藥物所研究生課件 二萜

萜類化學第一節(jié)、序言第二節(jié)、揮發(fā)油、單萜和倍半萜的提取分離、化學性質及鑒定第三節(jié)、單萜類化合物第四節(jié)倍半萜類化合物1萜類化學第五節(jié)二萜及二倍半萜第六節(jié)三萜第七節(jié)研究課題舉例2第五節(jié)二萜及二倍半萜

二萜(ditrrpenoids)化合物分子式可以用(C5H8)4通式代表，在植物中由焦磷酸香葉醇基香葉酯(GPPP)轉化縮合而成。33CH3CO-SCOA乙酰輔酶A甲戊二羧酸(MVA)焦磷酸異戊烯酯(IPP)焦磷酸二甲基丙烯酯(DMAPP)焦磷酸香葉酯(GPP)IPP焦磷酸金合歡酯(FPP)焦磷酸香葉醇基香葉酯(GPPP)+IPP倍半萜類三萜類二萜類四萜類焦磷酸多聚戊烯酯多萜類半萜類聚合萜類化合物生源途徑乙酸4

二萜類化學研究進展很快，研究范圍也在擴大，例如1973年在海洋生物中只發(fā)現(xiàn)4種骨架類型的二萜類化合物。近幾十年來，由于應用各種層析技術、物理方法和先進的分析儀器設備，使天然產(chǎn)物化學，包括二萜化學發(fā)生了飛躍發(fā)展，到2003年已有100余種骨架類型的二萜類化合物被發(fā)現(xiàn)。二萜類化合物一般存在于熱帶藻類、腔腸動物柳珊瑚和軟珊瑚中。截止2000年，已報道二萜類化合物大約有2600多種。根據(jù)其碳環(huán)數(shù)分類有：無環(huán)型，單環(huán)型，雙環(huán)型，三環(huán)型，四環(huán)型。一些二萜含氧衍生物如穿心蓮酯、丹參醌、鬧羊花毒、芫花酯、雷公藤素、甜菊甙等，具有較強的生物活性，有的已是重要的藥物。5

隨著近年來現(xiàn)代分離和結構分析技術的不斷發(fā)展與進步，以及與藥效藥理學等多學科的合作和交叉，今后二萜化合物領域和其它天然產(chǎn)物化學一樣，將有更多結構新穎化合物的發(fā)現(xiàn)，將有更多的二萜化合物被發(fā)現(xiàn)新的生物活性并得到開發(fā)利用。同時，由于二萜化合物含有多個手性中心，涉及許多立體化學方面的問題，以及它們的廣泛的生物活性，這就為天然藥物化學家，特別是天然產(chǎn)物的立體選擇合成、結構改造方面提供了許多有趣的課題。6一、無環(huán)二萜(Acyclicditerpenoid)

例如從海綿Hippopongiasp.分離得到的untenospongin-A，屬于21個碳的呋喃高二萜，具有冠狀心血管舒張作用。再如植物醇廣泛存在于葉綠素中，是葉綠素的水解產(chǎn)物。自褐藻科Cytophoramoniliformis中分離的二萜farnesylactonepoxide，具有抗驚厥活性，小鼠ED50100mg/kg(ip)，但口服無效。自浮萍lemmaminor分離得到4-羥基異植物醇[(4R)-4-hydroxyisophytol]。untenospongin-A植物醇farnesylactonepoxide4-羥基異植物醇7二、單環(huán)二萜(monocyclicditerpenoid)

例如維生素A(VitaminA)，就屬于單環(huán)二萜類成分。自我國西沙群島的海洋軟體珊瑚群柱蟲Clavulariasp.中分得S構型的新松烯A[S(+)–cembreneA]，自我國南海軟珊瑚中分得豆莢內酯A(chilobolideA)，分子中含有13元環(huán)，具有生物細胞毒活性。維生素A豆莢內酯A新松烯A8三、雙環(huán)二萜(bicyclicditerpenoid)

屬半日花烷(labdane)型，例如野甘草全草，有清熱解毒，利尿消腫功效，自全草中分得野甘草醇（scoparinol）。scoparinol9

甜葉菊葉除含有四環(huán)二萜甜味苷外，尚含有半日花烷型的sterebinA、B、C、D等化合物。sterebinAsterebinCsterebinBsterebinD101969年，日本的住田哲也教授在巴西山區(qū)發(fā)現(xiàn)了一種很甜的菊科植物，人們叫它甜葉菊。用它提取出的糖甙，其甜度大約為糖的300倍。甜葉菊是理想的甜味劑，具有熱量低的特點，它的含熱量只有蔗糖的三百分之一，吃了不會使人發(fā)胖，對肥胖癥患者和糖尿病人尤為適宜。因此，甜葉菊發(fā)現(xiàn)后，許多國家都相繼引種栽培和開發(fā)利用。

11甜菊茶可消除疲勞，養(yǎng)陰生津，用于胃陰不足，口干口渴，亦用于原發(fā)性高血壓、糖尿病、肥胖病和應限制食糖的病人。臨床觀察有一定降低壓作用，并可降低血糖。幫助消化，促進胰腺和脾胃功能；滋養(yǎng)肝臟，養(yǎng)精提神；調整血糖，減肥養(yǎng)顏，符合現(xiàn)代人追求低卡路里、無糖、無碳水化合物、無脂肪的健康生活方式。甜菊素在全球20多個國家已正式作為安全代糖，在美國被FDA核準為“保健食品”（1994年）；在澳大利亞被列為“治療用品（ARTG）”（1999年）；在日本和韓國30年前即被正式列為桌上代糖；在中國，甜菊素被核準為“食品添加劑”。

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屬克羅烷(clerodane)型，例如自馬鞭草科苦郎樹嫩枝葉中分得結晶性的固體clerodermicacid。clerodermicacid13

粘葉蕕系馬鞭草科蕕屬植物，是中國特有種。民間用于清熱解毒或驅蚊滅蟲。四川產(chǎn)粘葉蕕地上部分的乙醚提取物，初步藥理實驗表明，具有明顯的抗炎活性和細胞毒活性（抗癌）。經(jīng)氧化鋁和硅膠柱層析分離得到白色針狀結晶粘葉蕕酸。粘葉蕕酸Glutinicacid14四、三環(huán)二萜(tricyclicditerpenoid)

