1、第八章 皂 苷,药物化学教研室,概 述,定义,皂苷（ Saponins）是一类结构复杂的苷类化合物, 多数可溶于水，水溶液振摇后产生大量持久性、似肥皂样泡沫。,分布,广泛存在于自然界。在单子叶植物和双子叶植物中均有分布。常见于百合科、薯蓣科、石竹科、远志科、玄参科、豆科、五加科等植物中。许多重要的天然药物如甘草、人参、三七、桔梗、远志、柴胡、薯蓣等的主要成分都是皂苷类。具有多种生物活性，如抗肿瘤、抗炎、免疫调节、抗病毒、抗真菌、保肝等活性。,第一节 结构类型,皂苷是由皂苷元和糖两部分组成，依据苷元分为两类甾体皂苷元(中性皂苷)三萜皂苷元(酸性皂苷)糖：有单糖和寡糖。 单糖链皂苷(单皂苷):由一
2、条糖链形成；双糖链皂苷(双皂苷):由两条糖链形成； 酯皂苷：糖链与皂苷元的羧基结合成酯苷键。次皂苷:皂苷可被酶、酸、碱水解后的苷。,一、甾体皂苷,甾体皂苷（steroidal saponins)是一类由螺甾烷类化合物与糖结合的寡糖苷。在植物界中分布很广泛，特别在薯蓣科、百合科、玄参科等植物中分布较普遍。随着甾体皂苷化学的发展，许多新的生物活性逐渐被发现，特别是防治心脑血管疾病、抗肿瘤、降血糖和免疫调节等作用引起了国际上的广泛关注，一些新的甾体皂苷类药物开始进入临床使用，并取得满意的结果。（地奥心血康胶囊、心脑舒通）,（一）甾体皂苷元的结构特点：,1.皂苷元由27个碳组成,共有A.B.C.D.E
3、和F六个环.其中A. B. C. D环组成甾体母核。 E和F以螺缩酮的形式连接,共同组成螺旋甾烷。（C22是螺原子） 2.A/B环为顺或反式，B/C环和C/D环均为反式,3. 17位侧链为-构型，侧链中的22位和16位形成一个骈合五元含氧杂环（E环）。22位和26位通过氧原子形成一个六元含氧杂环（F环）。,4. 在C17侧链上有三个不对称碳原子C20、C22、C25。20位-CH3; 22位含氧侧链为-构型. 5. 25位甲基有两个差向异构体。C25-CH3为直立键时，为-构型，绝对构型为S型，称为螺旋甾烷；C25-CH3平伏键时，为-构型，绝对构型为R型，即为异螺旋甾烷。一般R型比S型稳定
4、6.3位连有羟基，多为取向，并与糖结合成苷。,螺旋甾烷,异螺旋甾烷,依照螺甾烷结构中C25的构型和F环的环合状态，可将其分为四种类型：,（二）甾体皂苷的结构类型,螺甾烷醇（spirostanols）,异螺甾烷醇（isospirostanols）,呋甾烷醇（furostanols）,变形螺甾烷醇（psedo-spirostanols）,S,R,易转化,薯蓣皂苷元 （合成甾体激素和甾体避孕药） 化学名：5-20,22,25 螺旋甾烯-3-醇，或简称5-异螺旋甾烯-3-醇为薯蓣科薯蓣属植物根茎中薯蓣皂苷的水解产物，是制药工业中重要原料。,剑麻皂苷元 （很有开发价值的合成激素的原料）,是螺甾烷醇的衍生
5、物，C12位有羰基。 化学名：3-羟基- 5 ,20 F, 22F,25 F-螺旋甾-12-酮或简称3 -羟基- 5 -螺旋甾-12-酮,由三萜皂苷元与糖组成的。三萜皂苷元是三萜类衍生物，30个C原子组成。其分布比甾体皂苷广泛，结构复杂。分子中常有羧基，因此又称酸性皂苷。,二、三萜皂苷,根据苷元的环的数目：链状、单环、双环、三环四环三萜 (tetracyclic triterpenoids)五环三萜 (pentacyclic triterpenoids ),达玛烷型（dammarane） 羊毛脂烷型（lanostane） 甘遂烷型（tirucallane） 环阿屯烷型 (环阿尔廷型) （cyc
