第七章 三萜及其苷类(Triterpenoids)
目的要求：
1．掌握羊毛甾烷型、达玛甾烷型、齐墩果烷型、乌苏烷型、羽扇豆型的结构特征和典型代表化合物。
2．掌握三萜类化合物的溶解性、显色反应及皂苷的特性，三萜类化合物的紫外光谱特征、质谱裂解的规律（RDA裂解)
3．了解三萜类化合物的定义、分布、生物活性及分类，原萜烷型、葫芦烷型、何伯烷型、异何伯烷型和其他类型的结构特征。
4．了解皂苷苷键的裂解反应，三萜类化合物的紫外光谱、核磁共振氢谱和碳谱的特征，三萜类化合物及三www.med126.com/Article/萜皂苷的提取分离方
5．熟悉人参、甘草中主要化学成分的结构类型、特殊性质、提取分离方法和生物活性。
教学时数：4学时。
第一节 概 述
1．概念：多数三萜类衍生物的基本骨架是由6个异戊二烯单位、30个碳原子组成的。有的以游离的形式存在，有的则与糖结合成苷的形式存在，该苷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，故被称为三萜皂苷，该类皂苷多具有羧基，所以有时又称之为酸性皂苷。
2．分布：在植物界中分布广泛，种类繁多，大部分分布于五加科、豆科、桔梗科、远志科等。
3．生物活性：抗炎，抗肿瘤，抗菌和抗病毒，降低胆固醇，杀软体动物，抗生育等活性。
4．生物合成：三萜是由鲨烯经过不同途径环合而成，鲨烯是由倍半萜金合欢醇的焦磷酸酯尾尾缩合而成。
第二节 生物合成
第三节 四环三萜
1．达玛烷型
达玛烷型四环三萜从环氧鲨烯由全椅式构象形成，其结构特点是8位有角甲基，且为b-构型。此外13位连有b-H，10位有b-CH3，17位有b-侧链，C-20构型为R或S。如20（S)原人参二醇、20（S)原人参三醇、酸枣仁皂苷A和B。
|
|
人参皂苷 Rb1
2．羊毛脂烷型
|
.gif) |
羊毛脂烷型四环三萜是从环氧鲨烯经椅-船-椅构象式环合而成，其结构特点是10、13、14位分别连有b，b，a- CH3，C-20为R构型，A/B，B/C，C/D环均反式。
|
3．甘遂烷型
甘遂烷型四环三萜同羊毛脂环一样，A/B，B/C，C/D环也均为反式，但13、14位连的CH3与羊毛脂烷相反，分别为a，b- CH3，C-20连有a-侧链(20S)。
|
.gif) |
从藤桔属植物Paramignya monophylla的果实分离得到：
3-oxotirucalla-7,24-diene-23-ol
4．环阿屯烷型
环阿屯烷型的基本骨架与羊毛脂烷很相似，差别仅在于环阿屯烷19位甲基与9位脱氢形成三元环。
.gif) |
从中药黄芪（Astragalus membranaceus中分离到的黄芪苷 I ：
5．葫芦烷型
|
.gif) |
从雪胆属植物Hemsleya amabilis中分离得到的 雪胆甲素
cucurbitacin Ia
（6)楝烷型
.gif) |
|
l 从楝科植物Azadirachta indica中分离得到：
]
四环三萜各类的结构特点
| 类 型 | 环稠和方式 | 甲基的构型 | C17 侧链 | C20构型 | ||||
| C8 | C9 | C10 | C13 | C14 | ||||
| 达玛烷 | 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 | ||
| 环阿吨烷 | 反式 | 三氧环 | β | α | β-8C | R | ||
| 葫芦烷 | 反式 | β | β | α | β-8C | R | ||
| 楝烷 | 反式 | β | β | α | α- 4C | S |
第四节 五环三萜类
1．齐墩果烷型
此类又称b-香树脂烷型。其基本骨架是多氢蒎的五环母核，环的稠合方式为A/B，B/C，C/D环也均为反式，而C/D环为顺式。母核上8个甲基，其中C-4和C-20
位上均有偕二甲基，C-10、C-8、C-17的甲基均为b-型，而C-14的甲基为a-构型。
.gif) |
.gif) |
3．羽扇豆烷型
.gif)
（4)木栓烷型
| |||
| |||
五环三萜各类型结构特点
| 类型 | 环构型(D/E) | 甲基 | |||||||||
| C4 | C5 | C8 | C9 | C10 | C13 | C14 | C17 | C19 | C20 | ||