主要的類型有：松香烷型；海松烷型；紫衫烷型；瑞香烷型；千金二萜烷型。15四、三環(huán)二萜(tricyclicditerpenoid)

屬松香烷(abietane)型，例如自衛(wèi)矛科雷公藤TriperygiumwilfordiiHook根皮分得雷公藤甲素(triptolide)，雷公藤乙素(tripdiolide)，雷酚萜(triptonoterpene)，雷酚萜甲醚(triptonoterpenemethylether)，雷酚酮內酯(triptonolide)，雷酚內酯(triptophenolide),16-羥基雷公藤內酯醇(16-hydroxytriptolide)。雷公藤甲素，雷公藤乙素經(jīng)藥理試驗都具有抗白血病的活性，臨床治療白血病有一定療效。16-羥基雷公藤內酯醇具有較強的抗炎、免疫抑制和雄性抗生育作用。雷公藤甲素雷公藤乙素16-羥基雷公藤內酯醇16雷酚酮內酯雷酚內酯雷酚萜雷酚萜甲醚17中藥狼毒大戟EuphorbiafischerianaSted根，東北民間用其水煎液治療胃癌、腸癌、肺癌、骨結核等。分得狼毒大戟甲素(fischerianaA)、狼毒大戟乙素(fischerianaB)。對狼毒大戟抗癌活性成分的研究發(fā)現(xiàn)其二萜內酯類化合物都有不同程度的抑制艾氏腹水癌、肝癌腹水、S180等癌細胞生長的活性。狼毒大戟甲素狼毒大戟乙素18

屬紫杉烷(taxane)型，例如自紅豆杉科植物分離得到紫杉醇(taxol)，它對KB細胞顯示顯著的細胞毒作用，對P388和P1534白血病有很高的活性，能抑制W256肉瘤，S180和肺癌的生長。1992年，美國食品藥品管理局（FDA）批準紫杉醇上市，商品名為Taxol，用于治療卵巢癌。紫杉醇除對卵巢癌有效外，對轉移性乳腺癌、肺癌、頭部和頸部腫瘤、惡性黑色素癌和淋巴肉瘤同樣有效。美國BMS公司第一個把紫杉醇推向市場，繼中國之后，瑞典、法國、日本等40多個國家已有紫杉醇面市。紫杉醇已經(jīng)成為了重要的抗腫瘤藥物之一，也是天然二萜化合物具有治療人類重大疾病活性的一個標志。紫杉醇19根據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的紫杉烷類化合物之間的結構差異可將它們分成四類，A類：在C4-C20位有環(huán)外雙鍵的紫杉烷類化合物；B類：在C4-C20位有環(huán)氧乙烷的紫杉烷類化合物；20C類：在C4，C5，和C20位有環(huán)氧丙烷環(huán)的紫杉烷類化合物；D類：只發(fā)現(xiàn)一種紫杉烷類化合物taxineA；21

由于紫杉醇的抗癌活性，對紅豆杉屬植物的研究越來越深入，紅豆杉科植物共有五屬23種，我國有四屬12種，1個變種和1個栽培種。目前從該屬植物中共分離得到300余個紫杉烷二萜化合物，其它稠合方式的紫杉烷相繼發(fā)現(xiàn)，這樣上述的紫杉烷結構的分類方法顯得不能適應，因此出現(xiàn)新的分類方法。22按照新的分類方法，先將紫杉烷類化合物依骨架的稠合方式不同分為六大類，即6/8/6、5/7/6、6/10/6、6/5/5/6、5/6/6和6/12稠合方式，分別命名為I、II、III、IV、V、VI型。IIIIVIVVIII23I型骨架最常見，化合物數(shù)量占總數(shù)的3分之2以上，可分成9個亞型，紫杉醇屬I-D型骨架。II型骨架化合物是近幾年來迅速發(fā)展起來的一類新成分。在1991年錯當I型化合物發(fā)表，1992年經(jīng)單晶X線衍射分析才確定了它的骨架，現(xiàn)II型骨架化合物的數(shù)量居第二位，分成7個亞型。III型骨架化合物比較罕見，1982年確定了第一個化合物的結構，但至今只報道了7個化合物。IV型骨架化合物早在1967年就被發(fā)現(xiàn)，目前只報道了6個化合物，它可通過I-a型化合物在低壓汞燈照射下合成。V型骨架化合物是最近才發(fā)現(xiàn)并具有特殊的雙環(huán)三烯結構，被認為是紫杉烷類化合物的前體。VI型骨架目前只報道了1個化合物。24紫杉醇的抗癌活性：在天然紫杉烷類化合物中，具有環(huán)氧丙烷（oxetane)的紫杉烷很多都具有抗癌活性，其中以紫杉醇的活性最強。在體外對P388、L1202HL60和P1534白血病細胞、B6黑色素瘤及人卵巢癌細胞均表現(xiàn)出明顯的抑制作用。體內實驗結果表明它對B6黑色素瘤和MX-1乳腺癌的抑制活性很強，對LX-1肺癌、CX-1結腸癌、對P388、L1202、

