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第七章　 三萜及其苷类
概述
三萜类化合物的生物合成
四环三萜
五环三萜的结构类型
理化性质
提取分离
结构鉴定
生物活性
第一节 概述
三萜(triterpenoid): 由30个碳原子组成的萜类化合物，根据“异戊二烯定则”，由6个异戊二烯缩合而成，通式(C5H8)6
30
8
13
26
24
19
29
28
4
3
1
27
15
16
14
21
18
22
23
11
12
6
存在形式与名称
三萜皂苷元(Triterpenoid sapogenins)：以游离形式存在的三萜
三萜皂苷(Triterpenoid saponins)：三萜与糖结合成苷
三萜皂苷(triterpenoid saponin): 三萜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。
三萜皂苷多具有羧基，故又称其为酸性皂苷。
三萜皂苷具有溶血、毒鱼及毒贝类的作用。
三萜的分布
在自然界分布广泛，菌类、蕨类、单子叶、双子叶植物、动物及海洋生物中均有分布。
主要分布于菊科、石竹科、五加科、豆科、远志科、桔梗科及玄参科。主要中药如人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、川楝皮、泽泻、灵芝等。
也存在于动物体，如羊毛脂---羊毛脂醇，鲨鱼肝脏---鲨烯；海洋生物如海参、软珊瑚。
苷元：四环三萜、五环三萜
常见的糖：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）
糖链：单糖链、双糖链、三糖链
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产物
三萜皂苷 = 三萜皂苷元 + 糖
次皂苷：原生苷由于水解或酶解，部分糖被降解时，所产生的苷叫次皂苷（prosapogenin）.
研究进展
多种色谱分离手段、波谱结构鉴定技术、分子和细胞水平的活性测试方法
1963-68(232) ,1990-94(330),1995-00(1938),2001-08(2938)
人参皂苷能促进RNA蛋白质的生物合成，调节机体代谢，增强免疫功能。
柴胡皂苷能抑制中枢神经系统，有明显的抗炎作用，减低血浆中胆固醇和甘油三酯的水平。
七叶皂苷具有明显的抗渗出、抗炎、抗瘀血作用，能恢复毛细血管的正常的渗透性，提高毛细血管张力.
第二节 三萜类化合物的生物合成
三萜：角鲨烯(squalene)环合
角鲨烯：由倍半萜金合欢醇(farnesol)的焦磷酸酯尾尾缩合而成
3CH3CO-SCOA
乙酰辅酶A
甲戊二羧酸(MVA)
焦磷酸异戊烯酯(IPP)
焦磷酸二甲基丙烯酯(DMAPP)
焦磷酸香叶酯(GPP)
IPP
焦磷酸金合欢酯(FPP)
焦磷酸香叶基
香叶酯(GPPP)
+IPP
倍半萜类
三萜类
二萜类
四萜类
焦磷酸多聚戊烯酯
多萜类
半萜类
聚合
萜类化合物生源途径
乙酸
X 2
无环三萜
多为角鲨烯类，多个不对称碳，分子内常形成呋喃环
Longilene peroxide
苦木科植物 Eurycoma longifolia
属名 种名
单环三萜
多为六元环，甲基、亚甲基取代，1-3个侧链
achilleol A
双环三萜
海绵，一对立体异构体，线型共轭四烯
Naurol A
Naurol B
R1
R2
三环三萜
achilleol B
四环三萜
羊毛甾醇和环阿屯醇可能是由(3S)-环氧角鲨烯的椅-船-椅式构象形成
五环三萜
椅-椅-椅式构象形成，先达玛烷C-20正离子，再经紫菀烷、羽扇豆烷和齐墩果烷正离子，重排形成五环-香树脂
四环三萜(tetracyclic triterpenoids)
