《天然藥物化學(xué)》輔導(dǎo)-6-9章.doc

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第六章 萜類(lèi)和揮發(fā)油 第一節(jié) 概述 萜類(lèi)物質(zhì)是由甲戊二羥酸（MVA）衍生而成，基本骨架多具有2個(gè)及2個(gè)以上異戊二烯單位（C5）。開(kāi)鏈萜烯具有（C5H8）n 的通式，碳原子數(shù)一般為5的倍數(shù)，而氫的比例一般不是8的倍數(shù)。 結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 按異戊二烯單位（C5單位）的多少分為單萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜、四萜和多萜。每類(lèi)再根據(jù)基本碳鏈?zhǔn)欠癯森h(huán)及成環(huán)的碳環(huán)數(shù)的多少進(jìn)一步分類(lèi)。 絕大多數(shù)萜類(lèi)化合物為含氧衍生物，包括醇、醚、酮、酸、酯、內(nèi)酯、亞甲二氧基等含氧基團(tuán)。 有的萜類(lèi)化合物以苷的形式存在，如環(huán)烯醚萜苷類(lèi)成分；有的萜類(lèi)化合物分子中含有氮原子，稱(chēng)為萜類(lèi)生物堿，如烏頭堿。 分布：萜類(lèi)化合物在自然界分布十分廣泛，種類(lèi)繁多，是各類(lèi)天然物質(zhì)中最多的一類(lèi)成分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1970年有萜類(lèi)化合物10000余種，至1991年已超過(guò)22000種。 廣泛分布于高等植物的腺體、油室和樹(shù)脂道等分泌組織中，是植物揮發(fā)油的主要組成成分，在昆蟲(chóng)激素及海洋生物中也有存在。 生物活性：萜類(lèi)化合物的生物活性也十分重要。如穿心蓮內(nèi)酯；青蒿素，龍膽堿，紫杉醇，薄荷腦，龍腦（俗：冰片）、銀杏內(nèi)酯，雷公藤內(nèi)酯，甜菊苷 萜類(lèi)的生源途徑 1．經(jīng)驗(yàn)異戊二烯法則： 天然界中萜類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)萜類(lèi)物質(zhì)可以看作是由異戊二烯首尾相連形成的聚合體。 1887年Wallach提出：自然界存在的萜類(lèi)化合物是由異戊二烯衍生而成首尾相連的聚合體及其衍生物。這就是日后長(zhǎng)期沿用的經(jīng)驗(yàn)異戊二烯法則。 2．生源異戊二烯法則： 后來(lái)很多學(xué)者對(duì)萜類(lèi)化學(xué)深入研究的結(jié)果表明，很難在植物界發(fā)現(xiàn)游離的異戊二烯存在，而且有些萜類(lèi)化合物液無(wú)法劃分出異戊二烯的基本單元。于是德國(guó)學(xué)者Ruzicka于1938年提出了生源異戊二烯法則。 生源異戊二烯法則的基本理論是：萜類(lèi)化合物的形成起源于生物代謝的最基本的物質(zhì)葡萄糖；葡萄糖在酶的作用下產(chǎn)生乙酸，三分子的乙酸經(jīng)生物合成產(chǎn)生甲戊二羥酸（MVA），甲戊二羥酸被認(rèn)為是萜類(lèi)形成的真正的基本單元；甲戊二羥酸經(jīng)高能的三磷酸腺苷（ATP）作用生成甲戊二羥酸焦磷酸酯，再經(jīng)脫羧、脫水形成焦磷酸異戊烯酯（IPP），焦磷酸異戊烯酯可互變異構(gòu)化為焦磷酸γ、γ-二甲基丙烯酯（DMAPP），這兩個(gè)化合物被認(rèn)為是萜類(lèi)成分在生物體內(nèi)形成的真正前體，即生物體內(nèi)的“活性異戊二烯法則”物質(zhì)。 第二節(jié) 結(jié)構(gòu)類(lèi)型及重要代表物 卓酚酮 卓酚酮類(lèi)化合物是一類(lèi)變形的單萜，它們的碳架不符合異戊二烯法則，具有如下的特性： （1） 卓酚酮具有芳香化合物性質(zhì)，具有酚的通性，也顯酸性，其酸性介于酚類(lèi)和羧酸之間，即酚<卓酚酮<羧酸。 （2） 分子中的酚羥基易于甲基化，但不易?；?。 （3） 分子中的 羰基類(lèi)似于羧酸中的羰基的性質(zhì)，但不能和一般的羰基試劑反應(yīng)。 IR：羰基（1600-1650 cm -1）較一般的化合物中的羰基略有區(qū)別。 【羥基（3100-3200cm-1）】 （4） 能于多種金屬離子形成絡(luò)和物結(jié)晶體，并顯示不同顏色，以資區(qū)別。如銅絡(luò)和物為綠色結(jié)晶，鐵絡(luò)和物為赤紅色結(jié)晶 活性：抗真菌，但同時(shí)多有毒性。 環(huán)烯醚萜 環(huán)烯醚萜苷類(lèi)屬于單萜類(lèi)化合物，其基本母核的是環(huán)烯醚萜醇，根據(jù)其環(huán)戊烷結(jié)構(gòu)部分的環(huán)合與否，又可分為環(huán)烯醚萜苷和裂環(huán)烯醚萜苷兩種基本碳架，主要以苷的形式存在。 1．生源途徑： 臭蟻二醛進(jìn)行分子內(nèi)的羥基縮合，即產(chǎn)生環(huán)烯醚萜。C1-OH為半縮醛羥基，性質(zhì)活潑，易與糖結(jié)合成苷，天然界的環(huán)烯醚萜多以苷的形式存在，其結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要分為環(huán)烯醚萜苷和裂環(huán)烯醚萜苷。 理化性質(zhì) 性狀：環(huán)烯醚萜苷類(lèi)大多數(shù)為白色結(jié)晶或粉末，多數(shù)具有旋光性，吸濕性，味苦。 溶解性：環(huán)烯醚萜苷類(lèi)易溶于水和甲醇，可溶于乙醇、丙酮、正丁醇，難溶于氯仿、乙醚、苯等親酯性有機(jī)溶劑。 鑒別反應(yīng)：這類(lèi)成分的分子結(jié)構(gòu)中具有半縮醛羥基，性質(zhì)很活潑，能與一些試劑產(chǎn)生顏色反應(yīng)，可用于環(huán)烯醚萜及其苷類(lèi)的鑒別。 酸水解反應(yīng)：環(huán)烯醚萜苷對(duì)酸很敏感，其苷鍵極易被水解，產(chǎn)生的苷元很不穩(wěn)定，容易發(fā)生聚合反應(yīng)，在不同的水解條件下（溫度、酸度等），產(chǎn)生不同顏色的變化或沉淀。若用酶水解，則顯深藍(lán)色，也不易得到結(jié)晶性苷元。如車(chē)葉草苷。 含環(huán)烯醚萜苷的藥材放置后往往會(huì)變黑就是苷水解，苷元發(fā)生聚合而成黑色，如地黃。 氨基酸反應(yīng)：在加熱條件下與氨基酸作用產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。因此，與皮膚接觸，也能使皮膚染成藍(lán)色。 乙酸-銅離子反應(yīng)：將樣品溶于冰乙酸，加入少量的銅離子試液，加熱后即產(chǎn)生藍(lán)色反應(yīng)。 薁類(lèi)衍生物 凡是由五元環(huán)與七元環(huán)駢合而成的薁芳環(huán)骨架都稱(chēng)為薁類(lèi)化合物。這類(lèi)化合物多具有抑菌、抗腫瘤、殺蟲(chóng)等生物活性。 物理性質(zhì)： 1）薁類(lèi)化合物溶于石油醚、乙醚、乙醇、甲醇等有機(jī)溶劑，不溶于水，溶于強(qiáng)酸。故可用60%~65%硫酸或磷酸提取薁類(lèi)成分，硫酸或磷酸提取液加水稀釋后，薁類(lèi)成分即沉淀析出。 2）薁類(lèi)化合物的沸點(diǎn)較高，一般在250~300℃，在揮發(fā)油分溜時(shí)，高沸點(diǎn)餾分可尖刀美麗的藍(lán)色（紫色、或綠色）的現(xiàn)象時(shí)，表示可能有薁類(lèi)化合物的存在。 （2）化學(xué)性質(zhì)： 1）與苦味酸或三硝基苯試劑作用，形成有敏銳熔點(diǎn)的p-絡(luò)和物 ，可共鑒別用。 