三萜及其苷類

1、第七章 三萜及其苷類(Triterpenoids and Saponins),衛(wèi)生部規(guī)劃教材——天然藥物化學(xué)（第五版）,第一節(jié) 概述,定義:由30個碳原子組成的萜類化合物，分子中有6個異戊二烯單位，通式(C5H8)6 。 三萜類(triterpenes)在自然界分布廣泛，有的游離存在于植物體，稱為三萜皂苷元 (Triterpenoid sapogenins)；有的以與糖結(jié)合成苷的形式存在，稱為三萜皂苷 (Triterpenoid

2、 saponins)。,一、三萜的定義,因三萜皂苷多溶于水，振搖后可生成膠體溶液，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，故又稱其為酸性皂苷。 與甾體皂苷相同，三萜皂苷也具有溶血、毒魚及毒貝類的作用。,三萜皂苷,甾體皂苷,二、三萜的分布 三萜類(triterpenes)在自然界分布廣泛，菌類、蕨類、單子葉、雙子葉植物、動物及海洋生物中均有分布，尤以雙子葉植物中分布最多。 主要分布于石竹科、五加科、豆科、七葉樹科

3、、遠(yuǎn)志科、桔?？萍靶⒖?。含有三萜類成分的主要中藥如人參、甘草、柴胡、黃芪、桔梗、川楝皮、澤瀉、靈芝等。,少數(shù)三萜類成分也存在于動物體，如從羊毛脂中分離出羊毛脂醇，從鯊魚肝臟中分離出鯊烯；從海洋生物如海參、軟珊瑚中也分離出各種類型的三萜類化合物。,三、存在形式,多以游離或成苷成酯的形式存在 苷元：四環(huán)三萜、五環(huán)三萜 常見的糖：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） 糖鏈：單糖鏈、雙糖鏈、三糖

4、鏈 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產(chǎn)物,四、研究進(jìn)展,近30年來，三萜類成分的研究進(jìn)展很快，特別是近10年從海洋生物中得到不少新型三萜化合物，是萜類成分研究中較為活躍的領(lǐng)域之一。 人參皂苷能促進(jìn)RNA蛋白質(zhì)的生物合成，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝，增強免疫功能。,柴胡皂苷能抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，有明顯的抗炎作用，并能減低血漿中膽固醇和甘油三酯的水平。 七葉皂苷具有明顯的抗?jié)B出、抗炎、抗淤血作用，能恢復(fù)毛細(xì)血管

5、的正常的滲透性，提高毛細(xì)血管張力，控制炎癥，改善循環(huán)，對腦外傷及心血管病有較好的治療作用。,第二節(jié) 三萜類化合物的生物合成,三萜是由鯊烯(squalene)經(jīng)過不同的途徑環(huán)合而成，而鯊烯是由倍半萜金合歡醇(farnesol)的焦磷酸酯尾尾縮合而成。這樣就溝通了三萜和其它萜類之間的生源關(guān)系。,第三節(jié) 四環(huán)三萜,三萜類化合物的結(jié)構(gòu)類型很多，多數(shù)三萜為四環(huán)三萜和五環(huán)三萜，少數(shù)為鏈狀、單環(huán)、雙環(huán)和三環(huán)三萜。近幾十年還發(fā)現(xiàn)了許多由于氧

6、化、環(huán)裂解、甲基轉(zhuǎn)位、重排及降解等而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高度氧化的新骨架類型的三萜類化合物。,四環(huán)三萜(tetracyclic triterpenoids) 在生源上可視為由鯊烯變?yōu)殓摅w的中間體，大多數(shù)結(jié)構(gòu)和甾醇很相似，亦具有環(huán)戊烷駢多氫菲的四環(huán)甾核。在4、4、14位上比甾醇多三個甲基，也有認(rèn)為是植物甾醇的三甲基衍生物。存在于自然界較多的四環(huán)三萜或其皂苷苷元主要有：羊毛脂烷、達(dá)瑪烷、甘遂烷、環(huán)阿屯烷（環(huán)阿爾廷烷）、葫蘆烷、楝苦素型和原萜烷

