天然藥物化學(xué)第八章_皂苷.ppt

1、第八章 皂 苷,知識(shí)要求： 掌握皂苷的結(jié)構(gòu)與分類 掌握皂苷的溶解性、表面活性、溶血作用 掌握皂苷的提取，分段沉淀法、膽固醇沉淀法分離 熟悉皂苷的性狀、顯色反應(yīng) 熟悉皂苷的色譜法分離 熟悉皂苷的實(shí)例分析 能力要求 熟練應(yīng)用皂苷的性質(zhì)區(qū)別甾體皂苷與三帖皂苷 熟練應(yīng)用皂苷的提取與分離技能 學(xué)會(huì)皂苷的鑒別方法,皂苷是一類結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的苷類化合物。它的水溶液振搖后能產(chǎn)生大量持久性、類似肥皂樣的泡沫，故名皂苷,分布 在自然界分布廣泛，菌類、蕨類、單子葉、雙子葉植物、動(dòng)物及海洋生物中均有分布，尤以雙子葉植物中分布最多。 主要分布于菊科、石竹科、五加科、豆科、遠(yuǎn)志科、桔?？?、玄參科、薯蕷科、百合科、玄參科、菝

2、葜科、龍舌蘭科等單子葉植物中。 含有三萜類成分的主要中藥如人參、甘草、柴胡、黃芪、桔梗、川楝皮、澤瀉、靈芝等。,生物活性,人參皂苷能促進(jìn)RNA蛋白質(zhì)的生物合成，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝，增強(qiáng)免疫功能。 七葉皂苷具有明顯的抗?jié)B出、抗炎、抗瘀血作用，能恢復(fù)毛細(xì)血管的正常的滲透性，提高毛細(xì)血管張力，控制炎癥，改善循環(huán)，對(duì)腦外傷及心血管病有較好的治療作用 柴胡皂苷能抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，有明顯的抗炎作用，并能減低血漿中膽固醇和甘油三酯的水平。,抗生育：殺滅精子、抗早孕 主要用作合成甾體避孕藥和激素類藥物的原料。 降血糖:偽原知母皂苷A和原知母皂苷A 降低膽固醇和免疫調(diào)節(jié) 抗真菌、殺蟲等,防治心腦血管疾病： 地奧心血康

3、膠囊含8種由黃山藥中提取的甾體皂苷，總量在90%以上，治療冠心病。 心腦舒通由蒺藜果實(shí)中提取的總甾體皂苷，用于心腦血管疾病的防治。 盾葉冠心寧從盾葉薯蕷中提取的水溶性皂苷。,抗腫瘤： 從百合科一植物中分離出的一種皂苷OSW-1,此化合物對(duì)人的正常細(xì)胞幾乎沒有毒性，而對(duì)惡性腫瘤細(xì)胞具有強(qiáng)烈毒性。體外生理活性實(shí)驗(yàn)表明，它的抗癌活性比目前臨床應(yīng)用的順鉑、紫杉醇等高100倍，有望成為一類新的抗癌藥物。,多以游離或成苷、成酯的形式存在 常見的糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、鼠李糖，糖醛酸，特殊糖（如芹糖、乙酰氨基糖等） 分類 糖鏈數(shù)目不同：單糖鏈皂苷、雙糖鏈皂苷、三糖鏈皂苷 是否含有羧基：酸性皂苷、

4、中性皂苷、酯皂苷 苷元化學(xué)結(jié)構(gòu)：甾體皂苷、三萜皂苷 次皂苷：原生苷被部分降解的產(chǎn)物,第一節(jié)、化學(xué)結(jié)構(gòu),（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn),一、甾體皂苷,螺旋甾烷,甾體皂苷元共有27個(gè)碳原子組成:基本骨架為螺旋甾烷和異螺旋甾烷。,（1）分子中含有A,B,C,D,E,F六個(gè)環(huán)，A,B,C,D為甾體母核-環(huán)戊烷多氫菲，C22是E環(huán)和F環(huán)共有的碳原子，以螺縮酮的形式相聯(lián)。（2）分子中有含有多個(gè)羥基，大多在C3位有羥基取代。多數(shù)為-型，少數(shù)為-型。羰基和雙鍵也是常見取代基。,（3）一般B/C 和C/D環(huán)稠合為反式(8,9,13,14)，而A/B環(huán)有順式或反式（5或5）。,（4） 在甾體皂苷元的E,F環(huán)中有3個(gè)手性碳原子，為