2）Sabety反應(yīng)：取揮發(fā)油1滴溶于1ml氯仿中，加入5%溴的氯仿溶液，若產(chǎn)生藍(lán)紫色或綠色時(shí)，表明有薁類(lèi)化合物存在。 3）與Ehrlich試劑反應(yīng)：與Ehrlich試劑（對(duì)-二甲胺基苯甲醛濃硫酸）反應(yīng)產(chǎn)生紫色或紅色時(shí)，亦可證實(shí)揮發(fā)油中有薁類(lèi)化合物存在。 第三節(jié) 理化性質(zhì) 萜類(lèi)化合物的物理性質(zhì) 1． 性狀 （1）形態(tài) 低分子量的萜類(lèi)化合物如單萜、倍半萜類(lèi)化合物通常為液態(tài)，具揮發(fā)性，是揮發(fā)油的組分；分子量較高的萜類(lèi)化合物為固態(tài)，多數(shù)可形成結(jié)晶體，不具揮發(fā)性。隨分子量和雙鍵的增加，功能基的增多，化合物的揮發(fā)性降低，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相應(yīng)增高。 （2）味 多具苦味，所以萜類(lèi)化合物又稱(chēng)苦味素；但有的具有強(qiáng)烈的甜味，如甜菊苷的甜味是蔗糖的300倍。 （3）旋光性和折光性：大多數(shù)萜類(lèi)一般具有多個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子，故具旋光性。低分子萜類(lèi)具有較高的折光率。 2．溶解性 萜類(lèi)化合物一般為親脂性成分，難溶于水，易溶于親脂性有機(jī)溶劑，可溶于醇。但萜類(lèi)化合物若與糖成苷，則具親水性，易溶于水，難溶于親脂性有機(jī)溶劑。 （二）萜類(lèi)化合物的化學(xué)性質(zhì) 1． 雙鍵加成反應(yīng) 萜類(lèi)化合物的分子結(jié)構(gòu)中多存在雙鍵，可與鹵素、鹵化氫、亞硝酰氯等試劑發(fā)生加成反應(yīng)。如檸檬烯與氯的加成反應(yīng)。 2． 羰基加成反應(yīng)： （1）與亞硫酸氫鈉加成：反應(yīng)生成結(jié)晶形加成物，復(fù)加酸或加堿使其分解，生成原來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物。 （2）與硝基苯肼加成：與對(duì)硝基苯肼或2，4-二硝基苯肼在磷酸中發(fā)生反應(yīng)，生成對(duì)硝基苯肼或2，4-二硝基苯肼的加成物。 （3） 與吉拉德試劑加成：將吉拉德試劑的乙醇溶液加入含羰基的萜類(lèi)化合物中，再加入10%醋酸促進(jìn)反應(yīng)，加熱回流。反應(yīng)完畢后加水稀釋?zhuān)秩∷畬?，加酸酸化，再用乙醚萃取，蒸去乙醚后?fù)得原羰基化合物。 3． 氧化反應(yīng) 氧化反應(yīng)是早期萜類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)研究的重要手段，優(yōu)以臭氧對(duì)萜類(lèi)的氧化方法應(yīng)用較多。 4． 脫氫反應(yīng) 脫氫反應(yīng)可用作萜類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定，常用于結(jié)構(gòu)母核的確定。 第四節(jié) 提取分離 （一）提取 1．溶劑提取法 （1） 苷類(lèi)化合物的提取 （2） 非苷類(lèi)化合物的提取 2． 堿提取酸沉淀法 3． 吸附法 （1） 活性炭吸附法 （2） 大孔樹(shù)脂吸附法 （二）分離 1． 結(jié)晶法分離 2． 柱層析分離 3．利用結(jié)構(gòu)中的特殊功能團(tuán)進(jìn)行分離 第六節(jié) 揮發(fā)油 揮發(fā)油又稱(chēng)精油，是存在于植物中的一類(lèi)具有芳香氣味、可隨水蒸氣蒸餾出來(lái)而又與水不相混溶的油狀成分的總稱(chēng)。 揮發(fā)油的化學(xué)組成 揮發(fā)油為一混合物，其組份較為復(fù)雜。揮發(fā)油成分中以萜類(lèi)成分多見(jiàn)，尚含有脂肪族化合物和小分子芳香族化合物等。 理化性質(zhì) 性狀 揮發(fā)油在常溫下為透明液體。低溫放置，揮發(fā)油所含主要成分可能結(jié)晶析出，這種析出物習(xí)稱(chēng)為“腦，”如薄荷腦、樟腦等。 氣味 揮發(fā)油具有特殊的氣味，大多數(shù)為香味。 揮發(fā)性 揮發(fā)油均具有揮發(fā)性，可隨水蒸氣蒸餾，這是揮發(fā)油的重要性質(zhì)，可以此區(qū)別脂肪油。 溶解性 揮發(fā)油為親脂性物質(zhì)，難溶于水，可溶于高濃度乙醇，易溶于乙醚、二硫化碳、石油醚等親脂性有機(jī)溶劑，在低濃度乙醇中溶解度較小。 穩(wěn)定性 揮發(fā)油對(duì)空氣、光、熱均較敏感。 物理常數(shù) 揮發(fā)油的物理常數(shù)主要有相對(duì)密度、比旋度、折光率和沸點(diǎn)。 多數(shù)揮發(fā)油比水輕，習(xí)稱(chēng)“輕油”；也油少數(shù)揮發(fā)油比水重，習(xí)稱(chēng)“重油”。其相對(duì)密度一般在0.850~1.065之間。 化學(xué)常數(shù) {1．酸值 表示揮發(fā)油中游離羧酸和酚類(lèi)成分的含量指標(biāo)。以中和1g揮發(fā)油中的酸性成分所消耗氫氧化鉀的毫克數(shù)表示 2．酯值 表示揮發(fā)油中酯類(lèi)成分的含油指標(biāo)。用水解1g揮發(fā)油中所含的酯需要的氫氧化鉀的毫克數(shù)表示。 3．皂化值 表示揮發(fā)油中游離羧酸、酚類(lèi)和酯類(lèi)成分總量的指標(biāo)。以皂化1g揮發(fā)油中所消耗氫氧化交的毫克數(shù)表示。事實(shí)上皂化值即為酸值和酯值之和。} 揮發(fā)油的提取 1．水蒸汽蒸餾法 利用揮發(fā)油的揮發(fā)性和與水不相混溶的性質(zhì)提取。 2．浸漬法 揮發(fā)油為親脂性物質(zhì)，選用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑如乙醚、石油醚（30~60℃）等進(jìn)行提取，通常采用連續(xù)回流提取法，也可用冷浸法。 油脂吸收法 溶劑萃取法 超臨界流體萃取法 3．冷壓法 揮發(fā)油的分離 冷凍處理 化學(xué)方法 根據(jù)揮發(fā)油中各組分所連的官能團(tuán)不同，選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法處理，使各組分達(dá)到分離的方法。 化學(xué)分離法常用于分離，講義上分離流程很具代表性，一定要弄明白后靈活運(yùn)用。 層析分離方法 ①吸附色譜法： 一般是將分餾法或化學(xué)分離法得到的部位用吸附色譜法進(jìn)一步分離。 吸附劑：氧化鋁或硅膠； 洗脫劑：石油醚、乙酸乙酯等按一定的比例組成溶劑系統(tǒng)； ②硝酸銀絡(luò)合薄層： 依據(jù)其雙鍵的數(shù)目和位置的不同，與硝酸銀形成p-絡(luò)合物的難易及穩(wěn)定性的差異進(jìn)行分離。 一般來(lái)說(shuō)，雙鍵多的化合物易形成絡(luò)合物；末端雙鍵較其他雙鍵形成的絡(luò)合物穩(wěn)定；順式雙鍵大于反式雙鍵的絡(luò)合能力。如α-細(xì)辛醚、β-細(xì)辛醚、歐細(xì)辛醚。 ③其他色譜：, 制備性氣-液色譜法； 制備性薄層色譜。 氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用法 第七章 三萜及其苷類(lèi) 第一節(jié) 概述 概念：多數(shù)三萜類(lèi)衍生物的基本骨架是由6個(gè)異戊二烯單位、30個(gè)碳原子組成的。