7、型三萜類。,一、羊毛脂烷型,從環(huán)氧鯊烯由全椅-船-椅式構(gòu)象形成，其A/B, B/C, C/D環(huán)均為反式。10、13、14位分別連有?, ?, ?-CH3，C20為R構(gòu)型，C17側(cè)鏈為β構(gòu)型,C3位常有-OH存在。,從靈芝中分離出一個三萜化合物，具有扶正固本之功。它的結(jié)構(gòu)與羊毛甾烷相比，多了3=O，11=O，15=O，23=O，27-CH3→27-COOH，是羊毛甾烷的高度氧化化合物。,二、達(dá)瑪烷型,從環(huán)氧鯊烯由全椅式構(gòu)象形成，其結(jié)構(gòu)特

8、點是A/B、B/C、C/D環(huán)均為反式, C13位?-CH3移到C8位,C13有?-H, C17有?側(cè)鏈,C20構(gòu)型為R或S。,舉例：人參中含有人參皂苷(ginsenosides),人參中的人參皂苷(ginsenosides):,由20(S)-原人參二醇衍生的皂苷:,由人參三醇衍生的皂苷:,在HCl溶液中,20(S)原人參二醇或20(S)原人參三醇20位羥基發(fā)生異構(gòu),轉(zhuǎn)變成20(R)原人參二醇或20(R)原人參三醇,再環(huán)合生成人參二醇或人

9、參三醇。,由達(dá)瑪烷衍生的人參皂苷，在生物活性上有顯著的差異。例如由20(S)-原人參三醇衍生的皂苷有溶血性質(zhì)，而由20(S)-原人參二醇衍生的皂苷則具對抗溶血的作用，因此人參總皂苷不能表現(xiàn)出溶血的現(xiàn)象。 人參皂苷Rg1有輕度中樞神經(jīng)興奮作用及抗疲勞作用。人參皂苷Rh則有中樞神經(jīng)抑制作用和安定作用。 人參皂苷Rb1還有增強核糖核酸聚合酶的活性，而人參皂苷Rc則有抑制核糖核酸聚合酶的活性。,三、甘遂烷型,從環(huán)氧鯊烯由全椅-船-椅式構(gòu)象形

10、成，其A/B, B/C, C/D環(huán)均為反式，10、13、14位分別連有?, ?, ?-CH3，C20為S構(gòu)型。,四、環(huán)阿屯型,基本骨架與羊毛脂烷相似，差別僅在于環(huán)阿屯型19位甲基與9位脫氫形成三元環(huán)。,膜莢黃芪Astragalusmembranaceus，具有補氣，強壯之功效。從其中分離鑒定的皂苷有近20個，多數(shù)皂苷的苷元為環(huán)黃芪醇 cycloastragenol 。,五、葫蘆烷型,基本骨架與羊毛脂烷相似，但它有5?-H, 10?-H,

11、9?-CH3。,云南果血膽為清熱解毒藥，從其中分離出抗菌消炎成分血膽甲素(cucurbitacin IIa)，血膽乙素(cucurbitacin Iib)。,六、楝烷型,楝科楝屬植物苦楝果實及樹皮中含多種三萜成分，具苦味，總稱為楝苦素類成分，其由26個碳構(gòu)成，屬于楝烷型。其A/B, B/C, C/D均為反式；具有 C8-βCH3， C10-βCH3，C13-αCH3。,七、原萜烷 (protostane) 型,與達(dá)瑪烷型比較，實際上是達(dá)

12、瑪烷型的立體異構(gòu)體。C8-CH3為α型，C9-H為β型；C13-H為α型，C14-CH3為β型；C17側(cè)鏈為α型。,,中藥澤瀉具有利尿滲濕的功效，近年來用于治療高血脂癥，對降低血清總膽固醇有療效。已分離出澤瀉萜醇A、B、C等原萜烷型三萜化合物。,,第四節(jié) 五環(huán)三萜的結(jié)構(gòu)類型,多數(shù)三萜皂苷苷元以五環(huán)三萜形式存在。其C3-OH與糖結(jié)合成苷，苷元中常含有羧基，故又稱酸性皂苷，在植物體中常與鈣、鎂等離子結(jié)合成鹽。五環(huán)三萜主要有下面幾種類型：,一