5、C20、C22、C25 。 C20甲基為型，即C20-甲基位于E環(huán)平面的背面，對(duì)E環(huán)來說是型，但對(duì)F環(huán)來說是型。 C22也為型。 C25甲基有兩種構(gòu)型，當(dāng)C25甲基位于環(huán)平面上的直立鍵時(shí)為型，其絕對(duì)構(gòu)型為S型（25S,25L,25F,Neo）; S型即為螺旋甾烷，由其衍生的皂苷為螺甾烷醇皂苷類（spirostanol saponins）。,當(dāng)C25甲基位于環(huán)平面下的平伏鍵時(shí)為型，其絕對(duì)構(gòu)型為R型（25R，25D,25F,Iso）. R型即為異螺旋甾烷。由其衍生的皂苷為異螺甾烷醇皂苷類(isospirotanol saponins)。 兩者互為異構(gòu)體，常共存于植物體內(nèi)，25R型較穩(wěn)定 （5）甾體

6、皂苷分子中不含羧基，呈中性，故又稱中性皂苷。,（三）結(jié)構(gòu)舉例,結(jié)構(gòu)分類,甾體皂苷的皂苷元基本骨架屬于螺甾烷的衍生物，依照螺甾烷結(jié)構(gòu)中C25的構(gòu)型和環(huán)的環(huán)合狀態(tài)，可將其分為四種類型。,1螺甾烷醇類C25為S構(gòu)型。,2異螺甾烷醇類（isospirostanols) C25為R構(gòu)型,3呋甾烷醇類（furostanols） F環(huán)為開鏈衍生物,4變形螺甾烷醇類（pseudo-pirostanols） F環(huán)為五元四氫呋喃環(huán),二、三萜皂苷,三萜及其苷類由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分離難度也較大，在過去研究進(jìn)展不快，近年來，由于分離技術(shù)和結(jié)構(gòu)鑒定方法的發(fā)展，使皂苷類研究進(jìn)展很快，同時(shí)，尤其是三萜皂苷類的生理活性的多樣性，如

7、人參皂苷具有促進(jìn)RNA蛋白質(zhì)的生物合成，增強(qiáng)機(jī)體免疫等作用，柴胡皂苷等，具有抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)和抗炎作用等。由于這些作用，三萜皂苷被認(rèn)為是許多中藥的有效成份，得到國內(nèi)外學(xué)者的普遍重視，使其研究發(fā)展極為迅速。,由30個(gè)碳原子組成的萜類化合物，符合“異戊二烯定則”(C5H8)6 大多與糖結(jié)合成苷，大多溶于水，水溶液振搖會(huì)產(chǎn)生持久的泡沫，因此稱為三萜皂苷。 因?yàn)樵S多三萜皂苷具有羧基，因此又稱為“酸性皂苷”。 廣泛存在于自然界，雙子葉植物中分布最多 三萜苷元分類：四環(huán)三萜、五環(huán)三萜,四環(huán)三萜(tetracyclic triterpenoids) 在生源上可視為由鯊烯變?yōu)殓摅w的中間體，大多數(shù)結(jié)構(gòu)和甾醇很相

8、似，亦具有環(huán)戊烷駢多氫菲的四環(huán)甾核。在4、4、14位上比甾醇多三個(gè)甲基，也有認(rèn)為是植物甾醇的三甲基衍生物。存在于自然界較多的四環(huán)三萜或其皂苷苷元主要有達(dá)瑪烷、羊毛脂烷、甘遂烷、環(huán)阿屯烷（環(huán)阿爾廷烷）、葫蘆烷、楝烷型三萜類。,（一）四環(huán)三萜皂苷,甾醇,四環(huán)三萜,一、達(dá)瑪烷型,從環(huán)氧鯊烯由全椅式構(gòu)象形成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是A/B、B/C、C/D環(huán)均為反式, C18 -CH3由C13位轉(zhuǎn)位到C8位連接（C環(huán)內(nèi)）,A,B,D,C,人參中的人參皂苷,由達(dá)瑪烷衍生的人參皂苷，在生物活性上有顯著的差異。例如由20(S)-原人參三醇衍生的皂苷有溶血性質(zhì)，而由20(S)-原人參二醇衍生的皂苷則具對(duì)抗溶血的作用，因此人