有的以游離的形式存在，有的則與糖結(jié)合成苷的形式存在，該苷類(lèi)化合物多數(shù)可溶于水，水溶液振搖后產(chǎn)生似肥皂水溶液樣泡沫，故被稱(chēng)為三萜皂苷，該類(lèi)皂苷多具有羧基，所以有時(shí)又稱(chēng)之為酸性皂苷。 分布：在植物界中分布廣泛，種類(lèi)繁多，大部分分布于五加科、豆科、桔?？?、遠(yuǎn)志科等。 生物活性：抗炎，抗腫瘤，抗菌和抗病毒，降低膽固醇，殺軟體動(dòng)物，抗生育等活性。 第二節(jié) 生物合成 三萜是由鯊烯經(jīng)過(guò)不同途徑環(huán)合而成，鯊烯是由倍半萜金合歡醇的焦磷酸酯尾尾縮合而成。 第三節(jié) 四環(huán)三萜 三萜皂苷的皂苷元為三萜類(lèi)衍生物，其基本骨架由6個(gè)異戊二烯單位、30個(gè)碳原子組成。根據(jù)皂苷元的結(jié)構(gòu)可分為四環(huán)三萜皂苷和五環(huán)三萜皂苷兩大類(lèi)。 達(dá)瑪烷型 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是8位有角甲基，且為β-構(gòu)型。此外13位連有β-H，10位有β-CH3，17位有β-側(cè)鏈，C-20構(gòu)型為R或S。如20（S）原人參二醇、20（S）原人參三醇、酸棗仁皂苷A和B。羊毛脂甾烷型 如豬苓酸A 羊毛脂烷型 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是10、13、14位分別連有β，β，α- CH3，C-20為R構(gòu)型，A/B，B/C，C/D環(huán)均反式。 環(huán)阿屯烷型 環(huán)阿屯烷型的基本骨架與羊毛脂烷很相似，差別僅在于環(huán)阿屯烷19位甲基與9位脫氫形成三元環(huán)。 第四節(jié) 五環(huán)三萜 齊墩果烷型 又稱(chēng)β-香樹(shù)脂烷型。此類(lèi)皂苷元以齊墩果酸最為多見(jiàn)。 環(huán)的稠合方式為A/B，B/C，C/D環(huán)也均為反式，而C/D環(huán)為順式。母核上8個(gè)甲基，其中C-4和C-20位上均有偕二甲基，C-10、C-8、C-17的甲基均為β-型，而C-14的甲基為α-構(gòu)型。 烏索烷型 又稱(chēng)α-香樹(shù)脂烷型或熊果烷型，其代表性化合物為熊果酸（烏索酸）。 其基本結(jié)構(gòu)與齊墩果烷型不同之處是E環(huán)上兩個(gè)甲基位置不同，即C-19和C-20上各有1個(gè)甲基，其中C-19位上的甲基為β-構(gòu)型，而C-20位上的甲基為α-構(gòu)型。 羽扇豆烷型 最常見(jiàn)的化合物有白樺脂醇和白樺脂酸。 與齊墩果烷型不同點(diǎn)是D環(huán)和E環(huán)是反式，C-21與C-19連成五元環(huán)（E環(huán)），并在C-19位上有α-構(gòu)型的異丙基或異丙烯基取代。 第五節(jié) 理化性質(zhì) 性狀 （1）多有較好的結(jié)晶；苷類(lèi)，不易結(jié)晶，多為無(wú)色無(wú)定形粉末。 （2）苷多具有苦而辛辣味，對(duì)粘膜有較強(qiáng)的刺激性。 （3）皂苷具有吸濕性，保存時(shí)應(yīng)干燥放置。 （4）多數(shù)三萜皂苷屬于酸性，又稱(chēng)酸性皂苷。分子中羧基有的在皂苷元部分，有的在糖醛酸部分，在植物體內(nèi)常與金屬離子如鉀、鈣、鎂等結(jié)合成鹽的形式存在。 溶解性 苷極性較大，易溶于水、含水稀醇、熱甲醇和乙醇，難溶于丙酮、乙醚。 皂苷在含水丁醇或戊醇中有較大的溶解度，可利用此性質(zhì)從溶液中用丁醇或戊醇提取，借以與親水性大的糖類(lèi)、蛋白質(zhì)等分離。 表面活性 皂苷有降低水溶液表面張力的作用，多數(shù)皂苷的水溶液經(jīng)強(qiáng)烈振搖能產(chǎn)生持久性的泡沫，并不因加熱而消失。而含蛋白質(zhì)和黏液質(zhì)的水溶液雖也能產(chǎn)生泡沫，但不能持久，加熱后很快消失。 溶血性 皂苷的水溶液大多能破壞紅細(xì)胞，產(chǎn)生溶血現(xiàn)象。不是所有的皂苷都能破壞紅細(xì)胞而產(chǎn)生溶血作用，例如人參皂苷無(wú)溶血現(xiàn)象，但經(jīng)分離后，B型和C型人參皂苷具有顯著溶血作用，而A型皂苷則有抗溶血作用。 顯色反應(yīng) 醋酐-濃硫酸（Liebermann-Burchard）反應(yīng) 可用以區(qū)別甾體皂苷和三萜皂苷，甾體皂苷最后呈藍(lán)綠色，三萜皂苷最后呈紅色或紫色。 三氯醋酸（Rosenheim）反應(yīng) 將甾體皂苷樣品的氯仿溶液滴在濾紙上，加三氯醋酸試劑，加熱至60℃，生成紅色漸變?yōu)樽仙?。在同樣條件下，三萜皂苷必須加熱到100℃才能顯色。 五氯化銻反應(yīng) 氯仿-濃硫酸反應(yīng) 冰醋酸-乙酰氯反應(yīng) 沉淀反應(yīng) 皂苷的水溶液可以和一些金屬鹽類(lèi)如鉛鹽、鋇鹽、銅鹽等產(chǎn)生沉淀。利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行皂苷的提取和分離。 ①酸性皂苷（通常指三萜皂苷）的水溶液加入硫酸銨、醋酸鉛或其它中性鹽即產(chǎn)生沉淀。 ②中性皂苷（通常指甾體皂苷）的水溶液則需加入堿式醋酸鉛或氫氧化鉀等鹽類(lèi)才能生成沉淀。 第六節(jié) 提取分離 提取通法 一般常用不同濃度的乙醇或甲醇作溶劑提取皂苷。醇提取物混懸于水中，先用石油醚、乙醚等親脂性有機(jī)溶劑萃取，除去親脂性雜質(zhì)，然后再用水飽和的正丁醇萃取，得到總皂苷。此法被認(rèn)為是皂苷提取的通法。 皂苷的精制和分離 （一）分段沉淀法 將皂苷溶于少量甲醇或乙醇，然后分步加入乙醚、丙酮或乙醚-丙酮混合溶劑，將皂苷分步沉淀出來(lái)。 （二）膽甾醇沉淀法 甾體皂苷與膽甾醇可生成難溶性分子復(fù)合物，據(jù)此分離。 （1）凡有3β-OH，A/B環(huán)反式稠合（5α-H）或△δ的平展結(jié)構(gòu)的甾醇，如β-谷甾醇、豆甾醇、膽甾醇和麥角甾醇等，與甾體皂苷形成的分子復(fù)合物的溶度積最小。 （2）凡有3α-OH，或3β-OH經(jīng)酯化或成苷的甾醇，不能與甾體皂苷生成難溶性的分子復(fù)合物。 （3）三萜皂苷不能與甾醇形成穩(wěn)定的分子復(fù)合物，據(jù)此可實(shí)現(xiàn)甾體皂苷和三萜皂苷的分離。 （三）鉛鹽沉淀法 分離酸性皂苷和中性皂苷。 第七節(jié) 結(jié)構(gòu)測(cè)定 紫外光譜(UV) 結(jié)構(gòu)中有一個(gè)孤立雙鍵:205-250nm 處有微弱吸收; α、β不飽和羰基λmax:242-250nm； 異環(huán)共軛雙烯λmax:240、250、260nm； 同環(huán)共軛雙烯λmax:285nm。 紅外 根據(jù)紅外光譜A區(qū)（1355~1392cm-1）和B區(qū)（1245~1330 cm-1）的碳?xì)湮諄?lái)區(qū)別齊墩果烷、烏蘇烷和四環(huán)三萜的基本骨架。 齊墩果烷型的A區(qū)有兩個(gè)峰（1392~1379 cm-1，1370~1355 cm-1）；B區(qū)有三個(gè)峰（1330~1315 cm-1，1306~1299 cm-1，1269~1250 cm-1）。 烏蘇烷型的A區(qū)有三個(gè)峰（1392~1386 cm-1，1383~1370 cm-1，1364~1359 cm-1）；B區(qū)也有三個(gè)峰（1312~1308 cm-1，1276~1270 cm-1，1250~1245 cm-1）。 四環(huán)三萜的A區(qū)和B區(qū)都只有一個(gè)峰。 {MS 三萜類(lèi)化合物質(zhì)譜裂解有較強(qiáng)的規(guī)律： 當(dāng)有環(huán)內(nèi)雙鍵時(shí)，一般都有較特征的RDA裂解； 如無(wú)環(huán)內(nèi)雙鍵時(shí)，常從C環(huán)斷裂成兩個(gè)碎片； 在有些情況下，可同時(shí)產(chǎn)生RDA裂解和C環(huán)斷裂。 四環(huán)三萜類(lèi)化合物裂解的共同規(guī)律是失去側(cè)鏈。} {1HNMR 環(huán)內(nèi)雙鍵質(zhì)子 δ值一般大于5，如齊墩果酸類(lèi)和烏蘇酸類(lèi)C12烯氫在δ4.93～5.50處出現(xiàn)分辨不好的多重峰。 環(huán)外烯鍵的 δ值一般小于5，如羽扇豆烯的C29位兩個(gè)同碳?xì)湫盘?hào)多出現(xiàn)在δ4.30～5.00。 C3上有羥基或其它含氧基團(tuán) C3質(zhì)子的信號(hào)多為dd峰。以3-乙酰氧基取代的三萜衍生物為例，C3-H為豎鍵(α-H,β-Oac)時(shí)，其δ值在4.00-4.75之間，最大偶合常數(shù)為12Hz左右；C3-H若為橫鍵（β-H,α-OAc），δ值在5.00-5.48之間，最大偶合常數(shù)約為8Hz，二者均為寬峰。 甲基的信號(hào) 一般出現(xiàn)在δ0.50-1.20之間，以吡啶為溶劑時(shí)，可以得到分辨較好的單峰。 羽扇豆烷型 30CH3 br. s δ1.63～1.8 烏蘇烷型 29CH3 d J=6Hz 30CH3 d J=6Hz δ0.8～1.0 對(duì)于齊墩果烷型和烏蘇烷型的三萜，其最高場(chǎng)甲基的δ值與C28的取代基有關(guān)。當(dāng)C28為COOCH3時(shí)最高場(chǎng)甲基的δ值小于0.775，反之則大于0.775。 羽扇豆烯型的C30甲基因與雙鍵相連，且有烯丙偶合，δ值在較低場(chǎng)1.63-1.80之間，且呈寬單峰。} 13C-NMR {角甲基一般出現(xiàn)在δ8.9～33.7 其中23- CH3和29-CH3為e鍵甲基出現(xiàn)在低場(chǎng)，δ值依次為28和33左右。 根據(jù)碳譜中苷元的烯碳的個(gè)數(shù)和化學(xué)位移值不同，可推測(cè)一些三萜的雙鍵位置。 苷化位置的確定 三萜3-OH苷化，一般C-3向低場(chǎng)位移8-10，而且會(huì)影響C-4的δ值。糖之間連接位置的苷化位移約為+3～8。但糖與28-COOH成酯苷，苷化位移是向高場(chǎng)位移，羰基碳苷化位移約為-2，糖的端基碳一般位移至δ95～96。 } 實(shí)例 一．人參 人參中含有的人參皂苷為人參的主要有效成分之一。 1．結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 人參皂苷可分為3種類(lèi)型： （1）人參二醇型（A型） 代表化合物有人參皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd （2）人參三醇型（B型） 代表化合物有人參皂苷Re、Rf、Rg1、Rg2 （3）齊墩果酸型（C型） 代表化合物有人參皂苷Ro A型、B型皂苷的皂苷元屬于四環(huán)三萜，C型皂苷的皂苷元?jiǎng)t是五環(huán)三萜的衍生物。人參皂苷A型、B型皂苷元屬達(dá)瑪烷型，是達(dá)瑪烷二醇的衍生物，其中C-20的構(gòu)型為S。A型皂苷元為20（S）-原人參二醇；B型皂苷元為20（S）-原人參三醇。這兩種皂苷元的性質(zhì)均不太穩(wěn)定，當(dāng)皂苷用酸水解時(shí)，C-20構(gòu)型容易由S型轉(zhuǎn)為R型。繼之側(cè)鏈?zhǔn)軣岚l(fā)生環(huán)合，環(huán)合后生成人參二醇及人參三醇。 20（S）-原人參二醇分子中有3個(gè)羥基，其中C3 -OH，C29-OH可能與糖結(jié)合成苷，由于C-20羥基是叔羥基，結(jié)合的糖與50%乙酸共熱即被水解，而C3 -OH與糖形成的苷鍵必須在較強(qiáng)的酸性條件下才能水解。 第八章 甾體及其苷類(lèi) 第一節(jié) 概述 概念 甾體類(lèi)化合物式天然廣泛存在的一類(lèi)化學(xué)成分，種類(lèi)很多，但結(jié)構(gòu)中都具有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾核。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）甾核的四個(gè)環(huán)可以有不同的稠合方式。 （2）甾核的C10和C13位有角甲基取代，C17位有側(cè)鏈，它們均為β-型。 （3）甾核C3位有羥基取代，可與糖結(jié)合成苷。C3位羥基具有兩種構(gòu)型： ① C3-OH與C10-CH3為順式，稱(chēng)為β-型（以實(shí)線表示）； ② C3-OH與C10-CH3為反式，稱(chēng)為α-型或epi-（表-）型（以虛線表示）。 （4）母核的其它位置還可以有羥基、羰基、雙鍵、環(huán)氧醚等功能基的取代。 分類(lèi) 根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的不同，天然甾類(lèi)成分又分為許多類(lèi)型： C17側(cè)鏈 A/B B/C C/D C21甾類(lèi) 羥甲基衍生物 反 反 順 強(qiáng)心甾類(lèi) 不飽和內(nèi)酯環(huán) 順、反 反 順 甾體皂苷類(lèi) 含氧螺雜環(huán) 順、反 反 反 植物甾醇 脂肪烴 順、反 反 反 昆蟲(chóng)變態(tài)激素 脂肪烴 順 反 反 膽酸類(lèi) 戊酸 順 反 反 生源途徑 通過(guò)甲戊二羥酸的生物合成途徑轉(zhuǎn)化而來(lái)。 乙酰輔酶A 角鯊烯 2,3氧化角鯊烯 甾類(lèi) 通性 甾類(lèi)成分在無(wú)水條件下，遇強(qiáng)酸亦能產(chǎn)生各種顏色反應(yīng)，與三萜化合物類(lèi)似。 （1）Liebermann-Berchard反應(yīng) （2）Salkowski反應(yīng) （3）Rosenheim反應(yīng) （4）三氯化銻或五氯化銻反應(yīng) 第二節(jié) C21甾體化合物 概念：C21甾是一類(lèi)含有21個(gè)碳原子的甾體衍生物，是目前廣泛應(yīng)用于臨床的一類(lèi)重要藥物。 活性：具有抗炎、抗腫瘤、抗生育等方面的活性。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：C21甾類(lèi)成分在植物體中除游離方式存在外，也可和糖縮合成苷類(lèi)存在。 苷元的結(jié)構(gòu)特征：以孕甾烷或其異構(gòu)體為基本骨架。C20位可能有羰基，C17位上的側(cè)鏈多為α-構(gòu)型。 苷的結(jié)構(gòu)特征：糖鏈多和C3-OH 相連，但也發(fā)現(xiàn)有連在C20位OH上。分子中除含有2-羥基糖外，有時(shí)還含有2-去氧糖。 第三節(jié) 強(qiáng)心苷類(lèi) 概念：強(qiáng)心苷是存在于植物中具有強(qiáng)心作用的甾體苷類(lèi)化合物。 生物活性：具有強(qiáng)心作用，主要用以治療充血性心力衰竭及節(jié)律障礙等心臟疾患。 分布：強(qiáng)心苷存在于許多有毒的植物中，已知主要有十幾個(gè)科幾百種植物，尤以玄參科、夾竹桃科植物最普遍。 一．苷元部分 強(qiáng)心苷由強(qiáng)心苷元和糖縮合而成。 結(jié)構(gòu)特征：C-17位上連接一個(gè)不飽和內(nèi)酯環(huán)。 甾體母核部的C-3和C-14位上都有羥基。