13、、齊墩果烷型(oleanane),又稱b-香樹脂烷型(β-amyrane) ，在植物界分布極為廣泛。其基本碳架是多氫蒎的五環(huán)母核，環(huán)的構(gòu)型為A/B反，B/C反，C/D反，D/E順，C28常有-COOH，有時也在C4位，C3常有羥基，C12、C13位往往有不飽和雙鍵的存在。,甘草(Glycyrrhiza urlensis)中含有甘草次酸(glycyrrhetinic acid)和甘草酸(glycyrrhizic acid)[又稱甘草皂苷(

14、glycyrrhizin )或甘草甜素]。甘草次酸有促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)樣作用，臨床上用于抗炎和治療胃潰瘍。但只有18-βH的甘草次酸才有此活性，18αH者無此活性。,甘草酸（Glycyrrhizic acid ） 植物來源：豆科植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch) 的干燥根及根莖英文名稱：Liquorice分子式及分子量：C42H62O16 ; 822.92藥理作用：甘草酸具有腎上腺

15、皮質(zhì)激素樣作用，能抑制毛細(xì)血管通透性，減輕過敏性休克的癥狀?？梢越档透哐獕翰∪说难迥戠薮?。,甘草酸二銨（注射劑） Diammonium Glycyrrhizinate 【主要成分】同甘草酸二銨膠囊。 【藥理作用】同甘草酸二銨膠囊。 【適應(yīng)證】同甘草酸二銨膠囊。 【不良反應(yīng)】同甘草酸二銨膠囊。 【用法用量】靜脈注射1日1次，150mg/次，用10％葡萄糖注射液250ml稀釋后緩慢滴注。 【注意事項】本品未經(jīng)稀釋不得進(jìn)行注

16、射；治療中應(yīng)檢測血清鈉、鉀和血壓；治療中出現(xiàn)高血壓、血鈉滯留、低血鉀等應(yīng)停藥或適當(dāng)減量。,甘草次酸（Glycyrrhetinic acid）,植物來源：豆科植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch)的根、根莖英文名稱：Liquorice分子式及分子量：C30H46O4 ; 470.64 藥理作用：甘草次酸具有抗菌、抗腫瘤及腎上腺皮質(zhì)激素樣作用，可制成抗炎抗過敏制劑，用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、氣喘、過敏性及職業(yè)

17、性皮炎、眼耳鼻喉科炎癥及潰瘍等。,二、烏蘇烷型,又稱?-香樹脂烷型(α-amyrane)或熊果烷型，其分子結(jié)構(gòu)與齊墩果烷型不同之處是E環(huán)上兩個甲基位置不同，即C20位的甲基移到C19位上。此類三萜大多是烏蘇酸的衍生物。,熊果酸（Ursolic acid） 植物來源：木犀科植物女貞(Ligustrum lucidum Ait.)葉英文名稱：Glossy Privet分子式及分子量：C30H48O3 ：456.68 3β-

18、Hydroxyurs -12-en -28-oic acid (I) 藥理作用： 熊果酸又名烏索酸，烏蘇酸，屬三萜類化合物。具有鎮(zhèn)靜、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗?jié)?、降低血糖等多種生物學(xué)效應(yīng)。,研發(fā)進(jìn)展：,近年來發(fā)現(xiàn)它具有抗致癌、抗促癌、誘導(dǎo)F9畸胎瘤細(xì)胞分化和抗血管生成作用。研究發(fā)現(xiàn)：熊果酸能明顯抑制HL－60細(xì)胞增殖，可誘導(dǎo)其凋亡；能使小鼠的巨噬細(xì)胞吞噬功能顯著提高。體內(nèi)試驗證明，熊果酸可以明顯增強機(jī)體免疫功能。說明它的抗腫瘤作

19、用廣泛，極有可能成為低毒有效的新型抗癌藥物。,中藥地榆 (Sanguisorba officinalis)具有涼血止血的功效，其中含有地榆皂苷B, E (sanguisorbin B and E)，是烏蘇酸的苷。,三、羽扇豆烷型,羽扇豆烷三萜類E環(huán)為五元碳環(huán)，且在E環(huán)19位有異丙基以α構(gòu)型取代，A/B、B/C、C/D及D/E均為反式。,白樺脂醇(betulin)存在于中草藥酸棗仁、樺樹皮、棍欄樹皮、槐花等中。 白樺脂酸(betulin

