中藥化學(xué)第八章三帖類化合物課件

第七章三萜類化合物

(triterpenes)第一節(jié)概述

一．定義

1．三萜(triterpenes)由甲戊二羥酸衍生而成，基本碳架多具6個異戊二烯單位（C6）結(jié)構(gòu)特征的化合物為三萜類化合物。

此類化合物在天然界中分布很廣，菌類、蕨類、單子葉和雙子葉植物、動物及海洋生物中均有分布，特別在雙子葉植物中分布最多。一些常用中藥如人參、黃芪、甘草、三七、桔梗、遠(yuǎn)志、柴胡、茯苓、川楝皮、甘遂和澤瀉等都含有三萜類化合物，并多是活性很強(qiáng)的有效成分。三萜類化合物中較為重要、研究最多的是三萜皂苷類。

2.三萜皂苷(Triterpenoidsaponins)

此類化合物大多數(shù)可溶于水，其水溶液振搖后能產(chǎn)生大量持久性肥皂樣泡沫，故稱為三萜皂苷，三萜皂苷多具－COOH故又稱“酸性皂苷”。

三萜與糖形成的苷為三萜皂苷。第二節(jié)三萜類化合物的結(jié)構(gòu)與分類

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是基本碳架中沒有碳環(huán)

一、鏈狀三萜

二、單環(huán)三萜

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是基本碳架中存在1個碳環(huán)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是基本碳架中存在2個碳環(huán)。三、雙環(huán)三萜

其中pouosideA具有細(xì)胞毒作用。

malabaricatriene1C13-βHmalabaricatriene2C13-αHlansiosideAR=N-acetyl-β-D-glucosaminelansiosideBR=β-D-glucoselansiosideCR=β-D-xylose四、三環(huán)三萜

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是基本碳架中存在3個碳環(huán)

.五、四環(huán)三萜

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是基本碳架中多存在有環(huán)戊烷駢多氫菲的4個碳環(huán)。

1．羊毛脂烷(lanostane)型

3．達(dá)瑪烷(dammarane)型

5．原萜烷(protostane)型

7．環(huán)菠蘿蜜烷(cycloartane)型

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

(1)母核為多氫苉（C22H14），A/B,B/C,C/D環(huán)為反式，D/E環(huán)為順式

(2)取代基:

甲基：具有8個（C23～C30）

C4C8C10C17C14C202個甲基β-甲基β-甲基β-

甲基α-甲基2個甲基（α，β）（α，β）六、五環(huán)三萜

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是基本碳架存在有5個碳環(huán)。主要的結(jié)構(gòu)類型有齊墩果烷型、烏蘇烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型等。

1．齊墩果烷(oleanane)型

羥基：可連1～3個，一般C3多連-OH，多為β-型，并多與糖成苷。雙鍵：一般為Δ12（13），少數(shù)為Δ11（12）或其他位。

羧基：C28,C24,C30三個甲基一般易氧化成羧基，少數(shù)C11上可氧化成羰基。

β-香樹脂醇型的三萜皂苷在五環(huán)三萜中占的數(shù)量最多，約為3/5以上。2．烏蘇烷(ursane)型

4．木栓烷(friedeiane)型

5．羊齒烷(fernane)型和異羊齒烷(lsofernane)型

是羽扇豆烷型的異構(gòu)體，E環(huán)上的取代基在C22位上，而C8位上的角甲基轉(zhuǎn)到C13位上。

第三節(jié)三萜類化合物的理化性質(zhì)和溶血作用一、物理性質(zhì)1．性狀游離三萜類化合物大多有完好的結(jié)晶。三萜皂苷多為白色無定形粉末，吸濕性強(qiáng)。少數(shù)為結(jié)晶。多有苦和刺激性較強(qiáng)辛辣味。少數(shù)皂苷不具苦和刺激性較強(qiáng)辛辣味。2．熔點(diǎn)與旋光性游離三萜類化合物有固定的熔點(diǎn)，有羧基者熔點(diǎn)較高。三萜皂苷的熔點(diǎn)都較高（200℃～350℃），往往熔融前分解，熔點(diǎn)多不明顯，測得的大多是分解點(diǎn)。三萜類化合物均有旋光性。3．溶解性游離三萜、三萜皂苷及其次級皂苷由于連糖數(shù)目不同溶解性差異較大1．顯色反應(yīng)

