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Slide 1
三萜化合物
（ triterpenoid）
中国科学院研究生院生物系马晓丰
2005－ 10
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Slide 2
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 3
第一节 概述（ introduction）
定义：三萜
生物合成途径：
O P
O P
2 0
1 7
1 4
1 3
1 0
H
H
H
H O
O
环 化 酶焦 磷 酸 金 合 欢 酯鲨 烯
2,3 - 环 氧 角 鲨 烯羊 毛 甾 醇
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Slide 4
分布广泛：生物体，双子叶植物中分布最多。
如人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、川楝皮、
泽泻、灵芝等。
少数三萜类成分也存在于动物体，如羊毛脂醇
，鲨烯
存在：游离或苷（三萜皂苷）
第一节 概述（ introduction）
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Slide 5
triterpenoid saponins
皂苷：甾体皂苷、三萜皂苷
苷元：三萜类（多四环和五环三萜）
糖：多为低聚糖葡萄糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖
可溶于水，振摇有持久性泡沫，加热不消失第一节 概述－三萜皂苷
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Slide 6
近 30年来，三萜类成分的研究进展很快，特别是近 10年从海洋生物中得到不少新型三萜化合物，是萜类成分研究中较为活跃的领域之一。
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，并能减低血浆中胆固醇和甘油三酯的水平。
第一节 概述 — 三萜皂苷的活性
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Slide 7
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 8
第二节 三萜类化合物的结构与分类
按碳环数目分类无环三萜：鲨烯二环三萜：榔色酸三环三萜：龙涎香醇四环三萜和五环三萜。
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Slide 9
1、羊毛脂甾烷型 (lanostane)
甾体结构：环戊烷多氢菲
C17 有侧链
5个甲基,角甲基、偕甲基
3－ OH成苷四环三萜
1
3 4 7
8
9
1 1
1 2
1 3
1 5
1 7
1 9
2 0
2 1 2 2
2 3
2 4 2 6
2 7
2 82 9
1 0
H
H
3 0
( la n o s ta n e
1 8
H
羊 毛 脂 甾烷
)
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Slide 10
1、羊毛脂甾烷型 (lanostane)
A/B,B/C,C/D 反式
C20 R构型
位于纸平面前方 β构型实线表示
13
14
15
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17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
22
23
24
25
26
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21
30
2829
H
H
H
19
18
H
H
反式 顺式
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Slide 11
茯苓酸 (pachymic)
茯苓：多糖，三萜
1、羊毛脂甾烷型 (lanostane)
H
OH
O H
H O O C
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Slide 12
2、达玛烷型（ dammarane）
13
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16
17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
22
23
24
25
26
27
21
30
2829
H
H
H
19
18
达玛烷型与羊毛甾烷区别在 C-8及 C-13位； C-8为 β-
CH3,C-13为 β-H； C-10有 β-CH3,C-14为
α-CH3,C-17为 β-侧链； C-20为 R或 S构型。
羊毛脂甾烷型
13
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15
16
17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
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24
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21
30
2829
H
H
19
H
18
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Slide 13
A型人参皂苷元
2、达玛烷型（ dammarane）OH
H
H
OH
O H
20(s)－原人参二醇
OH
H
H
OH
O H
O H
20(s)－原人参三醇
B型人参皂苷元
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Slide 14
分布：
五加科：人参、三七、西洋参
鼠李科：酸枣仁
2、达玛烷型（ dammarane）
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Slide 15
3、大戟烷型（ euphane）
13
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15
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9
8
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11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
22
23
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30
2829
H
H
H
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18
羊毛脂甾烷型 大戟烷型
13
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2829
H
H
H
19
18
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Slide 16
4、葫芦素烷型（ cucurbtane)
13
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15
16
17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
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H
H
H
19
18
羊毛脂甾烷型
13
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9
8
12
11
10
5
6
7
2
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1
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25
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19
H
18
H
H
葫芦素烷型
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Slide 17
4、葫芦素烷型（ cucurbtane)
葫芦科植物中雪胆、罗汉果、苦瓜、丝瓜子
5、楝烷型 (meliacane),26 C
6、甘遂烷型 (tirucallane):与大戟烷型类似
7、环阿屯烷型 (cycloartane):三元环
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Slide 18
齐墩果烷型（ oleanane)
乌苏烷型（ ursane)
羽扇豆烷型 (lupane)
木栓烷型（ friedeiane)
其它类型五环三萜
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Slide 19
1、齐墩果烷型（ oleanane)
18
17
22
21
20
19
13
14
15
169
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
30 29
28
H
H
2625
24
23
H
27
又称 β-香树脂烷型
在植物界分布极为广泛
环的构型为 A/B反,B/C反，
