中药化学-f甾体类化合物-11.

第十一章甾体及其苷类本章内容包括：一、甾体类概述二、强心苷三、甾体皂苷第一节概述一、定义：天然存在的甾类成分种类很多，结构中都有环戊烷骈多氢菲（cyclopentano-perhydrophenathrene）的甾核。各类甾类化合物甾核四个环的稠合方式见表11-1：表11-1天然甾类化合物的分类及甾核的稠合方式类型C17侧链A/BB/CC/DC21甾类羟甲基衍生物反反顺强心苷类不饱和内酯环顺、反反顺甾体皂苷类含氧螺杂环顺、反反反植物甾醇脂肪烃顺、反反反胆酸类戊酸顺反反昆虫变态激素类脂肪烃顺反反二、分类(C17侧链不同)从生源观点来看，甾体化合物都是通过角鲨烯（甲戊二羟酸生合成途径）转化而来，如图11-1所示。P299三、生物合成途径第三节强心苷类一、概述强心苷(cardiacglycosides)是存在于植物中具强心作用的甾体苷类化合物，在十几科的几百种植物中含有该类化合物，尤其在玄参科和夹竹桃科植物中最多。动物中至今尚未发现有强心苷类存在，而蟾蜍皮下腺分泌物中所含强心成分为蟾毒配基(bufogenins)及其酯类(称蟾酥毒类，bufotoxins)，而非苷类成分。OOHOHOOC(CH2)6COOH例如：中药蟾蜍中蟾毒灵-3-半辛二酸酯二、强心苷的化学结构和实例强心苷的结构比较复杂，是由强心苷元(cardiacaglycones)与糖二部分构成的。1、强心苷元中甾体母核四个环的稠合方式：①天然存在的强心苷元B/C环都是反式；②C/D环都是顺式；③A/B环二种稠合方式都有；以顺式稠合的较多，如毛地黄毒苷元(digitoxigenin)。反式稠合的较少，如乌沙苷元(uzarigenin)。①C3和C14位都有羟基取代，C3-OH(成苷位置)大多是β-构型，少数是α-构型。C14羟基由于C/D环是顺式，所以都是β-构型。②甾核其他位置上还可能有更多的羟基，一般位于1β、2α、5β、11α、11β、12α、12β、15β、16β。③强心苷元甾核的C10上大多是甲基，也可能是醛基，羟甲基、羧基，都是β-构型。2、在强心苷元分子的甾核上取代基：④C13上都是甲基。⑤C17位侧链为不饱和内酯：(p301)五元环的△αβ-γ内酯，称为甲型强心苷元；六元环的△αβ，γδ-δ内酯，称为乙型强心苷元；都属于β-构型(个别为α-构型，命名时标以17β-H)。3、糖：六碳醛糖6-去氧糖：L-夫糖（a）6-去氧糖甲醚：L-黄花夹竹桃糖（b）2，6-二去氧糖：D-洋地黄毒糖（c）2，6-二去氧糖甲醚：D-沙门糖（d）OCH3H,OHOCH3OMeH,OHOCH3H,OHOCH3OMeH,OHabcd4、糖和苷元的连接方式（C3-OH）Ⅰ型：苷元–（2,6–二去氧糖）x–（D-glc）yⅡ型：苷元–（6–去氧糖）x–（D-glc）yⅢ型：苷元–（D-glc）y（一）五元内酯环强心苷类OROHOHHO20212223毛地黄强心苷毛地黄品种很多，主要有：毛花洋地黄(Digitalislanata)和紫花洋地黄(D．Purpurea)，为玄参科植物，其叶富含甲型强心苷类化合物P308。(二)六元内酯环强心苷目前此类强心苷成分较少，已发现有100多个，以百合科分布最多。如百合科植物海葱(Scillamaritima)中含有的原海葱苷A、海葱苷A与葡萄糖海葱苷A等，都是海葱苷元(scillarenin)的衍生物。海葱苷元三、强心苷的理化性质（一）理化性质1、形态性状：多为无色结晶或无定形粉末。有旋光性。2、溶解度：可溶于水、丙酮及醇类等极性溶剂，略溶于醋酸乙酯、氯仿-甲醇，几不溶于醚、苯、石油醚等非极性溶剂。3、强心苷分子中有内酯环结构，当用KOH或NaOH的水溶液处理，内酯环开裂，但酸化后又环合。1、温和的酸水解特点：稀酸(0.02～0.05mol/L的HCl或H2SO4)只能水解I型苷。