（1）Liebermann-Burchard反應(yīng)

（2）Rosen-Heimen反應(yīng)

二、化學(xué)性質(zhì)

(3)Salkowski反應(yīng)

(4)Tcchugaeff反應(yīng)

（5）Kahlenberg反應(yīng)

2.沉淀反應(yīng)

（1）皂苷可與鉛鹽（銅鹽以及鋇鹽少用）產(chǎn)生沉淀。

利用此性質(zhì)可鑒別或分離中性和酸性皂苷。

3.水解反應(yīng)

(1)酸水解

三萜皂苷所連多是α-OH糖，因此要進(jìn)行劇烈水解：

由于條件劇烈，因此常使苷元產(chǎn)生脫水，雙鍵移位，構(gòu)型異構(gòu)，環(huán)合的反應(yīng)。酸水解雖然易引起苷元結(jié)構(gòu)的改變，但可使皂苷中的全部單糖被水解，有助于了解成苷的單糖種類。（2）乙酰解

如：

（3）Smith降解

水解不加熱（低溫加熱），可得到完整結(jié)構(gòu)的苷元。如：

（4）酶解

斷裂苷鍵的條件比Smith降解更溫和。酯皂苷易完全酶解出苷元。

(5)糖醛酸苷鍵的裂解

如：四醋酸鉛－醋酐法三萜皂苷全甲基化（保護(hù)羥基）全甲基化皂苷Pb(OAc)4,糖醛酸脫羧脫羧甲基化皂苷堿裂解苷鍵完整苷元微生物轉(zhuǎn)化法：（6）酯苷鍵水解：酯苷鍵有酯鍵性質(zhì)，可被堿加熱水解

此法用苛性堿，條件劇烈，水解的糖易分解

此法水解可得到完整的糖，但酯苷鍵穩(wěn)定的苷鍵難水解。

此法可定量的裂解寡糖、苷元或次級苷，且酰基取代不解離。十分有利于測定裂解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，并可裂解苷鍵穩(wěn)定的三萜皂苷，現(xiàn)多用此法裂解酯苷鍵三萜皂苷。三．溶血作用

絕大多數(shù)三萜皂苷水溶液能使血液中紅細(xì)胞破裂而出現(xiàn)溶血：少數(shù)三萜皂苷無溶血作用，甚至有抗溶血作用，如

酯皂苷苷元部分的酯鍵水解后失去溶血作用

三萜皂苷溶血作用強(qiáng)弱可用溶血指數(shù)表示。

溶血指數(shù)

一定溫度，一定時間內(nèi)，一定pH，同種紅血球，等滲等條件下，能使血液中紅細(xì)胞全部溶血的三萜皂苷溶液的最低濃度。

如：

甘草皂苷溶血指數(shù)為1:4000測定三萜皂苷的溶血試驗(yàn)：

某些萜類（如三萜酸），胺類、脂肪酸、樹脂和酸敗的油脂類也可引起溶血，因此在進(jìn)行溶血試驗(yàn)時要注意將三萜皂苷純化后再做（膽甾醇沉淀，沉淀得到的甾體皂苷再作溶血試驗(yàn)）。第四節(jié)三萜類化合物的提取與分離

一、三萜類化合物的提取1．醇類溶劑提取法為提取皂苷首選方法（1）含油脂高的原料可事先用石油醚脫脂以后再用醇提，

（2）過濾時要趁熱。

（3）也可用大孔樹脂純化，將皂苷水液通過大孔樹脂柱，先用水洗去部分糖和其它水溶性雜質(zhì)，再用甲醇或乙醇進(jìn)行梯度（低～高）洗脫純化（極性大的雜質(zhì)留在柱上）

