天然药物化学第八章皂苷ppt课件.ppt

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 steroidalsaponins 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 是螺甾烷醇的衍生物 C12位有羰基 化学名 3 羟基 5 20 F 22 F 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 tetracyclictriterpenoids 五环三萜 pentacyclictriterpenoids 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 cycloartine 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 H14 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 R1R2Ra1H glc 6 1 ara p 4 1 xylRa2H glc 6 1 ara f 2 1 xylRb1H glc 6 1 glcRb2H glc 6 1 ara p Rc1H glc 6 1 ara p Rd1H glcRg1H H 20R 人参皂苷 gensenosides R1R2ReO glc 2 1 rha glcRfO glc 2 1 glc H 20S 注意 强酸水解中次生产物的生成 20 S protopanaxadiol20 S protopanaxatriol Panaxadiolpanaxatriol 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 Oor OH H R2 CH3orCH2OH flindissone 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 2423 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 Oleanoicacid 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 熊果酸 ursolicacid 抗菌活性 地榆皂苷BR H地榆皂苷ER 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 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 1MHCl 0 1MNaOH 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 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 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 BurchardReaction 用于TLC或PC显色剂 蓝色 灰蓝色 灰紫色等 样品溶液 2 五氯化锑或三氯化锑反应 KahlenbergReaction 3 三氯醋酸反应 Rosen HeimerReaction 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 SalkowskiReaction 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 TschugaeffReaction 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 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 RPC18 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 DiaionHP20 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 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 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