天然药物化学教学资料天药8甾体及其皂苷类

第8章甾体及其苷类 龚先玲 第一节概述 一 定义甾体化合物是天然广泛存在的一类化学成分 种类很多 但它们的化学结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾核 甾体化合物 中的 甾 字很形象化地表示了这类化合物的骨架 即在含有四个稠合环 田 字上面连有三个支链 即C10 C13上的角甲基和C17位的侧链 R 甾核四个环的稠合方式C17位的侧链 二 分类依据 表12 1天然甾类成分C17侧链构成及甾核的稠合方式 三 甾体母核的取代基及取代基的构型 在甾体母核上 大多存在C3羟基 可和糖结合成苷 甾核的其他位置还有羰基 双键等取代基 天然甾类成分C10 C13 C17侧链大多为 构型 以实线表示 R 2 C3 OH和C10 CH3反式 型或epi 表 型 虚线表示 1 C3 OH和C10 CH3顺式 型 实线表示 C3羟基的空间排列 有两种类型的异构体 R R 四 甾类成分的颜色反应 2 Salkowski反应将样品溶于氯仿 沿管壁滴加浓硫酸 氯仿层显血红色或青色 硫酸层显绿色荧光 3 Rosen Heimer反应 4 三氯化锑或五氯化锑反应将样品醇溶液点于滤纸上 喷以20 三氯化锑 或五氯化锑 氯仿溶液 不应含乙醇和水 干燥后 60 70 加热 显黄色 灰蓝色 灰紫色斑点 第二节强心苷类 一 强心苷的概述及生物合成 一 强心苷定义强心苷 cardiacglycosides 是存在于植物中具有强心作用的甾体苷类化合物 由强心苷元和糖缩合而产生的一类苷 二 强心苷的药理作用目前临床应用的强心苷达二 三十种 主要用于治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾病 如毛花苷C 地高辛 洋地黄毒苷等 强心苷的副作用 但强心苷类能兴奋延髓催吐化学感受区而引起恶心 呕吐等胃肠道反应 且有剧毒 若超过安全剂量时 可使心脏中毒而停止跳动 强心苷的治疗剂量与中毒剂量相距极小 强心苷存在于许多有毒的植物中 十几个科几百多种植物中含有强心苷类 主要有夹竹桃科 玄参科 萝摩科 卫矛科 百合科 大戟科等 较重要的植物有紫花毛地黄 毛花毛地黄 海葱 黄花夹竹桃 杠柳 铃蓝 福寿草 羊角拗等 三 强心苷的药源 动物中尚未发现有强心苷类成分 蟾蜍中所含的蟾毒也对心肌有兴奋作用 具强心作用 但其非苷类 而属甾类 三 强心苷的药源 二 强心苷的化学结构和分类 强心苷 cardiacglycosides 是由强心苷元与糖两部分构成 一 强心苷元的结构 1 强心苷元甾核的顺反异构 1 A B顺 多 B C反 C D顺 如 洋地黄毒苷元 2 A B反 少 B C反 C D顺 如 乌沙苷元 R 2 强心苷元上的取代基 C3位 OH多为 型 洋地黄毒苷元 少数为 型 命名时冠以表 epi 字 如3 表毛地黄毒苷元 3 epidigitoxigenin C14位 OH都是 型 C D环顺式 3 两类强心苷元1 甲型 C17位侧链为五元环的 内酯 2 乙型 C17位侧链为六元环的 内酯 这两类C17位侧链大多是 构型 个别为 构型 型无强心作用 甲型 乙型 3 两类强心苷元的结构 4 甲型强心苷的命名 甲型强心苷以强心甾 cardenolide 为母核命名 洋地黄毒苷元3 14 二羟基 5 强心甾 20 22 烯3 14 dihydroxy 5 card 20 22 enolide 5 乙型强心苷以海葱甾 scillanolide 或蟾蜍甾 bufanolide 为母核命名 海葱苷元 scillarenin 3 14 二羟基海葱甾 4 20 22 三烯3 14 dihydroxy scilla 4 20 22 trienolide 二 糖部分 构成强心苷的糖有20多种 根据C2位上有无羟基分为2 羟基糖及2 