甾体及其苷类课件.ppt

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1、第九章 甾体化合物,第一节 概述,环戊烷骈多氢菲的甾体母核,一、甾体化合物的结构与分类,C17侧链结构的不同,结构特点,甾核的四个环可以有不同的稠合方式：B/C反式，C/D多反式A/B顺式正系A/B反式别系甾核的C10和C13位有角甲基取代，C17位有侧链，它们均为构型。C3上有羟基，多为构型甾核上其他位置还有双键、羟基、羰基等,由甲戊二羟酸的生物合成途径转化,三、甾体类化合物的颜色反应,Liebermann-Burchard反应红紫 蓝绿褪色 甾体黄红紫 蓝褪色 三萜氯仿-浓硫酸反应（Salkowski反应）在硫酸层呈现红或蓝色，氯仿层显绿色荧光冰醋酸-乙酰氯反应（Tschugaeff反应）

2、紫红蓝绿 甾类红或紫色 三萜三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）60显红色至紫色 甾类100显红色至紫色 三萜五氯化锑反应（Kahlenberg反应）灰蓝、蓝、灰紫等,强心苷（cardiac glycosides）是存在植物中具有强心作用的甾体苷类化合物。是治疗心力衰竭不可缺少的重要药物。,主要用以治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾患如：西地兰、地高辛、毛地黄毒苷等。分布：主要有十几个科几百种植物中含有强心苷，特别以玄参科、夹竹桃科植物最普遍。,第二节 强心苷类化合物,二、强心苷的结构与分类,苷元部分的结构 苷元是由甾体母核及其在C17位连有不饱和内酯环的侧链组成主要依据C17位上的

3、取代基即内酯环的大小分成二类：甲型强心苷元：C17侧链是五元不饱和内酯环。乙型强心苷元：C17侧链为六元不饱和内酯环。,甲型强心苷元母核称为强心甾烯,甲型强心苷元,乙型强心苷元母核称为海葱甾二烯,乙型强心苷元,C3-OH少数为-构型，命名时冠以表(epi)字，如：,糖部分的结构,20多种，与强心苷元C3-OH结合成苷 C2位上有无羟基-羟基糖（2-羟基糖）-去氧糖（2-去氧糖）,-羟基糖：葡萄糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚,-去氧糖：2,6-二去氧糖、2,6-二去氧糖甲醚,苷元和糖的连接方式,糖的种类以及和苷元的连接方式 I 型：苷元-（2，6-去氧糖）x（D-葡萄糖）y II 型：苷元-（6

4、-去氧糖）x（D-葡萄糖）y III型：苷元-（D-葡萄糖）y,三、强心苷的结构与活性的关系,甾体母核C/D环须顺式稠合：14-羟基A/B顺式稠合的甲型，3-羟基不饱和内酯环：取代基10位角甲基转化为醛基或羟甲基后活性增强，转化为羧基或无角甲基后则活性减弱,糖部分：数目、种类与毒性的关系甲型：三糖苷苷元 葡萄糖苷甲氧基糖苷6-去氧糖苷2,6-二去氧糖苷乙型:苷元单糖苷二糖苷乙型甲型,四、强心苷的理化性质,（一）性状无定形粉末或无色结晶 有旋光性 C17位侧链为构型者味苦 刺激性（二）溶解性亲水性强羟基数越多，亲水性则越强,（三）脱水反应,5-OH和14-OH均系叔羟基，极易脱水，故含此取代基的

5、苷类在酸水解时，常得次生的脱水苷元,（四）水解反应,强心苷中苷键由于糖的结构不同，水解难易有区别，水解产物也有差异水解方法主要有酸催化水解、酶催化水解、碱水解,酸催化水解：(1)温和酸水解(2)强烈酸水解(3)氯化氢丙酮法,1.酸水解,温和酸水解 采用稀酸H2SO4、HCl等（0.020.05mol/L）反应条件含水醇短时间加热回流(30min 数小时)水解对象2-去氧糖苷，I 型不适用于2-羟基糖苷水解过程如下：,2-羟基糖易产生下式互变，阻挠了水解反应的进行，故在此条件下不能水解2-OH糖。,强烈酸水解,酸的浓度35%水解条件延长水解时间；同时加压反应特点引起苷元脱水；可得到定量糖,氯化氢

