皂苷类

人民卫生出版社《天然药物化学》皂苷知识总结，包括皂苷的概念、分类、生理活性、分布、结构类型、化学性质和物理性质、提取分离方法等内容。

皂苷类（saponins）

• 概述
  • 一类结果比较复杂的糖苷类化合物，水溶液振摇后产生大量持久性、似肥皂样的泡沫，不因加热消失（与蛋白质区别）
    • 具有表面活性和类似肥皂的性质，可用作清洁剂和乳化剂
  • 含有皂苷的植物
    • 肥皂草
    • 皂树
    • 洋菝葜
  • 一类由三萜或螺甾烷类化合物与糖形成的苷类化合物，多数可溶于水，水溶液经振摇后产生持久性似肥皂溶液的泡沫
  • 生物活性多样：如抗肿瘤、抗病毒、免疫调节、抗菌、抗炎、保肝等
  • 毒性：溶血作用（一般口服无害）
  • 鉴别：特征显色反应
  • 结构与分类
    • 根据苷元不同分
      • 甾体皂苷（中性皂苷）
      • 三萜皂苷（酸性皂苷）
    • 糖基：单糖和寡糖；单糖链、双糖链、三糖链
    • 原生苷与次生苷
• 三萜及其皂苷
  • 概述
    • 三萜及其皂苷
      • 多数三萜有6个异戊二烯单位
      • 多具有羧基，又称酸性皂苷
      • 含有三萜成分的主要中药
        • 人参、灵芝、甘草、柴胡……
    • 三萜的分布规律
      • 在自然界广泛分布
        • 菌类、蕨类、单双子叶植物、动物及海洋
      • 主要分布于菊科、豆科、大戟科、楝科……
    • 三萜的存在形式
      • 游离状态：三萜皂苷元
      • 与糖成苷：三萜皂苷
        • 苷元：以四环三萜、五环三萜最为常见
        • 成苷位置：3-OH，28-COOH（酯皂苷）或其他位-OH
        • 常见的糖：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、鼠李糖、糖醛酸等
        • 糖链类型：单糖连、双糖链、三糖链
    • 生物活性
      • 抗炎活性
      • 抗肿瘤活性
      • 抗菌和抗病毒活性
      • 降低胆固醇作用
      • 杀软体动物活性
      • 抗生育作用
    • 生源合成
      • 三萜由角鲨烯（squalene）合成，角鲨烯由焦磷酸金合欢酯FPP缩合而成
  • 四环三萜
    • 
    • 达玛烷型三萜（dammarane-type triterpenoid）
      • 代表药材及结构
        • 五加科植物人参（Panax ginseng）
          • 含有多种人参皂苷（ginsenosides）
          • 由20(S)-原人参二醇衍生的皂苷
            • Ra1、Ra2……Ro：按照TLC板高度分
          • 由达玛烷衍生的人参皂苷，在生物活性上有显著的差异
            • 原人参三醇衍生的皂苷有溶血作用，原人参二醇衍生的皂苷有抗溶血作用
            • Rg1有轻度中枢兴奋、抗疲劳作用，Rh有中枢神经抑制和安神催眠作用
            • Rb1有增强RNA聚合酶的活性，Rc则有抑制RNA聚合酶的活性
          • 人参皂苷的差向异构化
        • 鼠李科植物酸枣
          • 酸枣仁皂苷B（jujuboside B）
    • 羊毛脂烷型（lanostane-type）
      • 代表药材及结构
        • 灵芝
          • 两者干燥子实体入药称灵芝
            • 赤芝（Ganoderma lucidum）
            • 紫芝（Ganoderma sinense）
          • 分理出多种四环三萜类化合物，属于羊毛甾烷高度氧化的衍生物
        • 海参素（holothurin）
          • 第一个来自动物界（玉足海参）的皂苷成分
    • 环阿屯烷型（cycloartane-type）
      • 代表药材及结构
        • 中药黄芪
          • 环黄芪醇：端粒酶激活剂
          • 黄芪皂苷IV
            • 黄芪中最重要的苷，控制黄芪药材质量的指标性成分之一
    • 葫芦烷型（cucurbitane-type）
      • 代表药材及结构
        • 雪胆（葫芦科）
          • 雪胆甲素、雪胆乙素
          • 临床上适用于急性痢疾、肺结核、慢性气管炎的治疗
        • 山苦瓜（王瓜）
          • 雪胆甲素是山苦瓜的抗癌活性成分
    • 甘遂烷型（tirucallane-type）
      • 代表药材及结构
        • 臭椿
    • 楝烷型（meliacane-type）
      • 代表药材及结构
        • 印度楝
  • 五环三萜（pentacyclic triterpenoids）
    • 齐墩果烷型（oleanane-type）
      • 代表性化合物
        • 齐墩果酸（oleanolic acid）
          • 在植物界分布广泛，首先从木犀科植物油橄榄（习称齐墩果）的叶子中分得
