天然药物化学 课件 项目7 皂苷类化学成分的提取分离技术

天然药物化学绪论项目一天然药物中化学成分的常规提取分离技术项目二天然药物中化学成分的色谱分离技术项目三天然药物中糖与苷类化学成分的提取分离技术项目四天然药物中黄酮类化学成分的提取分离技术项目五天然药物中醌类化学成分的提取分离技术项目六天然药物中生物碱类化学成分的提取分离技术项目七天然药物中皂苷类化学成分的提取分离技术项目八天然药物中苯丙素类化学成分的提取分离技术项目九天然药物中萜与挥发油类化学成分的提取分离技术项目十天然药物中强心苷类化学成分的提取分离技术项目十一天然药物中其他类化学成分的提取分离技术

项目七天然药物中皂苷类化学成分的提取分离技术知识目标掌握皂苷类化合物的结构与分类、理化性质、提取方法及沉淀分离法。熟悉皂苷类化合物的色谱分离法及检识方法；皂苷类化合物的实例分析。了解皂苷的分布及生物活性。技能目标熟练掌握皂苷类化学成分的提取分离操作。素质目标培养学生严谨认真的工作态度。培养学生自主学习的能力、分析问题、解决问题的能力。学习目标导学情景

情景描述：在没有化学洗涤剂的古代，我国劳动人民在长期实践过程中发现了许多天然物质可以作为洗涤用品，皂荚就是其中之一。剥开皂荚，取出里面的种子揉碎后放入水中，或直接将皂荚捣烂，用其浸出的汁液洗衣服，衣服就可以洗干净了。皂荚作为清洁剂应用的历史悠久，直到现代，一些偏远地区的农村中还有人用皂荚来洗涤衣物。

情景分析：皂荚又名皂角，是常用的中药之一，它之所以能够作为清洁剂，是因为其含有丰富的皂苷类化学成分，皂苷类化学成分具有表面活性，能在水中形成持久的泡沫，从而发挥了去污作用，皂荚中的皂苷类成分还具有祛痰、抗菌等多种功效。

讨论：含皂苷类化学成分的天然药物，能否利用其表面活性进行鉴定？如何鉴定？

本项目重点学习皂苷类成分的结构、理化性质和提取分离方法，只有充分掌握皂苷类化学成分的性质，才能合理的开发、利用含皂苷类成分的天然药物。

一类结构比较复杂的苷类化合物，其水溶液经振摇后可产生大量持久的、似肥皂样的泡沫。

广泛存在于高等植物中，如薯蓣科、百合科、五加科、豆科、葫芦科、玄参科、远志科和桔梗科等植物中。在海洋生物如海参、海星和动物中亦有发现。

抗菌消炎、抗病毒、抗肿瘤、降血糖、降血脂及增强免疫功能等多种生物活性。一些甾体皂苷元可作为合成激素类药物及甾体避孕药的原料。皂苷概述分布生物活性一、皂苷类化学成分的结构类型皂苷的组成+=皂苷皂苷元糖皂苷的分类按皂苷元结构分：三萜皂苷甾体皂苷按存在状态分：原皂苷次皂苷按连糖链数目分：

单糖链皂苷

双糖链皂苷

三糖链皂苷按皂苷元是否含羧基分：酸性皂苷中性皂苷（一）甾体皂苷1.结构特点

（1）由27个碳原子组成六个环，其中A、B、C、D环为环戊烷骈多氢菲的甾体母核，E、F环以螺缩酮的形式相连接，C22为螺原子。

（2）甾体母核四个环的稠合方式分别为：A/B环既有顺式稠合，也有反式稠合，B/C和C/D均为反式稠合。一、皂苷类化学成分的结构类型（一）甾体皂苷1.结构特点

（3）E、F环含有3个手性碳原子，其中C25有两种构型，当C25位的甲基为直立键时，其绝对构型为S构型，称螺旋甾烷；C25位甲基为平伏键时，其绝对构型为R构型，称异螺旋甾烷。