生源上可视为由鲨烯变为甾体的中间体。
四环三萜或其皂苷苷元主要有达玛烷、羊毛脂烷、甘遂烷、环阿屯烷（环阿尔廷烷）、葫芦烷、楝烷型三萜类。
第三节 四环三萜
一、达玛烷型
由环氧鲨烯全椅式构象形成
A/B、B/C、C/D环均为反式
C8和C10位有 -CH3
C13位有 -H
C17有 侧链
C20构型为R或S
五加科人参（Panax ginseng）
3位和12位有羟基取代
C-20为S构型
20(S)-原人参二醇：无6-羟基
20(S)-原人参三醇：有6-羟基
由20(S)-原人参二醇衍生的皂苷:
由人参三醇衍生的皂苷:
50% HOAc，70，4h
HCl溶液, 加热煮沸
三甲基四氢吡喃
水解方法：过碘酸钠，四氢硼钠，2N H2SO4
人参皂苷的生物活性差异。20(S)-原人参三醇衍生的皂苷有溶血性质，20(S)-原人参二醇衍生的皂苷则具对抗溶血的作用，因此人参总皂苷没有溶血的现象。
人参皂苷Rg1有轻度中枢神经兴奋作用及抗疲劳作用。人参皂苷Rh则有中枢神经抑制作用和安定作用。
人参皂苷Rb1还有增强核糖核酸聚合酶的活性，而人参皂苷Rc则有抑制核糖核酸聚合酶的活性。
酸枣仁皂苷A, jujuboside A
人工产物
jujubogenin
伊比林内酯
二、羊毛脂烷型
从环氧鲨烯由全椅-船-椅式构象形成，
A/B, B/C, C/D环均为反式
10、13、14位分别连有 , , -CH3
C20为R构型
C17侧链为β构型
C3位常有-OH存在
从羊毛脂中分离得到的羊毛脂醇(lanosterol)，也存在于大戟科植物的乳汁中。
羊毛脂醇
灵芝中，多了3 C=O，11 C=O，15 C =O，23 C=O，27-CH3→27-COOH
灵芝中，三萜降解产物
Lucidenic acid A
Lucidone A
从猪苓属的一些植物中分离得到猪苓酸A、B、C、D(polyporenic acid A,B,C,D) 是羊毛脂烷型的31碳三萜。
三、环阿屯型
基本骨架与羊毛脂烷相似，差别仅在于环阿屯型19位甲基与9位脱氢形成三元环。
膜荚黄芪Astragalusmembranaceus，
黄芪，补气、强壮
黄芪重要皂苷，控制药材质量的指标成分
黄芪甲苷
黄芪苷水解-皂苷元和黄芪醇
黄芪中环丙烷易在酸水解时开裂，生成黄芪醇，
水解方法：两相酸水解，酶解
四、甘遂烷型
从环氧鲨烯由全椅-船-椅式构象形成
羊毛脂甾烷的立体异构体
A/B, B/C, C/D环均为反式
13 -CH3、14 -CH3
C-17连有 -侧链
C20为S构型与羊毛脂甾烷构型不同。
藤橘属Paramignya monophylla得到的甘遂烷型三萜
五、葫芦烷型
基本骨架与羊毛脂烷相似，
葫芦烷：5 -H, 10 -H, 8 -H
9 -CH3
来源：羊毛甾烯，8-位质子化，10-CH3迁移到9-位，9-H迁移到8-位
葫芦科多属植物，葫芦苦素类
雪胆属植物，雪胆甲素和乙素
急性痢疾，肺结核，慢性气管炎
R=Ac 甲素
R=H 乙素
六、楝烷型
楝科楝属植物苦楝果实及树皮中含多种三萜成分，具苦味，总称为楝苦素类成分
由26个碳构成，其A/B, B/C, C/D均为反式；
C8-βCH3，
C10-βCH3，
C13- CH3。
降四环三萜(nor-tetracyclic triterpenoid)
四降三萜 tetranor-triterpenoid
特点：17-四氢呋喃
3，16-酮羰基
14，15-三元氧环
7-乙酰基，苯甲酰基
很多三萜皂苷苷元以五环三萜形式存在。
C3-OH可与糖结合成苷，苷元中常含有羧基，故又称酸性皂苷
在植物体中常与钙、镁等离子结合成盐。
五环三萜主要有齐墩果烷型、乌苏烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型