C/D反,D/E顺
C28常有 -COOH
C3常有羟基
C12,C13位往往有不饱和双键的存在。
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Slide 20
具有抗炎、镇静、防肿瘤等作用，是治疗急性黄胆性肝炎和慢性迁延性肝炎的有效药物。
刺五加、龙牙葱木，得率都超过 10%，纯度在
95%以上。
C O O H
H
H O
齐 墩 果 酸
( o l e n n o l i c a c i d )
1、齐墩果烷型（ oleanane)
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Slide 21
甘草酸（甘草皂苷，
甘草甜素）
酸性皂苷（甾体皂苷一般无 COOH）
1、齐墩果烷型（ oleanane)－甘草
C O O H
H
O
R O
H
甘 草 次 酸甘 草 酸
R
H
α-D-gluA 2-1 β-D-gluA
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Slide 22
商陆酸
提高免疫
酸性皂苷
存在：盐型
远志
合欢
1、齐墩果烷型（ oleanane)－商陆
C H
2
O H
C O O H
C O O H
OH
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Slide 23
2、乌苏烷型（ ursane)18
17
22
21
20
19
13
14
15
169
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
28
H
H
2625
24
23
H
27
29
30
又称 α-香树脂烷型
C3常有羟基，多成苷
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Slide 24
熊果酸（乌苏酸）
抑菌，降温，安定
抗致癌、抗促癌、诱导 F9畸胎瘤细胞分化和抗血管生成作用
H
H
OH
C O O H
2、乌苏烷型（ ursane)
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Slide 25
地 榆 皂 苷 B R=H
地 榆 皂 苷 E R=3-Ac-glc
H
Ara(p)
H
H
COOR
2、乌苏烷型（ ursane)－地榆
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Slide 26
羽扇豆醇（ lupeol)
酸枣仁、槐花、天门冬、白头翁等中药含有该类化合物
3、羽扇豆烷型 (lupane)
22
2119
13
14
15
169
8
12
11
10
5
6
7
2
3 4
1
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H
H
2625
24
23
H
27
20
30
29
OH
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Slide 27
4、木栓烷型（ friedeiane)
23,24位甲基分别位于 C4和 C5
C2,C3多有羰基取代
18
17
22
21
20
19
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14
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16
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
28
H
26
29
30
27
24
23
25
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Slide 28
卫矛科植物雷公藤
类风湿等疾病
4、木栓烷型－－雷公藤
C O O H
OH
O
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Slide 29
三萜皂苷的命名
（一）苷元 标明取代基位臵、构型、种类及母核的类型
O
H O
O H
O
3 3 0
1 6
2 0
2 3
乌苏烷型 达玛烷型
C O O H
H O
3
2 8
1 2
3?-羟基 -乌苏 -12-烯 -28-酸
3?-羟基 -?12-乌苏 -28-酸
16,23-环氧 -16,30-环氧 -达玛 -24-烯 - 3?,20?-二醇
Qestion：
11 ;?9(11) ;?5,7；?9(11),12
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Slide 30
（二）皂苷苷元 +糖（由外到内） +苷
Of u cg l c
C H
2
O H
O
O H
3
3?,16?,23-三羟基 -13,28-环氧 -齐墩果 -
11-烯 -3-O-葡萄糖基 -(1?3)-呋糖苷柴胡皂苷 a
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Slide 31
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 32
第三节 三萜类化合物的理化性质
1.性状：苷元有较好晶型，苷多为无定形粉末多有辛辣味，吸湿性，对人体黏膜具有强烈刺激性。 某些皂苷内服，能刺激消化道粘膜，
产生反射性粘液腺分泌，用于祛痰止咳。
2.熔点和旋光性：
熔点高，皂苷分解；
均有旋光性。
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Slide 33
3、溶解性：
皂苷：苷的溶解通性，溶于含水醇（甲醇、乙醇
、正丁醇、戊醇等），乙醚、丙酮（ -）
多数三萜皂苷有酸性，以盐型存在
皂苷元：低级性有机溶剂 (石油醚，氯仿，乙酸乙酯）
注意：皂苷在提取的过程中会产生次级苷，水溶性下降；酸碱处理要谨慎第三节 理化性质
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Slide 34
4.表面活性：亲水性和亲脂性基团比例适当时具有表面活性。
皂苷水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫。
应用：清洁剂，乳化剂第三节 理化性质
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Slide 35
5、沉淀反应：
金属盐类如铅盐、钡盐、铜盐：
酸性皂苷，可用中性 PbAc2
中性皂苷，须用 Pb(OH)Ac
胆甾醇沉淀：皂苷水溶液与胆甾醇水溶液形成分子复合物沉淀，
甾体皂苷沉淀较稳定第三节 理化性质
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Slide 36
6.溶血作用,又称为皂毒素 (saptoxins)
溶血指数：指在一定条件下能使血液中红细胞完全溶解的最低皂苷浓度
不是所有的皂苷都具有溶血作用
有溶血性皂苷不用于静脉注射或肌肉注射
口服无溶血作用
可用于皂苷的检识，注意假阳性：树脂、挥发油
、脂肪酸也能产生溶血作用。
第三节 理化性质
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Slide 37
7、皂苷的水解：
(1) 酸水解：无机酸注：得不到真正的苷元例：人参皂苷元
(2)乙酰解：
(3) Smith降解：
(4)酶水解：
(5)碱水解：
第三节 理化性质－皂苷的水解
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Slide 38
OH
糖 O
20
H+
HO
20 H +
O
20(s)-protopanaxadiol
20(s)-protopanaxatriol
H
8
H O
O R
1
H
H
H
1 0
1 3
1 4
1 7
2 0
H O
R
2
O
2 0 ( s ) - p r o t o p a n a x a t r i o l
g i n s e n o s i d e R 1 R 2
R e g l c - 2 - r h a g l c
R f g l c - 2 - g l c H ( 2 0 s )
20(s)原人参萜三醇人参萜三醇
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Slide 39
8、颜色反应无水条件，与中强酸作用产生颜色或荧光强酸（硫酸、磷酸、高氯酸）、中等强酸（三氯乙酸
） 或 Lewis 酸（氯化锌、三氯化铝、三氯化锑）
现象：产生颜色变化或荧光。
原理：羟基脱水，增加双键结构，双键移位、双分子缩合生成共轭双烯系统，又在酸作用下形成阳碳离子。
阴性：全饱合的,3位又无羟基或羰基的化合物。
第三节 理化性质
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Slide 40
（ 1） Liebermann-Burchard反应样品溶于醋酐中，加浓硫酸 -醋酐 (1,20)
（ +）红 → 紫 → 蓝等颜色变化，最后褪色。
甾体皂苷也有此反应，颜色变化的最后呈现污绿色；而三萜皂苷不出现污绿色。
第三节 理化性质－颜色反应
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Slide 41
（ 2） Kahlenberg反应（五氯化锑）：滤纸
20%五氯化锑 /氯仿溶液，加热，显蓝、灰蓝、灰紫色
（ 3） Rosen-Heimer反应 （三氯乙酸）：滤纸
（ +）红色 -紫色
（ 4） Salkowski反应 （氯仿 -浓硫酸）
（ 5） Tschugaeff反应（乙酰氯 -氯化锌）
（ +）红色 -紫红色第三节 理化性质－颜色反应
