甾體及其苷類(lèi)

1、第一節(jié) 概述,第二節(jié) 甾體化合物,第三節(jié) 強(qiáng)心苷,第四節(jié) 甾體皂苷,,第一節(jié) 概 述,甾體化合物,甾核 —— 環(huán)戊烷駢多氫菲又名類(lèi)固醇化合物（steroids），1936年給這類(lèi)化合物提出一個(gè)總稱(chēng)“甾體化合物”，“甾”字很形象化地表示了這類(lèi)化合物的骨架，即在含有四個(gè)稠合環(huán)“田”字上面連有三個(gè)支鏈“〈〈〈”。C10、C13上各有一個(gè)甲基，稱(chēng)為角甲基。C17位有側(cè)鏈,“甾”,天然甾體化合物,甾體母核有七個(gè)手性碳原子，C5、C

2、8、C9、C10、C13、C14、C17,故理論上應(yīng)有27=128種光學(xué)異構(gòu)體，但由于稠環(huán)的存在及其引起的空間阻礙，實(shí)際上可能存在的異構(gòu)體大大減少，一般只以穩(wěn)定的構(gòu)型存在。,立體化學(xué),甾族化合物的立體結(jié)構(gòu),天然產(chǎn)甾族化合物現(xiàn)知的只有兩種構(gòu)型，一種是A和B環(huán)以反式相并聯(lián)。另一種是A和B環(huán)以順式相并聯(lián)。而B(niǎo)和C環(huán)，C和D環(huán)之間多是以反式相并聯(lián)的。,構(gòu)象式為,A B反式,構(gòu)象式為,A. B順式,從構(gòu)型看與甾體所連接的基團(tuán)，可以在環(huán)平面之

3、前，也可以在環(huán)平面之后，一般將甾族化合物分子中環(huán)平面之上的基團(tuán)稱(chēng)為β-構(gòu)型，用實(shí)線表示；把在環(huán)平面之下的基團(tuán)稱(chēng)為 α-構(gòu)型，用虛線表示。,5α-膽甾烷-3-醇的兩種異構(gòu)體如下:,5α-膽甾烷-3β-醇,5α-膽甾烷-3α-醇,第二節(jié) C21甾類(lèi)化合物 C21-steroids,C21甾類(lèi)（ C21-steroids）,含21個(gè)C具抗炎、抗腫瘤、抗生育等多種活性孕甾烷（pregnane）或其異構(gòu)

4、體為骨架,,,,來(lái)源于蘿藦科鵝絨藤屬植物斷節(jié)參,民間用于風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及跌打損傷,（苷元）,（三糖苷）,（五糖苷）,舉例,第三節(jié) 強(qiáng)心苷類(lèi) （Cardiac glycosides ）,目前臨床應(yīng)用的有二、三十種，用于治療充血性心力衰竭及節(jié)律障礙等心臟疾病，如西地蘭、地高辛、毛地黃毒苷等。 但強(qiáng)心苷類(lèi)能興奮延髓催吐化學(xué)感受區(qū)而引起惡心、嘔吐等胃腸道反應(yīng)；且有劇毒，若超過(guò)安全劑量時(shí)，可使心臟中毒而停止跳動(dòng)。 其中某些強(qiáng)心苷對(duì)動(dòng)物

5、腫瘤有效，主要是細(xì)胞毒作用。,1785年，W.Withering 使用洋地黃葉治療水腫，到現(xiàn)在已從十幾個(gè)科一百多種植物中發(fā)現(xiàn)強(qiáng)心苷類(lèi)，主要有夾竹桃科、玄參科、蘿摩科、衛(wèi)矛科、百合科、大戟科等等。 較重要的植物有黃花夾竹桃、紫花洋地黃、毛花洋地黃、杠柳、鈴藍(lán)、海蔥、福壽草、羊角拗等。 動(dòng)物中尚未發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)心苷類(lèi)成分，蟾蜍中所含的蟾毒也對(duì)心肌有興奮作用，具強(qiáng)心作用，但其非苷類(lèi)，而屬甾類(lèi)。,,定義： 存在于植物中具強(qiáng)心作用的甾體苷類(lèi)

