第八章三萜类化合物.ppt

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1、中 药 化 学,本 章 内 容,一、概述 二、分类 三、理化性质 四、提取分离 五、结构测定,一、概述,定义 三萜（triterpenoids）是由6个异戊二烯单位、30个碳原子组成。 三萜皂苷(triterpenoid saponins)是由三萜皂苷元(triterpene sapogenins)和糖、糖醛酸等组成。,由于该类化合物多数可溶于水，水溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫，故此称为皂苷。 结构中多具羧基，所以又称之为酸性皂苷。,一、概述,分布,三萜及其苷类广泛存在于自然界，菌类、蕨类、单子叶、双子叶植物、动物及海洋生物中均有分布，尤以双子叶植物中分布最多。 三萜主要来源于菊科、豆科、

2、大戟科、楝科、卫茅科、茜草科、橄榄科、唇形科等植物。 三萜皂苷在豆科、五加科、葫芦科、毛茛科、石竹科、伞形科、鼠李科等植物分布较多。,一、概述,生理活性,具溶血、抗癌、抗炎、抗菌、抗生育等活性。 齐墩果酸临床用于治疗肝炎 人参皂苷B2、柴胡皂苷A降低高血脂 大豆中的大豆皂苷抑制血清中脂类氧化及过氧化脂质生成并有减肥作用 由于皂苷能降低表面张力的活性，可被用来作乳化稳定剂、洗涤剂和起泡剂等。,一、概述,生物合成,三萜类化合物，是由倍半萜金合欢醇（farnesol）焦磷酸酯尾-尾缩合生成鲨烯。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之间的生源关系。,一、

3、概述,生物合成,本 章 内 容,一、概述 二、分类 三、理化性质 四、提取分离 五、结构测定,二、分类,多数三萜为四环三萜和五环三萜，也有少数为链状、单环、双环和三环三萜，如：,二、分类,双环三萜:,三环三萜：,二、分类（四环三萜、五环三萜）,四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,1达玛烷型（dammarane） 2羊毛脂烷型（lanostane） 3甘遂烷型（tirucallane） 4环阿屯烷型（cycloartane） 5葫芦烷型（cucurbitane） 6楝烷型（meliacane）,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,

4、1达玛烷型（dammarane）,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,1达玛烷型（dammarane）,结构特点：,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,1达玛烷型（dammarane）,属达玛烷型人参皂苷可分为二类： 由20(S)原人参二醇(20(S)-protopanaxadiol)衍生的皂苷。Ra,b,c,d等 由20(S)原人参三醇(20(S)-protopanaxatriol)衍生的皂苷。Re、Rf 结构如下：,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,1达玛烷型（dammara

5、ne）,属达玛烷型人参皂苷可分为二类：,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,2羊毛脂烷型（lanostane）,结构特点：,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,3甘遂烷型（tirucallane）,结构特点： 13，14-Me构型与羊毛脂烷型相反 C-17侧链 C-20S构型,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,4环阿屯烷型（cycloartane）,结构特点： 与羊毛脂烷型很相似，仅在于19位甲基与9位脱氢形成三元环,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpen

6、oids）,5葫芦烷型（cucurbitane）,结构特点： C-9位-Me 有5-H、8-H、10-H 其余与羊毛脂烷型相同,二、分类 四环三萜（tetracyclic triterpenoids）,6楝烷型（meliacane）,结构特点： 26个碳 C-8、C-10角甲基 C-13角甲基 C-17侧链,二、分类,五环三萜（pentacyclic triterpenoids）,1齐墩果烷型（oleanane） 2乌苏烷型（ursane） 3羽扇豆烷型（lupane） 4木栓烷型（friedelane）,二、分类 五环三萜（pentacyclic triterpenoids）,1齐墩果烷型（

7、oleanane） 又称-香树脂烷型（-amyrane）,二、分类 五环三萜（pentacyclic triterpenoids）,2乌苏烷型（ursane） -香树脂烷（-amyrane）型，多为乌苏酸衍生物,二、分类 五环三萜（pentacyclic triterpenoids）,3羽扇豆烷型（lupane）,结构特点：E环为五元碳环，19位有异丙基以-构型,二、分类 五环三萜（pentacyclic triterpenoids）,4木栓烷型（friedelane）,本 章 内 容,一、概述 二、分类 三、理化性质 四、提取分离 五、结构测定,三、理化性质 一 般 性 质,性 状：苷元多有

