第八章 皂苷.

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1 第八章 皂苷

2 皂苷是很好的表面活性剂，可以乳化油脂，用作去垢剂。多数皂苷具有溶血等特性，皂苷的这些物理及生物学性质，很早就为人们所认识。
皂苷(saponins)是存在于植物界的一类结构比较复杂的苷类。因其水溶液经振摇后能产生大量持久性、似肥皂样的泡沫，故名皂苷。 皂苷是很好的表面活性剂，可以乳化油脂，用作去垢剂。多数皂苷具有溶血等特性，皂苷的这些物理及生物学性质，很早就为人们所认识。

3 第一节 结构和分类 目前，最常用的分类方法是按照皂苷元的化学结构将皂苷分成两大类：甾体皂苷和三萜皂苷。
第一节 结构和分类 皂苷是由皂苷元和糖组成。按照皂苷分子中连接糖链数目不同，可分为单糖链皂苷，双糖链皂苷和三糖链皂苷。 目前，最常用的分类方法是按照皂苷元的化学结构将皂苷分成两大类：甾体皂苷和三萜皂苷。

4 一、甾体皂苷 甾体皂苷是由甾体皂苷元和糖组成。甾体皂苷元均为含27个碳原子的甾体衍生物。基本骨架具有下列通式：

5 （一）甾体皂苷元的结构特点 1. 基本结构 2．稠合方式 3．C27构型 4．其他取代基及构型 5．中性皂苷

6 （二）甾体皂苷的结构举例 甾体皂苷多以单糖链形式存在。例如薯蓣科薯蓣属植物中的薯蓣皂苷属异螺旋甾烷醇型衍生物；菝葜皂苷属螺旋甾烷醇型衍生物。

7 二、三萜皂苷 三萜皂苷的分布比甾体皂苷广泛，种类也多。 三萜皂苷元是由6个异戊二烯单位，30个碳原子组成，根据苷元的结构可分为四环三萜和五环三萜两大类。由于分子中常连有羧基，故多为酸性皂苷。

8 （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，C28 、C29甲基连接在C4位（偕二甲基），C30甲基连接在C14位

9 根据C18甲基位置不同，又可将四环三萜皂苷元分成以下两类：
1. 羊毛脂甾烷(lanostane)型 也称羊毛脂烷型， C18甲基连在C13位上。 2．达玛烷(dammarane)型 C18甲基连在 C8位上 （C环内）

10 （二）五环三萜皂苷 五环三萜皂苷元基本母核为五个六元环，根据E环变化可分为三种类型： l. β-香树脂烷(β-amyrane)型
3. 羽扇豆烷(lupane)型

11 第二节 理化性质

12 一、性状 皂苷分子量较大，不易结晶，多为无色或乳白色 无定形粉末，少数为晶体。多无明显熔点。 皂苷元大多有完好的晶体，有恒定的熔点；
多具吸湿性，味甘而辛辣，对粘膜有刺激性。 少数皂苷有显著的甜味，对粘膜刺激性也弱。

13 二、溶解性 多数皂苷极性较大，一般可溶于水，易溶于热水、含水稀醇、热甲醇等，难溶于丙酮、乙醚等亲脂性有机溶剂。在含水正丁醇中有较大溶解度，可利用此性质进行萃取。 皂苷水溶性随分子中连接糖的数目多少而有差别，其糖链部分水解后，水溶性降低，易溶于中等极性的醇、丙酮、醋酸乙酯中。皂苷元不溶于水，可溶于低极性溶剂。

14 三、发泡性 皂苷有降低水溶液表面张力的作用。多数皂苷水溶液经强烈振摇后能产生大量持久性泡沫。且不因加热而消失。
利用发泡试验可区别甾体皂苷与三萜皂苷

15 四、溶血性 多数皂苷具溶血作用。制成静脉注射液时须做溶血试验。
皂苷的溶血作用是因其能与红细胞膜上胆甾醇结合生成不溶于水的复合物，破坏红细胞的正常渗透，造成细胞破裂，从而导致溶血。 皂苷溶血现象的有无与皂苷元结构有关。溶血作用强弱则与结合糖的多少有关。

16 五、皂苷的水解 皂苷可被植物中共存的酶水解，酶水解配合化学方法水解可提高收率。
皂苷中若存在酯苷键，可在碱性条件下水解。由于皂苷所含的糖都是α-羟基糖，因此水解所需条件较为剧烈。 选择水解条件时，应考虑保护苷元不被异构化。采用温和的水解方法（如酶解法、土壤微生物培养法、Smith氧化降解法或光解法等）可得到原始皂苷元。

