中药化学第八章三帖类化合物

第七章三萜类化合物(triterpenes)第一节概述一．定义1．三萜(triterpenes)由甲戊二羟酸衍生而成，基本碳架多具6个异戊二烯单位（C6）结构特征的化合物为三萜类化合物。此类化合物在天然界中分布很广，菌类、蕨类、单子叶和双子叶植物、动物及海洋生物中均有分布，特别在双子叶植物中分布最多。一些常用中药如人参、黄芪、甘草、三七、桔梗、远志、柴胡、茯苓、川楝皮、甘遂和泽泻等都含有三萜类化合物，并多是活性很强的有效成分。三萜类化合物中较为重要、研究最多的是三萜皂苷类。2.三萜皂苷(Triterpenoidsaponins)此类化合物大多数可溶于水，其水溶液振摇后能产生大量持久性肥皂样泡沫，故称为三萜皂苷，三萜皂苷多具－COOH故又称“酸性皂苷”。三萜与糖形成的苷为三萜皂苷。常见三萜皂苷结构组成3，生物合成OHOHOOH甲戊二羟酸OPP鲨　　烯各种结构类型三萜×2焦磷酸金合欢酯（C15）不同方式环合第二节三萜类化合物的结构与分类结构特点是基本碳架中没有碳环一、链状三萜二、单环三萜结构特点是基本碳架中存在1个碳环结构特点是基本碳架中存在2个碳环。三、双环三萜其中pouosideA具有细胞毒作用。malabaricatriene1C13-βHmalabaricatriene2C13-αHlansiosideAR=N-acetyl-β-D-glucosaminelansiosideBR=β-D-glucoselansiosideCR=β-D-xylose四、三环三萜结构特点是基本碳架中存在3个碳环.五、四环三萜结构特点是基本碳架中多存在有环戊烷骈多氢菲的4个碳环。1．羊毛脂烷(lanostane)型2．大戟烷(euphane)型HHH131417结构特点是羊毛脂烷的立体异构体，C13、C14和C17上的取代基构型与羊毛脂烷相反，分别是13α、14β、17α-构型。OHCOOH789乳香二烯酮酸△7（8）异乳香二烯酮酸△8(9)如3．达玛烷(dammarane)型4．葫芦素烷(cucurbitane)型结构特点基本碳架与羊毛脂烷型不同的是9位连有β-CH3，C5、C8、均连β-H，C10连α-H。HOHOOglcglcglcglcglcOH6-12-11-6HH雪胆甲素R=Ac罗汉果甜素Ⅴ雪胆乙素A=H（比蔗糖甜约256倍）（急性痢疾、肺结核、慢性气管炎）5．原萜烷(protostane)型6．楝烷(meliacane)型川楝素和异川楝素均有驱蛔作用，但异川楝素的毒性远比川楝素大。7．环菠萝蜜烷(cycloartane)型结构特点：(1)母核为多氢苉（C22H14），A/B,B/C,C/D环为反式，D/E环为顺式(2)取代基:甲基：具有8个（C23～C30）C4C8C10C17C14C202个甲基β-甲基β-甲基β-甲基α-甲基2个甲基（α，β）（α，β）六、五环三萜结构特点是基本碳架存在有5个碳环。主要的结构类型有齐墩果烷型、乌苏烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型等。1．齐墩果烷(oleanane)型羟基：可连1～3个，一般C3多连-OH，多为β-型，并多与糖成苷。双键：一般为Δ12（13），少数为Δ11（12）或其他位。羧基：C28,C24,C30三个甲基一般易氧化成羧基，少数C11上可氧化成羰基。β-香树脂醇型的三萜皂苷在五环三萜中占的数量最多，约为3/5以上。2．乌苏烷(ursane)型3．羽扇豆烷(lupane)型4．木栓烷(friedeiane)型5．羊齿烷(fernane)型和异羊齿烷(lsofernane)型是羽扇豆烷型的异构体，E环上的取代基在C22位上，而C8位上的角甲基转到C13位上。6．何帕烷(hopane)型和异何帕烷(isohopane)型为羊齿烷的异构体，C14和C18位均有角甲基是其结构特点。7．其他类型基本碳架结构不属以上六种类型的三萜类化合物如:第三节三萜类化合物的理化性质和溶血作用一、物理性质1．