（4）多数在C3位上连有β构型的羟基，并与糖结合成苷。

（5）分子中大多不含羧基，呈中性，故又称中性皂苷。螺旋甾烷异螺旋甾烷一、皂苷类化学成分的结构类型2.结构类型

C25构型的不同，可分为两种类型：菝契皂苷元

剑麻皂苷元（一）甾体皂苷（1）螺甾烷醇类C27甲基位于直立键，C25为S构型。一、皂苷类化学成分的结构类型（一）甾体皂苷2.结构类型薯蓣皂苷元

海柯皂苷元（2）异螺甾烷醇类

C27甲基位于平伏键，C25为R构型。一、皂苷类化学成分的结构类型（二）三萜皂苷三萜类衍生物与糖结合而成的苷，皂苷元由30个碳原子组成。分子中常含有羧基，故又称酸性皂苷。分为四环三萜和五环三萜两大类。四环三萜皂苷五环三萜皂苷羊毛脂烷型达玛烷型β-香树脂烷型（齐墩果烷型）α-香树脂烷型（乌苏烷型）羽扇豆烷三萜皂苷一、皂苷类化学成分的结构类型（二）三萜皂苷1.四环三萜皂苷——羊毛脂烷型结构特点：基本骨架为环戊烷骈多氢菲。A/B、B/C、C/D环均为反式稠合。D环连有β取代的8碳原子侧链。母核上的5个甲基，C4位连偕二甲基，C10位、C14位、C13位各连一个甲基，C20为R构型。羊毛脂烷型一、皂苷类化学成分的结构类型猪苓酸A

羊毛脂烷型（二）三萜皂苷1.四环三萜皂苷——羊毛脂烷型一、皂苷类化学成分的结构类型1.四环三萜皂苷——达玛烷型与羊毛脂烷型不同的是C18甲基连在C8位上，C20构型有R和S两种可能。达玛烷型

20（S）—原人参二醇（二）三萜皂苷一、皂苷类化学成分的结构类型2.五环三萜皂苷——β-香树脂烷（齐墩果烷型）结构特点：基本骨架为多氢蒎的五环母核；A/B、B/C、C/D环为反式稠合，D/E环多顺式稠合；母核上共有8个甲基，其中C4和C20位为偕二甲基取代，C10、C8、C17

、C14位各有一个甲基取代；C3位大多有β-羟基取代，并与糖缩合成苷。羧基常在C28、C30或C24位。（二）三萜皂苷一、皂苷类化学成分的结构类型2.五环三萜皂苷——β-香树脂烷型（齐墩果烷型）β—香树脂烷型β—香树脂烷型β—香树脂烷型齐墩果酸（二）三萜皂苷一、皂苷类化学成分的结构类型2.五环三萜皂苷——α-香树脂烷型（乌苏烷型）

与β-香树脂烷型的不同点：E环上甲基取代发生了变化，即C29甲基转移到了C19位上，构型为α型，C30甲基连在C20位上，构型为β型。α—香树脂烷型乌苏酸（二）三萜皂苷一、皂苷类化学成分的结构类型（二）三萜皂苷2.五环三萜皂苷——羽扇豆烷型

与β-香树脂烷型的不同点：E环为五元环，C19位连一个α构型的异丙基，A/B、B/C、C/D及D/E环均为反式稠合。羽扇豆烷型白桦脂酸一、皂苷类化学成分的结构类型（一）性状

形态：皂苷不宜结晶，多为无定形粉末，仅有少数为结晶；而皂苷元大多有较好的结晶。

颜色：多为白色。

味：多味苦而辛辣，对黏膜有强烈的刺激性。

吸湿性：具强吸湿性，需干燥保存。二、皂苷类化学成分的理化性质（二）溶解性

皂苷：极性较大，易溶于水、热甲醇、热乙醇，难溶于三氯甲烷、乙醚等亲脂性有机溶剂。皂苷在含水正丁醇和戊醇中溶解度较大。

次皂苷：皂苷部分水解成次皂苷后，水溶性降低，易溶于醇、丙酮和乙酸乙酯。

皂苷元：亲脂性强，易溶于乙醚、苯、三氯甲烷等有机溶剂，而不溶于水。皂苷具有助溶性，可促进其他成分在水中的溶解。二、皂苷类化学成分的理化性质（三）表面活性多数皂苷具有表面活性，能够降低水溶液的表面张力。因此含皂苷的水溶液经强烈振摇后，能产生大量持久性、肥皂样泡沫，不因加热而消失。可初步判断皂苷的有无：泡沫不消失中药水提液强烈振摇大量、持久泡沫加热泡沫消失或不持久含皂苷类成分含蛋白质等二、皂苷类化学成分的理化性质（三）表面活性利用发泡试验可以区别甾体皂苷与三萜皂苷：碱管：0.1M/L氢氧化钠5ml+含皂苷水提液3滴两管同时振摇1分钟两管泡沫高度相同碱管泡沫高于酸管含甾体皂苷含三萜皂苷酸管：0.1M/L盐酸5ml+含皂苷水提液3滴二、皂苷类化学成分的理化性质（四）溶血性大多数皂苷的水溶液能破坏血液中的红细胞而产生溶血作用。含皂苷类成分不宜制成注射剂。

