第八章甾体及其苷类

1天然药物化学课程教案课次1授课方式（请打√）理论课□√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排3学时授课题目（教学章、节或主题）：第八章甾体及其苷类第一节概述第二节甾体化合物第三节强心苷类教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1.让学生掌握甾体化合物的分类、及强心苷类的结构分类、理化性质和提取分离。2.让学生熟悉强心苷类的结构特点。3.让学生了解甾体化合物的生源途径。教学重点及难点：重点：甾体化合物的分类、强心苷类的结构分类、理化性质和提取分离难点：甾类化合物的生物合成教学基本内容方法及手段甾体化合物是天然广泛存在的一类化学成分，种类很多，但结构中都具有环戊烷骈多氢菲（cyclopentano-perhydrophenanthrene）的甾核。结构特点：（1）结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾核。（2）A/B环有顺式或反式，B/C环都是反式，C/D环有顺式或反式两种稠合方式。（3）甾核有3-OH：①C3-OH和C10-CH3为顺式，称为β-构型（以实线表示）；②C3-OH和C10-CH3为反式，称为α-构型、或epi-/表-型（以虚线表示）。（4）甾核的10-位和13-位有角甲基取代，且大都是β-构型。（5）17-位有侧链，且大都是β-构型。根据侧链结构的不同，天然甾类成分又分为许多类型。R12345678910111213141516171819ABCD环戊烷骈多氢菲表8-1天然甾类化合物的分类及甾核的稠合方式17-位侧链A/BB/CC/DC21甾类羟甲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举例讲解、多媒体讲解2甾体化合物的生物合成：强心苷的生物合成是以甾醇为母体经多次转化而逐渐生成。鲨烯squalene环氧鲨烯2,3-oxidosqualene环氧鲨烯酶[O]O鲨烯环化酶Chair-Boat-ChairHOHHH20protosterolcationHO羊毛甾醇HO甾醇类HOOC21甾类OOHOOHHO甲型强心苷元OHOO乙型强心苷元甾体皂苷元HOOHOOHOHOOHOHHOOO+CH3COOH+C3双键移位[重排]脱甲基氧化,降解脱甲基,重排氧化环合第二节甾体化合物一、C21甾类化合物C21甾类化合物的结构特点：（1）它们都是以孕甾烷（pregnane）或其异构体为基本骨架。（2）A/B环为反式排列，C/D环多为顺式排列。12345678910111213141516171819ABCD孕甾烷2021C21甾类化合物的结构类型：3IHOR1R3R2R4R52120IIHOR1R2OHR3R4H生物活性：抗炎、抗肿瘤、抗生育等。二、海洋甾体化合物第三节强心苷类一、强心苷的概述定义：强心苷（cardiacglycosides）是存在于植物中、具有强心作用的甾体苷类化合物。临床应用：治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾病。分布：二、强心苷的化学结构和实例由强心苷元（cardiacaglycone）与糖两部分构成的：1.苷元部分：强心苷元分子中含有环戊烷骈多氢菲，属于甾体衍生物。（1）B/C环都是反式，C/D环都是顺式，A/B环二种稠合方式都有。（2）3-OH大多为β-构型，少数是α-构型，命名时冠以表（epi）字；14-OH由于C/D环是顺式，所以都是β-构型。（3）强心苷甾核的10-位大多有甲基，也可能是醛基、羟甲基、羧基，都是β-构型。13-位上都是甲基。（4）17-位侧链为不饱和内酯：17-五元环的△αβ-γ-内酯，称为甲型强心苷元；17-六元环的△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）。