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1、第三节 甾体皂苷一、概述甾体皂苷（steroidal saponins）是一类由螺甾烷（spirostane）类化合物与糖结合而成的甾体苷类，其水溶液经振摇后多能产生大量肥皂水溶液样的泡沫，故称为甾体皂苷。甾体皂苷类在植物中分布广泛，但在双子叶植物中较少，主要分布在单子叶植物中，大多存在于百合科、薯蓣科、石蒜科和龙舌兰科，菠萝科、棕榈科、茄科、玄参科、菝葜科、豆科、姜科、延龄草科等植物中也有存在。中药麦冬、薤白、重楼、百合、玉竹、知母、白毛藤等富含甾体皂苷。此外，由多种海洋生物和动物体内亦分离到一系列结构特殊的甾体皂苷。由于甾体皂苷元是合成甾体避孕药和激素类药物的原料，国内外学者于20世纪60
2、年代在寻找该类药物资源和改进工艺等方面做了大量工作。进入80年代后，随着分离技术、结构研究手段的飞速发展，促使极性较大、糖链较长的皂苷研究有了突破性进展。进入20世纪90年代，随着甾体皂苷化学的发展，许多新的生物活性物质逐渐被发现，特别是防治心脑血管疾病、抗肿瘤、降血糖和免疫调节等作用引起了国际上的广泛关注，一些新的皂苷类药物开始进入临床使用，并取得满意的结果。如从黄山药（Dioscorea panthaica）植物中提取的甾体皂苷制成的地奥心血康胶囊，对冠心病心绞痛发作疗效很好。心脑舒通为蒺藜（Tribulus terres tris）果实中提取的总皂苷制剂，临床用于心脑血管疾病的防治，具有
3、扩冠、改善冠脉循环作用，对缓解心绞痛、改善心肌缺血有较好疗效。甾体皂苷还具有降血糖、降胆固醇、抗菌、杀灭钉螺及细胞毒等活性。如欧铃兰次皂苷有显著的抗霉菌作用，对细菌也有抑制作用；蜘蛛抱蛋皂苷具有较强的杀螺活性；由作为云南白药原料的重楼（Paris polyphylla）中分得两个有细胞毒活性的化合物，称皂苷和皂苷，对P388、L-1210、KB细胞均有抑制作用。还有研究表明，大蒜中的甾体皂苷是其降血脂和抗血栓作用的活性成分。甾体皂苷具有的表面活性和溶血作用与三萜皂苷相似，但F环开裂的皂苷不具溶血性，也无抗菌活性。二、甾体皂苷的结构与分类 1 甾体皂苷的结构特征 甾体皂苷由甾体皂苷元与糖缩合而成
4、。甾体皂苷元由27个碳原子组成，其基本碳架是螺甾烷的衍生物。（1）甾体皂苷元结构中含有六个环，除甾体母核A、B、C和D四个环外，E环和F环以螺缩酮（spiroketal）形式相连接，构成螺旋甾烷结构。（2）一般A/B环有顺、反两种稠合方式，B/C和C/D环均为反式稠合。（3）E环和F环中有C20、C22和C25三个手性碳原子。其中，20位上的甲基均处于E环的平面后，属于型（20E或20F），故C20的绝对构型为S型。22位上的含氧侧链处于F环的后面，亦属型（22F），所以C22的绝对构型为R型。C25的绝对构型依其上的甲基取向的不同可能有两种构型，当25位上的甲基位于F环平面上处于直立键时，为
5、取向（25F），其C25的绝对构型为S型，又称L型或neo型，为螺旋甾烷；当25位上的甲基位于F环平面下处于平伏键时，为取向（25F），所以其C25的绝对构型为R型，又称D型或iso型，为异螺旋甾烷。螺旋甾烷和异螺旋甾烷互为异构体，它们的衍生物常共存于植物体中，由于25R型较25S型稳定，因此，25S型易转化成为25R型。（4）皂苷元分子中常多含有羟基，大多在C3位上连有羟基，且多为取向。除C9和季碳外，其它位置上也可能有羟基取代，有取向，也有取向。一些甾体皂苷分子中还含有羰基和双键，羰基大多在C12位，是合成肾上腺皮质激素所需的结构条件；双键多在5和9（11）位，少数在25（27）位。（5）
6、组成甾体皂苷的糖以D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖和L-阿拉伯糖较为常见，此外，也可见到夫糖和加拿大麻糖。在海星皂苷中还可见到6-去氧葡萄糖和6-去氧半乳糖。糖基多与苷元的C3-OH成苷，也有在其它位如C1、C26位置上成苷。寡糖链可能为直链或分枝链。皂苷元与糖可能形成单糖链皂苷或双糖链皂苷。（6）甾体皂苷分子结构中不含羧基，呈中性，故又称中性皂苷。2甾体皂苷的结构类型 按螺甾烷结构中C25的构型和F环的环合状态，将其分为四种类型。（1）螺甾烷醇（spirostanol）型 由螺甾烷衍生的皂苷为螺甾烷醇型皂苷。如从中药知母（Anemarrhena asphodeloides）中分得
7、的知母皂苷A-（timosaponin A-），其皂苷元是菝葜皂苷元（sarsasapogenin），化学名为5,20F,22F,25F螺旋甾-3-醇，简称螺旋甾-3-醇。 螺甾烷醇 异螺甾烷醇 呋甾烷醇 变形螺甾烷醇 （2）异螺甾烷醇（isospirostanol）型 由异螺甾烷衍生的皂苷为异螺甾烷醇型皂苷。如从薯蓣科薯蓣属植物根茎中分得的薯蓣皂苷（dioscin），其水解产物为薯蓣皂苷元（diosgenin），化学名为5-20F,22F,25F螺旋甾烯-3-醇，简称5-异螺旋甾烯-3-醇，是合成甾体激素类药物和甾体避孕药的重要原料。 （3）呋甾烷醇（furostanol）型 由F环裂环而衍