6、化合物。,一、概 述,,強(qiáng)心苷的組成,強(qiáng)心苷＝,,糖,苷元,,,,六/五碳糖,6－去氧糖,2，6－二去氧糖,糖甲醚,多與3-OH結(jié)合,,,,,甲型：五元環(huán),乙型：六元環(huán),二、化學(xué)結(jié)構(gòu)及實(shí)例,,,五元內(nèi)酯環(huán)（???-?內(nèi)酯）,六元內(nèi)酯環(huán)（???,??-?內(nèi)酯）,強(qiáng)心苷元,α,β,γ,δ,α,β,強(qiáng)心苷元的結(jié)構(gòu)特征,,,化合物命名,甲型強(qiáng)心苷以強(qiáng)心甾(cardenolide)為母核,,強(qiáng)心甾（cardenolide）,毛地黃苷元,3

7、?,14?-二羥基-5?-強(qiáng)心甾-20(22)-烯3?,14?-dihydroxy-5?-card-20(22)-enolide,化合物命名,乙型強(qiáng)心苷以海蔥甾(scillanolide) 為母核,海蔥苷元3?,14?-二羥基-海蔥甾-4,20,22-三烯3?,14?-dihydroxy-scilla-4,20,22-trienolide,,海蔥甾（scillanolide）,強(qiáng)心苷——糖,1～5個(gè)糖，直鏈連接。 糖種類(lèi)

8、 六碳醛糖、五碳醛糖 6-去氧糖及其甲醚 2，6-二去氧及其甲醚 （特有） 可能有乙?；被?D-毛地黃毒糖（D-digitoxose）,D-夾竹桃糖(D-cymarose),強(qiáng)心苷—— 糖的連接方式,糖的連接方式,甲型強(qiáng)心苷——毛地黃強(qiáng)心苷,R1 R2毛地黃毒苷 digitoxin H H 親脂性強(qiáng)，多口服 ，用于慢性病例

9、 羥基毛地黃毒苷 gitoxin H OH 親脂性低，難吸收 地高辛 digoxin OH H 親脂性低，注射 ，用于急性病例 gitaloxin H OCHO 親脂性增強(qiáng)，易吸收，減少積蓄,,,去乙酰化,,毛花苷 C（西地蘭，注射用）

10、,毛花毛地黃苷 C（一級(jí)苷）（注射用）,,－Glc－乙?；?,地高辛（注射用）,乙型強(qiáng)心苷,植物來(lái)源：百合科、景天科、鳶尾科、毛茛科、檀香科、楝科,來(lái)源于海蔥（Scilla maritima）,R海蔥苷元 H原海蔥苷 A -Rha海蔥苷 A -Rha-glc葡萄糖海蔥苷 A -Rha-glc-glc,乙型強(qiáng)心苷元,蟾毒配基及其酯類(lèi)（不

11、屬于強(qiáng)心苷）,n=2, 4, 5, 6日蟾毒它靈毒類(lèi),,,來(lái)源于蟾蜍分泌物,三、理化性質(zhì),強(qiáng)心苷——物理性質(zhì),性狀： 無(wú)色結(jié)晶或無(wú)定形粉末 溶解度： 可溶于水、丙酮、醇類(lèi)等極性溶劑，幾乎不溶于醚、苯、石油醚等非極性溶劑。,強(qiáng)心苷——化學(xué)性質(zhì),內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)： 遇堿開(kāi)環(huán)、異構(gòu)化、有的可形成環(huán)氧衍生物。內(nèi)酯環(huán)雙鍵：氧化開(kāi)裂成酮醛或酸羥基：易脫水鄰二羥基：可被氧化,強(qiáng)心苷——苷鍵的水解,酸催化水

