天然药物化学-皂苷.

第八章皂苷学习目标通过学习皂苷的基本概念、结构分类、理化性质、提取与分离的有关知识，为后续章节的学习奠定基础。本章内容：概述结构类型理化性质提取与分离★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。概述二、分布1、甾体皂苷：主要分布薯蓣科、百合科、玄参科、菝葜(báqià)科、龙舌兰科等单子叶植物中。2、三萜皂苷：三萜类在自然界分布广泛，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。2、三萜皂苷的分布主要分布于石竹科、五加科、豆科、七叶树科、远志科、桔梗科及玄参科。含有三萜类成分的主要中药如人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗、川楝皮、泽泻、灵芝等。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、三糖链次皂苷：原生苷被部分降解(酶解)的产物四、生物活性1、甾体皂苷类抗生育：杀灭精子、抗早孕(薯蓣皂苷元)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（甘草酸）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。黄山药蒺藜盾叶薯蓣抗肿瘤：从百合科植物虎眼万年青中分离出一种皂苷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。虎眼万年青2、三萜皂苷类近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。如：乌苏酸为夏枯草等植物的抗癌活性成分，雪胆甲素是山苦瓜的抗癌活性成分夏枯草山苦瓜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。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。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。柴胡★第一节结构与分类按苷元结构分为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。一、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。5OO异螺旋甾烷1234678101118191213141516172021222324252627ABCDEFOO螺旋甾烷1234678101118191213141516172021222324252627ABCDEF通式：HHH9H5HH9HH（一）甾体皂苷元的结构特点1、四环三侧链，呋喃加吡喃；分子中含有A、B、C、D、E、F六个环，A、B、C、D环为甾体母核；C17位上侧链和C16骈合为五元含氧环（呋喃环E），E环上又以螺缩酮形式连接六元含氧环（吡喃环F），共同组成螺旋甾烷结构。2、前二反与顺，后三皆为反；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。3、所有的甾体皂苷元在C10、C13、C20和C25位都有一个甲基，C10、C13位的甲基为角甲基，均为β-型；C20位甲基为α-型。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）。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、分子中有三个手性碳：C20、C22、C256、甾体皂苷分子大多不含羧基，呈中性，故甾体皂苷又称为中性皂苷。（二）甾体皂苷的结构分类1、单糖链皂苷：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）2、双糖链皂苷：①两个糖链分别与甾体皂苷元上的C3-OH和F环变形后形成的-OCH3相结合，如颠茄皂苷A。②两个糖链分别与甾体皂苷元上的C3和C1位置的羟基结合。③两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。OOOOHOHOOOOHOOOHOHglcglcgalaOCH2OH薯蓣皂苷元H剑麻皂苷元薤xiè白苷丁纽替皂苷元2（三）结构举例二、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，又称为酸性皂苷。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。（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，C4位上有偕二甲基，C30甲基连接在C14位上，根据C18甲基位置不同,四环三萜皂苷元分成三类：1、羊毛脂甾型2、达玛烷型3、葫芦烷型1、羊毛脂甾烷型13478911121315171920212223242627282910HH3018H羊毛脂烷型14羊毛脂甾烷也叫羊毛脂烷，C18-甲基连接在C13位上。羊毛脂醇是羊毛脂的主要成分，它也存在于大戟属植物Euphorbiabalsamifera的乳液中。HOHH羊毛脂醇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，26-COOH，是羊毛甾烷的高度氧化化合物。