第8章 三萜及其苷类Word格式文档下载.docx
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表8-1四环三萜和五环三萜类化合物的常见结构类型
结构类型
活性成分
来源
生物活性
羊毛脂甾烷型
茯苓酸
来源于多孔菌科真菌茯苓的干燥菌核
抑制急性排斥反应
达玛烷型
人参皂苷Rb1
来源于五加科植物人参的干燥根
中枢神经抑制和安定作用
β-香树脂烷型（齐墩果烷型）
齐墩果酸
来源于木樨科植物油橄榄的叶
降转氨酶作用、促进肝细胞再生
α-香树脂烷型（熊果烷型或乌苏烷型）
熊果酸
来源于木樨科植物女贞的叶
抑菌、抗病毒、抗肿瘤、安定作用
羽扇豆烷型
白桦脂酸
来源于鼠李科植物酸枣的干燥成熟种子
抗肿瘤、抑制HIV-1型感染
第二节理化性质
一、性状
游离的三萜类化合物多有完好的结晶，与糖成苷后，由于糖分子的引入，分子极性增大而不易结晶，故三萜皂苷大多为白色或无色的无定形粉末，且因极性较大，常具吸湿性。
皂苷多具有苦味和辛辣味，对粘膜有刺激性，尤以鼻内粘膜最为灵敏，吸入鼻内可引起喷嚏，还可反射性地促进呼吸道粘液腺分泌，使浓痰稀释，易于排出，临床用于祛痰止咳，如桔梗、远志、枇杷叶等止咳化痰药均含有皂苷。
少数皂苷无此性质，如甘草皂苷有显著的甜味，对粘膜刺激性也弱。
二、溶解性
游离三萜类化合物主要表现为亲脂性，可溶于石油醚、乙醚、三氯甲烷、甲醇、乙醇等常见的有机溶剂，不溶或难溶于水。
与糖成苷后，由于分子的极性增大，一般可溶于水，易溶于热水、含水稀醇、热甲醇和热乙醇，难溶于丙酮、乙醚、苯、石油醚等亲脂性有机溶剂。
皂苷水解生成次级苷后，水溶性降低，易溶于中等极性的醇、丙酮、醋酸乙酯中。
皂苷有一定的助溶性能，可促进其他成分在水中的溶解。
皂苷在含水正丁醇或戊醇中有较大的溶解度，可利用此性质从含皂苷水溶液中用正丁醇或戊醇进行萃取，从而与糖类、蛋白质等亲水性强的杂质分离。
三、发泡性
皂苷有降低水溶液表面张力的作用。
多数皂苷水溶液经强烈振摇后能产生大量持久性的泡沫，且不因加热而消失，利用此性质可与蛋白质水浸液相区别。
但也应注意，少数皂苷泡沫量较少，如甘草皂苷。
四、溶血性
皂苷的水溶液大多能破坏红细胞，产生溶血现象。
因此含有皂苷的药材制成静脉注射液时，必须做溶血试验，即使肌肉注射，也易引起组织坏死，口服则无溶血作用。
溶血作用的强弱可用溶血指数来衡量。
溶血指数是指在一定条件（等渗、缓冲及恒温）下，使同一动物来源的血液中红细胞完全溶解的皂苷水溶液的最低浓度。
例如，薯蓣皂苷的溶血指数为1∶400000，甘草皂苷为1∶4000。
皂苷的溶血作用是因为皂苷能与红细胞壁上的胆甾醇结合，生成不溶于水的分子复合物沉淀，破坏了血红细胞的正常渗透性，使细胞内渗透压增高而使细胞破裂，从而导致溶血。
但不是所有皂苷都具有溶血作用，例如人参总皂苷无溶血现象，但经分离后，A型有抗溶血作用，B型和C型人参皂苷则有显著的溶血作用。
另外，有些树脂、脂肪酸、挥发油也能产生溶血现象，鞣质则能凝集血细胞而抑制溶血。
五、皂苷的水解
水解皂苷键可采用酸催化水解、酶水解、氧化开裂法（又称Smith降解）等，含有酯苷键的皂苷，亦可在碱性条件下水解。
先利用植物中共存的酶水解，再配合化学方法水解皂苷，可提高皂苷元的收率。