12、解 （1）溫和酸水解 試劑：稀酸 0.02～0.05mol/L的HCl或H2SO4 反應(yīng)條件：含水醇中半小時(shí)至數(shù)小時(shí)，加熱回流 作用：可水解2－去氧糖苷鍵,（2）劇烈酸水解 試劑：酸濃度 3％～5 ％ 反應(yīng)條件：時(shí)間長(zhǎng)，需加壓 作用：可水解2－羥基糖苷 缺點(diǎn)：引起苷元脫水,,,,,,（1）溫和酸水解,,（2）劇烈酸水解,,,,,（3）鹽酸丙酮法（Man

13、nich水解） 試劑：丙酮溶液中，0.4％～1 ％HCl 反應(yīng)條件：室溫下，約兩周 作用：可得到原生的苷元和糖,0.4％～1 ％ HCl,丙酮,,Mannich水解,,酶催化水解 高選擇性。 植物中與強(qiáng)心苷共存的酶：紫花苷酶等 存在于其他生物的酶： 蝸牛消化酶，水解所有苷鍵,三糖次級(jí)苷 + 葡萄糖,苷元 + 3洋地黃毒糖 + 葡萄糖,,紫花洋地黃酶,,蝸牛消化酶,

14、酶催化水解,不飽和內(nèi)酯環(huán)產(chǎn)生的反應(yīng) 2－去氧糖產(chǎn)生的反應(yīng) 甾體母核產(chǎn)生的反應(yīng),強(qiáng)心苷——顯色反應(yīng),不飽和內(nèi)酯環(huán)產(chǎn)生的反應(yīng) 活性次甲基反應(yīng)原理,,只有甲型強(qiáng)心苷呈陽(yáng)性，可用于區(qū)別甲型與乙型強(qiáng)心苷,不飽和內(nèi)酯環(huán)產(chǎn)生的反應(yīng) 常用試劑,2－去氧糖產(chǎn)生的反應(yīng) 1. Keller－Kiliani反應(yīng)：試劑： 在冰醋酸中，F(xiàn)e3＋＋濃硫酸顯色：醋酸層呈藍(lán)色或籃綠色適用范圍：含游離或可水解的2－去氧糖2. 占

15、噸氫醇（xanthydrol）反應(yīng)：試劑：占噸氫醇試劑顯色：紅色適用范圍：分子中含有2－去氧糖的所有化合物,四、強(qiáng)心苷的提取分離,提取 一級(jí)苷易溶于水，次生苷易溶于親脂性溶劑。 常用甲醇或70%乙醇 純化 1. 溶劑法： 氯仿—甲醇混合液萃取 2. 鉛鹽法： 與雜質(zhì)生成沉淀 3. 吸附法： 活性炭、氧化鋁,分離 1. 兩相溶劑萃取法 2. 逆流分配法 3. 色譜分離

16、 親脂性 硅膠吸附色譜 弱親脂性 分配色譜 氯仿－甲醇－水 乙酸乙酯－甲醇－水,,毛花毛地黃葉,,70％乙醇溫浸,濃縮液,,靜置，析出沉淀,上清液,,濃縮,,濃縮液,,加入氯仿萃取,,,,氯仿層（含脂溶性雜質(zhì)及毛地黃苷A和B ）,水層,,加入乙醇至22％，再加入氯仿萃取,氯仿層,,氯仿－甲醇－水（

17、5：1：5）萃取,濃縮，重結(jié)晶,總苷（含毛地黃苷A 、B和C）,,水層,,放置析晶,,毛花毛地黃苷C,,,,去乙?；?毛花苷C（西地蘭）,五、強(qiáng)心苷的波譜特征,強(qiáng)心苷——波譜特征,紫外光譜（UV） 甲型（五元環(huán)）: 220nm 乙型（六元環(huán)）：295～300nm 共軛雙鍵：270nm 區(qū)別類(lèi)型、判斷共軛體系,,強(qiáng)心苷——波譜特征,紅外光譜（IR） 1700～1800cm-1

