(精)中药化学讲义皂苷

1、（精）中药鉴定学讲义：皂苷考点精要：皂苷的结构特点及分类；皂苷的理化性质（发泡性、溶血性、显色反应）；皂苷的提取与分离；皂苷的结构测定（MS、13C-NMR、IR）；中药实例。定义：皂苷是一类结构复杂的苷类化合物，其苷元为具有螺甾烷及其有相似生源的甾族化合物或三萜类化合物。大多数皂苷水溶液用力振荡可产生持久性的泡沫，故称为皂苷。c第一节结构与分类皂苷的结构可分为苷元和糖两个部分。三萜皂苷苷元为三萜类化合物。甾体皂苷苷元为甾体类化合物。单链皂苷由苷元的一个羟基或羧基与糖形成的苷。双链皂苷由苷元的两个羟基或羧基与糖形成的苷。构成皂苷的糖主要有D-葡萄糖、D-木糖、D-半乳糖、D-核糖、D-葡萄糖醛

2、酸、L-鼠李糖和L-阿拉伯糖等。一、三萜皂苷三萜皂苷是由三萜皂苷元和糖组成，苷元为三萜类化合物，其基本骨架由6个异戊二烯单位组成。皂苷的三萜类型主要有：（一）四环三萜结构代表化合结构式结构特点类型物羊毛脂甾烷型A/B、B/C、C/D环稠合均为反式，C-10、C-13位均有-CH3，C-14位有-CH3，C-17位为侧猪苓酸链，C-20为R构型（即C-20为-H）AA/B、B/C、C/D均为反式，C-8、C-10上各有一个20（S）-达玛33，-CH，C-14上有一个-CH，C-13上为-H烷型C-17位有侧链，C-20的构型不定（R型或S原人参二醇型）（二）五环三萜结构结构特点代表化合物结构式

3、类型是A/B、B/C、C/D环为反式稠合，而齐墩D/E环则为顺式。C-4和C-20位均有果烷偕二甲基，C-10、C-8和C-l7上的甲齐墩果酸型基为型，而C-14上的甲基为型，一般在C-3位上有-OH。与齐墩果烷型不同其中E环上两个甲基的位置有异，即C-19和C-20上各乌苏有1个甲基，其中C-19位上的为乌苏酸烷型构型，C-20位的为构型，C-14上的甲基既有型，又有型。续表羽扇豆烷型羽扇豆种子中存在的羽扇豆E环为五元碳环，且在E环C-19位有醇异丙基以构型取代，A/B、B/C、酸枣仁中分得C/D、D/E均为反式稠合的白桦醇和白桦酸二、甾体皂苷（一）螺旋甾烷醇和异螺旋甾烷醇类（1）甾体皂苷元

4、由27个碳，六个环，其中A、B、C、D环为环戊烷骈多氢菲结构的甾体基本母核，E和F环以螺缩酮形式相连接。2）一般B/C和C/D环的稠合为反式，A/B环有反式也有顺式。（3）分子中可能有多个羟基，大多数在C-3上有羟基。（4）在甾体皂苷元的E、F环中有三个不对称碳原子C-20、C-22和C-2。C-20位上的甲基都是型，C-22位对F环也是构型。构（5）甾体皂苷分子中不含羧基，呈中性，故又称中性皂苷。C-25有两种构型：当甲基位于环平面上的直立键时为型，其绝对构型为L型，称为螺旋甾烷，如菝葜皂苷元和剑麻皂苷元等；当甲基位于环平面下的平伏键时为型，其绝对构型为D型，称为异螺旋甾烷，如薯蓣皂苷元和沿

