甾体及其苷类.ppt

Steroidsandglycosids,甾体及其苷类,掌握1.甾体类化合物的基本骨架类型及甾核的稠合方式。2.强心苷型：甲、乙两型强心苷类化合物的骨架特征。强心苷的波谱特征，利用UV及NMR特征区别甲、乙两型强心苷类。3.甾体皂苷：四种类型甾体皂苷类化合物的结构特征。,学习要点,本章内容,一、概述二、C21甾类三、强心苷四、甾体皂苷,一、概述,胆固醇,-谷甾醇,脱皮酸,蟾毒素,一、概述,（一）定义；以环戊烷骈多氢菲为母核而衍生的产物。,甾,（二）分类：根据母核的稠合方式及C17不同侧链进行分类。,甾类化合物的分类及母核的稠合方式,从生源观点看，甾体类成分都是通过甲戊二羟酸的生物合成途径转化而来但是，三萜和甾醇究竟哪个是前体还尚未有定论,一、概述,（三）结构特点：天然甾类成分的C10、C13、C17位侧链大多为-构型。根据C3位羟基的空间排列，具有两种异构体；,-型,甾体母核上还可以存在羟基、羰基、双键环氧醚键等功能基取代,-型或epi-（表）型,一、概述,（四）甾类的化学性质,甾类成分与三萜化合物类似。在无水条件下，遇酸亦能产生各种颜色反应，1.Liebermann-Burchard反应（污绿色，三萜）2.Salkowski反应（氯仿浓硫酸反应）：氯仿层显血红色或青色，硫酸层显绿色荧光。3.Rosenheim反应：样品25%三氯醋酸/乙醇溶液4.三氯化锑或五氯化锑反应,本章内容,一、概述二、C21甾类三、强心苷四、甾体皂苷,二、C21甾类,C21甾是一类含有21个碳原子的甾体衍生物，主要结构类型有以下两种,皮质醇可的松皮质甾酮,二、C21甾类,C21甾类成分除以游离体存在外，也可以苷的形式存在，糖的种类有2-OH糖或2-去氧糖，2、6二去氧糖、6去氧糖等。,二、C21甾类,本章内容,一、概述二、C21甾类三、强心苷四、甾体皂苷,三、强心苷,甲型乙型,C17位侧链为不饱和内酯，五元环的不饱和内酯，称为甲型强心苷元；六元环的不饱和内酯，称为乙型强心苷元，都属于-构型(个别为-构型，命名时标以17-H)。,3,3,14,10,10,14,13,13,三、强心苷,1、命名:甲型强心苷以强心甾(cardenolide)为母核命名.如:毛地黄毒苷元:,3,14-二羟基-5-强心甾-20(22)-烯3,14-dihydroxy-5-card-20(22)-enolide,3,14,5,20,22,乙型强心苷元则以海葱甾(scillanolide)或蟾酥甾(bufanolide)为母核如:海葱苷元(scillarenin):,三、强心苷,3,14-二羟基海葱甾4,20,22-三烯3,14-dihydroxy-acilla-4,20,22-trienolide,3,20,4,22,14,三、强心苷,2.组成苷的糖的种类:六碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚和五碳醛糖;还有2,6-二去氧糖，2,6-二去氧糖甲醚。,R=HR=OHR=HL-夹竹桃糖D-毛地黄糖D-毛地黄毒糖,三、强心苷,3.强心苷按照连接糖的种类可分为三种类型：型：苷元-（2，6-二去氧糖）X-（葡萄糖）Y型：苷元-（6-去氧糖）X-（葡萄糖）Y型：苷元-（葡萄糖）X型、型多见，型较少。,五元内酯环强心苷类,三、强心苷,六元内酯环强心苷,三、强心苷,三、强心苷理化性质,（三）理化性质1.一般性质（1）形状及溶解性：多为无色结晶或无定型粉末。苷可溶于水、丙酮、醇等极性溶剂，微溶于醋酸乙酯。苷元易溶于苯、乙醚、氯仿中。（2）内酯性质：结构中因存在内酯环，故在NaOH或KOH的水溶液中可开环，遇酸还原，但在碱的醇溶液中，酯环异构化，遇酸不复原。,三、强心苷理化性质,2、苷键的水解（1）酸水解,A.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，可使型强心苷水解成苷元和糖。,主要水解苷元和-去氧糖之间的苷键或-去氧糖与-去氧糖之间的糖键。而-去氧糖与葡萄糖之间的糖键不易切断。对苷元影响较小，不会引起脱水反应。但不适于16位有甲酰基的洋地黄强心苷类，在此种条件下，16位甲酰基水解为羟基，得不到原生苷元。,三、强心苷理化性质,B.强烈酸水解：用较浓酸（3%-5%）长时间加热回流或同时加压，可水解型和型强心苷，得到定量的葡萄糖。