第七章 三萜及其苷類(Triterpenoids)
目的要求：
1．掌握羊毛甾烷型、達(dá)瑪甾烷型、齊墩果烷型、烏蘇烷型、羽扇豆型的結(jié)構(gòu)特征和典型代表化合物。
2．掌握三萜類化合物的溶解性、顯色反應(yīng)及皂苷的特性，三萜類化合物的紫外光譜特征、質(zhì)譜裂解的規(guī)律（RDA裂解)
3．了解三萜類化合物的定義、分布、生物活性及分類，原萜烷型、葫蘆烷型、何伯烷型、異何伯烷型和其他類型的結(jié)構(gòu)特征。
4．了解皂苷苷鍵的裂解反應(yīng)，三萜類化合物的紫外光譜、核磁共振氫譜和碳譜的特征，三萜類化合物及三gydjdsj.org.cn/Article/萜皂苷的提取分離方
5．熟悉人參、甘草中主要化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)類型、特殊性質(zhì)、提取分離方法和生物活性。
教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)。
第一節(jié) 概 述
1．概念：多數(shù)三萜類衍生物的基本骨架是由6個(gè)異戊二烯單位、30個(gè)碳原子組成的。有的以游離的形式存在，有的則與糖結(jié)合成苷的形式存在，該苷類化合物多數(shù)可溶于水，水溶液振搖后產(chǎn)生似肥皂水溶液樣泡沫，故被稱為三萜皂苷，該類皂苷多具有羧基，所以有時(shí)又稱之為酸性皂苷。
2．分布：在植物界中分布廣泛，種類繁多，大部分分布于五加科、豆科、桔梗科、遠(yuǎn)志科等。
3．生物活性：抗炎，抗腫瘤，抗菌和抗病毒，降低膽固醇，殺軟體動(dòng)物，抗生育等活性。
4．生物合成：三萜是由鯊烯經(jīng)過(guò)不同途徑環(huán)合而成，鯊烯是由倍半萜金合歡醇的焦磷酸酯尾尾縮合而成。
第二節(jié) 生物合成
第三節(jié) 四環(huán)三萜
1．達(dá)瑪烷型
達(dá)瑪烷型四環(huán)三萜從環(huán)氧鯊烯由全椅式構(gòu)象形成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是8位有角甲基，且為b-構(gòu)型。此外13位連有b-H，10位有b-CH3，17位有b-側(cè)鏈，C-20構(gòu)型為R或S。如20（S)原人參二醇、20（S)原人參三醇、酸棗仁皂苷A和B。
|
|
人參皂苷 Rb1
2．羊毛脂烷型
|
.gif) |
羊毛脂烷型四環(huán)三萜是從環(huán)氧鯊烯經(jīng)椅-船-椅構(gòu)象式環(huán)合而成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是10、13、14位分別連有b，b，a- CH3，C-20為R構(gòu)型，A/B，B/C，C/D環(huán)均反式。
|
3．甘遂烷型
甘遂烷型四環(huán)三萜同羊毛脂環(huán)一樣，A/B，B/C，C/D環(huán)也均為反式，但13、14位連的CH3與羊毛脂烷相反，分別為a，b- CH3，C-20連有a-側(cè)鏈(20S)。
|
.gif) |
從藤桔屬植物Paramignya monophylla的果實(shí)分離得到：
3-oxotirucalla-7,24-diene-23-ol
4．環(huán)阿屯烷型
環(huán)阿屯烷型的基本骨架與羊毛脂烷很相似，差別僅在于環(huán)阿屯烷19位甲基與9位脫氫形成三元環(huán)。
.gif) |
從中藥黃芪（Astragalus membranaceus中分離到的黃芪苷 I ：
5．葫蘆烷型
|
.gif) |
從雪膽屬植物Hemsleya amabilis中分離得到的 雪膽甲素
cucurbitacin Ia
（6)楝烷型
.gif) |
|
l 從楝科植物Azadirachta indica中分離得到：
]
四環(huán)三萜各類的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
