天然药物化学皂苷

第 八 章,皂 苷,学习目标,通过学习皂苷的基本概念、结构分类、理化性质、提取与分离的有关知识，为后续章节的学习奠定基础。,本章内容：,概述 结构类型 理化性质 提取与分离,一、定义 该类化合物溶于水后，形成的水溶液经振摇后能产生大量持久性、似肥皂样的泡沫，这类化合物称为皂苷。,概 述,二、分布,1、甾体皂苷： 主要分布薯蓣科、百合科、玄参科、菝葜 (bqi)科、龙舌兰科等单子叶植物中。 2、三萜皂苷： 三萜类在自然界分布广泛，菌类、蕨类、单子叶、双子叶植物、动物及海洋生物中均有分布，尤以双子叶植物中分布最多。,2、三萜皂苷的分布主要分布于石竹科、五加科、豆科、七叶树科、远志科、桔梗科及玄参科。含有三萜类成分的主要中药如人参、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，如从羊毛脂中分离出羊毛脂醇，从鲨鱼肝脏中分离出鲨烯；从海洋生物如海参、软珊瑚中也分离出各种类型的三萜类化合物。,三、存在形式,多以游离或成苷成酯的形式存在 常见的糖：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） 糖链：单糖链、双糖链、三糖链 次皂苷：原生苷被部分降解(酶解)的产物,四、生物活性,1、甾体皂苷类抗生育：杀灭精子、抗早孕 (薯蓣皂苷元)主要用作合成甾体避孕药和激素类药物的原料。 降血糖:伪原知母皂苷A和原知母皂苷A 降低胆固醇和免疫调节 （甘草酸）抗真菌、杀虫等,防治心脑血管疾病： 地奥心血康胶囊含8种由黄山药中提取的甾体皂苷，总量在90%以上，治疗冠心病。 心脑舒通由蒺藜果实中提取的总甾体皂苷，用于心脑血管疾病的防治。 盾叶冠心宁从盾叶薯蓣中提取的水溶性皂苷。,黄山药,蒺 藜,盾叶薯蓣,抗肿瘤： 从百合科植物虎眼万年青中分离出一种皂苷OSW-1,此化合物对人的正常细胞几乎没有毒性，而对恶性肿瘤细胞具有强烈毒性。体外生理活性实验表明，它的抗癌活性比目前临床应用的顺铂、紫杉醇等高100倍，有望成为一类新的抗癌药物。,虎眼万年青,2、三萜皂苷类 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。如：乌苏酸为夏枯草等植物的抗癌活性成分，雪胆甲素是山苦瓜的抗癌活性成分,夏枯草,山苦瓜,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。 七叶皂苷具有明显的抗渗出、抗炎、抗淤血作用，能恢复毛细血管的正常的渗透性，提高毛细血管张力，控制炎症，改善循环，对脑外伤及心血管病有较好的治疗作用。,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。,柴胡,第一节 结构与分类,按苷元结构分为1、甾体皂苷：具有27个C的螺旋甾烷或异螺旋甾烷结构；2、三萜皂苷：具有30个C组成，由6个异戊二烯单位。,一、甾体皂苷,由甾体皂苷元与糖组成，苷元具有27个碳，其基本碳架称为螺旋甾烷及其异构体异螺旋甾烷。,（一）甾体皂苷元的结构特点,1、四环三侧链，呋喃加吡喃； 分子中含有A、B、C、D、E、F六个环，A、B、C、D环为甾体母核；C17位上侧链和C16骈合为五元含氧环（呋喃环E），E环上又以螺缩酮形式连接六元含氧环（吡喃环F），共同组成螺旋甾烷结构。2、前二反与顺，后三皆为反； 甾核四个环的稠合方式为A/B顺式或反式，B/C和C/D 均为反式。,3、所有的甾体皂苷元在C10、C13、C20和C25位都有一个甲基，C10、C13位的甲基为角甲基，均为-型；C20位甲基为-型。由于F环为椅式，C25位的甲基应有立方体异构，C25位为竖键时，为-型，其绝对构型为S型（L型），C25位甲基为平伏键时，为-型，其绝对构型为R型（D型）。,4、分子中有多个羟基，大多数在C3位上有羟基，多为-型并常与糖结合成苷。5、分子中有三个手性碳：C20、C22、C256、甾体皂苷分子大多不含羧基，呈中性，故甾体皂苷又称为中性皂苷。