河北医科大学药学院 置点及难点 本章目录 1.重要三萜类型的结构特点。 2。三裤类化合物的理化特性。 第1节 述 (溶解性 显任 反应、表面活性、溶血性 2节 四环三裤 质、沉淀反应 第3节 五环三 第4节 理化性质和化学反应 第5节 提取分离 的被结征 第6节 结构解析 第7节 生物活性 第1节概述 General introduction 需的分类及在自然界中的来源 三萜类化合物的定义 二类化食物的院义 多 材D16变6-1 天然药化教研室李力更教授 2
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 2 7 重 点 及 难 点 1．重要三萜类型的结构特点。 2．三萜类化合物的理化特性。 （溶解性、显色反应、表面活性、溶血性 质、沉淀反应） 3．三萜类的MS（麦氏重排、RDA裂解）、 1H-和13C-NMR的波谱特征。 8 本 章 目 录 ☞ 第1节 概 述 第2节 四环三萜 第3节 五环三萜 第4节 理化性质和化学反应 第5节 提取分离 第6节 结构解析 第7节 生物活性 9 第1节 概 述 General introduction 10 什么是三萜类化合物 11 一、三萜类化合物的定义 Definition of triterpenoids 12 名 称 异戊二烯数 C 原子数 来源/存在 半 萜 1 5 植物叶 单 萜 2 10 挥发油 倍半萜 3 15 挥发油 二 萜 4 20 树脂、苦味素、植物醇 二倍半萜 5 25 海绵、植物病菌、昆虫 代谢物 三 萜 6 30 皂苷、树脂、植物乳液 四 萜 8 40 胡萝卜素类、色素类 多聚萜 1.5×103~6×104 7.5×103~3×105 橡 胶 萜的分类及在自然界中的来源 ☞ 教材 p186 表 6-1
河北医科大学药学院 三藉类化合物（riterpenid), 例：皂英树(Gleditsia sinensis)果实皂角中含有 指分子体精果由个C风子 的皂英皂苷B-G(gleditsiasaaponin B-G)。 构成的天然萜类化合物及其衍生物。 来化 enins 。皂类皂苷B-G属于三萜皂苷类成分。 简要说明 提示： 三共苷类因其水液 ★多数三苷类 皂苷 在据摇后 的于 皂液的持久性泡沫，故亦 又称： 酸性皇苷。 三裤皂苷笛体皂昔 皂苷 ★三蓝苷元结构较大、复杂、极性较低。 中性名苷 ★三蓝苷类因连接糖基，极性和水溶性强 发现： 19631970,报道发现游离三苦232个。 课外作业：☐ 1987-1989,1,000多新皂苷被分离鉴定 用CNK数据库查阅： 1990-1994,新发现三菇类约330多个， 而且很多为新的骨架类型。 三萜类化合物研究最新进展 至今已有300多个三萜皂苷被发现 天然药化教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 3 13 指分子母体骨架由 30个C 原子 构成的天然萜类化合物及其衍生物。 三萜类化合物（triterpenoids）： 三萜类化合物 triterpenoids 三萜皂苷元 triterpenoid sapogenins 三萜皂苷 triterpenoid saponins 14 例：皂荚树（Gleditsia sinensis）果实皂角中含有 的皂荚皂苷B~G（gleditsiasaaponin B~G）。 ☞ 皂荚皂苷B~G 属于三萜皂苷类成分。 15 简 要 说 明 三萜苷类 因其水溶液 在振摇后，能产生类似肥 皂液的持久性泡沫，故亦 称：三萜皂苷。 ★ 三萜苷元 结构较大、复杂、极性较低。 ★ 三萜苷类 因连接糖基，极性和水溶性强。 ★多数三萜苷类 的苷元上含有羧基， 又称：酸性皂苷。 16 皂 苷 少数三 萜皂苷 甾体皂苷 酸性皂苷 （多数三萜苷类） 中性皂苷 提 示： 皂 苷 三萜皂苷 甾体皂苷 17 1963~1970，报道发现游离三萜 232 个。 1987~1989，1,000 多新皂苷被分离鉴定。 1990~1994，新发现三萜类约330 多个， 而且很多为新的骨架类型。 ☞ 至今已有 3,000 多个三萜皂苷被发现。 发 现： 18 课 外 作 业 ： 用CNKI数据库查阅： 三萜类化合物研究最新进展