18、 2個(gè)羰基吸收峰：低波數(shù)為正常吸收 高波數(shù)為非正常吸收 ，溶劑極性↑強(qiáng)度↓ 乙型比甲型低波移動(dòng)40nm 區(qū)別類(lèi)型、判斷不飽和內(nèi)酯環(huán)的存在,強(qiáng)心苷——波譜特征,質(zhì)譜（MS） 裂解方式復(fù)雜,甲型,乙型,強(qiáng)心苷——波譜特征,氫譜（1HNMR） C10、C13 －CH3 ： δ1.00 C19 －CH2OH: δ4.

19、0~4.5，ABq， J=12Hz C3-H: δ3.90，m 甲型 C21烯質(zhì)子： δ 4.5~5.7(dd, J = 1.8,18Hz) C22烯質(zhì)子： δ 5.6~6.3 乙型 C21烯質(zhì)子： δ7.2~7.43(d, J = 2Hz) C22烯質(zhì)子： δ7.8~8.0(dd, J = 2，10Hz)

20、 C23烯質(zhì)子： δ6.25~6.32(d, J=10Hz),強(qiáng)心苷——波譜特征,氫譜（1HNMR） 6-去氧糖: C5－CH3 ： δ1.0~1.5, d, J=6.5Hz /m 2-去氧糖: 高場(chǎng)區(qū)，與端基質(zhì)子有耦合 甲氧基糖: －OCH3： δ3.5，s 端基質(zhì)子: δ5.0 β-D-

21、Glc J=6~8Hz α-L-Rha J=2Hz β-D-2-去氧糖 dd,強(qiáng)心苷——波譜特征,碳譜（13CNMR） 苷元部分： CH=CH： ? 110-180 CHO：

22、 ? 195.7 環(huán)上C=O ? ? 200， O-C： ? 60-90,糖,六、強(qiáng)心苷的生物活性,強(qiáng)心苷——生物活性,治療心力衰竭主要問(wèn)題：治療指數(shù)狹窄 構(gòu)效關(guān)系 1. 甾核的立體結(jié)構(gòu)，C/D環(huán)順式 2. β型不飽和內(nèi)酯環(huán)必需 3. C-10位的甲基氧化成羥甲基或醛基后，作用稍有增強(qiáng)，但毒性亦加大。 4.取代基影響其強(qiáng)心作用和脂溶性 5.糖本身無(wú)活性，但其性質(zhì)及

23、數(shù)目對(duì)強(qiáng)心作用有影響,毛地黃強(qiáng)心苷,R1 R2毛地黃毒苷 digitoxin H H 親脂性強(qiáng)，多口服 ，用于慢性病例 羥基毛地黃毒苷 gitoxin H OH 親脂性低，難吸收 地高辛 digoxin OH H 親脂性低，注射 ，用于急

24、性病例 gitaloxin H OCHO,第四節(jié) 甾體皂苷 （Steroidal saponins ）,一、概述,定義：一類(lèi)由螺甾烷（spirostane）類(lèi)化合物與糖結(jié)合的寡糖苷。分布：已發(fā)現(xiàn)一萬(wàn)種以上，分布于薯預(yù)科、百合科、玄參科、菝契科、龍舌蘭科 應(yīng)用：用于合成甾體避孕藥和激素類(lèi)藥物的原料,生物活性,防治心血管疾病 地奧心血康膠囊——由黃山藥