P388白血病細胞、Lewis肺癌和肉瘤S-180等均有較好的活性。紫杉醇在臨床上主要用于治療卵巢癌、乳腺癌、肺癌等，其中以卵巢癌效果最好，有效率可達30%。更令人興奮的是，對于鉑制劑產(chǎn)生抗藥性的的病人紫杉醇仍然有效，改變了以往抗鉑病人無藥可救的狀況。此外，紫杉醇還可以用于其它癌癥，如食道癌、尿路轉移上皮癌、黑色素瘤等。25紫杉醇的抗癌機制：紫杉醇獨特的抗癌作用機制是它可以促進微管的聚合，抑制微管的解聚，導致腫瘤細胞的有絲分裂終止并使腫瘤細胞調亡(apoptosis)。紫杉醇催化微管蛋白迅速合成微管并結合到微管上起穩(wěn)定和防止微管解聚的作用。這樣紫杉醇的活性就表現(xiàn)在兩個方面：第一，對迅速分裂的腫瘤細胞，紫杉醇能凍結紡錘體的有絲分裂，從而使腫瘤細胞停止在G2期和M期，直至死亡；第二，紫杉醇能抑制腫瘤細胞轉移。26紫杉醇的毒副作用：紫杉醇具有較強的毒副作用，如骨髓毒性、神經(jīng)毒性對心臟及消化道的毒性和脫發(fā)等。在紫杉醇注射劑加入的助溶劑聚氧乙基化的蓖麻油(cremophorEL)極易引起過敏反應，故24小時只能使用170mg/m2的劑量。紫杉醇的毒性反應較大，在一定限度內限制了它的使用。27“紫素”是國產(chǎn)紫杉醇注射液的商品名。國產(chǎn)紫杉醇注射液是我所植化、藥理、植物等多科室聯(lián)合研究開發(fā)的抗癌藥物。紫杉醇28藥物研究所是國內最早開始紅豆杉及有效成分紫杉醇的抗腫瘤作用研究的單位，早在1984年由藥理室韓銳教授提議，與植化室方起程教授、植物室陳毓亨教授合作，先后采集了中國紅豆杉、云南紅豆杉、東北紅豆杉及南方紅豆杉等植物樣品，對它們的樹皮粗提物進行了系統(tǒng)的篩選。藥理實驗證明國產(chǎn)紫杉醇在體內及體外顯示明確的抗腫瘤作用。1986年這項研究經(jīng)評選列入國家“七?五”科技攻關計劃。29藥理室韓銳教授深入研究了紫杉醇的作用機理，證明紫杉醇與傳統(tǒng)抗癌藥不同，不抑制DNA、RNA及蛋白質的合成，也不抑制微管聚合，相反卻促進微管聚合并抑制其解聚。細胞動力學研究證明紫杉醇可使癌細胞阻斷在G2+M期，并出現(xiàn)多倍體細胞群。這種作用呈時間及濃度依賴關系。用3H標記的紫杉醇進行了動物體內藥代動力學的研究，證明給大鼠靜脈注射紫杉醇后，廣泛分布于各種組織，其中以肝、脾、腎、肺及大腸中放射性較高，小腸、脂肪及骨髓次之，腦及肌肉中放射性較低。這項研究獲得國家醫(yī)藥管理局七?五攻關科技重大成就獎。301990年我所成立了包括藥用植物、生物合成、植物化學、合成化學和藥理五個學科的綜合研究組，對紫杉醇進行了藥物化學、藥效學、毒性和藥帶動力學的研究。實驗證明紫杉醇對裸鼠的人卵巢癌異種移植瘤的生長有明顯抑制作用。在5mg/kg和10mg/kg劑量下抑制率分別為65%和87%。同時進行了從紅豆杉植物中提取、分離、純化紫杉醇的工藝生產(chǎn)方法，紫杉醇注射液的制備工藝和紫杉醇及其注射液的質量標準，質量控制方法和穩(wěn)定性等一系列研究。實踐證明，紫杉醇注射液的提取、分離、純化的工藝生產(chǎn)方法不僅適用于大量生產(chǎn)，而且純度達到了98%以上，制出的紫杉醇注射液的質量在國內處于領先地位，完全可以與其他國家同類產(chǎn)品媲美。31

國產(chǎn)紫杉醇注射液的商品名被定為“紫素”，它的II期臨床試驗結果不僅進一步證明本品的適應癥為轉移性卵巢癌和乳腺癌，還表明其對食道癌和肺癌等也有一定療效。紫素于1995年9月獲得衛(wèi)生部頒發(fā)的新藥證書和試生產(chǎn)許可證。并被評為1995年中國醫(yī)藥科技十大新聞之一，1996年還被評為衛(wèi)生部科技進步一等獎。32屬瑞香烷型二萜原酸酯化合物，一般都具有較強的生理活性。我國民間引產(chǎn)藥芫花根、花、花蕾中分離得到抗生育的有效成分，芫花酯甲(yuanhuacine)、芫花酯乙(yuanhuadine)、芫花酯丙(yuanhuafine)、芫花酯丁(yuanhuatine)。芫花酯甲33五、四環(huán)二萜(tetracyclicditerpenoid)

主要的類型有：二萜毒素類(diterpenoidtoxins)、巴豆萜烷(tigliane)型；瑞香烷型，巨大戟烷型，假白欖烷型，續(xù)遂子烷型，西松烷型，曼西醇型，阿替烷(stisane)型；貝克松(kaurene)型。34屬二萜毒素類自日本鬧羊花分離得到鬧羊花毒素I(rhodojaponinI)，鬧羊花毒素II(rhodojaponinII)，鬧羊花毒素III(rhodojaponinIII)。鬧羊花毒素III經(jīng)動物試驗表明，該成分具有抑制頸動脈加壓反射的作用，臨床用于治療心動過速，高血壓等。鬧羊花毒素I，R1=COCH3,R2=COCH3鬧羊花毒素II，R1=COCH3,R2=H鬧羊花毒素III，R1=H,R2=H35屬巴豆萜烷(tigliane)型二萜酯，此類成分是本屬植物毒性、刺激性、致炎和輔助致癌的重要成分之一。自巴豆種子油中分得巴豆醇(phorbol)。巴豆醇在植物中主要以其脂肪酸的單酯、雙酯、三酯的形式存在。大戟二萜醇-12，13-雙酯現(xiàn)已被公認是致炎和輔助致癌因子。巴豆醇36六、二倍半萜(sesterpenoid)類

1965年,Arigoni首次報道,從昆蟲的分泌物中分離到第一個二倍半萜gascardicacid。目前已從自然界分離鑒定了200多種二倍半萜。這些二倍半萜來源于陸地的真菌，低等植物，昆蟲以及海洋生物中的海綿和裸鰓類動物，其中海綿是二倍半萜的主要來源，約占目前已知二倍半萜的70%。例如自階梯硬絲海綿(Cacospongiascalaris)中分離得到具有抗腫瘤作用的成分硬絲海綿萜I(desacetylscalariadialI)，它是一個羥基二醛類化合物。硬絲海綿萜I37六、二倍半萜(sesterpenoid)類

自角骨海綿(Spongiaidia)中分離得到的角骨海綿萜A(FurospinosulinA)和角骨海綿萜B(FurospinosulinB)等，它們對海蝦有毒性。角骨海綿萜A角骨海綿萜B38六、二倍半萜(sesterpenoid)類