河北医科大学药学院 三萜类在自然界有广泛的资源分布。 二、三萜类在自然界的分布 均有发理 布名 Distribution of Triterpenoids 如：石竹料、五加科、豆科、远志科、枯 梗科，等。 (简介) 许多常见的植物都含有此类化合物 人参、甘草、紫苏、齿、桔梗等都 含有多种三萜 苷元及苷。 三菇类化合物 在自然界中的存在形式 三昔元 Existent forms w主要存在：菊科 。主要存在：豆科 豆科、大戴科、卫 五加科、葫芦科、毛 茅科、辣科、齿草 莫科、石竹科、伞形 科、橄榄科、唇形 科、最李科、报春花 科等植物。 科等植物分布较多。 三籍分子的姐成1 四、三萜皂苷的化学组成 三萜苷元 Compositions of triterpenoids 晋禁祭绿朵霉条 。常见：四环三菇、五环三菇。 天然药化教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 4 19 二、三萜类在自然界的分布 Distribution of Triterpenoids （简 介） 20 ♣ 在植物、菌类、蕨类、动物、海洋生物中 均有发现，尤以双子叶植物中分布最多。 如：石竹科、五加科、豆科、远志科、桔 梗科，等。 三萜类在自然界有广泛的资源分布。 ♣ 许多常见的植物都含有此类化合物。 如：人参、甘草、紫苏、黄芪、桔梗等都 含有多种三萜的苷元及苷。 21 三、在自然界中的存在形式 Existent forms 22 三萜类化合物 三萜苷元 三萜皂苷 ☞ 主要存在：豆科、 五加科、葫芦科、毛 莨科、石竹科、伞形 科、鼠李科、报春花 科等植物分布较多。 ☞ 主要存在：菊科、 豆科、大戟科、卫 茅科、楝科、茜草 科、橄榄科、唇形 科等植物。 23 四、三萜皂苷的化学组成 Compositions of triterpenoids 24 三萜苷元 三萜分子的组成-1 ☞ 常见：四环三萜、五环三萜。 开 链 单 环 双 环 三 环 四 环 五 环 多 环
河北医科大学药学院 三分子的组成2 三萜苷中的糖 酰基 五、三萜类化合物的分类 Classification 多为单精或 某些苷元或 常见 低亲 糖上连有酰基 如：乙酰基 风伯木糖 。主要按昔元中母核碳情架注行结构分类： 例：无环（链状）三裤 如： 。1906年首先由日本科学家从蜜鱼肝油中发魂， 故得名整烯，又称角蜜烯。 。1926年确定了整烯的结构。 广是所有留体类、三蓓类等生物合成的前体物。 例：单环三萜。 例： 存在于楝科植物科榔色果中的二环三萜 人人人人人人 审来源于桔预目菊科植物普等植物： 天然药化教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 5 25 三萜苷中的糖 三萜分子的组成-2 糖： 多为单糖或 低聚糖。 如：葡萄糖、 半乳糖、李糖、 阿拉伯糖、木糖 或其它戊糖。 糖醛酸： 常见如： 葡萄糖醛酸、 半乳糖醛酸， 等。 某些苷元或 糖上连有酰基。 如：乙酰基。 酰基 26 五、三萜类化合物的分类 Classification 27 无环三萜 单环三萜 双环三萜 三环三萜 四环三萜 五环三萜 ………… 如： 主要按苷元中 母核碳骨架 进行结构分类： 例：无环（链状）三萜。 鲨烯（squalene） ☞ 1906年首先由日本科学家从鲨鱼肝油中发现， 故得名鲨烯，又称角鲨烯。 ☞ 1926年确定了鲨烯的结构。 ☞ 是所有甾体类、三萜类等生物合成的前体物。 29 例：单环三萜。 HO 蓍醇 A（achilleol A） ☞ 来源于桔梗目菊科植物蓍等植物。 30 HOOC COOH 例：存在于楝科植物楝科榔色果中的二环三萜。 榔色酸（lansic acid）