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Slide 42
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 43
第四节 三萜类化合物的提取分离一、提取游离：亲脂性有机溶剂；
苷类：甲乙醇,60－ 80％乙醇。
二、纯化
1、溶剂法：
(1)、萃取法：正丁醇萃取；
(2)、沉淀法：提取液溶于少量甲醇，滴加乙醚或丙酮，析出沉淀 (皂苷 )。
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Slide 44
第四节 提取分离 — 分离
2、吸附法：大孔吸附树脂 (D101,AB-8、
HP20等 )，水洗去糖等水溶性成分,30-
80%乙醇洗脱 (皂苷 )。
3、沉淀法：
(1)、铅盐法：
(2)、胆甾醇沉淀法：
甾体皂苷形成的沉淀稳定
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Slide 45
药材粉末浸膏加水分散，石油醚萃取石油醚液 水层乙酸乙酯 萃取乙醇回流乙酸乙酯液 水层正丁醇萃取正丁醇液
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Slide 46
正丁醇部位用水 -乙醇梯度洗脱水液 60%醇水分散，上大孔树脂
20%醇 40%醇 80%醇结合 TLC判断有无皂苷
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Slide 47
第四节 提取分离 — 分离三、分离 (色谱法 )
1、分配柱色谱：
分配柱色谱法要比吸附柱色谱法好，常用硅胶为支持剂。 (薄层硅胶多加压 )
常用溶剂系统：
氯仿：甲醇：水（ 6,4,1; 7,3,0.5; 8,2,0.25
等单一系统或梯度洗脱）
正丁醇：醋酸：水（ 4,1,5，上层）
氯仿：甲醇：乙酸乙酯：水（ 2,2,4,1，下层）
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Slide 48第四节 提取分离 — 分离
2、制备薄层色谱
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Slide 49
3、反相柱色谱：常用
C18 纯化、分离
4,HPLC：
对于酸性皂苷 (尤其是连有葡萄糖醛酸的皂苷类 ),需在流动相中加入少量酸，如 0.1%磷酸。
检测器：最好用通用检测器，如蒸发光散射检测器、
示差检测器等；若用紫外检测波长 203~207nm。
5、凝胶过滤色谱,Sephadex LH-20
常用洗脱剂,MeOH-H20
第四节 提取分离 — 分离
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Slide 50
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 51
三萜皂苷结构研究三萜类化合物的结构解析规律：
尽管三萜皂苷的结构解析较为繁琐，但还是有其规律可循。可从下几个方面加以考虑：
分子量及分子式的确定；
母核类型、糖基个数、种类及苷化位臵；
糖基连接位臵及顺序；
苷键的构型；
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Slide 52
三萜皂苷结构研究一,UV和 IR
UV用于判断齐墩果烷三萜类化合物结构中双键类型一个双键,205~250nm有微弱吸收
α,β-不饱和羰基（ -C=C-C=O），最大吸收 242~250nm
C18-βH（ D/E cis）,248~249nm
C18-αH（ D/E trans），
242~243nm
O
H
1 1 1 3
1 2
1 8
C D
E
B
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Slide 53
异环共轭双键，最大吸收在 240,250,260nm
同环共轭双键，最大吸收在 285nm
IR用于区别骨架类型
A(1355~1392cm-1) B(1245~1330cm-1)
齐墩果烷型 2个峰 3个峰乌苏烷型 3个峰 3个峰四环三萜类 1个峰 1个峰三萜皂苷结构研究
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Slide 54
三萜皂苷结构研究二,MS,五环三萜类的共同规律
有环内双键,RDA开裂；无环内双键，从 C环断裂；
有时 RDA和 C环开裂同时发生。
1,饱和三萜化合物
H O
A B
C
D
H O
C H
2
A B
D
E
( g )
+ E
C 环 断 裂
+
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Slide 55
三萜皂苷结构研究
2,不饱和三萜化合物
R
4
R
5
R
3
R
1
R
2
R
2
R
1
A
B
R
5
R
4
R
3
C D
R
4
R
5
C H
2
R
2
R
1
A B
R
5
R
4
C D
C H
2
1 7
E
+
·
+
+
1 7
E
+
+
( I ) ( a )
( b )
( g )
( d ) ( c ) ( f )
+
R D A
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Slide 56
三萜皂苷结构研究
2,不饱和三萜化合物
（ a）是三萜烯的特征碎片
C-17为 -COOH,-COOMe、内酯时，（ a）易失去上述基团生成（ c），（ c）强度稍大于或等于（ a）；
C-17为 CH2OAc时，（ c）大于（ a）；
C-17为 -CH3时，（ c）是（ a）的三分之一。
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Slide 57
三萜皂苷结构研究
当 C-11位氧代的 Δ12的结构时，除 RDA开裂外，
还有麦氏重排
O C R
2
H
R '
- C R
2
= C H
2 O
H
R '
O
C H
2
H
R '
O
C H
2
H
R '
+
+
..
+.
R ' = - H,- R,- O H,- O R,- N R2
重排必须具备的条件：
① 适当位臵的杂原子 （ 如,O）
② π-体系 （ 通常一个双键 ）
③ 可除去的氢 （ 对 C=O体系的 γ位 ）
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Slide 58
三萜皂苷结构研究
O
OH
O
OH
+
.
+
RDA
M cl a f f e r t y
R e a r r a n g e m e n t
11-oxo，
12
（I ）
（I I ）
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Slide 59
（三） 1H-NMR 甲基质子、与氧同碳质子、双键上烯氢质子、糖的端基质子等。
角甲基,δ0.60-1.50 3H s
29,30-CH3 3H d J=6 Hz
注：甾体有多个甲基为 d峰三萜皂苷结构研究
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Slide 60
O
CH
3
O C H
3
1,8 2 ~ 2,0 7 3,6 左右乙酰基中甲基 甲酯中甲基
CH
3
29
C H
3
30
HH
O
C H
3
H
乌苏烷型
0,8~ 1,0
J = ~ 6~ H z
均为二重峰
1,4~ 1,7
J = 5,5~7,0 H z
二重峰
6-去氧- 5甲基糖三萜皂苷结构研究
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Slide 61
H
H
H
H
H
5,5 0 ~ 5,6 0
2 个烯氢信号均为二重峰
5,4 0 ~ 5,6 0
双峰
6,4 0 ~ 6,8 0
2 个二重峰异环双烯同环双烯烯氢信号：环内双键,δH > 5 ppm；
环外双键,δH < 5 ppm；
同环双烯与异环双烯的比较：
三萜皂苷结构研究
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Slide 62
连 OH 氢信号,3-4.5 ppm；
糖的氢信号：观察氢谱中 δ4.70-6.33 范围内端基质子及碳谱中 δ95-110 端基碳的个数,可以确定糖的个数 。
糖的端基质子多数呈特征性的双峰,少数呈单峰 。
三萜皂苷结构研究
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Slide 63
三萜皂苷结构研究
(四 )13C-NMR
用于判断结构类型、某些取代基位臵及构型
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Slide 64
三萜皂苷结构研究由低场向高场可以分为七个区域：
1、羰基碳区：大于 163
2、烯碳区,110~160，区别苷元类型
3、端基碳区,95~110，糖的个数及类型
4、结合碳区,80~95（糖与苷元，糖与糖）
5、游离羟基碳区,65~80（苷元羟基，糖上羟基）
6,C6碳区,60~65
7、苷元区,0~60
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Slide 65
三萜皂苷结构研究
1,terpene（苷元）区,0～ 60ppm
季碳数目齐墩果烷型 6个季碳 δ30~42ppm
乌苏烷型和羽扇豆型 5个季碳 δ30~42ppm
羽扇豆有异丙烯基信号 δ19.3(q),109.2(t),
150.6(s)
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Slide 66
三萜皂苷结构研究
1,terpene（苷元）区,0～ 60ppm
