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化学工业出版社章甾体化合物一、概述二、甾体化合物的性质三、代表性甾体化合物四、甾体皂苷五、强心苷化学工业出版社一、甾体化合物的结构与命名甾体化合物在生命活动中起调节和控制作用。例性激素调节性功能及调节生育，皮质激素调节水盐代谢及糖的平衡。甾体化合物主要有胆甾醇，胆汁酸，性激素，肾上腺皮质激素，甾体生物碱等。1.甾体化合物的结构甾体化合物基本母核(结构)为环戊稠多氢化菲，一般含有三个支链，其中R1、R2常为甲基，R3因化合物不同而异。环戊稠多氢化菲R3R1R2化学工业出版社甾体化合物的立体构型主要有两大类，分别称为胆甾烷系和粪甾烷系。胆甾烷系(别系)A,B环反式(5α系)A,B环aa型连接CH3CH3RHHHH1819BACH3HCH3RAB化学工业出版社粪甾烷系(正系)A,B环顺式(5β系)A,B环ae型连接18及19位上的甲基称角甲基，在环平面上方(或前方)的角甲基称β-角甲基，在环平面下方(或后方)的甲基称α-角甲基。天然存在的甾体化合物中都是β-角甲基，其它基团根据其在环平面前方还是在环平面的的后方，用β-或α-表示。CH3CH3RHHHH1819BACH3CH3RHAB化学工业出版社两个甾体化合物：(1)黄体酮：分子式为C21H30O2，学名为4-孕甾烯-3,20-二酮，具有保胎作用，可从胆固醇来合成。(2)氢化可的松分子式为C21H30O5，又称皮质醇。具生理活性，主要用于治疗皮炎和风湿性关节炎，C11上-OH是β-式，C17上-OH是α-式即11β,17α,21-三羟基-4-孕甾烯-3,20-二酮。CH3CH3CCH3OHHHOCH3CH3CCH2OHOHHHOHOOH化学工业出版社与氢化可的松相似结构的另一化合物，无生理作用，与氢化可的松的差异是C11上-OH是α-式。(11α-羟基，17α-羟基)HOH2COOOHHO化学工业出版社命名法与中文特点，一些母体化合物的名称表述如下：(1)雄(甾)烷(Androstane)(2)雌(甾)烷(Estrane)12345678910111213141516171819123456789101112131415161718化学工业出版社(3)孕(甾)烷(Pregnane)：(6)豆甾烷(Stigmastane)(4)胆甾烷(Cholestane)(5)麦角甾烷(Ergostane)2021222324252627282829化学工业出版社例：17α-羟基-4-孕甾烯-3,20-二酮5,7,22-麦角甾三烯-3β-醇OOOHHHHOHOOHOOOBrH3β-羟基-5α-胆甾-6-酮6β-溴-5β-孕甾-7,20-二酮化学工业出版社二、甾体化合物的一些反应与构象的关系甾体化合物的反应过程、速度和构象有关，胆甾烷与粪甾烷的构象如下所示。5α-胆甾烷构象，A,B环反式，天然界甾体C3上-OH绝大多数为β-式(e键OH)，C17上R为β-式，4~5、5~6位双键易反应。5β-粪甾烷构象，A,B环顺式，C3上α-位稳定，α-OH多(e键OH)。5α-胆甾烷构象：5β-粪甾烷构象：CH3HCH3RHH(e)(a)(a)(e)CH3CH3RHHH化学工业出版社β-醇(e键)5α-胆甾烷-3α-醇(a键)(90%)(10%)(10%)(90%)胆甾烷中羟基在e键上比a键上稳定，因此含量较高，而粪甾烷的情形正好相反。