河北医科大学药学院 例：三环三萜。 例：四环三萜和五环三萜。 人入 甘草次 d) 着游B(achilleol B) 注：由于四环三藉、五环三菇最为常见及其 。存在于龙香中。 来源于桔梗目菊科植物普 特殊的结构和性质，本章重点介绍。 课外阅读： 寒轧胜江纪武，赵丽赛，指艳丽，单洁 六、三 类化合 物的生物合成 天然化合物命名和息译 Biosynthesis 中国科技术语2017,19：03 第礼胜.王森面，江纪武潘明佳，林旺王洁 天然化合物的俗名命名和翻译 小.中国药学来表2014499外790794 参者文献： 课外阅读：门 Ran Xu,Gia Fazio,Seiichi Matsuda. 王伟，李静，朱天李力更张丽，史清文 On the origins of triterpenoid skeletal diversity 天然药物化学史话： Jl.P%tochemis,2004,65:26-291 天然产物的生物合成 Eschenmoser,LRu cka,O.Jeger,D.Arigoni .中草药.2018.4914：3193-3207. he Stereochemical Interpretation of the Helvetica Chin nica Acta,.1955,38:180-190 天然药化教研室李力更教授
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 6 31 龙涎香醇（ambrin） 例：三环三萜。 蓍醇 B（achilleol B） HO OH ☞ 存在于龙涎香中。 ☞ 来源于桔梗目菊科植物蓍。 32 注：由于四环三萜、五环三萜最为常见及其 特殊的结构和性质，本章重点介绍。 例：四环三萜和五环三萜。 R O O HOOC H 3 12 13 17 20 30 11 甘草次酸 （glycyrrhetinic acid） glc glc O HO 3 6 12 20 24 25 20(S)-protopanaxadiol 20(S)-原人参二醇 2 HO 33 课 外 阅 读 ： 郑礼胜, 江纪武 , 赵丽嘉 , 崔艳丽 , 华洁. 天然化合物命名和翻译 [J]. 中国科技术语, 2017 , 19 (3) :50-54. 郑礼胜, 王彥丽, 江纪武, 潘明佳, 林旺, 王洁. 天然化合物的俗名命名和翻译 [J]. 中国药学杂志, 2014, 49(9): 790-794. 作者单位：中草药杂志社 34 六、三萜类化合物的生物合成 Biosynthesis 35 Ran Xu, Gia Fazio, Seiichi Matsuda. On the origins of triterpenoid skeletal diversity [J]. Phytochemistry, 2004, 65: 261-291. 参 考 文 献： A. Eschenmoser, L. Ruzicka, O. Jeger, D. Arigoni. The Stereochemical Interpretation of the Biogenetic Isoprene Rule for the Triterpenes [J]. Helvetica Chimica Acta, 1955, 38: 1890-1904. 36 课 外 阅 读 ： 王伟, 李韶静, 朱天慧, 李力更, 张嫚丽*, 史清文*. 天然药物化学史话： 天然产物的生物合成 [J].中草药, 2018, 49(14): 3193-3207. 作者单位：河北医科大学药学院
河北医科大学药学院 层厂生物合成歧示意函介) 23环氯蜜燔主要有下两种立体构型： 品茶三美化A : 2xC15 30 人人人人”一 沟了购97 F印P(南能金合我) 山着春桥老 -2,3-opoxide) 23环鲨递是生物合成三酷类分子的前体 23环在生物体内酶催化下产生两种碳正商子 原菇烷碳正惠子立体构型平面表达式： 康特陕碳正离于】 原荷烧碳正离子山 蓝 原萜烷碳正离子再经过生物体内 酶催化下的如：甲基重排、H的移位、 再环合等生物化学反应过程，形成了 不同结构的四环三萜、五环三萜等环 状萜类化合物。 天然药化教研室李力更教授 1