5、阶草皂苷D苷元等。（二）呋甾烷醇类呋甾烷醇类是螺旋甾烷醇或异螺旋甾烷醇类F环开环后糖与26-OH苷化形成的呋喃甾烷皂苷，此类化合物C-22位引入-OH或-OCH3，C-26位有-0H且与糖相连形成苷键，因此，这类皂苷均为双糖链皂苷。研究表明，在新鲜植物中，一些螺旋甾烷类皂苷实际上并不存在，只不过是在植物的干燥、储存过程中此类原皂苷会在体内酶作用下向相应的次皂苷转化，同时蛛抱蛋皂苷在苦杏仁酶的作用下生成蜘蛛抱蛋皂苷。F环环合得到相应的螺旋甾烷类皂苷。如原蜘（三）变形螺旋甾烷醇类变形螺旋甾烷醇类基本结构亦与螺旋甾烷醇类相同，唯F环为四氢呋喃环，C-25连有-CH3和-CH2OH。如燕麦皂苷B。结构

6、类型特点及代表化合结构物菝葜皂苷元、剑螺甾烷醇型麻皂苷元、知母皂苷A-结构类结构特点及代表化合物型异螺甾烷醇型薯蓣皂苷皂苷元、沿阶草皂苷D苷元续表结构类型结构特点及代表化合物呋甾烷醇型原蜘蛛抱蛋皂苷元续表结构类结构特点及代表化合物型变形螺如燕麦皂苷B（天然产甾烷醇物中这类皂苷较少）型配伍选择题螺旋甾烷型达玛烷型齐墩果烷型乌索烷型羽扇豆烷型人参皂苷Re的结构类型是答疑编号505629080101【正确答案】B剑麻皂苷元的结构类型是答疑编号505629080102【正确答案】A柴胡皂苷元的结构类型是答疑编号505629080103【正确答案】C白桦醇的结构类型是答疑编号505629080104【正

7、确答案】E【答案解析】第二节理化性质一、性状（1）大多为无色或乳白色无定形粉末，仅少数为结晶体，如常春藤皂苷。（2）多数具有苦而辛辣味，对人体黏膜有强烈的刺激性，鼻内黏膜尤其敏感，但也有例外，如甘草皂苷有显著的甜味，且对黏膜刺激性较弱。3）皂苷大多具有吸湿性，应干燥保存。4）多数三萜皂苷多呈酸性，但也有例外，如人参皂苷、柴胡皂苷等则呈中性，酸性皂苷分子中所带有的羧基有的在皂苷元部分，有的在糖醛酸部分，在植物体内常与金属离子如钾、镁、钙等结合成盐的形式存在，而大多数甾体皂苷呈中性。二、溶解度大多数皂苷极性较大，易溶于水、热甲醇和乙醇等极性较大的溶剂，难溶于丙酮、乙醚等有机溶剂。皂苷在含水正丁醇中

8、有较大的溶解度，因此正丁醇常作为提取皂苷的溶剂。次级苷由于糖数目的减少极性降低，在水中溶解度减少，易溶于醇、丙酮、乙酸乙酯等。皂苷元则难溶于水而易溶于石油醚苯、乙醚、三氯甲烷等低极性溶剂。皂苷有助溶性能，可促进其他成分在水中的溶解。三、发泡性皂苷水溶液经强烈振荡能产生持久性的泡沫，且不因加热而消失，这是由于皂苷具有降低水溶液表面张力的缘故。皂苷的表面活性与其分子内部的亲水性和疏水性结构的比例有关，利用表面活性的性质，可用发泡实验初步判断皂苷类成分的有无。具体的步骤是：取1g中药粉末加水1Om1，煮沸10分钟后过滤，取滤液强力振荡，产生持久性的泡沫（15分钟以上）即呈阳性，含蛋白质和黏液质的水溶