第四节 五环三萜
一、齐墩果烷型(oleanane)
又称 -香树脂烷型(β-amyrane) ，
基本碳架是多氢蒎的五环母核，
环的构型为A/B反，B/C反，C/D反，D/E顺
C28常有-COOH，有时也在C24位
C3常有羟基
C12、C13位往往有不饱和双键的存在。
齐墩果酸首先由油橄榄的叶子中分得，分布广泛
游离存在，大多数与糖结合成苷存在。
齐墩果酸具有抗炎、镇静、抗肿瘤等作用，是治疗急性黄胆性肝炎和慢性迁延性肝炎的有效药物。
降转氨酶作用，对四氯化碳引起的大鼠急性肝损伤有明显的保护作用
甘草：豆科，甘草属植物
游离：甘草次酸，18 -H，D/E顺式
结合成苷：甘草酸，甘草皂苷
同属植物黄甘草
柴胡属：北柴胡和南柴胡
柴胡皂苷u
柴胡皂苷v
柴胡皂苷a和d等具有13,28-氧环，氧环不稳定
酸性条件，产生同环或异环的共轭双烯
柴胡皂苷元 A
柴胡皂苷元 B
柴胡皂苷b3 b4
b2
H+
H+ ,CH3OH
柴胡皂苷f----------柴胡皂苷元F
长刺皂苷元
商路：商路酸
商路皂苷：3-OH与糖相连
商路皂苷能显著促进小鼠白细胞的吞噬功能。
远志：远志科植物远志和卵叶远志
安神、益智、祛痰、消肿
远志皂苷：
C3和C28连有双糖链
C28位糖链最内侧呋喃糖的C3C4位常有乙酰基等
活性：对cAMP磷酸二酯酶显示较强的抑制活性，总皂苷对 APP695细胞中的Ab的分泌具有很好的抑制作用
二、乌苏烷型
又称 -香树脂烷型(α-amyrane)或熊果烷型
其分子结构与齐墩果烷型不同之处是E环上两个甲基位置不同，即C20位的一个甲基移到C19位上。
此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。
熊果酸（Ursolic acid）
来源于木犀科植物女贞(Ligustrum lucidum Ait.)叶中，熊果酸又名乌索酸，乌苏酸，属三萜类化合物。具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种生物学效应。
中药地榆：根和根茎凉血止血
地榆皂苷A R= H
地榆皂苷B R= 3-Ac-Glc
19-
伞形科植物积雪草全草，粗皂苷-创伤愈合剂
积雪草苷和羟基积雪草苷
意大利来源的枇杷的叶子，乌苏烷型游离的三萜：
三、羽扇豆烷型
羽扇豆烷三萜类E环为五元碳环，
在E环19位有异丙基以α构型取代，
A/B、B/C、C/D及D/E均为反式。
白桦脂醇(betulin)存在于中草药酸枣仁、桦树皮、棍栏树皮、槐花等中。
白桦脂酸(betulinic acid) 存在于酸枣仁、桦树皮、柿蒂、天门冬、石榴树皮及叶、睡菜叶等中。
羽扇豆醇(lupeol)存在于羽扇豆种皮中。
毛茛科白头翁属
23-羟基白桦酸
四、木栓烷型
由齐墩果烯经甲基移位转变而来。与其他类型五环三萜皂苷相比，最明显的区别在于4位只有一个甲基。
雷公藤酮是失去25甲基的木栓烷型衍生物。
卫矛科植物
性状和溶解性
三萜类易结晶
三萜皂苷：白色无定形粉末，含水丁醇
苦和辛辣味
吸湿性
第五节 理化性质
二、颜色反应
无水条件，强酸、中等或Lewis酸作用，会产生颜色变化或荧光(注：全饱和、无3-羟基或3-羰基)
(1) 醋酐-浓硫酸(Liebermann-Burchiard reaction)
样品 (醋酐)
浓硫酸-醋酐 1：20
黄——红——紫——蓝，最后褪色
(2)五氯化锑反应(Kahlenberg reaction)
样品(氯仿)
20% SbCl5 氯仿溶液
干燥
60-70℃ 加热
蓝、灰蓝、灰紫等
(3)三氯乙酸反应(Rosen-Heimer reaction)
样品溶液 滤纸
喷25%的三氯乙酸乙醇溶液
加热至100 ℃