| 齐墩果烷型 | 顺式 | αβ | β | β | α | β | αβ | ||||
| 乌苏烷型 | 顺式 | αβ | β | β | α | β | β | α | |||
| 羽扇豆烷型 | 反式 | α β | β | β | α | β | α异丙基 | ||||
| 木栓烷型 | 顺式 | β | β | β | α | β | αβ |
三、理化性质
1．性状
（1)三萜类化合物多有较好的结晶；若与糖结合成为苷类，则不易结晶，多为无色无定形粉末，但也有少数为晶体，如常春藤皂苷为针状晶体。
（2)皂苷多数具有苦而辛辣味，其粉末对人体各部位的粘膜有较强的刺激性，尤以鼻粘膜最为敏感。
（3)皂苷具有吸湿性，保存时应干燥放置。
（4)多数三萜皂苷属于酸性。分子中羧基有的在皂苷元部分，有的在糖醛酸部分，在植物体内常与金属离子如钾、钙、镁等结合成盐的形式存在。
2．溶解性
三萜皂苷元易溶于石油醚、苯、氯仿等有机溶剂，不溶于水；
三萜皂苷可溶于水，易溶于热水，稀醇、热甲醇和热乙醇中。几乎不溶于石油醚、苯等极性小的有机溶剂，含水的丁醇或戊醇对皂苷的溶解度较好，因此是萃取皂苷时常用的溶剂。
3．颜色反应
三萜化合物在无水条件下，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)作用，会产生颜色变化或荧光。
原理：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。
（1)醋酐-浓硫酸反应
（2)五氯化锑反应
（3)三氯醋酸反应
（4)氯仿-浓硫酸反应
（5)冰醋酸-乙酰氯反应
4．表面活性
皂苷有降低水溶液表面张力的作用，多数皂苷的水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫，并不因加热而消失。用发泡实验可以初步判断皂苷的有无及区别三萜皂苷与甾体皂苷。
（1)取1g中药粉末，加水10ml，煮沸10min后过滤，取滤液振摇，产生持久性的泡沫（15min以上)呈阳性。含蛋白质和粘液质的水溶液虽也能产生泡沫，但不能持久，很快消失，以此可区别二者。
（2)取2支试管，分别加入0.1mol/L HCl和0.1mol/L NaOH各5ml，再各滴加3d中药水提取液，振摇1min，如两管形成泡沫持久相同，说明该中药含三萜皂苷；如碱液管的泡沫较酸液管泡沫保持时间长几倍，则证明含有甾体皂苷。
5．溶血作用
皂苷有使血液中的红细胞破裂的作用，低浓度的水溶液就能产生溶血作用，因此在制备皂苷中药静脉注射液时须做溶血试验。
单糖链皂苷溶血作用一般较显著；双糖链皂苷，尤其是中性三萜类双糖链皂苷溶血作用较弱或没有溶血作用；酸性皂苷的溶血作用介于二者之间。
皂苷的溶血作用与其分子的结构有密切的关系，如使难以溶于水的皂苷元与糖以外的物质结合，并使之溶于水后，显示与皂苷有同样的溶血作用，所以溶血作用的有无与皂苷元有关，溶血作用的强弱则与结合的糖有关。
由于皂苷能与胆甾醇形成沉淀，因此胆甾醇能解除皂苷的溶血毒性。
6．沉淀反应
皂苷的水溶液可以和一些金属盐类如铅盐、钡盐、铜盐等产生沉淀。利用这一性质可以进行皂苷的提取和分离。
①酸性皂苷（通常指三萜皂苷)的水溶液加入硫酸铵、醋酸铅或其它中性盐即产生沉淀。
②中性皂苷（通常指甾体皂苷)的水溶液则需加入碱式醋酸铅或氢氧化钾等盐类才能生成沉淀。
小结
皂苷的特性
1.无色无定形粉末。溶于水、甲、乙醇和含水丁醇。
2.有辛辣味，刺激性。
3.表面活性： 皂苷水溶液经剧烈振摇后能产生持久性泡沫且不因加热而消失 。
4.溶血作用：皂苷的水溶液大多能破坏红细胞而有溶血作用。
5.皂苷可与胆甾醇生成分子复合物产生沉淀。
6.与金属盐的沉淀反应：皂苷可以与一些金属离子如:Pb2+、Ba2+ 、Cu2+等生成络合物沉淀。
第六节 提取分离
1．三萜化合物的提取与分离
（1) 提取：三萜化合物的分离方法大致可分为四类：
①用乙醇或甲醇提取，提取物 直接进行分离；
②用醇类溶剂提取后，提取物依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯进行部分提取，然后进一步分离；
③制备衍生物再作分离；
④由三萜皂苷水解获得。
（2) 分离：采用反复硅胶吸附柱层析法。