9、參總皂苷不能表現(xiàn)出溶血的現(xiàn)象。 人參皂苷Rg1有輕度中樞神經(jīng)興奮作用及抗疲勞作用。人參皂苷Rh則有中樞神經(jīng)抑制作用和安定作用。 人參皂苷Rb1還有增強(qiáng)核糖核酸聚合酶的活性，而人參皂苷Rc則有抑制核糖核酸聚合酶的活性。,二、羊毛脂甾烷型,從環(huán)氧鯊烯由全椅-船-椅式構(gòu)象形成，其A/B, B/C, C/D環(huán)均為反式。10、13、14位分別連有, , -CH3，即C18 -CH3連接在C13位上。,從靈芝中分離出一個(gè)三萜化合物，具有扶正固本之功。它的結(jié)構(gòu)與羊毛甾烷相比，多了3=O，11=O，15=O，23=O，27-CH327-COOH，是羊毛甾烷的高度氧化化合物。,三、葫蘆烷型,基本骨架與羊毛脂烷相

10、似，但它有5-H, 10-H,9-CH3（羊毛脂烷為5 - H, 10-CH3,9 -H ）,從雪膽屬植物小蛇蓮Hemsleya amabilis根中分離得到的 雪膽甲素和雪膽乙素，臨床上用于治療急性痢疾、肺結(jié)核、慢性氣管炎等。,（二） 五環(huán)三萜,多數(shù)三萜皂苷苷元以五環(huán)三萜形式存在。其C3-OH與糖結(jié)合成苷，苷元中常含有羧基，故又稱酸性皂苷，在植物體中常與鈣、鎂等離子結(jié)合成鹽。五環(huán)三萜主要有下面幾種類型：,（1）齊墩果烷型(oleanane),又稱 -香樹脂烷型(-amyrane) ，在植物界分布極為廣泛。其基本碳架是多氫蒎的五環(huán)母核，環(huán)的構(gòu)型為A/B，B/C，C/D均為反，D/E順，母核上有

11、8個(gè)甲基，其中C4、C20上的均為偕二甲基， C8、C10 、C17的甲基均為-型， C17位上的甲基為 -型，一般C3位上的羥基為-型，并與糖結(jié)合成苷,A,E,D,C,B,齊墩果酸首先由油橄欖的葉子中分得，廣泛分布于植物界，如在青葉膽全草、女貞果實(shí)等植物中游離存在，但大多數(shù)與糖結(jié)合成苷存在。齊墩果酸具有抗炎、鎮(zhèn)靜、防腫瘤等作用，是治療急性黃膽性肝炎和慢性遷延性肝炎的有效藥物。 含齊墩果酸的植物很多，但含量超過10%的很少，從刺五加(Acanthopanax senticosus)、龍牙蔥木(Aralia mandshurica)中提取齊墩果酸，得率都超過10%，純度在95%以上，是很好的植物

12、資源。,（2）烏蘇烷型,又稱-香樹脂烷型(-amyrane)或熊果烷型，其分子結(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C29、C30甲基分別連接在C19、C20位上，構(gòu)型分別是和型。,熊果酸（Ursolic acid） 來源于木犀科植物女貞(Ligustrum lucidum Ait.)葉中，熊果酸又名烏索酸，烏蘇酸，屬三萜類化合物。具有鎮(zhèn)靜、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗?jié)?、降低血糖等多種生物學(xué)效應(yīng)。,近年來發(fā)現(xiàn)熊果酸具有抗致癌、抗促癌、誘導(dǎo)F9畸胎瘤細(xì)胞分化和抗血管生成作用。研究發(fā)現(xiàn)：熊果酸能明顯抑制HL60細(xì)胞增殖，可誘導(dǎo)其凋亡；能使小鼠的巨噬細(xì)胞吞噬功能顯著提高。體內(nèi)試驗(yàn)證明，

