甾体及其苷类

卫生部规划教材——天然药物化学（第三版）本章内容一、概述二、甾体皂苷三、强心苷类一、概述甾体类在结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾核。甾类是通过甲戊二羟酸的生合成途径转化而来。甾核四个环可以有不同的稠合方式。天然甾类成分可分许多类型，如下表所示：甾体基本母核ABCD一、概述天然甾类化合物的分类及甾核的稠合方式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,反反反昆虫变态激素脂肪烃顺反反胆酸类戊酸顺反反一、概述C21甾（C21-steroides）是含有21个碳的甾体衍生物。以孕甾烷（pregnane）或其异构体为基本骨架。C5、C6——多具双键C17——多为α-构型少为β-构型C20——可有C=O、-OHC11——可有α-OHC-3、8、12、14、17、20——可能有β-OHCH220CH321H孕甾烷本章内容一、概述二、甾体皂苷三、强心苷类二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈠概述甾体皂苷是一类由螺甾烷（spirostane）类化合物衍生的寡糖苷。分布——单子叶植物和双子叶植物均有分布生理活性——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。二、甾体皂苷例如：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[Tribulusterrestres]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（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈡分类甾体皂苷的皂苷元基本骨架属螺甾烷的衍生物。①27个碳②B/C、C/D环——反式③C17侧链——β构型④C22是E与F环共享的碳以螺缩酮的形式相联O2225261013O2017HHHHEF螺旋甾烷二、甾体皂苷㈡分类依螺甾烷结构中C25的构型和环的环合状态，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．变形螺甾烷醇类（pseudo-spirostanols）OOEF25二、甾体皂苷㈡分类1．螺甾烷醇类（spirostanols）2．异螺甾烷醇类（isospirostanols）O2225261013O2017OH27O2225261013O2017OH27EFEF螺甾烷醇异螺甾烷醇RSC25C25易转化差向异构体C25位甲基二种差向异构体：二、甾体皂苷㈡分类C25位上甲基位于F环平面上的竖键时——为β定向，绝对构型为S型——螺甾烷醇又称L型或neo型（25S、25L、25βF、neo）C25位上甲基位于F环平面下的横键时——α定向，绝对构型为R型——异螺甾烷醇又称D型或iso型（25R、25D、25αF、iso）OOEF25二、甾体皂苷㈡分类例如：剑麻皂苷元(sisalagenin),是合成激素的原料化学名:3β-羟基5α,20βF,22αF,25βF螺旋甾12-酮简称:3β羟基，5α-螺旋甾12-酮OOOHOH剑麻皂苷元二、甾体皂苷㈡分类例如：薯蓣皂苷元(diosgenin)制药工业中重要原料化学名:△5-20βF，22αF，25αF螺旋甾烯-3β-醇简称:△5-异螺旋甾烯-3-β-醇OOOH薯蓣皂苷元二、甾体皂苷㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）由Ｆ环裂环而衍生的皂苷——称为呋甾烷醇皂苷（furostanolsaponins）。OOOglcOHglcRhaglcglcH42原菝葜皂苷6菝葜皂苷β-葡萄糖苷酶失C26位葡萄糖二、甾体皂苷㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）Ｆ环开环的双糖链皂苷，植物根茎经长时间的贮存，其主要的皂苷是薯蓣皂苷，而不再是原薯蓣皂苷。OOOglcOHglcRhaRha42原薯蓣皂苷苦杏仁酶酶解薯蓣皂苷失C26位葡萄糖二、甾体皂苷㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）F环裂解的双糖链皂苷产生的显色反应：E试剂——盐酸二甲氨基苯甲醛试剂A试剂——茴香醛（Anisaldehyde）试剂F环裂解的双糖链皂苷黄色黄色A试剂E试剂F环闭环的单糖链皂苷和螺旋甾烷衍生皂苷元黄色A试剂不显色E试剂二、甾体皂苷㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）F环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的通性：①没有溶血作用②不能与胆甾醇形成复合物③没有抗菌活性螺旋甾烷衍生的单糖链皂苷，则具有明显抗菌作用。如：原菝葜皂苷——无溶血作用、不能与胆甾醇形成复合物、无抗菌活性二、甾体皂苷㈡分类4．变形螺甾烷醇类（pseudo-spirostanols）F环为五元四氢呋喃环。天然产物中尚不多见。OOCH2OHOH纽替皂苷元二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈢理化性质理化性质与三萜类化合物类同，如：有较好结晶；苷元易溶极性小的有机溶剂(石油醚、氯仿等)不溶水1．熔点单羟基208℃，三羟基242℃多数双羟基或单羟酮类介于二者之间。二、甾体皂苷㈢理化性质2．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。甾体皂苷/水+碱式醋酸铅→沉淀或Ba(OH)2等碱性盐二、甾体皂苷㈢理化性质3．形成分子复合物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-β-OH三萜皂苷与甾醇形成的分子复合物不及甾体皂苷稳定甾体皂苷EtOH甾醇沉淀分子复合物乙醚回流提取乙醚皂苷（甾醇）（不溶乙醚）+（如胆甾醇）二、甾体皂苷㈢理化性质4．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。①L-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）②三氯醋酸反应：甾体皂苷→加热至60℃→显色三萜皂苷→加热至100℃→显色二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征1.