HOHC2H5ONaHOHHOHC2H5ONaHOH化学工业出版社甾醇的酯化反应规律：e键上的-OH易和-COOH酯化，与a键上-OH相比可达98%以上。3β-OH(e键)与氯甲酸乙酯的反应产物占绝大多数，C5-OH与C6-OH(a键)几乎不反应。3.水解反应规律：在e键上的酰氧基酯水解速度比在a键上快许多倍。胆甾醇3β式快；粪甾醇3α式快。RClCOOOHOHCH3CH3化学工业出版社水解胆甾醇系：粪甾醇的情形与胆甾醇相反。HHRCOORCOO+HOHHHO+多少化学工业出版社，PCl5作卤化剂。卤化过程中易发生构型转化(SN2)，也有构型不变产物(e键上引入卤素)。例下列过程引入卤素构型不变。5.消去反应消去反应的结果是脱去一些象H2O一样的小分子而生成双键产物。当两个被消去基团处在反式双竖键(双a键)容易发生消去反应；反式双e键或顺式双竖键都不易消去。HCH3RCH3RCH3CH3HPBr3HOBrOHBr化学工业出版社烯键化合物存在超共轭(σ-π共轭)效应，而3-次甲基衍生物为端位烯，内能高，因此稳定性为2-烯键化合物大于3-次甲基衍生物。H3COHCH3CH3RCH3CH3RHH3CPOCl3--吡啶HPOCl3--吡啶CH3HOCH3CH3RCH3CH3RH2CH化学工业出版社加成反应例如胆甾醇的加成反应，因为C18，C19角甲基都是β-型，所以双键加成时从位阻较小的α-面向双键进攻，分别得到胆甾-3β,5α,6α-三醇与5α,6α-二溴胆甾-3β-醇。5α,6α-二羟基产物顺式加成产物5α,6β-二溴产物(反式加成产物)RHO中性KMnO4（冷）或OsO4Br2/CS2ROHHOOHRHOBrBr化学工业出版社双键加溴过程：两个溴都在a键上,不稳定，易发生消去反应粪甾烷系二溴产物，较稳定，两个溴在e键上，但OH在a键上HOCH3CH3RBr+HOCH3CH3RBr+Br_RCH3HOCH3Br10天后BrRCH3CH3BrBrHO化学工业出版社=CH2Witting反应RH2C化学工业出版社氧化反应常用铬酸、HOBr等氧化剂氧化羟基。氧化规律：OH处在a键上易氧化。甾醇羟基被氧化活性次序从易到难排列如下：11β-OH2β-OH3α-OH2α(3β)-OH(a键)(a键)(a键)(e键)100203.01.3(1.0)氧化相对速率Grimmer在1960年用铬酸氧化各种甾醇得不同速率，以测定甾体化合物碳环上羟基位置和取向，此为一种有效的分析方法。化学工业出版社双键氧化断裂常用高锰酸钾、臭氧化锌粉水解。9.还原反应羰基还原时常用还原剂LiAlH4、NaBH4等，例：HOOCOOKMnO4t-BuOH,K2CO3,35oCOCCH3OOORRHOH（1）LiAlH4（2）H2O化学工业出版社三、代表性甾体化合物1.甾醇甾醇是脂肪不能被皂化部分分离得到的饱和或不饱和的第二级醇(仲醇)，无色结晶，几乎不溶于水，但易溶于有机溶剂。甾醇在C3上-OH都是β-型，在天然界中以游离醇或高级脂肪酸酯形式存在。主要有三大类：(1)动物甾醇动物体内(2)微生物甾醇酵母菌，霉菌(3)植物甾醇植物体内化学工业出版社甾醇基本母核：多数甾醇C5，C6之间有双键，重要的几种甾醇见表7-1。例：胆甾醇，双键位置在5位；麦角甾醇，双键位置在5,7,22位。RHOAB化学工业出版社(1)胆甾醇分子式为C27H46O，俗称胆固醇，是一种白色结晶，m.p.149℃，λmax=220nm。1775年由Conrud发现，是最重要的动物甾醇，动物所有细胞组织内，中枢神经细胞内及皮脂与肾脏内特多，在成人体内，大约含240克。