6、loartine） 葫芦烷型（cucurbitane） 楝烷型（楝苦素型）（meliacane）,四 环 三 萜,（一）、四环三萜,羊毛脂烷型,A,B,C,D,1、羊毛脂烷型,羊毛脂烷型四环三萜是环氧角鲨烯经椅-船-椅构象环合而成。 结构特点： 10-位有-角甲基 13-位有-角甲基 14-位有-角甲基 17-位有-侧链 C-20为R构型。 A/B、B/C、C/D环均为反式构象。,C30、C27和C24,补中益气、滋补强壮、扶正固本、延年益寿,四环三萜：100余个,2、达玛烷型,达玛烷型四环三萜是环氧角鲨烯经全椅式构象环合而成。 结构特点： 8-位有-角甲基 10-位有-角甲基 13-位有-H
7、 14-位有-角甲基 17-位有-侧链 C-20为R或S构型 A/B、B/C、C/D环均为反式构象。,R1 R2 Ra1 H -glc-(6-1)-ara(p)-(4-1)-xyl Ra2 H -glc-(6-1)-ara(f)-(2-1)-xyl Rb1 H -glc-(6-1)-glc Rb2 H -glc-(6-1)-ara(p) Rc1 H -glc-(6-1)-ara(p) Rd1 H -glc Rg1 H H (20R),人参皂苷 （gensenosides）,R1 R2 Re O-glc-(2-1)-rha glc Rf O-glc-(2-1)-glc H (20S),注意：强酸
8、水解中次生产物的生成,20(S)-protopanaxadiol 20(S)-protopanaxatriol,Panaxadiol panaxatriol,煮沸,3、环阿屯烷型,结构特点： 10-角甲基与9-位脱氢形成三元环 13-位有-角甲基 14-位有-角甲基 17-位有-侧链 C-20为R构型 A/B反式、B/C顺式、C/D环反式构象。,黄芪,4、甘遂烷型,结构特点： 10-位有-角甲基 14-位有-角甲基 13-位有-角甲基 17-位有-侧链 C-20为S构型。 A/B、B/C、C/D环均为反式构象。,R1=O or -OH, -H,R2=CH3 or CH2OH,flindisso
9、ne,从藤桔属植物中分离的化合物,5、葫芦烷型,结构特点： 5-位有-H， 10-位有-H， 9-位有-角甲基 13-位有-角甲基 14-位有-角甲基 17-位有-侧链 C-20为R构型。 A/B反式、B/C顺式、C/D环反式构象。,雪胆甲素 R=Ac 雪胆乙素 R=H,用于急性菌痢、肺结核、慢性气管炎的治疗,（二）、五环三萜,五 环 三 萜,齐墩果烷（Oleanane） 乌苏烷（Ursane） 羽扇豆烷（Lupane） 木栓烷型（Friedelane）,-香树脂烷（-amyrane）,-香树脂烷（-amyrane）,齐墩果烷型,乌苏烷型,羽扇豆烷型,木栓烷型,A,B,C,D,E,24 23,