H
H
H
H
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 32 4
2 5 2 6
2 7
2 8
2 9
3 0
A
B
C
D
E
齐墩果烷 8个甲基
δ8.9~33.7ppm
低场：
23-αCH3
δ27.8~28.7ppm
29-αCH3
δ32.7~33.7ppm
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Slide 67
三萜皂苷结构研究
2、糖 C5-CH2O— 区（ 60~65ppm）
三萜皂苷如分子中含有 6碳糖如葡萄糖或甘露糖时，
在糖分子中的 C5CH2OH,C6位数目可辨认，有几个峰就有几个未被取代的糖，如果 6位被取代时 -CH2O-R则向低场位移至 67～ 69ppm。
3、游离 -OH区（ 65~80ppm）
此区为苷元上的羟基 C和糖上未被取代的游离 OH碳通常母核上连有羟基时：
α碳向低场位移约 34-50,β碳向低场位移约 2-10,γ碳则向高场位移约 0-9
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Slide 68
三萜皂苷结构研究对于母核上取代基的构型还可以通过 NOESY谱解决，通常甲基上质子与空间上相近的质子有较强的相关峰。如从头序 楤 木中分离得到的以 16-羟基齐墩果酸为苷元的皂苷中，在 NOESY谱中，可观测到 16-H与 27-
CH3和 29-CH3的相关峰。因此推测 16位羟基为 β羟基。
H O
C O O H
H
O H
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Slide 69
三萜皂苷结构研究
4、结合 C区（ 80～ 95ppm）
查看结合 C区，若 δppm＞ 84，则苷元 C3-OH一般接有糖，而且糖与糖如果为 1-3相连的（ G1c-G1c），一般在结合碳区则有峰。
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Slide 70
三萜皂苷结构研究
5,anomeric 区（ 95～ 110）：
(1)、联糖数目的确定主要查看 anomeric区有几条线或几个碳就连有几个糖。
(2)、联糖的种类的确定
a.葡萄糖：可以查看 60～ 65 区域 C数目辨认。
b.Ara(f):108~109.8ppm； Ara(p),104.5~104.9ppm
c,xyl,104～ 106
d,Rham 101.6
e,GlcA,106左右
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Slide 71
三萜皂苷结构研究
6、烯碳区 (120~163ppm)
7、羰基区 ( > 170ppm)
齐墩果烷类化合物烯碳化学位移双键类型 Δ
12
11- ox o,Δ
12
Δ
11,13 ( 18 )
Δ
9 ( 11 ),12
Δ
11
,
13.28- e pox y
烯碳
δ
值
C9
C 11
C 12
C 13
C 18
122.4~122.9
142.6~144.2
128.0~129.2
167.2~155.1
126.3~127.1
125.7~126.3
136.4~137.1
133.0~133.6
153.9~154.9
115.6~115.9
120.7~122.4
143.5~147.2
132.8~131.8
131.1~131.9
其它 C 11 =O
199.7~199.3
C
13
84~85.5
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Slide 72
二维核磁
HMQC,HSQC,C-H 相关
HMBC,C-H 远程相关,2－ 3个化学键
H-H COSY,H-H 远程相关
TOCSY：糖链的连接
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Slide 73
三萜皂苷结构研究皂苷结构研究小结一、分子式的确定：
质谱可用于确定分子量及求算分子式。此外，还可由分子离子丢失的离子碎片的 m/z推定或复核分子的部分结构。
EI-MS只能测到皂苷的碎片峰，故应用较少。
FD-MS,FAB-MS,ESI-MS在皂苷的解析过程中常被使用。这些质谱均可看到明显的分子离子峰 (或
[M+H]+,[M+Na]+ 等伪分子离子峰 )及依次失去糖碎片的离子峰； FAB-MS和 ESI-MS还可以给出相应的阴离子质谱。
对于新化合物用元素分析或 HI-MS确定分子式。
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Slide 74
三萜皂苷结构研究二、苷元类型及糖种类数目的确定：
苷元类型可以查阅分析化学手册 (第七分册 )或文献 (
如,Phytochemistry等期刊上的不定期的综述 )。
皂苷的水解是研究其结构的最重要的反应 。 最常用的水解方式是酸水解 。 酸水解多用不同浓度盐酸或硫酸的水溶液或醇溶液,对于不稳定的苷元可用 Smith降解法或酶解法得到完整的苷元,然后用 TLC检出单糖的种类,
经显色后用薄层扫描仪求得糖的比例 。 也可用气相或液相色谱的方法对单糖定性定量 。 对于苷元 28位的酯键,
可用碱水解的方法研究所连接的糖链 。
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Slide 75
O
O H
O
g l cg l c
g l cg l c
O H
OH
OH
O H
O H
Og l cg l c
O
O H
OH
H O A c
人参皂苷 R b 1
2 0 ( S ) 原人参二醇
2 0 ( R ) 次皂苷
2 0 ( S)
2 0 ( R )
人参二醇
S m i t h
裂解法
HCl
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Slide 76
三萜皂苷结构研究三、糖间连接位臵和连接顺序的确定：
将糖链全甲基化，然后水解，其中游离羟基的部位就是连接位臵。由于此法需要制备各种甲基化单糖，比较烦琐。
成苷时苷元和糖的 α碳产生低场苷化位移，位移幅度与糖的构型有关，当苷键不存在立体障碍时，糖的端基羟基处于横键 (β-葡,β-甘,β-鼠,α-阿 )时苷化位移要大于端基羟基处于竖键 (α-葡,β-阿 )，若糖的 2位羟基也处于竖键 (α-甘,α-鼠 )时，苷化位移值更小。
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Slide 77
O
O2
3
4
O
C
O
O+8~ 10
C3苷 化糖之间连接
+3~ 8
C 28- C OO H 成酯苷苷化位移向高场羰基碳位移约-2p pm
95~96
C2,C4稍 向高场稍向高场稍向低场位置的苷化
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Slide 78
三萜皂苷结构研究三、糖间连接位臵和连接顺序的确定：
早期决定糖链连接顺序的方法主要用缓和水解法，即用稀酸水解、酶解、乙酰解、碱水解等方法，将糖链水解成小的片段，然后分析这些片段的连接顺序。质谱可出现皂苷由糖链末端依次失去糖的一系列信号，对判断糖间连接顺序有很大帮助。
目前二维核磁共振技术 （ COSY,HMQC,HMBC、
TOCSY等 ） 在皂苷结构研究中具有非常重要的作用,通过观察各个信号之间的远程相关,可以找到结构联系的重要信息 。 如
COSY谱可以归属相邻 H信号,TOCSY谱可以将自旋系统内一组 H信号明确地归属；再借助 QC谱可以将与之相对应的 C信号加以归属； HMBC谱对于判定成苷位臵具有重要意义 。
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Slide 79
三萜皂苷结构研究三、糖间连接位臵和连接顺序的确定：
早期决定糖链连接顺序的方法主要用缓和水解法，即用稀酸水解、酶解、乙酰解、碱水解等方法，将糖链水解成小的片段，然后分析这些片段的连接顺序。质谱可出现皂苷由糖链末端依次失去糖的一系列信号，对判断糖间连接顺序有很大帮助。
目前二维核磁共振技术 （ COSY,HMQC,HMBC、
TOCSY等 ） 在皂苷结构研究中具有非常重要的作用,通过观察各个信号之间的远程相关,可以找到结构联系的重要信息 。 如
COSY谱可以归属相邻 H信号,TOCSY谱可以将自旋系统内一组 H信号明确地归属；再借助 QC谱可以将与之相对应的 C信号加以归属； HMBC谱对于判定成苷位臵具有重要意义 。
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Slide 80
三萜皂苷结构研究四、苷键构型的确定：
糖的 H-1和 H-2的偶合常数 JH1-H2可用于决定端基碳构型 (甘露糖及鼠李糖除外 )。 J值在 6-8之间为 β型； J值在
3-4之间为 α型。
利用门控去偶技术得到的端基碳和端基质子之间的偶合常数,1JC1-H1也可以区分苷键的构型，当端基氢处于平伏键时 (α型 ),1JC1-H1值为 169-171Hz；当端基氢处于直立键时 (β型 ),1JC1-H1值为 158-162Hz。
比旋光度方法也可确定苷键构型。
利用酶解法理论上也可以确定苷键构型。
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Slide 81
三萜皂苷结构研究综上所述,在解决三萜皂苷的结构问题时,核磁共振谱是最有力的手段 。 由于三萜皂苷结构复杂,单靠一维谱给出的信息还不够 。 尤其在解析多糖链的皂苷时,
二维核磁共振谱常会给出重要的信息 。 例如,1H-1H
COSY谱可以给出母核及糖上的质子信号的信息；