ROHHOH甲型OO22232021αβROHHOHβαγ2021222324OOδ乙型强心苷的命名：甲型强心苷以强心甾（cardenolide）为母核命名，乙型强心苷元则以海葱甾（scillanolide）或蟾酥甾（bufanolide）为母核。H强心甾OO22232021H2021222324OO海葱甾2021222324OO蟾酥甾HOHHOO毛地黄毒苷元OOHHO海葱苷元OOOHHOgamabufotalinOOHO3β,14β-二羟基-5β-强心甾-20(22)-烯3β,14β-dihydroxy-5β-car-20(22)-enolide3β,14β-二羟基海葱甾-4,20,22-三烯3β,14β-dihydroxy-acilla-4,20-22-trienolide3β,11α,14β-三羟基-蟾蜍甾-20,22-二烯42.糖部分：（1）六碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚、五碳醛糖等。（2）仅存在于强心苷中的特殊的2,6-二去氧糖、2,6-二去氧糖甲醚。OOCH3CH3L-夹竹桃糖L-oleandroseOOCH3CH3D-地芰糖D-diginoseOORCH3D-毛地黄毒糖D-digitoxoseR=HD-加拿大麻糖D-cymaroseR=CH3（3）强心苷糖基上还可能有乙酰基。（一）五元内酯环强心苷类1.毛地黄强心苷：临床应用：①除毛地黄苷C为一级苷，亲水性强，适于注射外，其余均为次级苷。②毛地黄毒苷（digitoxin）亲脂性较强，口服吸收完全，作用持久而缓慢，可注射或口服，但多口服用于慢性病例。③羟基毛地黄毒苷（gitoxin）由于在16-位引入羟基-OH，亲脂性降低，难以吸收，长期被视为废物不被利用，但乙酰化后，脂溶性提高，易吸收，在吸收过程中脱去乙酰基，脂溶性降低，易经肾排泄，故蓄积性小，治疗宽度较大，易于控制。④异羟基毛地黄毒苷（狄高辛，digoxin），在12-位引入羟基，亲脂性降低，口服不易吸收，但可制成注射液用于急性病例，作用迅速，蓄积性小。⑤去乙酰毛花毛地黄苷C（西地兰，deslanoside），比一级苷毛花毛地黄苷C少一个乙酰基，亲水性更强，口服吸收不好，适于注射，作用基本与狄高辛相似，毒性小，安全性大，为一速效强心苷。OHOOOOR2R1CH3OOCH3OOCH3毛地黄毒苷R1=R2=H毛地黄毒苷元digitoxindigitoxigenin羟基毛地黄毒苷R1=HR2=OH羟基毛地黄毒苷元gitoxingitoxigenin异羟基毛地黄毒苷R1=OHR2=H异羟基毛地黄毒苷元digoxindigoxigenin吉他洛苷R1=HR2=OCH吉他洛苷元gitaloxingitaloxigeninHdigitoxoseaglyconeOOHOOOOR2R1CH3OOCH3OOCH3COCH3毛花毛地黄苷AR1=R2=HlanatosideA毛花毛地黄苷BR1=HR2=OHlanatosideB毛花毛地黄苷CR1=OHR2=HlanatosideC毛花毛地黄苷DR1=R2=OHlanatosideD毛花毛地黄苷ER1=HR2=OCHlanatosideEHdigitoxoseOOOglc三、强心苷的理化性质5（一）物理性质形态：强心苷多数为无色结晶或无定形粉末。溶解性：可溶于极性溶剂，略溶于乙酸乙酯、含醇氯仿，几乎不溶于非极性溶剂。（二）化学性质1.内酯环开裂OOKOHEtOHOOOOHHOOHOHCOOHOCHOH21202214异构化物(I)(内酯型)异构化物(II)(开链型)OHOOKOHMeOHOHCHOHCOOCH3CHCOOCH3O-H2O2120异构化物2.内酯环上双键的性质OOOHO3KHCO3水解氧化HIO4COOHCHCOOOCOOHCH2OHCOOHOH3.叔羟基的脱水OOHOOHOHOOHO3~5%HCl4.半缩醛的形成HOCHO310OCHHO冷甲醇HCl5.17-内酯环的异构化OODMF/NaOTs/NaOAcOHOOOH异构化6.邻二羟基的反应OOOHOHHOHOOHCOHCOOOHOHNaBH4OOOHHOOOHNaIO4OOOHOHAcOAcO乙酰化bis-formylcompoundhemiacetaldiacetate（三）苷键的水解1.