第八章-皂苷和强心苷-(1)

第八章皂苷和强心苷教学目的与要求1.熟悉皂苷、强心苷的主要结构类型及理化性质2.掌握皂苷、强心苷的颜色反应及其应用3.掌握强心苷的酸水解法和酶水解法及其应用4.熟悉皂苷、强心苷的一般提取分离方法5.了解皂苷、强心苷的波谱特征经典含义——存在于植物体内一类比较复杂的苷类化合物，其水溶液振摇后可产生持久的肥皂样泡沫，因此而得名。现代含义——螺甾烷以及与其生源途径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。第一节皂苷一、皂苷的分类及结构特点皂苷甾体皂苷三萜皂苷螺甾烷醇型:25S(L)（C25-甲基直立a键、为β型）异螺甾烷醇型:25R(D)(C25-甲基平伏e键、为型)变形螺甾烷醇型：F环变形为呋喃甾烷（五元含氧环）呋甾烷型：F环裂环,C26-OH多与葡萄糖相连成苷四环三萜皂苷五环三萜皂苷达玛甾烷型羊毛脂甾烷型β-香树脂烷型(齐墩果烷型)-香树脂烷型（乌苏烷型）羽扇豆烷型(一)甾体皂苷1、甾体皂苷的结构特征：甾体皂苷由甾体皂苷元与糖（-羟基糖）缩合而成。甾体皂苷元由27个碳原子、六个环组成，其基本碳架是螺甾烷的衍生物。OOABCDEF123456789101112131415161718192021222324252627（3）C25的绝对构型依其上甲基的取向不同有两种：C-25甲基是β-构型称为螺甾烷[绝对构型为L(S)型]，C-25甲基是-构型称为异螺甾烷[绝对构型为D(R)型]。（1）甾体皂苷元中有六个环，A、B、C、D四个环具有甾体母核结构,C-22是螺原子,E、F环以螺缩酮形式连接。（2）A、B环有顺、反两种稠合方式。B、C环和C、D环均为反式稠合。C25-甲基直立a键、为β型L型(25S25L25β)平伏e键、为型D型（25R25D25)螺甾烷型异螺甾烷型(4)取代基团：OH多在C3-位或其他位置,且多为β-型羰基多在C12-位双键多在△5,△9（11）,少数在△25（27）位甾体皂苷不含羧基，呈中性，故称为中性皂苷。(5)常见的糖有:D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖及D-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸等较为常见,此外也可见到夫糖和加拿大麻糖及6-去氧葡萄糖和6-去氧半乳糖。(6)成苷的位置:与苷元C-3上的羟基连接成苷,也有在C-1或C-26位置上成苷的。OOHO20222325181927OOHO1310132.甾体皂苷苷元的结构类型异螺甾烷醇型螺甾烷醇型25CH2OHO1819OHO2627变形螺甾烷醇型27OHOHOHO呋甾烷醇型（1）三萜皂苷苷元为30个碳原子组成的三萜类衍生物,大多数在24或28位有羧基,故又称酸性皂苷。（2）常见的糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸，另外还有D-呋糖、D-鸡纳糖、D-芹糖、乙酰基和乙酰氨基糖等。（3）成苷的位置多为3位醇皂苷或28位酯皂苷；另外也有16、21、23、29位等醇羟基成苷。（4）常见的三萜皂苷有单糖链三萜皂苷、双糖链三萜皂苷和三糖链皂苷(二)三萜皂苷1、三萜皂苷的结构特点2、三萜皂苷元的结构类型：常见的有四环三萜皂苷和五环三萜皂苷。（1）四环三萜皂苷元:其基本骨架也是甾体结构母核，A/B、B/C、C/D环均为反式稠合。131013141720222425263029282723191852120252621183029282723195羊毛脂甾烷型达玛甾烷型β-香树脂烷型又称齐墩果烷型A/B、B/C、C/D环为反式稠合D/E环为顺式稠合-香树脂烷型又称乌苏烷型A/B、B/C环为反式稠合C/D、D/E环为顺式稠合（2）五环三萜皂苷元类型23456710131417202122293028272625242313282726252423OHHHH12930羽扇豆烷型A/B、B/C、C/D、D/E环均为反式稠合木栓烷型A/B、B/C、C/D、D/E环均为反式稠合HHH232425262728HH29HH2019212230二、皂苷的理化性质1、性状皂苷大多为无色或乳白色无定形粉末（低聚糖苷，极性大，分子量大）；皂苷元（极性小）大多有完好结晶；皂苷多数具有苦而辛辣味，对粘膜有强烈刺激性，尤其鼻粘膜，易引起喷嚏。