溶血机理：皂苷能与血红细胞壁上的胆甾醇结合，生成不溶于水的分子复合物，破坏了红细胞的正常渗透，细胞内渗透压增高而使细胞破裂导致溶血。

溶血指数——表示溶血作用的强弱。指皂苷对同一动物来源的红细胞稀悬浮液，在同一等渗、缓冲条件及恒温下造成完全溶解的最低浓度。溶血指数越小，溶血作用越强。二、皂苷类化学成分的理化性质（五）水解性

酸水解：条件剧烈，可使生成的皂苷元发生脱水、环合、双键转位等改变，很难得到真正的皂苷元。

酶水解：条件温和、专属性高，水解产物可以是次生苷、苷元和糖。

碱水解：水解酯皂苷，条件温和，苷元不易被破坏。

Smith裂解法：条件温和，易得到真正的皂苷元。二、皂苷类化学成分的理化性质（一）提取1.皂苷的提取回收溶剂，蒸干正丁醇层药材粗粉甲醇或乙醇提取醇提取液减压回收溶剂浓缩物加水稀释，石油醚萃取石油醚层（含脂溶性杂质）水层正丁醇萃取水层（含水溶性杂质）粗总皂苷溶剂提取法三、皂苷类化学成分的提取分离（一）提取2.皂苷元的提取方法一方法二药材粗粉加酸水解药渣三氯甲烷提取提取液回收溶剂皂苷元皂苷元药材粗粉皂苷提取通法皂苷加酸水解三、皂苷类化学成分的提取分离（二）分离与精制

1.溶剂沉淀法（分段沉淀法）原理：利用皂苷可溶于醇，难溶于丙酮、乙醚等溶剂的性质，将不同极性的皂苷初步分离。滤液沉淀（极性较大皂苷）粗总皂苷少量乙醇溶解乙醇液逐滴加入丙酮、乙醚或丙酮－乙醚（1:1）混合溶液至混浊，静置，过滤滤液滤液沉淀（极性较小皂苷）继续滴加入丙酮、乙醚溶液至混浊，静置，过滤沉淀（中等极性皂苷）重复滴加入丙酮、乙醚溶液至混浊，静置，过滤三、皂苷类化学成分的提取分离（二）分离与精制

2.胆甾醇沉淀法原理：甾体皂苷可与胆甾醇结合形成难溶性的分子复合物。滤液滤液粗总皂苷少量乙醇溶解乙醇液加入胆甾醇饱和乙醇液至沉淀不再析出，静置，过滤沉淀沉淀沉淀（甾体皂苷）依次用水、乙醇、乙醚洗涤乙醚回流提取，过滤三、皂苷类化学成分的提取分离（二）分离与精制

3.铅盐沉淀法原理：酸性皂苷能与中性醋酸铅形成沉淀，中性皂苷能与碱式醋酸铅形成沉淀，从而使中性皂苷和酸性皂苷分离。沉淀滤液粗总皂苷少量乙醇溶解乙醇液加过量的饱和中性醋酸铅溶液，静置沉淀，过滤滤液沉淀加过量的饱和碱式醋酸铅溶液，静置沉淀，过滤悬浮于水或稀醇，通入硫化氢脱铅，过滤减压浓缩浓缩物溶于乙醇，滴加乙醚至产生沉淀，过滤沉淀（酸性皂苷）脱铅沉淀（中性皂苷）三、皂苷类化学成分的提取分离（二）分离与精制

4.色谱法适用于极性较大皂苷的分离。吸附剂常用硅胶，适用于亲脂性皂苷元和极性较弱皂苷的分离。分配色谱法高效液相色谱法大孔吸附树脂法吸附色谱法多采用反相色谱柱，对皂苷的分离和纯化效果较好。适用于皂苷的初步分离。三、皂苷类化学成分的提取分离（一）化学检识反应

皂苷在无水条件下，能与强酸、中强酸或某些Lewis酸作用，出现颜色变化或呈现荧光。

1.醋酐－浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应）

样品溶于醋酐中，加入醋酐－浓硫酸（20:1）试液数滴。三萜皂苷：黄→红→紫→褪色。甾体皂苷：黄→红→紫→蓝→绿色→褪色。此方法可用于区别三萜皂苷和甾体皂苷。四、皂苷类化学成分的检识（一）化学检识反应