中國蕨科Sinopteridaceae粉背蕨屬華北粉背蕨Aleuritopteriskhunii根莖、葉具有潤肺止咳，清熱涼血的功效，葉正己醇物中分離得到粉背蕨二醇(cheilanthenediol)、粉背蕨三醇(cheilanthenetriol)。背蕨二醇粉背蕨三醇39七、二萜(sesterpenoid)的提取分離舉例：

（1）穿心蓮又名一見喜是爵床科穿心蓮屬植物，性苦寒，具有清熱解毒，消毒止痛等功效，適用于細菌性痢疾、急性腸胃炎、上呼吸道感染、急性扁桃腺炎、咽喉炎及瘡癤腫毒等癥，是一種較好的抗菌消炎藥，對絨毛上皮癌也有一定效果，廣泛用于臨床。穿心蓮含有多種二萜內酯：例如，穿心蓮內酯，新穿心蓮內酯，去氧穿心蓮內酯，14-去氧-11-氧化穿心蓮內酯，14-去氧-11-脫氫穿心蓮內酯，14-去氧穿心蓮內酯苷。40穿心蓮內酯新穿心蓮內酯14-去氧-11-氧化穿心蓮內酯去氧穿心蓮內酯14-去氧-11-脫氫穿心蓮內酯41穿心蓮提取流程圖穿心蓮全草（粗粉）90%乙醇熱浸乙醇流浸膏石油醚除葉綠素水液加氯仿振搖、放置、過夜、分三層氯仿層（轉下頁）水和氯仿界面層析出物水層丙酮重結晶棒晶（新穿心蓮內酯）棱晶（穿心蓮內酯）母液濃縮42氯仿層（接上頁）干燥后，氧化鋁柱層析IIIIII氯仿-乙醇（9：1）洗脫氯仿-乙醇（7：3）洗脫無水乙醇洗脫洗脫液洗脫液洗脫液蒸干，丙酮重結晶蒸干，丙酮重結晶蒸干，丙酮重結晶少量結晶少量結晶片晶新穿心蓮內酯穿心蓮內酯脫氧穿心蓮內酯43（2）冬凌草素：從唇香科香茶菜屬冬凌草、延命草等植物中分離出的冬凌草素(lasiokaurin)、延命草素(enmein)對小鼠艾氏腹水癌具有抑制作用。冬凌草素延命草素44冬凌草素的提取流程圖冬凌草葉（粗粉）乙醚提取乙醚液殘渣（棄去）回收乙醚乙醚提取物甲醇溶解，活性碳脫色，濃縮，放置過夜，過濾甲醇母液土黃色沉淀45甲醇母液3倍氧化鋁吸附，蒸干，研細，裝柱氧化鋁柱用苯、乙醚洗脫苯液乙醚液回收乙醚，丙酮重結晶冬凌草粗結晶甲醇重結晶無色棱柱狀冬凌草結晶46（3）芫花酯甲：芫花為瑞香科植物，《本草綱目》記載其根有“催生去胎”作用，我國民間使用芫花根引產(chǎn)也有豐富的實踐經(jīng)驗。研究證明其有效成分為芫花酯甲，用乙醇重結晶得柱狀結晶。芫花酯甲47芫花酯甲的提取流程圖芫花根石油醚（沸程70-120度）提取提取液藥渣減壓濃縮濃縮液用70%乙醇萃取油層用70%乙醇減壓濃縮濃縮液氯仿萃取氯仿液48氯仿液減壓蒸干棕紅色油狀物溶于石油醚-乙酸乙酯（4：1）硅膠柱層析石油醚-乙酸乙酯（4：1）洗脫液石油醚-乙酸乙酯洗脫石油醚-乙酸乙酯（3：1）洗脫液芫花萜后部位減壓蒸干殘留物乙醇重結晶芫花甲酯結晶49第六節(jié)三萜三萜類化合物是指基本碳架為30個碳原子組成的一類天然產(chǎn)物。三萜在生源關系上都是由鯊烯（squalene）衍生化而來。鯊烯(squalene)-芒柄花醇(

-onocerin)羥基阿伯烷(hydroxyhopane)達瑪二烯醇(dammaradienol)羊毛脂醇(lanosterol)-香樹脂醇(

-amyrin)大戟醇(euphol)羽扇豆醇(lupeol)50三萜類化合物在植物界分布很廣，單子葉植物和雙子葉植物中均有分布。像一些常用的中草藥如人參、遠志、麥冬、桔梗、柴胡、甘草等都含有這類成分。三萜化合物也存在于動物體中，如從羊毛脂中分離得到羊毛脂醇。由真菌靈芝中也曾分離出許多三萜化合物。除陸地生物外，從海參、軟珊瑚等海洋生物中也分離出許多種類型的三萜化合物。它們以甙的形式或甙元的形式存在，以甙的形式存在三萜糖苷，因振搖后可產(chǎn)生持久性似肥皂液的泡沫，通稱為三萜皂甙類化合物。中草藥中存在的游離三萜和其酯類不溶或難溶于水，可溶于常見的有機溶劑。

51三萜類化合物具有多種生物活性，一些游離的三萜單體已經(jīng)作為藥物應用于臨床。例如，甘草次酸具有促進腎上腺皮質激素（ACTH）樣活性，臨床作為抗炎藥，并用于胃潰瘍治療；齊墩果酸具有降低轉氨酶的功能，臨床用于治療急性黃疸肝炎；川楝素臨床被用作驅蛔蟲藥。此外近年來發(fā)現(xiàn)白樺酸具有抗病毒及抗腫瘤活性，正吸引人們從構效關系及作用機理等方面進行深入研究。

52目前所知的三萜已達30余種，除了個別是無環(huán)三萜（鯊烯）、二環(huán)三萜（榔色酸）及三環(huán)三萜（龍涎香醇）外，主要是四環(huán)三萜和五環(huán)三萜。鯊烯龍涎香醇53一、四環(huán)三萜類四環(huán)三萜類化合物在中草藥中分布很廣，許多植物以及某些動物都可能含有此類成分。組成四環(huán)三萜的骨架，除了含30個碳的化合物外，也有含31個碳和32個碳的衍生物。四環(huán)三萜的分子結構中，大部分具有環(huán)戊烷駢多氫菲的基本母核，有8個碳原子的側鏈，在母核上有5個甲基，除C19成為角甲基外，C4有4，4-二甲基，C14有甲基，另一個甲基接在C13位或C8位。四環(huán)三萜的編號與甾體化合物相同，其中28，29兩個數(shù)字未用，因為某些甾醇或三萜在C24位上有時有甲基或乙基取代。32813262419303143127151614211822231112654根據(jù)四環(huán)三萜類化合物的結構特點，可分為下列幾類：1.羊毛脂烷型(lanostane)：羊毛脂烷也叫羊毛脂甾烷，其結構特點是A/B環(huán)反式，C/D環(huán)反式，側鏈的構象為10