17 第三节 检识方法

18 一、显色反应 （－）醋酐-浓硫酸反应（Liebermann-Burchard 反应） （二）氯仿-浓硫酸反应（Salkowski反应）
（三）三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应） （四）五氯化锑反应（Kahlenberg反应） （五）冰醋酸-乙酰氯的反应（Tschugaeff反应）

19 二、色谱检识 （一）薄层色谱 （二）纸色谱

20 亲水性强的皂苷用分配色谱效果较好。选用硅胶薄层，用极性较大的展开剂。
常用展开剂：水饱和的正丁醇、正丁醇-醋酸乙酯-水（4∶1∶5）、醋酸乙酯-吡啶-水（3∶1∶3）、醋酸乙酯-醋酸-水（8∶2∶1）；亲脂性强的皂苷（元）极性较小，可用吸附色谱。分子中极性基团增多，Rf值减少。 薄层色谱常用的显色剂有：三氯醋酸、浓硫酸、 50％硫酸、三氯化锑或五氯化锑、醋酐-浓硫酸等试剂。

21 亲水性皂苷的纸色谱，多以水为固定相，展开剂的极性也相应增大。常用的展开剂有：水饱和的正丁醇、正丁醇-乙醇-水（9∶2∶9）、正丁醇-醋酸-水（4∶5∶1）。分离苷元或亲脂性皂苷多用甲酰胺为固定相，用甲酰胺饱和的氯仿或苯为展开剂。常用的显色剂为磷钼酸、三氯化锑或五氯化锑。

22 第四节 提取与分离方法 一、提取方法 （一）皂苷的提取 （二）皂苷元的提取

23 以不同浓度甲醇或乙醇为溶剂，提取后回收溶剂，残渣溶于水，滤除不溶物，水溶液再用石油醚、苯等亲脂性有机溶剂萃取，除去脂溶性杂质，再用正丁醇萃取，皂苷转溶于正丁醇，糖类等水溶性杂质则留在水中，分取正丁醇溶液，回收正丁醇，得粗制总皂苷。本法为目前提取皂苷的通法。 也可先用石油醚或苯将药材进行脱脂处理，脱脂后的药材再用甲醇或乙醇为溶剂加热提取，冷却后，由于多数皂苷难溶于冷乙醇或冷甲醇，就可沉淀析出；或将醇提液适当浓缩，再加适量的丙酮或乙醚，皂苷就可析出沉淀；酸性皂苷可先加碱水溶解，再加酸酸化使皂苷又重新析出而与杂质分离。

24 皂苷元易溶于苯、氯仿、石油醚等亲脂性较强有机溶剂，不溶或难溶于水。一般可将粗皂苷加酸水解后，再用亲脂性有机溶剂提取，也可直接将药材加酸水解，使皂苷水解生成皂苷元，再用有机溶剂提取。
加酸水解皂苷时，要注意在剧烈水解条件下，皂苷元可能发生结构变化。应降低反应条件或改用温和的水解方法以确保皂苷元结构不被破坏。也可在酸水解前先用酶解法，可缩短酸水解时间，提高皂苷元收得率（见实例薯蓣皂苷元提取）。

25 二、分离方法 （一）混合溶剂沉淀法 皂苷在醇中溶解度大，在丙酮、乙醚中溶解度小，可先将粗总皂苷溶于少量的甲醇或乙醇中，然后逐滴加入丙酮、乙醚或丙酮-乙醚（1∶1）的混合溶液至混浊，放置产生沉淀，滤过得极性较大的皂苷。母液继续滴加丙酮或乙醚，至析出沉淀得极性较小的皂苷。通过这样反复处理，可初步将不同极性的皂苷分离。

26 （二）胆甾醇沉淀法 甾体皂苷可与胆甾醇生成难溶性的分子复合物，利用此性质可与其他水溶性成分分离，达到精制目的。
在中药中，有的皂苷可能与其共存的植物甾醇形成分子复合物，在用稀醇提取时不被提出，在提取时应加注意。