8、生的皂苷称为呋甾烷醇型皂苷。呋甾烷醇型皂苷中除C3位或其它位可以成苷外，C26-OH上多与葡萄糖成苷，但其苷 键易被酶解。在C26位上的糖链被水解下来的同时F环也随之环合，成为具有相应螺甾烷或异螺甾烷侧链的单糖链皂苷。例如菝葜（Smilax aristolochiaefolia）根中的菝葜皂苷（parillin），属于螺甾烷醇型的单糖链皂苷。与菝葜皂苷伴存的原菝葜皂苷（sarsaparilloside），是F环开裂的呋甾烷醇型双糖链皂苷，易被-葡萄糖苷酶酶解，失去C26位上的葡萄糖，同时F环重新环合，转为具有螺甾烷侧链的菝葜皂苷。 知母皂苷A- 薯蓣皂苷 -葡萄糖苷酶 原菝葜皂苷 菝葜皂苷 （
9、4）变形螺甾烷醇（pseudo-spirostanol）型 由F环为呋喃环的螺甾烷衍生的皂苷为变形螺甾烷醇型皂苷。天然产物中这类皂苷较少。其C26-OH为伯醇基，均与葡萄糖成苷。在酸水解除去此葡萄糖的同时，F环迅速重排为六元吡喃环，转为具有相应螺甾烷或异螺甾烷侧链的化合物。如从新鲜茄属植物Solanum aculeatissimum中分得的aculeatiside A，是纽替皂苷元（nuatigenin）的双糖链皂苷，当用酸水解时，可得到纽替皂苷元和异纽替皂苷元。纽替皂苷元 H Aculeatiside异纽替皂苷元 近10年来，随着甾体类化学研究的不断发展，发现了一批结构新颖的甾体皂苷，其苷元
10、的结构骨架也已超出了传统的概念，例如1-dehydrotrilleno-genin，为18-去甲异螺甾烷醇的衍生物。 1- dehydrotrillenogenin三、 甾体皂苷的理化性质 1性状 甾体皂苷大多为无色或白色无定形粉末，不易结晶，而甾体皂苷元多有较好的结晶形状。它们的熔点都较高，苷元的熔点常随羟基数目增加而升高。甾体皂苷和苷元均具有旋光性，且多为左旋。 2. 溶解性 甾体皂苷一般可溶于水，易溶于热水、稀醇，难溶于丙酮，几不溶于或难溶于石油醚、苯、乙醚等亲脂性溶剂。甾体皂苷元则难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂。 3沉淀反应 甾体皂苷的乙醇溶液可与甾醇（常用胆甾
11、醇）形成难溶的分子复合物而沉淀。生成的分子复合物用乙醚回流提取时，胆甾醇可溶于醚，而皂苷不溶。故可利用此性质进行分离精制和定性检查。除胆甾醇外，皂苷可与其它含有C3位-OH的甾醇结合生成难溶性分子复合物，而C3-OH为构型，或者是当C3-OH被酰化或者生成苷键时，皂苷则不能与其生成难溶性的分子复合物。而且，与A/B环为反式相连或具有5结构的甾醇形成的分子复合物溶度积最小。因此，此沉淀反应还可用于判断、分离甾体化合物中的C3差相异构体和A/B环顺反异构体。甾体皂苷还可与碱式醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类生成沉淀。4颜色反应 甾体皂苷在无水条件下，遇某些酸类亦可产生与三萜皂苷相似的显色反应。只是甾体皂
12、苷在进行Liebermann-Burchard反应时，其颜色变化最后出现绿色，三萜皂苷最后出现红色；在进行Rosen-Heimer反应时，三萜皂苷加热到100才能显色，而甾体皂苷加热至60即发生颜色变化。由此可区别三萜皂苷和甾体皂苷。在甾体皂苷中，F环裂解的双糖链皂苷与盐酸二甲氨基苯甲醛试剂（Ehrlich试剂，简称E试剂）能显红色，对茴香醛（Anisaldehyde）试剂（简称A试剂）则显黄色，而F环闭环的单糖链皂苷只对A试剂显黄色，对E试剂不显色。以此可区别两类甾体皂苷。四、甾体皂苷的提取与分离 甾体皂苷的提取分离方法基本与三萜皂苷相似，只是甾体皂苷一般不含羧基，呈中性，亲水性相对较弱，在
13、提取分离时应加以注意。 1甾体皂苷的提取 提取皂苷多利用皂苷的溶解性，采用溶剂法提取。主要使用甲醇或稀乙醇作溶剂，提取液回收溶剂后，用丙酮、乙醚沉淀或加水后用水饱和正丁醇萃取，或用大孔树脂处理等方法，得到粗皂苷。提取皂苷元可根据其难溶或不溶于水，易溶于有机溶剂的性质，以有机溶剂进行萃取。此外，实验室中常自原料中先提取粗皂苷，将粗皂苷加酸加热水解，然后用苯、氯仿等有机溶剂自水解液中提取皂苷元。工业生产常将植物原料直接在酸性溶液中加热水解，水解物水洗干燥后，再用有机溶剂提取。例如由盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis）或穿龙薯蓣（Dioscorea hipponica）干燥根茎中提取薯蓣皂苷元： 穿龙薯蓣饮片或干燥根 加水浸透后，再加入3.5倍量水，加入浓硫酸 使达3浓度，通蒸汽加压进行水解8小时 水解物 用水洗去酸液，干燥后粉碎，使含水量不超过6 干燥粉 加活性碳，然后加