,（二）甾体皂苷的结构分类,1、单糖链皂苷： 糖链结合在C3-OH上（如知母皂苷A-和薯蓣皂苷） 糖链结合在C1-OH上（沿阶草皂苷D）2、双糖链皂苷： 两个糖链分别与甾体皂苷元上的C3-OH和F环变形后形成的-OCH3相结合，如颠茄皂苷A。 两个糖链分别与甾体皂苷元上的C3和C1位置的羟基结合。 两个糖链分别与甾体皂苷元上的C3-OH和F环开环后形成的-OH相结合。,二、三萜皂苷,是由30个碳组成的萜类化合物，由六个异戊二烯单位组成。三萜皂苷分子多含有-COOH，又称为酸性皂苷。三萜皂苷的分类多按其苷元中30个碳组成环的数目多少，分为四环三萜皂苷和五环三萜皂苷。,（一）四环三萜皂苷,其基本骨架也是甾烷结构,A/B、B/C、C/D环均为反式稠合；C17连接8个碳原子支链，C4位上有偕二甲基，C30甲基连接在C14位上，根据C18甲基位置不同,四环三萜皂苷元分成三类 ： 1、羊毛脂甾型 2、达玛烷型 3、葫芦烷型,1、羊毛脂甾烷型,羊毛脂甾烷也叫羊毛脂烷，C18-甲基连接在C13位上。,羊毛脂醇是羊毛脂的主要成分，它也存在于大戟属植物Euphorbia balsamifera的乳液中。,从灵芝中分离出一个三萜化合物，具有扶正固本之功。它的结构与羊毛甾烷相比，多了3=O，11=O，15=O，23=O，26-COOH，是羊毛甾烷的高度氧化化合物。,达玛烷型的结构特点是C18-甲基由C13位转为到C8位连接。,棒锤三萜A(neoalsamitin A)是从葫芦科植物棒锤瓜(Neoalsomitra integrifoliola)茎皮中分到的达玛烷型三萜类成分。,举例：人参中含有人参皂苷(ginsenosides),人参中的人参皂苷(ginsenosides):,由达玛烷衍生的人参皂苷，在生物活性上有显著的差异。例如由20(S)-原人参三醇衍生的皂苷有溶血性质，而由20(S)-原人参二醇衍生的皂苷则具对抗溶血的作用，因此人参总皂苷不能表现出溶血的现象。 四环羊毛与达玛；差别仅在18甲；十三羊毛八达玛,3、葫芦烷型,基本骨架同羊毛甾烷型，唯其A/B环上的取代基不同，即有5-H、8-H、10-H、9位连有-CH3。,许多来源于葫芦科植物的中药，如甜瓜蒂、丝瓜子、苦瓜、喷瓜等均含有此类成分，总称为葫芦素类。葫芦素类除有抑制肿瘤的作用外，还有抗菌、消炎、催吐、致泻等广泛的生物活性。例如由雪胆属植物小蛇莲根中分出雪胆甲素和乙素，临床上用于急性痢疾、肺结核、慢性气管炎的治疗，均取得较好疗效。,（二）五环三萜皂苷,基本母核为五个六元环（多氢蒎），根据E环变化可分为三种类型： 1、-香树脂烷型 2、-香树脂烷型 3、羽扇豆烷型,1、-香树脂烷型（齐墩果烷）,基本碳架是多氢蒎的五环母核，环的构型为A/B反，B/C反，C/D反，D/E顺，母环上有8个甲基，其中C4和C20位为偕二甲基， C28常有-COOH，有时也在C4位，C3常有羟基，C12、C13位往往有不饱和双键的存在。,H,齐墩果酸具有抗炎、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。,齐墩果酸首先由油橄榄的叶子中分得，广泛分布于植物界，如在青叶胆全草、女贞果实等植物中游离存在，但大多数与糖结合成苷存在。 含齐墩果酸的植物很多，但含量超过10%的很少，从刺五加、龙牙葱木中提取齐墩果酸，得率都超过10%，纯度在95%以上，是很好的植物资源。,油橄榄,女贞子,刺五加,刺五加是我国自古以来一种名贵的中草药，经常饮用，使人增加体力，增加智力“宁得一把五加，不要金玉满车”，这是人们对刺五加作用的最佳评价。,甘草中含有甘草次酸和甘草酸又称甘草皂苷或甘草甜素。甘草次酸有促肾上腺皮质激素(ACTH)样作用，临床上用于抗炎和治疗胃溃疡。但只有18-H的甘草次酸才有此活性，18H者无此活性。,甘草酸具有肾上腺皮质激素样作用，能抑制毛细血管通透性，减轻过敏性休克的症状。可以降低高血压病人的血清胆甾醇。,甘草次酸具有抗菌、抗肿瘤及肾上腺皮质激素样作用，可制成抗炎抗过敏制剂，用于治疗风湿性关节炎、气喘、过敏性及职业性皮炎、眼耳鼻喉科炎症及溃疡等。,甘草,柴胡皂苷有明显的抗炎作用，并能减低血浆中胆固醇和甘油三酯的水平。,2、-香树脂烷型（乌苏烷型）,-香树脂烷型,又称为熊果烷型，其分子结构与齐墩果烷型不同之处是E环上两个甲基位置不同，即C20位的甲基移到C19位上。