TOCSY谱可归属各自糖基质子信号,再结合 HMQC谱可归属相应的碳信号； HMBC谱可给出苷化位臵及糖链连接方式的信息； NOESY谱可解决立体化学的问题 。 当然,质谱,红外光谱以及化学方法在三萜皂苷的结构解析中所起的作用也是不可替代的 。 在实际应用中,需要将以上方法综合运用,才能最终正确确定化合物的结构 。
Slide 1
三萜化合物
（ triterpenoid）
中国科学院研究生院生物系马晓丰
2005－ 10
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Slide 2
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 3
第一节 概述（ introduction）
定义：三萜
生物合成途径：
O P
O P
2 0
1 7
1 4
1 3
1 0
H
H
H
H O
O
环 化 酶焦 磷 酸 金 合 欢 酯鲨 烯
2,3 - 环 氧 角 鲨 烯羊 毛 甾 醇
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Slide 4
分布广泛：生物体，双子叶植物中分布最多。
如人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、川楝皮、
泽泻、灵芝等。
少数三萜类成分也存在于动物体，如羊毛脂醇
，鲨烯
存在：游离或苷（三萜皂苷）
第一节 概述（ introduction）
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Slide 5
triterpenoid saponins
皂苷：甾体皂苷、三萜皂苷
苷元：三萜类（多四环和五环三萜）
糖：多为低聚糖葡萄糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖
可溶于水，振摇有持久性泡沫，加热不消失第一节 概述－三萜皂苷
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Slide 6
近 30年来，三萜类成分的研究进展很快，特别是近 10年从海洋生物中得到不少新型三萜化合物，是萜类成分研究中较为活跃的领域之一。
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，并能减低血浆中胆固醇和甘油三酯的水平。
第一节 概述 — 三萜皂苷的活性
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Slide 7
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 8
第二节 三萜类化合物的结构与分类
按碳环数目分类无环三萜：鲨烯二环三萜：榔色酸三环三萜：龙涎香醇四环三萜和五环三萜。
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Slide 9
1、羊毛脂甾烷型 (lanostane)
甾体结构：环戊烷多氢菲
C17 有侧链
5个甲基,角甲基、偕甲基
3－ OH成苷四环三萜
1
3 4 7
8
9
1 1
1 2
1 3
1 5
1 7
1 9
2 0
2 1 2 2
2 3
2 4 2 6
2 7
2 82 9
1 0
H
H
3 0
( la n o s ta n e
1 8
H
羊 毛 脂 甾烷
)
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Slide 10
1、羊毛脂甾烷型 (lanostane)
A/B,B/C,C/D 反式
C20 R构型
位于纸平面前方 β构型实线表示
13
14
15
16
17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
22
23
24
25
26
27
21
30
2829
H
H
H
19
18
H
H
反式 顺式
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Slide 11
茯苓酸 (pachymic)
茯苓：多糖，三萜
1、羊毛脂甾烷型 (lanostane)
H
OH
O H
H O O C
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Slide 12
2、达玛烷型（ dammarane）
13
14
15
16
17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
22
23
24
25
26
27
21
30
2829
H
H
H
19
18
达玛烷型与羊毛甾烷区别在 C-8及 C-13位； C-8为 β-
CH3,C-13为 β-H； C-10有 β-CH3,C-14为
α-CH3,C-17为 β-侧链； C-20为 R或 S构型。
羊毛脂甾烷型
13
14
15
16
17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
22
23
24
25
26
27
21
30
2829
H
H
19
H
18
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Slide 13
A型人参皂苷元
2、达玛烷型（ dammarane）OH
H
H
OH
O H
20(s)－原人参二醇
OH
H
H
OH
O H
O H
20(s)－原人参三醇
B型人参皂苷元
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Slide 14
分布：
五加科：人参、三七、西洋参
鼠李科：酸枣仁
2、达玛烷型（ dammarane）
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Slide 15
3、大戟烷型（ euphane）
13
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15
16
17
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
20
22
23
24
25
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30
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H
H
H
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羊毛脂甾烷型 大戟烷型
13
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15
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9
8
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5
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H
H
H
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4、葫芦素烷型（ cucurbtane)
13
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17
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5
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2
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1
20
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25
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H
H
H
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羊毛脂甾烷型
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9
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12
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2829
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H
18
H
H
葫芦素烷型
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Slide 17
4、葫芦素烷型（ cucurbtane)
葫芦科植物中雪胆、罗汉果、苦瓜、丝瓜子
5、楝烷型 (meliacane),26 C
6、甘遂烷型 (tirucallane):与大戟烷型类似
7、环阿屯烷型 (cycloartane):三元环
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Slide 18
齐墩果烷型（ oleanane)
乌苏烷型（ ursane)
羽扇豆烷型 (lupane)
木栓烷型（ friedeiane)
其它类型五环三萜
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Slide 19
1、齐墩果烷型（ oleanane)
18
17
22
21
20
19
13
14
15
169
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
30 29
28
H
H
2625
24
23
H
27