10、1、齐墩果烷型（ 香树脂烷型）,结构特点： C4、C20均为偕二甲基 8-角甲基， 10-角甲基 14-角甲基，17-角甲基 A/B、B/C、C/D反式骈合， D/E顺式骈合,A,B,D,C,E,存在方式：游离、成酯、苷,齐墩果酸 (Oleanoic acid) 降转氨酶，肝保护， 防止肝硬化 ，治疗肝炎,促肾上腺皮质激素(ACTH)样的活性， 抗炎、治疗胃溃疡，抗病毒等,H,2、乌苏烷型（ 香树脂烷型）,结构特点： C4为偕二甲基 8-角甲基， 10-角甲基 14-角甲基，17-角甲基 19-甲基， 20-甲基 A/B、B/C反式骈合 C/D、D/E顺式骈合,A,B,D,C,E,乌苏酸 (熊
11、果酸) ursolic acid,抗菌活性,地榆皂苷B R=H 地榆皂苷E R=3-Ac-glc,3、羽扇豆烷型,结构特点： E环为五元碳环 E环19-位有异丙基以-构型取代 A/B、B/C、C/D及D/E均为反式,羽扇豆醇 R=CH3 白桦醇 R=CH2OH 白桦酸 R=COOH,4、木栓烷型,(25-去甲基-木栓烷型),雷公藤酮,第二节 理化性质,无色无定形粉末，少数为结晶 可溶于水，易溶于热水，稀醇、热甲（乙）醇，含水丁醇或戊醇。 不溶或难溶于低极性有机溶剂,一、性状及溶解度,二、气味多数味苦、辛辣其粉末对人体粘膜有强烈刺激性（打喷嚏）某些皂苷内服，能刺激消化道粘膜，产生反射性粘液腺分泌
12、，用于祛痰止咳。,例外：甘草酸：甜味，粘膜刺激弱,三、表面活性作用 皂苷的水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫，且不因加热而消失（与蛋白质区分）。,0.1M HCl,0.1M NaOH,两根试管，分别加酸和碱，振摇1分钟，如果两管泡沫高度相同，则提取液含三萜皂苷；如果碱管泡沫比酸管高数倍，保持时间长则含甾体皂苷。,皂苷能降低水溶液表面张力，因此可作为清洁剂、乳化剂。,发泡试验,四. 溶血作用,大多数皂苷,皂苷的水溶液大多能破坏红细胞，产生溶血现象。因此在制备中药注射液时必须考察溶血性。溶血作用强弱不同，常用溶血指数来表示。 溶血指数:在一定条件下能使血液中红细胞完全溶解的最低皂苷溶液浓度。 例如
13、：薯蓣皂苷的溶血指数是1:400000，甘草皂苷的溶血指数是1:4000。,皂苷 + 红细胞壁上的胆甾醇,四. 溶血作用,人参总皂苷：无溶血作用 原人参三醇及齐墩果酸为苷元的人参皂苷：显著溶血作用 原人参二醇为苷元的人参皂苷：抗溶血作用,破坏血红细胞的正常渗透， 细胞内渗透压增加，崩解,原理：,皂苷水溶液+胆甾醇(cholesterol)水溶液,胆甾醇,皂苷,（1）和胆甾醇沉淀,可用于纯化皂苷,大多数皂苷,五. 沉淀反应,（2）与金属盐类沉淀,酸性皂苷：硫酸铵、醋酸铅或其他中性盐类 中性皂苷：碱式醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类,金属盐类：铅盐、钡盐、铜盐等,三萜化合物（包括苷元和苷）无水条件强酸（
14、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：颜色变化或荧光。,六. 显色反应,原理：不清楚（羟基脱水，增加双键，再经双键移位、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盐）阴性：全饱合的、3位无羟基或羰基的化合物阳性：含羟基，双键（共轭、孤立）等,样品溶于醋酐，加浓硫酸醋酐（1:20） 黄红紫蓝 甾体皂苷最后呈蓝绿色，三萜皂苷只能呈红或紫色。利用此反应可大致区别甾体皂苷和三萜皂苷。,（1）醋酐浓硫酸反应（Liebermann-Burchard Reaction）,用于TLC或PC显色剂,蓝色、灰蓝色、灰紫色等,样品溶液,（2）五氯化