2017141310HHHHHCOOHOOHOOO灵芝酸C3111523261347891112131517181920212223242627282910HHH30dammarane达玛烷型2、达玛烷型达玛烷型的结构特点是C18-甲基由C13位转为到C8位连接。棒锤三萜AHHHOHOHOOHOH20棒锤三萜A(neoalsamitinA)是从葫芦科植物棒锤瓜(Neoalsomitraintegrifoliola)茎皮中分到的达玛烷型三萜类成分。举例：人参中含有人参皂苷(ginsenosides)20R原人参二醇R=H20RR=α-OH20SR=α-OH20S原人参二醇原人参三醇R=HHOHOHO2017141310HHHHHOHOR8H2017141310HHHHOR8H原人参三醇人参中的人参皂苷(ginsenosides):由达玛烷衍生的人参皂苷，在生物活性上有显著的差异。例如由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。四环羊毛与达玛；差别仅在18甲；十三羊毛八达玛3、葫芦烷型基本骨架同羊毛甾烷型，唯其A/B环上的取代基不同，即有5-H、8-H、10-H、9位连有-CH3。葫芦烷型（cucurbitane）135791113141517202122242526272829301918HOHHH810许多来源于葫芦科植物的中药，如甜瓜蒂、丝瓜子、苦瓜、喷瓜等均含有此类成分，总称为葫芦素类。葫芦素类除有抑制肿瘤的作用外，还有抗菌、消炎、催吐、致泻等广泛的生物活性。例如由雪胆属植物小蛇莲根中分出雪胆甲素和乙素，临床上用于急性痢疾、肺结核、慢性气管炎的治疗，均取得较好疗效。HOHORHOOOHOHO雪胆甲素R=Ac雪胆乙素R=H（二）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）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，母环上有8个甲基，其中C4和C20位为偕二甲基，C28常有-COOH，有时也在C4位，C3常有羟基，C12、C13位往往有不饱和双键的存在。123456789101112131415161718192021232425262728293022齐墩果烷ABCDEHHHHCOOHHHO齐墩果酸齐墩果酸具有抗炎、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。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。含齐墩果酸的植物很多，但含量超过10%的很少，从刺五加、龙牙葱木中提取齐墩果酸，得率都超过10%，纯度在95%以上，是很好的植物资源。油橄榄女贞子刺五加刺五加是我国自古以来一种名贵的中草药，经常饮用，使人增加体力，增加智力“宁得一把五加，不要金玉满车”，这是人们对刺五加作用的最佳评价。甘草中含有甘草次酸和甘草酸[又称甘草皂苷或甘草甜素]。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。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RHβ-D-gluA2-D-gluA4-D-gluA3-D-gluA2α-D-gluA-α-D-gluA--D-gluA--D-gluA-βββββCOOHHOROH18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。甘草次酸具有抗菌、抗肿瘤及肾上腺皮质激素样作用，可制成抗炎抗过敏制剂，用于治疗风湿性关节炎、气喘、过敏性及职业性皮炎、眼耳鼻喉科炎症及溃疡等。甘草HOCH2R1CH2OHR2R1R2OHOHHOHOHOHαββ---柴胡皂苷元A柴胡皂苷元B柴胡皂苷元C柴胡皂苷有明显的抗炎作用，并能减低血浆中胆固醇和甘油三酯的水平。2、α-香树脂烷型（乌苏烷型）-香树脂烷型,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。HHH232526272930乌苏烷1920OHCOOH熊果酸熊果酸又名乌索酸，乌苏酸，属三萜类化合物，在熊果叶、女贞叶、车前草、石榴叶和果实中均有存在。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。车前草：清热利尿，祛痰，凉血，解毒。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。研发进展中药地榆具有凉血止血的功效，其中含有地榆皂苷B,E，是乌苏酸的苷。HAra(p)HHCOOR地榆皂苷BR=HR=3-Ac-glc地榆皂苷E地榆羽扇豆烷HHHH1920212229303、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。•白桦脂醇存在于中草药酸枣仁、桦树皮、棍栏树皮、槐花等中。•白桦脂酸存在于酸枣仁、桦树皮、柿蒂、天门冬、石榴树皮及叶、睡菜叶等中。•羽扇豆醇存在于羽扇豆种皮中。RHO2726252423222119181716151413121110987654321HHHH202930HR=CH3R=CH2OHR=COOH羽扇豆醇白桦脂醇白桦脂酸具有消炎、抗病毒、抗肿瘤、抑制头发纤维中蛋白质溶解、改善受损头发光泽、促进头发生长等活性羽扇豆天门冬•不符合甾体皂苷元结构特点的是•A．含A、B、C、D、E和F六个环•B．E环和F环以螺缩酮形式连接•C．E环是呋喃环，F环是吡喃环•D．C10、C13、C17位侧链均为β-构型•E．分子中常含羧基，又称酸性皂苷•不符合异螺旋甾烷结构特点的是•A．C10β-CH3•B．C1