6、-丙酮法,反应试剂HCl、丙酮溶液反应条件室温条件下与氯化氢长时间反应反应物条件糖分子中有C2-OH和C3-OH原 理邻二-OH与丙酮反应，生成丙酮化物进而水解特 点可得到原苷元和糖的衍生物,注意：1、苷元的邻二羟基也能生产丙酮化物；2、多糖苷难溶于丙酮，则此反应不易或不能进行；3、不是所有能溶于丙酮的强心苷都可用此法。,乌本苷苷元,H+,2.酶水解,在含强心苷的植物中，含有水解葡萄糖的酶，但无水解2去氧糖的酶。其他生物来源的酶，如蜗牛消化酶，几乎可以水解所以苷键。一般来说，乙型强心苷较甲型强心苷易被酶水解。糖基上有乙酰基的强心苷较糖基上无乙酰基的水解速度慢。,3.碱水解,强心苷的苷键不被碱水

7、解，但分子中的酰基、内酯环能发生水解或裂解，双键移位，苷元异构化等反应,酰基的水解-去氧糖：碳酸氢钠、碳酸氢钾 羟基糖或苷元：氢氧化钙、氢氧化钡 上述四种碱只水解酰基，不影响内酯环,内酯环的水解,用KOH或NaOH水溶液处理内酯开环H+环合用KOH或NaOH醇溶液处理，内酯环异构化，遇酸不能复原,五、强心苷的颜色反应,强心苷颜色反应是由苷元甾核、不饱和内酯环、2-去氧糖三部分产生。,作用于甾体母核的反应 与甾体皂苷元反应类同，如L-B反应、三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）、三氯化锑（或五氯化锑）反应等。全饱和甾类、C3为酮基(无羟基)的化合物呈阴性,作用于不饱和内酯环的反应（活性亚

8、甲基显色反应）适用对象主要用于甲型强心苷（作用于五元不饱和内酯环）反应原理不饱和五元内酯环，在碱性溶液中双键转位能形成活性亚甲基，从而能够与某些试剂反应而显色。,反应名称 试 剂 颜色 max(nm),Legal 反应 亚硝酰铁氰化钠 深红 470,Kedde 反应 3,5-二硝基苯甲酸 紫红或红 590,Raymond 反应 间-二硝基苯 紫红 620,Baljet 反应 苦味酸 橙或橙红 490,Keller-Kiliani反应：（K-K反应）,作用于2-去氧糖的反应,应用对象具有游离的2-去氧糖、能水解出 2-去氧糖的强心苷,呫吨氢醇（Xanthydrol）反应样品+试剂 水浴加热3分钟

9、 红色试剂10mg呫吨氢醇溶于100ml冰醋酸，加入1ml浓硫酸对二甲氨基苯甲醛反应：（作为显色剂）样品点于滤纸上，喷试剂，90加热30秒，显灰红色斑点试剂1%对-二甲氨基苯甲醛乙醇液-浓盐酸4:1过碘酸-对硝基苯胺反应：（作为显色剂）强心苷+试剂 黄色,六、强心苷的提取与分离,注意的问题防止植物中的酶对成分进行酶解提取原生苷必须抑制酶的活性，原料要新鲜，采集后低温快速干燥,1提取 常用甲醇或70-80%乙醇为溶剂进行提取 优点：提取效率高、使酶失去活性,提取原生苷的提取：70%EtOH提药材 烘干 加入等量(NH4)2SO4 EtOH提,次生苷的提取 药材 加水湿润 3040C保温612h

10、次生苷 70%EtOH或EtOAc提,脂类杂质：石油醚叶绿素：醇提液浓缩静止，胶状沉淀活性炭叶绿素等脂溶性杂质可被吸附除去Al2O3或聚酰胺糖类、水溶性色素、鞣质、皂苷、酚性及酸性成分等可被吸附 注意：强心苷亦有可能被吸附而损失,2.分离,溶剂萃取法、逆流分溶法 分配系数的不同色谱分离法 分离亲脂性单糖苷、次级苷和苷元 选择吸附层析（硅胶等）对弱亲脂性成分 选择分配层析(硅胶、纤维素等为支持剂)含量较高的组分 反复结晶,两相溶剂萃取法 例：毛花洋地黄苷甲、乙、丙的分离：P284甲乙丙三者在水（几不溶）和甲醇（1：20）中的溶解度相似。但在氯仿中的溶解度分别为 苷甲（1：125）苷乙（1：550

11、）苷丙（1：1750）氯仿-甲醇-水(5:1:5),逆流分配法例如：黄花夹竹桃苷甲、乙的分离(286页)以氯仿：乙醇（2：1）750ml和水150ml为两相溶剂，氯仿为流动相，水为固定相，逆流分配。,水层：黄花夹竹桃苷甲氯仿层：黄花夹竹桃苷乙,七、强心苷的检识,理化检识 纸色谱亲水性苷：水为固定相亲脂性苷或苷元：甲酰胺为固定相薄层色谱亲水性强的苷：分配色谱，硅胶为支持剂亲脂性强的苷和苷元：吸附色谱，硅胶显色剂：三氯化锑等,八、强心苷的结构研究,UV光谱：主要是由不饱和内酯环引起的吸收甲型：217220nm（log4.204.24）乙型：295300nm（Log3.93）,IR光谱,不饱和内酯环