15、锑或三氯化锑反应（Kahlenberg Reaction）,（3）三氯醋酸反应（Rosen-Heimer Reaction)试剂：25%三氯醋酸乙醇溶液,将含皂苷样品的氯仿溶液滴在滤纸上，滴加或喷雾三氯醋酸试液，甾体皂苷加热至60 显色，生成红色渐变为紫色。三萜皂苷加热至100 显色。此反应可用于纸色谱显色。也可利用此反应可大致区别甾体皂苷和三萜皂苷。,（4）氯仿-浓硫酸反应（Salkowski Reaction)氯仿层呈现红色或蓝色，硫酸层有绿色荧光,（5）冰醋酸-乙酰氯反应（Tschugaeff Reaction),淡红色或紫红色,第三节 提取分离,A. 提取物依次用石油醚、氯仿（苷元成分
16、）、乙酸乙酯等溶剂处理 B. 以皂苷形式存在时水解，水解产物用氯仿等溶剂萃取,一、苷元的提取与分离,1. 提取,乙醇、甲醇,2. 纯化,硅胶吸附色谱：常用溶剂系统：石油醚氯仿、苯乙酸乙酯氯仿乙酸乙酯、氯仿丙酮氯仿甲醇、乙酸乙酯丙酮等 反相硅胶吸附色谱（RP C18） 常用溶剂系统：甲醇：水，乙腈：水等,3. 分离,溶剂法和色谱法,（二）纯化,二、皂苷的提取分离,（一）提取,甲（乙）醇 或稀醇（羟基、羧基较多）或水,1. 溶剂法 2. 吸附法 3. 沉淀法,（1）萃取法（2）分级沉淀法,1. 溶剂法,亲脂性溶剂萃取-除亲脂性杂质正丁醇萃取-皂苷,提取浓缩液溶于少量甲醇，滴加乙醚或乙酸乙酯 或丙酮
17、或乙醚-丙酮（1：1）析出沉淀,2. 吸附法,大孔吸附树脂吸附法,D101, Diaion HP20, AB-8等,糖、盐等 水溶性成分,皂苷,1）铅盐2）胆甾醇,3. 沉淀法,醇液加中性醋酸铅沉淀（酸性皂苷）加碱性醋酸铅 沉淀（中性皂苷）,药材粗粉,甲醇或稀醇提取，回收溶剂,2. 大孔吸附树脂H2O-MeOH梯度洗脱,提取物,不同浓度醇洗脱物,反复各种色谱,水混悬，有机溶剂脱脂,正丁醇部分,单体化合物,1,2,3,3. 沉淀法,总皂苷,处理,沉淀,有机溶剂 水溶液,1. 正丁醇萃取,2,回收溶剂,回收溶剂,皂苷提取分离小结,脂溶性成分,中药粉末,一般提取分离方法,同左方法,实 例 1,一、穿
18、山龙,穿山龙为薯蓣科薯蓣属植物穿龙薯蓣的根茎。穿山龙有祛风湿、止痛的功效，常用于风湿腰腿痛。其苷元俗称薯蓣皂素，是合成甾体激素和甾体避孕药的重要原料。,薯蓣皂苷属甾体皂苷，单糖链苷，中性皂苷（分子中无羧基）。白色针晶或无定型粉末，mp.275-277（分解），微溶于水，可溶于甲醇、乙醇、醋酸，微溶于丙酮、戊醇，难溶于乙醚、苯、石油醚。,薯蓣皂苷元mp.204-207，可溶于石油醚，汽油、乙醚及醋酸，不溶于水。薯蓣皂苷元经酸、铬酐等试剂处理可被降解，生成醋酸孕甾双烯醇酮是合成各种甾体激素的重要中间体。,薯蓣皂苷元,醋酸孕甾双烯醇酮,二、人 参,人参为五加科人参属的根，是传统名贵中药。具有大补元气