，13

，14

，17

。13101417ABCD262722241529281311126755這是從羊毛脂中分離得到的羊毛脂醇(lanosterol)，也存在于大戟科植物的乳汁中。羊毛脂醇56從豬苓屬的一些植物中分離得到豬苓酸A、B、C、D(polyporenicacidA,B,C,D)是羊毛脂烷型的31碳三萜。豬苓酸A豬苓酸B豬苓酸C572.大戟烷型:大戟烷型衍生物是羊毛脂醇型的立體異構體，基本碳架相同,只是側鏈的構象不同，為10

，13

，14

，17

。大戟烷型衍生物多存在高等植物的乳汁和樹脂中，尤其在大戟科大戟屬植物中分布較為普遍，例如大戟醇，存在于許多大戟屬植物乳液中,在甘遂、狼毒和千金子中均有大戟醇存在。大戟醇583.達瑪烷型:達瑪烷型四環(huán)三萜，起特點是在C8上有個甲基，C13上有個

-H。常見的是羥基衍生物，例如達瑪烯二醇（20R－)、達瑪烯二醇（20S－)和原人參二醇（20S－)、原人參三醇（20S－)。C8C13達瑪烯二醇（20R－)達瑪烯二醇（20S－)原人參二醇（20S－)原人參三醇（20S－)594.其他類型:存在于澤瀉和其近源植物塊莖中的澤瀉醇A、B、C(alisolA,B,C)是原萜烷(protostane)的衍生物，為達瑪烷的異構體。其特點是C8上甲基為

型，C14上甲基為

-型，C20為R-型。C8C14C2060澤瀉醇A及其衍生物如酯類，具有降低血液中膽固醇含量的作用，療效很好，已用于臨床。澤瀉醇A（20R-)澤瀉醇C（23－醋酸酯）澤瀉醇B（23－醋酸酯）61二、五環(huán)三萜類五環(huán)三萜類化合物在中草藥中分布很廣，結構類型也很多，主要類型有下列幾種。齊墩果烷型，也稱

-香樹脂醇型；烏索烷型，也稱

-香樹脂醇型；羽扇豆烷型，也稱白樺脂醇型；621.齊墩果烷型，也稱

-香樹脂醇型：屬于此種植物成分的數(shù)目比較多。其基本骨架為多氫蒎的五元母核，環(huán)的構型為A/B環(huán)反式、B/C環(huán)反式、C/D環(huán)反式、而D/E環(huán)為順式。母核上有8個甲基C10，C8，C28的甲基均為

-型，C14甲基為a-型。分子中有其它取代基存在，例如羥基、羧基、羰基、雙鍵等。一般的在C3位上有羥基，并且多為

-型。若有雙鍵，多在C12位或C11位。若有羰基時，多半在C11位。若有羧基，則多半是C28或C30或C24為羧基。ABCDEC10C8C17C14C11C12C28C30C24齊墩果烷63齊墩果酸(oleanolicacid)是植物界分布較廣的一種三萜皂甙元。甘草次酸(glycyrrhetinicacid)是構成甘草酸的皂甙元。齊墩果酸甘草次酸642.烏索烷型，也稱

-香樹脂醇型與齊墩果烷結構不同點是E環(huán)上的兩個甲基位置不同。即C20位一個甲基移位到C19位上。C20C19C19C20烏斯烷型齊墩果烷652.烏斯烷型的代表化合物如