27 （三）铅盐沉淀法 利用此法可以分离酸性皂苷和中性皂苷。在粗皂苷的乙醇溶液中，加入过量的饱和中性醋酸铅，酸性皂苷可与之产生沉淀，滤出沉淀，滤液再加过量的饱和碱性醋酸铅，中性皂苷也可产生沉淀。再将沉淀分别悬浮于水或稀醇中用硫化氢进行脱铅处理，将滤液减压浓缩，残渣溶于乙醇，滴加乙醚至产生沉淀。这样可分离酸性皂苷和中性皂苷。

28 （四）色谱法 1. 分配色谱法 2. 吸附色谱法 3. 高效液相色谱法 4. 大孔树脂吸附法

29 第五节 结构测定 一、紫外光谱 （一）甾体皂苷元 （二）三萜皂苷元 二、红外光谱

30 甾体皂苷元多数无共轭体系，因此在200～400nm 间无明显吸收峰。如将其与浓硫酸反应，则在220～600nm范围内出现最大吸收峰，和标准光谱对照，可作为定性定量依据。其紫外吸收光谱有如下规律：
这是（异）螺旋甾烷特征吸收峰。 2．C12羰基 350nm附近出现最大吸收峰。 3．饱和苷元同时具有单或双羟基 310nm附近出现吸收峰。 4．Δ5,6同时具有C3羟基 415nm附近有吸收峰。 Δ5,6同时具有C2、C3羟基 235nm附近出现最大吸收峰。

31 一些甾体皂苷元与硫酸反应后的吸收光谱数据： 菝葜皂苷元λnm(lgε) 271(3.98)、310(3.85)
卡莫皂苷元（kammogenin） 丝蓝皂苷(yuccagenin)

32 用于判断齐墩果烷型结构中双键类型。 1．一个孤立双键 仅在205～250nm处有微弱吸收。
3．异环共轭双烯 在240nm、250nm、260nm有最大吸收 峰；同环共轭双烯则在285nm有最大吸收峰。 此外，11氧代、△12-齐墩果烷型化合物可用紫外光谱判断C18-H构型。

33 红外光谱对判断甾体皂苷结构十分有用。螺旋甾烷（C27β-型）与异螺旋甾烷（C27α-型）结构中F环有相似
的四条谱带。 C27β-型 857～852cm-1、899～894cm-1、920～915cm-1、 986 cm-1 C27α-型 866～863cm-1、899～894cm-1、920～915cm-1、 982 cm-1 其中，C27α-型的899～894cm-1处的吸收较920～915cm-1处的强2倍，C27β-型920～915cm-1处的吸收较899～894cm-1处强3倍～4倍，两条谱带正好相反，容易区别。

34 通过红外光谱测定可以区别β-香树脂烷型（如齐墩果酸）、α-香树脂烷型（如熊果酸）和四环三萜类（如猪苓酸）。
在区域A 1392～1355cm-1和区域B 1330～1245cm-1范围内吸收峰不同：齐墩果酸的衍生物在区域A只有2个吸收峰，而在区域B则有三个较强的吸收峰；熊果酸的衍生物在区域A和B各有三个吸收峰；猪苓酸衍生物在区域 A和B内吸收峰与前两类有着明显的差别。

35 第六节 实例 一、穿山龙 二、人参 三、甘草 四、柴胡

36 穿山龙为薯蓣科薯蓣属植物穿龙薯蓣Dioscorea nipponica的根茎。穿山龙具有祛风除湿、止痛的功效，临床上常用于风湿腰腿疼。穿山龙及薯蓣属植物根茎含有大量的薯蓣皂苷，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。

37 （一）结构与性质 薯蓣皂苷是单糖链苷，属异螺旋甾烷，分子中无羧基，为中性皂苷。白色针晶或无定形粉末，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℃，[α]-129o（氯仿），可溶于乙醚、石油醚、汽油及醋酸，不溶于水。

38 （二）提取分离 工业上除用穿山龙为原料，也用薯蓣属植物盾叶薯蓣D．zingiberensis的根茎为原料，直接水解提取皂苷元。
1．酸水解提取流程 2．预发酵提取法流程

39 人参为五加科人参属植物人参 Panax ginsens的根，具大补元气、复脉固脱、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、肺虚喘咳、津伤口渴、久病虚赢、阳痿、心力衰竭等病证。

40 人参中化学成分复杂，现经医学和药理研究证明，其中人参皂苷(ginsenosides)为主要有效成分之一，具有人参根的主要生理活性。人参根中含皂苷约4％，其中须根含量较主根高，全植物中以花蕾含皂苷量最多。 目前用色谱法从人参及其地上部分共分得39个人参皂苷。将总皂苷称为人参皂苷Rx，按硅胶色谱Rf值由小到大的顺序命名为Ro、Ra、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Re、Rf、Rg1、Rg2、Rg3、Rh1、Rh2、Rh3等。