此类三萜大多是乌苏酸的衍生物。,熊果酸又名乌索酸，乌苏酸，属三萜类化合物，在熊果叶、女贞叶、车前草、石榴叶和果实中均有存在。具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种生物学效应。,车前草：清热利尿，祛痰，凉血，解毒。,近年来发现熊果酸具有抗致癌、抗促癌、诱导F9畸胎瘤细胞分化和抗血管生成作用。研究发现：熊果酸能明显抑制HL60细胞增殖，可诱导其凋亡；能使小鼠的巨噬细胞吞噬功能显著提高。体内试验证明，熊果酸可以明显增强机体免疫功能。说明它的抗肿瘤作用广泛，极有可能成为低毒有效的新型抗癌药物。,研发进展,中药地榆具有凉血止血的功效，其中含有地榆皂苷B,E，是乌苏酸的苷。,地 榆,3、羽扇豆烷型,羽扇豆烷三萜类E环为五元碳环，且在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。,白桦脂醇存在于中草药酸枣仁、桦树皮、棍栏树皮、槐花等中。 白桦脂酸存在于酸枣仁、桦树皮、柿蒂、天门冬、石榴树皮及叶、睡菜叶等中。 羽扇豆醇存在于羽扇豆种皮中。,具有消炎、抗病毒、抗肿瘤、抑制头发纤维中蛋白质溶解、改善受损头发光泽、促进头发生长等活性,羽扇豆,天门冬,不符合甾体皂苷元结构特点的是A含A、B、C、D、E和F六个环BE环和F环以螺缩酮形式连接CE环是呋喃环，F环是吡喃环DC10、C13、C17位侧链均为-构型E分子中常含羧基，又称酸性皂苷不符合异螺旋甾烷结构特点的是AC10-CH3BC13-CH3CC14-CH3DC20-CH3EC25-CH3,下列成分的水溶液振摇后能产生大量持久性泡沫，并不因加热而消失的是A蛋白质B黄酮苷C蒽醌苷D皂苷E生物碱不符合-香树脂烷结构特点的是A属于三萜BC23、C24连接在C4位上CC29、C30连接在C20上DA、B、C、D、E环都是六元环EC29、C30分别连接在C19、C20上,下列皂苷中具有甜味的是A人参皂苷B甘草皂苷C柴胡皂苷D知母皂苷E桔梗皂苷按皂苷元的化学结构可以将皂苷分成_和_两大类，它们的苷元含碳原子数分别是_个和_个。,第二节 皂苷的理化性质,一、物理性状 分子量大，多为白色，乳白色无定形粉末；无明显的熔点；具有苦而辛辣味；强吸湿性； 二、溶解性 1、易溶于水，热甲醇/乙醇、难溶于丙酮、乙酸乙酯、乙醚（含有多个糖分子、极性较大）。,2、在含水的正丁醇或戊醇中溶解度较大,因此丁醇与戊醇常作为从水溶液中分离皂苷萃取溶剂。3、次级皂苷在水中的溶解度较原生苷低，易溶于醇，丙酮、乙酸乙酯中。4、皂苷元亲脂性强。5、具有助溶性。,三、起泡性,1、具有表面活性剂的作用，能降低水溶液的表面张力。（清洁剂，乳化剂）2、皂苷的水溶液经振摇能产生大量而持久性的泡沫，不因加热而消失（与蛋白质水溶液产生的泡沫相区别）；3、皂苷的起泡作用决定于皂苷分子中亲脂性的皂苷元部分及亲水性的多糖部分比例；,4、皂苷水溶液振摇后产生的持久性泡沫与溶液的PH有关；中性皂苷在碱性条件下产生较稳定的泡沫，在酸性的条件下泡沫不稳定；酸性皂苷在碱性或酸性条件下，产生的泡沫的持久性相同。用此现象可以区别甾体皂苷与三萜皂苷。,发泡试验 两支试管，一个加酸一个加碱，若两管泡沫高度相同，则为酸性皂苷即三萜皂苷；若碱管高过酸管则为中性皂苷即为甾体皂苷。,含甾体皂苷水溶液，分别加入酸管（加盐酸）碱管（加氢氧化钠）后振摇，结果是A两管泡沫高度相同B酸管泡沫高于碱管几倍C碱管泡沫高于酸管几倍D两管均无泡沫E酸管有泡沫，碱管无泡沫含三萜皂苷水溶液，分别加入酸管（加盐酸）碱管（加氢氧化钠）后振摇，结果是A两管泡沫高度相同B酸管泡沫高于碱管几倍C碱管泡沫高于酸管几倍D两管均无泡沫E酸管有泡沫，碱管无泡沫,四、溶血性,皂苷有使红细胞破裂的作用，称溶血性。皂苷在高等动物的消化道中不被吸收，故口服无溶血毒性。注射剂？ 皂苷的溶血作用是由于其可与胆甾醇生成不溶于水的复合物，生成沉淀，破坏了血红细胞的正常渗透，使血球内渗透压增加而发生崩解，产生溶血作用。一般单皂苷溶血作用明显，双皂苷包括中性皂苷溶血作用较弱，酸性皂苷中等程度的溶血