| 類 型 | 環(huán)稠和方式 | 甲基的構(gòu)型 | C17 側(cè)鏈 | C20構(gòu)型 | ||||
| C8 | C9 | C10 | C13 | C14 | ||||
| 達(dá)瑪烷 | 反式 | β | β | α | β-8C | R/S | ||
| 羊毛脂烷 | 反式 | β | β | α | β-8C | R | ||
| 甘遂烷 | 反式 | β | α | β | β-8C | S | ||
| 環(huán)阿噸烷 | 反式 | 三氧環(huán) | β | α | β-8C | R | ||
| 葫蘆烷 | 反式 | β | β | α | β-8C | R | ||
| 楝烷 | 反式 | β | β | α | α- 4C | S |
第四節(jié) 五環(huán)三萜類
1．齊墩果烷型
此類又稱b-香樹(shù)脂烷型。其基本骨架是多氫蒎的五環(huán)母核，環(huán)的稠合方式為A/B，B/C，C/D環(huán)也均為反式，而C/D環(huán)為順式。母核上8個(gè)甲基，其中C-4和C-20
位上均有偕二甲基，C-10、C-8、C-17的甲基均為b-型，而C-14的甲基為a-構(gòu)型。
.gif) |
.gif) |
3．羽扇豆烷型
.gif)
（4)木栓烷型
| |||
| |||
五環(huán)三萜各類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
| 類型 | 環(huán)構(gòu)型(D/E) | 甲基 | |||||||||
| C4 | C5 | C8 | C9 | C10 | C13 | C14 | C17 | C19 | C20 | ||
| 齊墩果烷型 | 順式 | αβ | β | β | α | β | αβ | ||||
| 烏蘇烷型 | 順式 | αβ | β | β | α | β | β | α | |||
| 羽扇豆烷型 | 反式 | α β | β | β | α | β | α異丙基 | ||||
| 木栓烷型 | 順式 | β | β | β | α | β | αβ |
三、理化性質(zhì)
1．性狀
（1)三萜類化合物多有較好的結(jié)晶；若與糖結(jié)合成為苷類，則不易結(jié)晶，多為無(wú)色無(wú)定形粉末，但也有少數(shù)為晶體，如常春藤皂苷為針狀晶體。
（2)皂苷多數(shù)具有苦而辛辣味，其粉末對(duì)人體各部位的粘膜有較強(qiáng)的刺激性，尤以鼻粘膜最為敏感。
（3)皂苷具有吸濕性，保存時(shí)應(yīng)干燥放置。
（4)多數(shù)三萜皂苷屬于酸性。分子中羧基有的在皂苷元部分，有的在糖醛酸部分，在植物體內(nèi)常與金屬離子如鉀、鈣、鎂等結(jié)合成鹽的形式存在。
2．溶解性
三萜皂苷元易溶于石油醚、苯、氯仿等有機(jī)溶劑，不溶于水；
三萜皂苷可溶于水，易溶于熱水，稀醇、熱甲醇和熱乙醇中。幾乎不溶于石油醚、苯等極性小的有機(jī)溶劑，含水的丁醇或戊醇對(duì)皂苷的溶解度較好，因此是萃取皂苷時(shí)常用的溶劑。
3．顏色反應(yīng)
三萜化合物在無(wú)水條件下，與強(qiáng)酸（硫酸、磷酸、高氯酸)、中等強(qiáng)酸（三氯乙酸)、Lewis酸（氯化鋅、三氯化鋁、三氯化銻)作用，會(huì)產(chǎn)生顏色變化或熒光。
原理：主要是使羥基脫水，增加雙鍵結(jié)構(gòu)，再經(jīng)雙鍵移位、雙分子縮合等反應(yīng)生成共軛雙烯系統(tǒng)，又在酸作用下形成陽(yáng)碳離子鹽而呈色。
（1)醋酐-濃硫酸反應(yīng)
（2)五氯化銻反應(yīng)
（3)三氯醋酸反應(yīng)
（4)氯仿-濃硫酸反應(yīng)
（5)冰醋酸-乙酰氯反應(yīng)
4．表面活性
皂苷有降低水溶液表面張力的作用，多數(shù)皂苷的水溶液經(jīng)強(qiáng)烈振搖能產(chǎn)生持久性的泡沫，并不因加熱而消失。用發(fā)泡實(shí)驗(yàn)可以初步判斷皂苷的有無(wú)及區(qū)別三萜皂苷與甾體皂苷。