41 （－）结构与性质 人参皂苷有三种类型：A型、B型和C型。其中A型和B型属四环三萜达玛烷型衍生物， C型是五环三萜齐墩果烷型衍生物。

42 （二）提取分离 人参粗粉人参总皂苷提取可按皂苷提取通法，先用硅胶干柱色谱将总皂苷分为五个部分，分离单体成分则需再用硅胶柱色谱反复进行，溶剂系统可采用氯仿-甲醇-水、正丁醇-醋酸乙酯-水等。

43 甘草是豆科植物甘草属甘草Glycyrrhiza uralensis等的干燥根及根茎，具有补脾益气、润肺止咳、缓急止痛、调和诸药功效。临床上用治咽喉肿痛、痈肿疮毒、缓解药毒。近年研究表明，甘草具有较强的抗溃疡、抗炎、抗变态反应作用，临床上也用于治疗和预防肝炎。此外，尚有抗肿瘤和抑制艾滋病毒的作用。

44 （一）结构与性质 甘草中主要有效成分为甘草皂苷(glycyrrhizin) 、黄酮类成分及开环异构体异甘草苷（查尔酮类）等。
甘草皂苷为无色柱状结晶，mp.220℃（分解），[α]＋46.2℃（乙醇），易溶于热水，可溶于热稀乙醇，在冷水中溶解度较小，几乎不溶于无水乙醇或乙醚。甘草皂苷以钾或钙盐形式存在于甘草中，易溶于水，在水溶液中加稀酸即可游离析出甘草酸，此沉淀易溶于稀氨水中。可作为甘草皂苷的提取方法。

45 （二）提取分离 1．甘草酸（粗品）的提取 甘草酸在植物中以钾盐 形式存在。易溶于热水，酸化后成游离形式析出沉淀。
1．甘草酸（粗品）的提取 甘草酸在植物中以钾盐 形式存在。易溶于热水，酸化后成游离形式析出沉淀。 2．甘草酸单钾盐的制备 从甘草中提得的甘草酸不容易精制，一般通过制成钾盐后，才能得到精制品。 ３．甘草次酸的制备

46 柴胡为伞形科柴胡属植物柴胡Bupleurum chinense、狭叶柴胡 B．scorzonerifolium 以及同属植物的干燥根。具和解表里、疏肝解郁、止痛升阳的功效，临床常用于治疗感冒发热、胸胁胀痛、月经不调、子宫脱垂、脱肛等证。柴胡中主要有效成分柴胡皂苷已被证明具有解热、镇痛、镇咳、抗炎等作用。

47 （－）结构与性质 从柴胡属植物中已分离出近100个三萜皂苷，均为齐墩果烷型。从三岛柴胡根中得到八种柴胡皂苷元。
柴胡皂苷a、d含量最高，具有明显的抗炎和降血脂功能，代表柴胡主要的药理作用，而c无此作用。 柴胡总皂苷为无定形粉末，无明显熔点，加热至160℃变红棕色，170℃分解，具皂苷的一般性质，能溶于热水，易溶于甲醇、乙醇、正丁醇、吡啶，难溶于苯、氯仿等有机溶剂。

48 （二）提取分离 利用总皂苷易溶于甲醇的性质，用甲醇回流提取，同时可以减少水溶性杂质的溶出。提取液中加少量吡啶，以抑制柴胡皂苷b类成分生成。
将柴胡总皂苷用醋酸乙酯精制后，采用制备性薄层色谱分离，吸附剂为硅胶GF254，展开剂为氯仿-甲醇-水（30∶10∶1）。得Rf值0.40、0.31、0.19三条区带，分别得柴胡皂苷a、b、c。

49 第七节 含有皂苷类化合物的常用中药 含有皂苷类化合物的常用中药见表

50 思考题： 1．按皂苷元的化学结构可将皂苷分为哪两大类？ 各有何结构特点？ 2．如何区别甾体皂苷和三萜皂苷？
3．如何提取皂苷？皂苷的沉淀分离方法有哪些？ 4．皂苷的显色反应有哪些？ 5．如何利用IR光谱区别螺旋甾烷与异螺旋甾烷？ 6．人参中主要化学成分的结构类型是什么？ 有何性质？如何提取分离？