天然藥物化學第八章甾體與其苷類終

本章內容一、概述二、強心苷類三、甾體皂苷第一頁，共87頁。一、概述甾體類在結構中都具有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾核。甾類是通過甲戊二羥酸的生合成途徑轉化而來。甾核四個環(huán)可以有不同的稠合方式。天然甾類成分可分許多類型，如下表所示：第二頁，共87頁。一、概述天然甾類化合物的分類及甾核的稠合方式

C17側鏈A/BB/CC/DC21甾類羥甲基衍生物反反順強心苷類不飽和內酯環(huán)順,反反順甾體皂苷類含氧螺雜環(huán)順,反反反植物甾醇脂肪烴順,反反反昆蟲變態(tài)激素脂肪烴順反反膽酸類戊酸順反反第三頁，共87頁。一、概述C21甾（C21-steroides）是含有21個碳的甾體衍生物。以孕甾烷（pregnane）或其異構體為基本骨架。

C5、C6——多具雙鍵

C17——多為α-構型少為β-構型

C20——可有>C=O、-OHC11——可有α-OHC-3、8、12、14、17、20——可能有β-OH第四頁，共87頁。本章內容一、概述二、強心苷類三、甾體皂苷第五頁，共87頁。二、強心苷類（一）概述（二）化學結構及分類（三）理化性質（四）提取分離（五）波譜特征（六）生物活性第六頁，共87頁。二、強心苷類㈠概述

強心苷（cardiacglycosides）是存在植物中具有強心作用的甾體苷類化合物。是治療心力衰竭不可缺少的重要藥物。

主要用以治療充血性心力衰竭及節(jié)律障礙等心臟疾患如：西地蘭、地高辛、洋地黃毒苷等。分布：主要有十幾個科幾百種植物中含有強心苷，特別以玄參科、夾竹桃科植物最普遍。第七頁，共87頁。二、強心苷類（一）概述（二）化學結構及分類（三）理化性質（四）提取分離（五）波譜特征（六）生物活性第八頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類

強心苷是由強心苷元（cardiacaglycones）與糖縮合的一類苷。苷元是由甾體母核及其在C17位連有不飽和內酯環(huán)的側鏈組成。1．分類主要依據(jù)C17位上的取代基即內酯環(huán)的大小分成二類：⑴甲型強心苷元：C17側鏈是五元不飽和內酯環(huán)。⑵乙型強心苷元：C17側鏈為六元不飽和內酯環(huán)。第九頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類1.分類⑴甲型強心苷元——母核稱為強心甾

(cardanolide)第十頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類1.分類⑴甲型強心苷元——母核稱為強心甾第十一頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類1.分類⑵乙型強心苷元——母核稱為海蔥甾或蟾酥甾

(scillanolide)(bufanolide)第十二頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類1.分類⑵乙型強心苷元——母核稱為海蔥甾或蟾酥甾

(scillanolide)(bufanolide)第十三頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類1.分類C3-OH少數(shù)為α-構型，命名時冠以表(epi)字，如：第十四頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類2．強心苷糖部分強心苷元C3-OH與糖結合形成苷。所連糖為：⑴2,6-二去氧糖、2,6-二去氧糖甲醚第十五頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類2．強心苷糖部分⑵6-去氧糖、6-去氧糖甲醚⑶一般糖多為D-葡萄糖第十六頁，共87頁。二、強心苷類㈡化學結構及分類3．糖的組成及連接方式分三種類型：A1型（Ⅰ型）：苷元—(2,6-二去氧糖)X-(葡萄糖)YA2型（Ⅱ型）：苷元—(6-去氧糖)X-(葡萄糖)YB型（Ⅲ型）：苷元—(葡萄糖)X第十七頁，共87頁。二、強心苷類（一）概述（二）化學結構及分類（三）理化性質（四）提取分離（五）波譜特征（六）生物活性第十八頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質1．一般性質⑴性狀及溶解性多為無色結晶或無定形粉末可溶于——水、丙酮、醇類等極性溶劑略溶于——醋酸乙酯、含醇氯仿幾不溶于——醚、苯、石油醚等非極性溶劑第十九頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質1．一般性質⑵內酯性質①內酯堿解開環(huán)用KOH或NaOH水溶液處理→內酯開環(huán)→H+→環(huán)合*當用醇性苛性堿（KOH/EtOH）溶液處理時，內酯環(huán)異構化，遇酸不能復原。第二十頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質1．一般性質⑵內酯性質②內酯雙鍵的氧化開環(huán)內酯環(huán)也可直接用高錳酸鉀-丙酮（KMnO4-CH3COCH3）氧化得17-羧基化合物。第二十一頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質1．一般性質⑶羥基脫水

