天然药物化学-第九章-强心苷

第一节结构类型第二节理化性质第三节提取与分离天然药物化学第九章强心苷课堂目标重要知识点1.掌握强心苷的结构类型。2.掌握强心苷的溶解性和水解性3.掌握强心苷的显色反应1.甲型强心苷元2.乙型强心苷元3.酸催化水解4.碱催化水解5.酶催化水解6.显色反应第一节结构类型强心苷类是自然界中存在的一类对心脏具有显著生物活性的甾体苷类化合物。由强心苷元和糖缩合而产生的一类苷。强心苷是治疗室率过快心房颤动的首选药和慢性心功能不全的主要药物。毒性：强心苷类能兴奋延髓催吐化学感受区而引起恶心、呕吐等胃肠道反应；且有剧毒，若超过安全剂量时，可使心脏中毒而停止跳动。一、基本概念第一节结构类型目前临床应用的有二、三十种，用于治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾病，如西地兰、地高辛、毛地黄毒苷等强心苷的分布主要有夹竹桃科、玄参科、萝摩科、卫矛科、百合科、大戟科等等。尤其在玄参科和夹竹桃科植物中最多。黄花夹竹桃、紫花洋地黄、毛花洋地黄、杠柳、铃兰、海葱、福寿草、羊角拗、万年青第一节结构类型常见的含强心苷的天然药物。铃兰毒苷适用于急性和慢性充血性心力衰竭、阵发性心动过速洋地黄毒苷低输出量型充血性心力衰竭、心房颤动和心房扑动、阵发性室上性心动过速。黄夹苷甲,黄夹苷乙适用于各种器质性心脏病引起的心力衰竭，对左心衰竭疗效较显著，亦用于纠正阵发性室上性心动过速和阵发性心房纤颤羊角拗苷用于充血性心力衰竭、心肌梗死，尤适用于急性病例第一节结构类型常见的含强心苷的天然药物。花大、艳丽、花期长，叶、树皮、根、花、种子均含有多种配醣体，毒性极强，人、畜误食能致死。叶、茎皮可提制强心剂，但有毒，用时需慎重。第一节结构类型一、结构--------强心苷元部分ABCD101358917143强心苷元是由甾体母核与C17取代的不饱和内酯环组成甾不饱和内酯第一节结构类型（1）苷元母核苷元母核A,B,C,D四个环的稠合构象对强心苷的理化及生理活性有一定影响。天然界存在的强心苷元B/C环是反式，C/D环是顺式，A/B环大多数为顺式----洋地黄毒苷元，A/B环少数为反式----乌沙苷元第一节结构类型（2）取代基苷元母核上的C3,C14位上都有羟基：C14位-OH都是β-型(C/D环顺式)。C10，C13，C17位有侧链，C10，C13多为β-CH3。C17位侧链为不饱和内酯环。ABCD101358917143第一节结构类型OOOHHOOOOHHOHOOOHHOOO洋地黄毒苷元乌沙苷元夹竹桃苷元CHOOOHOOHOOHOOHOCH2CH3绿海葱苷元蟾毒素ABCD101358917143第一节结构类型（3）苷元结构类型根据C17位侧链的不饱和内酯环不同分为：甲型：C17位侧链为五元环的△-内酯乙型：C17位侧链为六元环的△--内酯这两类大都是β-构型，个别为α-构型，α-型无强心作用。乙型强心苷元的毒性相应的甲型强心苷元第一节结构类型甲型强心苷元：C17位上连五元不饱和内酯环，即△αβ-γ-内酯----强心甾烯型。以强心甾为母核命名。一个双键△αβOOOHHHOROOOHHO3514甲型毛地黄毒苷元H202223213¦Â,14¦-二羟基-5Â-强心甾-20(22)-烯第一节结构类型乙型强心苷元C17位上连六元不饱和内酯环，即△αβ，γδ----双烯-δ-内酯，称为海葱甾二烯或蟾蜍甾二烯。以海葱甾（scillanolide）或蟾蜍甾(bufanolide)为母核命名。OOHHHOROrOOHHOOr乙型海葱苷元20212223243¦Â,14¦-二羟基海葱甾4,20,22-三烯第一节结构类型一、结构--------糖部分构成强心苷的糖有20多种，根据C2位上有无-OH分为α-OH（2-OH）糖及α-去氧糖（2-去氧糖）两类。后者主要见于强心苷。1.-羟基糖除广泛分布于植物界的D-葡萄糖、L-鼠李糖外，还有：（1）6-去氧糖如：L-夫糖、D-鸡纳糖等。（2）6-去氧糖甲醚如：L-黄夹糖、D-洋地黄糖等。第一节结构类型2.-去氧糖（1）2,6-二去氧糖如：D-洋地黄毒糖等。（2）2,6-二去氧糖甲醚如：L-夹竹桃糖、D-加拿大麻糖等。