第八章皂苷 课次22 教学目的了解皂苷的含义和分布。 掌握皂苷的结构类型和分类 掌握皂苷的理化性质。 教学内容皂苷的分布。 皂苷的分类及结构特点。 皂苷的一般性质和水解反应 教学重点皂苷的结构特点。 皂苷的发泡性、溶血性及水解反应 第一节结构和分类 、皂苷的分类 (一)皂苷的含义和分布 1.含义 (1)经典含义:存在于植物界的一类结构复杂的苷类化合物。它的水溶液易引 起肥皂样泡沫,多数具有溶血等特性 2)现代含义:螺甾烷及其生源相似的甾族化合物的低聚糖苷或三萜类化合物 的低聚糖苷。 2.分布 (1)甾体皂苷:百合科、薯蓣科、玄参科、石蒜科。 (2)三萜皂苷:伞形科、五加科、豆科、桔梗科、远志科、毛茛科。 (二)皂苷的分类 皂苷根据水解后苷元的结构类型分为两大类:甾体皂苷和三萜皂苷 1.甾体皂苷 r螺旋甾烷 r甾体皂苷元一—基本骨架 (1)甾体皂苷的组成 L异螺旋甾烷 中性糖 (2)甾体皂苷元的结构特点 a.由27个碳原子组成。含有A、B、C、D、E、F六个环,其中A、B、C、D环为甾 体母核即环戊烷骈多氢菲, 缩酮形式相连接,共同组成螺旋甾烷结构。 b.环的稠合方式:A/B环既有顺式(5B、10B),也有反式(5a、10β)稠合 B/C环和C/D环为反式稠合(8B、9a和13B、14a) 多羟基取代,大多数C3有羟基 d.E、F环中有3个手性碳原子,分别为C20 西,其中Ca相对F环为β型 (20BF),C2为a型(22aF),C25的甲基有两种构型,当甲基为直立键时(a键) 位于环平面上为β型,其绝对构型为L型(25、25L、25βF、Neo);当甲基为平伏键 时(e键),位于环平面下为a型,其绝对构型为D型(25R、25D、25aF、Iso)。 般型比L-型稳定。Ⅰ-型母体为螺旋甾烷,D型母体为异螺旋甾烷 e.甾体皂苷的结构中不含羧基,呈中性,故甾体皂苷又称中性皂苷 (3)甾体皂苷的结构分类
第八章 皂苷 课 次 22 教学目的 了解皂苷的含义和分布。 掌握皂苷的结构类型和分类。 掌握皂苷的理化性质。 教学内容 皂苷的分布。 皂苷的分类及结构特点。 皂苷的一般性质和水解反应 教学重点 皂苷的结构特点。 皂苷的发泡性、溶血性及水解反应 第一节 结构和分类 一、皂苷的分类 （一）皂苷的含义和分布 1．含义 （1）经典含义：存在于植物界的一类结构复杂的苷类化合物。它的水溶液易引 起肥皂样泡沫，多数具有溶血等特性。 （2）现代含义：螺甾烷及其生源相似的甾族化合物的低聚糖苷或三萜类化合物 的低聚糖苷。 2．分布 （1）甾体皂苷：百合科、薯蓣科、玄参科、石蒜科。 （2）三萜皂苷：伞形科、五加科、豆科、桔梗科、远志科、毛茛科。 （二）皂苷的分类 皂苷根据水解后苷元的结构类型分为两大类：甾体皂苷和三萜皂苷 1. 甾体皂苷 ┌ 螺旋甾烷 ┌ 甾体皂苷元 ── 基本骨架 ┤ （1）甾体皂苷的组成 ┤ └ 异螺旋甾烷 └ 中性糖 （2）甾体皂苷元的结构特点 a．由 27 个碳原子组成。含有 A、B、C、D、E、F 六个环，其中 A、B、C、D 环为甾 体母核即环戊烷骈多氢菲，E、F 环以缩酮形式相连接，共同组成螺旋甾烷结构。 b．环的稠合方式：A/B 环既有顺式（5β、10β），也有反式（ 5α、10β）稠合； B/C 环和 C/D 环为反式稠合（8β、9α 和 13β、 14α）。 c．多羟基取代，大多数 C3 有羟基。 d．