5β-OH和14β-OH均系叔羥基，極易脫水，故含此取代基的苷類在酸水解時，常得次生的脫水苷元。第二十二頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質1．一般性質⑷形成半縮醛結構

C10位有醛基取代時，在冷甲醇中用鹽酸處理，C3-OH能與C10-醛基形成半縮醛的結構。第二十三頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質1．一般性質⑸C-17鍵異構化C-17β-內酯在二甲基甲酰胺(DMF)中可與甲苯磺酸鈉(NaOTs)和醋酸鈉反應即可異構化為α-內酯。第二十四頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質1．一般性質⑹鄰二羥基的氧化有鄰二-OH取代，可被過碘酸鈉（NaIO4）氧化，生成雙甲?；衔?，繼被NaBH4還原，可得二醇衍生物。鄰二-OH在A環(huán)的C2、C3位，同時C11又有羰基取代，反應形成半縮醛結構。常法乙酰化則可恢復羰基結構，而得二乙酰衍生物。第二十五頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質第二十六頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質2．苷鍵的水解強心苷中苷鍵由于糖的結構不同，水解難易有區(qū)別，水解產物也有差異。水解方法主要有酸催化水解、酶催化水解。酸催化水解：

(1)溫和酸水解

(2)強酸水解

(3)鹽酸丙酮法水解第二十七頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質2．苷鍵的水解(1)溫和酸水解采用稀酸—H2SO4、HCl等（0.02~0.05mol/L）反應條件—含醇短時間加熱回流(30min~數(shù)小時)水解對象——2-去氧糖不適用于——2-羥基糖水解過程如下：第二十八頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質2-羥基糖易產生形式互變，阻撓了水解反應的進行，故在此條件下不能水解2-OH糖。第二十九頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質2．苷鍵的水解(2)強酸水解酸的濃度——3~5%水解條件——延長水解時間；同時加壓反應特點——引起苷元脫水；可得到定量葡萄糖如：羥基洋地黃毒苷，用鹽酸水解，不能得到羥基洋地黃毒苷元，而得到它的叁脫水產物。（結構中C3連糖、C14-OH、C16-OH）第三十頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質2．苷鍵的水解(3)鹽酸丙酮法(Mannich水解)反應試劑——HCl、丙酮溶液反應條件——室溫條件下與氯化氫長時間反應反應物條件——糖分子中有C2-OH和C3-OH原理——鄰二-OH與丙酮反應，生成丙酮化物進而水解特點——可得到原苷元和糖的衍生物第三十一頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質3．顯色反應

強心苷顏色反應是由苷元甾核、不飽和內酯環(huán)、2-去氧糖三部分產生。⑴作用于甾體母核的反應與甾體皂苷元反應類同，如L-B反應、三氯醋酸反應（Rosen-Heimer反應）、三氯化銻（或五氯化銻）反應等。全飽和甾類、C3為酮基(無羥基)的化合物呈陰性第三十二頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質3．顯色反應⑵作用于不飽和內酯環(huán)的反應（活性次甲基顯色反應）適用對象——主要用于甲型強心苷（作用于五元不飽和內酯環(huán)）反應原理——不飽和五元內酯環(huán)，在堿性溶液中雙鍵轉位能形成活性次甲基，從而能夠與某些試劑反應而顯色。第三十三頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質3．顯色反應⑵作用于不飽和內酯環(huán)的反應（活性次甲基顯色反應）

反應名稱試劑顏色

max(nm)

Legal反應亞硝酰鐵氰化鈉深紅或蘭470Kedde反應3,5-二硝基苯甲酸深紅或紅590

Raymond反應間-二硝基苯紫紅或蘭620Baljet反應苦味酸橙或橙紅490第三十四頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質3．顯色反應⑶作用于2-去氧糖的反應①Keller-Kiliani反應：應用對象——具有游離的2-去氧糖、能水解出2-去氧糖的強心苷第三十五頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質3．顯色反應⑶作用于2-去氧糖的反應②對二甲氨基苯甲醛反應：（作為顯色劑）樣品點于濾紙上，噴試劑，90℃加熱30秒，顯灰紅色斑點試劑——1%對-二甲氨基苯甲醛乙醇液-濃鹽酸4:1第三十六頁，共87頁。二、強心苷類㈢理化性質3．顯色反應⑶作用于2-去氧糖的反應③呫噸氫醇（Xanthydrol）反應樣品+試劑→水浴加熱3分鐘→紅色試劑——10mg呫噸氫醇溶于100ml冰醋酸，加入1ml濃硫酸④過碘酸-對硝基苯胺反應：（作為顯色劑）強心苷+試劑→