红色 渐变 紫色
(4)三氯甲烷-浓硫酸反应(Salkowski reaction)
样品-氯仿
加入浓硫酸
氯仿层，红色或蓝色，绿色荧光
(5)冰乙酸-乙酰氯反应(Salkowski reaction)
样品(冰乙酸)
加乙酰氯数滴，
加氯化锌结晶数粒
稍加热
淡红色或紫红色
三、表面活性
皂苷水溶液振摇---持久性泡沫
表面活性---亲水性和亲脂性结构的比例有关
四、溶血作用
肌内注射引起组织坏死，口服无溶血作用
推算样品中皂苷的粗略含量
溶血指数。完全溶解的最低浓度，甘草皂苷为1：4000
作用原理：与胆固醇结合形成不溶性的分子复合物
“胆固醇沉淀法”
3- OH，16- OH
五、沉淀反应
与金属盐类(铅、钡、铜)
酸性皂苷-硫酸铵(醋酸铅)
中性皂苷—碱式醋酸铅或氢氧化钡
提取和初步分离
第六节 提取分离
一、三萜的提取分离
乙醇、甲醇提取
提取物
直接分离
石油醚、氯仿、乙酸乙酯
CHCl3
乙醚提取
重氮甲烷-甲酯化
乙酰化
水解
氯仿萃取
温和的水解
粗三萜
常压柱色谱
中压柱色谱
制备薄层色谱
高效液相色谱法
石油醚-氯仿
苯-乙酸乙酯
氯仿-乙酸乙酯
氯仿-丙酮
氯仿-甲醇
乙酸乙酯-丙酮
二、三萜皂苷的提取分离
稀醇
提取物（加水）
石油醚萃取
正丁醇萃取
总皂苷
醇溶液
回收至无醇
大孔吸附树脂
30-80%乙醇洗脱
甲醇溶解
加入乙醚、
乙酸乙酯、丙酮
分离
分配柱色谱法好于吸附柱色谱法
CHCl3-MeOH-H2O
制备薄层色谱
反相色谱法：RP-18、8、2
Sephadex-LH20,除亲水性色素，甲醇作洗脱剂
皂苷有羧基-：用CH2N2甲酯化，硅胶柱色谱分离
三、皂苷提取分离实例
生藤皂苷
草玉梅皂苷
正丁醇萃取物
D101大孔吸附树脂柱
H2O-EtOH梯度洗脱
水
30%乙醇
50-95%乙醇
硅胶柱
氯仿-甲醇
FR1
Fr2
Fr3
水-乙醇梯度洗脱
RP-18
Fr20-30
Sephadex-LH20
HPLC 20%乙腈
皂苷1
皂苷2
草玉梅粗粉
热甲醇
甲醇提取物
Diaion HP-20
水、10、30、50、70、90甲醇
70%
90%
Lichroprep RP-8
70%甲醇
HPLC
ODS-120A
67%甲醇
Fr1
Fr3
硅胶 CMH
HPLC
硅胶CMH
1
2
东北铁线莲
1
4
3
2
提取物
50%乙醇
丙酮
丙酮部位
残渣
HSCC
EtOAc: n-b: EtOH: TFA
依照生源关系，采用化学和波谱学方法
同属植物有类似的化学成分
颜色反应
苷键裂解得到的苷元结构相对简单
氧化、还原、脱水、甲基(双键)转位、乙酰化、甲酯化
第七节 结构测定
齐墩果烷
一、UV
一个双键 在205-250nm微弱吸收
-不饱和羰基 242-250nm
异环共轭双烯 240、250、260nm
同环共轭双烯 285nm
11-oxo，Δ12-齐墩果烯型三萜：18 -H，最大吸收在248-249；18 -H，最大吸收在242-243
二、质谱
分子量、可能结构骨架、取代基位置
Δ12-齐墩果烯型三萜：失甲基、OH、COOH
RDA裂解
-COOH
三、皂苷质谱
难挥发 FD-MS、FAB-MS
准分子离子峰[M+H]+， [M+Na]+， [M+K]+,[M-H]-
核磁共振谱
（一）核磁共振氢谱
甲基质子 0.625-1.5
烯氢信号
4.3-6.0 ppm
环内双键质子>5, 环内< 5
连O碳上的质子信号
连OH的3.2-4.0 ppm
连OAc的 4.0-5.5 ppm
三萜苷糖部分的质子见第二章
（二）核磁共振碳谱
给出的信息量比氢谱多
角甲基信号 8.9-33.7 ppm
23-CH3 ：28 ppm； 29-CH3 ：33 ppm
连氧碳： 60-90
烯碳：109-160
