中药化学-f甾体类化合物-12.

第八章甾体及其苷类LiShoujian•第一节概述第八章甾体及其苷类第一节概述甾族化合物（Steroid）又名类固醇。这类化合物都含有一个环戊烷与全氢菲并联的结构。●天然甾体成分:甾醇、胆酸、强心苷、甾体皂苷、甾体激素（昆虫变态激素）、蟾毒等。第一节概述一．母核即氢化程度不同的环戊烷骈多氢菲。图8-1构型标准,甾族的四环三支结构。其特征为：i）天然甾类母核含三个支链：C10－、C13－带甲基?角甲基C17－位带不同侧链ii）天然甾类母核上都有C3-OH，可与糖基成苷C17位带有2、4、5、8、9、10个碳原子的侧链。胆固醇（II）、肾上腺皮质激素等均为此类化合物。CH3917D图8-1甾族化合物母核RHO231111910AB54612C87CH31813141615第一节概述一．母核iii）天然甾类母核四个环的稠合方式表8-1甾体类型C21甾类强心苷类甾体皂苷类植物甾醇昆虫变态激素胆酸类A/B反顺、反顺、反顺、反顺顺B/C反反反反反反C/D顺顺反反反反生物活性抗炎、肿瘤、生育等强心、升压、兴奋呼吸等防治心血病、免疫调节等治疗肝炎、肾炎、消化不良促进细胞生长和蛋白质合成帮助油脂乳化吸收等CH3917D23第一节概述R二．C17侧链及分类表8-2HO1111910AB54612C87CH31813141615C17侧链甾体类型羟甲基衍生物C21甾类不饱和内酯环含氧螺杂环8～10碳脂肪烃衍生物强心苷类甾体皂苷类，甾体生物碱类植物甾醇，昆虫变态激素戊酸胆酸类第一节概述三．与甾体母核相连的原子或基团的构型1．基本规定●标准—A、B环间C10位角甲基，位置—环系平面前，用实线表示。●其它原子/基团（侧链）：1）与C10-CH3同边，β-构型，用实线与环连。2）在C10-CH3另一边，α-构型，用虚线与环连3）未知结构，ξ键，用波线（~~）表示。第一节概述三.与甾体母核相连的原子或基团的构型2．天然甾体成分结构的一般规律：1）C10,13,17侧链大都是β-型2）C3-OH的空间排列不同产生两种异构体a.与C10-CH3同边→顺式，β-型b.与C10-CH3不同边→反式，α-（或epi-/表-）型•第二节．甾体皂苷CH318O13H第二节．甾体皂苷甾体皂苷是一类由螺甾烷类化合物衍生的寡糖苷。苷元由27个碳原子组成，基本碳架称为螺旋甾烷及其异体，异螺旋甾烷，具有以下通式：图8-2H3C2122O2326F25R27231199AB51110H12C87CH320E17D161415H螺旋甾烷2446●第二节甾体皂苷何为螺旋甾烷？环间以一个共有碳原子相连的结构中该共有碳☛螺原子含螺原子的化合物称螺环化合物如：图8-3☟C☟C☟C螺[3，4]辛烷二螺[3，0，3，2]癸烷第二节．甾体皂苷命名：水溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫，故被称为甾体皂苷。该类皂苷不具有羧基，呈中性，所以又称之为中性皂苷。分布：在植物界中分布广泛，主要分布于单子叶植物,如薯蓣科、百合科、石蒜科和龙蛇科等。生物活性：防止心脑血管疾病，抗肿瘤，降血糖和免疫调节等作用。；CH31218O13H832第二节甾体皂苷一．结构特点1.分子中含六个环—甾体母核四环与以（螺）缩酮形式连接的E、F环并联组成螺甾烷结构；2．一般B/C和C/D环反式稠合，A/B环顺反式均有；3．分子中有多个羟基，大多在C3位；C18,C19角甲基均为β型；4．E、F环中有三个手性碳原子，C20、C22和C255．分子中不含羧基，呈中性—解释了其酸碱性。1199AB51110HO21H3C2220CH3E17CD161415H螺旋甾烷72326F2425R274633二．分类C25为R构型（顺时针方向）C25为S构型（反时针方向）H3C20O2627CH25H3CO25CH3CH3CH3131722OCH3CH3O10HO螺甾烷醇HOR27异螺甾烷醇F环为开链衍生物H3CCH3OHO2526OHH3CCH3OO2527CHCH2OH26HOCH3呋甾烷醇CH3HO图8-4甾体皂甙的四种类型变形螺甾烷醇F环≈五元四氢呋喃环O常见的甾体皂苷元H•薯蓣皂苷元O•剑麻皂苷元HOHOOOH第二节甾体皂苷三．