性状游离三萜类化合物大多有完好的结晶。三萜皂苷多为白色无定形粉末，吸湿性强。少数为结晶。多有苦和刺激性较强辛辣味。少数皂苷不具苦和刺激性较强辛辣味。2．熔点与旋光性游离三萜类化合物有固定的熔点，有羧基者熔点较高。三萜皂苷的熔点都较高（200℃～350℃），往往熔融前分解，熔点多不明显，测得的大多是分解点。三萜类化合物均有旋光性。3．溶解性游离三萜、三萜皂苷及其次级皂苷由于连糖数目不同溶解性差异较大2．发泡性（表面活性作用）三萜皂苷可降低水溶液的表面张力，。其水溶液经振摇能产生持久性的泡沫，并不因加热而消失（可作三萜皂苷鉴别用）：泡沫试验：区别酸性皂苷和中性皂苷：因中性皂苷在碱性条件下形成的泡沫稳定1．显色反应（1）Liebermann-Burchard反应（2）Rosen-Heimen反应二、化学性质(3)Salkowski反应(4)Tcchugaeff反应（5）Kahlenberg反应2.沉淀反应（1）皂苷可与铅盐（铜盐以及钡盐少用）产生沉淀。利用此性质可鉴别或分离中性和酸性皂苷。（2）胆甾醇沉淀（C3－OH为β-型的甾醇都可产生沉淀）：三萜皂苷可与胆甾醇生成分子复合物而产生沉淀，而且沉淀反应有如下规律：A.具3β-OH，A/B环反式或Δ5结构的甾醇与三萜皂苷形成的分子复合物稳定。B.具3α-OH，或3β-OH被酯化成苷的甾醇，不能与三萜皂苷产生沉淀。C.三萜皂苷与胆甾醇产生沉淀没有甾体皂苷稳定。3.水解反应(1)酸水解三萜皂苷所连多是α-OH糖，因此要进行剧烈水解：由于条件剧烈，因此常使苷元产生脱水，双键移位，构型异构，环合的反应。酸水解虽然易引起苷元结构的改变，但可使皂苷中的全部单糖被水解，有助于了解成苷的单糖种类。（2）乙酰解如：（3）Smith降解水解不加热（低温加热），可得到完整结构的苷元。如：（4）酶解断裂苷键的条件比Smith降解更温和。酯皂苷易完全酶解出苷元。(5)糖醛酸苷键的裂解如：四醋酸铅－醋酐法三萜皂苷全甲基化（保护羟基）全甲基化皂苷Pb(OAc)4,糖醛酸脱羧脱羧甲基化皂苷碱裂解苷键完整苷元微生物转化法：（6）酯苷键水解：酯苷键有酯键性质，可被碱加热水解此法用苛性碱，条件剧烈，水解的糖易分解此法水解可得到完整的糖，但酯苷键稳定的苷键难水解。此法可定量的裂解寡糖、苷元或次级苷，且酰基取代不解离。十分有利于测定裂解产物的结构，并可裂解苷键稳定的三萜皂苷，现多用此法裂解酯苷键三萜皂苷。三．溶血作用绝大多数三萜皂苷水溶液能使血液中红细胞破裂而出现溶血：少数三萜皂苷无溶血作用，甚至有抗溶血作用，如酯皂苷苷元部分的酯键水解后失去溶血作用三萜皂苷溶血作用强弱可用溶血指数表示。溶血指数一定温度，一定时间内，一定pH，同种红血球，等渗等条件下，能使血液中红细胞全部溶血的三萜皂苷溶液的最低浓度。如：甘草皂苷溶血指数为1:4000测定三萜皂苷的溶血试验：某些萜类（如三萜酸），胺类、脂肪酸、树脂和酸败的油脂类也可引起溶血，因此在进行溶血试验时要注意将三萜皂苷纯化后再做（胆甾醇沉淀，沉淀得到的甾体皂苷再作溶血试验）。第四节三萜类化合物的提取与分离一、三萜类化合物的提取1．醇类溶剂提取法为提取皂苷首选方法（1）含油脂高的原料可事先用石油醚脱脂以后再用醇提，（2）过滤时要趁热。（3）也可用大孔树脂纯化，将皂苷水液通过大孔树脂柱，先用水洗去部分糖和其它水溶性杂质，再用甲醇或乙醇进行梯度（低～高）洗脱纯化（极性大的杂质留在柱上）2．酸水解有机溶剂提取法此法主要提苷元注意：1.事先可酶解后再酸水解。2.要用TLC监测控制水解条件，防止异构化，以及是否水解彻底。先提总皂苷，再水解苷键，继用石油醚、苯、溶剂汽油、CHCl3等弱极性有机溶剂提取苷元3．碱水提取法提取含羧基皂苷二、三萜类化合物的分离1．分段沉淀法2．胆甾醇沉淀法利用三萜皂苷能与胆甾醇生成不溶性分子复合物进行分离。3．色谱分离法一般要用色谱法才能拿到游离三萜及三萜皂苷单体(1)吸附色谱法吸附剂：硅胶移动相：氯仿-丙酮、氯仿-甲醇或氯仿-甲醇-水等.