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 7 37 生物合成路线示意图（简介） O 2,3-环氧鲨烯（squalene-2,3-epoxide） 2 FPP 尾-尾聚合 + 2 C15 鲨 烯 或：2,3-环氧鲨烯 不同位置的环合 酶催化 三萜类化合物 C30 C30 OPP FPP（焦磷酸金合欢酯） OPP 38 ★ 2,3-环氧鲨烯 是生物合成三萜类分子的前体！ 2,3-环氧鲨烯 主要有下两种立体构型： I： II： O R 椅-船-椅-船 chair-boat-chair-boat R O 椅-椅-椅-船 chair-chair-chair-boat 39 酶 R H O + HO R 椅-椅-椅-船 chair-chair-chair-boat 原萜烷碳正离子 II protosterol cation II 原萜烷碳正离子 I protosterol cation I HO R O R 椅-船-椅-船 chair-boat-chair-boat H+ 酶 2,3-环氧鲨烯 在生物体内酶催化下产生两种碳正离子： I： II： 40 原萜烷碳正离子 立体构型平面表达式： HO H H H R 原萜烷碳正离子 I protosterol cation I HO H H H R 原萜烷碳正离子 II protosterol cation II ☞ 原萜烷/原萜甾醇碳正离子 是生物合成 环状三萜类化合物最关键的活性中间体！ 41 原萜烷碳正离子 再经过生物体内 酶催化下的如：甲基重排、H的移位、 再环合等生物化学反应过程，形成了 不同结构的四环三萜、五环三萜等环 状萜类化合物。 42 O 2,3-oxidosqualene HO H H H8 13 14 16 17 20 24 25 HO H H H 8 13 14 16 17 20 HO H H H 8 13 14 17 16 20 9 HO H H 13 25 24 17 HO H H 13 25 24 17 16 HO H 8 H 9 19 HO H H 25 19 HO H H 25 HO H 8 H 9 5 HO H H HO H HO H H 19 H HO H H 13 HO H H 19 H 20 HO H 19 H 20 HO H H H cyclisation via chair-chair-chair conformation cyclisation via chair-boat-chair conformation dammarenyl carbocation tirucallanyl carbocation protosteryl carbocation dammaranes tirucallanes C16-C17 shift C13-C17 shift baccharenyl carbocation lanosteryl carbocation lupenyl carbocation lupanes hopenyl carbocation hopanes cucurbitanyl carbocation cucurbitanes germanicenyl carbocation oleanyl carbocation oleananes cycloartenol cycloartanes lanosterol lanostanes taraxasterenyl carbocation taraxasteranes ursanyl carbocation ursanes cholesterol steroids squalene O2 NADPH H H H H H H H H H 鲨 烯 转 化 为 三 萜 甾 体 路 线 示 意 图
河北医科大学药学院 三萜类化合物中最常见的 童8： 是：四环三、五环三蒂 十氢化萘系的构象分析 Conformational analysis of naphthanes ★由于四环三格、五环三萜 具有特殊的结构和性质，将在 本草重点详细介绍。 D.Barton和O.Hassel因对有机立体化学理 复罗： 论的贡献共同荣获1969年度Nobl化学奖， 一、十复化若(naphthane)的构复 ★顺式连，反式连。反式较德定 - 顺式有构象异构体 on and 反式无构象异构体 复习：丁 复习： 一取代的顺式十氢化养是两种构象的平 例： 衡混合物，c健取代占优势。 例： c5-F3- do- 1amino-cis-naphthane 2f-hydroxyl-cis-naphthane C--网 c5-只- la-amino-c本-naphthane 2a-hydroxyl-cis-naphthane 天然药化教研室李力更教授 8
