中药化学第八章三帖类化合物.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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（,C,6,）,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(,Triterpenoid saponins,),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,甲戊二羟酸,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,pouoside A,具有细胞毒作用。,2,大戟烷,(,euphane),型,结构特点,是羊毛脂烷的立体异构体，,C,13,、,C,14,和,C,17,上的取代基构型与羊毛脂烷相反，分别是,13,、,14,、,17-,构型。,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,-CH,3,，,C,5,、,C,8,、均连,-H,，,C,10,连,-H,。,雪胆甲素,R=Ac,罗汉果甜素,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（,C,22,H,14,），,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（,C,23,C,30,）,C,4,C,8,C,10,C,17,C,14,C,20,2,个甲基,-,甲基,-,甲基,-,甲基,-,甲基 2个甲基,（,，）（，）,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,C,3,多连,-,OH,，,多为,-,型，并,多与糖成苷,。,双键：一般为,12（13）,，,少数为,11（12）,或其他位。,羧基：,C,28,C,24,C,30,三个甲基一般易氧化成羧基，少数,C,11,上可,氧化成羰基。,-,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,C,22,位上，而C,8,位上的角甲基转到,C,13,位上,。,6,何帕烷,(,hopane),型和异何帕烷,(,isohopane),型,为羊齿烷的异构体，,C,14,和,C,18,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（200350），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（,C,3,OH,为,-,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：,具3,-OH，A/B,环反式或,5,结构的甾醇与三萜皂苷形成的,分子复合物稳定。,B.,具3,-OH，,或3,-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,-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、,CHCl,3,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1030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,Sephadex LH-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,12,),可用紫外光谱判断其双键类型,孤立双键 205250,nm,微弱吸收,不饱和羰基 242250,nm,异环共轭双烯 240、250、260,nm,同环共轭双烯 285,nm,18,H,构型 248249,nm,11-oxo，,12,-,齐墩果烷型,18,H,构型 242243,nm。,二、,MS,1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,MCH,3,+,，MOH,+,，MCOOH,+,等碎片峰。,主要特征碎片离子峰是,C,环,12,RDA,裂解产生的含,A、B,环和,C、D,环的碎片峰.,由于分子中存在,C,12,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-,-,D-,葡萄糖基-(14)-0-,-,D-,葡萄糖基-(13)-,0-,-,L-,鼠李糖基-(12)-0-,-,L-,阿拉伯糖苷.,FAB-MS（pos.）,1081,MNa,准分子离子峰：108123=1058(分子量),919(,MNa)-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(,MNa)-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(,MNa)-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,1,1,HNMR:,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。,CH,3,：,三萜皂苷在高场区出多个,CH,3,单峰为其氢谱特征。,一般甲基质子 0.601.50,羽扇豆烷30,CH,3,1.631.80,宽,S,峰,COCH,3,1.822.07 S,COOCH,3,3.6 S,6去氧糖 5,CH,3,1.41.7 d J5.57.0 Hz,烯,H：,一般 4.36,环内双键氢 8位 5,环外双键氢 8位 5,12,12H 4.355.50,宽,S,峰或重峰,11羰，,12,（,共轭）5.55,S,9（11），12,（,共轭）5.505.60 各,d,峰,5.405.60,d,11，13（18）,6.406.80 dd,3.24,45.5,2,13,CNMR,三萜皂苷的,13,CNMR,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 8.933.7,23,CH,3,，29CH,3,为,e,键，处低场 28.0、33.0,苷元非连氧碳及非烯碳 124.0（,多为125.0）,C,13,140.0,白桦脂酸型,20(29),C,20,150.0,C,29,110.0,（2）苷化位置的确定,成苷羟基碳一般低场位移（苷化位移）,C,3,O,糖：,C,3,低移 810,28,COO,糖（酯苷）,C,28,高场位移 25,糖的端基碳 9596,（3）羟基取代位置确定（齐墩果烷型）,A.,羟基取代：,C,低移 3450,C,低移 210,C高移 