2.三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）样品三氯甲烷溶液滴于滤纸上，喷25％三氯醋酸乙醇溶液并加热。三萜皂苷：加热至100℃，才显红色渐变为紫色。甾体皂苷：加热至60℃，显红色渐变为紫色。此方法可用于区别三萜皂苷和甾体皂苷。

3.三氯甲烷－浓硫酸反应（Salkowski反应）将样品溶于三氯甲烷中，加入浓硫酸后形成分层。三氯甲烷层呈现红或蓝色，浓硫酸层呈现绿色荧光。四、皂苷类化学成分的检识（一）化学检识反应4.五氯化锑反应（Kahlenberg）反应

5.冰醋酸－乙酰氯反应（Tschugaeff反应）将样品溶于冰醋酸中，加乙酰氯数滴及氯化锌结晶数粒，稍加热，即呈现淡红色或紫红色。样品的三氯甲烷溶液滴于滤纸上，喷以20%五氯化锑的三氯甲烷溶液，挥干溶剂后，60~70℃加热，显蓝色、灰蓝色、灰紫色等颜色斑点。四、皂苷类化学成分的检识（二）色谱检识

1.薄层色谱

亲水性强的皂苷：选分配薄层色谱，展开剂的极性要求大一些。

亲脂性强皂苷和皂苷元：选吸附薄层色谱，采用硅胶为吸附剂，展开剂的亲脂性要相对强一些。

注：在分离酸性皂苷时，可在展开剂中加入少量加酸，防止产生拖尾现象。四、皂苷类化学成分的检识（二）色谱检识

2.纸色谱

亲水性皂苷：通常以水为固定相，展开剂的极性也应较大。

亲脂性皂苷和皂苷元：选用甲酰胺为固定相，展开剂常采用甲酰胺饱和的三氯甲烷、苯或三氯甲烷和苯的混合溶液。四、皂苷类化学成分的检识实例一人参中皂苷类化学成分的提取分离人参是五加科植物人参(PanaxginsengC.A.Mey.)的干燥根和根茎。具有大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津养血，安神益智的功效。研究表明人参中含人参皂苷、人参多糖、挥发油和氨基酸等多种化学成分，其中人参皂苷为人参的主要有效成分。

一、人参中皂苷类化学成分的提取分离

一、人参中皂苷类化学成分的提取分离

人参总皂苷的提取：以甲醇为提取溶剂，分别用亲脂性有机溶剂、正丁醇萃取除去杂质，得人参总皂苷粗品，采用溶剂沉淀法对其进行精制即得人参总皂苷。实例一人参中皂苷类化学成分的提取分离

人参皂苷的分离：利用各单体皂苷极性不同，采用硅胶柱色谱进行分离，以三氯甲烷-甲醇-水、正丁醇-醋酸乙酯-水等溶剂系统为洗脱剂，先后得到各人参皂苷的单体。

一、人参中皂苷类化学成分的提取分离实例一人参中皂苷类化学成分的提取分离二、必备知识（一）人参中皂苷类成分的结构类型

人参皂苷根据其皂苷元的结构不同，将人参皂苷分为A、B和C三种类型。其中A型、B型属达玛烷型衍生物，C型为齐墩果烷型衍生物。A型——20（S）原人参二醇类B型——20（S）原人参三醇类C型——齐墩果酸类实例一人参中皂苷类化学成分的提取分离（二）人参中皂苷类成分的理化性质

性状：白色无定形粉末，味微甘、苦，具有吸湿性。

溶解性：易溶于水、热甲醇和乙醇，可溶于正丁醇、醋酸乙酯，不溶或难溶于乙醚、苯等亲脂性有机溶剂。

表面活性：具有表面活性。

溶血性：人参总皂苷无溶血作用，但B型和C型人参皂苷具有显著的溶血作用，A型人参皂苷具有抗溶血作用。

水解性：A型和B型人参皂苷弱酸下即可水解。若采用强酸水解，易发生异构化。二、必备知识实例一人参中皂苷类化学成分的提取分离一、甘草中皂苷类化学成分的提取分离

甘草为豆科植物甘草（GlycyrrhizauralensisFisch.）、胀果甘草（GlycyrrhizainflateBat.）或光果甘草（GlycyrrhizaglabraL.）的干燥根及根茎。具有补脾益气、清热解毒、去痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效。甘草中含有多种化学成分，如皂苷类、黄酮类、香豆素类、氨基酸、生