紫外光谱⑴饱和的甾体化合物在200~400nm无吸收⑵不饱和的甾体：孤立双键——205~225nm共轭二烯——235nmC=O——285nm(弱吸收)α,β不饱和酮基——240nm(特征吸收)⑶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。二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征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：A—980B—920C—900D—860cm-1应用：⑴区别C25的两种立体异构体的构型⑵判断C11或C12位的C=O是否成共轭体系⑶C3-OH与A/B环构型的关系二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征⑴区别C25的两种立体异构体的构型①C25——Me-取代吸收强度：C25-SB带C带C25-RC带B带②C25——CH2OH(羟甲基)取代（无法用上述四条谱带来区别）C25-S有——995强吸收C25-R有——1010强吸收(若F环开裂即无螺缩酮结构，则无995或1010吸收)二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征⑵判断C-11或C-12位的C=O是否成共轭体系①非共轭体系——1705~1715cm-1有一个峰②C-12羰基共轭——产生二个峰1600~1605（双键）1673~1679（羰基）(α,β不饱和酮结构)二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征⑶C3-OH与A/B环构型的关系当C3-OH构型已知时，可利用C3-OH来推测A/B环的构型，见下表：A/BC3-OHν-OHcm-1C3-OHν-OHcm-1顺（5β-H）α(e)1044~1037β(a)1036~1032反（5α-H）β(e)1040~1037α(a)1002~996△5β(e)1052~1050α(a)1034**石腊糊，其余为CS2溶液。e—横键；a—竖键苷元-OH——伸展频率：3625cm-1弯曲频率：1030~1080cm-1二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征3.质谱甾体皂苷元由于分子中有螺甾烷侧链，在质谱中均出现：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）二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征OOOOHOOOOOOHOOOOOH+.+.+.+.+.转位+m/z139+.+.或m/z126麦氏重排++.m/z115二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征取代基对三个峰的影响：O222613O20EF2527155,131,142+16-OH137,113,124峰强减弱为基峰并出现155、153的二个峰126139-OH139-2m/z：139115126或2317α-OHC23C17峰消失二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征4.1H-NMR高场区的特征信号：O2225261013O17MeMeMeMeHHEF螺旋甾烷1819212718、19、21、27四个甲基18-Me19-Me（在较高场）21-Me27-Me（在较高场）-OH取代，27-Me为C16、C26-H(-O-C-H)其它H化学位移相近，彼此重叠，难于识别向低场位移处于较低场峰sd峰C25峰s二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征4.13C-NMR利用13C-NMR谱的各种技术如：全去偶谱、偏共振去偶谱和高分辨碳谱及驰豫的时间等参数，可以将皂苷元分子中27个碳的特征峰辨认出来。根据已知皂苷的13C谱化学位移数据，参考取代基对化学位移的影响，确定各种各个碳的化学位移推定皂苷元的可能结构。基本鉴定分析方法与三萜及其苷类同。二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈤甾体皂苷的提取与分离实验室和工业生产中多采用溶剂法提取溶剂——多用甲醇或稀乙醇分离：多用硅胶柱层析或高效液相制备色谱法洗脱剂——用不同比例的二元、三元等溶剂系统如：氯仿:甲醇:水等混合溶剂可参见三萜及其苷类一章的提取与分离内容。本章内容一、概述二、甾体皂苷三、强心苷类三、强心苷类（一）概述（二）化学结构及分类（三）理化性质（四）提取分离（五）波谱特征（六）生物活性三、强心苷类㈠概述强心苷（cardiacglycosides）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。三、强心苷类（一）概述（二）化学结构及分类（三）理化性质（四）提取分离（五）波谱特征（六）生物活性三、强心苷类㈡化学结构及分类强心苷是由强心苷元（cardiacaglycones）与糖缩合的一类苷。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。1．分类主要依据C17位上的取代基即内酯环的大小分成二类：⑴甲型强心苷元：C17侧链是五元不饱和内酯环。⑵乙型强心苷元：C17侧链为六元不饱和内酯环。三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类⑴甲型强心苷元——母核称为强心甾(cardanolide)OORHOH202122231819甲型αβγαβγ内酯20(22)五元内酯()三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类⑴甲型强心苷元——母核称为强心甾OOHOHOH毛地黄毒苷元3β,14β-二羟基-5β-强心甾-20（22）-烯3β,14β-dihydroxy-5β-card-20(22)-enolide三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类⑵乙型强心苷元——母核称为海葱甾或蟾酥甾(sc