9、液虽也能产生泡沫，但不能持久，很快就消失，据此可判断该中药中是否含有皂苷类化合物。）四、溶血性皂苷的水溶液大多能破坏红细胞而溶血作用，这是因为多数皂苷能与胆甾醇结合生成不溶性的分子复合物。但并不是所有皂苷都能破坏红细胞而产生溶血现象，相反，有的皂苷甚至有抗溶血作用。例如人参总皂苷没有溶血现象，但经分离后，人参三醇及齐墩果酸为苷元（B型和C型）的人参皂苷具有显著的溶血作用，而以人参二醇为苷元（A型）人参皂苷则有抗溶血作用。皂苷水溶液肌肉注射易引起组织坏死，口服则无溶血作用。各类皂苷的溶血作用强弱可用溶血指数表示，溶血指数是指在一定条件（等渗、缓冲溶液及恒温）下能使同一动物来源的血液中红细胞完全溶

10、血的最低浓度，例如甘草皂苷的溶血指数为1:4000，薯蓣皂苷的溶血指数为1:400000。注意：中药提取液中的一些其他成分，如某些植物的树脂、脂肪酸、挥发油等亦能产生溶血作用，应注意识别。五、熔点与旋光度皂苷：无明显的熔点，一般只有分解点。皂苷元：熔点随分子中的羟基数目的增加而升高。甾体皂苷及其皂苷元的旋光度几乎都是左旋，旋光度还与双键有密切的关系，不饱和的皂苷元或乙酰化物均较相应的饱和化合物更趋向于左旋。六、皂苷的水解通常采用酸催化水解、氧化水解和酶解等。由于苷键所含的糖一般为-羟基糖，水解所需的条件较为剧烈，一些皂苷元往往会发生脱水、环合、双键移位、取代基移位和构型转化等变化，生成人工产物

11、，给研究工作带来诸多麻烦。因此常需要选用比较温和的水解方法，如光分解法、Smith氧化降解法、酶解法或土壤微生物淘汰培养法等。七、显色反应1.Liebermann反应：样品溶于乙酐中，加入一滴浓硫酸，呈黄红蓝紫绿等颜色变化，最后褪色。2.醋酐-浓硫酸（Liebermann-Burchard）反应：将样品溶于醋酐中，加入浓硫酸-醋酐（1:20）数滴，呈色同上。此反应可以区分三萜皂苷呈红或紫色，甾体皂苷最终呈蓝绿色。三氯乙酸（Rosen-Heimer）反应：将含皂苷样品的三氯甲烷溶液滴在滤纸上，加三氯乙酸试液一滴，加热生成红色渐变为紫色。在同样条件下，甾体皂苷加热至60显色，三萜皂苷必须加热至10

12、0才能显色，也生成红色渐变为紫色，可用于纸层析。三氯甲烷-浓硫酸反应：样品溶于三氯甲烷后加入浓硫酸，在三氯甲烷层呈现红色或蓝色，硫酸层有绿色的荧光。五氯化锑反应：将皂苷样品溶于三氯甲烷或醇后，点于滤纸上，喷以20%五氯化锑的三氯甲烷溶液（不应含乙醇和水），干燥后6070加热，显蓝色、灰蓝色或灰紫色斑点。芳香醛-硫酸或高氯酸反应：在使用芳香醛为显色剂的反应中，以香草醛最为普遍，其显色灵敏，常作为甾体皂苷的显色剂草醛外，尚可应用的还有对-二甲氨基苯甲醛。除香反应类型三萜皂苷甾体皂苷醋酐-浓硫酸呈红或紫色最终呈蓝绿色（Liebermann-Burchard）反应加热至100加热至60三氯乙酸（Ros

13、en-Heimer）反应呈红色至紫色呈红色，逐渐变为紫色练习题最佳选择题对人体黏膜有刺激性的化合物是黄酮苷香豆素苷皂苷环烯醚萜苷蒽醌苷答疑编号505629080105【正确答案】C第三节提取与分离一、皂苷的提取1.提取通法皂苷类常用醇提取，如果皂苷分子中羟基、羧基等极性基团较多，亲水性较强，用稀醇提取效果较好。先用亲脂性溶剂除去亲脂性杂质，然后用水饱和正丁醇萃取，减压蒸干，得粗制总皂苷，如人参总皂苷的提取。甲醇或乙醇提取-丙酮或乙醚沉淀法由于皂苷在甲醇或乙醇中溶解度大，在丙酮或乙醚中的溶解度小，因此将醇提取液适当浓缩后，加入丙酮或乙醚，皂苷可能被沉淀析出。碱水提取法对于一些酸性皂苷，可用碱提酸