又称 β-香树脂烷型
在植物界分布极为广泛
环的构型为 A/B反,B/C反，
C/D反,D/E顺
C28常有 -COOH
C3常有羟基
C12,C13位往往有不饱和双键的存在。
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Slide 20
具有抗炎、镇静、防肿瘤等作用，是治疗急性黄胆性肝炎和慢性迁延性肝炎的有效药物。
刺五加、龙牙葱木，得率都超过 10%，纯度在
95%以上。
C O O H
H
H O
齐 墩 果 酸
( o l e n n o l i c a c i d )
1、齐墩果烷型（ oleanane)
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Slide 21
甘草酸（甘草皂苷，
甘草甜素）
酸性皂苷（甾体皂苷一般无 COOH）
1、齐墩果烷型（ oleanane)－甘草
C O O H
H
O
R O
H
甘 草 次 酸甘 草 酸
R
H
α-D-gluA 2-1 β-D-gluA
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Slide 22
商陆酸
提高免疫
酸性皂苷
存在：盐型
远志
合欢
1、齐墩果烷型（ oleanane)－商陆
C H
2
O H
C O O H
C O O H
OH
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Slide 23
2、乌苏烷型（ ursane)18
17
22
21
20
19
13
14
15
169
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
28
H
H
2625
24
23
H
27
29
30
又称 α-香树脂烷型
C3常有羟基，多成苷
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Slide 24
熊果酸（乌苏酸）
抑菌，降温，安定
抗致癌、抗促癌、诱导 F9畸胎瘤细胞分化和抗血管生成作用
H
H
OH
C O O H
2、乌苏烷型（ ursane)
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Slide 25
地 榆 皂 苷 B R=H
地 榆 皂 苷 E R=3-Ac-glc
H
Ara(p)
H
H
COOR
2、乌苏烷型（ ursane)－地榆
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Slide 26
羽扇豆醇（ lupeol)
酸枣仁、槐花、天门冬、白头翁等中药含有该类化合物
3、羽扇豆烷型 (lupane)
22
2119
13
14
15
169
8
12
11
10
5
6
7
2
3 4
1
28
H
H
2625
24
23
H
27
20
30
29
OH
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Slide 27
4、木栓烷型（ friedeiane)
23,24位甲基分别位于 C4和 C5
C2,C3多有羰基取代
18
17
22
21
20
19
13
14
15
16
9
8
12
11
10
5
6
7
2
3
4
1
28
H
26
29
30
27
24
23
25
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Slide 28
卫矛科植物雷公藤
类风湿等疾病
4、木栓烷型－－雷公藤
C O O H
OH
O
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Slide 29
三萜皂苷的命名
（一）苷元 标明取代基位臵、构型、种类及母核的类型
O
H O
O H
O
3 3 0
1 6
2 0
2 3
乌苏烷型 达玛烷型
C O O H
H O
3
2 8
1 2
3?-羟基 -乌苏 -12-烯 -28-酸
3?-羟基 -?12-乌苏 -28-酸
16,23-环氧 -16,30-环氧 -达玛 -24-烯 - 3?,20?-二醇
Qestion：
11 ;?9(11) ;?5,7；?9(11),12
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Slide 30
（二）皂苷苷元 +糖（由外到内） +苷
Of u cg l c
C H
2
O H
O
O H
3
3?,16?,23-三羟基 -13,28-环氧 -齐墩果 -
11-烯 -3-O-葡萄糖基 -(1?3)-呋糖苷柴胡皂苷 a
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Slide 31
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 32
第三节 三萜类化合物的理化性质
1.性状：苷元有较好晶型，苷多为无定形粉末多有辛辣味，吸湿性，对人体黏膜具有强烈刺激性。 某些皂苷内服，能刺激消化道粘膜，
产生反射性粘液腺分泌，用于祛痰止咳。
2.熔点和旋光性：
熔点高，皂苷分解；
均有旋光性。
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Slide 33
3、溶解性：
皂苷：苷的溶解通性，溶于含水醇（甲醇、乙醇
、正丁醇、戊醇等），乙醚、丙酮（ -）
多数三萜皂苷有酸性，以盐型存在
皂苷元：低级性有机溶剂 (石油醚，氯仿，乙酸乙酯）
注意：皂苷在提取的过程中会产生次级苷，水溶性下降；酸碱处理要谨慎第三节 理化性质
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Slide 34
4.表面活性：亲水性和亲脂性基团比例适当时具有表面活性。
皂苷水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫。
应用：清洁剂，乳化剂第三节 理化性质
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Slide 35
5、沉淀反应：
金属盐类如铅盐、钡盐、铜盐：
酸性皂苷，可用中性 PbAc2
中性皂苷，须用 Pb(OH)Ac
胆甾醇沉淀：皂苷水溶液与胆甾醇水溶液形成分子复合物沉淀，
甾体皂苷沉淀较稳定第三节 理化性质
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Slide 36
6.溶血作用,又称为皂毒素 (saptoxins)
溶血指数：指在一定条件下能使血液中红细胞完全溶解的最低皂苷浓度
不是所有的皂苷都具有溶血作用
有溶血性皂苷不用于静脉注射或肌肉注射
口服无溶血作用
可用于皂苷的检识，注意假阳性：树脂、挥发油
、脂肪酸也能产生溶血作用。
第三节 理化性质
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Slide 37
7、皂苷的水解：
(1) 酸水解：无机酸注：得不到真正的苷元例：人参皂苷元
(2)乙酰解：
(3) Smith降解：
(4)酶水解：
(5)碱水解：
第三节 理化性质－皂苷的水解
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Slide 38
OH
糖 O
20
H+
HO
20 H +
O
20(s)-protopanaxadiol
20(s)-protopanaxatriol
H
8
H O
O R
1
H
H
H
1 0
1 3
1 4
1 7
2 0
H O
R
2
O
2 0 ( s ) - p r o t o p a n a x a t r i o l
g i n s e n o s i d e R 1 R 2
R e g l c - 2 - r h a g l c
R f g l c - 2 - g l c H ( 2 0 s )
20(s)原人参萜三醇人参萜三醇
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Slide 39
8、颜色反应无水条件，与中强酸作用产生颜色或荧光强酸（硫酸、磷酸、高氯酸）、中等强酸（三氯乙酸
） 或 Lewis 酸（氯化锌、三氯化铝、三氯化锑）
现象：产生颜色变化或荧光。
原理：羟基脱水，增加双键结构，双键移位、双分子缩合生成共轭双烯系统，又在酸作用下形成阳碳离子。
阴性：全饱合的,3位又无羟基或羰基的化合物。
第三节 理化性质
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Slide 40
（ 1） Liebermann-Burchard反应样品溶于醋酐中，加浓硫酸 -醋酐 (1,20)
（ +）红 → 紫 → 蓝等颜色变化，最后褪色。
甾体皂苷也有此反应，颜色变化的最后呈现污绿色；而三萜皂苷不出现污绿色。
第三节 理化性质－颜色反应
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Slide 41
（ 2） Kahlenberg反应（五氯化锑）：滤纸
20%五氯化锑 /氯仿溶液，加热，显蓝、灰蓝、灰紫色
（ 3） Rosen-Heimer反应 （三氯乙酸）：滤纸
（ +）红色 -紫色
（ 4） Salkowski反应 （氯仿 -浓硫酸）
（ 5） Tschugaeff反应（乙酰氯 -氯化锌）
（ +）红色 -紫红色第三节 理化性质－颜色反应
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Slide 42
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 43
第四节 三萜类化合物的提取分离一、提取游离：亲脂性有机溶剂；