(2)分配色谱法皂苷极性较大，难分离的皂苷可用分配色谱法进行分离。支持剂：硅胶固定相：3％草酸水溶液等流动相：氯仿-甲醇-水、二氯甲烷-甲醇-水、乙酸乙酯-乙醇-水、水饱和的正丁醇等。反相柱：Rp-18、Rp-8或Rp-2流动相：甲醇-水或乙腈-水等也可用Rp-18、Rp-8等预制反相高效薄层板制备分离皂苷。(3)高效液相色谱法高效液相色谱法是目前分离皂苷类化合物效率最高的方法。反相色谱柱，以甲醇-水、乙腈-水等系统为洗脱剂。(4)大孔树脂柱色谱大孔树脂色谱近年用于精制和初步分离皂苷。将含有皂苷的水溶液湿法上样，先用水洗涤除去糖和其他水溶性杂质，然后再用不同浓度的甲醇或乙醇依其浓度由低到高的顺序进行梯度洗脱。极性大的皂苷，可被10％～30％的甲醇或乙醇洗脱下来，极性小的皂苷，则被50％以上的甲醇或乙醇洗脱下来。(5)凝胶色谱法SephadexLH-20，不同浓度的甲醇、乙醇或水等溶剂洗脱分离第五节三萜类化合物的结构研究一、UV光谱齐墩果烷型三萜多具有双键(如Δ12),可用紫外光谱判断其双键类型孤立双键205～250nm微弱吸收α,β－不饱和羰基242～250nm异环共轭双烯240、250、260nm同环共轭双烯285nm18β－H构型248～249nm11-oxo，△12-齐墩果烷型18α－H构型242～243nm。二、MS1．游离三萜类化合物多为烷烃结构，用EI-MS可出分子离子峰及相应的裂解碎片峰。(1)齐墩果-12-烯（乌苏-12-烯）类三萜化合物[M－CH3]+，[M－OH]+，[M－COOH]+等碎片峰。主要特征碎片离子峰是C环△12RDA裂解产生的含A、B环和C、D环的碎片峰.由于分子中存在C12双键，具环己烯结构，故C环易发生RDA裂解，出现含A、B环和D、E环的碎片离子峰。(2)羽扇豆醇型三萜皂苷元其特征碎片离子峰为失异丙基碎片离子峰[M-43]+。2．三萜皂苷主要以FD-MS和FAB-MS测定。例:齐墩果酸-3-0-β-D-葡萄糖基-(1→4)-0-β-D-葡萄糖基-(1→3)-0-α-L-鼠李糖基-(1→2)-0-α-L-阿拉伯糖苷.FAB-MS（pos.）1081[M＋Na]＋准分子离子峰：1081－23=1058(分子量)919[(M＋Na)-162]＋准分子离子峰－末端己糖：糖链末端为己糖757[(M＋Na)-162-162]＋准分子离子峰－己糖×2：末端己糖前连另一己糖611[(M＋Na)-162-162-146]＋准分子离子峰－己糖×2－去氧己糖：内侧己糖前连一去氧己糖479[(M＋Na)-162-162-146-132]＋准分子离子峰－己糖×2－去氧己糖－戊糖：去氧糖前连戊糖，且此四个单糖组成一条糖链479＝齐墩果酸分子量＋Na（苷元）：糖链全部打掉。以上FD-MS测定数据与该三萜皂苷的分子量及糖链连接顺序完全吻合。三、NMR谱1．1H－NMR:可提供甲基质子、连氧碳上质子、烯氢质子及糖端基质子结构信息。－CH3：三萜皂苷在高场区出多个－CH3单峰为其氢谱特征。一般甲基质子0.60～1.50羽扇豆烷30－CH31.63～1.80宽S峰－COCH31.82～2.07S－COOCH33.6S6－去氧糖5－CH31.4～1.7dJ＝5.5～7.0Hz烯－H：一般4.3～6环内双键氢8位5环外双键氢8位5Δ1212－H4.35～5.50宽S峰或重峰11－羰，Δ12（共轭）5.55SΔ9（11），12（共轭）5.50～5.60各d峰5.40～5.60dΔ11，13（18）6.40～6.80dd3.2～44～5.52．13C－NMR三萜皂苷的13C－NMR几乎可以出每一个碳的共振信号，其不同碳的特征信号为：母核角甲基8.9～33.723－CH3，29－CH3为e键，处低场28.0、33.0苷元非连氧碳及非烯碳60.0连氧碳（苷元、糖）60.0～90.0烯碳109.0～160.0羰基碳170.0～220.0（1）不同结构母核的确定特征季碳信号的区别特征：齐墩果烷型C4、C8、C