值得注意的是，利用水解法研究皂苷元的结构时，若水解条件较为剧烈，可导致皂苷元在水解过程中发生脱水、环合、双键位移、取代基位移、构型转化等变化，导致水解产物不是原始的皂苷元，从而造成研究工作复杂化，甚至会产生错误结论。
如人参皂苷，最初得到的人参二醇和人参三醇均是原始皂苷元在酸水解过程中异构化的产物，现经研究证明人参皂苷的原始皂苷元是20（S）-原人参二醇和20（S）-原人参三醇。
A型人参皂苷（20s） 原人参二醇（20R）人参二醇
B型人参皂苷（20S） 原人参三醇（20R） 人参三醇
因此，在选择水解条件时，应考虑保护苷元不被异构化，采用温和的水解方法如两相酸水解法、酶解法、Smith降解法、土壤微生物培养法或光解法等。
第三节提取与分离
一、提取方法
（一）醇提取法
（二）酸水解有机溶剂提取法
将药材在酸性条件下水解，使皂苷水解生成皂苷元，滤过，药渣水洗去余酸后，干燥，再用亲脂性有机溶剂提取出苷元。
加酸水解皂苷时，要注意在剧烈的水解条件下，皂苷元可能发生结构变化。
这时应降低反应条件或改用温和的水解方法以确保皂苷元结构不被破坏。
也可在酸水解前先用酶解法，不但能缩短酸水解时间，还能提高皂苷元收得率。
（三）碱溶酸沉法
某些皂苷含有羧基，可溶于碱水，因此可用碱溶酸沉法提取。
（四）亲脂性有机溶剂提取法
药材中含有的游离三萜类化合物，极性较小，因此可用亲脂性有机溶剂如三氯甲烷、乙醚等提取。
二、分离方法
（一）分段沉淀法（混合溶剂沉淀法）
利用三萜皂苷易溶于醇，而难溶于丙酮、乙醚的特性，可先将粗总皂苷溶于少量的甲醇或乙醇，然后逐滴加入丙酮、乙醚或丙酮-乙醚（1∶1）的混合溶剂，边加边摇，加至溶液产生混浊，放置即可析出皂苷沉淀。
开始析出的皂苷沉淀，极性较大，且往往含有较多杂质，滤出沉淀后的母液继续滴加丙酮或乙醚，可析出极性较小纯度较高的皂苷。
这样反复处理，可初步将不同极性的皂苷分离。
此法虽然简便，但难以分离完全，不易得到纯品。
（二）胆甾醇沉淀法
胆甾醇能和皂苷生成难溶性的分子复合物，但三萜皂苷与胆甾醇形成的复合物不如甾体皂苷与胆甾醇形成的复合物稳定。
先将粗皂苷溶于少量乙醇中，再加入胆甾醇的饱和乙醇溶液，直至不再析出沉淀为止（混合后需稍加热），滤取沉淀，用水、乙醇、乙醚依次洗涤，以除去糖类、色素、油脂及游离的胆甾醇。
最后将沉淀干燥，用乙醚回流提取，使皂苷与胆甾醇形成的分子复合物分解，胆甾醇溶于乙醚中，残留物即为较纯的皂苷。
值得注意的是，中药中有的皂苷可能与其共存的植物甾醇形成分子复合物，在用稀醇提取时不被提出。
（三）色谱分离法
1.吸附柱色谱法此法可用于分离各类三萜化合物。
根据所用吸附剂的性质，分为正相和反相吸附柱色谱两类。
正相吸附色谱常用硅胶作吸附剂，不同比例的三氯甲烷-丙酮、三氯甲烷-甲醇-水等为洗脱剂；
正相吸附色谱常以反相键合相硅胶Rp-18、Rp-8或Rp-2为柱填充剂，用甲醇-水或乙腈-水等洗脱。
2.分配柱色谱法皂苷极性较大，用分配柱色谱分离效果较好。
支持剂可用水饱和的硅胶，固定相可用3％草酸水溶液，流动相用含水的混合有机溶剂，如三氯甲烷-甲醇-水、水饱和的正丁醇等极性较大的溶剂系统进行洗脱。
3.高效液相色谱法是目前分离皂苷类化合物最常用的方法，其分离效能较高。
大多采用反相色谱柱，以甲醇-水或乙腈-水等溶剂为洗脱剂。
4.大孔树脂柱色谱法常用于分离极性较大的化合物，尤其适用于皂苷的精制和初步分离。