苷类：甲乙醇,60－ 80％乙醇。
二、纯化
1、溶剂法：
(1)、萃取法：正丁醇萃取；
(2)、沉淀法：提取液溶于少量甲醇，滴加乙醚或丙酮，析出沉淀 (皂苷 )。
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Slide 44
第四节 提取分离 — 分离
2、吸附法：大孔吸附树脂 (D101,AB-8、
HP20等 )，水洗去糖等水溶性成分,30-
80%乙醇洗脱 (皂苷 )。
3、沉淀法：
(1)、铅盐法：
(2)、胆甾醇沉淀法：
甾体皂苷形成的沉淀稳定
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Slide 45
药材粉末浸膏加水分散，石油醚萃取石油醚液 水层乙酸乙酯 萃取乙醇回流乙酸乙酯液 水层正丁醇萃取正丁醇液
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Slide 46
正丁醇部位用水 -乙醇梯度洗脱水液 60%醇水分散，上大孔树脂
20%醇 40%醇 80%醇结合 TLC判断有无皂苷
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Slide 47
第四节 提取分离 — 分离三、分离 (色谱法 )
1、分配柱色谱：
分配柱色谱法要比吸附柱色谱法好，常用硅胶为支持剂。 (薄层硅胶多加压 )
常用溶剂系统：
氯仿：甲醇：水（ 6,4,1; 7,3,0.5; 8,2,0.25
等单一系统或梯度洗脱）
正丁醇：醋酸：水（ 4,1,5，上层）
氯仿：甲醇：乙酸乙酯：水（ 2,2,4,1，下层）
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Slide 48第四节 提取分离 — 分离
2、制备薄层色谱
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Slide 49
3、反相柱色谱：常用
C18 纯化、分离
4,HPLC：
对于酸性皂苷 (尤其是连有葡萄糖醛酸的皂苷类 ),需在流动相中加入少量酸，如 0.1%磷酸。
检测器：最好用通用检测器，如蒸发光散射检测器、
示差检测器等；若用紫外检测波长 203~207nm。
5、凝胶过滤色谱,Sephadex LH-20
常用洗脱剂,MeOH-H20
第四节 提取分离 — 分离
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Slide 50
第一节 概述第二节 结构与分类第三节 理化性质第四节 提取分离第五节 结构研究三萜类化合物
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Slide 51
三萜皂苷结构研究三萜类化合物的结构解析规律：
尽管三萜皂苷的结构解析较为繁琐，但还是有其规律可循。可从下几个方面加以考虑：
分子量及分子式的确定；
母核类型、糖基个数、种类及苷化位臵；
糖基连接位臵及顺序；
苷键的构型；
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Slide 52
三萜皂苷结构研究一,UV和 IR
UV用于判断齐墩果烷三萜类化合物结构中双键类型一个双键,205~250nm有微弱吸收
α,β-不饱和羰基（ -C=C-C=O），最大吸收 242~250nm
C18-βH（ D/E cis）,248~249nm
C18-αH（ D/E trans），
242~243nm
O
H
1 1 1 3
1 2
1 8
C D
E
B
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Slide 53
异环共轭双键，最大吸收在 240,250,260nm
同环共轭双键，最大吸收在 285nm
IR用于区别骨架类型
A(1355~1392cm-1) B(1245~1330cm-1)
齐墩果烷型 2个峰 3个峰乌苏烷型 3个峰 3个峰四环三萜类 1个峰 1个峰三萜皂苷结构研究
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Slide 54
三萜皂苷结构研究二,MS,五环三萜类的共同规律
有环内双键,RDA开裂；无环内双键，从 C环断裂；
有时 RDA和 C环开裂同时发生。
1,饱和三萜化合物
H O
A B
C
D
H O
C H
2
A B
D
E
( g )
+ E
C 环 断 裂
+
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Slide 55
三萜皂苷结构研究
2,不饱和三萜化合物
R
4
R
5
R
3
R
1
R
2
R
2
R
1
A
B
R
5
R
4
R
3
C D
R
4
R
5
C H
2
R
2
R
1
A B
R
5
R
4
C D
C H
2
1 7
E
+
·
+
+
1 7
E
+
+
( I ) ( a )
( b )
( g )
( d ) ( c ) ( f )
+
R D A
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Slide 56
三萜皂苷结构研究
2,不饱和三萜化合物
（ a）是三萜烯的特征碎片
C-17为 -COOH,-COOMe、内酯时，（ a）易失去上述基团生成（ c），（ c）强度稍大于或等于（ a）；
C-17为 CH2OAc时，（ c）大于（ a）；
C-17为 -CH3时，（ c）是（ a）的三分之一。
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Slide 57
三萜皂苷结构研究
当 C-11位氧代的 Δ12的结构时，除 RDA开裂外，
还有麦氏重排
O C R
2
H
R '
- C R
2
= C H
2 O
H
R '
O
C H
2
H
R '
O
C H
2
H
R '
+
+
..
+.
R ' = - H,- R,- O H,- O R,- N R2
重排必须具备的条件：
① 适当位臵的杂原子 （ 如,O）
② π-体系 （ 通常一个双键 ）
③ 可除去的氢 （ 对 C=O体系的 γ位 ）
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Slide 58
三萜皂苷结构研究
O
OH
O
OH
+
.
+
RDA
M cl a f f e r t y
R e a r r a n g e m e n t
11-oxo，
12
（I ）
（I I ）
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Slide 59
（三） 1H-NMR 甲基质子、与氧同碳质子、双键上烯氢质子、糖的端基质子等。
角甲基,δ0.60-1.50 3H s
29,30-CH3 3H d J=6 Hz
注：甾体有多个甲基为 d峰三萜皂苷结构研究
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Slide 60
O
CH
3
O C H
3
1,8 2 ~ 2,0 7 3,6 左右乙酰基中甲基 甲酯中甲基
CH
3
29
C H
3
30
HH
O
C H
3
H
乌苏烷型
0,8~ 1,0
J = ~ 6~ H z
均为二重峰
1,4~ 1,7
J = 5,5~7,0 H z
二重峰
6-去氧- 5甲基糖三萜皂苷结构研究
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Slide 61
H
H
H
H
H
5,5 0 ~ 5,6 0
2 个烯氢信号均为二重峰
5,4 0 ~ 5,6 0
双峰
6,4 0 ~ 6,8 0
2 个二重峰异环双烯同环双烯烯氢信号：环内双键,δH > 5 ppm；
环外双键,δH < 5 ppm；
同环双烯与异环双烯的比较：
三萜皂苷结构研究
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Slide 62
连 OH 氢信号,3-4.5 ppm；
糖的氢信号：观察氢谱中 δ4.70-6.33 范围内端基质子及碳谱中 δ95-110 端基碳的个数,可以确定糖的个数 。
糖的端基质子多数呈特征性的双峰,少数呈单峰 。
三萜皂苷结构研究
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Slide 63
三萜皂苷结构研究
(四 )13C-NMR
用于判断结构类型、某些取代基位臵及构型
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Slide 64
三萜皂苷结构研究由低场向高场可以分为七个区域：
1、羰基碳区：大于 163
2、烯碳区,110~160，区别苷元类型
3、端基碳区,95~110，糖的个数及类型
4、结合碳区,80~95（糖与苷元，糖与糖）
5、游离羟基碳区,65~80（苷元羟基，糖上羟基）
6,C6碳区,60~65
7、苷元区,0~60
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Slide 65
三萜皂苷结构研究
1,terpene（苷元）区,0～ 60ppm
季碳数目齐墩果烷型 6个季碳 δ30~42ppm
乌苏烷型和羽扇豆型 5个季碳 δ30~42ppm
羽扇豆有异丙烯基信号 δ19.3(q),109.2(t),
150.6(s)
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Slide 66
三萜皂苷结构研究
1,terpene（苷元）区,0～ 60ppm
H
H
H
H
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2 1
2 2
2 32 4
2 5 2 6