2．三萜皂苷的提取与分离
（1)提取： 三萜皂苷常用醇类溶剂提取，若皂苷含有羟基、羧基极性基团较多，亲水性强，用稀醇提取效果较好。提取物先用石油醚脱脂，然后再用正丁醇萃取，萃取物再经大孔吸附树脂，得粗皂苷。
（2)分离：采用分配柱色谱法要比吸附柱色谱法好，常用硅胶为支持剂，以氯仿-甲醇-水为或乙酸乙酯-乙醇-水为洗脱剂。
第七节 结构测定
1．UV
孤立双键 205-250 nm
αβ-不饱和羰基242-250nm
异环共轭双烯240，250，260nm
同环共轭双烯285nm
2．IR
3．MS
EI-MS DA裂解
麦氏重排
皂苷类
FD-MS(场解析质谱)
FAB-MS(快原子轰击质谱)
ESI-MS(电喷雾质谱)
LD-TOF-MS(激光解析飞行时间质谱)
4.NMR
1H-NMR:可提供甲基、烯氢、同氧碳质子的信息
-CH3 δ 0.625~1.50ppm 8个甲基多堆积在一起，不易区分。加入位移试剂可分辨出。
CH=CH △12 δ4.93~5.50ppm(环内)(m)
△29δ4.30~5.00ppm (环外)
C11=O,△12 烯氢向低场移δ5.55ppm（Ｓ)
△（11)，12 2个烯氢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构型
CH3：δ8.9～33.7ppm为23,29-CH3为e健，低场，28和33ppm
C-O：<δ60 ppm
C-O-糖：δ60-90ppm
CH=CH:δ109~160ppm
烯碳化学位移特征
| 化合物 | 烯碳δ值 | 其它碳 | |
| △12-齐墩果烯 | C12: 122-124 | C13: 143-144 | |
| 11-oxo, △12-齐墩果烯 | C12: 128-129 | C13: 155-167 | C11=O: 199-200 |
| △11-13,18-epoxy-齐墩果烯 | C11: 132-133 | C12: 131医.学全在线www.med126.com-132 | |
| △11,13(18)-齐墩果烯(异环双烯) | C11: 126-127 C13: 136-137 | C12: 126 C18: 133 | C13: 84-85.5 |
| △9（11),12-齐墩果烯(同环双烯) | C9: 157-155 C12: 121-122 | C11: 116-117 C13: 143-147 | |
| △12-乌苏烯 | C12: 124-125 | C13: 139-140 | |
| △20（29-羽扇豆烯 | C29: 109 | C20: 150 |
复习题
一、简答下列问题
1．三萜类化合物有哪些结构类型，写出其基本结构和其典型的代表化合物。
2．指出人参皂苷A、B、C型、甘草酸、柴胡皂苷、齐墩果酸、熊果酸的结构类型和生物活性。
3．皂苷具有哪些特殊性质？
4．人参总皂苷为什么没有溶血作用？
5．解释皂苷溶血的原因。
|
7．
（1)请用虚线划分苷元的异戊二烯单位并给苷元的碳原子编号？
（2)比较这几个化合物在硅胶柱层析时出柱的先后顺序（氯仿-甲醇梯度洗脱)？
（3)若使只水解C28位糖而不水解3位糖应采用何种水解方法？
（4)3位和28位的苷化位移规律有何不同？
（5)归属下列属于D的C-3，12，13，25和28的13C-NMR信号15.4（ )，78.9（ )，122.8（ )，143.2（ )，180.2 ppm（)
二、选择题
A型题
1．皂苷类化合物常用的显色剂有
A.碘化铋钾 B.醋酐-浓硫酸. C.三氯化铁-铁氰化钾
D.邻苯二甲酸-苯胺 E.3,5-二硝基苯甲酸
2．原人参二醇是
A.β-香树脂醇型 B.α-香树脂醇型 C.达玛烷型 D.羊毛脂烷型 E.甾类
3．人参总皂苷用矿酸水解，不能生成的化合物是
A.单糖 B.人参二醇 C人参三醇 D.齐墩果酸 E.白桦脂酸
4．对皂苷一般性质的论述，不正确的是
A.分子量较大，多为无色或白色粉末 B.极性较大，难溶于乙醚和氯仿
C.大多具有发泡性 D.均具有溶血活性 E.多具有粘膜作用
X型题
1具有溶血作用的物质是
A.双糖链皂苷 B.人参总皂苷 C.人参皂苷A型 D. 人参皂苷Ro E.甘草皂苷
三、完成下列反应式
1．
2
.gif)