14、沉。如槲寄生中土当归酸的提取。二、皂苷元的提取皂苷元多数难溶或不溶于水，先将皂苷水解得到皂苷元，再用两相萃取法。注意：在加酸加热水解提取皂苷元时，应注意在剧烈条件下皂苷元结构发生脱水、环合、双键位移等的变化。分离含羰基的皂苷元，常用季铵盐型氨基乙酰肼类试剂，如吉拉尔T（GirardT）、吉拉尔P（GirardP）试剂，一定条件下，这类试剂可以与含羰基的皂苷元生成腙，借此与不含羰基的皂苷元分离，而形成腙的皂苷元在HCl的作用下恢复到原皂苷的形式。三、皂苷的分离与纯化吸附柱色谱法吸附剂：硅胶、氧化铝和反相硅胶。洗脱剂：一般采用混合溶剂。分配柱色谱法一般用低活性的氧化铝或硅胶作吸附剂，用不同比例的三

15、氯甲烷-甲醇-水或其他极性较大的有机溶剂进行梯度洗脱。3.高效液相色谱法高效液相色谱法是目前分离皂苷类化合物最常用的方法，其分离效能较高采用反相色谱柱，以甲醇-水、乙腈-水等系统为洗脱剂。用于皂苷的分离制备一般第四节结构测定一、三萜皂苷1.质谱确定对于具有A、B环及12的三萜皂苷，分子中因具有环乙烯结构，容易发生D、E环上的取代基性质、数目和位置等。RDA裂解，根据生成的碎片离子峰可以2.NMR谱在高场区出现甲基氢信号，在0.181.5出现堆砌成山的亚甲基信号，在低场区出现受双键、羰基或羟基影响的氢信号。利用全去偶、偏共振等方法，可以获得皂苷元分子中碳架、取代基位置以及糖的连接方式等有用的信息

16、。二、甾体皂苷红外光谱（1）C-25的立体异构的区别A带B带C带D带25-D-1-1-1-1866863cm899894cm920915cm982cm25-L-1-1-1-1857852cm899894cm920915cm986cm25-D构型，B带强度C带强度，B约为C的2倍。25-L构型，B带强度C带强度，C约为B的34倍。（2）判断C-11或C-12位羰基是否形成共轭体系：如果甾体皂苷元的C-11或C-12位有羰基（非共轭体系），则只在17051715cm-1处有一个吸收峰，且C-11位羰基比C-12位羰基频率稍高。如果C-12位羰基成，-不饱和酮的体系（有双键成共轭体系），则在-1（双

17、键）及16001605cm16731679cm-1（羰基）处各有一个吸收峰。（3）有双键的甾体皂苷：在15801680cm-1有红外吸收，在30703085cm-1和680980cm-1处可见较弱的吸收峰。质谱来源于E环和F环的碎片离子在质谱中很有特征，对甾体皂苷元的结构测定非常有用。甾体皂苷元的质谱中均出现一个很强的m/z139基峰、中等强度的m/z115碎片峰以及一个很弱的m/z126辅助离子峰，这些峰均来自E环和F环部分。若甾体皂苷元C-26位上连有羟甲基，则其基峰为m/z155。25（27）皂苷元基峰为137。3.NMR谱（1）1H-NMR谱：甾体皂苷元在高场区有4个甲基的特征峰。其中