2 7
2 8
2 9
3 0
A
B
C
D
E
齐墩果烷 8个甲基
δ8.9~33.7ppm
低场：
23-αCH3
δ27.8~28.7ppm
29-αCH3
δ32.7~33.7ppm
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Slide 67
三萜皂苷结构研究
2、糖 C5-CH2O— 区（ 60~65ppm）
三萜皂苷如分子中含有 6碳糖如葡萄糖或甘露糖时，
在糖分子中的 C5CH2OH,C6位数目可辨认，有几个峰就有几个未被取代的糖，如果 6位被取代时 -CH2O-R则向低场位移至 67～ 69ppm。
3、游离 -OH区（ 65~80ppm）
此区为苷元上的羟基 C和糖上未被取代的游离 OH碳通常母核上连有羟基时：
α碳向低场位移约 34-50,β碳向低场位移约 2-10,γ碳则向高场位移约 0-9
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Slide 68
三萜皂苷结构研究对于母核上取代基的构型还可以通过 NOESY谱解决，通常甲基上质子与空间上相近的质子有较强的相关峰。如从头序 楤 木中分离得到的以 16-羟基齐墩果酸为苷元的皂苷中，在 NOESY谱中，可观测到 16-H与 27-
CH3和 29-CH3的相关峰。因此推测 16位羟基为 β羟基。
H O
C O O H
H
O H
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Slide 69
三萜皂苷结构研究
4、结合 C区（ 80～ 95ppm）
查看结合 C区，若 δppm＞ 84，则苷元 C3-OH一般接有糖，而且糖与糖如果为 1-3相连的（ G1c-G1c），一般在结合碳区则有峰。
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Slide 70
三萜皂苷结构研究
5,anomeric 区（ 95～ 110）：
(1)、联糖数目的确定主要查看 anomeric区有几条线或几个碳就连有几个糖。
(2)、联糖的种类的确定
a.葡萄糖：可以查看 60～ 65 区域 C数目辨认。
b.Ara(f):108~109.8ppm； Ara(p),104.5~104.9ppm
c,xyl,104～ 106
d,Rham 101.6
e,GlcA,106左右
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Slide 71
三萜皂苷结构研究
6、烯碳区 (120~163ppm)
7、羰基区 ( > 170ppm)
齐墩果烷类化合物烯碳化学位移双键类型 Δ
12
11- ox o,Δ
12
Δ
11,13 ( 18 )
Δ
9 ( 11 ),12
Δ
11
,
13.28- e pox y
烯碳
δ
值
C9
C 11
C 12
C 13
C 18
122.4~122.9
142.6~144.2
128.0~129.2
167.2~155.1
126.3~127.1
125.7~126.3
136.4~137.1
133.0~133.6
153.9~154.9
115.6~115.9
120.7~122.4
143.5~147.2
132.8~131.8
131.1~131.9
其它 C 11 =O
199.7~199.3
C
13
84~85.5
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Slide 72
二维核磁
HMQC,HSQC,C-H 相关
HMBC,C-H 远程相关,2－ 3个化学键
H-H COSY,H-H 远程相关
TOCSY：糖链的连接
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Slide 73
三萜皂苷结构研究皂苷结构研究小结一、分子式的确定：
质谱可用于确定分子量及求算分子式。此外，还可由分子离子丢失的离子碎片的 m/z推定或复核分子的部分结构。
EI-MS只能测到皂苷的碎片峰，故应用较少。
FD-MS,FAB-MS,ESI-MS在皂苷的解析过程中常被使用。这些质谱均可看到明显的分子离子峰 (或
[M+H]+,[M+Na]+ 等伪分子离子峰 )及依次失去糖碎片的离子峰； FAB-MS和 ESI-MS还可以给出相应的阴离子质谱。
对于新化合物用元素分析或 HI-MS确定分子式。
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Slide 74
三萜皂苷结构研究二、苷元类型及糖种类数目的确定：
苷元类型可以查阅分析化学手册 (第七分册 )或文献 (
如,Phytochemistry等期刊上的不定期的综述 )。
皂苷的水解是研究其结构的最重要的反应 。 最常用的水解方式是酸水解 。 酸水解多用不同浓度盐酸或硫酸的水溶液或醇溶液,对于不稳定的苷元可用 Smith降解法或酶解法得到完整的苷元,然后用 TLC检出单糖的种类,
经显色后用薄层扫描仪求得糖的比例 。 也可用气相或液相色谱的方法对单糖定性定量 。 对于苷元 28位的酯键,
可用碱水解的方法研究所连接的糖链 。
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Slide 75
O
O H
O
g l cg l c
g l cg l c
O H
OH
OH
O H
O H
Og l cg l c
O
O H
OH
H O A c
人参皂苷 R b 1
2 0 ( S ) 原人参二醇
2 0 ( R ) 次皂苷
2 0 ( S)
2 0 ( R )
人参二醇
S m i t h
裂解法
HCl
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Slide 76
三萜皂苷结构研究三、糖间连接位臵和连接顺序的确定：
将糖链全甲基化，然后水解，其中游离羟基的部位就是连接位臵。由于此法需要制备各种甲基化单糖，比较烦琐。
成苷时苷元和糖的 α碳产生低场苷化位移，位移幅度与糖的构型有关，当苷键不存在立体障碍时，糖的端基羟基处于横键 (β-葡,β-甘,β-鼠,α-阿 )时苷化位移要大于端基羟基处于竖键 (α-葡,β-阿 )，若糖的 2位羟基也处于竖键 (α-甘,α-鼠 )时，苷化位移值更小。
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Slide 77
O
O2
3
4
O
C
O
O+8~ 10
C3苷 化糖之间连接
+3~ 8
C 28- C OO H 成酯苷苷化位移向高场羰基碳位移约-2p pm
95~96
C2,C4稍 向高场稍向高场稍向低场位置的苷化
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Slide 78
三萜皂苷结构研究三、糖间连接位臵和连接顺序的确定：
早期决定糖链连接顺序的方法主要用缓和水解法，即用稀酸水解、酶解、乙酰解、碱水解等方法，将糖链水解成小的片段，然后分析这些片段的连接顺序。质谱可出现皂苷由糖链末端依次失去糖的一系列信号，对判断糖间连接顺序有很大帮助。
目前二维核磁共振技术 （ COSY,HMQC,HMBC、
TOCSY等 ） 在皂苷结构研究中具有非常重要的作用,通过观察各个信号之间的远程相关,可以找到结构联系的重要信息 。 如
COSY谱可以归属相邻 H信号,TOCSY谱可以将自旋系统内一组 H信号明确地归属；再借助 QC谱可以将与之相对应的 C信号加以归属； HMBC谱对于判定成苷位臵具有重要意义 。
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Slide 79
三萜皂苷结构研究三、糖间连接位臵和连接顺序的确定：
早期决定糖链连接顺序的方法主要用缓和水解法，即用稀酸水解、酶解、乙酰解、碱水解等方法，将糖链水解成小的片段，然后分析这些片段的连接顺序。质谱可出现皂苷由糖链末端依次失去糖的一系列信号，对判断糖间连接顺序有很大帮助。
目前二维核磁共振技术 （ COSY,HMQC,HMBC、
TOCSY等 ） 在皂苷结构研究中具有非常重要的作用,通过观察各个信号之间的远程相关,可以找到结构联系的重要信息 。 如
COSY谱可以归属相邻 H信号,TOCSY谱可以将自旋系统内一组 H信号明确地归属；再借助 QC谱可以将与之相对应的 C信号加以归属； HMBC谱对于判定成苷位臵具有重要意义 。
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三萜皂苷结构研究四、苷键构型的确定：
糖的 H-1和 H-2的偶合常数 JH1-H2可用于决定端基碳构型 (甘露糖及鼠李糖除外 )。 J值在 6-8之间为 β型； J值在
3-4之间为 α型。
利用门控去偶技术得到的端基碳和端基质子之间的偶合常数,1JC1-H1也可以区分苷键的构型，当端基氢处于平伏键时 (α型 ),1JC1-H1值为 169-171Hz；当端基氢处于直立键时 (β型 ),1JC1-H1值为 158-162Hz。
比旋光度方法也可确定苷键构型。
利用酶解法理论上也可以确定苷键构型。
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三萜皂苷结构研究综上所述,在解决三萜皂苷的结构问题时,核磁共振谱是最有力的手段 。 由于三萜皂苷结构复杂,单靠一维谱给出的信息还不够 。 尤其在解析多糖链的皂苷时,
二维核磁共振谱常会给出重要的信息 。 例如,1H-1H
COSY谱可以给出母核及糖上的质子信号的信息；
TOCSY谱可归属各自糖基质子信号,再结合 HMQC谱可归属相应的碳信号； HMBC谱可给出苷化位臵及糖链连接方式的信息； NOESY谱可解决立体化学的问题 。 当然,质谱,红外光谱以及化学方法在三萜皂苷的结构解析中所起的作用也是不可替代的 。 在实际应用中,需要将以上方法综合运用,才能最终正确确定化合物的结构 。