酸催化水解（1）温和条件下水解用稀酸（0.02~0.05mol/LHCl或H2SO4）在含水醇中经短时间加热回流，可水解去氧糖的苷键。2-羟基糖的苷，在此条件下不易断裂。6OHORH3+OOHO+R苷键原子质子化OHOHHOHOROH2（2）强酸水解增高酸的浓度（3~5%），延长作用时间，或同时加压。但常常引起苷元的脱水，产生缩水苷元。OOOHOHO(d-Digitoxose)3HClOO羟基毛地黄毒苷脱水羟基毛地黄毒苷元（3）盐酸丙酮法（Mannich）水解可得到原来的苷元和糖的衍生物。（以铃兰毒苷为例）如果苷元分子中也有二个相邻的羟基-OH，也能被丙酮化而生成苷元丙酮化物。（如乌本苷的水解，需再用稀酸加热水解而得到乌本苷元）OOOOHHCOOHOOCH3OHClOOHHCOOHOCH3OOOCCH3H3COOHHCOOHHO+OCH3OOCCH3H3CHCl铃兰毒苷convallatoxin毒毛旋花子苷元氯代-L-鼠李糖丙酮化合物稀酸(0.02-0.05mol/L)3%-5%HCl水解OOHCOHO毒毛旋花子苷元的脱水物+OCH3水解丙酮OOHOHCH2OHROOHHOOOOHOHROOHOOOOOHOHCH2OHROOHHOOOH+△乌本苷R=鼠李糖乌本苷元单丙酮化合物乌本苷元2.酶催化水解酶解速度：糖基上有乙酰基，对酶作用阻力大，故水解慢。苷元类型不同，被酶解难易也有区别。一般来说，乙型强心苷较甲型强心苷易被酶水解。★（四）颜色反应强心苷的颜色反应，是由强心苷苷元甾体母核、不饱和内酯环、2-去氧糖反应产生的。OHOOOORCH3OOCH3HHH甾体母核不饱和内酯环2-去氧糖1.作用于甾体母核产生的反应〖皂苷的通性〗72.由于不饱和内酯环产生的反应反应原理：甲型强心苷类的不饱和五元内酯环，在碱性溶液中，双键转位能形成活性次甲基，与某些试剂反应而显色。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。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470Kedde反应3,5-二硝基苯甲酸深红或红590Raymond反应间二硝基苯紫红或蓝620Baljet反应苦味酸橙或橙红4603.由于2-去氧糖产生的反应（1）Keller-Kiliani(K-K)反应适用范围：此反应只对游离的2-去氧糖或在反应条件下能水解出2-去氧糖的强心苷显色。对乙酰化的2-去氧糖也不呈色。（4）过碘酸-对硝基苯胺反应应用：薄层层析和纸层析。在薄层上在灰黄色背底上出现深黄色斑点，在紫外光下，在棕色背底下出现黄色荧光斑点。如再喷以5%NaOH-MeOH溶液，斑点变为绿色。OCH3IO4[O]H2CCHOCHOHCCHOCHOHNH22NO2HCCH=NCH-NHNO2NO22HClHClCHOHHHOHHOHCH3OHH反应名称试剂实验现象Keller-Kiliani反应Fe3+/浓硫酸醋酸层渐呈蓝色或蓝绿色对二甲氨基苯甲醛反应对二甲氨基苯甲醛试剂灰红色占吨氢醇反应占吨氢醇试剂红色过碘酸-对硝基苯胺反应过碘酸/对硝基苯胺黄色（五）沉淀反应〖皂苷的通性〗四、强心苷的提取分离强心苷的提取分离中的困难因素：①植物体中所含强心苷比较复杂。②大多数含量又较低。③常与糖类、皂苷、色素、鞣质等共存。④植物中还含有能酶解强心苷的酶。酶的问题：如果要提取原生苷，必须抑制酶的活性，原料要新鲜，采集后要低温快速干燥。如果提取次级苷，可利用酶的活性，进行酶解（25～40℃）可获得次级苷。（一）提取一般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。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1.溶剂法（1）原料为种子或含油脂类杂质较多：一般易先采用压榨法或溶剂法进行脱脂，然后用醇、稀醇提取。另外，也可以先用醇、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8氯仿-