OOOH,OHH,OHH,OHHOOHCH3OHHOHOCH3CH3OCH3D-洋地黄毒糖L-夹竹桃糖D-加拿大麻糖第一节结构类型多数是几种糖结合成低聚糖形式再与苷元的C3-OH结合成苷，少数为双糖苷或单糖苷。糖和苷的连接方式有三种：Ⅰ型:苷元C3-O-(2,6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)YⅡ型:苷元C3-O-(6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)YⅢ型：苷元C3-O-（D-葡萄糖）YX=1-3;Y=1-2一般初生苷其末端多为葡萄糖。天然存在的强心苷多数属于Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅲ型较少。一、结构--------糖和苷元连接方式第一节结构类型OOOH（D-洋地黄毒糖）3O洋地黄毒苷甲型强心苷HR1R2狄高辛(digitoxin)(digoxin)R1R2HOHOHHOOOH,OHH,OHH,OHHOOHCH3OHHOHOCH3CH3OCH3D-洋地黄毒糖L-夹竹桃糖D-加拿大麻糖Ⅰ型:苷元-(2,6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)YⅡ型:苷元-(6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)YⅢ型：苷元-（D-葡萄糖）Y第二节理化性质一.性状强心苷多为无色结晶或无定形粉末，中性物质，有旋光性，味苦。对粘膜有刺激性。二.溶解性强心苷的溶解性与所连糖的种类和数目有关，强心苷一般可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂；难溶于乙醚、苯、石油醚等非极性溶剂。一般糖基多的原生苷比次生苷或苷元的亲水性强、亲脂性弱，可溶于水等高极性溶剂而难溶于低极性溶剂。去氧糖强心苷（如含有2,6-二去氧糖强心苷）具有较强的亲脂性。第二节理化性质二.溶解性糖基和苷元上羟基数目的多少对溶解性也有一定的影响。如乌本苷是一个单糖苷，却有8个羟基，水溶性很大（1:75），难溶于氯仿。乌本苷OOCH3OHHOHOHOOHO鼠李糖第二节理化性质洋地黄毒苷是一个三糖苷，但3分子糖都是洋地黄毒糖，整个分子只有5个羟基，故在水溶液中溶解度小(1:100000000)，溶于氯仿（1:40）。洋地黄毒苷二.溶解性OOOH,OHH,OHH,OHHOOHCH3OHHOHOCH3CH3OCH3D-洋地黄毒糖L-夹竹桃糖D-加拿大麻糖OOCH3CH3ROOH第二节理化性质三.水解性水解反应是研究强心苷组成的常用方法，糖部分不同，其水解产物难易及产物均不同。1酸催化水解2碱催化水解3酶催化水解第二节理化性质三.水解性（一）酸催化水解1.温和酸水解：用稀酸（0.02-0.05mol/L)的盐酸或硫酸在含水醇中经短时间（半小时至数小时）加热回流，可使Ⅰ型强心苷水解成苷元和糖。第二节理化性质主要水解苷元和α-去氧糖之间的苷键或α-去氧糖与α-去氧糖之间的糖苷键。而α-去氧糖与葡萄糖之间的糖苷键不易断裂。对苷元影响较小，不会引起脱水反应。Ⅰ型:苷元----(2,6-去氧糖)X-----(D-葡萄糖)YⅡ型:苷元----(6-去氧糖)X-----(D-葡萄糖)YⅢ型：苷元-------（D-葡萄糖）Y1.温和酸水解主要特点Ⅰ型:苷元(2,6-去氧糖)X-----(D-葡萄糖)YⅡ型:苷元----(6-去氧糖)X-----(D-葡萄糖)YⅢ型：苷元-------（D-葡萄糖）Y第二节理化性质（一）酸催化水解2.强烈酸水解：用较浓酸（3%--5%）长时间加热回流或同时加压，可水解Ⅱ型和Ⅲ型强心苷，得到定量的葡萄糖。第二节理化性质2.强烈酸水解主要特点常引起苷元失去1分子或数分子水,形成脱水苷元使苷元和糖之间的苷键，糖与糖之间的苷键全部水解。第二节理化性质（二）碱催化水解强心苷的苷键不被碱水解。碱试剂主要使分子中的酰基水解、内酯环裂开。1.