理化性质1．苷元溶于亲脂性溶剂，不溶于水，有较好晶形。苷相反。2．大多有皂苷的通性表面活性溶血作用可与碱式重金属盐生成沉淀但：F环开裂的皂苷，如呋甾烷醇类则多不具溶血作用,且表面活性降低。第二节甾体皂苷三．理化性质3．可与甾醇生成分子复合物机理？甾体皂苷乙醇液＋胆甾醇→沉淀→乙醚回流分离甾醇溶，皂苷不溶可用于纯化和检查皂苷。注：凡有C3β-OH的甾醇（如β-谷～、豆～等）均可反应。4．无水条件下与某些酸的显色反应类似三萜皂苷。第二节甾体皂苷三．理化性质⑴.醋酐—浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应）：样品溶于醋酐→加醋酐-浓硫酸（20∶1）数滴，则三萜皂苷→黄→红→紫→兰甾体皂苷→黄→红→紫→绿☻最常用的方法，可用于区别两种皂苷。第二节甾体皂苷三．理化性质⑵.三氯乙酸反应样品液d于滤纸上→滴/喷三氯乙酸：三萜皂苷→100℃→红转紫甾体皂苷→60℃→红转紫●可用于纸色层显色⑶.氯仿—浓硫酸反应试样氯仿液+浓H2SO4→氯仿层→红或兰→硫酸层→绿色荧第二节甾体皂苷四.提取与分离甾体皂苷的提取分离方法，基本与三萜皂苷类似。只是甾体皂苷一般不含羧基，呈中性且亲水性较弱。•第三节强心苷类■第三节强心苷类强心苷（cardiacglycosides）是生物界中存在的一类对心脏有显著生理活性，能增强心肌收缩作用的甾体苷类即：强心苷元（cardiacaglycones）与糖缩合的一类苷。强心苷的生理活性及构效关系１.甾核：A/B,顺、反均可；C/D,必须顺式；２.C17侧链必须有不饱和内酯环，且β构型；３.糖部分无强心作用；糖苷化，亲水性提高；□葡萄糖苷：毒性小，活性低；□２-去氧糖苷：毒性大，活性强；４.C10位引入醛基，毒性提高。第三节强心苷类■强心苷结构的共同点是：i）甾体骨架；ii）C-17位带有不饱和五元内酯环或双不饱和六元内酯环；iii）C-3位连有各种六碳糖成苷。●强心苷分子中β-型不饱和内酯环是强心作用的主要基团，而糖的连接则增加了它的溶解度与吸收、排泄作用，糖连接越多则毒性越小，疗效愈高。RCH3917D23第三节强心苷类一．结构和分类1．苷元部分HO1111910AB54612C87CH31813141615强心苷元是甾体衍生物，具下列特征：1）由C17－不饱和内酯不同分为两类：①甲型强心苷元（或强心甾烯类）—内酯环为五元环，大多β-构型，23个碳。母核—强心甾，已知强心苷大多属此类。图8-5CH3917D23第三节强心苷类一．结构和分类1．苷元部分HO1111910AB54612C87RCH31813141615②乙型强心苷元（蟾蜍甾/海葱甾二烯类）—六元环，均为β-型，24个碳。母核—蟾蜍甾/海葱甾。自然界中仅少数几种强心苷元属于这一类型。图8-5OCH3917D图8-5甲型/乙型强心苷元强心甾烯类五元环CH3OCH3OORROHOH蟾蜍甾/海葱甾二烯类六元环HOHHOHR甲型强心苷乙型强心苷23HO1111910AB54612C87CH31813141615CH3917D第三节强心苷类一．结构和分类1．苷元部分RHO231111910AB54612C87CH318131416152）苷元母核的重要位置及其取代基团表8-3C3–OHC14–OHC13–CH3C10(大多有)–CH3及其氧化物C16（可能有）–OH可与不同脂肪酸成酯第三节强心苷类一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式多为环形缩醛糖1）糖基部分构成强心苷的糖有20多种，根据糖C2位上有无羟基分为：①α－羟基糖i）6-去氧糖—如葡萄糖、鼠李糖、鸡纳糖、弩箭子糖、去氧阿洛糖等ii）6-去氧糖甲醚—如黄花夹竹桃糖、毛地黄糖等图8-6葡萄糖及α—羟基糖和α—去氧糖示例第三节强心苷类一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式②α－去氧糖（此类糖仅存在于强心苷中）i）2，6—二去氧糖—如毛地黄毒糖、波伊文糖等ii）2，6—二去氧糖甲醚—如加拿大麻糖、地芰（或迪吉）糖、夹竹桃糖、沙门糖等注：糖虽无强心作用，但可增强强心苷对心肌的亲和力。