C3-OH多為β-構(gòu)型，如洋地黃毒苷元；少數(shù)是α-構(gòu)型。C14-羥基均是β-構(gòu)型。 根據(jù)甾體母核C-17位上連接的不飽和內(nèi)酯環(huán)的不同，可將強(qiáng)心苷元分為兩類(lèi)。 1．甲型強(qiáng)心苷元（強(qiáng)心甾烯類(lèi)） 甲型強(qiáng)心苷元由23個(gè)碳原子組成，母核稱(chēng)為強(qiáng)心甾。其C-17位上連接的是五元不飽和內(nèi)酯環(huán)，即△αβ-γ-內(nèi)酯。 在異構(gòu)化酶的作用下，β-構(gòu)型的強(qiáng)心苷元可轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)強(qiáng)心作用的或強(qiáng)心作用顯著降低的α-構(gòu)型異構(gòu)體，例如毒毛旋花子種子中含有異構(gòu)化酶，能使C-17位的側(cè)鏈由β-構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)棣?構(gòu)型。 2．乙型強(qiáng)心苷（蟾蜍甾烯類(lèi)） 乙型強(qiáng)心苷元由24個(gè)碳原子組成，母核稱(chēng)為海蔥甾或蟾蜍甾。其C-17位上連接的是六元不飽和內(nèi)酯環(huán)，即△αβ，γδ-雙烯-δ-內(nèi)酯。 天然界中僅少數(shù)幾種強(qiáng)心苷元屬于這一類(lèi)型。 二．糖部分 在強(qiáng)心苷結(jié)構(gòu)中有2（α）-去氧糖（如D-洋地黃毒糖）是強(qiáng)心苷結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)之一，還有2，6-二去氧糖甲醚（如L-夾竹桃糖、D-加拿大麻糖）等。 三．苷元和糖的連接方式 強(qiáng)心苷類(lèi)按與苷元與糖的連接方式不同分為以下三種類(lèi)型： Ⅰ型強(qiáng)心苷：苷元-（2，6-二去氧糖）X-（D-葡萄糖）Y Ⅱ型強(qiáng)心苷：苷元-（6-去氧糖）X-（D-葡萄糖）Y Ⅲ型強(qiáng)心苷：苷元-（D-葡萄糖）Y 天然存在的強(qiáng)心苷類(lèi)以 I 型及 II 型較多，III 型較少。 紫花樣地黃苷A和洋地黃毒苷均屬Ⅰ型強(qiáng)心苷，真地吉他林為Ⅱ型強(qiáng)心苷，綠海蔥苷則屬Ⅲ型強(qiáng)心苷。 理化性質(zhì) 性狀：強(qiáng)心苷類(lèi)多為無(wú)色結(jié)晶或無(wú)定形粉末，中性物質(zhì)，有旋光性。C-17位上的側(cè)鏈為β-構(gòu)型者味苦，而α-構(gòu)型者味不苦，但無(wú)強(qiáng)心作用。對(duì)粘膜有刺激性。 溶解性 強(qiáng)心苷一般可溶于丙酮、甲醇、乙醇及水等極性溶劑，難溶于乙醚、苯、石油醚等非極性溶劑。弱親酯性苷溶于氯仿-乙醚（2：1），親酯性苷略溶于乙酸乙酯、含水氯仿、氯仿-乙醇（3：1）。 由于強(qiáng)心苷結(jié)構(gòu)中有2-去氧糖，故其溶解性能與所含糖基的數(shù)目、糖基的種類(lèi)及苷元中羥基取代的不同而異。例如烏本苷（烏本苷-L=鼠李糖）雖是單糖苷，但其分子中共有8個(gè)羥基（其中5個(gè)羥基存在于苷元部分），水溶性較大（1：75），難溶于氯仿。洋地黃毒苷是三糖苷，但其中2個(gè)是2-去氧糖，則親水性降低，親脂性增加，反而易溶于氯仿。 化學(xué)性質(zhì) 在適當(dāng)條件下，強(qiáng)心苷可發(fā)生分子中的內(nèi)酯環(huán)開(kāi)裂、雙鍵氧化、某些取代基脫水或縮合、C17β-內(nèi)酯側(cè)鏈異構(gòu)化等反應(yīng)。在研究或制備強(qiáng)心苷的過(guò)程中要注意這些情況的發(fā)生。 內(nèi)酯遇堿開(kāi)環(huán)，酸化又環(huán)合。 溶劑: 水 加堿開(kāi)環(huán)，加酸環(huán)合 溶劑: 醇 加堿異構(gòu)化 甲型強(qiáng)心苷：先雙鍵移位形成活性次甲基，然后開(kāi)環(huán) 乙型強(qiáng)心苷： 5β 、14β OH易脫水，生成次生脫水苷元。 {C14-OH最易發(fā)生脫水反應(yīng)生成縮水苷元。 同時(shí)存在C14-OH和C16-OH，也易脫水，得到二縮水苷元。 如將C3-OH氧化為酮基，則更使C5叔羥基活化，在溫?zé)釛l件下即可脫水而形成烯酮。同樣，C16被氧化為酮基，也能促使C14-叔羥基脫水而形成烯酮。} 苷鍵的水解由于2-去氧糖的存在強(qiáng)心苷在很溫和條件下可發(fā)生苷鍵的裂解。如用0.2~0.5mol/L的鹽酸或硫酸溫和酸水解，在含水醇中經(jīng)短時(shí)間（半小時(shí)至數(shù)小時(shí)）加熱回流。可使Ⅰ型強(qiáng)心苷水解生成苷元和糖。 紫花洋地黃苷A稀酸 洋地黃毒苷元+2分子D-洋地黃毒糖+洋地黃雙糖（D-洋地共同毒糖β-D-葡萄糖）。 苷元和a-去氧糖、a-去氧糖和a-去氧糖之間的糖苷鍵極易被酸水解，在此條件下即能被切斷。 但由α-羥基糖形成的苷鍵則難以水解，故常常得到二糖或三糖。 但結(jié)構(gòu)中無(wú)2-去氧糖，則需在強(qiáng)烈條件下水解 Ⅲ型強(qiáng)心苷可用鹽酸丙酮法水解 酶水解 含強(qiáng)心苷的植物中均有水解β-D-葡萄糖苷鍵的酶共存，但無(wú)水解α-去氧苷鍵的酶存在。所以酶能水解除去強(qiáng)心苷分子中的葡萄糖而保留α-去氧糖。 一般來(lái)說(shuō)，乙型強(qiáng)心苷較甲型強(qiáng)心苷更易為酶水解；{糖基上有乙?；膹?qiáng)心苷較糖基上無(wú)乙?；膹?qiáng)心苷水解速度慢。} 酶解法在強(qiáng)心苷產(chǎn)生中有很重要的作用。由于甲型強(qiáng)心苷的強(qiáng)心作用與分子中的糖基數(shù)目有關(guān)，即苷的強(qiáng)心作用強(qiáng)度為：?jiǎn)翁擒?二糖苷>三糖苷，所以常利用酶解法使植物體內(nèi)的原生苷水解成強(qiáng)心作用更強(qiáng)的次生苷。 堿水解 在堿試劑的作用下，可使強(qiáng)心苷分子中?；?，內(nèi)酯環(huán)開(kāi)裂、△20（22）轉(zhuǎn)位及苷元異構(gòu)化等。 （1）?；乃? 弱堿（碳酸氫鈉、碳酸氫鉀）、中等強(qiáng)度的堿（氫氧化鈣和氫氧化鋇），它們能選擇的水解苷元或糖基上的?；挥绊憙?nèi)酯環(huán)。碳酸氫鈉或碳酸氫鉀主要使α-去氧糖上的酰基水解；氫氧化鈣或氫氧化鋇可以使α-去氧糖、α-羥基糖和苷元上的酰基水解。 （2）內(nèi)酯環(huán)的水解 在水溶液中，氫氧化鈉、氫氧化鉀能使強(qiáng)心苷的內(nèi)酯環(huán)開(kāi)裂，酸化后又可重新閉環(huán)。醇溶液中，氫氧化鈉、氫氧化鉀亦能使內(nèi)酯環(huán)開(kāi)裂，但同時(shí)還使其結(jié)構(gòu)異構(gòu)化，故酸化也不再有可逆變化。 甲型強(qiáng)心苷在氫氧化鉀的醇性溶液中，通過(guò)內(nèi)酯環(huán)的質(zhì)子轉(zhuǎn)移、雙鍵轉(zhuǎn)移形成C-22活性亞甲基。 乙型強(qiáng)心苷在醇性氫氧化鉀溶液中，不能發(fā)生雙鍵轉(zhuǎn)移，故亦不能形成活性亞甲基。 鑒別： 強(qiáng)心苷的顏色反應(yīng)特點(diǎn)是沒(méi)有專(zhuān)屬反應(yīng)，一般通過(guò)三部位的反應(yīng)進(jìn)行鑒別： 甾體母核的顯色反應(yīng)，如醋酐-濃硫酸反應(yīng)（Liebermann-Burchard反應(yīng)） α、β不飽和內(nèi)酯環(huán)的顯色反應(yīng)，甲型強(qiáng)心苷再堿性醇溶液中，雙鍵由20（22）轉(zhuǎn)移到20（21）， 生成C-22活性亞甲基，能與活性亞甲基試劑作用而顯色。