20、ic acid) 存在于酸棗仁、樺樹皮、柿蒂、天門冬、石榴樹皮及葉、睡菜葉等中。 羽扇豆醇(lupeol)存在于羽扇豆種皮中。,四、木栓烷型,由齊墩果烯經(jīng)甲基移位轉(zhuǎn)變而來。,雷公藤酮是失去25甲基的木栓烷型衍生物?；瘜W(xué)名3-hydroxy-25-nor-friedel-3,1(10)-dien-2-one-30-oic acid.,,,性狀：苷元有較好晶型，皂苷多為無定形粉末。 氣味：皂苷多數(shù)具有苦而辛辣味，其粉末對人體黏膜具有強烈

21、刺激性，但甘草皂苷有顯著而強的甜味，對黏膜刺激性弱。皂苷還具吸濕性。溶解性：,第五節(jié) 理化性質(zhì),皂苷：可溶于水，易溶于熱水，溶于含水醇（甲醇、乙醇、丁醇、戊醇等），溶于熱甲醇、乙醇；幾不溶于乙醚、苯、丙酮等有機(jī)溶劑。 皂苷在提取的過程中會產(chǎn)生次級苷，水溶性下降，溶于中等極性有機(jī)溶劑（醇，乙酸乙酯）。 皂苷元：不溶于水，易溶于石油醚、苯、CHCl3、Et2O。,一、性狀及溶解性,二、顏色反應(yīng),1）濃H2SO4-醋酐（Lieberma

22、nn-burchard） 反應(yīng) 樣品溶于冰醋酸，加濃硫酸-醋酐(1:20)，產(chǎn)生紅→ 紫→ 藍(lán)→ 綠→ 污綠等顏色變化，最后褪色。 甾體皂苷也有此反應(yīng)，但顏色變化快，在顏色變化的最后呈現(xiàn)污綠色；而三萜皂苷顏色變化稍慢，且不出現(xiàn)污綠色。,2）五氯化銻（kahlenberg）反應(yīng) 三氯化銻或五氯化銻反應(yīng) 將樣品醇溶液點于濾紙上，噴以20%三氯化銻（或五氯化銻）氯仿溶液（不應(yīng)含乙醇和水）干燥后，60-

23、70 ℃加熱，顯黃色、灰藍(lán)色、灰紫色斑點，在紫外燈下顯藍(lán)紫色熒光（甾體皂苷則顯黃色熒光）。 注意：五氯化銻腐蝕性很強，宜少量配置，用后倒掉。,3）三氯醋酸（Rosen-Heimer）反應(yīng) 樣品溶液點于濾紙上，噴25%三氯醋酸乙醇溶液，加熱至100℃，顯紅色→紫色斑點。 4）氯仿-濃硫酸（salkawski）反應(yīng) 將樣品溶于氯仿，加入濃硫酸后，在氯仿層呈現(xiàn)紅色或蘭色，硫酸層有綠色熒光出現(xiàn)。,5）冰醋酸-乙

24、酰氯（Tschugaeff）反應(yīng) 樣品溶于冰醋酸，加乙酰氯數(shù)滴及氯化鋅結(jié)晶數(shù)粒，稍加熱，則呈現(xiàn)淡紅色或紫紅色。,親水性基團(tuán)為糖，親脂性基團(tuán)為苷元，當(dāng)二種基團(tuán)比例適當(dāng)時具有表面活性。皂苷水溶液經(jīng)強烈振搖能產(chǎn)生持久性的泡沫，且不因加熱而消失。,三、表面活性,四、溶血作用,皂苷水溶液能與紅細(xì)胞壁上的膽甾醇結(jié)合，生成不溶于水的分子復(fù)合物，破壞了紅細(xì)胞的正常滲透，使細(xì)胞內(nèi)滲透壓增加而發(fā)生崩解，從而導(dǎo)致溶血現(xiàn)象，故皂苷又稱為皂毒素(

25、saptoxins)。因此，皂苷水溶液不能用于靜脈注射或肌肉注射。 但并不是所有的皂苷都具有溶血作用，如以人參二醇為苷元的皂苷則無溶血作用。 溶血指數(shù)：指在一定條件下能使血液中紅細(xì)胞完全溶解的最低皂苷濃度。如甘草皂苷，溶血指數(shù)1：4000，溶血性能較強。,菊科植物蟛蜞菊,蟛蜞菊內(nèi)酯,[藥理作用] 酊劑和煎劑用試管稀釋法對白喉桿菌，金黃色葡萄球菌和乙型鏈球菌、枯草桿菌均有不同程度的抑制作用。,五.沉淀反應(yīng),皂苷的水溶液可以和一些金屬