（1)取1g中藥粉末，加水10ml，煮沸10min后過(guò)濾，取濾液振搖，產(chǎn)生持久性的泡沫（15min以上)呈陽(yáng)性。含蛋白質(zhì)和粘液質(zhì)的水溶液雖也能產(chǎn)生泡沫，但不能持久，很快消失，以此可區(qū)別二者。
（2)取2支試管，分別加入0.1mol/L HCl和0.1mol/L NaOH各5ml，再各滴加3d中藥水提取液，振搖1min，如兩管形成泡沫持久相同，說(shuō)明該中藥含三萜皂苷；如堿液管的泡沫較酸液管泡沫保持時(shí)間長(zhǎng)幾倍，則證明含有甾體皂苷。
5．溶血作用
皂苷有使血液中的紅細(xì)胞破裂的作用，低濃度的水溶液就能產(chǎn)生溶血作用，因此在制備皂苷中藥?kù)o脈注射液時(shí)須做溶血試驗(yàn)。
單糖鏈皂苷溶血作用一般較顯著；雙糖鏈皂苷，尤其是中性三萜類雙糖鏈皂苷溶血作用較弱或沒(méi)有溶血作用；酸性皂苷的溶血作用介于二者之間。
皂苷的溶血作用與其分子的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，如使難以溶于水的皂苷元與糖以外的物質(zhì)結(jié)合，并使之溶于水后，顯示與皂苷有同樣的溶血作用，所以溶血作用的有無(wú)與皂苷元有關(guān)，溶血作用的強(qiáng)弱則與結(jié)合的糖有關(guān)。
由于皂苷能與膽甾醇形成沉淀，因此膽甾醇能解除皂苷的溶血毒性。
6．沉淀反應(yīng)
皂苷的水溶液可以和一些金屬鹽類如鉛鹽、鋇鹽、銅鹽等產(chǎn)生沉淀。利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行皂苷的提取和分離。
①酸性皂苷（通常指三萜皂苷)的水溶液加入硫酸銨、醋酸鉛或其它中性鹽即產(chǎn)生沉淀。
②中性皂苷（通常指甾體皂苷)的水溶液則需加入堿式醋酸鉛或氫氧化鉀等鹽類才能生成沉淀。
小結(jié)
皂苷的特性
1.無(wú)色無(wú)定形粉末。溶于水、甲、乙醇和含水丁醇。
2.有辛辣味，刺激性。
3.表面活性： 皂苷水溶液經(jīng)劇烈振搖后能產(chǎn)生持久性泡沫且不因加熱而消失 。
4.溶血作用：皂苷的水溶液大多能破壞紅細(xì)胞而有溶血作用。
5.皂苷可與膽甾醇生成分子復(fù)合物產(chǎn)生沉淀。
6.與金屬鹽的沉淀反應(yīng)：皂苷可以與一些金屬離子如:Pb2+、Ba2+ 、Cu2+等生成絡(luò)合物沉淀。
第六節(jié) 提取分離
1．三萜化合物的提取與分離
（1) 提�。喝苹衔锏姆蛛x方法大致可分為四類：
①用乙醇或甲醇提取，提取物 直接進(jìn)行分離；
②用醇類溶劑提取后，提取物依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯進(jìn)行部分提取，然后進(jìn)一步分離；
③制備衍生物再作分離；
④由三萜皂苷水解獲得。
（2) 分離：采用反復(fù)硅膠吸附柱層析法。
2．三萜皂苷的提取與分離
（1)提�。� 三萜皂苷常用醇類溶劑提取，若皂苷含有羥基、羧基極性基團(tuán)較多，親水性強(qiáng)，用稀醇提取效果較好。提取物先用石油醚脫脂，然后再用正丁醇萃取，萃取物再經(jīng)大孔吸附樹(shù)脂，得粗皂苷。
（2)分離：采用分配柱色譜法要比吸附柱色譜法好，常用硅膠為支持劑，以氯仿-甲醇-水為或乙酸乙酯-乙醇-水為洗脫劑。
第七節(jié) 結(jié)構(gòu)測(cè)定
1．UV
孤立雙鍵 205-250 nm
αβ-不飽和羰基242-250nm
異環(huán)共軛雙烯240，250，260nm
同環(huán)共軛雙烯285nm
2．IR
3．MS
EI-MS DA裂解
麥?zhǔn)现嘏?/p>
皂苷類
FD-MS(場(chǎng)解析質(zhì)譜)
FAB-MS(快原子轟擊質(zhì)譜)
ESI-MS(電噴霧質(zhì)譜)
LD-TOF-MS(激光解析飛行時(shí)間質(zhì)譜)