对极性较大的皂苷可先用醇提取，回收溶剂后的残渣用水溶解，上大孔树脂柱，先用水洗去糖类和其他水溶性杂质，再用不同浓度的甲醇或乙醇梯度洗脱，得到不同组份的皂苷混合物，初步分离后还需进一步用硅胶柱色谱或高效液相色谱分离得皂苷单体。
一般，极性大的皂苷可被10～30%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.凝胶色谱法本法是利用分子筛的原理，用不同浓度的甲醇、乙醇或水等溶剂洗脱时，各成分按分子量由大到小的顺序依次被洗脱下来。
应用较多的是能在有机相中使用的羟丙基葡聚糖凝胶（SephadexLH-20）。
色谱法是分离三萜类化合物常用的方法，实际工作中通常采用多种色谱法的组合，即一般先用硅胶柱分离后，再用低压或中压柱色谱、高效液相色谱或凝胶色谱等方法进一步分离。
对于皂苷的分离，还可以先用大孔树脂柱进行初步分离或精制后，再用硅胶柱色谱、高效液相色谱或凝胶色谱等方法反复分离得到单体。
第四节结构鉴定
一、理化鉴别
1．泡沫试验 取药物粉末1g，加水10ml，煮沸10min后滤过，将滤液强烈振摇后，如产生多量持久性泡沫（15min以上），即为阳性反应，表明可能含有皂苷。
泡沫试验是鉴别皂苷的经典物理方法。
但要注意鉴别中可能出现的假阳性（如蛋白质的水溶液）或假阴性（如甘草皂苷的水溶液泡沫量较少）反应。
2．溶血试验取药物水提液滴于滤纸片上，干燥后，喷雾2%红细胞悬浮液，数分钟后，在红色背底中出现白色或淡黄色斑点，表明可能有皂苷存在。
本试验也可在试管中进行，取供试液1ml，加1.8%氯化钠溶液1ml及2%红细胞悬浮液1ml，摇匀后放置，数分钟后可见溶液变透明红色，则可能有皂苷的存在。
如在显微镜下观察，可见细胞的溶解情况。
3．显色反应 三萜及其苷类化合物在无水条件下，与浓酸或某些Lewis酸作用，会呈现颜色变化或荧光。
此类鉴别反应虽然比较灵敏，但专属性较差。
常用的呈色反应有：
（1）醋酐-浓H2SO4反应（Liebermann-Burchard反应）
将试样溶于醋酐中，加入醋酐-浓硫酸（20∶1）数滴，游离三萜或三萜皂苷类化合物可呈现黄-红-紫等颜色变化，最后褪色。
（2）三氯甲烷-浓硫酸反应（Salkowski反应）
将试样溶于三氯甲烷，再加入浓硫酸，三氯甲烷层呈现红色或蓝色，硫酸层呈现绿色荧光。
（3）三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）
将试样的三氯甲烷溶液滴在滤纸上，喷25％三氯醋酸乙醇溶液，加热至100℃，生成红色渐变为紫色。
由于三氯醋酸较浓硫酸温和，故可用于纸色谱。
（4）五氯化锑反应（Kahlenberg反应）
将试样的三氯甲烷或醇溶液点于滤纸上，喷以20%五氯化锑的三氯甲烷溶液（不含乙醇和水），于60℃～70℃加热，显蓝色、灰蓝色或灰紫色等多种颜色斑点。
五氯化锑属Lewis酸类试剂，与五烯阳碳离子成盐而显色。
用三氯化锑结果相同。
（5）冰醋酸-乙酰氯反应（Tschugaeff反应）
将试样溶于冰醋酸中，加乙酰氯数滴及氯化锌结晶数粒，稍加热，呈现淡红色或紫色。
二、色谱鉴别
1．薄层色谱 对于亲水性强的三萜皂苷，用分配色谱效果较好，通常选用硅胶薄层，用极性较大的展开剂，常用展开剂有水饱和的正丁醇、正丁醇-醋酸乙酯-水（4∶1∶5上层）、醋酸乙酯-醋酸-水（8∶2∶1）等。