-香樹脂醇(

-amyrin)和熊果酸(ursolicacid)存在于自然界許多種植物中，例如桑皮、柿蒂、車前、槲寄生等。

-香樹脂醇熊果酸663.羽扇豆烷型，也稱白樺脂醇型；與齊墩果烷結構不同點是D環(huán)和E環(huán)為反式。有C20-C29雙鍵，C21與C19相連形成五元的E環(huán)。C19C19C20C20C21C29羽扇豆烷齊墩果烷67屬于羽扇豆烷型的中草藥成分，目前發(fā)現(xiàn)的不多，它們的代表化合物有羽扇豆醇(lupeol)，存在于羽扇豆的種子中；白樺脂醇(betulin)存在于白樺樹皮及中藥酸棗仁中；白樺脂酸(betulicacid)存在于酸棗仁及柿蒂中。羽扇豆醇白樺脂醇白樺脂酸68三、三萜的提取分離（1）大戟醇乙酸酯和甘遂醇乙酸酯的提取大戟醇乙酸酯甘遂醇乙酸酯69甘遂粉末乙醚冷浸（10倍量）乙醚提取物石油醚溶解（60倍量）石油醚提取物石油醚溶解（3倍量），冷卻，過濾母液結晶濃縮母液結晶加吡啶-醋酐，加熱30分鐘，過夜，加乙醚乙醚液70乙醚液乙醚液乙醚液乙醚液用5%鹽酸洗用5%碳酸鈉洗水洗干燥脫水乙醚液蒸除乙醚大戟醇乙酸酯甘遂醇乙酸酯71（2）齊墩果酸和熊果酸的分離齊墩果酸熊果酸72車前地上部分乙醚提取乙醚液熱苯溶解苯溶物硅膠柱（1）石油醚洗；（2）2%乙醇石油醚洗齊墩果酸和熊果酸混合物加甲醇，加熱煮沸趁熱過濾溶解物（齊墩果酸）不溶解物（熊果酸）73三、三萜的波譜解析（1）紫外光譜大多數(shù)三萜類化合物結構中不具有共軛結構，紫外光譜不顯示強的特征吸收峰?？嚅仡惢衔锝Y構中的呋喃環(huán)和一些三萜化合物結構中存在的不飽和羰基等官能團在紫外光譜中會產(chǎn)生特征吸收峰。在鑒定三萜類化合物的結構時，如分子中存在兩個或兩個以上不飽和集團，可利用紫外光譜幫助確定這些集團是否處于共軛位置。川楝素（toosendanin）甘草次酸(glycyrrhetinicacid)74（2）紅外光譜根據(jù)一些三萜類化合物在紅外光譜區(qū)域A(1355-1392cm-1)區(qū)域B(1245-1330cm-1)的碳氫吸收可區(qū)別齊墩果烷型、烏索烷型和四環(huán)三萜。齊墩果烷型三萜在區(qū)域A有兩個峰(1392-1379cm-1、1370-1355cm-1)；區(qū)域B有三個峰(1330-1315cm-1、1306-1299cm-1、1269-1250cm-1)。烏索烷型三萜在區(qū)域A有三個峰(1392-1386cm-1、1383-1370cm-1、1364-1359cm-1)；區(qū)域B也有三個峰(1312-1308cm-1、1276-1270cm-1、1250-1245cm-1)。四環(huán)三萜的區(qū)域A和B都只有一個峰。齊墩果烷型烏索烷型四環(huán)三萜75（3）質譜在EI質譜中，五環(huán)三萜化合物的質譜裂解具有一定規(guī)律。當分子中存在環(huán)內雙鍵時，一般都有較特征的RDA裂解。如無內環(huán)雙鍵時，常從C環(huán)處斷裂為兩個碎片；在有些情況下，可以同時產(chǎn)生RDA斷裂和C環(huán)斷裂。根據(jù)以上規(guī)律分析所產(chǎn)生碎片的質量數(shù)可幫助判斷取代基所在的部位。四環(huán)三萜類化合物的裂解特征是先失去邊鏈。76（4）核磁共振氫譜高兆周核磁共振儀器及二維核磁共振譜在天然產(chǎn)物研究中獲得普遍應用。利用這些儀器和技術，人們已經(jīng)能夠對三萜結構的每一個氫及碳信號進行從頭歸屬，這不僅確保了結構鑒定準確性，還大大提高了結構鑒定速度。77三萜類化合物氫譜中容易辨別的信號有甲基質子信號，雙鍵質子信號及連氧碳上的質子信號等。齊墩果烷型三萜氫譜中的甲基質子信號皆為單峰；烏索烷型三萜、四環(huán)三萜氫譜中常可觀察到雙峰甲基質子信號；羽扇豆烷型三萜的C30烯丙甲基一般位于

1.63-1.80ppm，且呈單的寬峰。齊墩果烷型烏索烷型四環(huán)三萜羽扇豆烷型78三萜環(huán)內雙鍵質子的值一般大于5ppm，如齊墩果酸和熊果酸類的C12雙鍵質子在

4.93-5.50ppm。環(huán)外雙鍵質子的化學位移一般小于5ppm，如羽扇豆烯和何伯烯型的C29位兩個同碳烯氫信號出現(xiàn)在

4.30-5.00ppm。羽扇豆烯齊墩果酸熊果酸79對于大多數(shù)四環(huán)及五環(huán)三萜類化合物，C3位有羥基取代，因C4一般為季碳，如C2位無取代集團時，H3表現(xiàn)為dd峰。根據(jù)C3位質子的偶合常數(shù)可判斷C3位羥基的相對構型。對于甾體類化合物，C3位也常有羥基取代，但因其結構中C4位兩個氫也與H3有偶合，使H3在氫譜中表現(xiàn)為dddd峰，由此?？扇菀椎貙⑷婆c甾體化合物區(qū)分開來。11442332三萜類化合物甾體類化合物80（5）核磁共振碳譜與核磁共振氫譜相比，核磁共振碳譜信號分布在更廣泛的范圍，信號重疊程度大大降低。雖然利用現(xiàn)代二維核磁共振譜技術已能將三萜類化合物結構中每個氫及碳信號進行完全歸屬，將所獲得的碳譜數(shù)據(jù)與已知化合物碳譜數(shù)據(jù)進行比較，仍是解析三萜化合物結構的一個快速、簡單的工具。各類骨架的五環(huán)三萜化合物的碳譜數(shù)據(jù)[1]，齊墩果烷型三萜化合物的碳譜數(shù)據(jù)[2，3]，何伯烷型三萜化合物的碳譜數(shù)據(jù)[4，5]，達瑪烷型三萜皂苷元的碳譜數(shù)據(jù)[6]都有權威研究人員進行了歸納整理，對這些有關三萜類化合物碳譜數(shù)據(jù)文獻的借鑒對我們鑒定化合物結構是十分有幫助的。1.MahatoS.B.etal.Phytochem,1994,37:15172.KalinovshiiA.I.ChemNatCompd(EnglTransl),1992,28:13.AgrawalP.K.etal.ProgNuclMagnResonSpectrosc.1992,24:14.AgetaH.etal.ChemPharmBull,1994,42:395.ChakravartyA.K.etal.Trtrahedron,1994,50:28656.左國營等。有機化學，1997,17:38581第八節(jié)萜類或揮發(fā)油研究課題舉例一、蜜環(huán)菌萜類成分的研究二、國產(chǎn)沉香的化學研究三、芹菜子化學成分的研究82天麻系蘭科多年生草本植物，以地下塊莖入藥《神農(nóng)本草經(jīng)》列為上品，作為藥用已有兩千年的歷史。主治風濕腰腿痛、口眼歪斜、四肢痙攣、肢體麻木、眩暈頭痛、小兒驚厥等癥。是一種名貴的中藥材。。一、蜜環(huán)菌萜類成分的研究83蜜環(huán)菌是天麻的伴生菌，是天麻生長發(fā)育過程中必不可缺少的生物因子，沒有蜜環(huán)菌天麻就不能正常生長繁殖，生藥天麻的表皮都含有蜜環(huán)菌的菌絲和菌索，因而聯(lián)想到天麻的療效是否與蜜環(huán)菌的代謝產(chǎn)物有關，以蜜環(huán)菌的發(fā)酵物能否代替名貴中藥天麻的應用，蜜環(huán)菌是否有與天麻類似的藥理活性，當時國內外尚無用蜜環(huán)菌發(fā)酵物作為藥用，所以為了解決中藥臨床急需的天麻藥源問題，我所組織了植化、藥理及生物合成等多學科對蜜環(huán)菌進行了系統(tǒng)的化學、藥理的研究。