2．酸水解有機(jī)溶劑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監(jiān)測控制水解條件，防止異構(gòu)化，以及是否水解徹底。先提總皂苷，再水解苷鍵，繼用石油醚、苯、溶劑汽油、CHCl3等弱極性有機(jī)溶劑提取苷元

3．堿水提取法提取含羧基皂苷二、三萜類化合物的分離1．分段沉淀法2．膽甾醇沉淀法利用三萜皂苷能與膽甾醇生成不溶性分子復(fù)合物進(jìn)行分離。3．色譜分離法

一般要用色譜法才能拿到游離三萜及三萜皂苷單體

(1)吸附色譜法

吸附劑：硅膠移動相：氯仿-丙酮、氯仿-甲醇或氯仿-甲醇-水等.(2)分配色譜法皂苷極性較大，難分離的皂苷可用分配色譜法進(jìn)行分離。支持劑：硅膠固定相：3％草酸水溶液等流動相：氯仿-甲醇-水、二氯甲烷-甲醇-水、乙酸乙酯-乙醇-水、水飽和的正丁醇等。反相柱：Rp-18、Rp-8或Rp-2流動相：甲醇-水或乙腈-水等也可用Rp-18、Rp-8等預(yù)制反相高效薄層板制備分離皂苷。(3)高效液相色譜法

高效液相色譜法是目前分離皂苷類化合物效率最高的方法。反相色譜柱，以甲醇-水、乙腈-水等系統(tǒng)為洗脫劑。(4)大孔樹脂柱色譜大孔樹脂色譜近年用于精制和初步分離皂苷。將含有皂苷的水溶液濕法上樣，先用水洗滌除去糖和其他水溶性雜質(zhì)，然后再用不同濃度的甲醇或乙醇依其濃度由低到高的順序進(jìn)行梯度洗脫。極性大的皂苷，可被10％～30％的甲醇或乙醇洗脫下來，極性小的皂苷，則被50％以上的甲醇或乙醇洗脫下來。(5)凝膠色譜法SephadexLH-20，不同濃度的甲醇、乙醇或水等溶劑洗脫分離第五節(jié)三萜類化合物的結(jié)構(gòu)研究一、UV光譜

齊墩果烷型三萜多具有雙鍵(如Δ12),可用紫外光譜判斷其雙鍵類型孤立雙鍵205～250nm微弱吸收α

,β－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

18β

－H構(gòu)型248～249nm11-oxo，△12-齊墩果烷型18α－H構(gòu)型242～243nm。二、MS1．游離三萜類化合物多為烷烴結(jié)構(gòu)，用EI-MS可出分子離子峰及相應(yīng)的裂解碎片峰。(1)齊墩果-12-烯（烏蘇-12-烯）類三萜化合物[M－CH3]+，[M－OH]+，[M－COOH]+等碎片峰。主要特征碎片離子峰是C環(huán)△12

RDA裂解產(chǎn)生的含A、B環(huán)和C、D環(huán)的碎片峰.由于分子中存在C12雙鍵，具環(huán)己烯結(jié)構(gòu)，故C環(huán)易發(fā)生RDA裂解，出現(xiàn)含A、B環(huán)和D、E環(huán)的碎片離子峰。(2)羽扇豆醇型三萜皂苷元其特征碎片離子峰為失異丙基碎片離子峰[M-43]+。2．三萜皂苷主要以FD-MS和FAB-MS測定。例:齊墩果酸-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]＋準(zhǔn)分子離子峰：1081－23=1058(分子量)919[(M＋Na)-162]＋準(zhǔn)分子離子峰－末端己糖：糖鏈末端為己糖757[(M＋Na)-162-162]＋