酰基的水解：NaHCO3,KHCO3：使α-去氧糖上的酰基水解，α-羟基糖及苷元上的酰基多不被水解；Ca(OH)2,Ba(OH)2：使α-去氧糖、α-羟基糖及苷元上的酰基解；NaOH碱性太强，使所有酰基水解，使内酯环开裂，很少使用。第二节理化性质（二）碱催化水解强心苷的苷键不被碱水解。碱试剂主要使分子中的酰基水解、内酯环裂开。2.内酯环裂开：NaOH或KOH的水溶液使内酯环开裂，酸化后又闭环。但在强心苷的醇溶液中加NaOH或KOH内酯环开裂，酸化后不能闭环。第二节理化性质（三）酶催化水解酶水解具有反应温和、专一性强的特点含强心苷的植物中，有水解葡萄糖的酶，无水解α-去氧糖的酶，所以能水解除去分子中的葡萄糖而保留α-去氧糖。蜗牛酶（一种混合酶，蜗牛肠管消化液经处理而得）几乎能水解所有的苷键，能将强心苷分子的糖逐步水解，直至获得苷元，常用来研究强心苷的结构。Ⅰ型:苷元-(2,6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)YⅡ型:苷元-(6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)YⅢ型：苷元-（D-葡萄糖）Y第二节理化性质四.显色反应强心苷颜色反应很多，根据颜色反应发生在分子的不同部位可分为三类：（一）作用于甾体母核的反应：（二）作用于五元不饱和内酯环的反应：（三）作用于-去氧糖的反应：第二节理化性质（一）作用于甾体母核的反应：强心苷在无水的情况下，与浓酸或弱酸发生显色反应。（1）醋酐-浓硫酸反应：将样品溶于醋酐，加浓硫酸-醋酐试剂，反应液呈黄→红→蓝→紫→绿等变化，最后褪色。（2）三氯甲烷-浓硫酸反应：将试样溶于氯仿，沿试管壁加入浓硫酸，静置，氯仿层呈血红色或青色，硫酸层有绿色荧光。（3）三氯醋酸反应：红色，用于色谱显色（4）冰醋酸-乙酰氯反应：稍加热，淡红色或紫色（5）磷酸反应反应：强蓝色荧光（6）三氯化锑（或五氯化锑）反应：加热，蓝紫色第二节理化性质（二）作用于五元不饱和内酯环的反应：主要用来区分甲型和乙型强心苷。原理：甲型强心苷类C17位连有不饱和五元内酯环，在强碱的醇溶液中双键转位能形成活性次甲基，从而能与某些试剂缩合显色。而具有六元不饱和内酯环的乙型强心苷因不能产生活性次甲基，而无此反应。第二节理化性质（二）作用于五元不饱和内酯环的反应：主要用来区分甲型和乙型强心苷。（1）3，5-二硝基苯甲酸试剂（Kedde反应）：取样品的醇溶液，加3，5—二硝基苯甲酸试剂，如产生红色或深红色，表示可能含有强心苷。（2）碱性苦味酸试剂（Baljet反应）：橙色或橙红色，《中国药典》测定强心苷类药物含量。（3）间二硝基苯试剂（Raymond反应）：紫红色或蓝紫色（4）亚硝酰铁氰化钠试剂（Legal反应）：深红色第二节理化性质（三）作用于-去氧糖的反应：1.三氯化铁-冰醋酸反应Keller-kiliani(K-K)反应此反应是α-去氧糖(2-去氧糖）的特征反应，对游离的2,6-去氧糖或在反应条件下能水解出α-去氧糖的强心苷都可显色。取样品1mg溶于5ml冰乙酸中，加一滴20%三氯化铁水溶液，倾斜试管，沿试管壁加入5ml浓硫酸，若有2,6-去氧糖存在，乙酸层渐呈蓝或蓝绿色。但若不显色，不能说明无2,6-去氧糖。不易水解的情况（苷元+α-去氧糖+葡萄糖）第二节理化性质（三）作用于-去氧糖的反应：123452.占吨氢醇反应:取样品加入占吨氢醇试剂，置沸水浴中3min，如含2-去氧糖显红色。可用于定量3.过碘酸-对硝基苯胺反应：含2-去氧糖样品反应后呈深黄色斑点，紫外灯下为棕色背底上出现黄色荧光斑点。4.对硝基苯肼反应：样品反应后呈红色或紫红色。对α-去氧糖和葡萄糖结合的，K-K反应阴性的也可呈阳性反应。5.对-二甲氨基苯甲醛反应：样品反应后呈红色斑点。第三节提取与分离一、提取强心苷含量很低，多与糖类、皂苷、色素、鞣质等共存，这些成分的存在可影响强心苷在溶剂中的溶解度。同时，强心苷的原生苷和次生苷共存，且很多结构相似的苷同存，故提取分离较难。因酸碱可使强心苷发生水解、脱水和异构化，故提取分离时应注意控制酸碱性。明确提取对象第三节提取与分离注意的问题：1.共存物质：糖类、皂苷、色素、鞣质2.原生苷水解问题（一）原生苷：抑制酶的活性⑴新鲜药