对于游离三萜、三萜苷元及亲脂性强的三萜皂苷因极性较小，可选用硅胶吸附色谱，采用亲脂性较强的展开剂如苯-醋酸乙酯（1∶1）、环已烷-醋酸乙酯（1∶1）、苯-丙酮（8∶1）、三氯甲烷-丙酮（95∶5）等。
化合物分子中极性基团增多时，Rf值减少。
分离酸性皂苷时，应在展开剂中加少量酸，可避免产生拖尾现象。
薄层色谱常用的显色剂有三氯醋酸、浓硫酸、50％硫酸、三氯化锑或五氯化锑、醋酐-浓硫酸及磷钼酸等试剂。
2．纸色谱 对于亲水性强的皂苷，多以水为固定相，展开剂的极性也相应增大，常用的展开剂有：
水饱和的正丁醇、正丁醇-乙醇-水（9∶2∶9上层）、正丁醇-醋酸-水（4∶1∶5上层）。
对于游离三萜、三萜苷元或亲脂性三萜皂苷多用甲酰胺为固定相，用甲酰胺饱和的三氯甲烷或苯为展开剂。
纸色谱常用的显色剂有磷钼酸、三氯化锑或五氯化锑。
三、光谱鉴别
（一）紫外光谱（UV）
多数三萜类化合物不产生紫外吸收，但齐墩果烷三萜类化合物结构中多具有双键，故可用UV光谱判断其双键类型。
1．一个孤立双键仅在205～250nm处有微弱吸收。
2．α,β-不饱和羰基（-C=C-C=O）在242～250nm有最大吸收。
3．异环共轭双烯在240nm、250nm、260nm有最大吸收；
同环共轭双烯则在285nm有最大吸收。
此外，C11氧代，△12-齐墩果烷型化合物可用紫外光谱判断C18-H构型。
若C18-H为α-构型，最大吸收为242～243nm，若C18-H为β-构型，最大吸收为248～249nm。
（二）红外光谱（IR）
通过IR光谱测定可以区别β-香树脂烷型、α-香树脂烷型和四环三萜类成分。
在区域1392～1355cm-1和1330～1245cm-1范围内，由于三类成分的基本碳架不同而表现出来的吸收峰也不同。
（三）质谱（MS）
通过对化合物分子离子峰[M+]和裂解碎片峰的研究，可提供该类化合物的分子量、可能的骨架结构或取代基种类及位置等的信息。
1．游离三萜类化合物 主要采用电子轰击质谱（EI-MS）。
（1）齐墩果烷型或乌苏烷型：
其EI-MS显示分子离子峰[M+]及失去CH3、OH或COOH等碎片峰。
若分子中有C12双键，具环己烯结构，则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）羽扇豆烷型：
可出现失去异丙基产生的M-43的特征碎片离子峰。
2.三萜皂苷目前常用场解析质谱（FD-MS）和（正或负离子）快原子轰击质谱（FAB-MS），这两种质谱不依赖样品的挥发就可得到皂苷的准分子离子峰[M+H]+、[M+Na]+、[M+K]+等，负离子FAB-MS谱给出[M-H]–峰。
同时，还可以给出皂苷分子失去糖单元的碎片峰，通过分析准分子离子峰与碎片峰，获得分子结构的信息。
（四）核磁共振谱（NMR）
1．1H-NMR谱 通过1H-NMR谱的分析，可获得三萜及其皂苷中甲基质子、连氧碳上的质子、烯氢质子及糖的端基质子信号等重要信息。
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。
一般甲基质子信号在δ0.60～1.50，烯氢信号在δ4.3～6.0，环内双键质子的δ值一般大于5，环外烯氢的δ值一般小于5，连接-OH的碳上质子信号一般在δ3.2～4.0左右，连接乙酰氧基的碳上的质子信号一般在δ4.0～5.5。