準(zhǔn)分子離子峰－己糖×2：末端己糖前連另一己糖611[(M＋Na)-162-162-146]＋準(zhǔn)分子離子峰－己糖×2－去氧己糖：內(nèi)側(cè)己糖前連一去氧己糖479[(M＋Na)-162-162-146-132]＋準(zhǔn)分子離子峰－己糖×2－去氧己糖－戊糖：去氧糖前連戊糖，且此四個單糖組成一條糖鏈479＝齊墩果酸分子量＋Na

（苷元）：糖鏈全部打掉。以上FD-MS測定數(shù)據(jù)與該三萜皂苷的分子量及糖鏈連接順序完全吻合。

三、NMR譜1．1H－NMR:可提供甲基質(zhì)子、連氧碳上質(zhì)子、烯氫質(zhì)子及糖端基質(zhì)子結(jié)構(gòu)信息。－CH3：三萜皂苷在高場區(qū)出多個－CH3單峰為其氫譜特征。一般甲基質(zhì)子0.60～1.50羽扇豆烷30－CH31.63～1.80寬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環(huán)內(nèi)雙鍵氫8位>5環(huán)外雙鍵氫8位<5Δ1212－H4.35～5.50寬S峰或重峰11－羰，Δ12（共軛）5.55SΔ9（11），12（共軛）5.50～5.60各d峰

5.40～5.60d

Δ11，13（18）

6.40～6.80dd3.2～44～5.52．13C－NMR三萜皂苷的13C－NMR幾乎可以出每一個碳的共振信號，其不同碳的特征信號為：母核角甲基8.9～33.723－CH3，29－CH3為e鍵，處低場28.0、33.0苷元非連氧碳及非烯碳<60.0連氧碳（苷元、糖）60.0～90.0烯碳109.0～160.0羰基碳170.0～220.0

（1）不同結(jié)構(gòu)母核的確定特征季碳信號的區(qū)別特征：齊墩果烷型C4、C8、C10、C14、C17、、C206個季碳烏蘇烷型C4、C8、C10、C14、C17、5個季碳羽扇豆烷型烯碳信號區(qū)別特征：齊墩果酸型Δ12(13)C12120.0～124.0C13144.0～145.0烏蘇烷型Δ12(13)C12>124.0（多為125.0）C13140.0白樺脂酸型Δ20(29)C20150.0C29110.0（2）苷化位置的確定成苷羥基碳一般低場位移（苷化位移）C3－O－糖：C3低移8～1028－CO－O－糖（酯苷）C28高場位移2～5糖的端基碳95～96（3）羥基取代位置確定（齊墩果烷型）A.羥基取代：α－C低移34～50β－C低移2～10γ－C高移0～9與29－CH3，30－CH3比較B.29、30－COOH和CH2OH的確定C29或C30位－COOH或－CH2OHC19

高移4～6C21為－COOH低移13C20為－CH2OH低移5C20－CH3（29或30）高移4～5

C29181.4（73.9）29－COOH（或－CH2OH，e鍵）

C30（CH3）19.0～20.0C30176.9（65.8）30－COOH（或－CH2OH，e鍵）

C29（CH3）28.0～29.0C.23、24－OH的確定23－CH2OH（24－CH3）C236824－CH2OH（23－CH3）C2464

與23，24－CH3的比較

C4

低移423－CH2OHC3、C5和24－CH3高移4和2.4C4

低移424－CH2OH23－CH3高移4.5，C3、C5高移幅度小D.2，3－OH的確定2－OHC266.0～71.0（高場）3－OHC378.2～83.8（低場）2－OH，C1