图8-6葡萄糖及α—羟基糖和α—去氧糖示例5HO图8-6葡萄糖及α-羟基糖和α-去氧糖示例6CH2OHOOH4OH12HO3OHβ-D-（+）葡萄糖CH3OOHOHOHD-鸡纳糖α-羟基糖，6-去氧糖CH3OOHOCH3HOOHD-毛地黄糖α-羟基糖，6-去氧糖甲醚CH3OOHCH3OOHHOOHD-毛地黄毒糖α-去氧糖，2，6-二去氧糖HOH3COD-加拿大麻糖α-去氧糖，2，6-二去氧糖甲醚io第三节强心苷类一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式2）糖与苷元的连接方式及分类i）多数—5i=1(glc)低聚糖苷元C3-OH连接ii）少数—双/单糖苷苷寡糖苷●一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式2）糖与苷元的连接方式及分类由糖－苷元连接方式分为三类：I型：苷元—（2，6-去氧糖）x—（D-葡萄糖）y；例：紫花洋地黄苷A—糖基：（D-洋地黄毒糖）3-D-葡萄糖II型：苷元—（6-去氧糖）x—（D-葡萄糖）y；例：黄花夹竹桃苷B—糖基：L-黄花夹竹桃糖-（D-葡萄糖）2III型：苷元—（D-葡萄糖）y；例：绿海葱苷—糖基：D-葡萄糖；乌沙苷—糖基：（D-葡萄糖）2注：后两者由于其糖基的2位有-OH，又称2-羟基糖苷。●第三节强心苷类二．理化性质1．性状◆多为无色晶体/无定形粉末，中性。◆有旋光性甾体母核有7个手性碳原子，按2n计算应有128种光学异构体，但由于其稠环结构产生的空间位阻效应，实际可能存在的异构体数大大减少。第三节强心苷类二．理化性质2．溶解性1）可溶：水、甲/乙醇、丙酮略溶：乙酸乙酯、含醇氯仿难溶：石油醚、苯、乙醚2）影响溶解度的因素a.糖基的种类、数量、位置b.苷元上–OH多少、位置影响的指向？O图8-7乌本苷和毛地黄毒苷结构哪个的溶解度大？乌本苷HOHOOHCH2CH3OHO12CH3OOOHCH3OOHOCH31416OHOHCH3CH3OOHOHOOHOCH3OOOHOH毛地黄毒苷表8-4OH88第三节强心苷类二．理化性质表8-4影响强心苷类溶解度的因素苷类糖数分子中羟基数特殊羟基位置溶水解性氯仿乌本苷毛地黄毒苷毛花洋地黄苷B毛花洋地黄苷C单三四四85图8-7图8-7苷元C14、16苷元C12、141∶751∶105几不溶1∶18500难1∶401∶5501∶1750第三节强心苷类二．理化性质3．内酯环的水解1）苛性碱水溶液水解：（可逆）强心苷内酯环＋OH-→开环→＋H+→闭环2）苛性碱醇溶液水解：（不可逆）甲型强心苷：先形成内酯型异构化物→碱→→内酯环开裂→开链异构化物。乙型强心苷：内酯环开裂形成酯→脱水→异构化物。详见5版书P318-319，图8-4，8-5第三节强心苷类二．理化性质4．脱水反应i）强心苷元中5β-OH和14β-OH均为叔羟基极易脱水，酸水解时，常得次生脱水苷元。例1：图8-8ii）16-OH虽为仲醇羟基，但受C17位上侧链双键(C20=C22)影响也易脱水。例2：图8-9iii）如果将C3-OH（对苷元而言）和C16-OH氧化为酮基，则可分别使C5-OH和C14-OH更加活化。以致在温热条件下即可脱水形成烯酮。图8-8强心苷脱水反应例1OCH3CH3OHOH3O+ΔC14－OH与C15－H脱水OglcO紫花洋地黄苷A（14-OH强心苷）CH3CH3O+glc+H2OHO缩水洋地黄毒苷元图8-9强心苷脱水反应例2OH3O+CH3OΔC14-OH与C15-H脱水CH3OHOHC16-OH与C17-H脱水CH3OOglcOCH3+glc+H2O紫花洋地黄苷B（14，16-OH强心苷）HO二缩水洋地黄毒苷元第三节强心苷类二．理化性质5．苷键的水解1）温和酸水解条件：稀酸（0.02~0.05M的盐酸或硫酸）短时间（半小时至数小时）在含水