去氧糖两类 后者主要见于强心苷 6位有羟基2 羟基糖6位无羟基 6 去氧糖 6 去氧糖甲醚 D Glc D 鸡纳糖 D 洋地黄糖D digitalose 2 去氧糖 1 2 6 二去氧糖 如 D 毛地黄毒糖等 2 2 6 二去氧糖甲醚 如 D 加拿大麻糖等 D 洋地黄毒糖R H D digitoxose D 加拿大麻糖R CH3 D cymarose 三 糖和苷元的连接方式 强心苷中大多是低聚糖苷 少数是单糖苷或双糖苷 通常按糖的种类以及糖和苷的连接方式有三种 型 R O D O 1 3 末端葡萄糖 O 1 2H 型 R O D O 1 3 H 型 R O 末端葡萄糖 O HR 苷元D 脱氧糖 R1R2LanatosideAHHLanatosideBHOHLanatosideCOHHLanatosideDOHOHLanatosideEHOCHO 毛花洋地黄 Digitalislanata 中的一级苷 四 五元内酯环结构实例 R1R2洋地黄毒苷digitoxinHH羟基洋地黄毒苷gitoxinHOH地高辛digoxinOHH吉他洛gitaloxinHOCHO 毛花洋地黄 Digitalislanata 中的次级苷 四 五元内酯环结构实例 四 五元内酯环结构实例 紫花洋地黄 Digitalispurpurea 中的一级苷 RpurpureaAHpurpureaBOHglucogitatoxinOCHO 五 海葱中的六元内酯环强心苷 R海葱苷元H原海葱苷A Rha海葱苷A Rha glc葡萄糖海葱苷A Rha glc glc 六 测定强心苷生物效价的标准品 G 毒毛旋花子苷 G strophanthin 又叫乌本苷 ouabain 为速效强心苷 并作为测定强心苷生物效价的标准品 三 强心苷的理化性质 一 理化性质1 性状和溶解度强心苷多为无色结晶或无定形粉末 一般可溶于水 丙酮及醇类等极性溶剂 略溶于乙酸乙酯 含醇氯仿 几乎不溶于乙醚 苯 石油醚等非极性溶剂 它们的溶解度也因糖分子数目和性质以及苷元分子中有无亲水性基团而有差异 1 性状和溶解度 乌本苷是一个单糖苷 却有8个羟基 水溶性很大 1 75 难溶于氯仿 乌本苷 洋地黄毒苷在水中的溶解度小 1 100000000 而溶于氯仿 1 40 1 性状和溶解度 洋地黄毒苷 当用NaOH或KOH的水溶液处理强心苷 内酯环开裂 酸化后又闭环 但在强心苷的醇溶液中加NaOH或KOH 内酯环开裂 酸化后不能闭环 2内酯环的水解 2 1醇性苛性碱对甲型强心苷的作用 异构化物 内酯型 异构化物 开链型 2 2醇性苛性碱对乙型强心苷的作用 3 双键氧化 4 5 OH和14 OH的脱水 5 邻羟基的乙酰化 6 C17 侧链转变为C17 侧链 7 C3 OH与C10醛基在冷甲醇中用HCl处理 形成半缩醛的结构 8 酰基水解 强心苷的苷元或糖基上常有酰基 一般可用碱试剂处理使酯键水解 脱去酰基 8酰基的水解 ANaHCO3 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 例 NaHCO3 KHCO3使2 去氧糖上的酰基水解 8酰基水解 B Ca OH 2 Ba OH 2使2 去氧糖 2 羟基糖及苷元上的酰基水解 C NaOH碱性太强 不但使所有酰基水解 还使内酯环开裂 故很少使用 二 苷键的水解 1 酸催化水解 1 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 可水解去氧糖的苷键 1 主要水解苷元和去氧糖之间的苷键2 2 去氧糖与2 去氧糖之间的糖苷键 3 2 去氧糖与葡萄糖之间的糖苷键不易断裂 4 对苷元影响较小 不会引起脱水反应 5 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 温和酸水解具体水解的苷键 2 