断裂：苷元与2,6-二去氧糖的苷键,2,6-二去氧糖之间的苷键不断裂:2,6-二去氧糖与葡萄糖之间的苷键（二）苷键的水解强心苷苷键亦能被酸、酶所水解，分子中如有酯键结构，还可被碱水解，唯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。例：紫花洋地黄苷ＡOOHOOCH3OCH3OOCH3OOOO温和酸水解OOHOHOOCH3H,OHH,OH2OOOCH32、强酸水解特点：3％～5％的盐酸或硫酸适合II、III型苷的水解，能断裂苷元与糖以及糖与糖之间的苷键产物：苷元往往会缩水得脱水苷元、单糖例：紫花洋地黄苷Ａ3、酶催化水解特点：专属性强。产物：次生苷或苷元，单糖或低聚糖。4、碱水解法NaHCO3,KHCO3а-去氧糖上的酰基Ca(OH)2,Ba(OH)2а-羟基糖、а-去氧糖上、苷元上的酰基NaOH内酯环、糖基、苷元上的酰基(三)显色反应1、甾体母核的显色反应2、不饱和内酯的环显色反应3、2-去氧糖的显色反应1、甾体母核的显色反应（1）醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard反应)（2）氯仿-浓硫酸反应(Salkowski反应)（3）三氯醋酸反应(Rosen-Heimer反应)（4）五氯化锑反应(Kahlenberg反应)将样品氯仿或醇溶液点于滤纸上，喷以20％五氯化锑的氯仿溶液，干燥后60～70℃加热，显蓝色、灰蓝色，灰紫色等多种颜色斑点。2、不饱和内酯环的反应原理：甲型强心苷类由于C17侧链上有一不饱和五元内酯环，在碱性醇溶液中，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。反应物在可见光区往往具有特殊最大吸收，故亦用于定量。乙型强心苷在碱性溶液中不能产生活性次甲基，故无此类反应产生。OOOO2021222320212223反应名称试剂颜色λmax(nm)Legal反应Na2Fe(NO)CN5·2H2O亚硝酰铁氰化钠深红或蓝色470Kedde反应3,5-二硝基苯甲酸深红或红色590Raymond反应间二硝基苯紫红或蓝色620Baljet反应苦味酸橙或橙红色490活性次甲基显色反应3、2-去氧糖产生的反应(1)Keller-Kiliani反应：条件:α-去氧糖必须以游离的形式或α-去氧糖与苷元相连试剂：冰醋酸／三氯化铁／浓硫酸结果：观察界面和乙酸层的颜色变化，醋酸层渐呈蓝色或蓝绿色,浓硫酸层其色随苷元不同而异。此反应只对游离的2-去氧糖，或在反应的条件下能水解出2-去氧糖的强心苷显色(2)对-二甲氨基苯甲醛反应：将强心苷醇溶液滴在滤纸上，干后，喷对-二甲氨基苯甲醛试剂(1％对-二甲氨基苯甲醛乙醇溶液-浓盐酸4：1)，并于90℃加热30秒钟，如有2-去氧糖，可显灰红色斑点。试剂：占吨氢醇／冰醋酸／浓盐酸结果：红色用途：定性／定量(3)占吨氢醇(xanthydrol)反应：(4)过碘酸-对硝基苯胺反应：过碘酸能与强心苷分子中的2-去氧糖氧化生成丙二醛，再与对硝基苯胺缩合而呈黄色。五、强心苷的提取分离提取分离比较困难：①强心苷比较复杂，大多含量又较低；②原生苷、次生苷多种强心苷共存；③与糖类、皂苷、色素、鞣质等共存；④强心苷不稳定，易分解。（一）提取原生苷：易溶于水而难溶于亲脂性溶剂。次级苷：则相反，易溶于亲脂性溶剂而难溶于水。提取时可根据强心苷的性质选择不同溶剂，例如乙醚、氯仿、氯仿-甲醇混合溶剂，甲醇、乙醇等。但常用的为甲醇或70%乙醇，提取效率高，且能使酶破坏失去活性。（二）纯化，去除杂质1、溶剂法原料如为种子或含油脂类杂质较多时，一般宜先采用压榨法或溶剂法进行脱脂，然后用醇或稀醇提取。先用醇或稀醇提取，浓缩提取液除去醇，残留水提液用石油醚、苯等萃取，除去亲脂性杂质。水液再用氯仿-甲醇混液萃取，提出强心苷，亲水性杂质则留在水层而弃去。若原料为地上部分。叶绿素含量较高，可将醇提液浓缩，保留适量浓度的醇，放置使叶绿素等脂溶性杂质成胶状沉淀析出，过滤除去。2、铅盐法铅盐法是一种比较有效的纯化方法，但铅盐与杂质生成的沉淀能吸附强心苷而导致损失。