低移5～10（比3－OH）2或3－OH3－OH，C1高移5～10（比2－OH）E．－OH構(gòu)型的確定C5

低移4.2～7.23β－OH比3α－OHC24

高移1.2～6.6β－型C1667.516－OHα－型C1674β－型C1677Δ11（12），13（18）16－OH

α－型C1668四

結(jié)構(gòu)研究實(shí)例：

墨旱蓮中化合物Ⅲ的結(jié)構(gòu)研究

苷元ⅢaIR(KBr)㎝－1：3450（－OH），1740（－COOR）1630（C＝C），1080，1035（C-O）化合物ⅢFAB-MS:(Neg.)m/z:957[M-H]-，795[M-己糖]-，633[M-2己糖]-，471[M-3己糖]-，453[M-3己糖-H2O]-(Pos.)m/z:997[M+K]+，981[M+Na]+，819[M+Na-glc]+，997-957-1=39(K)[M-K]+

分子量981-957-1=23(Na)[M-Na]+958化合物Ⅲ連3個己糖，結(jié)合TLC結(jié)果可知為3glc

元素分析：試驗(yàn)值（％）C60.59H8.17O31.24C60.12H8.14O31.74分子式：C48H78O9化合物Ⅲ有3個己糖C及三萜30個C1H－NMR(C5D5N)δ:0.83，0.97，1.00，1.06，1.09，1.22，1.79（各3H，S）7個－CH33.25(1H，m，18－H)，3.42(1H,dd,J=4.3，11.0Hz,3－H)3個糖的端4.87（1H，d，J=7.5Hz，glc1′－H）基－H均為5.30(1H，brs，16-H)，5.33(1H，d，J=7.5Hz，glc1′-H)β型苷鍵5.58(1H，brs，12-H)6.30(1H，d，J=8.0Hz，28-O-glc1-H)13C-NMR(C5D5N)δ:出現(xiàn)48個C的信號。以上說明化合物Ⅲ的苷元為三萜，并由3個glc組成三萜β－苷鍵皂苷.但對苷元的結(jié)構(gòu)母核及取代基（種類、數(shù)量、位置），糖連接順序及成苷碳不清楚。（二）苷元結(jié)構(gòu)確定苷元Liebermann-Buchard反應(yīng)陽性Molish反應(yīng)陰性EI－MSm/z：472[M]+，454[M-H2O]+，439，264，208472＝齊墩果酸[M]+＋羥基＝456＋16208為齊墩果烷的A，B環(huán)碎片（208）264＝D,E環(huán)碎片＋羥基＝248＋16EI－MS數(shù)據(jù)表明為齊墩果酸型三萜，且除A/B環(huán)由1個－OH取代外，D/E環(huán)亦有1個－OH取代.1H－NMR(C5D5N)δ:0.91、1.01、1.04、1.06、1.15、1.25、1.83（各3H,S）為角－CH3×73.37（1H，m，18－H）,3.60(1H，dd，J=4.5，10.8Hz，3-H)5.22(1H，brs，16-H)，5.63(1H，brs，12-H)其中3.60(1H,dd,J=4.5，10.8Hz,3-H)齊墩果酸的Δ12(13)及5.63(1H，brs，12-H)HOCHR2的特征信號13C-NMR(C5D5N)δ:其中122.4及144.4，2個烯碳峰為Δ12(13)－齊墩果酸特征信號齊墩果酸型Δ12(13)122.0～124.0（C12）144.0～145.0（C13）烏蘇烷型Δ12(13)>124（C12）140（C13）白樺酯醇型Δ20(29)150.0（C20）110.0（C29）δ70.8，74.3及180.0應(yīng)分別為HO－C×2，及RCOOH上的信號（EI－MS亦證明2個－OH）。至此，可推斷苷元為齊墩果烷型三萜皂苷并在A/B、D/E分別有－OH取代，再與相關(guān)文獻(xiàn)值對照13C-NMR數(shù)據(jù)，結(jié)果與刺囊酸完全一致，故定其結(jié)構(gòu)為：(三)成苷位置及糖的連接順序及位置的確定1.苷元成苷位置的確定

化合物Ⅲ苷元Ⅲa

C389.078.8