E、F 环中有 3 个手性碳原子，分别为 C20、C22、C25，其中 C20 相对 F 环为 β 型 （20βF），C22 为 α 型（22αF），C25 的甲基有两种构型，当甲基为直立键时（a 键）， 位于环平面上为 β 型，其绝对构型为 L 型（25S、25L、25βF、Neo）；当甲基为平伏键 时（e 键），位于环平面下为 α 型，其绝对构型为 D 型 （25R、25D、25αF、Iso）。一 般 D-型比 L-型稳定。L-型母体为螺旋甾烷，D-型母体为异螺旋甾烷。 e．甾体皂苷的结构中不含羧基，呈中性，故甾体皂苷又称中性皂苷。 （3）甾体皂苷的结构分类
广3B-差F直链低聚糖苷(如知母皂苷) 分支低聚糖苷(如薯蓣皂苷) 单皂苷 糖与3-位羟基以外的羟基结合(如沿阶草皂苷D) 分类+多羟基十 皂苷元有2个以上羟基与糖结合(如铃蓝皂苷D) 双皂苷 LF环变形F环为呋喃环(呋喃甾烷)(如燕麦皂苷D) (4)常见的甾体皂苷元 皂苷 构型 取代基及构型 植物来源 薯蓣皂苷元 3B-0H 薯蓣属植物 洋菝契皂苷元顺式S 3B-0 知母 提果皂苷元 反式R 3B-0H 洋地黄 海可皂苷元 反式 3B-0H、12酮基 剑麻 剑麻皂苷元 反式S 3B-0H、12酮基 剑麻 龙舌兰皂苷元反式 3B-OH、12B-0H 龙舌兰 铃蓝皂苷元-A顺式S 1B-0H、3β-OH、5β-OH 铃蓝 铃蓝皂苷元-B顺式S1B-0H、3β-0H、4β-0H、5B-0H 铃蓝 洋地黄皂苷元反式 2a-0H、3B-0H、15B-0H 洋地黄 万年青皂苷元顺式S lB-0H、3β-0H 万年青 卡莫皂苷元 2a-0H、3β-0H、12酮基 Yucca schottii 丝兰皂苷元 2a-OH、3β-0H Yucca schottii 门诺皂苷元反式 2a-0H、3β-0H、12酮基 北重楼 美克索皂苷元顺式 2B-0H、3β-0H、12酮基 Yucca schott 2.三萜皂苷 三萜皂苷的皂苷元是三萜化合物,由6个异戊二烯单位、30个碳原子构成的,组成 的糖既有中性糖也有酸性糖。按环的数目分为二类 1)五环三萜皂苷 有A、B、C、D、E五环,其中A/B、D/E环以反式骈合,B/C、C/D以顺式骈合:C10、 CA、C1r有侧链取代,多为甲基,有时甲基可氧化为-CH2OH、-CHO、-COOH等,C4为偕 二甲基。C3-β-OH,但也有C3-a-OH。根据E环可将五环三萜皂苷分为以下几类。 β-香树脂烷(β- amyrane)型又称齐墩果烷( oleanane)型。其结 构特点是A/B、B/C、C/D环均为反式稠合,D/E环为顺式:基本母核 蒎为22个碳原子。C23、C24和C29、C30均为偕二甲基分别连接在C4 五环三萜皂苷〈和C0位。 2.α-香树脂烷(α- amyrane)型又称乌苏烷( ursane)型或熊果烷 型。与β一香树脂烷型不同之处是E环上Cs、Cs甲基分别连接在Cs 3.羽扇豆烷( upan)型,特点是E环为五元环,在Cp位上有a-构 型的异丙烯基或异丙烷取代。 (2)四环三萜皂苷
五环三萜皂苷 ┌ 直链低聚糖苷（如知母皂苷） ┐ ┌ 3β-羟基 ┤ │ │ └ 分支低聚糖苷（如薯蓣皂苷） ├ 单皂苷 │ │ │ ┌ 糖与 3-位羟基以外的羟基结合（如沿阶草皂苷 D） ┘ 分类 ┤ 多羟基 ┤ │ └ 皂苷元有 2 个以上羟基与糖结合（如铃蓝皂苷 D） ┐ │ ├ 双皂苷 └ F 环变形 F 环为呋喃环（呋喃甾烷）（如燕麦皂苷 D） ┘ （4）常见的甾体皂苷元 皂 苷 元 构 型 取 代 基 及 构 型 植 物 来 源 C5 C2 5 薯蓣皂苷元 △5(6) R 3β-OH 薯蓣属植物 洋菝契皂苷元 顺式 S 3β-OH 知母 提果皂苷元 反式 R 3β-OH 洋地黄 海可皂苷元 反式 R 3β-OH、12 酮基 剑麻 剑麻皂苷元 反式 S 3β-OH、12 酮基 剑麻 龙舌兰皂苷元 反式 R 2α-OH、3β-OH、12β-OH 龙舌兰 铃蓝皂苷元-A 顺式 S 1β-OH、3β-OH、5β-OH 铃蓝 铃蓝皂苷元-B 顺式 S 1β-OH、3β-OH、4β-OH、5β-OH 铃蓝 洋地黄皂苷元 反式 R 2α-OH、3β-OH、15β-OH 洋地黄 万年青皂苷元 顺式 S 1β-OH、3β-OH 万年青 卡莫皂苷元 △ 5(6 ) R 2α-OH、3β-OH、12 酮基 Yucca schottii 丝兰皂苷元 △5(6) R 2α-OH、3β-OH Yucca schottii 门诺皂苷元 反式 R 2α-OH、3β-OH、12 酮基 北重楼 美克索皂苷元 顺式 R 2β-OH、3β-OH、12 酮基 Yucca schottii 2. 三萜皂苷 三萜皂苷的皂苷元是三萜化合物，由 6 个异戊二烯单位、30 个碳原子构成的，组成 的糖既有中性糖也有酸性糖。按环的数目分为二类。 （1）五环三萜皂苷 有 A、B、C、D、E 五环，其中 A/B、D/E 环以反式骈合，B/C、C/D 以顺式骈合；C10、 C8、C14、 C17 有侧链取代，多为甲基，有时甲基可氧化为-CH2OH、-CHO、-COOH 等，C4 为偕 二甲基。C3-β-OH，但也有 C3-α-OH。根据 E 环可将五环三萜皂苷分为以下几类。 1．β-香树脂烷(β-amyrane)型 又称齐墩果烷(oleanane)型。其结 构特点是 A/B、B/C、C/D 环均为反式稠合，D/E 环为顺式；基本母核 蒎为 22 个碳原子。C23 、C24 和 C29 、C30 均为偕二甲基分别连接在 C4 和 C20 位。 2．α-香树脂烷(α-amyrane)型 又称乌苏烷(ursane)型或熊果烷 型。与β-香树脂烷型不同之处是 E 环上 C29、C30 甲基分别连接在 C19、 C20 位上。 3．羽扇豆烷(lupane)型，特点是 E 环为五元环，在 C19 位上有α-构 型的异丙烯基或异丙烷取代。 （2）四环三萜皂苷
由A、B、C、D4个环构成,其中D环为五元环并有β取代的多碳原子的侧链 A/B、B/C、C/D的稠合均为反式。C4有偕二甲基。可根据母核上甲基取代的位置分类,如 四环三萜皂「羊毛脂留烷型也称羊毛脂烷型,Gn甲基连在Cn位上,如猪苓酸A 2.达玛烷型C18甲基连在Cs位上(C环内),如20(S)-原人参二醇。 (3)其它 三萜皂苷还有其它分类方法,如 单糖链苷:含一条糖链,如柴胡皂苷 根据皂苷含糖链数目分类· 双糖链苷:含二条糖链,如人参皂苷Rhz。 中性皂苷:不含羧基,如柴胡皂苷 根据取代基分类酸含有(酯音腿众”般的酯键),如七叶每 第二节理化性质 、皂苷的性状 (1)皂苷分子量大,大多为无色或乳白色无定型粉末,而皂苷元大多有完好的结 (2)大多有苦和辛辣味,粉末对人体粘膜有强烈的刺激性。 (3)大多具有吸湿性。 皂苷的溶解度 苷元:不溶于水,溶于低极性有机溶剂,可溶于甲醇、乙醇 特点 原生苷:易溶于水、热甲醇、乙醇,难溶于丙酮、乙醚。在含 苷 丁醇中溶解度较大 次生苷:水溶性降低,易溶于醇、丙酮、乙酸乙酯 皂苷有助溶性,可促进其它成分在水中的溶解 三、皂苷的发泡性 皂苷有降低水溶液表面张力的作用,多数皂苷的水溶液振荡后产生持久性泡沫,并 且不因加热而消失。