25、（Dioscorea panthaica）中提取的8種甾體皂苷組成。 心腦舒通—— 由蒺藜（Tribulus terrestris）果實(shí)中提取的總皂苷制劑。 抑制腫瘤細(xì)胞 云南白藥重樓（Paris polyphylla）中的甾體皂苷。抑制血小板聚集 中藥薤（xie）白用于合成甾體避孕藥和激素類(lèi)藥物的原料 薯蕷皂苷元、劍麻皂苷元,二、化學(xué)結(jié)構(gòu)和實(shí)例,甾體皂苷——結(jié)構(gòu)母核,螺甾烷（spirostane）,,根據(jù)C2

26、5的構(gòu)型和環(huán)F的環(huán)合狀態(tài)分為螺甾烷醇 C25為S構(gòu)型異螺甾烷醇 C25為R構(gòu)型呋甾烷醇 F環(huán)為開(kāi)鏈衍生物變形螺甾烷醇 F環(huán)為四氫呋喃環(huán),,20,,,,,,螺甾烷醇（spirostanols）,異螺甾烷醇（isospirostanols）,呋甾烷醇（furostanols）,變形螺甾烷醇（psedo-spirostanols）,S,R,,易轉(zhuǎn)化,甾體皂苷——螺甾烷醇與異螺甾烷醇,,合成甾體激素和甾體避孕藥的原料,,薯蕷皂

27、苷元 （diosgenin） ?5-異螺旋甾-烯-3?-醇,,劍麻皂苷元（sisalagenin）3?-羥基-5?-螺旋甾-12-酮,,,甾體皂苷—— 呋甾烷,β－葡萄糖苷酶,原菝葜皂苷（無(wú)抗菌活性）,菝葜皂苷（抗菌）,,,三、甾體皂苷的理化性質(zhì),1.性狀 甾體皂苷元有較好晶形。皂苷多為無(wú)定形粉末，味苦而辛辣，對(duì)人體黏膜有強(qiáng)烈的刺激性；皂苷多具旋光性，且多為左旋。2.溶解性甾體皂苷元能溶于親脂性溶劑；不溶于水。皂苷一般可溶

28、于水,易溶于熱水、稀醇，難溶于石油醚、苯、乙醚等親脂性溶劑。,3. 表面活性及溶血作用 甾體皂苷多具有發(fā)泡性，其水溶液振蕩后產(chǎn)生持久性泡沫。甾體皂苷具有溶血作用。4. 能與堿式鉛鹽、鋇鹽形成沉淀。,5. 顏色反應(yīng) 甾體皂苷在無(wú)水條件下，遇某些酸類(lèi)可產(chǎn)生與三萜皂苷相類(lèi)似的顏色反應(yīng)。甾體皂苷與醋酐－硫酸的顏色反應(yīng)，最后出現(xiàn)綠色；三萜皂苷最后出現(xiàn)紅色。三萜皂苷三氯醋酸加熱到100℃顯色，而甾體皂苷加熱到60℃就顯色。,6.甾體皂

29、苷可與甾醇形成分子復(fù)合物，甾體皂苷的乙醇溶液可被甾醇（常用膽甾醇）沉淀。除膽甾醇外，凡是含有C3位β－OH的甾醇都可與皂苷結(jié)合生成難溶性分子復(fù)合物。若C3-OH為α構(gòu)型，或者是當(dāng)C3-OH被?；蛏绍真I，就不能與皂苷生成難溶性的分子復(fù)合物。生成的分子復(fù)合物用乙醚回流提取時(shí)，膽甾醇可溶于醚，但皂苷不溶，從而達(dá)到純化皂苷和檢查是否有皂苷成分的存在。,顯色反應(yīng)

30、 F環(huán)開(kāi)裂的 F環(huán)閉合的 紅色 不顯色 黃色 黃色 與三萜

31、皂苷類(lèi)似： 醋酐－濃硫酸： 綠色 紅色 三氯醋酸： 60 100,三萜皂苷,甾體皂苷,鹽酸二甲氨基苯甲醛試劑（Ehrlich 試劑）,茴香醛試劑（A試劑）,四、甾體皂苷的波譜特征,甾體皂苷—— 波譜特征,紫外光譜（IR） 205～225nm 孤立雙鍵 285nm

32、 羰基 240nm α,β-不飽和酮基 235nm 共軛二烯 甾體皂苷元經(jīng)氧化、脫水后再測(cè)定。,紅外光譜（UV） 1. 區(qū)別 C25 構(gòu)型： 25S 型： B > C 25R型： C > B 二者共存： B ≈ C C25有取代時(shí)吸收有變化,紅外光譜（UV） 1.