可水解-羟基糖。但此法常引起苷元失去1分子或数分子水,形成脱水苷元，即次生苷。,三、强心苷理化性质,C.氯化氢丙酮法(Mannichhe和Siewert法）,三、强心苷理化性质,（2）酶水解法,含强心苷的植物中，有水解葡萄糖的酶，无水解-去氧糖的酶，所以能水解除去分子中的葡萄糖而保留-去氧糖。蜗牛酶（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。,三、强心苷理化性质,（3）碱水解法：碱试剂主要使分子中的酰基水解、内酯环裂开、20（22）转位及苷元异构化等。,A、内酯环的水解,三、强心苷理化性质,B、酰基的水解,在强心苷的苷元或糖基上常有酰基存在，一般可用碱试剂处理使酯键水解脱去酰基。NaHCO3,KHCO3-使-去氧糖上的酰基水解，而-羟基糖及苷元上的酰基多不被水解；Ca(OH)2,Ba(OH)2-使-去氧糖、-羟基糖及苷元上的酰基水解；NaOH碱性太强，不但使所有酰基水解，还使内酯环破裂，故很少使用。,三、强心苷,3、颜色反应（）、作用于甾体母核的反应：、Liebermann-burchard反应、Salkowski反应、三氯化锑或五氯化锑反应（）、作用于内酯环（）、作用于2-去氧糖,三、强心苷,（2）、作用于内酯环：甲型强心苷在碱性醇溶液中，发生双键转移，生成活性亚甲基，故可与活性亚甲基试剂作用而显色。主要的反应名称和试剂如下：,三、强心苷,强心苷/Fe+冰醋酸滴加浓硫酸(FeCl3或Fe2(SO4)3)观察界面和醋酸颜色变化。如有2-去氧糖存在，醋酸层渐呈蓝色或蓝绿色。界面的呈色，随苷元不同而异。应用对象-游离的2-去氧糖、能水解出2-去氧糖的强心苷。,(3)作用于2-去氧糖的显色反应:A：Keller-Kiliani反应：,三、强心苷,(3)作用于2-去氧糖的显色反应:B：对二甲氨基苯甲醛反应（作为显色剂）：,显色剂对二甲氨基苯甲醛试剂,PPC,试剂；1%对二甲氨基苯甲醛/乙醇液浓HCl4：1,灰红色,90度,三、强心苷,(3)作用于2-去氧糖的显色反应:C：呫吨氢醇(xanthydrol)反应样品+试剂-水浴加热3min红色试剂：10mg呫吨氢醇溶于100ml冰醋酸，加入1ml浓硫酸。,D：过碘酸-对硝基苯胺反应：强心苷+过碘酸+对硝基苯胺黄色。,三、强心苷,4.1H-NMR,1）苷元C10、C13位甲基1.00前后2）C3-H（常有-OH取代）3.90前后3）内酯环上的质子,4.505.00J=18Hz,5.606.00brs,甲型,brs或t,三、强心苷,4.1H-NMR,7.2，s,6.3,7.8J=612Hz,乙型,4）.强心苷C/D环均为顺式稠合(14-H)，所以：18-CH319-CH3(处于较高场），在其它甾类成分中，可根据两个甲基的位移来判定C/D环稠合方式。,本章内容,一、概述二、C21甾类三、强心苷四、甾体皂苷,甾体皂苷类,（一）概述定义：甾体皂苷(steroidalsaponins)是一类由螺甾烷类化合物与糖结合的寡糖苷，迄今发现的甾体皂苷类化合物已达一万种。,甾体皂苷类,分布：主要存在于薯蓣科、百合科、玄参科、菝葜科、龙舌兰科等植物中。生理活性：早期用于合成甾体避孕药和激素类药物的原料；后来新的生物活性逐渐被发现，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。,甾体皂苷类,如：由黄山药(Dioscoreapanthaica)植物中提取的甾体皂苷制成的地奥心血康胶囊,由蒺藜(Tribulusterrestris)果实中提取的总皂苷制剂-心脑舒通，临床用于心脑血管病的防治，具有扩冠、改善冠脉循环作用。,甾体皂苷类,（二）化学结构与分类,结构特点：1）27个碳2）A/B顺或反3）B/C、C/D环反式4）C-17侧链-构型5）E、F环以螺缩酮形式相连。,甾体皂苷类,螺甾烷醇类(spirostanols)2.异螺甾烷醇类(isospirostanols),螺甾烷醇,异螺甾烷醇,易转化,C25S,R,C25,差向异构体,甾体皂苷类,C25位上甲基位于F环平面上的竖键时-为-定向，绝对构型为S型，又称L型或neo型(即25S,25L,25F,neo)-螺旋甾烷(spirostanol)当C25位甲基位于F环平面下的横键时-为-定向，其绝对构型为R型，又称D型或iso型(即25R、25D、25F、iso)-异螺旋甾烷(isospirotanol)。