黃色第三十七頁，共87頁。二、強心苷類（一）概述（二）化學結構及分類（三）理化性質（四）提取分離（五）波譜特征（六）生物活性第三十八頁，共87頁。二、強心苷類㈣提取分離注意的問題——防止植物中的酶對成分進行酶解提取原生苷——必須抑制酶的活性，原料要新鮮，采集后低溫快速干燥1．提取常用甲醇或70%乙醇為溶劑進行提取優(yōu)：提取效率高、使酶破壞失去活性第三十九頁，共87頁。二、強心苷類㈣提取分離2．純化⑴溶劑法——根據(jù)化合物的極性選擇溶劑進行除雜⑵鉛鹽法鉛鹽與雜質可生成沉淀，該沉淀能吸附強心苷而導致?lián)p失。這種吸附和溶液中醇的含量有關增加醇含量——能降低沉淀對強心苷的吸附現(xiàn)象。但純化效果也隨之下降。過量的鉛試劑能引起一些強心苷的脫?；磻谒氖?，共87頁。二、強心苷類㈣提取分離2．純化⑶吸附法——采用活性炭、Al2O3進行吸附經(jīng)活性炭使葉綠素等脂溶性雜質可被吸附而除去通過Al2O3——糖類、水溶性色素、皂苷等可吸附注意：強心苷亦有可能被吸附而損失第四十一頁，共87頁。二、強心苷類㈣提取分離3.分離(1)兩相溶劑萃取法——依據(jù)分配系數(shù)的不同(2)逆流分配法——原理同上(3)層析分離分離親脂性單糖苷、次級苷和苷元

——選擇吸附層析（硅膠等）對弱親脂性成分

——選擇分配層析(硅膠、纖維素等為支持劑)第四十二頁，共87頁。二、強心苷類（一）概述（二）化學結構及分類（三）理化性質（四）提取分離（五）波譜特征（六）生物活性第四十三頁，共87頁。二、強心苷類㈤波譜特征1．紫外光譜UV

主要是由不飽和內酯環(huán)引起的吸收甲型苷——220nm（λmax）乙型苷——295~300nm（λmax）2．紅外光譜——由不飽和內酯環(huán)產生兩個吸收峰特征：(在1800~1700cm-1皆產生兩個羰基吸收峰)△αβ-γ內酯(甲型)——兩個羰基峰△αβ,γδ-δ內酯(乙型)峰位向低波數(shù)移40cm-1第四十四頁，共87頁。二、強心苷類㈤波譜特征2．紅外光譜IR

低波數(shù)為正常峰；高波數(shù)為非正常峰（隨溶劑性質改變而改變）（在極性大的溶劑中，吸收強度減弱甚至消失）應用：①根據(jù)IR可區(qū)別甲型和乙型強心苷②依非正常峰因溶劑的極性增強而吸收強度減弱甚至消失的現(xiàn)象，可指示不飽和內酯環(huán)的存在。P-339第四十五頁，共87頁。二、強心苷類㈤波譜特征3.質譜

強心苷苷元質譜裂解方式較多也較復雜，如羥基脫水、醛基脫CO、脫甲基、脫C17內酯側鏈、雙鍵逆DA裂解等。甲型苷元——產生：m/z111、124、163、164(內酯和D環(huán))

乙型苷元——產生：m/z109、123、135、136(δ-內酯環(huán)的碎片)第四十六頁，共87頁。二、強心苷類㈤波譜特征4.1H-NMR①苷元——δ1.00左右（二個叔甲基單峰——C10、C13角甲基峰）②C3-H——δ3.90左右，為多峰③內酯環(huán)中的質子第四十七頁，共87頁。二、強心苷類㈤波譜特征4.1H-NMR③內酯環(huán)中的質子④因強心苷（C21甾類）的C/D環(huán)為順式(14β-H)——18-Me（低場）19-Me（稍高場）根據(jù)C18、C19-Me位移值來判斷C/D環(huán)的順反式:第四十八頁，共87頁。二、強心苷類㈤波譜特征4.1H-NMR第四十九頁，共87頁。二、強心苷類㈤波譜特征5.13C-NMR