13、熊果酸可以明顯增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。說明它的抗腫瘤作用廣泛，極有可能成為低毒有效的新型抗癌藥物。,中藥地榆 (Sanguisorba officinalis)具有涼血止血的功效，其中含有地榆皂苷B, E (sanguisorbin B and E)，是烏蘇酸的苷。,從積雪草（Centella asiatica）中 分離到的 積雪草酸：,（3）羽扇豆烷型,羽扇豆烷三萜類E環(huán)為五元碳環(huán)，且在E環(huán)19位有異丙基以構(gòu)型取代，A/B、B/C、C/D及D/E均為反式。,白樺脂醇(betulin)存在于中草藥酸棗仁、樺樹皮、棍欄樹皮、槐花等中。 白樺脂酸(betulinic acid) 存在于酸棗仁、樺樹皮、柿

14、蒂、天門冬、石榴樹皮及葉、睡菜葉等中。 羽扇豆醇(lupeol)存在于羽扇豆種皮中。,從白頭翁（Pulsatilla chinensis） 中分離得到的 23羥基白樺酸：,第二節(jié)、理化性質(zhì),一.性狀 甾體皂苷元有較好晶形。皂苷多為無定形粉末，味苦而辛辣，對(duì)人體黏膜有強(qiáng)烈的刺激性；但甘草皂苷有顯著而強(qiáng)的甜味，對(duì)黏膜刺激性弱。皂苷還具吸濕性。皂苷多具旋光性，且多為左旋。 二.溶解性 皂苷一般可溶于水,易溶于熱水、稀醇，難溶于石油醚、苯、乙醚等親脂性溶劑。,皂苷在含水正丁醇或戊醇中有較大溶解度，可利用此性質(zhì)從含皂苷水溶液中用該溶劑進(jìn)行萃取。 皂苷在提取的過程中會(huì)產(chǎn)生次級(jí)苷，水溶性下降，溶于中等極性有

15、機(jī)溶劑（醇，乙酸乙酯）。 皂苷元：不溶于水，易溶于石油醚、苯、CHCl3、Et2O。,三、表面活性 親水性基團(tuán)為糖，親脂性基團(tuán)為苷元，當(dāng)二種基團(tuán)比例適當(dāng)時(shí)具有表面活性。皂苷水溶液經(jīng)強(qiáng)烈振搖能產(chǎn)生持久性的泡沫，且不因加熱而消失。因此皂苷可作為清潔劑、乳化劑應(yīng)用。,區(qū)別皂苷與蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)水溶液,皂苷水溶液,加熱,蛋白質(zhì)凝固，泡沫消失,泡沫不消失,區(qū)別甾體皂苷與三萜皂苷,0.1mol/L HCl 5mL,0.1mol/L NaOH 5mL,中藥提取液,泡沫高度一樣：三萜 皂苷,堿管中泡沫高，保持時(shí)間長：甾體皂苷,四.溶血作用,皂苷水溶液能與紅細(xì)胞壁上的膽甾醇結(jié)合，生成不溶于水的分子復(fù)合物，破壞了紅

16、細(xì)胞的正常滲透，使細(xì)胞內(nèi)滲透壓增加而發(fā)生崩解，從而導(dǎo)致溶血現(xiàn)象，故皂苷又稱為皂毒素(saptoxins)。因此，皂苷水溶液不能用于靜脈注射或肌肉注射。 但并不是所有的皂苷都具有溶血作用，如以人參二醇為苷元的皂苷則無溶血作用。 溶血指數(shù)：指在一定條件下能使血液中紅細(xì)胞完全溶解的最低皂苷濃度。如甘草皂苷，溶血指數(shù)1：4000，溶血性能較強(qiáng)。,五.顯色反應(yīng),1）濃H2SO4-醋酐（Liebermann-burchard反應(yīng)） 樣品溶于冰醋酸，加濃硫酸-醋酐(1:20)，產(chǎn)生黃紅 紫 藍(lán)等顏色變化，最后褪色。 甾體皂苷也有此反應(yīng)，但顏色變化快，在顏色變化的最后呈現(xiàn)污綠色；而三萜皂苷顏色變化稍慢，且不出