高场区的甲基信号数目及峰形有助于推断三萜类化合物的基本骨架。
2.13C-NMR谱在皂苷的结构鉴定中，13C-NMR谱比1H-NMR谱有更多的优越性，由于13C-NMR谱的分辨率高，几乎可以给出分子中每一个碳的信号，故13C-NMR谱在确定三萜及其皂苷结构中最有应用价值。
在13C-NMR谱中，三萜母核上的角甲基一般出现在δ8.9～33.7，23-CH3和29-CH3为e键甲基出现在低场，δ值依次为28.0和33.0左右。
苷元中除与氧连接的碳和烯碳等外，其他碳的值一般在60.0以下，苷元和糖上与氧相连碳为δ60.0～90.0，烯碳在δ109.0～160.0，羰基碳为δ170.0～220.0。
第五节 实例
一、人参
人参为五加科人参属植物人参PanaxginsengC.A.Mey.的根，是传统的名贵药材，享有“百草之王”的美誉，具大补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津养血、安神益智的功能。
临床常用于体虚欲脱、肢冷脉微、脾虚食少、肺虚喘咳、津伤口渴、久病虚赢、阳痿宫冷、心力衰竭等病症。
（一）化学成分
人参中化学成分复杂，含皂苷、多糖、挥发油、氨基酸等多种成分，人参皂苷为主要有效成分之一。
人参的根、茎、叶、花及果实中均含有多种人参皂苷，且不同部位的皂苷含量有差异。
人参根中总皂苷的含量约5％，须根中的含量较主根高。
人参皂苷具有人参根的主要生理活性，是评价人参内在质量的重要指标，《中国药典》规定其含人参皂苷Rg1和人参皂苷Re的总量不得少于0.30%，人参皂苷Rb1不得少于0.20%。
目前，已明确结构的人参皂苷单体有40余种，按其苷元结构不同可分为三种类型：
A型、B型和C型。
A型和B型是四环三萜达玛烷型衍生物，占人参总皂苷的57～80%，C型是五环三萜齐墩果烷型衍生物，仅占人参总皂苷的7～10%，故认为前两类是人参的主要活性成分之一。
人参皂苷Ro是目前发现的唯一的C型皂苷类。
人参中常见皂苷的类型及化学结构见表8-2。
表8-2 人参中常见皂苷的化学结构
苷元结构、名称
人参皂苷
糖
R1
R2
A型20（s）-原人参二醇
Rb1
glc2－1glc
glc6－1glc
Rb2
glc6－1arab吡喃糖
Rc
glc6－1arab呋喃糖
Rg3
H
Rh2
glc
B型20（s）-原人参三醇
Re
glc2－1rham
Rf
Rg1
Rg2
Rh1
C型齐墩果烷型
Ro
葡萄糖醛酸2－1glc
人参总皂苷大多为白色无定形粉末或无色结晶，味微甘苦，有吸湿性，易溶于水、甲醇、乙醇，可溶于正丁醇、醋酸乙酯、醋酸，不溶于乙醚、苯等亲脂性强的有机溶剂，其水溶液振摇后能产生大量泡沫。
人参皂苷B型和C型有显著的溶血作用，而A型人参皂苷有抗溶血作用，人参总皂苷则无溶血作用。
（二）操作原理
人参皂苷具有皂苷的通性，故提取时一般采用皂苷提取通法，即先以甲醇或乙醇提取，再用正丁醇萃取出总皂苷，结合硅胶柱色谱分离各单体成分。
（三）提取分离
溶剂系统A：
三氯甲烷-甲醇-水（65∶35∶10下层）
溶剂系统B：
正丁醇-醋酸乙酯-水（4∶1∶2上层）
溶剂系统C：
三氯甲烷-甲醇-醋酸乙酯-水（2∶2∶4∶1下层）
二、甘草