觀察信號——烯碳、羰基碳、連氧碳、甲基碳（數(shù)目）、糖端基碳等信號。與模擬化合物進行比對，用苷化位移規(guī)律及技術圖譜進行碳歸屬。第五十頁，共87頁。二、強心苷類（一）概述（二）化學結構及分類（三）理化性質（四）提取分離（五）波譜特征（六）生物活性第五十一頁，共87頁。二、強心苷類

㈥生理活性

強心苷的化學結構與其強心作用之間有著密切的關系。其苷元甾核要有一定立體結構。1．C/D稠合方式順式稠合——具有強心作用反式或C14-OH脫水生成脫水苷元——強心作用消失2．C17鍵的構型C17位有不飽和內酯環(huán)且為β-構型——有強心作用C17位為α-構型或開環(huán)——強心作用弱或消失第五十二頁，共87頁。二、強心苷類

㈥生理活性3．A/B環(huán)與C3-OH的構型甲型強心苷元的強心作用：A/B順式稠合——C3-OH為β-構型>α-構型A/B反式稠合——C3-OH構型對強心作用無明顯影響4．糖部分沒有強心作用但強心苷中的糖性質和數(shù)目，很可能是影響到強心苷在水/油中的分配系數(shù)，從而影響到強心苷的活性毒性。第五十三頁，共87頁。本章內容一、概述二、強心苷類三、甾體皂苷第五十四頁，共87頁。三、甾體皂苷（一）概述（二）甾體皂苷化學結構類型（三）甾體皂苷的理化性質（四）甾體皂苷的波譜特征（五）甾體皂苷的提取與分離第五十五頁，共87頁。二、甾體皂苷㈠概述

甾體皂苷是一類由螺甾烷（spirostane）類化合物衍生的寡糖苷。分布——單子葉植物和雙子葉植物均有分布生理活性——六七十年代，用于合成甾體避孕藥和激素類藥物的原料。九十年代發(fā)現(xiàn)了新的生物活性，特別是防治心腦血管疾病、抗腫瘤、降血糖和免疫調節(jié)等作用。第五十六頁，共87頁。二、甾體皂苷例如：

地奧心血康膠囊是由黃山藥植物中提取的甾體皂苷制成的，內含8種甾體皂苷（含量在90%以上），對冠心病心絞痛發(fā)作療效顯著。薤白皂苷經(jīng)體外試驗顯示具有較強的抑制ADP誘導的人血小板聚集作用。心腦舒通為蒺藜[Tribulusterrestres]果實中提取的總皂苷制劑，臨床用于心腦血管病的防治。第五十七頁，共87頁。二、甾體皂苷（一）概述（二）甾體皂苷化學結構類型（三）甾體皂苷的理化性質（四）甾體皂苷的波譜特征（五）甾體皂苷的提取與分離第五十八頁，共87頁。二、甾體皂苷㈡分類甾體皂苷的皂苷元基本骨架屬螺甾烷的衍生物。

①27個碳

②B/C、C/D環(huán)——反式

③C17側鏈——β構型

④C22是E與F環(huán)共享的碳以螺縮酮的形式相聯(lián)第五十九頁，共87頁。二、甾體皂苷㈡分類

依螺甾烷結構中C25的構型和環(huán)的環(huán)合狀態(tài)，將其分為四種類型：1．螺甾烷醇類（spirostanols）2．異螺甾烷醇類（isospirostanols）3．呋甾烷醇類（furostanols）4．變形螺甾烷醇類（pseudo-spirostanols）第六十頁，共87頁。二、甾體皂苷㈡分類1．螺甾烷醇類（spirostanols）2．異螺甾烷醇類（isospirostanols）第六十一頁，共87頁。C25位甲基二種差向異構體：二、甾體皂苷

㈡分類C25位上甲基位于F環(huán)平面上的豎鍵時——為β取向，絕對構型為S型——螺甾烷醇又稱L型或neo型（25S、25L、25βF、neo）C25位上甲基位于F環(huán)平面下的橫鍵時——α取向，絕對構型為R型——異螺甾烷醇又稱D型或iso型（25R、25D、25αF、iso）第六十二頁，共87頁。二、甾體皂苷

㈡分類例如：劍麻皂苷元(sisalagenin),是合成激素的原料化學名:3β-羥基5α,20βF,22αF,25βF螺旋甾12-酮簡稱:3β羥基，5α-螺旋甾12-酮第六十三頁，共87頁。二、甾體皂苷

㈡分類例如：薯蕷皂苷元(diosgenin)制藥工業(yè)中重要原料化學名:△5-20βF，22αF，25αF螺旋甾烯-3β-醇簡稱:△5-異螺旋甾烯-3-β-醇第六十四頁，共87頁。二、甾體皂苷