          • 具有抗炎、抗肿瘤等多种作用，治疗急性黄疸性肝炎和慢性迁延性肝炎的有效药物
          • 含有的植物多，含量超过10%的有刺五加、龙牙葱木等
            • 油橄榄
            • 女贞子
            • 刺五加
              • 名贵中草药，具有补弱扶虚的功效，人参的廉价替代品
      • 代表药材及结构
        • 中药柴胡
          • 柴胡皂苷
            • a和d有明显的抗炎、降低血清胆固醇和甘油三酯作用
        • 中药甘草
          • 甘草酸及苷元甘草次酸
            • 促肾上腺皮质激素样的生物活性，临床用作抗炎药，并用于胃溃疡病的治疗
            • 甜味和表面活性
        • 七叶树
        • 商陆
        • 远志
        • 合欢
    • 乌苏烷型（ursane-type）
      • 代表性化合物
        • 乌苏酸（ursolic acid）
          • 在植物界分布较广
          • 具有镇静、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗溃疡、降低血糖等多种活性
          • 还具有明显的抗氧化作用，性质稳定，颜色和气味不随时间改变，且有很好的触感
          • 代表植物
            • 木犀科植物女贞
            • 杜鹃花科植物熊果
            • 蔷薇科植物枇杷
            • 玄参科毛泡桐叶
            • 唇形科夏枯草
            • 冬青科植物铁冬青
      • 代表性药材及结构
        • 积雪草
          • 粗皂苷
          • 主治湿热黄疸，中暑腹泻，砂淋血淋，痈肿疮毒，跌打损伤
        • 中药地榆
          • 地榆皂苷
    • 羽扇豆烷型（lupane-type）
      • 代表性化合物
        • 白桦醇
        • 白桦酸
        • 羽扇豆醇
      • 代表药材及结构
        • 白头翁
          • 清热解毒，凉血止痢，燥湿杀虫
    • 木栓烷型（friedelane-type）
      • 代表药材及结构
        • 雷公藤
          • 雷公藤酮（triptergone）
    • 其他变构三萜
      • 五味子素类三萜
      • 柠檬苦素类三萜（limonoids）
      • 苦木苦素类三萜（quassinoids）
• 甾体皂苷
  • 甾体化合物概述
    • 结构中具有环戊烷骈多氢菲甾核的一类化合物
    • 四环三萜4位有甲基或甲基衍生物，甾体化合物4位没有甲基
    • 天然甾体化合物的分类
    • 甾体化合物生源合成关键前体：胆固醇
  • 甾体皂苷类（Steroidal saponins）
    • 概述
      • 由螺烷甾体（Spirostanes）化合物与糖结合的寡糖苷
      • 主要分布在薯蓣科、百合科、菝葜科、龙舌兰科等单子叶植物中
    • 结构及分类
      • 基本骨架
      • 分类
        • 螺甾烷醇类（spirostanols）：C25为S构型
        • 异螺甾烷醇类（Isospirostanols）：C25为R构型
          • 相比螺甾烷醇更加稳定
        • 呋甾烷醇类（furostanols）：F环为开链式
          • 对Ehrlich（E试剂）显红色，对茴香醛试剂（A试剂）显黄色
          • 不具有皂苷的某些通性，如没有溶血作用
        • 变形螺甾烷醇类（Pseudo-spirostanols）：F环四氢呋喃环
    • 生物活性
      • 抗生育：杀灭精子、抗早孕
      • 防治心脑血管疾病
      • 降血糖
      • 抗菌、杀虫
      • 抗肿瘤
    • 常见的甾体皂苷元
      • 薯蓣皂苷元（diosgenin）
        • 生产甾体激素类药物重要的基础原料
        • 甾体激素有很强的抗感染、抗过敏、抗病毒和抗休克药理活性
        • 植物中同时存在开链糖苷衍生物，易被水解，水解后侧链自动环合生成螺缩酮
      • 剑麻皂苷元（sisalagenin）
        • 合成甾体激素类药物的基本原料
      • 菝葜皂苷（parillin）
        • 植物抗菌素，有较强的抗真菌活性，具有溶血作用及抗癌作用
• 理化性质
  • 性状及溶解度
    • 苷元
      • 多有较好结晶，能溶于石油醚、苯、乙醚、氯仿等有机溶剂，不溶于水
    • 皂苷
      • 极性大，不易结晶，多为无定形粉末
      • 可溶于水，易溶于热水、稀醇、热甲醇/乙醇，难溶于乙醚、苯等
      • 含水丁醇或戊醇对皂苷的溶解度较好，常用
  • 味
    • 多数苦而辛辣味，粉末对人体粘膜有强烈刺激性
  • 吸湿性
    • 皂苷多具吸湿性
  • 发泡性（表面活性）
    • 具有表面活性剂的作用，能降低水溶液的表面张力