84

天麻在中醫(yī)臨床的用途，主要用于治療眩暈、四肢麻木。人工發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)的蜜環(huán)菌，經(jīng)北京宣武醫(yī)院、北京兒鼻喉科研究所、友誼醫(yī)院、協(xié)和醫(yī)院、阜外醫(yī)院、北京軍區(qū)總醫(yī)院及空軍總醫(yī)院等有關單位試用于中醫(yī)、西醫(yī)臨床數(shù)百例，證明對椎基底動脈供血不足、美尼爾氏癥、植物神經(jīng)功能紊亂引起的眩暈癥狀，均有較好的療效；對肢麻、耳鳴、失眠、癲癇等癥亦有一定療效。同時觀察到凡用天麻有效的病例，改用蜜環(huán)菌片也有效，服天麻無效的病例，改用蜜環(huán)菌片也無效。這進一步證明蜜環(huán)菌片與天麻的臨床療效相似。

經(jīng)過臨床驗證，發(fā)酵生產(chǎn)蜜環(huán)菌代用天麻獲得成功，并通過技術成果鑒定。目前全國已有十幾個藥廠分別進行液體和固體發(fā)酵生產(chǎn)，獲得較好的社會和經(jīng)濟效益，該成果獲得全國科學大會獎。85在推廣生產(chǎn)的基礎上，我所對人工發(fā)酵培養(yǎng)蜜環(huán)菌的化學成分又進行了深入研究，對其有效成分及作用機理均有進一步的了解。我們從蜜環(huán)菌菌絲體分離得到了近五十個化合物，分別為原伊魯烷型倍半萜醇的芳香酸酯類化合物，嘌呤類化學成分和其它類型化學成分。特別值得一提的是從蜜環(huán)菌水提物中篩選出一個含量極低的有效成分N6-（5-羥基-2-吡啶亞甲基）腺苷（AMG-1），該成分皮下注射在神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)表現(xiàn)出多方面的藥理活性。86二、蜜環(huán)菌的化學成分（1）蜜環(huán)菌萜類成分我們從蜜環(huán)菌菌絲體進行了系統(tǒng)的化學成分研究，分離得到了17個原伊魯烷型倍半萜醇的芳香酸酯類化合物。其中蜜環(huán)菌甲素、蜜環(huán)菌乙素和蜜環(huán)菌丙素早在1975年就從蜜環(huán)菌人工發(fā)酵培養(yǎng)的菌絲體中分離得到，直到1982年才應用X光衍射晶體解析的手段確定了蜜環(huán)菌甲素的化學結構。蜜環(huán)菌甲素armilarin蜜環(huán)菌乙素armilaridin87

化合物名稱分子量分子式熔點比旋度ArmillarinArmillaridinArmillaricinArmillaribinMelleolideArmillariginArmillarikinArmillarilinArmillarininArmillaripinArmillarisinArmillaritinArmillarivinArmillarizinArmillaricacidArmillatinArmillasin蜜環(huán)菌甲素蜜環(huán)菌乙素蜜環(huán)菌丙素蜜環(huán)菌丁素蜜環(huán)菌戊素蜜環(huán)菌已素蜜環(huán)菌庚素蜜環(huán)菌辛素蜜環(huán)菌壬素蜜環(huán)菌癸素蜜環(huán)菌子素蜜環(huán)菌丑素蜜環(huán)菌寅素蜜環(huán)菌卯素蜜環(huán)菌酸蜜環(huán)菌晨素蜜環(huán)菌己素414448/450430/432396400430464/466430464/466414446416384420416610374C24H30O6C24H29O6ClC24H27O5ClC24H28O5C23H28O6C24H30O7C24H29O7ClC24H30O7C24H29O7ClC24H30O6C24H30O8C23H28O7C23H28O5C23H32O7C23H28O7C38H58O6C22H28O5122132-134190-192136-138199-201114-116195-196179-180152-155202-204GumGum169-172195-197GumGum179-180+228+151-28

+189+186+174+162+153.6+130+132.6+136.5+136.6-93.5+66.8-19.4+14.3蜜環(huán)菌菌絲體分離得到的倍半萜芳香酸酯類化合物