26、鹽類如鉛鹽、鋇鹽、銅鹽等產(chǎn)生沉淀。此性質(zhì)可用于皂苷的分離：先用金屬鹽使皂苷沉淀下來，分離出來之后在對其分解脫鹽。 如：三萜皂苷+PbAc2→沉淀→分解脫鉛→皂苷 缺點：鉛鹽吸附力強，容易帶入雜質(zhì)，并且在脫鉛時鉛鹽也會帶走一些皂苷，脫鉛也不一定能脫干凈。 三萜皂苷為酸性皂苷，可用中性PbAc2沉淀，而甾體皂苷則為中性皂苷，須用堿性PbAc2沉淀。,一、三萜化合物的提取與分離,（一） 提取 1.醇提，提取物直接進(jìn)

27、行分離； 2.醇提，有機(jī)溶劑萃??； 3.制備成衍生物再進(jìn)行分離； 4.將皂苷進(jìn)行水解，有機(jī)溶劑提； （二）分離 硅膠柱層析,第六節(jié) 提取與分離,二、三萜皂苷的提取與分離,特性： 難以結(jié)晶，多為無定形粉末。 由于糖分子的引入，極性基團(tuán)明顯增多，致使極性增強，故具有較大的極性而易溶于醇類溶劑、含水醇及水。 難溶于弱極性的有機(jī)溶劑。,,◆常用的提取方法,甲醇或乙醇 提取

28、,脫脂 正丁醇萃取,沉降,總皂苷,大孔 吸附樹脂柱,,,,,,,（二）分離,1.分配柱層析法 以硅膠為支持劑，CHCl3-MeOH-H2O，CH2Cl2-MeOH-H2O，EtOAc-EtOH-H2O或水飽和的正丁醇等溶劑系統(tǒng)洗脫。 2.反相層析法 以反相鍵合相RP-18、RP-8或RP-2為填充劑，常用CH3OH-H2O或乙腈-水為洗脫劑。,1、紫外光譜(UV),結(jié)構(gòu)中有一個孤立雙鍵:205-250nm 處有微弱吸收; α

29、、β不飽和羰基λmax:242-250nm；異環(huán)共軛雙烯λmax:240、250、260nm；同環(huán)共軛雙烯λmax:285nm。多數(shù)三萜類化合物不產(chǎn)生紫外吸收，但以濃硫 酸為試劑測定五環(huán)三萜類化合物時，可在310nm處 觀察到最大吸收，且不受母核上的取代基影響。,,,第七節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,2、紅外光譜(IR),根據(jù)紅外光譜A區(qū)（1355-1392cm-1）和B區(qū)(1245- 1330 cm -1 ）的碳?xì)湮諄韰^(qū)別齊墩果烷、

30、烏蘇烷和四環(huán)三萜的基本骨架。,齊墩果烷型的A區(qū)有兩個峰（1392-1379cm-1，1370-1355cm -1）；B區(qū)有三個峰（1330-1315cm-1，1306-1299cm-1，1269-1250cm-1）。,烏蘇烷型的A區(qū)有三個峰（1392-1386cm-1，1383-1370cm-1，1364-1359cm-1）；B區(qū)也有三個峰（1312-1308cm-1,1276-1270cm-1,1250-1245cm -1）。,四環(huán)三

31、萜的A區(qū)和B區(qū)都只有一個峰。,,,,還可根據(jù)紅外光譜初步判斷三萜母核上 羥基的類型。通常伯羥基的吸收在3640-3641cm-1，仲羥基在3623-3630cm-1（a鍵仲羥基在3625-3628cm-1，e鍵仲羥基在3623-3630cm-1）。,3、質(zhì)譜三萜類化合物質(zhì)譜裂解有較強的規(guī)律： 1）當(dāng)有環(huán)內(nèi)雙鍵時，一般都有較特征的反Diels-Alder(RDA)裂解； 2）如無環(huán)內(nèi)雙鍵時，常從C環(huán)斷裂成兩個碎片； 3）在有些情況