含胆固醇较高食物有猪油、黄油、动物内脏、鹌鹑蛋、墨鱼、鱿鱼籽等。胆固醇易吸收，其酯不被吸收，并受植物甾醇抑制。食物胆甾醇吸收率1/3。胆固醇在老年人体内过高是有害的，可引起高血压、冠心病、胆结石、动脉硬化等疾病。但在人体内并不是越低越好，应将胆固醇保持在一个合理的水平上。化学工业出版社胆固醇对人体健康至关重要：首先，胆固醇是人体组织结构、生命活动及新陈代谢中必不可少的一种物质，它参与细胞与细胞膜的构成；其次，人体的免疫力，只有在胆固醇的协作下，才能完成其防御感染、自我稳定和免疫监视三大功能；第三，胆固醇是肾上腺皮质激素、性激素等的基本原料。如果体内胆固醇过低，会造成机体功能紊乱，免疫功能下降，精神状态不稳定，血管壁变脆，脑溢血的危险增加等。因此在防治心脑血管疾病时，应进行综合“治理”，并将胆固醇保持在一个合理的水平上。化学工业出版社胆甾醇细胞内合成过程：(1)乙酰辅酶-A经缩合、水解、辅酶NADPH还原生成(R)-3-甲基-3,5-二羟基戊酸(MVA)。乙酰辅酶-AMVA(2)MVA经多步转变成角鲨烯(squalene)(甾体化合物母体合成的前体)。单萜焦磷酸酯MVA五步OPPNADPHNADP+squaleneHOOHOCH3CSCoAO五步H3COH化学工业出版社(3)角鲨烯氧化得2,3-角鲨烯环氧化物，经酶催化环化聚合，重排甲基与脱去H+得羊毛甾醇，再经一系列酶催化反应，最后得到胆甾醇。羊毛甾醇胆固醇HOHO酶系列催化思考：如何将胆甾醇转变成(A).5α-胆甾-3-酮(B).5α-胆甾-3β,6α-二醇化学工业出版社胆甾醇用途之一是用来代替薯蓣皂素作原料合成甾体激素。例胆甾醇通过微生物转变成雌酮、A.D.D.等，用A.D.D.可制造蛋白质同化激素、雄激素、雌激素、利尿激素、牛肉肥育激素、抗癌剂等。1,4-雄甾二烯-3,7-二酮(androsta-1,4-diene-3,17-dione)HOHOHHHOCDS-10OOA.D.D.发酵，金属螯合剂雌酮一种细菌化学工业出版社，胆酸，皮质激素等。HOHOHOHOHHH粪甾醇（排出体外，如此可降低体内胆固醇等）HH7-脱氢胆固醇紫外光m.p.=84-85oc[α]=+108oVD3H肠道细菌+2H-2H化学工业出版社(2)麦角甾醇分子式为C28H44O，白色片状或针状结晶，m.p.=165℃，[α]=-130°，λmax=282nm。不溶于水，溶于热乙醇和乙醚。存在于酵母菌、麦角菌、霉菌中，在空气中极不稳定，一般保存于植物油中。分子中有三个双键，抗氧化能力强，生理活性大可作为合成甾体激素和药物的原料，例：维生素D2HHHO紫外光HHO化学工业出版社甾体化合物，主要存在于苜蓿、大豆、绿豆、燕麦、蚕豆、碗豆、茄子、菠菜、花、，苋菜、四季豆、大蒜、人参、甘草、茶叶中，其中：苜蓿、大豆、碗豆、花生中含量高。例：薯蓣皂素：OOHOm.p.=204~207℃，[α]=-129°化学工业出版社剑麻皂素：甾体皂素和水形成亲水胶体，有强的表面活性，能形成稳定的泡沫，又能起乳化作用，用于充碳酸气饮料。甾体皂素和糖组成皂苷，天然物可用于饮料，啤酒等的起泡剂，较温和；也可作洗涤剂；是合成性激素、贤上腺皮质激素等药物的重要原料。皂素测定方法：植物原料在索氏提取器中用丙酮或乙醚除去脂肪，甲醇萃取得粗提液，再薄层色谱(TLC)测定。OOHOHm.p.=264~266℃，[α]=+8°化学工业出版社上没有长的碳链，主要有性激素与肾上腺皮质激素。是一类维持生命、保持正常生活、促进性器官发育、维持生殖的重要