12、上的羰基 特征：在18001700 cm-1皆产生两个羰基吸收峰-内酯(甲型)两个羰基峰,-内酯(乙型)峰位向低波数移40cm-1,3-乙酰毛花洋地黄毒苷元（甲型）1783cm-1、1756cm-1、1738cm-1 嚏根草苷元（乙型）1740cm-1、1718cm-1,低波数为正常峰；高波数为非正常峰（在极性大的溶剂中，吸收强度减弱甚至消失）应用：根据IR可区别甲型和乙型强心苷依非正常峰因溶剂的极性增强而吸收强度减弱甚至消失的现象，可指示不饱和内酯环的存在。,1H-NMR,苷元1.00左右（二个叔甲基单峰C10、C13角甲基峰）C3-H3.90左右，为多重峰,内酯环中的质子-甲型,AB型四重

13、峰,内酯环中的质子乙型,13C-NMR,MS,九、含强心苷的中药及蟾酥强心成分的举例,毛花洋地黄,地高辛,去乙酰 西地兰,黄花夹竹桃,强心灵,蟾酥,蟾毒灵-3-辛二酰精氨酸酯,第三节 甾体皂苷,螺甾烷（spirostane）类化合物与糖结合而成的甾体苷类 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 分布六七十年代，用于合成甾体避孕药和激素类药物的原料。九十年代发现了新的生物活性，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。,例如：,地奥心血康胶囊是由黄山药植物中提取的甾体皂苷制成的，内含8种甾体皂苷（含量在90%以上），对冠心病心绞痛发作疗效显著。,薤白皂苷经体外

14、试验显示具有较强的抑制ADP诱导的人血小板聚集作用。心脑舒通为蒺藜Tribulus terres tres果实中提取的总皂苷制剂，临床用于心脑血管病的防治。,二、甾体皂苷的结构与分类,1 甾体皂苷的结构特征 27个碳原子 基本碳架是螺甾烷的衍生物 六个环，E环和F环以螺缩酮形式相连接 A/B环顺、反，B/C、C/D环均为反式 20E或20F S22F R结构中不含羧基，中性皂苷,2甾体皂苷的结构类型,依螺甾烷结构中C25的构型和F环的环合状态，将其分为四种类型：1螺甾烷醇类（spirostanols）2异螺甾烷醇类（isospirostanols）3呋甾烷醇类（furostanols）4变形螺

15、甾烷醇类（pseudo-spirostanols）,1螺甾烷醇类（spirostanols）2异螺甾烷醇类（isospirostanols）,C25位甲基二种差向异构体：,C25位上甲基位于F环平面上的直立键时为定向，绝对构型为S型螺甾烷醇 又称L型或neo型（25S、25L、25F、neo）,C25位甲基二种差向异构体：,C25位上甲基位于F环平面下的平伏键时定向，绝对构型为R型异螺甾烷醇 又称D型或iso型（25R、25D、25F、iso）,例如：剑麻皂苷元(sisalagenin),是合成激素的原料,化学名:3-羟基5,20F,22F,25F螺旋甾12-酮简 称:3羟基，5-螺旋甾12-

16、酮,例如：薯蓣皂苷元(diosgenin)制药工业中重要原料,化学名:5-20F，22F，25F螺旋甾烯-3-醇简 称:5-异螺旋甾烯-3-醇,3呋甾烷醇类（furostanols）,由环裂环而衍生的皂苷称为呋甾烷醇皂苷,F环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的通性：没有溶血作用 不能与胆甾醇形成复合物 没有抗菌活性,4变形螺甾烷醇类,F环为五元四氢呋喃环。天然产物中尚不多见。,三、甾体皂苷的理化性质,性状苷大多为白色无定形粉末，皂苷元有较好的结晶熔点常随羟基数目增加而升高 有旋光性 溶解性,沉淀反应,可用于纯化皂苷和检查是否有皂苷类成分存在 反应条件：甾醇需有C3-OH三萜皂苷与甾醇形成的分子复