这点可与其它物质产生的泡沫进行区别 四、皂苷的溶血性 1.皂苷有使红细胞破裂的作用,称溶血性(某些皂苷无溶血性)。皂苷在高等动物 的消化道中不被吸收,故口服无溶血毒性 2.皂苷的溶血性与分子结构的关系 (1)有无溶血作用与皂苷元有关,作用强弱与糖有关。 (2)单皂苷溶血作用大于双皂苷;酸性皂苷溶血作用大于中性皂苷。 3.皂苷溶血作用常用溶血指数作为皂苷定量的指标。溶血指数是指皂苷对同一动物 来源的红细胞稀悬浮液,在同一等渗条件、缓冲条件及恒温下造成完全溶血的最低浓 由于皂苷能与胆甾醇形成沉淀,因此胆甾醇能解除皂苷的溶血毒性。 单皂苷溶血作用一般较显著:双皂苷,尤其是中性三萜类双皂苷溶血作用较弱或没 有溶血作用;酸性皂苷显示中等程度溶血作用。由此可见并不是所有的皂苷都能破坏红 细胞而产生溶血作用,例如人参皂苷无溶血现象,但经分离后,B型和C型人参皂苷具 有显著溶血作用,而A型皂苷则有抗溶血作用。 五、皂苷的熔点与旋光度 1.皂苷常在熔融前就分解,因此无明显的熔点 2.甾体皂苷及其苷元的旋光度几乎都是左旋,而且旋光度与双键间有密切的关系 如未饱和的苷元较相应的饱和化合物为负,可用于推定结构
四环三萜皂 苷 由 A、B、C、D 4 个环构成，其中 D 环为五元环并有 β 取代的多碳原子的侧链。 A/B、B/C、C/D 的稠合均为反式。C4 有偕二甲基。可根据母核上甲基取代的位置分类，如 1. 羊毛脂甾烷型 也称羊毛脂烷型，C18 甲基连在 C13 位上，如猪苓酸 A。 2．达玛烷型 C18 甲基连在 C8 位上（C 环内），如 20(S)-原人参二醇。 （3）其它 三萜皂苷还有其它分类方法，如 根据皂苷含糖链数目分类 根据取代基分类 单糖链苷：含一条糖链，如柴胡皂苷。 双糖链苷：含二条糖链，如人参皂苷Rh2。 中性皂苷：不含羧基，如柴胡皂苷。 酸性皂苷：含有羧基（皂苷元及糖），如地榆皂苷B。 酯皂苷：含有酯键（酯苷键及一般的酯键），如七叶皂苷。 第二节 理化性质 一、皂苷的性状 （1）皂苷分子量大，大多为无色或乳白色无定型粉末，而皂苷元大多有完好的结 晶。 （2）大多有苦和辛辣味，粉末对人体粘膜有强烈的刺激性。 （3）大多具有吸湿性。 二、皂苷的溶解度 苷元：不溶于水，溶于低极性有机溶剂，可溶于甲醇、乙醇。 特点 原生苷：易溶于水、热甲醇、乙醇，难溶于丙酮、乙醚。在含 苷： 丁醇中溶解度较大。 次生苷：水溶性降低，易溶于醇、丙酮、乙酸乙酯。 皂苷有助溶性，可促进其它成分在水中的溶解。 三、皂苷的发泡性 皂苷有降低水溶液表面张力的作用，多数皂苷的水溶液振荡后产生持久性泡沫，并 且不因加热而消失。这点可与其它物质产生的泡沫进行区别。 四、皂苷的溶血性 1．皂苷有使红细胞破裂的作用，称溶血性（某些皂苷无溶血性）。皂苷在高等动物 的消化道中不被吸收，故口服无溶血毒性。 2．皂苷的溶血性与分子结构的关系： （1）有无溶血作用与皂苷元有关，作用强弱与糖有关。 （2）单皂苷溶血作用大于双皂苷；酸性皂苷溶血作用大于中性皂苷。 3．皂苷溶血作用常用溶血指数作为皂苷定量的指标。溶血指数是指皂苷对同一动物 来源的红细胞稀悬浮液，在同一等渗条件、缓冲条件及恒温下造成完全溶血的最低浓 度。 由于皂苷能与胆甾醇形成沉淀，因此胆甾醇能解除皂苷的溶血毒性。 单皂苷溶血作用一般较显著；双皂苷，尤其是中性三萜类双皂苷溶血作用较弱或没 有溶血作用；酸性皂苷显示中等程度溶血作用。由此可见并不是所有的皂苷都能破坏红 细胞而产生溶血作用，例如人参皂苷无溶血现象，但经分离后，B 型和 C 型人参皂苷具 有显著溶血作用，而 A 型皂苷则有抗溶血作用。 五、皂苷的熔点与旋光度 1．皂苷常在熔融前就分解，因此无明显的熔点。 2．甾体皂苷及其苷元的旋光度几乎都是左旋，而且旋光度与双键间有密切的关系， 如未饱和的苷元较相应的饱和化合物为负，可用于推定结构