19、、补脾益肺、生津安神的功能。临床常用于体虚欲脱、肢冷脉微、脾虚食少、肺虚咳喘、津伤口渴、久病虚赢、阳痿、心力衰竭等病症。,人参总皂苷大都为白色粉末或无色结晶，味微甘苦，有吸湿性，易溶于水、甲醇、乙醇，可溶于正丁醇、乙酸乙酯、乙酸等，不溶于乙醚、苯，水溶液振摇后能产生大量泡沫。,实 例 2,A型(20-S)原人参二醇,B型(20-S)原人参三醇,C型齐墩果酸型,人参中皂苷的化学结构,人参皂苷A型和B型对酸不稳定，弱酸条件下即可水解，20-S构型易转变为20-R构型，同时侧链发生环合作用，产物分别是人参二醇和人参三醇。,人参二醇,人参三醇,三、甘 草,甘草是豆科甘草属植物甘草等的干燥根及根茎，具有
20、补脾益气、润肺止咳、缓急止痛、调和诸药等功效。,甘草皂苷属-香树脂烷型三萜皂苷，苷元部分由羧基取代，是酸性皂苷，因此又称甘草酸。,甘草皂苷为无色柱状结晶（冰醋酸），mp.220（分解），易溶于热稀乙醇，几乎不溶于无水乙醇或乙醚。水溶液有微弱的发泡性及溶血性。,实 例 3,甘草皂苷在5%硫酸溶液中，加压，110-120进行水解，产生1分子甘草皂苷元（又称甘草次酸）及2分子葡萄糖醛酸。,H2O,H+,+2葡萄糖醛酸,四、柴 胡,柴胡为伞形科柴胡属植物柴胡、狭叶柴胡及同属植物的干燥根。具有发表和里、疏肝解郁、止痛升阳的功效。临床常用于感冒发热、胸胁胀痛、月经不调、脱肛等症。,柴胡总皂苷为无定型粉末，
21、无明显熔点，加热至160变红棕色，170分解。具有皂苷的一般性质，能溶于热水，易溶于甲醇、乙醇、正丁醇、吡啶，难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂。,实 例 4,柴胡粗粉,甲醇提取，回收溶剂，水混悬，乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯层 水层,正丁醇萃取,正丁醇层 水层,D101大孔吸附树脂,水部分 95%乙醇部分,回收溶剂,柴胡粗皂苷,柴胡皂苷A，D,例1,柴胡粗皂苷,硅胶柱 A,Fr.1 Fr.2 Fr.3 Fr.4,B,Fr.6 Fr.7 Fr.8,D C,1,D C,2 3,D,Fr.19 Fr.20,C,D,4 e,C,5,E,d a,E,b4 b2,乙酰化,乙酰化物,G OH-,c f,柴胡皂苷a,
22、 d,柴胡皂苷e,柴胡皂苷b2,柴胡皂苷b4,二糖皂苷及其乙酰化衍生物,柴胡粗皂苷 c,柴胡粗皂苷 f,三糖皂苷,已知酸枣仁中含有大量脂肪油、黄酮苷、皂苷、多糖，皂苷中以酸枣仁皂苷A和B含量最高，请设计提取分离酸枣仁皂苷A和B的方法？,例2,酸枣仁粗粉,石油醚提取,石油醚部分 药渣,50%乙醇提取,50%乙醇提取液 药渣,正丁醇部分 药渣,回收至无醇味，正丁醇萃取,水部分 50%乙醇部分 95% 乙醇部分,回收正丁醇，溶于水,SP700大孔吸附树脂,水，50%乙醇，95%乙醇洗脱,Q：分离黄酮苷和皂苷还有其它方法吗？如有，用什么方法？,黄酮苷类 皂苷类,脱脂,皂苷类,硅胶柱 氯仿-甲醇-水（6:4:1）或n-BuOH/H2O,酸枣仁皂苷B,酸枣仁皂苷A,3）27-CH3的化学位移值还因构型不同而有区别区别C25构型 C27CH3： 较高场 较低场C26CH2： 位移值相似 差别较大,1.08,0.69,25R 25S,例如：bahamgenin（25R型）， C26CH2的化学位移值都是3.36;而菝葜皂苷元（25S型）的C26CH2分别为3.30和3.95ppm.,