18、18、19位甲基氢均为单峰，21、27位甲基氢均为双峰，后者处于较高场.16、26位上的氢因与氧同碳故位于较低场。27位甲基的化学位移值因C-25位构型的不同而不同，25R型一般比25S型处于较高场。C-26上的两个氢的信号在25R异构体中化学位移相近，而在25S异构体中差别较大。2）13C-NMR谱：螺甾烷醇类皂苷元的C-22信号大多数情况下出现在109.50.1处，这是一个特征标志。第五节研究实例一、人参人参含有皂苷、多糖和挥发油等多种化学成分，人参皂苷为人参的主要有效成分之一。中国药典以人参皂苷为指标成分对人参、西洋参、红参、人参叶和三七进行定性鉴定和含量测定。人参、西洋参和红参的质量控

19、制成分：人参皂苷Rg1、人参皂苷Re和人参皂苷Rb1；人参叶的质量控制成分：人参皂苷Rg1和人参皂苷Re；三七的质量控制成分:人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1和三七皂苷R1；对照品采用各自的指控成分。人参贮藏时需置阴凉干燥处，密闭保存，防蛀，防霉。（一）结构与分类人参皂苷可以分为三类，分别是人参皂苷二醇型（A型）、人参皂苷三醇型（B型）和齐墩果酸型（C型）。1.人参二醇型A型：属于达玛烷型四环三萜皂苷，6位碳无羟基取代，其皂苷元为20（S）-原人参二醇，如人参皂苷Rb1、Rc、Rd等。2.人参三醇型B型：属于达玛烷型四环三萜皂苷，6位碳有羟基取代，其皂苷元为20（s）-原人参三醇，如人参皂苷Re

20、、Rf、Rg1等。3.齐墩果酸型C型：属于齐墩果烷型五环三萜衍生物，其皂苷元是齐墩果酸，如人参皂苷R0。A型皂苷元为20（S）-原人参二醇，B型则为20（S）-原人参三醇。这些皂苷的性质都不太稳定，用无机酸水解时C-20的构型易转化为R型，继之侧链受热发生环合，生成人参二醇和人参三醇。原人参三醇型皂苷在同样条件下生成人参三醇。由此可以看出，无论是A型皂苷还是B型皂苷，加酸、加热后所得的皂苷元人参二醇或人参三醇均是异构化的产物。人参二醇类皂苷的真正皂苷元为20（S）-原人参二醇，其分子中有3个羟基，其中羟基和C-20位羟基可能与糖结合成苷。C-3位（二）人参皂苷的提取与分离人参皂苷单体成分的分离

21、一般采用硅胶色谱法，常以三氯甲烷-甲醇-水（65:35:10下层）和正丁醇-乙酸乙酯-水（4:1:5上层）等作为洗脱系统。如果用7%HCl的稀乙醇溶液处理人参总皂苷，其酸水解产物进行硅胶色谱，则可以得到人参二醇、人参三醇和齐墩果酸。（三）人参在临床应用中应注意的问题人参毒性很小，长期服用或剂量过大，可引起兴奋、失眠、心悸、口干舌燥和口舌生疮等症状。人在内服3%人参酊剂100ml后，仅感到轻度不安和兴奋，超过200ml可出现中毒现象：全身玫瑰疹、瘙痒、眩晕、头痛、体温升高及出血。临床上对于实证，如燥热引起的咽喉干燥症等忌用人参，临床应用应注意。二、甘草（一）甘草主要成分和性质甘草所含的三萜皂苷以

22、甘草皂苷含量最高。甘草皂苷又称甘草酸，为甘草中的甜味成分，无色柱状结晶，mp220（分解），27D+46.2。中国药典上将甘草和炙甘草的质量控制成分定为甘草酸，对照品采用甘草酸铵，同时将甘草苷也列入质量控制成分之一，对照品采用甘草苷（黄酮苷）。甘草皂苷易溶于稀热乙醇，几乎不溶于无水乙醇或乙醚，但极易溶于稀氨水中，通常利用该性质提取甘草皂苷。甘草皂苷水溶液有微弱的起泡性和溶血性；甘草皂苷可以形成钾盐或钙盐形式，并存在于甘草中；甘草皂苷与5%的稀硫酸在加压、110120条件下水解，可生成一分子的甘草皂苷元（甘草次酸）和两分子的葡萄糖醛酸。生物活性：甘草皂苷和甘草次酸都具有促肾上腺皮质激素（ACTH