8、较好结晶 苷不易结晶，多为无色无定形粉末,溶解度： 苷元溶石油醚、苯、乙醚、氯仿等有机溶剂 不溶于水 苷易溶于热水、稀醇、热MeOH、EtOH 含水丁醇、戊醇对皂苷的溶解度较好 不溶或难溶乙醚、苯等极性小的有机溶剂,三、理化性质 一 般 性 质,味:,苦而辛辣，粉末对人体粘膜有强烈刺激性，尤其鼻内粘膜的敏感性最大，吸入鼻内能引起喷嚏。 因此，有的皂苷内服，能刺激消化道粘膜，产生反射性粘液腺分泌，而用于祛痰止咳。,三、理化性质 颜 色 反 应,由于三萜化合物结构中常有：-OH、=等，因此，在无水条件下，与强酸（硫酸、磷酸、高氯酸）、中等强酸（三氯乙酸）、Lewis酸（氯化锌、三氯化铝、三氯化锑）

9、作用，会产生颜色变化或荧光。,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盐而呈色。,三、理化性质 颜 色 反 应,全饱和的、C-3无羟基或羰基的化合物呈阴性反应。（作用于母核）,三、理化性质 颜 色 反 应,1醋酐-浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应）,2五氯化锑反应（Kahlenberg反应）,三、理化性质 颜 色 反 应,3三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）,4氯仿-浓硫酸反应（Salkowski反应）,三、理化性质 颜 色 反 应,5冰醋酸-乙酰氯反应（Tschugaeff反应）,凡具有三萜母核结

10、构的化合物，均能产生上述反应。 如：三萜苷元、三萜皂苷。,三、理化性质 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。 这是由于皂苷类成分具有降低水溶液表面张力的缘故。因此，可作为清洁剂、乳化剂应用。,表面活性与分子内部亲水性和亲脂性结构的比例相关，只有当二者比例相当，才能较好地发挥出这种表面活性。若亲水性强于亲脂性或相反，就不呈现这种活性。,三、理化性质 溶 血 作 用,皂苷又称皂毒类（sapotoxins），是指其有溶血作用。 皂苷的水溶液大多能破坏红细胞而有溶血作用（不能静脉注射给药）,皂苷水溶液肌肉注射易引起组织坏死，口服则无溶血作用。（可能在肠胃不被吸收的

11、原故）,三、理化性质 溶 血 作 用,溶血机理：,并非所有的皂苷都产生溶血现象，如：人参皂苷,三、理化性质 溶 血 作 用,溶血与结构的关系： 和糖部分有关：,一些有溶血作用的三萜酯皂苷E环上脂键被水解生成物仍是皂苷（无溶血作用）,三、理化性质 沉淀反应,皂苷/水 + 金属盐类 沉淀 （金属盐类铅盐、钡盐、铜盐等） *利用此性质进行提取和分离,三萜皂苷/水 + 中性盐类 沉淀 （酸性皂苷） （硫酸铵、醋酸铅等） 甾体皂苷/水 + 碱性盐类 沉淀 （中性皂苷）（碱式醋酸铅、氢氧化钡等）,本 章 内 容,一、概述 二、分类 三、理化性质 四、提取分离 五、结构测定,四、提取分离,三萜类成分的提取,

12、1用乙醇或甲醇提取。 2醇提后用石油醚、氯仿、乙酸乙酯等萃取。 3制成衍生物。 如甲基化制成甲酯衍生物或制成乙酰衍生物 然后进行分离。 4若以皂苷形式存在，可先水解，后用氯仿等溶剂进行萃取，再分离。,四、提取分离,三萜类成分的分离,1沉淀法 分段沉淀法（溶剂沉淀法） 利用皂苷难溶于乙醚、丙酮等溶剂来分离。 皂苷/醇液 + 滴加乙醚等 沉淀 优点简便 缺点分离不完全，不易获得纯品。,四、提取分离 三萜类成分的分离,1沉淀法,重金属盐沉淀法 三萜皂苷/水 + 中性盐类 沉淀 甾体皂苷/水 + 碱性盐类 沉淀 2氧化镁吸附法 可吸附糖、鞣质、色素等杂质。,四、提取分离 三萜类成分的分离,3透析法,可