乙型強(qiáng)心苷在堿性醇溶液中不能產(chǎn)生活性亞甲基，無(wú)此類(lèi)反應(yīng)。因此，α、β不飽和內(nèi)酯環(huán)的顯色反應(yīng)可用于區(qū)別甲型強(qiáng)心苷與乙型強(qiáng)心苷。 如：亞硝酰鐵氰化鈉試劑(Legal反應(yīng))、間二硝基苯試劑（Raymond反應(yīng)）、3，5-二硝基苯甲酸試劑（Kedde反應(yīng)）、堿性苦味酸試劑（Baljet反應(yīng)） α-去氧糖的顯色的反應(yīng)，如Keller-Kiliani(K.K)反應(yīng)，這一反應(yīng)是α-去氧糖的特征反應(yīng)，游離的α-去氧糖才能呈色。 苷元與由1分子α-去氧糖和葡萄糖或其他羥基糖相連接的雙糖、叁糖所組成的強(qiáng)心苷，在此條件下不會(huì)水解出游離的α-去氧糖而不呈色。 噸氫醇反應(yīng)，只要分子中有α-去氧糖即可呈色。 過(guò)碘酸-對(duì)硝基苯胺反應(yīng) 強(qiáng)心苷的波譜特征 UV １、 Δα，β-γ內(nèi)酯環(huán)：λmax：217—220nm，（lgε約4.34） Δα,β,γ,δδ內(nèi)酯環(huán)：λmax：295-300nm（lgε約3.98） 其它非共軛雙鍵在紫外區(qū)無(wú)吸收。 2、Δ16（17）與 Δα，β內(nèi)酯環(huán)共軛，除在220nm左右有吸收外，在270nm處產(chǎn)生特征吸收 用于區(qū)分甲型強(qiáng)心苷和乙型強(qiáng)心苷 3、Δ8（9），14（15）不與內(nèi)酯不共軛在240nm左右有吸收。 4、Δ14（15），16（17）雙烯與內(nèi)酯環(huán)共軛，在330nm處有低吸收（lgε約1.8）。若C-11，C-12均為C=O，吸收峰將向長(zhǎng)波移動(dòng)。 ＩＲ：用于強(qiáng)心苷母核識(shí)別 判斷方法：改變?nèi)軇O性：不飽和內(nèi)酯環(huán) 不飽和內(nèi)酯環(huán)的羰基峰:1800-1700cm-1兩個(gè)峰。 甲型:1756cm-1 （正常）; 1783cm-1 （不正常，強(qiáng)度隨溶劑增加而減弱）。 乙型:1718cm-1 （正常） ; 1740cm-1 （不正常，強(qiáng)度隨溶劑增加而減弱）。 　　 向低波數(shù)移動(dòng)40 cm-1 可用于區(qū)別：甲型、乙型 MS：不飽和內(nèi)酯環(huán)特征碎片 五員不飽和內(nèi)酯環(huán)： M/Z:111、124、163、164 六員不飽和內(nèi)酯環(huán)： M/Z:109、123、135、136 NMR (1). 有二個(gè)角甲基峰 d 1.00 s 峰位與A/B環(huán)的 駢合方式有關(guān)。 (2). -CHO d 9.5 –10.0 s (3). 不飽和五元內(nèi)酯環(huán) C22-H d 5.6 –6.0 brs C21-H2 d 4.5 –5.0 Abq(或類(lèi)三重峰) J = 18Hz (4). 不飽和六元內(nèi)酯環(huán) C21-H d 7.2 s , C22-H d 7.8 d, C23-H d 6.3 d 。 (5). C3-H d 3.9 m(或tt) 內(nèi)酯環(huán)信號(hào) 甲型：C-22烯-H，δ5.6-6.0 ppm，寬單峰，　　　　　　 　　　C-21兩個(gè)H，δ4.5-5.0 ppm之間，brＳ或AB，或t峰,J=18Hz。 乙型：H-21，δ7.2,s, H-22和H-23分別為 δ7.8，d和6.3ppm,d 用于區(qū)分甲型和乙型強(qiáng)心苷 提取與分離 1．提取 由于強(qiáng)心苷易受酸、堿、酶的作用，發(fā)生水解、脫水及異構(gòu)化等反應(yīng)。因此應(yīng)注意： ①如以提取原生苷為目的時(shí)，要抑制酶的活性，防止酶解；如以提取次生苷為目的時(shí)，要利用酶的活性，進(jìn)行部分酶解。 ②避免接觸酸、堿。 1、原生苷的提?。撼Ｓ玫娜軇?0%乙醇 2、次生苷的提?。鹤屆杆夂筇崛? 純化 1、溶劑法：石油醚脫脂；醇提水沉去葉綠素等雜質(zhì)。 2、鉛鹽法：鞣質(zhì)，皂苷，水溶性色素等，可用鉛鹽法除去（注意吸附強(qiáng)心苷） 3、吸附法：活性炭可吸附皂苷 ，糖類(lèi)，葉綠素，水溶性色素等大分子化合物。 2．分離 一般用各種色譜方法進(jìn)行分離。 兩相溶劑萃取法： 逆流分配法： 色譜法 強(qiáng)心苷生理活性 構(gòu)—效關(guān)系 第四節(jié) 甾體皂苷 概述 概念：甾體皂苷是一類(lèi)由螺甾烷類(lèi)化合物與糖結(jié)合的寡糖苷。有的以游離的形式存在，有的則與糖結(jié)合成苷的形式存在，該苷類(lèi)化合物多數(shù)可溶于水，水溶液振搖后產(chǎn)生似肥皂水溶液樣泡沫，故被稱(chēng)為甾體皂苷。該類(lèi)皂苷不具有羧基，呈中性，所以又稱(chēng)之為中性皂苷。 分布：在植物界中分布廣泛，主要分布于薯蕷科、百合科等。 生物活性：防止心腦血管疾病，抗腫瘤，降血糖和免疫調(diào)節(jié)等作用。 按照皂苷分子中糖鏈數(shù)目的不同，可分為單糖鏈皂苷（只含1條糖鏈的皂苷）、雙糖鏈皂苷（含有2條糖鏈的皂苷）和三糖鏈皂苷（含有3條糖鏈的皂苷）；按照皂苷分子中是否含有酸性基團(tuán)（如羧基），可將皂苷分成中性皂苷和酸性皂苷。 甾體皂苷的皂苷元基本骨架屬于螺甾烷的衍生物，由27個(gè)碳原子構(gòu)成。依照螺甾烷結(jié)構(gòu)中C25的構(gòu)型和環(huán)合狀態(tài)，可將其分為四種類(lèi)型： （1）螺甾烷醇類(lèi) C25為S構(gòu)型 （2）異螺甾烷醇類(lèi) C25為R構(gòu)型 （3）呋甾烷醇類(lèi) F環(huán)為開(kāi)鏈衍生物 （4）變形螺甾烷醇類(lèi) F環(huán)為五元四氫呋喃環(huán)一．甾體皂苷 在甾體皂苷元的E、F環(huán)中有三個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子C-20、C-22和C-25。其中C-25甲基有兩種構(gòu)型，當(dāng)C-25位上的甲基為直立鍵時(shí)，為β型，其絕對(duì)構(gòu)型為L(zhǎng)-型（也叫L-系，或25S、25L、25βF、Neo）；當(dāng)C-25位上甲基為平狀鍵時(shí)，為α型，其絕對(duì)構(gòu)型為D-型（也叫D-系，或25R、25D、25αF、Iso）。一般來(lái)說(shuō)，D-型化合物比L-型化合物穩(wěn)定。L-型的衍生物成為螺旋甾烷，D-型的衍生物為異螺旋甾烷。 甾體皂苷分子中不含羧基，顯中性，故甾體皂苷又稱(chēng)中性皂苷。 理化性質(zhì) 1．甾體皂苷元多有較好的結(jié)晶；若與糖結(jié)合成為苷類(lèi)，則不易結(jié)晶，多為無(wú)色無(wú)定形粉末。 甾體皂苷元易溶于石油醚、苯、氯仿等有機(jī)溶劑，不溶于水；甾體皂苷可溶于水，易溶于熱水，稀醇、熱甲醇和熱乙醇中。幾乎不溶于石油醚、苯等極性小的有機(jī)溶劑。含水的丁醇或戊醇對(duì)皂苷的溶解度較好，因此是萃取皂苷時(shí)常用的溶劑。 2．甾體皂苷所具有的表面活性和溶血作用等與三萜皂苷相似，但F環(huán)開(kāi)裂的皂苷往往不具溶血作用，而且表面活性降低。 3．甾體皂苷與甾醇形成分子復(fù)合物，甾體皂苷的乙醇溶液可被甾醇（常用膽甾醇）沉淀。 4．甾體皂苷在無(wú)水條件下，遇某些酸類(lèi)亦可產(chǎn)生與三萜相類(lèi)似的顯色反應(yīng)。 