88（2）嘌呤類化學成分我們在研究人工發(fā)酵得到的蜜環(huán)菌菌絲體的生物活性過程中，應用各種色譜技術，包括大孔樹脂、離子交換樹脂、SephadexLH-20、HPLC等，從極性較大的部分中，分離得到了8個嘌呤類衍生物：鳥苷、腺苷、2`-甲氧基腺苷、N6-（5-羥基-2-吡啶亞甲基）腺苷、N6-二甲基腺苷、N6-（5-羥基-2-吡啶甲基）嘌呤、N6-甲基腺苷和嘌呤。其中2`-甲氧基腺苷、N6-（5-羥基-2-吡啶亞甲基）腺苷是新化合物，經(jīng)藥理實驗證明N6-（5-羥基-2-吡啶亞甲基）腺苷有很強的腦保護作用，在神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)也表現(xiàn)出多方面的藥理活性。鳥苷腺苷2`-甲氧基腺苷89N6-二甲基腺苷N6-甲基腺苷90N6-（5-羥基-2-吡啶甲基）嘌呤嘌呤N6-（5-羥基-2-吡啶亞甲基）腺苷（AMG1）91（3）其它類型化學成分從石油醚提取物中得到一個半固體混合物，該混合物對溴酚藍顯示陽性反應，經(jīng)甲基化后得到其甲酯衍生物，經(jīng)氣相色譜檢查，并與標準品比較鑒定該物為四個脂肪酸的混合物，分別為硬脂酸、棕櫚酸、亞油酸和亞麻油酸。從50%甲醇提取物中，經(jīng)溶劑處理和硅膠柱色譜分離得到五個酚性化合物分別鑒定為3-甲基-5-甲氧基苯酚、3-甲基-4-氯代-5-甲氧基苯酚、5-甲氧基間苯二酚、煤地衣酸和大豆黃素。從丙酮提取物中，經(jīng)反復硅膠柱層析分離得到赤蘚醇、甘露醇、杜鵑花酸、苔蘚酸和甘露醇單油酸酯。92二、蜜環(huán)菌倍半萜芳香酸酯類化合物的提取分離蜜環(huán)菌菌絲體分別用石油醚、乙醚、丙酮、甲醇回流提取石油醚部分乙醚部分丙酮部分甲醇部分硅膠柱層析低壓柱層析制備薄層硅膠柱層析低壓柱層析制備薄層硅膠柱層析低壓柱層析制備薄層蜜環(huán)菌甲素蜜環(huán)菌乙素蜜環(huán)菌丙素蜜環(huán)菌壬素蜜環(huán)菌已素蜜環(huán)菌庚素蜜環(huán)菌辛素蜜環(huán)菌壬素蜜環(huán)菌丑素蜜環(huán)菌寅素蜜環(huán)菌卯素蜜環(huán)菌酸蜜環(huán)菌丁素蜜環(huán)菌戊素蜜環(huán)菌辰素蜜環(huán)菌己素蜜環(huán)菌癸素3-甲基-5-甲氧基苯酚3-甲基-4-氯代-5-甲氧基苯酚5-甲氧基間苯二酚煤地衣酸和大豆黃素硅膠柱層析制備薄層93三、蜜環(huán)菌倍半萜化合物的光譜特征（一）原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的紫外光譜該類化合物的紫外吸收光譜主要由三個吸收峰組成。這一方面是由芳香酸（煤地衣酸、苔蘚酸以及它們的氯代衍生物）引起的，另一方面是由倍半萜部分的、不飽和羰基或共軛雙鍵而引起的，前者是主要因素，后者影響較小，圖譜幾乎與游離的芳香酸一致。94化合物名稱紫外吸收帶(nm)ArmillarinArmillaridinArmillaricinArmillaribinMelleolideArmillariginArmillarikinArmillarilinArmillarininArmillaripinArmillarisinArmillaritinArmillarivinArmillarizinArmillaricacidArmillatinArmillasin蜜環(huán)菌甲素蜜環(huán)菌乙素蜜環(huán)菌丙素蜜環(huán)菌丁素蜜環(huán)菌戊素蜜環(huán)菌已素蜜環(huán)菌庚素蜜環(huán)菌辛素蜜環(huán)菌壬素蜜環(huán)菌癸素蜜環(huán)菌子素蜜環(huán)菌丑素蜜環(huán)菌寅素蜜環(huán)菌卯素蜜環(huán)菌酸蜜環(huán)菌辰素蜜環(huán)菌己素217219217218217219217217217217217217217216222217216265262256267264259264260262263265265267265266265267300308300305302310302310302302302302302302302302302原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的紫外光譜95（二）原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的紅外光譜該類化合物由于是芳香酸酯類，因此在紅外吸收光譜中酯羰基的吸收明顯呈強的吸收帶1700cm-1，另外在1240cm-1附近亦存在酯類化合物的特征吸收。由于有芳香酸部分，因而呈現(xiàn)芳環(huán)的特征吸收帶1600cm-1,1500cm-1。由于有碳二甲基，因此在4300-3600cm-1附近存在強的吸收帶。有的化合物有、不飽和的羰基，因而在1695cm-1有強的吸收，在一些化合物中這部分吸收和酯羰基的吸收譜帶合并在一起，形成寬的吸收帶，個別化合物也能形成分叉型而顯示幾個羰基的吸收峰。這些特征為該類化合物的結構測定提供有利的信息。96（三）原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的核磁共振譜我們以蜜環(huán)菌己素為例，首先看該化合物的芳香酸部分，芳香酸部分主要為煤地衣酸、苔蘚酸以及它們的氯代衍生物。在低場約11.63ppm出現(xiàn)一個單峰信號，歸因為2`位的羥基，因它與臨位的羰基形成內氫鍵，所以出現(xiàn)在低場。2.30ppm附近出現(xiàn)一個三個質子的單峰信號，歸因為芳環(huán)甲基信號。煤地衣酸、苔蘚酸都僅存在兩個間位偶合的芳環(huán)氫，因而在芳氫信號區(qū)出現(xiàn)AB型信號6.32，6.20ppm，甲氧基信號在3.78ppm。7`6`4`1`2`1321114155691012813蜜環(huán)菌己素97（三）原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的核磁共振譜其次看該類化合物的倍半萜部分，倍半萜中一般有四個末段甲基，原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物有一個甲基變?yōu)槿┗晕覀兡芸吹饺齻€甲基信號分別在1.32，1.04,1.00ppm，醛基信號在9.48ppm，5位和6位質子構成ABX系統(tǒng)，5位質子5.79ppm，受6位質子的影響，為三重峰；6位兩個質子在1.59和2.09ppm，為四重峰;13位和12位質子構成另一個ABX系統(tǒng)，13位質子在3.10ppm，12位兩個質子在1.64和2.08ppm，3位質子在6.94ppm，9位質子在2.39ppm，10位質子在3.64ppm。這是在200MHz核磁共振譜數(shù)據(jù)。7`6`4`1`2`1321114155691012813蜜環(huán)菌己素98（四）原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的碳譜我們對從蜜環(huán)菌菌絲體得到的17個伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物進行了碳譜研究。特別是部分化合物進行了全去偶譜，偏共振譜或INDEPT和DEPT譜的測定，也進行了13C-1HCOSY譜和遠程13C-1HCOSY譜的測定，從而比較準確的確定了它們各碳的歸屬。并應用這些研究結果于新的原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的結構測定。99部分化合物的13C-1HCOSY譜數(shù)據(jù)100部分化合物的13C-NMR譜數(shù)據(jù)101（五）原伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的質譜我們研究伊魯烷倍半萜芳香酸酯類化合物的化學結構過程中，發(fā)現(xiàn)它們的質譜裂解有很強的規(guī)律性，我們用高分辨質譜的精確質量測定和對化合物靜電場-磁場聯(lián)合掃描亞穩(wěn)離子測定，對化合物的化學結構及其與質譜裂解方式的關系進行了較為詳盡的研究，指出了這類成分的質譜裂解方式。102-H2Om/z164m/z182m/z232m/z165(100)m/z414m/z233m/z191m/z177m/z121m/z136m/z135m/z150m/z149m/z106-CH3-CHO-CHO-C5H10-C4H9-H++++++++++++++蜜環(huán)菌甲素的質譜裂解方式103-H2O+-C4H8-COm/z198m/z199(100)m/z131m/z216m/z214m/z232