4.NMR
1H-NMR:可提供甲基、烯氫、同氧碳質(zhì)子的信息
-CH3 δ 0.625~1.50ppm 8個(gè)甲基多堆積在一起，不易區(qū)分。加入位移試劑可分辨出。
CH=CH △12 δ4.93~5.50ppm(環(huán)內(nèi))(m)
△29δ4.30~5.00ppm (環(huán)外)
C11=O,△12 烯氫向低場(chǎng)移δ5.55ppm（Ｓ)
△（11)，12 2個(gè)烯氫δ5.50~5.60ppm (dd)
CH-OH dd,C3-H,α-健,δ4.00~4.75ppm J=12Hz
C3-H, β-健,δ5.00~5.48ppm J=8Hz
13C-NMR:可提供所有碳的信息及構(gòu)型
CH3：δ8.9～33.7ppm為23,29-CH3為e健，低場(chǎng)，28和33ppm
C-O：<δ60 ppm
C-O-糖：δ60-90ppm
CH=CH:δ109~160ppm
烯碳化學(xué)位移特征
| 化合物 | 烯碳δ值 | 其它碳 | |
| △12-齊墩果烯 | C12: 122-124 | C13: 143-144 | |
| 11-oxo, △12-齊墩果烯 | C12: 128-129 | C13: 155-167 | C11=O: 199-200 |
| △11-13,18-epoxy-齊墩果烯 | C11: 132-133 | C12: 131醫(yī).學(xué)全在線gydjdsj.org.cn-132 | |
| △11,13(18)-齊墩果烯(異環(huán)雙烯) | C11: 126-127 C13: 136-137 | C12: 126 C18: 133 | C13: 84-85.5 |
| △9（11),12-齊墩果烯(同環(huán)雙烯) | C9: 157-155 C12: 121-122 | C11: 116-117 C13: 143-147 | |
| △12-烏蘇烯 | C12: 124-125 | C13: 139-140 | |
| △20（29-羽扇豆烯 | C29: 109 | C20: 150 |
復(fù)習(xí)題
一、簡(jiǎn)答下列問(wèn)題
1．三萜類化合物有哪些結(jié)構(gòu)類型，寫出其基本結(jié)構(gòu)和其典型的代表化合物。
2．指出人參皂苷A、B、C型、甘草酸、柴胡皂苷、齊墩果酸、熊果酸的結(jié)構(gòu)類型和生物活性。
3．皂苷具有哪些特殊性質(zhì)？
4．人參總皂苷為什么沒(méi)有溶血作用？
5．解釋皂苷溶血的原因。
|
7．
（1)請(qǐng)用虛線劃分苷元的異戊二烯單位并給苷元的碳原子編號(hào)？
（2)比較這幾個(gè)化合物在硅膠柱層析時(shí)出柱的先后順序（氯仿-甲醇梯度洗脫)？
（3)若使只水解C28位糖而不水解3位糖應(yīng)采用何種水解方法？
（4)3位和28位的苷化位移規(guī)律有何不同？
（5)歸屬下列屬于D的C-3，12，13，25和28的13C-NMR信號(hào)15.4（ )，78.9（ )，122.8（ )，143.2（ )，180.2 ppm（)
二、選擇題
A型題
1．皂苷類化合物常用的顯色劑有
A.碘化鉍鉀 B.醋酐-濃硫酸. C.三氯化鐵-鐵氰化鉀
D.鄰苯二甲酸-苯胺 E.3,5-二硝基苯甲酸
2．原人參二醇是
A.β-香樹(shù)脂醇型 B.α-香樹(shù)脂醇型 C.達(dá)瑪烷型 D.羊毛脂烷型 E.甾類
3．人參總皂苷用礦酸水解，不能生成的化合物是
A.單糖 B.人參二醇 C人參三醇 D.齊墩果酸 E.白樺脂酸
4．對(duì)皂苷一般性質(zhì)的論述，不正確的是
A.分子量較大，多為無(wú)色或白色粉末 B.極性較大，難溶于乙醚和氯仿
C.大多具有發(fā)泡性 D.均具有溶血活性 E.多具有粘膜作用
X型題
1具有溶血作用的物質(zhì)是
A.雙糖鏈皂苷 B.人參總皂苷 C.人參皂苷A型 D. 人參皂苷Ro E.甘草皂苷
三、完成下列反應(yīng)式
1．
2
.gif)