23、）样的生物活性，临床上作为抗炎药使用，并用于治疗胃溃疡，但只有18-H的甘草次酸才具有ACTH样的作用，18-H型则没有此种生物活性。（二）提取方法甘草酸铵盐制备由于甘草酸皂苷分子中含羧基，可以使用碱溶酸沉法进行提取与分离。甘草酸单钾盐的制备甘草酸不易精制，一般需制成钾盐才能进一步精制成纯品。甘草次酸的制备甘草次酸可以通过将甘草酸单钾盐进行部分水解制取，得到的甘草次酸粗品经乙醇重结晶得到甘草次酸晶体。（三）甘草在临床应用中应注意的问题甘草毒性甚低，有潴钠排钾作用，长期服用，能引起水肿和血压升高，过量服用可发生浮肿、气喘、头痛，伴以高血压、肺水肿，对老年患者可引发心脏性气喘等；甘草次酸可抑制豚鼠

24、甲状腺功能，有降低基础代谢的趋势。临床应用应注意。三、黄芪（一）黄芪中皂苷成分的结构类型皂苷类结构主要为：四环三萜及五环三萜苷类。主要皂苷成分：在膜荚黄芪中有乙酰黄芪苷、黄芪苷-，异黄芪苷、，黄芪皂苷甲、乙、丙，环黄芪醇和大豆皂苷；蒙古黄芪中有黄芪苷、和大豆皂苷。黄芪苷（astragaloside）：又名黄芪甲苷。分子式C41H68O14，分子量784，mp295296。中国药典以黄芪甲苷为黄芪和炙黄芪的质量控制成分之一，同时将另一主要成分毛蕊异黄酮葡萄糖苷也作为两种药材质量控制成分，以保障药材的质量。生物活性：黄芪皂苷具有多种生物活性，其中黄芪甲苷是黄芪中主要生理活性成分，具有抗炎、降压、镇

25、痛、镇静作用，并能促进再生肝脏DNA合成和调节机体免疫力的功能。（二）黄芪的提取与分离黄芪中黄芪皂苷的提取分离，可利用黄芪根粉，经石油醚回流提取，硅胶柱色谱分离，石油醚-丙酮洗脱制得。（1）黄芪中黄芪皂苷的提取分离。（2）内蒙黄芪中黄芪苷、黄芪苷的提取与分离（3）阿尔泰黄芪皂苷成分的提取分离。（三）黄芪在临床应用中应注意的问题黄芪临床上主要用于心悸、黄疸等症，有报道黄芪注射液致过敏性休克、发热，引起药物疹等，过敏体质者应慎用，临床应用上应注意。四、柴胡从干燥根中提取得柴胡总皂苷（约1.6%3.8%），已证明具有解热抗炎、抗肝损伤、抗辐射损伤、抗菌等作用，是柴胡的主要有效成分。柴胡贮藏时需置通风干燥处，防霉，防蛀。（一）柴胡的化学成分结构分类：三萜皂苷。柴胡皂苷元为齐墩果烷衍生物。中国药典指标性成分：柴胡皂苷a和柴胡皂苷d，两者的总含量大于等于0.30%。型的皂苷，其结构中具有13、28-环氧醚键，是柴胡中的原生苷，如柴胡皂苷a、c、d、e等；型柴胡皂苷为异环双烯类，如柴胡皂苷b1、b2等，为柴胡皂苷大多为次生苷；型为12齐墩果烷衍生物，并且大多在C-11位有OCH3取代，柴胡皂苷大多为为次生苷，是因为在提取过程中植物体内所含酸性成分的影响，使型皂苷结构中的环氧醚键开裂而产生的，如柴胡皂苷b3、b4等