温和酸水解的实例 2 剧烈酸水解 2 羟基糖的苷 由于2 羟基的存在 产生下式互变 阻扰了水解反应的进行 水解较为困难 必须增高酸的浓度 3 5 延长水解时间 或同时加压 但由于比较强烈 常引起苷元的脱水 产生缩水的苷元 如 羟基毛地黄毒苷 2 羟基糖水解时的结构互变 2 羟基糖苷 强烈酸水解引起苷元的脱水 3 盐酸丙酮法 Mannich水解 强心苷的丙酮溶液 室温条件下与HCl时间反应 约两周 反应液中含HCl0 4 1 糖分子中C2 OH与C3 OH与丙酮发生反应 生成丙酮化物 进而水解 可得到原来的苷元和糖的衍生物 毒毛旋花子苷元 铃兰毒苷 氯代 L 鼠李糖丙酮化物 0 4 1 2 酶催化水解 含强心苷的植物中 有水解葡萄糖的酶 无水解2 去氧糖的酶 所以能水解分子中的葡萄糖而保留2 去氧糖 例1紫花毛地黄叶中的紫花苷酶 只能使紫花毛地黄苷A和B脱去一分子的Glc 紫花苷酶 紫花洋地黄苷A 洋地黄毒苷 例2酶催化水解毒毛旋花子的苷 毒毛旋花子双糖酶 D 葡萄糖苷酶 蜗牛酶 蜗牛消化酶 snailenzyme蜗牛肠管消化液经处理而得 是一种混合酶 几乎能水解所有的苷键 能将强心苷分子中糖链逐步水解 直至获得苷元 常用来研究强心苷的结构 强心苷颜色反应很多 根据颜色反应发生在分子的不同部位可分为三类 1 作用于甾体母核的反应 2 作用于 不饱和内酯环的反应 3 由于2 去氧糖产生的反应 三 显色反应 甲型强心苷在碱性溶液中 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 乙型强心苷无此类反应 2 作用于 不饱和内酯环的反应 活性亚甲基的反应 1 Keller kiliani K K 反应强心苷溶于含少量Fe3 的冰醋酸 沿管壁滴加浓硫酸 观察界面和醋酸的颜色变化 若有2 去氧糖存在 醋酸层渐呈蓝或蓝绿色 但若不显色 不能说明无2 去氧糖 条件 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 3 由于2 去氧糖产生的反应 例1毒毛花苷K和K 毒毛旋花子次苷 它们结构中虽然都有1分子的加拿大麻糖 但因与葡萄糖相连 均呈阴性反应 K 毒毛旋花子次苷 毒毛花苷K 例 紫花洋地黄苷A和洋地黄毒苷K K反应的颜色差异 紫花洋地黄苷A 洋地黄毒苷 2 对 二甲氨基苯甲醛反应 样品反应后呈灰红色斑点 3 占吨氢醇反应 取样品加入占吨氢醇试剂 置沸水浴中3min 只要分子中有2 去氧糖都能显红色 4 过碘酸 对硝基苯胺反应 含2 去氧糖样品反应后呈深黄色斑点 紫外灯下为棕色背底上出现黄色荧光斑点 四 强心苷的提取分离 强心苷在植物中存在的特点 1 植物体中所含强心苷比较复杂 大多含量较低 2 强心苷多与糖类 皂苷 色素 鞣质等共存 这些成分的存在可影响或改变强心苷在许多溶剂中的溶解度 3 在植物中 存在与强心苷共存的酶 因此会产生次级苷 增加了成分的复杂性 提取时须注意的问题 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 如果要提取次级苷 可利用酶的活性 进行酶解 25 40 可获得次级苷 注意控制酸碱性 一 提取 原生苷 易溶于水难溶于亲脂性溶剂 次生苷 易溶于亲脂性溶剂难溶于水 提取强心苷的溶剂 乙醚 氯仿 氯仿 甲醇 甲醇 乙醇等 常用的提取强心苷的溶剂 甲醇或70 的乙醇 二 纯化 1 溶剂法 1 原料为种子或油脂类杂质较多 压榨法或溶剂法 脱脂醇或稀醇提取 药液 水层 石油醚层或苯层 油脂 药渣 醇或稀醇提取 原料 种子或含油脂类杂质较多 浓缩 加水悬浮 石油醚或苯萃取 氯仿 甲醇混合液萃取 水层 氯仿甲醇层 强心苷 二 纯化 图溶剂法纯化强心苷 2 铅盐法 铅盐法是一种比较有效的纯化方法 但铅盐与杂质生成的沉淀能吸附强心苷而导致损失 这种吸附和溶液中醇的