另外过量的铅试剂能引起一些强心苷的脱酰基反应，3、吸附法强心苷稀醇提取液通过活性炭，提取液中的叶绿素等脂溶性杂质可被吸附而除去。当提取液通过Al2O3，溶液中糖类、水溶性色素、皂苷等可吸附，从而达到纯化目的。但强心苷亦有可能被吸附而损失，而且吸附量与溶液中乙醇的浓度有关，是应该注意的。（三）单体分离1、两相溶剂萃取法（氯仿-甲醇-水）2、逆流分配法（氯仿-甲醇-水）3、层析分离•亲脂性单糖苷、次级苷和苷元，一般选用吸附层析,常以硅胶为吸附剂，用正己烷-乙酸乙酯,苯-丙酮、氯仿-甲醇、乙酸乙酯-甲醇为溶剂，进行梯度洗脱。•弱亲脂性成分宜选用分配层析，可用硅胶、硅藻土，纤维素为支持剂，常以乙酸乙酯-甲醇-水或氯仿-甲醇-水进行梯度洗脱。六、强心苷的生理活性强心苷的构效关系：1、A／B环顺式或反式，C／D环必须是顺式稠合，才能显现强心作用。（如果C／D环为反式或C14-OH脱水生成脱水苷元，强心作用消失）2、在甾核的17位，必须有一个不饱和内酯环，且为β-构型。（如异构化为α-构型或开环，强心作用将变得很弱或甚至消失）3、内酯环中双键被饱和后，强心作用虽减弱，但毒性亦减弱，较为安全，有一定的实用价值4、C10位的甲基氧化成羟甲基或醛基后，作用稍有增强，毒性亦加大。第四节甾体皂苷一、甾体皂苷概述甾体皂苷(steroidalsaponins)是一类由螺甾烷(spirostane)类化合物与糖结合的寡糖苷，在植物中有着广泛的分布，迄今发现的甾体皂苷类化合物已达10000种以上，主要分布在薯蓣科、百合科、玄参科、菝葜科、龙舌兰科等植物中。螺旋甾烷即A／B环有顺式和反式；B／C环和C／D环均为反式；C17位侧链为β-构型，侧链中的C22和C16成了一个骈合五元含氧杂环；C22和C26亦通过氧原子形成一个六元含氧杂环。OHHHOABCDEF1013172022252627二、甾体皂苷的化学结构和实例螺旋甾醇SaLC25为S构型OOOH1013172022252627异螺旋甾醇ReDOOOH1013172022252627C25为R构型螺甾烷醇和异螺甾烷醇二者互为异构体，常常是共存于植物体，由于25-R型较稳定，因此25-S型极易转化为25-R型。呋甾烷醇类(furostanols)OOHOHOH1013172022252627F环为开链衍生物变形螺甾烷醇类(pseudo-spirostanols)1013172022252627OOHCH2OHOF环为五元四氢呋喃环。三、甾体皂苷的理化性质1、性状：甾体皂苷元多有较好结晶形。2、溶解度：甾体皂苷元：能溶于PE、CHCl3等亲脂性溶剂中，而不溶于H2O甾体皂苷：一般可溶于H2O，易溶于热H2O、稀醇，几不溶于或难溶于PE、Ben、Et2O等亲脂性溶剂。3、熔点：常随着羟基数目增加而升高，单羟基物都在208℃以下，三羟基物都在242℃以上，多数双羟基或单羟酮类介乎二者之间。4、表面活性和溶血作用：与三萜皂苷相似，但F环开裂的皂苷往往不具溶血作用，而且表面活性降低。5、甾醇分子复合物：甾体皂苷的乙醇溶液可被甾醇(常用胆甾醇)沉淀。除胆甾醇外，其他凡是含有C3位β-OH的甾醇(如β-谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇等)均可与皂苷结合生成难溶性分子复合物。甾体皂苷与甾醇形成分子复合物的规律：①当甾醇A／B环为反式相连，或具有△5的结构，形成的分子复合物溶度积最小。②若C3-OH为α构型，或者是当C3-OH被酰化或者生成苷键，就不能与皂苷生成难溶性的分子复合物。③三萜皂苷与甾醇形成的分子复合物不及甾体皂苷稳定。6、显色反应Liebermann-Burchard反应最后显绿色（甾体皂苷）最后显红色（三萜皂苷）Rosenheim反应:25％三氯醋酸（滤纸）60℃红色（甾体皂苷）100℃红色（三萜皂苷）五、甾体皂苷的提取与分离甾体皂苷的提取与分离方法，基本与三萜皂苷相似。只是甾体皂苷一般不含羧基，呈中性(因此甾体皂苷俗