09,与29,CH,3,，30CH,3,比较,B.29、30COOH,和,CH,2,OH,的确定,C,29,或,C,30,位,COOH,或,CH,2,OH,C,19,高移46,C,21,为,COOH,低移13,C,20,为,CH,2,OH,低移5,C,20,CH,3,（29,或30）高移45,C,29,181.4（73.9）,29COOH（,或,CH,2,OH，e,键）,C,30,（CH,3,）19.020.0,C,30,176.9 （65.8）,30COOH（,或,CH,2,OH，e,键）,C,29,（CH,3,）28.029.0,C.23、24OH,的确定,23,CH,2,OH（24CH,3,）C,23,68,24CH,2,OH（23CH,3,）C,24,64,与23，24,CH,3,的比较,C,4,低移4,23,CH,2,OH,C,3,、C,5,和24,CH,3,高移4和2.4,C,4,低移4,24,CH,2,OH,23CH,3,高移4.5，,C,3,、C,5,高移幅度小,D.2，3OH,的确定,2,OH C,2,66.071.0 （,高场）,3,OH C,3,78.283.8 （,低场）,2,OH，C,1,低移510（比3,OH）,2,或3,OH,3OH，C,1,高移510（比2,OH）,EOH,构型的确定,C,5,低移4.27.2,3,OH,比3,OH,C,24,高移1.26.6,型,C,16,67.5,16OH,型,C,16,74,型,C,16,77,11（12），13（18）,16OH,型,C,16,68,四,结构研究实例：,墨旱莲中化合物的结构研究,苷元,a,IR(KBr),1,：3450（OH），1740（COOR）,1630（CC），1080，1035（C-O）,化合物,FAB-MS:,(,Neg.)m/z:957M-H,-,，795M-,己糖,-,，633,M-2,己糖,-,，471,M-3,己糖,-,，453,M-3,己糖-,H,2,O,-,(,Pos.)m/z:997M+K,+,，981M+Na,+,，819M+Na-glc,+,，,997-957-1=39(K)M-K,+,分子量,981-957-1=23(,Na),M-,Na,+,958,化合物连3个己糖，结合,TLC,结果可知为3,glc,元素分析：,试验值（）,C 60.59 H 8.17 O 31.24,C 60.12 H 8.14 O 31.74,分子式：,C,48,H,78,O,9,化合物,有,3,个己糖,C,及三萜30个,C,1,HNMR(C,5,D,5,N),:,0.83，0.97，1.00，1.06，1.09，1.22，1.79（各3,H，S）7,个,CH,3,3.25(1H，m，18H)，3.42(1H,dd,J=4.3，11.0Hz,3H)3,个糖的端4.87（1,H，d，J=7.5Hz，glc 1H）,基,H,均为,5.30(1,H，br s，16-H)，5.33(1H，d，J=7.5 Hz，glc 1-H),型苷键,5.58(1,H，br s，12-H),6.30(1H，d，J=8.0 Hz，28-O-glc 1-H),13,C-NMR,(C,5,D,5,N),:,出现48个,C,的信号。,以上说明化合物的苷元为三萜，并由3个,glc,组成三萜,苷键皂苷.,但对苷元的结构母核及取代基（种类、数量、位置），糖连接顺序及成苷碳不清楚。,（二）苷元结构确定,苷元,Liebermann-Buchard,反应 阳性,Molish,反应 阴性,EIMS m/z：,472,M,+,，454M-H,2,O,+,，439，264，208,472,齐墩果酸,M,+,羟基45616,208为齐墩果烷的,A，B,环碎片（208）,264,D,E,环碎片羟基24816,EIMS,数据表明为齐墩果酸型三萜，且除,A/B,环由1个,OH,取代外，,D/E,环亦有,1,个,OH,取代.,1,H,NMR(C,5,D,5,N),:,0.91、1.01、1.04、1.06、1.15、1.25、1.83（各3,H,S）,为角,CH,3,7,3.37（1H，m，18H）,3.60(1H，dd，J=4.5，10.8 Hz，3-H),5.22(1H，br s，16-H)，5.63(1H，br s，12-H),其中 3.60(1,H,dd,J=4.5，10.8 Hz,3-H),齐墩果酸的,12(13),及,5.63(1,H，br s，12-H)HOCHR,2,的特征信号,13,C-NMR,(C,5,D,5,N),:,其中122.4及144.4，2个烯碳峰为,12(13),齐墩果酸特征信号,齐墩果酸型,12(13),122.0124.0（C,12,）,144.0145.0（C,13,）,乌苏烷型,12(13),124（C,12,）,140（C,13,）,白桦酯醇型,20(29),150.0（C,20,）,110.0（C,29,）,70.8，74.3,及180.0应分别为,HOC2，,及,RCOOH,上的信号,（,EIMS,亦证明2个,OH）。,至此，可推断苷元为齐墩果烷型三萜皂苷并在,A/B、D/E,分别有,OH,取代，再与相关文献值对照,13,C-NMR,数据，结果与刺囊酸完全一致，故定其结构为：,(三)成苷位置及糖的连接顺序及位置的确定,1.苷元成苷位置的确定,化合物 苷元,a,C,3,89.0 78.8,比苷元低移11.2，为苷化后低,移，说明,C,3,OH,是成苷位置,C,28,175.9 180.0,苷化高移4.1 说明,C,28,为酯,相应有1个,glc,端基,C,信号为95.7 键苷成苷位,利用,13,C-NMR,苷花位移定位,化合物与其苷元的,13,C-NMR,比较可见,以上,13,C-NMR,数据说明：,2.糖链成苷位及单糖连接位置的确定，针对其酯苷键进行碱水解,次皂苷,b,Liebermann-Buchard,反应 阳性,Molish,反应,阳性,FAB,MS,:,（,Neg.）m/z：759M-H,-,，633M-glc,-,，471M-2glc,-,次级苷为,453,M-2glc-H,2,O,-,双糖苷,(,Pos.)m/z:819M+Na,+,，455M+Na2glcOH,1,H,NMR(C,5,D,5,N),:,0.86，1.03，1.07，1.10，1.19，1.85（3,H，s，CH,3,7）,3.38(1H，m，18-H)，331(1H，dd，J=4.5，117 Hz，3-H)2,个,glc,的端基,H,492(1H，d，J=7.3 Hz，glc,1-H)，5.25(1H，br s，16-H),及,苷键,537(1,H，d，J=7.7 Hz，glc,1-H)，5.65(1H，br s，12-H),13,C-NMR,(C,5,D,5,N),:,由表可见,次级苷,b 179.9 C,28,b,低移4，说明,C,28,游离，化合物中，,化合物 175.9 单糖链连,C,28,，b,的双糖连在,C,3,位,表中3个,glc,各碳信号中，有1个,glc,的,C,2,为83.2，较一般,Dglc,苷,C,2,（75.2）,低移8，应为末端糖连接位置。,至此，化合物的结构为：,