㈡分類3．呋甾烷醇類（furostanols）

由Ｆ環(huán)裂環(huán)而衍生的皂苷——稱為呋甾烷醇皂苷（furostanolsaponins）。第六十五頁，共87頁。二、甾體皂苷

㈡分類3．呋甾烷醇類（furostanols）Ｆ環(huán)開環(huán)的雙糖鏈皂苷，植物根莖經(jīng)長時間的貯存，其主要的皂苷是薯蕷皂苷，而不再是原薯蕷皂苷。第六十六頁，共87頁。二、甾體皂苷

㈡分類3．呋甾烷醇類（furostanols）F環(huán)裂解的雙糖鏈皂苷產生的顯色反應：

E試劑——鹽酸二甲氨基苯甲醛試劑

A試劑——茴香醛（Anisaldehyde）試劑第六十七頁，共87頁。二、甾體皂苷

㈡分類3．呋甾烷醇類（furostanols）F環(huán)裂解的雙糖鏈皂苷不具有某些皂苷的通性：

①沒有溶血作用

②不能與膽甾醇形成復合物

③沒有抗菌活性螺旋甾烷衍生的單糖鏈皂苷，則具有明顯抗菌作用。如：原菝葜皂苷——無溶血作用、不能與膽甾醇形成復合物、無抗菌活性第六十八頁，共87頁。二、甾體皂苷

㈡分類4．變形螺甾烷醇類（pseudo-spirostanols）F環(huán)為五元四氫呋喃環(huán)。天然產物中尚不多見。第六十九頁，共87頁。二、甾體皂苷（一）概述（二）甾體皂苷化學結構類型（三）甾體皂苷的理化性質（四）甾體皂苷的波譜特征（五）甾體皂苷的提取與分離第七十頁，共87頁。二、甾體皂苷㈢理化性質

理化性質與三萜類化合物類同，如：有較好結晶；苷元易溶極性小的有機溶劑(石油醚、氯仿等)

不溶水1．熔點單羥基<208℃，三羥基>242℃

多數(shù)雙羥基或單羥酮類介于二者之間。第七十一頁，共87頁。二、甾體皂苷㈢理化性質2．表面活性

F環(huán)開裂的皂苷多不具溶血作用，且表面活性降低。

甾體皂苷/水+堿式醋酸鉛

→沉淀或Ba(OH)2等

堿性鹽第七十二頁，共87頁。二、甾體皂苷㈢理化性質3．形成分子復合物

可用于純化皂苷和檢查是否有皂苷類成分存在反應條件：甾醇需有C3-β-OH三萜皂苷與甾醇形成的分子復合物不及甾體皂苷穩(wěn)定第七十三頁，共87頁。二、甾體皂苷㈢理化性質4．顯色反應在無水條件下，遇某些酸可產生與三萜皂苷相類似的顯色反應。①L-B（醋酐-濃硫酸）反應：

甾體皂苷→顏色變化中出現(xiàn)綠色

三萜皂苷→產生紅色（無綠色）②三氯醋酸反應：甾體皂苷→加熱至60℃→顯色三萜皂苷→加熱至100℃→顯色第七十四頁，共87頁。二、甾體皂苷（一）概述（二）甾體皂苷化學結構類型（三）甾體皂苷的理化性質（四）甾體皂苷的波譜特征（五）甾體皂苷的提取與分離第七十五頁，共87頁。二、甾體皂苷㈣甾體皂苷元的波譜特征1.紫外光譜⑴飽和的甾體化合物在200~400nm無吸收⑵不飽和的甾體：孤立雙鍵——205~225nm

共軛二烯——235nm

>C=O——285nm(弱吸收)

α,β不飽和酮基——240nm(特征吸收)⑶制備成衍生物。如：含-OH化合物，經(jīng)脫-OH

后在結構中產生雙鍵。借此判斷-OH位置。第七十六頁，共87頁。二、甾體皂苷㈣甾體皂苷元的波譜特征2.紅外光譜

甾體皂苷元含有螺縮酮結構的側鏈，在IR中有四個特征吸收譜帶：

A—980B—920C—900D—860cm-1應用：

⑴區(qū)別C25的兩種立體異構體的構型

⑵判斷C11或C12位的>C=O是否成共軛體系

⑶C3-OH與A/B環(huán)構型的關系第七十七頁，共87頁。二、甾體皂苷㈣甾體皂苷元的波譜特征⑴區(qū)別C25的兩種立體異構體的構型①C25——Me-