33、 推測(cè)A/B環(huán)構(gòu)型： 當(dāng)C3－OH構(gòu)型已知時(shí)，可推測(cè)A/B環(huán)構(gòu)型。,,IR光譜：可用于區(qū)別C25的立體異構(gòu)體。,甾體皂苷在982 cm-1（A帶）、920cm-1（B帶）、900cm -1 (C帶) 、860cm-1 (D帶)及有4個(gè)吸收峰。,25S型螺甾烷醇類(lèi)：B帶>C帶（強(qiáng)3～4倍）25R型異螺甾烷醇類(lèi)：B帶<C帶（弱2倍）,IR Spectrum of Sarsasapogenin M,強(qiáng)度：918c

34、m-1>898cm-1,Sarsasapogenin M 為S構(gòu)形,甾體皂苷—— 波譜特征,質(zhì)譜（MS） 1. 螺甾烷側(cè)鏈,m/z 139（基峰）,m/z 115（中等強(qiáng)度）,或,m/z 126（弱）,,,有-OH取代時(shí)：＋16有雙鍵取代時(shí)：－2,甾體皂苷—— 波譜特征,質(zhì)譜（MS） 2. 甾核或甾核加E環(huán) m/z 386 357 347 344 302

35、 287 273 122 282 根據(jù)取代基性質(zhì)和數(shù)目發(fā)生相應(yīng)位移。,1H－NMR譜,－CH3 ； ? 0-1.5 ， 2個(gè)s峰（C18，C19位），2個(gè)d峰－OR ： ? 3-6 ，C16，C26位1）在高場(chǎng)區(qū)有4個(gè)甲基氫的特征峰。其中18-CH3和19-CH3均為單峰，前者處于較高場(chǎng)；21-CH3，27-CH3均為雙峰，后者處于較高場(chǎng)。,2）16-H、26-H是與氧同碳的質(zhì)

36、子，處于較低場(chǎng)，4ppm左右。,3）27-CH3的化學(xué)位移值還因構(gòu)型不同而有區(qū)別。一般情況下，α- 取向 (平伏鍵，25R型，D系) 比β- 取向 (直立鍵，25S型，L系) 處于較高場(chǎng)處。,1.08,0.69,26上兩個(gè)氫的信號(hào)在25R (D-系) 異構(gòu)體中化學(xué)位移相似，而在25S (L-系) 異構(gòu)體中差別較大。,例如：bahamgenin（25R型）在CDCl3中測(cè)定，C26位兩個(gè)H的化學(xué)位移值都是3.36;而菝葜皂苷元（25S

37、型）的C26位兩個(gè)H的化學(xué)位移值分別為3.30和3.95ppm;,1)螺甾烷醇類(lèi)皂苷元的22-C信號(hào)大多數(shù)情況下出現(xiàn)在δ109.5 ± 0.1處，這是一個(gè)特征信號(hào)。,2)比較幾種不同構(gòu)型螺甾皂苷元的13C -NMR譜化學(xué)位移可知：5-C和19-C信號(hào)受甾體母核構(gòu)型變化的影響最大。,5-α異構(gòu)體:5-C和19-C信號(hào)分別出現(xiàn)在δ44.9和δ12.3；5-β異構(gòu)體:5-C和19-C信號(hào)分別出現(xiàn)在δ36.5和δ23.9。,碳譜（1