六、皂苷的水解 乙酰解:皂苷的全乙酰物在BF3的催化下,用乙酸酐使苷键裂解。得到 全乙酰糖及全乙酰苷元 Smith降解:氧化裂解,条件缓和,可得到真正的皂苷元 酶水解:专属性较高,可得到次生苷、苷元及单糖 光分解法:用500W高压汞灯照射,使糖 酸与苷元之间的苷键裂解,释放 糖醛酸苷键选择性水解 苷元或次生甘 皂苷的水解反应 四醋酸铅-醋酐法 醋酐-吡啶法 碱水解:酯皂苷中的酯键水解。 水分步酸水解条件缓和,得到次生苷以及前皂苷 次彻底性水解:条件剧烈,往往得到人工次生物
皂苷的水解反应 六、皂苷的水解 乙酰解：皂苷的全乙酰物在 BF3 的催化下，用乙酸酐使苷键裂解。得到 全乙酰糖及全乙酰苷元。 Smith 降解：氧化裂解，条件缓和，可得到真正的皂苷元。 酶水解：专属性较高，可得到次生苷、苷元及单糖。 光分解法：用 500W 高压汞灯照射，使糖醛 酸与苷元之间的苷键裂解，释放 糖醛酸苷键选择性水解 苷元或次生甘。 四醋酸铅-醋酐法 醋酐-吡啶法 碱水解：酯皂苷中的酯键水解。 分步酸水解：条件缓和，得到次生苷以及前皂苷。 酸水解 一次彻底性水解：条件剧烈，往往得到人工次生物
课次23 教学目的掌握皂苷的提取分离方法。 教学内容皂苷正丁醇提取法、溶剂沉淀法及碱提酸沉淀法 皂苷元的提取方法。 皂苷的分离方法:沉淀法及色谱法 教学重点皂苷正丁醇提取法。 用于分离的沉淀法。 第三节皂苷的提取分离 、皂苷及皂苷元的提取 (一)正丁醇提取法 本法是目前提取皂苷的通法。中药人参中总皂苷的提取既用此法。 药材 Alc提取 提取液 回收溶剂 浸膏 加水,用乙醚或石油醚脱脂 水液 乙醚(油脂、色素等) 水饱和正丁醇提取 水液 正丁醇液 糖类) 减压蒸干 总皂苷 (二)溶剂沉淀法 利用皂苷在甲醇、乙醇中溶解度大,在丙酮、乙醚中溶解度小的性质,用乙醇提取 后,在醇液中加入丙酮,使皂苷析出沉淀 药材(可先脱脂) 乙醇提取 提取液 适量浓缩后加入丙酮 沉淀 滤液 (粗总皂苷) (三)碱提酸沉淀法 利用某些皂苷元含有羧基。可用碱水提取
课 次 23 教学目的 掌握皂苷的提取分离方法。 教学内容 皂苷正丁醇提取法、溶剂沉淀法及碱提酸沉淀法。 皂苷元的提取方法。 皂苷的分离方法：沉淀法及色谱法 教学重点 皂苷正丁醇提取法。 用于分离的沉淀法。 第三节 皂苷的提取分离 一、皂苷及皂苷元的提取 （一）正丁醇提取法 本法是目前提取皂苷的通法。中药人参中总皂苷的提取既用此法。 药材 │Alc 提取 ↓ 提取液 │回收溶剂 ↓ 浸膏 │加水，用乙醚或石油醚脱脂 ┌──────┴──────┐ ↓ ↓ 水液 乙醚（油脂、色素等） │水饱和正丁醇提取 ┌────┴────┐ ↓ ↓ 水液 正丁醇液 （糖类） │减压蒸干 ↓ 总皂苷 （二）溶剂沉淀法 利用皂苷在甲醇、乙醇中溶解度大，在丙酮、乙醚中溶解度小的性质，用乙醇提取 后，在醇液中加入丙酮，使皂苷析出沉淀。 药材（可先脱脂） │乙醇提取 ↓ 提取液 │适量浓缩后加入丙酮 ┌──────┴──────┐ ↓ ↓ 沉淀 滤液 （粗总皂苷） （三）碱提酸沉淀法 利用某些皂苷元含有羧基。可用碱水提取