,C25位甲基有两种差向异构体,甾体皂苷类,如：剑麻皂苷元(sisalagenin)，是合成激素的原料。,化学名：3-羟基-5，20F，22F，25F-螺旋甾-12-酮简称：3-羟基-5-螺旋甾-12-酮,25S,甾体皂苷类,薯蓣皂苷元(diosgenin)，是制药工业中重要原料。,化学名：5-20F，22F，25F螺旋甾烯-3-醇简称：5-异螺旋甾烯-3-醇，,25R,甾体皂苷类,呋甾烷醇类,3.呋甾烷醇类,由F环裂环而衍生的皂苷-呋甾烷醇皂苷,甾体皂苷类,如：原菝葜皂苷(sarsaparilloside)，F环裂解的双糖链皂苷,易被-葡萄糖苷酶酶解，失去C26位的葡萄糖，同时F环环合，转为菝葜皂苷。,26,甾体皂苷类,3.呋甾烷醇类,F环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的性质,1）没有溶血性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，则具有明显的抗菌活性。,甾体皂苷类,4.变形螺甾烷醇类,F环是一个五元四氢呋喃环，天然产物中尚不多见,如：,纽替皂苷元(nuatigenin),甾体皂苷类,一般性质甾体皂苷元多有较好结晶态，能溶于石油醚、氯仿等亲脂性溶剂中，而不溶于水熔点常随着羟基数目增加而升高苷元与糖结合成苷类，尤其是与寡糖结合成皂苷后，则一般可溶于水，易溶于热水、稀醇，几乎不溶于或难亲脂性溶剂，多为不定形粉末。,甾体皂苷类,2.表面活性和溶血作用与三萜皂苷相似，但F环开裂的皂苷往往不具溶血作用，而且表面活性降低。3.甾体皂苷与甾醇形成分子复合物甾体皂苷的乙醇溶液可被甾醇(常用胆甾醇)沉淀。生成的分子复合物可用乙醚回流提取，则胆甾醇可溶于醚，而皂苷不溶，从而达到纯化皂苷和检查是否有皂苷类成分存在。,甾体皂苷类,凡是含有C3位-OH的甾醇(如-谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇等)均可与皂苷结合生成难溶性分子复合物。三萜皂苷与甾醇形成的分子复合物不及甾体皂苷稳定。4、甾体皂苷能与碱式铅盐或钡盐形成沉淀，而不能与中性铅盐或钡盐形成沉淀。,5、甾体皂苷在无水条件下，遇某些酸类亦可产生与三萜皂苷相类似的显色反应。只是甾体皂苷与乙酸酐-硫酸反应，在颜色变化中最后出现绿色。6、环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的通性，如没有溶血作用，不能和胆甾醇形成复合物。环裂解的双糖链皂苷对盐酸二甲氨基苯甲醛试剂试剂，简称试剂）能显红色反应，对茴香醛试剂（简称试剂）则显黄色。而环闭环的单糖链皂苷和螺旋甾烷衍生皂苷元，只对试剂显黄色，对试剂不显色。,甾体皂苷类,特点1：在高场区有四个甲基(即18、19、21、27位甲基)的特征峰。,18-CH3、19-CH3为角甲基，s，18-CH3处于较高场21-CH3、27-CH3与邻位氢偶合，d，27-CH3处于较高场如果C25位有羟基取代，27-CH3成为s，并向低场位移。,甾体皂苷类,4.1H-NMR,2：27-CH3的化学位移值，因其构型不同而有区别。：25R构型25S构型（可利用27-CH3的值来区别25R和25S二种异构体）C16、C26-H为连氧同碳质子，处于较低场，容易辨认。其他各质子化学位移值相近，彼此重叠，难于识别。,3.偶合常数也是确定结构的重要参数,甾体皂苷类,4.1H-NMR,如：化合物I，,C5-H为-HC4-H5.63(d,J4、5=12Hz)J示C4-H与C5-H是反式偶合，即C4-H为竖键，-取向。,26位质子的J值，可以初略判断25位构型,5.13C-NMR,1、甾体皂苷27个13C的特征峰均可辨认；2、如C原子与-OH相连，其值向低场移动40-45个单位；当此羟基与糖连接成苷后，原13C的值继续向低场移动6-10个单位。3、C=C碳的值向低场移至115-150ppm;C=O碳的值向低场移至=200ppm;4、C18、C19、C27碳的值均低于20ppm。,5、C16碳因连有氧原子，其值在80ppm；6、C22碳因与两个氧原子连接，其值低至109ppm左右。,1、溶剂法（正丁醇-水萃，氯仿-甲醇-水