皂苷大多具吸湿性。2、溶解性皂苷（低聚糖苷，极性大）易溶于水、稀醇、含水丁醇，难溶于丙酮、乙醚等；次生皂苷（极性降低）易溶于醇、丙酮、乙酸乙酯等；皂苷的助溶作用（表面活性剂作用），可以增大其他成分在水中的溶解度。3、表面活性皂苷水溶液经强烈振摇能产生大量持久性泡沫，且不因加热而消失。原因：皂苷分子中糖——亲水性苷元——亲脂性降低水溶液表面张力作用所致，但也有些皂苷起泡性不明显。三萜皂苷酸水液的泡沫和碱水液的泡沫持续时间相同甾体皂苷碱水液泡沫比酸水液的泡沫持续时间长几倍4、溶血作用（1）溶血性：皂苷的水溶液能破坏红血球而有溶血作用。但F环开环的皂苷没有溶血性。（2）溶血指数：皂苷对同一来源的红细胞稀悬浮液，在一定条件下（相同pH、等渗、恒温等）造成完全溶血的最低浓度。例如薯蓣皂苷的溶血指数为1：400000，甘草皂苷的溶血指数为1：4000。（3）溶血原因多数皂苷+红细胞壁上的胆甾醇→不溶性复合物↓破坏血红细胞的正常渗透性使细胞内渗透压增加而崩裂5、与金属盐的沉淀反应酸性皂苷+中性盐（硫酸铵、醋酸铅）→沉淀酸性皂苷+碱性醋酸铅→沉淀中性皂苷+碱性醋酸铅、氢氧化钡→沉淀应用：分离两种皂苷6、与胆甾醇的沉淀反应：皂苷与胆甾醇可形成分子复合物的沉淀。生成的分子复合物沉淀用乙醚回流提取时，胆甾醇可溶于乙醚，皂苷不溶。沉淀规律如下:①凡有3β-OH，A/B环反式稠合(5-H)或Δ5的平展结构的甾醇，与皂苷形成的分子复合物的溶度积最小。②凡有3-OH或3β-OH经酯化或成苷的甾醇，不能与皂苷形成难溶性分子复合物。③三萜皂苷与甾醇形成的分子复合物的稳定性低于甾体皂苷与甾醇形成的分子复合物。皂苷在无水条件下可与强酸、中等强酸、Lewis酸等作用下发生颜色反应：醋酐-浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应）黄红紫蓝褪色黄红紫蓝绿色褪色五氯化锑反应（Kahlenberg反应）三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）氯仿-浓硫酸反应（Salkowski反应）冰醋酸-乙酰氯反应（Tschugaeff反应）7、皂苷的颜色反应三、皂苷的提取分离甾体皂苷——主要作为合成激素等的原料，故以提取苷元较为实用。三萜皂苷——为许多中药的有效活性成分，故以提取原生苷为主。（一）皂苷苷元的提取与分离方法1原才料加水，36℃保温24~48小时浸泡预发酵3%硫酸加热水解3~6小时，过滤，水洗，干燥1、皂苷苷元的提取料渣料渣石油醚、或甲苯连续回流4~6小时提取提取液适当回收溶剂，放置析晶，抽滤皂苷元粗品乙醇或丙酮处理，活性炭脱色重结晶皂苷元方法2.原材料稀醇水溶液提取皂苷两相酸水解法、酶水解、smith降解法水解液皂苷元苯、氯仿等有机溶剂萃取萃取液回收溶剂色谱分离法吸附原理：硅胶、氧化铝苯-氯仿、苯-甲醇、氯仿-甲醇不同比例洗脱2、皂苷苷元的分离（二）皂苷的提取与分离n-BOH(皂苷)水(水溶性杂质）1、皂苷的提取：原材料稀醇提取乙醇液料渣浓缩后，石油醚-水萃取石油醚水n-BOH萃取水洗30%乙醇50%乙醇70%乙醇TLC检查皂苷，合并洗脱液，浓缩，醇溶+丙酮（乙醚）→皂苷沉淀(醇/丙酮法)n-BOH(皂苷)浓缩浓缩液大孔吸附树脂2、皂苷的分离（分配色谱）：正相柱层析支持剂：硅胶固定相：水流动相：氯仿：甲醇：水CH2Cl2:甲醇：水反相柱层析固定相：RP-18、RP-8、RP-2流动相：甲醇：水，乙腈：水试剂类型鉴别特点鉴别意义用于两类皂苷的区别四、皂苷的检识及结构测定（一）皂苷的化学检识——颜色反应醋酐-浓硫酸反应甾体皂苷最后呈蓝绿色三萜皂苷最后显红