17、現(xiàn)污綠色。,2）三氯甲烷-濃硫酸反應(yīng)（Salkowski反應(yīng)） 試樣溶于三氯甲烷、加入濃硫酸，三氯甲烷層顯紅色或藍(lán)色，濃硫酸層顯綠色熒光 3）三氯乙酸（Rosen-Heimer）反應(yīng) 樣品溶液點(diǎn)于濾紙上，噴25%三氯醋酸乙醇溶液，加熱至60（甾體皂苷）或100（三萜皂苷），顯紅色紫色斑點(diǎn)。,4）三氯化銻或五氯化銻（kahlenberg）反應(yīng) 將樣品醇溶液點(diǎn)于濾紙上，噴以20%三氯化銻（或五氯化銻）氯仿溶液（不應(yīng)含乙醇和水）干燥后，60-70 加熱，顯黃色、灰藍(lán)色、灰紫色斑點(diǎn)，在紫外燈下顯藍(lán)紫色熒光。 注意：五氯化銻腐蝕性很強(qiáng)，宜少量配置，用后倒掉。,5）冰醋酸-乙酰氯（Tschugaeff）

18、反應(yīng) 樣品溶于冰醋酸，加乙酰氯數(shù)滴及氯化鋅 結(jié)晶數(shù)粒，稍加熱，則呈現(xiàn)淡紅色或紫紅色。6）氯仿-濃硫酸（salkawski）反應(yīng) 將樣品溶于氯仿，加入濃硫酸后，在氯仿層呈現(xiàn)紅色或蘭色，硫酸層有綠色熒光出現(xiàn)。,六.沉淀反應(yīng),皂苷的水溶液可以和一些金屬鹽類如鉛鹽、鋇鹽、銅鹽等產(chǎn)生沉淀。此性質(zhì)可用于皂苷的分離：先用金屬鹽使皂苷沉淀下來，分離出來之后在對(duì)其分解脫鹽。 如：三萜皂苷+PbAc2沉淀分解脫鉛皂苷 缺點(diǎn)：鉛鹽吸附力強(qiáng)，容易帶入雜質(zhì)，并且在脫鉛時(shí)鉛鹽也會(huì)帶走一些皂苷，脫鉛也不一定能脫干凈。 三萜皂苷為酸性皂苷，可用中性PbAc2沉淀，而甾體皂苷則為中性皂苷，須用堿性PbAc2沉淀。,另：甾體皂苷

19、可與甾醇形成分子復(fù)合物，甾體皂苷的乙醇溶液可被甾醇（常用膽甾醇）沉淀。除膽甾醇外，凡是含有C3位OH的甾醇都可與皂苷結(jié)合生成難溶性分子復(fù)合物。若C3-OH為構(gòu)型，或者是當(dāng)C3-OH被?；蛏绍真I，就不能與皂苷生成難溶性的分子復(fù)合物。生成的分子復(fù)合物用乙醚回流提取時(shí)，膽甾醇可溶于醚，但皂苷不溶，從而達(dá)到純化皂苷和檢查是否有皂苷成分的存在。,皂苷提取通法： 甲醇或乙醇提取。 回收溶劑（約1/3），轉(zhuǎn)溶于水。 水溶液用石油醚，氯仿等萃取。除 去油脂和脂溶性成份。 正丁醇萃取，將皂苷轉(zhuǎn)溶出來。與 親水性雜質(zhì)分離。 回收正丁醇，得粗制總皂苷。,第三節(jié) 提取與分離,1.皂苷的提取,其他方法： 先用石油醚脫脂，再用醇類溶劑提取，冷卻后，皂苷難溶于冷乙醇而析出。 堿提取、酸沉淀的方法:酸性皂苷的提取，某些酸性皂苷難溶于冷水，易溶于堿性水溶液，