顏色反應(yīng) 醋酐-濃硫酸（Liebermann-Burchard）反應(yīng) 可用以區(qū)別甾體皂苷和三萜皂苷，甾體皂苷最后呈藍(lán)綠色，三萜皂苷最后呈紅色或紫色。 三氯醋酸反應(yīng) 將甾體皂苷樣品的氯仿溶液滴在濾紙上，加三氯醋酸試劑，加熱至60℃，生成紅色漸變?yōu)樽仙?。在同樣條件下，三萜皂苷必須加熱到100℃才能顯色。 可用于區(qū)分三萜皂苷和甾體皂苷。 F環(huán)裂解的雙糖鏈皂苷： 對(duì)E試劑（Ehrlich試劑鹽酸二甲胺基苯甲醛）：紅色 對(duì)A試劑（茴香醛試劑）：黃色 F環(huán)閉環(huán)的單糖鏈皂苷及螺甾烷： 對(duì)E試劑：不顯色 對(duì)A試劑：黃色 可用于F環(huán)裂解的雙糖鏈皂苷與其他皂苷的區(qū)分 {波譜特征 UV： 飽和甾體：200-400nm無(wú)吸收 雙鍵：205-225nm 羰基：285nm α,β-不飽和酮：240nm 共軛雙鍵 235nm 濃Ｈ２ＳＯ４，加熱： 2２０-６００nm IR: 螺甾酮： 980 920 900 860cm-1 A B C D A帶最強(qiáng) 區(qū)分螺旋甾烷與異螺旋甾烷 25S: B帶>C帶 25R: B帶 < C帶 {MS: M/Z:139基峰 M/Z:115、126 1H-NMR： 18-CH3； 19-CH3 :單峰 　　　　d19 -CH3 > d18- CH3 21-CH3 ; 27-CH3:雙峰 　　　　d21- CH3 >d27 - CH3 27-CH3: α構(gòu)型（25R）：較高場(chǎng) β構(gòu)型（25S）：較低場(chǎng) 27-CH3: △δCDCl3-C6D6: 0.08-0.13 α構(gòu)型 -0.02 β構(gòu)型 C26-2H: δ相似： α構(gòu)型 δ相差大： β構(gòu)型} 提取與分離 苷的提取 多采用溶劑提取法。主要使用甲醇或稀乙醇作溶劑，提取液回收溶劑后，用水稀釋?zhuān)?jīng)正丁醇萃取或大孔純化，得粗皂苷，再經(jīng)過(guò)硅膠柱層析分離或高效液相制備，得單體。 常用的洗脫劑：氯仿：甲醇：水混合溶劑或水飽和的正丁醇。 苷元提取： Ａ.在植物組織中將皂苷水解，然后用低極性溶劑提取皂苷元。 Ｂ.先用極性溶劑如甲醇、乙醇、丁醇將皂苷提出，再加酸加熱水解，濾出水解物，然后用低極性溶劑提取皂苷元。 皂苷的精制和分離 分段沉淀法 將皂苷溶于少量甲醇或乙醇，然后分步加入乙醚、丙酮或乙醚-丙酮混合溶劑，將皂苷分步沉淀出來(lái)。 {膽甾醇沉淀法 甾體皂苷與膽甾醇可生成難溶性分子復(fù)合物，據(jù)此分離。 （1）凡有3β-OH，A/B環(huán)反式稠合（5α-H）或△δ的平展結(jié)構(gòu)的甾醇，如β-谷甾醇、豆甾醇、膽甾醇和麥角甾醇等，與甾體皂苷形成的分子復(fù)合物的溶度積最小。 （2）凡有3α-OH，或3β-OH經(jīng)酯化或成苷的甾醇，不能與甾體皂苷生成難溶性的分子復(fù)合物。 （3）三萜皂苷不能與甾醇形成穩(wěn)定的分子復(fù)合物，據(jù)此可實(shí)現(xiàn)甾體皂苷和三萜皂苷的分離。} 鉛鹽沉淀法 分離酸性皂苷和中性皂苷。 第九章 生物堿 本章是本教材的重點(diǎn)。 學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)時(shí)，抓住生物堿的通性這一關(guān)鍵，掌握了通性，就能靈活應(yīng)用于生物堿的提取分離及檢識(shí)。 第一節(jié) 概 述 多數(shù)教材定義為：生物堿是指一類(lèi)來(lái)源于生物界（以植物為主）的含氮的有機(jī)物，多數(shù)生物堿分子具有較復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且氮原子在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，大多呈堿性，一般具有生物活性。 同時(shí)還要了解有些生物堿并不完全符合上述生物堿的的含義，如麻黃堿的氮原子不在環(huán)內(nèi)，咖啡不呈堿性；有些來(lái)源于生物界的含氮衍生物又不屬于生物堿的范疇，如低分子胺類(lèi)（如甲胺、乙胺等）、非環(huán)甜菜因類(lèi)、氨基酸、氨基糖、肽類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸、卟啉類(lèi)、維生素等。 比較確切的表述：生物堿是含負(fù)氧化態(tài)氮原子、存在于生物體中的環(huán)狀化合物。 負(fù)氧化態(tài)氮：包括胺（-3）、氮氧化物（-1）、酰胺（-3）；排除含硝基（+3）、亞硝基（+1）的化合物。 分布特點(diǎn)： 1、系統(tǒng)發(fā)育越低，分布越少 2、高等植物中，分布多 3、極少與萜類(lèi)、揮發(fā)油共存于同一植物類(lèi)群。 4、特殊類(lèi)型生物堿，分布越窄。 同科同屬植物可能含有相同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的生物堿； 在植物體內(nèi)各個(gè)器官和組織都可能有分布，但對(duì)于一種植物來(lái)說(shuō)，生物堿往往在植物的某種器官含量較高。 存在形式： 在植物體內(nèi)，除以酰胺形式存在的生物堿外，少數(shù)堿性極弱的生物堿以游離的形式存在，絕大多數(shù)以鹽的形式存在；個(gè)別生物堿則以氮氧化物的形式存在，如氧化苦參堿。 {第二節(jié) 生物堿生物合成的基本原理 （一）環(huán)合反應(yīng) 1．一級(jí)反環(huán)合應(yīng) （1）內(nèi)酰胺形式：該反應(yīng)主要限于肽類(lèi)生物堿等的生物合成。 （2）希夫堿形式：含氨基（伯胺或仲胺）和羰基的化合物易加成-脫水形成希夫堿。 （3）曼尼希氨甲基化反應(yīng)：醛、胺（一級(jí)胺或二級(jí)胺或氨）和負(fù)碳離子（含活潑氫的化合物）發(fā)生縮合反應(yīng)，結(jié)果是活潑氫被氨甲基所取代，得到曼尼希堿。 （4）加成反應(yīng)：所謂加成反應(yīng)是特指一親核氨基與芳香或醌類(lèi)體系中親電中心的加成反應(yīng)。 綜上所述，氨基和羰基反應(yīng)體是生物堿生物合成中最重要的形成N-雜環(huán)體系的前體物。這中間希夫堿形成和曼尼?？s合所需的醛類(lèi)以及酶的催化作用則是關(guān)鍵因素。 2．次級(jí)環(huán)化反應(yīng)： 最重要的次級(jí)環(huán)化反應(yīng)是氧化偶聯(lián)；其次是亞胺鹽的次級(jí)環(huán)合反應(yīng)也比較重要。 （1）酚氧化偶聯(lián)：酚氧化偶聯(lián)的大致過(guò)程可歸納為：酚自由基形成®自由基偶聯(lián)®再芳香化。 1）酚自由基形成 2）自由基偶聯(lián) 3）再芳香化 ①烯醇化-再芳香化 ②C-C鍵遷移-再芳香化 ③C-C鍵裂解-再芳香化 （2）亞胺鹽次級(jí)環(huán)合反應(yīng) （二）C-N鍵的裂解 1．內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán) 最簡(jiǎn)單的Ｃ－Ｎ鍵裂解是內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán)反應(yīng)。在某些情況下，仲胺可通過(guò)氧化轉(zhuǎn)化成內(nèi)酰胺，再進(jìn)行Ｃ－Ｎ鍵的裂解。 2．Hofmann降解和von Braun降解 這是生物堿的兩個(gè)降解反應(yīng)。在生物體內(nèi)同樣可以化學(xué)上等價(jià)地進(jìn)行這兩種反應(yīng)。