甘草是豆科植物甘草属甘草（GlycyrrhizauralensisFisch.）、胀果甘草（G.inflataBat.）或光果甘草（G.glabaL.）的干燥根及根茎，具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药之功效，主要用于咳嗽痰多、咽喉肿痛、痈肿疮毒、缓解药毒等。
近年研究表明，甘草具有较强的抗溃疡、抗炎、抗变态反应作用，临床上也用于治疗和预防肝炎。
此外，尚有抗肿瘤和抑制艾滋病毒的作用。
甘草的主要有效成分为甘草皂苷，另外还有黄酮类成分如甘草苷。
《中国药典》规定甘草中甘草苷与甘草皂苷的含量按干燥品计算，分别不得少于0.50%与2.0%。
甘草苷
甘草皂苷属β-香树脂烷型三萜皂苷，因苷元部分有-COOH，C3-OH与两分子葡萄糖醛酸连接，是酸性皂苷，故又称甘草酸。
因其有甜味，又称甘草甜素，食品工业用做甜味剂。
甘草皂苷在稀酸中水解，失去两分子葡萄糖醛酸，产生的甘草皂苷元，因保留有苷元部分的-COOH，显示酸性，故又称甘草次酸。
甘草皂苷为无色柱状结晶（冰醋酸），易溶于热水，可溶于稀乙醇，几乎不溶于无水乙醇或乙醚。
其水溶液有微弱的发泡性和溶血性。
甘草次酸为白色针状结晶或小片状结晶，易溶于乙醇和三氯甲烷。
甘草皂苷以钾或钙盐形式存在于甘草中，其盐易溶于水，在水溶液中加稀酸即可游离析出甘草酸，此性质可用于甘草皂苷的提取。
提取得到的甘草酸不易精制，一般先将其制成钾盐，再反复结晶处理，才能得到精制的甘草酸单钾盐。
将甘草酸单钾盐在5％硫酸溶液中，加压于110～120℃进行水解，产物溶于氯仿，再通过氧化铝色谱柱除去糖等杂质，最后析晶可得甘草次酸。
1．甘草酸粗品的提取
2．甘草酸单钾盐的制备
3．甘草次酸的制备
知识结构图
目标检测
一、选择题
（一）单项选择题（每个题干对应5个选项，每题只须选择一个最佳的答案。
）
1．分离三萜皂苷的优良溶剂是（
）
A.热甲醇B.热乙醇C.丙酮D.乙醚E.含水正丁醇
2．甘草甜素在结构上属于（）
A.乌苏烷型B.齐墩果烷型C.羊毛脂甾烷型D.达玛烷型E.羽扇豆烷型
3．根据苷元的结构类型进行分类，属于C型的人参皂苷为（）
A.人参皂苷RoB.人参皂苷RfC.人参皂苷Rg1D.人参皂苷Rh1E.人参皂苷Rh2
4．不符合三萜皂苷通性的是（）
A.大多为白色结晶B.多具苦味和辛辣味C.对黏膜有刺激性D.振摇后多能产生泡沫E.多有溶血作用
5．用TLC分离某酸性皂苷时，为得到良好的分离效果，展开时应选用（）
A.三氯甲烷-甲醇-水（65∶35∶10下层）B.醋酸乙酯-醋酸-水（8∶2∶1）C.三氯甲烷-丙酮（95∶5）D.环己烷-醋酸乙酯（1∶1）E.苯-丙酮（1∶1）
（二）配伍选择题（有A、B、C、D、E五个备选答案，每个选项可供选择一次，也可重复选用，也可不被选用。
每道试题只须选出一个最佳答案。
A.20（S）-原人参二醇
B.人参二醇
C.
熊果烷D.甘草酸E.甘草次酸
1．人参皂苷A型经酸水解的产物有（
2．人参皂苷A型经Smith降解的产物有（
3．α-香树脂烷型又称（
4．甘草皂苷的别称是（
5．甘草酸的苷元是（
（三）多项选择题（每个题干对应5个选项，可选多个选项，多选、少
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