或紫红色三氯醋酸反应三萜皂苷加热至100℃才显色用于两类皂苷的区别甾体皂苷加热至60℃即可显色盐酸-对二甲氨基苯甲醛（Ehrlich试剂，简称E试剂）螺甾烷醇类皂苷不显色呋甾烷醇类皂苷显红色茴香醛-硫酸(Anisaldehyde,简称A试剂）螺甾醇类皂苷显黄色呋甾醇类皂苷显黄色可用于两类不同苷元皂苷的区别可用于两类不同苷元皂苷的区别官能团（λmax）孤立双键205~225nm（ε900）羰基285nm（ε500）a、β-不饱和酮基240nm（ε11000）饱和的甾体皂苷元与共轭双键235nm浓硫酸40℃，1hr220~275nm（二）波谱特征检识1、紫外特征（UV）饱和的甾体皂苷元紫外区无吸收依吸收峰的位置（λmax）及吸光系数（ε）与标准图谱相对照，即可用于不同皂苷元的鉴别甾体皂苷的螺缩酮结构在红外光谱的指纹区表现特征性四个吸收峰：2．红外光谱（IR）可用于C-25构型的鉴别（两种皂苷元的鉴别）25D(R)系：980cm-1(A)、920cm-1(B)、900cm-1(C)、860cm-1(D);其中A带最强，C带较B带强3~4倍25L(S)系：980cm-1(A)、920cm-1(B)、9900cm-1(C)、860cm-1(D);其中A带最强，B带较C带强2倍当F环开裂，无螺缩酮结构，无此特征。当甾环11或12位有羰基时,则在1751~1705cm-1处只有一个吸收峰；且11位羰基的吸收频率比12位羰基的高。若12位羰基形成，β-共轭体系，则在1605~1600cm-1（双键）及1697~1673cm-1（羰基）处各有一个吸收峰甾体皂苷的螺缩酮结构139（基峰）、115（中）、126（弱）若C25-OH或C27-OH+16155（基峰）、131（中）、142（弱）OH乙酰化OAc+58197（基峰）OH甲基化OMe+30169（基峰）若△25（27）-2137（基峰）、113（中）、124（弱）若C17–OH139减弱、126（基峰）、155、153二个峰推断F-环的取代情况3.质谱（MS）m/z139（基峰）m/z115（中）m/z126辅助离子m/z137m/z113m/z124OOOOHFO++OOOH+F五环三萜皂苷在12位和13位间有一双键，具有环己烯的结构，很容易发生RDA（逆Diels-Alder）裂解，将分子分为两大碎片。根据生成的碎片离子峰可以确定A、B环及D、E环上取代的性质、数目几位置。1HNMR特征：在高场区出现18、19、21、27-CH3的信息特征；4、核磁共振δ1.10(25S、L-型)δ0.7(25R、D-型)依δ27-HD、L-构型判断21-CH33Hd27-CH33Hd18-CH33Hs19-CH33Hs18-CH3处于较高场27-CH3处于较高场（2）在低场区出现C16–HC26-2H的信息特征，而且，依C26-2H化学位移的差值（△δ）可用于D、L-构型的判断C26-2HD-型：（25R)3.3、3.95；L-型（25S)3.36（3）结构中的许多亚甲基、次甲基质子堆积成复杂峰图△δ相近：L-型（25S)△δ相差比较大：D-型：（25R)3.313CNMR:碳谱宽度比氢谱宽30倍，分子微小差异即可引起碳谱化学位移的区别，并可利用全氢去偶、偏共振去偶、高分辨碳谱等得到的信息参数几乎可以将皂苷元分子27个碳原子（包括季碳、羰基碳原子）的特征峰全部辨认出来。甾体皂苷元碳谱特征及位移规律：21、18、19、27-甲基碳原子δ在20ppm以下16-碳原子δ在80ppm左右26-碳原子δ在109ppm左右双键碳原子115~150ppm羰基碳原子200ppm左右碳原子被含氧基团取代，δ+40~45ppm含义:是指存在于植物体内的一类对心脏具有显著生物活性的甾体苷类化合物。132564R78910111213141516171819ABCD第二节强心苷类一、强心苷的结构与分类（一）苷元部分：为甾体衍生物。其结构特征为：1.甾体母核的四个环为顺-反-顺的稠合方式2.苷元的3-位、14-位常连有羟基，且多为β-型3.甾体母核的C17-位上连