中药皂苷类化学成分的提取分离技术

学习情境五理论基础任务一、结构与分类二、理化性质三、检识方法四、提取与分离方法一、结构与分类（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。（二）分布1、甾体皂苷主要分布薯蓣科、百合科、玄参科、菝契科、龙舌兰科等单子叶植物中。2、三萜皂苷三萜类(triterpenes)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。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成苷位置：3、28（酯皂苷）或其它位-OH次皂苷：原生苷被部分降解的产物（四）研究进展与生物活性1、甾体皂苷类抗生育：杀灭精子、抗早孕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AⅢ和原知母皂苷AⅢ降低胆固醇和免疫调节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。抗肿瘤：从百合科植物Ornithogalumsaundersiae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。（四）研究进展与生物活性（四）研究进展与生物活性2、三萜皂苷类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。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。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。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。（五）结构与分类按苷元结构分为两大类型: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。1、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。OORO123456789101112131415161718192021222324252627以异螺旋甾烷为例，说明甾体皂苷元的结构特点甾体皂苷元的结构特点（1）分子中含有A、B、C、D、E、F六个环，A、B、C、D环为环戊烷骈多氢菲甾体母核；C17位上侧链和C16骈合为五元含氧环（呋喃环E），E环上又以连接六元含氧环（吡喃环F），共同组成螺旋甾烷结构。（2）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。甾体皂苷元的结构特点（3）所有的甾体皂苷元在C10、C13、C20和C25位都有一个甲基，1)C10、C13位的甲基为角甲基，均为β-型；2)C20位甲基为α-型;3)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β-型，其绝对构型为S型（L型），C25位甲基为平伏键时，为α-型，其绝对构型为R型（D型）。甾体皂苷元的结构特点（4）分子中有多个羟基，大多数在C3位上有羟基，多为β-型并常与糖结合成苷。（5）苷元上常含有羰基和双键，羰基常在C12位上，少数在C6和C11位上。双键常在Δ5（6）、Δ9（11）。（6）分子中有三个手性碳：C20、C22、C25。（7）甾体皂苷分子大多不含羧基，呈中性，故甾体皂苷又称为。甾体皂苷的结构分类1、糖链结合在C3-OH上（如知母皂苷A-Ⅲ和薯蓣皂苷）；2、糖链结合在C1-OH上：沿阶草皂苷D；3、两个糖链分别与甾体皂苷元上的C3和C1位置的羟基结合。4、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。甾体皂苷元结构举例OOOOHOHOOOOHOOOHOHglcglcgalaOCH2OH薯蓣皂苷元H剑麻皂苷元薤白苷丁纽替皂苷元22、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。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。（1）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，C10、C14位上各连有一甲基，根据C18甲基位置不同，又可将四环三萜皂苷元分成两类：1）羊毛脂甾型2）达玛烷型1）羊毛脂烷型C10、C14位上各连有一个甲基，C4位上有二个甲基，另外一个甲基在羊毛甾烷型中位于C13位。13478911121315171920212223242627282910HH30(lanostane18H羊毛脂烷型)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，27-CH3→27-COOH，是羊毛甾烷的高度氧化化合物。2017141310HHHHHCOOHOOHOOOganodericacidC2）达玛烷型与羊毛脂烷型区别：C18甲基连在C8位上。1347891112131517181920212223242627282910HHH30dammarane达玛烷型（）举例：人参中含有人参皂苷(ginsenosides)人参中的人参皂苷(ginsenosides)20R原人参二醇R=H20R原人参三醇R=-OH20S原人参三醇R=-OH20S原人参二醇R=HHOHOHO2017141310HHHHHOHOR8H2017141310HHHHOR8H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。人参皂苷Rg1有轻度中枢神经兴奋作用及抗疲劳作用。人参皂苷Rh则有中枢神经抑制作用和安定作用。人参皂苷Rb1还有增强核糖核酸聚合酶的活性，而人参皂苷Rc则有抑制核糖核酸聚合酶的活性。由达玛烷衍生的人参皂苷，在生物活性上有显著的差异。（2）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）β-香树脂烷型2）α-香树脂烷型3）羽扇豆烷型1）β-香树脂烷型（齐墩果烷型）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，其中C4、C20位上的均为偕二甲基，C8、C10、C17均为β-型甲基，C14位上甲基为α-型甲基。一般C3位上的羟基为β-型，并与糖结合成苷。C28常有-COOH，C12、C13位往往有不饱和双键的存在。123456789101112131415161718192021232425262728293022齐墩果烷(oleanane)A/B,B/C,C/Dtrans,D/EcisCOOHHHO齐墩果酸(olennolicacid)举例：（1）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。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。含齐墩果酸的植物很多，但含量超过10%的很少，从刺五加(Acanthopanaxsenticosus)、龙牙葱木(Araliamandshurica)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。刺五加举例：（2）甘草(Glycyrrhizaurlensis)中含有甘草次酸(glycyrrhetinicacid)和甘草酸(glycyrrhizicacid)[又称甘草皂苷(glycyrrhizin)或甘草甜素]。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-βH的甘草次酸才有此活性，18αH者无此活性。COOHHOROH甘草次酸甘草酸乌拉尔甘草皂苷A乌拉尔甘草皂苷B黄甘草皂苷RH-D-gluA2-D-gluA4-D-gluA3-D-gluA2-D-gluA--D-gluA--D-gluA--D-gluA-HOCH2R1CH2OHR2R1R2OHOHHOHOHOH---柴胡皂苷元A柴胡皂苷元B柴胡皂苷元C举例：（3）柴胡为伞形科柴胡属植物柴胡、狭叶柴胡以及同属植物的干燥根。柴胡中皂苷类成分主要为：柴胡皂苷A、C、D、E等。具有解热、镇痛、镇咳、抗炎等作用。2）α-香树脂烷型（乌苏烷型）-香树脂烷型(α-amyrane),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。A/B,B/C,C/Dtrans,D/EcisHHH232526272930乌苏烷（ursane)1920熊果酸（Ursolicacid）植物来源：木犀科植物女贞(LigustrumlucidumAit.)叶药理作用：熊果酸又名乌索酸，乌苏酸，属三萜类化合物。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。女贞熊果酸研发进展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HL－60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。中药地榆(Sanguisorbaofficinalis)具有凉血止血的功效，其中含有地榆皂苷B,E(sanguisorbinBandE)，是乌苏酸的苷。H地榆皂甙BR=H地榆皂甙ER=3-Ac-glcAra(p)HHCOOR3）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α构型取代，A/B、B/C、C/D及D/E均为反式。DEHHHH192021222930羽扇豆烷(lupane)白桦脂醇(betulin)存在于中草药酸枣仁、桦树皮、棍栏树皮、槐花等中。白桦脂酸(betulinicacid)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(lupeol)存在于羽扇豆种皮中。羽扇豆醇R=CH3白桦脂醇R=CH2OH白桦脂酸R=COOHRHO2726252423222119181716151413121110987654321HHHH202930H二、理化性质（一）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、多数皂苷易溶于水，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、在含水的丁醇和含水的戊醇中溶解度较大,因此丁醇与戊醇常作为自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）起泡性又称表面活性1、具有表面活性剂的作用，能降低水溶液的表面张力。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（区别中性皂苷和酸性皂苷）；（1）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；（2）酸性皂苷在碱性或酸性条件下，产生的泡沫的持久性相同。（四）溶血性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