羰基碳：170-220
1.双键位置与母核
DEPT：谱极化转移无歧变增强实验（Distortionless Enhancement by Polarization Transfer, DEPT）
90度时，给出只有次甲基信号的次级图谱
135度时，得到同时含有甲基、亚甲基和次甲基信号的次级图谱，但是亚甲基信号的相位与甲基和次甲基相反
季碳信号不出现
2. 苷华位置的确定
与3-OH，C-3向低场位移8-10ppm
糖之间 +8-10 ppm
29-COOH，向高场，羰基碳 -2 ppm
糖端基碳 95-96ppm
3. 羟基取代位置和取向
-C +34-50 ppm, -C +2-10 ppm
γ-C -0-9 ppm
-4~6 ppm
+13ppm，+5ppm
+4~5ppm
(2)23，24-OH位置
+4
-4.3
-6.5
-2.4
+4
-4.5
-4.2~7.2 ppm
+1.2~6.6 ppm
C-2：66.5~71.0
C-3：78.2~83.8
-5~10 ppm
16-OH构型的确定
67.5
74.0
注：异环双烯中相反
糖上乙酰基的确定
乙酰化后的碳 δ向低场位移(+ 0.2~1.6 ppm)
邻位碳向高场位移(- 2.2~3.5 ppm)
其他核磁共振技术
1H-1H COSY
2D-NMR
13C-1H COSY
TOCSY
1.化和物P1
白色粉末 mp 241-243 ℃
TOF-MS [M+Na+] m/z 981
1H-NMR 5个角甲基信号
第七节 结构研究实例
UV：243 251 260 nm 异环共轭双烯
13C NMR： 136.5 133.0 126.4 126.2
苷元部分13C NMR ：68.2、64.6、 65.3 、73.6 、82.4
δ82.4 为3-OH苷化后的化学位移值
与柴胡皂苷1的苷元部分的13C-NMR数据完全一致
二者的薄层酸水解实验，苷元的Rf值相同
3 ,16 ,23,28,30-五羟基-齐墩果-11,13(18)-二烯
糖部分
薄层酸水解，与标准品对照，给出呋喃糖和葡萄糖
4.96 (1H, d, J = 7.8Hz), 5.08 4.96 (1H, d, J = 7.9Hz), 5.11 (1H, d, J = 7.8Hz)
13C NMR：104.6, 105.3, 107.2, 62.1, 62.4, 17.4
一分子呋喃糖和两分子葡萄糖, 构型
温和酸水解只给出葡萄糖
P1与皂苷1比较：2-C信号δ 75.9 86.1
3 ,16 ,23,28,30-五羟基-齐墩果-11,13(18)-二烯-3-O- -D-吡喃葡萄糖基-(1→2)- -D-吡喃葡萄糖基-(1→3)- -D-吡喃呋糖苷
柴胡皂苷r
海南冬青苷B
无色胶状物
Molish和Liebermann-Burchard 阳性
HR-ESI-MS 685.3569 [M+Na]+
C35H54O11
IR: 3421，1729，1682 cm-1
五个角甲基：1.10, 1.12, 1.16, 1.67, 1.80
一个烯氢信号 5.67 brs
碳谱：
羧羰基：180.9
酯羰基：176.2
第2个双键
2个连氧碳 （60-100，8个碳信号）
UV 202 nm 2个烯键不共轭
DEPT、HMQC、HMBC
3 ,30-二羟基-乌苏-12,19(20)-二烯-24,28-二羧酸
酸水解检测到葡萄糖
衍生化后，气相色谱与标准对照，为D构型
端基氢耦合常数为8.5，为 构型
端基碳信号 95.8 ，为酯苷
HMBC
3 ,30-二羟基-乌苏-12,19(20)-二烯-24,28-二羧酸-28-O- -D-吡喃葡萄糖苷

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