} 第三節(jié) 生物堿的分類(lèi)、生源關(guān)系及其分布 生物堿的分類(lèi)主要有三種方法： （1）來(lái)源分類(lèi) （2）化學(xué)分類(lèi) （3）生源結(jié)合化學(xué)分類(lèi) 分類(lèi)依據(jù)不同，各有利弊。不過(guò)，目前似乎以后一種分類(lèi)方法為主。 1．來(lái)源于鳥(niǎo)氨酸的生物堿 2．來(lái)源于賴(lài)氨酸的生物堿 3．來(lái)源于鄰氨基苯酸的生物堿 4．來(lái)源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物堿 5．來(lái)源于色氨酸的生物堿 6．來(lái)源于萜類(lèi)的生物堿 7．來(lái)源于甾體的生物堿 這一節(jié)與實(shí)例的內(nèi)容結(jié)合復(fù)習(xí)，掌握幾個(gè)重要生物堿（如小檗堿、烏頭堿、麻黃堿、莨菪堿、苦參堿、馬錢(qián)子堿、粉防己堿等）的結(jié)構(gòu)分類(lèi)，故此處略。 第四節(jié) 理化性質(zhì) 這一節(jié)內(nèi)容為生物堿通性，其中生物堿的堿性和溶解度占主導(dǎo)地位，是難點(diǎn)也是重點(diǎn)，因此必須掌握，復(fù)習(xí)時(shí)將影響生物堿堿性強(qiáng)弱的因素歸納總結(jié)便于記憶。溶解性則是提取分離方法和方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 首先明確季銨類(lèi)生物堿堿性最強(qiáng)，排除季銨堿后，分析氮原子在分子中的雜化方式，這是決定生物堿堿性強(qiáng)弱的本質(zhì)，氮原子的雜化方式與堿性強(qiáng)弱的關(guān)系表現(xiàn)為：SP3雜化＞SP2雜化＞SP雜化，因此一般堿性脂氮雜環(huán)>芳氮雜環(huán)。 爾后分析氮原子周?chē)幕瘜W(xué)環(huán)境，主要為電效應(yīng)和立體效應(yīng)，而電效應(yīng)的影響較直接，主要有誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)，這兩種效應(yīng)的影響均為如增加氮原子上電子云密度則使生物堿堿性增加，降低氮原子上電子云密度則使生物堿堿性降低。 在誘導(dǎo)效應(yīng)中主要是氮原子α、β位取代基，如、果為供（斥）電子基（主要為甲基）取代，可增加氮原子電子云密度，則使堿性增加，而吸電子基（如羥基、雙鍵、羰基等）可降低氮原子電子云密度，使堿性降低。 共軛效應(yīng)多以吸電子共軛為多，即共軛體系與氮原子形成P-π共軛，使氮原子電子云密度降低，則生物堿堿性降低。 在電效應(yīng)中特別要注意氮原子鄰位羥基、雙鍵，在立體條件允許下，反而使生物堿堿性大大增加。 影響生物堿堿性的因素還有空間效應(yīng)、氫健效應(yīng)等。以上簡(jiǎn)單概述了影響生物堿堿性的因素，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合教材復(fù)習(xí)。 另外生物堿堿性強(qiáng)弱的表示也是一個(gè)重點(diǎn)，雖不難但容易記混，其實(shí)只要牢記最常用的pKa（生物堿共軛酸的離解常數(shù)Ka的負(fù)對(duì)數(shù)或叫酸式離解指數(shù)）值大生物堿的堿性強(qiáng)這一點(diǎn)，其余的可據(jù)此推出。 即 堿性強(qiáng)： pKa值大、pKb值小、Kb值大、Ka值?。? 堿性弱： pKa值小、pKb值大、Kb值小、Ka值大。 堿性強(qiáng)度與pKa值關(guān)系： pKa<2（極弱堿）、pKa 2~7（弱堿）、pKa 7~12（中強(qiáng)堿）、pKa> 12（強(qiáng)堿）。 堿性基團(tuán)的pKa值大小順序一般是： 胍基>季胺堿(pKa> 11)>脂胺類(lèi)，脂氮雜環(huán)類(lèi)（pKa 8~11）>芳胺類(lèi)，芳氮雜環(huán)類(lèi)（pKa 3~7）>兩個(gè)以上的氮雜環(huán)類(lèi)（pKa <3）> 酰胺基（中性）。 其它通性在一定程度上均與堿性有關(guān)：如溶解性，親脂性生物堿多為大分子堿性成分，游離狀態(tài)易溶于有機(jī)溶劑（如氯仿、乙醚、甲醇、乙醇等）難溶于水，尤其在氯仿中的溶解度較大；由于有堿性，則可與酸成鹽而易溶于水、甲醇、乙醇不溶于親脂性有機(jī)溶劑。強(qiáng)堿性的季銨生物堿由于是離子型化合物，故易溶于水，稱(chēng)為水溶性生物堿（尚有一些小分子量生物堿、具有N-O配位鍵的生物堿等也為水溶性生物堿），親水性生物堿也可以溶于甲醇、乙醇、正丁醇等極性有機(jī)溶劑。 生物堿鹽溶解性因成鹽的酸的種類(lèi)不同而有差異。一般與無(wú)機(jī)酸生成的鹽的水溶性大于有機(jī)酸鹽；無(wú)機(jī)酸鹽中含氧酸鹽的水溶性大于鹵代酸鹽；在有機(jī)酸鹽中，小分子有機(jī)酸或多羥基酸鹽的水溶性大于大分子有機(jī)酸鹽。 當(dāng)然也有一些生物堿鹽的溶解性不符合上述規(guī)律，此外結(jié)構(gòu)中有酚羥基、羧基等酸堿兩性生物堿（稱(chēng)為兩性生物堿）還可溶于堿性溶液。 具內(nèi)酯（或內(nèi)酰胺）結(jié)構(gòu)生物堿的溶解性： 這類(lèi)生物堿如喜樹(shù)堿、那可汀堿等在正常情況下，其溶解度類(lèi)似一般叔胺堿。但在熱水溶液中，其內(nèi)酯（內(nèi)酰胺）結(jié)構(gòu)可開(kāi)環(huán)形成羧酸鹽而溶于水。 生物堿的沉淀反應(yīng) 大多數(shù)生物堿在酸水或稀醇中能與某些試劑反應(yīng)生成難溶于水的復(fù)鹽或分子絡(luò)合物，這些試劑稱(chēng)為生物堿沉淀試劑。 常用的生物堿沉淀試劑有碘化物復(fù)鹽、重金屬鹽、大分子酸類(lèi)等。 常見(jiàn)的生物堿沉淀試劑有碘-碘化鉀試劑、碘化鉍鉀試劑、碘化汞鉀試劑等。 生物堿沉淀反應(yīng)的條件一般在酸性水溶液中進(jìn)行。 特別要注意假陽(yáng)性（天然藥物中有些非生物堿類(lèi)物質(zhì)也能與生物堿沉淀試劑產(chǎn)生沉淀，如蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、鞣質(zhì)等）及假陰性（如麻黃堿、咖啡堿等）問(wèn)題。 生物堿沉淀反應(yīng)常應(yīng)用于指導(dǎo)生物堿的提取分離、生物堿的分離純化及鑒別。 第五節(jié) 提取與分離 生物堿的提取分離大致有總生物堿的提取、堿性不同生物堿的粗分離以及單體生物堿的分離。方法有經(jīng)典的溶劑法（包括酸堿梯度溶劑法）、離子交換樹(shù)脂法、沉淀法及層析法。這一節(jié)實(shí)質(zhì)是對(duì)生物堿性質(zhì)——堿性、溶解性的綜合利用，重點(diǎn)也在于此。因此應(yīng)掌握提取分離流程（親脂性生物堿與親水性生物堿、酚性堿與非酚性堿、強(qiáng)堿與弱堿）、以及提取分離常用方法、溶劑和實(shí)例中一些單體生物堿的分離等。 設(shè)計(jì)流程需要掌握原則，被分離物質(zhì)的性質(zhì)與選用的方法、溶劑不能矛盾。 如從藥材中提取總親脂性生物堿，則應(yīng)將藥材堿化后用親脂性有機(jī)溶劑回流提?。蝗缣崛】偵飰A，則用醇溶液提取； 如分離得到酚性生物堿，則利用酚性生物堿可溶于苛性堿水溶液的性質(zhì)從，用氫氧化鈉（鉀）水溶液從含有親脂性總堿的親脂性有機(jī)溶劑中萃取，（注意常有在醇液中加水性或有機(jī)溶劑萃取是錯(cuò)誤的）。 利用堿度分離一般采用PH梯度法。 對(duì)單體生物堿的分離，