13、除去无机盐等杂质。 4乙酰化精制法 皂苷的亲水性多数较强且极性大，夹带水溶性杂质亦多。若将水溶性大的粗皂苷制成酰化物后增大其亲脂性，可以溶于低极性溶剂中，无论是脱色、层析、重结晶都比较容易，待纯化后再水解去乙酰基恢复原来皂苷形式。,四、提取分离 三萜类成分的分离,5色谱法,色谱法可得到纯的单体皂苷。 吸附剂：中性氧化铝、硅胶（低活度）（分配） 洗脱剂：多用混合溶剂 如：CHCl3:MeOH CHCl3:MeOH:H2O=65:35:10下层 显色剂：10%H2SO4或特有的显色反应,本 章 内 容,一、概述 二、分类 三、理化性质 四、提取分离 五、结构测定,五、结构测定,现以齐墩果烷型三萜及

14、其皂苷为例简单介绍：,（一）紫外光谱 可判断齐墩果烷型化合物结构中的双键类型： 一个孤立双键仅在205250nm处有微弱吸收 -不饱和羰基最大吸收在242250nm 异环共轭双烯最大吸收在240、250、260nm 同环共轭双烯最大吸收在285nm,五、结构测定（一）紫外光谱,在11-oxo，12-齐墩果烷型化合物中可判断18-H的构型：,当18-H为构型最大吸收为248249nm 当18-H为构型最大吸收为242243nm,五、结构测定（二）质 谱,五环三萜类化合物质谱裂解的共同规律是：,当有环内双键时，一般都有较特征的RDA裂解 无环内双键时，常从C环断裂为两个碎片 有时，可以同时产生RD

15、A断裂和C环断裂 当有11-oxo，12时，将产生RDA裂解并发生麦氏重排,五、结构测定（二）质 谱,RDA（逆Diels-Alder）裂解：,五、结构测定（二）质 谱,麦氏重排（Mclaffcrty重排）：,重排必须具备的条件： 适当位置的杂原子（如：O） -体系（通常一个双键） 可除去的氢（对C=O体系的位）,五、结构测定（二）质 谱,例：,五、结构测定（二）质 谱,皂苷的难挥发性，使电子轰击质谱（EI-MS）和化学电离质谱（CI-MS）技术在三萜皂苷的应用受到限制。可制备成衍生物进行应用。 目前常应用不依赖样品挥发性的质谱技术：,场解析质谱（FD-MS） 正或负离子快原子轰击质谱(FAB

16、-MS) （可获得皂苷的准分子离子峰：M+H+、M+Na+、M+K+等）,五、结构测定（三）核磁共振,1.1H-NMR,三萜及其苷中的主要信息： 甲基质子 连氧碳质子 烯氢质子 糖端基质子,五、结构测定（三）核磁共振,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 0.18 1.5 出现堆积成山形的亚甲基信号 烯氢质子一般为 4.3 6 左右 C3-OH中C3上质子 3.2 4 左右,五、结构测定（三）核磁共振,1.1H-NMR,环内双键质子 5 ppm 环外烯氢 5 ppm,五、结构测定（三）核磁共振,1.1H-N

17、MR,甲基位移值不同与糖上甲基比较：,五、结构测定（三）核磁共振,1.1H-NMR,烯氢的位移值比较：,五、结构测定（三）核磁共振,1.1H-NMR,同环双烯与异环双烯的比较：,五、结构测定（三）核磁共振,2.13C-NMR,一般C的位移值 C=CC=O） 角甲基 8.9 33.7,五、结构测定（三）核磁共振,2.13C-NMR,双键位置及结构母核的确定 根据碳谱中苷元的烯碳的个数和化学位移值不同，可推测一些三萜的双键位置。 如：齐墩果烯类化合物的烯碳位移情况,五、结构测定（三）核磁共振,2.13C-NMR,五、结构测定（三）核磁共振,2.13C-NMR,五、结构测定（三）核磁共振,2.13C-NMR,苷化位置的确定,五、结构测定（三）核磁共振,2.13C-NMR,羟基取代位置及取向的确定 羟基取代可引起-碳向低场移、-碳向低场位移、-碳则向高场位移,膜荚黄芪,The End,