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 8 43 三萜类化合物中最常见的 是：四环三萜、五环三萜。 ★ 由于四环三萜、五环三萜 具有特殊的结构和性质，将在 本章重点详细介绍。 44 十氢化萘系的构象分析 Conformational analysis of naphthanes 复 习： 45 D. Barton和O. Hassel因对有机立体化学理 论的贡献共同荣获1969 年度 Nobel 化学奖。 Derek H. Barton （1918-1998, Great Britain） Odd Hassel （1897-1981, Norway） “For their contributions to the development of the concept of conformation and its application in chemistry". 46 一、十氢化萘（naphthane）的构象 反式无构象异构体 顺式有构象异构体 H H cis trans H H ★ 顺式 a/e 骈连，反式 e/e 骈连。反式较稳定。 a e e a e 能垒太高 e a a 复 习： 47 一取代的顺式十氢化萘是两种构象的平 衡混合物，e 键取代占优势。 2β-hydroxyl-cis-naphthane 2α-hydroxyl-cis-naphthane 例： OH OH H H OH OH OH H H OH 复 习： 48 1α-amino-cis-naphthane 1β-amino-cis-naphthane 例： NH2 NH2 H H NH2 NH2 H2N H H NH2 复 习：
河北医科大学药学院 一取代的反式十氢化禁有a:健异构体。 二、全氢菲(perhydrophenanthrene)的构象 例： 天然存在的全氢菲分子，常见的是以下两 d- 种异构体 2-hydroxy-frans-naphthane 7 db”-T 2a-hydroxyl-irans-naphthane 恩 庐☆ 复：门 个别也有船式构象的存在，其中间的六元 环只有呈船式构象才有可能存在。 多环结构分子体系中，由于化学 例： 键（强度、键长、键角）以及原子基 2H 团之间相互作用（如空间障得）等因 素影响，限制了化学键的自由旋转 多环体系的构象实际上就是构型！ 大自然在温和的条件下，仅仅依 赖或利用有限的几个简单常见的小分 子前体物质，即可“组装合成”出远 上燕子子具什 前碳的直体防南 远超出想像、复杂多样、结构新颗奇 特的天然产物。 见下个p文将 天然药化教研室李力更教授 9
河北医科大学药学院 天然药化教研室李力更教授 9 49 一取代的反式十氢化萘有 a/e 键异构体。 例： 2β-hydroxyl-trans-naphthane 2α-hydroxyl-trans-naphthane H OH H OH OH H H OH 复 习： 50 二、全氢菲（perhydrophenanthrene）的构象 天然存在的全氢菲分子，常见的是以下两 种异构体，其六元环均为椅式。 H H H H 1 5 8 9 11 1 5 8 9 11 10 10 trans / trans H H H H 1 5 8 9 11 1 5 8 9 11 10 10 cis / trans 复 习： 51 个别也有船式构象的存在，其中间的六元 环只有呈船式构象才有可能存在。 例： H H H H 1 5 8 9 11 1 5 8 9 11 10 10 trans / trans 复 习： 52 复 习： 多环结构分子体系中，由于化学 键（强度、键长、键角）以及原子/基 团之间相互作用（如空间障碍）等因 素影响，限制了化学键的自由旋转， 多环体系的构象实际上就是构型！ 53 大自然在温和的条件下，仅仅依 赖或利用有限的几个简单常见的小分 子前体物质，即可“组装合成”出远 远超出想像、复杂多样、结构新颖奇 特的天然产物。 54 三萜分子具有什么 特殊的立体结构 见下个ppt文件