    • 水溶液经振摇产生大量而持久性的泡沫，不因加热而消失
    • 起泡作用取决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
    • 皂苷水溶液振摇后产生的持久性泡沫与溶液的pH有关
      • 中性皂苷在碱性条件下产生较稳定的泡沫，在酸性条件下泡沫不稳定
      • 酸性皂苷在碱性或酸性条件下，所产生泡沫的持久性相同
      • 可以用于区别甾体皂苷和三萜皂苷
  • 溶血作用（Hemolysis）
    • 与红细胞细胞膜上的胆甾醇结合，生成不溶于水的复合物沉淀，破坏了血红细胞的正常渗透，细胞内渗透压增加而发生崩解
    • 一般单糖链皂苷溶血作用明显；中性皂苷溶血作用弱，酸性皂苷中等，皂苷元无
    • 各类皂苷溶血作用强弱不同，可用溶血指数（Haemolytic Index）表示
      • 溶血指数：一定条件下能使血液中红细胞完全溶解的最低浓度
  • 沉淀反应
    • 皂苷的水溶液可与一些金属盐类如铅盐、钡盐、铜盐等产生沉淀
    • 可用于皂苷的分离：先用金属盐沉淀皂苷，分离出来后对其分解脱盐
    • 缺点：铅盐吸附力强，容易带入杂质，并且脱铅时有损失，铅盐也不能脱干净
    • 三萜皂苷为酸性皂苷，可用中性醋酸铅沉淀；甾体皂苷为中性皂苷，须用碱性醋酸铅沉淀
  • 显色反应
    • 浓硫酸-醋酐（Liebermann-Burchard）反应
      • 黄→红→紫→蓝→绿等颜色变化，最后褪色
      • 甾体皂苷颜色变化快，在颜色变化的最后呈现蓝绿色
      • 三萜皂苷颜色变化稍慢，且不出现蓝绿色，只显紫或红色
      • 可初步鉴别甾体皂苷和三萜皂苷
    • 三氯化锑或五氯化锑（kahlenberg）
      • 三萜皂苷显蓝紫色荧光，甾体皂苷则显黄色荧光
    • 三氯醋酸（Rosen-Heimer）反应
      • 甾体皂苷加热至60℃即可显示红→紫色斑点
      • 三萜皂苷需加热至100℃方显色
    • 氯仿-浓硫酸（Salkawski）反应
      • 氯仿层呈现红色或蓝色，硫酸层有绿色荧光
    • 冰醋酸-乙酰氯（Tschugaeff）反应
      • 呈淡红色或紫红色
    • Ehrlich试剂（E试剂）：盐酸二甲氨基苯甲醛 Anisaldehyde试剂（A试剂）：茴香醛（对甲氧基苯甲醛）
      • F环裂解的双糖链皂苷对E试剂显红色，对A试剂显黄色
      • F环闭环的单糖链皂苷和螺旋甾烷衍生皂苷元，只对A试剂显黄色，对E试剂不显色
  • 皂苷的水解
    • 一般酸水解时，易引起皂苷元的结构变化，而得不到真正的苷元，因此多采用缓和酸水解、两相酸水解、酶解或Smith降解法
• 提取分离
  • 三萜皂苷元的提取与分离
    • 提取法
      • 醇提、提取物直接分离
      • 醇提、有机溶剂分步萃取
      • 制备成衍生物再进行分离
      • 将皂苷进行水解，有机溶剂提取
    • 分离法
      • 吸附柱色谱
  • 甾体皂苷元的提取
    • 醇提→酸水解→有机溶剂提取法
    • 酸水解→有机溶剂提取法（工业生产常用）
      • 原料+酸水→热水解→滤过→水洗药渣→干燥、粉碎→有机溶剂提取得甾体皂苷元
  • 皂苷的提取与分离
    • 特点
      • 难以结晶，多为无定型粉末
      • 糖分子的引入，极性基团明显增多，极性增强，易溶于醇类溶剂、含水醇及水
      • 难溶于弱极性的有机溶剂
    • 常用的提取方法
      • 正丁醇提取法
        • 甲醇/乙醇提取，加适量水，亲脂性溶剂萃取，水层用正丁醇萃取，有机层回收
      • 溶剂沉淀法
        • 在醇提取液中加入丙酮，使皂苷析出沉淀
    • 分离
      • 分配柱色谱法
      • 反相柱色谱法
      • 铅盐沉淀法
• 结构鉴定
  • 化学方法
  • 波谱/光谱技术
    • 紫外光谱（UV）
      • 特征
        • 链状萜类共轭双键：217-228nm
        • 异环共轭双烯：230-240nm
        • 同环共轭双烯：256-265nm
        • α,β-不饱和羰基：220-250nm
      • 齐墩果烷型三萜的紫外吸收特征峰
        • 孤立双键：205-250nm微弱吸收
        • 异环共轭双烯：240，250，260nm
        • 同环共轭双烯：285nm
        • α,β-不饱和羰基：242-250nm
    • 红外光谱（IR）
      • 内酯：1800-1735cm-1
      • 偕二甲基：1400-1300cm-1，C-H弯曲振动，双峰
      • 环外亚甲基（贝壳杉烷型二萜）：900cm-1，C-H弯曲振动
      • 含有螺缩酮结构的侧链，在IR中显示出4个特征吸收谱带
        • 980cm-1（A，最强）
        • 920cm-1（B）
        • 900cm-1（C）
        • 860cm-1（D）
      • OH-：伸缩振动峰3625cm-1，弯曲振动峰1080~1030cm-1
    • 质谱、氢谱、碳谱