污绿色。,样品溶于醋酐,H2SO4-醋酐 （1:20）,黄红紫蓝 褪色,三氯醋酸反应（Rosen-Heimer）,五氯化锑（或三氯化锑）反应（Kahlenberg）,在紫外灯下显蓝紫色荧光,黄,氯仿-浓硫酸反应（Salkowski）,硫酸层,此反应适用于含有共轭双键或含有在一定条件下 能生成共轭系统的不饱和双键的三萜皂苷类化合物,冰醋酸-乙酰氯反应（Tschugaeff）,2 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。 中性皂苷（通常指甾体皂苷） /水溶液+碱性盐类（碱式醋酸

12、铅或氢氧化钡等） 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。,3. 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。,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。,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，

13、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。,练习题,1.下列方法中常用于检识三萜类化合物的显色反应是（） A盐酸-镁粉反应 BMolish反应 C醋酐-浓硫酸反应 DAlCl3反应 2. 皂苷在以下溶剂中难溶解的是： A：苯 B：水 C：乙醇 D：正丁醇,3.该化合物属哪一类？ A.齐墩果烷型 B.乌苏烷型 C.羽扇豆烷型 D.达玛烷型,4.该化合物属哪一类？ A.羊毛脂烷型 B.环阿屯烷型 C.羽扇豆烷型 D.达玛烷型,5. 可用于鉴别甾体皂苷与三萜皂苷的试剂是： A：氯仿-浓硫酸 B：五氯化锑 C：三氯化锑 D：三氯醋酸,

14、6下列属于三萜皂苷性质的有（ ） A发泡性 B挥发性 C溶血作用 D旋光性 7.下列中药中，其主要活性成分为三萜的是（）A. 人参 B. 槐米 C. 大黄 D.甘草,思考题,从人参中获得一种白色无定型粉末，具有辛辣气味，其水溶液振摇可产生大量持久性泡沫且加热不消失，易溶于热水和醇水溶液。 问题：请问这是一种什么化合物？除上述特性外这类化合物还具有哪些理化特征？有哪些化学反应可以鉴别这类化合物？,第四节 提取分离,一、三萜化合物的提取与分离,（一）醇提取，提取物直接分离 （二）醇提取后有机溶剂萃取,药粉,1)稀醇-水提取(CH3OH或C2H5OH)2)回收溶剂3)加水溶解,石油醚 氯仿 乙酸乙酯

15、,色素、叶绿素 三萜苷元,（三）制备成衍生物再分离（如甲基化） （四）由三萜皂苷水解后再提取 （酶、酸水解，有机溶剂提取） （五）色谱法分离 （反复硅胶吸附柱色谱 中压柱色谱、制备薄层、高效液相色谱）,二、三萜皂苷的提取分离,（一）提取,甲醇水或乙醇水 提取,石油醚等脱脂 正丁醇萃取,总皂苷,大孔 吸附树脂柱,皂苷醇提液,减压蒸干,加入亲脂性溶剂,(石油醚等),总皂苷,正丁醇萃取,亲脂性杂质（除去）,醇层,皂苷提取通法,树脂法,粗提物水溶液,水流出液 树脂,1)大孔吸附树脂2)水洗,(糖、水溶性色素、鞣质),浓度由低到高醇-水洗脱,回收溶剂,总皂苷,流出液,(皂苷),（二）分离与精制 1、溶剂

16、沉淀法 2、铅盐沉淀法 3、胆甾醇沉淀法 4、吸附法 5、色谱分离法,1. 溶剂沉淀法,1）皂苷溶于少量甲醇、乙醇 2）逐滴加入乙醚、丙酮或乙醚-丙酮（1:1）的混合溶剂 3）皂苷析出 4）反复步骤1-3 此法简单，但难分离完全，得到纯品。,2. 铅盐沉淀法,皂苷稀醇液,溶液,+碱式醋酸铅,沉淀 脱铅 中性皂苷,溶液,+中性醋酸铅,脱铅,沉淀 （ 酸性皂苷 ）,酸性皂苷,3. 胆甾醇沉淀法,胆甾醇复合物 粗皂苷溶于少量乙醇，加入胆甾醇饱和水溶液，析出的沉淀依次用水、乙醇、乙醚洗涤，沉淀干燥后用乙醚回流提取，去除胆甾醇，得皂苷。,4. 吸附法,1、粗皂苷水溶液+新煅氧化镁，蒸干，甲醇回流提取可得