17、合物不及甾体皂苷稳定,甾体皂苷/水+碱式醋酸铅 沉淀 或Ba(OH)2等 碱性盐,表面活性 F环开裂的皂苷多不具溶血作用，且表面活性降低。,显色反应 在无水条件下，遇某些酸可产生与三萜皂苷相类似的显色反应。,L-B（醋酐-浓硫酸）反应：甾体皂苷颜色变化中出现绿色 三萜皂苷产生红色（无绿色）,三氯醋酸反应：甾体皂苷加热至60显色三萜皂苷加热至100显色,F环裂解的双糖链皂苷产生的显色反应：E试剂盐酸对二甲氨基苯甲醛试剂 A试剂茴香醛试剂,四、甾体皂苷的提取与分离,提取-溶剂法甲醇或稀乙醇作溶剂；丙酮、乙醚沉淀或正丁醇萃取或大孔树脂，得到粗皂苷 粗皂苷加酸加热水解，有机溶剂提取得苷元（实验室）,分

18、离,分段沉淀法（溶剂沉淀法）乙醚、丙酮或乙醚:丙酮(1:1)的混合溶剂 胆甾醇沉淀法 胆甾醇复合物乙醚回流提取铅盐沉淀法酸性皂苷：中性醋酸铅中性皂苷：碱性醋酸铅,色谱分离法吸附柱色谱法 分配柱色谱法：硅胶为支持剂，3%草酸水溶液为固定相，流动相为氯仿-甲醇-水高效液相色谱法 大孔树脂柱色谱 凝胶色谱法：Sephadex LH-20,五、甾体皂苷的检识,理化检识显色反应、泡沫试验、溶血试验 色谱检识亲水性强的苷：分配色谱，硅胶为支持剂亲脂性强的苷和苷元：吸附色谱，硅胶,1.紫外光谱,饱和的甾体化合物在200400nm无吸收不饱和的甾体：孤立双键205225 nm 共轭二烯235 nm C=O28

19、5 nm(弱吸收),不饱和酮基240nm(特征吸收),六、甾体皂苷的结构研究,制备成衍生物。如：含-OH化合物，经脱-OH 后在结构中产生双键。借此判断-OH位置。,(4)甾体皂苷元与浓硫酸作用后，220260nm出现吸收峰；E、F环：270275nm,2.红外光谱,甾体皂苷元含有螺缩酮结构的侧链，在IR中有四个特征吸收谱带：A980 B920 C900 D860 cm-1,最强,区别C25的两种立体异构体的构型,C25Me-取代 吸收强度：C25-S B带 C带（螺甾烷）C25-R C带 B带（异螺甾烷）,C25CH2OH取代（无法用上述四条谱带来区别）C25-S有995强吸收 C25-R有

20、 1010强吸收(若F环开裂即无螺缩酮结构，则无995或1010吸收),3.质谱,甾体皂苷元由于分子中有螺缩酮结构，在EI质谱中均出现：m/z：139（强，基峰）115（中强）126（弱）辅助离子峰 这些峰的裂解途径如下：（主要是由F环产生）,取代基对三个峰的影响：,FAB-MS,七、含甾体皂苷的中药实例-麦冬,第四节 C21甾体化合物,含有21个碳原子的甾体衍生物 以孕甾烷或其异构体为基本骨架的羟基衍生物抗炎、抗肿瘤、抗生育分布,第五节 植物甾醇,C17位侧链是810个碳原子链状侧链 游离状态、苷、高级脂肪酸酯 分布,第六节 胆汁酸类化合物,C17连有一个戊酸胆烷酸的衍生物动物胆汁,胆烷酸,

21、各种胆汁酸的区别在于羟基数目、位置及构型游离型或结合型（侧链的羧基与甘氨酸或牛磺酸结合成甘氨胆汁酸或牛磺胆汁酸，钠盐）,二、胆汁酸的化学性质,1、酸性2、酯化反应3、羟基和羰基的反应,4、颜色反应 Pettenkofer反应：10蔗糖和浓硫酸-紫色环 Gregory Pascoe反应：45硫酸和0.3%糠醛-蓝色，可定量 Hammertoe反应：20铬酸溶解，温热-紫色,三、胆汁酸的检识,1、化学反应2、纸色谱和薄层色谱3、高效液相色谱 制备成具有紫外吸收基团或荧光生色团的衍生物。酶学方法的联用（3羟基甾体氧化酶）,五、含胆汁酸的中药实例,牛黄：干燥胆结石胆红素，胆汁酸，胆固醇，肽类等去氧胆酸 人工牛黄 熊胆：引流胆汁的干燥品 熊去氧胆酸,第七节 昆虫变态激素,17侧链为8-10个碳原子的多元醇 甾醇的衍生物或甾醇类的代谢产物促蜕皮活性,