17、较纯的皂苷 2、硅藻土或大孔吸附树脂吸附分离,5. 色谱分离法,分配色谱 支持剂：水饱和的硅胶 洗脱剂：CHCl3 :CH3OH:H2O (各种比例） 反相色谱 固定相：（Rp-18）、（Rp-8） 移动相：CH3OH-H2O （70%90%）,液滴逆流色谱（DCCC） 不易产生乳化和泡沫 溶剂系统：正丁醇-甲醇-水,Sephadex LH-20 纯化皂苷效佳 A 提取的总皂苷 B 较纯的皂苷 MeOH,三、三萜皂苷的提取分离实例,（一）黄芪皂苷的提取、分离,1、甲醇提取 2、BuOH-H2O萃取,BuOH,H2O,硅胶柱（氯仿:甲醇:水 10:3:1）,流分1,流分2,流分3,流分4,流分5

18、,流分6,1.ODS柱 2.SiO2柱,1.ODS柱 2.SiO2柱,ODS柱,1.ODS柱 2.SiO2柱,ODS柱,黄芪皂苷II 异黄芪皂苷II,黄芪皂苷III,黄芪皂苷IV,黄芪皂苷 V、VI、VII,黄芪皂苷VII甲酯 黄芪皂苷I甲酯,黄芪,乙酰黄芪皂苷I 黄芪皂苷异 黄芪皂苷,1.ODS柱 2.硅胶离心 液相色谱,（二）人参皂苷提取、分离,1、甲醇提取 2、乙醚脱脂,H2O,乙醚,流分1,流分2,流分3,流分4,流分5,SiO2柱,SiO2柱,SiO2柱,SiO2柱,SiO2柱,人参皂苷Ro,人参皂苷Rb2 人参皂苷Rc,正丁醇萃取,正丁醇,H2O,氯仿：甲醇：水 60：35：10,

19、正丁醇：乙酸乙酯：水 4：1：2,正丁醇：乙酸乙酯：水 4：1：2,氯仿：甲醇：乙酸乙酯：水 2：2：4：1,氯仿：甲醇：乙酸乙酯：水 2：2：4：1,人参粗粉,人参皂苷R4 人参皂苷Rg1 人参皂苷Rg2,人参皂苷Rd 人参皂苷Rc,人参皂苷Rb1,第五节 三萜化合物鉴定与结构测定,一、理化鉴定,泡沫试验:药材加水，煮沸，滤液振摇，产生持久性泡沫。 显色反应： Liebermann-Burchard 溶血试验,二、色谱鉴定法,薄层色谱法： 吸附剂：氧化铝、硅胶等 展开剂： 皂苷：氯仿：甲醇：水 （65：35：10下层） 水饱和的正丁醇等 三萜：环己烷：乙酸乙酯（1：1） 氯仿：丙酮（1：1）

20、 显色剂：10%硫酸乙醇、三氯乙酸,Rf值与结构的关系： 三萜类化合物与Rf值的关系与糖的数目、种类及苷元上-OH数目有关 1.糖的数目多Rf值小 2.糖的极性大Rf值小 3.苷元上-OH越多Rf值越小,纸色谱法： 皂苷 移动相：乙酸乙酯：吡啶：水（3：1：3） 丁醇：乙醇：25%氨水（10：2：5） 皂苷元 固定相：甲酰胺 移动相：甲酰胺饱和的氯仿或苯 显色剂：三氯化锑,三、波谱法在结构鉴定中的应用,质谱法 核磁共振法,（一）质谱法 皂苷类,(二)核磁共振谱,三萜及其苷中的主要信息： 甲基质子 连氧碳上的质子 烯氢质子 糖端基质子,1.1H-NMR,在1H-NMR谱的高场出现多个甲基单峰是三萜类化合物的最大特征 一般-CH3质子信号 0.625 1.50 ppm 0.5 2.0 出现堆积成山形的亚甲基信号 皂苷中糖的端基质子信号： 4.3-6.0 ppm,2.13C-NMR 一般C的位移值 C=CC=O） 角甲