天然有机化学-第7章甾族课件

第六章甾族化合物

一.甾族化合物的结构与命名

二.甾族化合物的一些反应与构象的关系三.代表性甾族化合物

一.甾族化合物的结构与命名

甾族化合物在生命活动中起调节和控制作用。例性激素调节性功能及调节生育，皮质激素调节水盐代谢及糖的平衡。甾族化合物主要有胆甾醇，胆汁酸，性激素，肾上腺皮质激素，甾族生物碱等。

1.甾族化合物的结构

甾族化合物基本母核(结构)为环戊稠多氢化菲，一般含有三个支链，其中R1、R2常为甲基，R3因化合物不同而异。环戊稠多氢化菲甾族化合物的立体构型主要有两大类，分别称为胆甾烷系和粪甾烷系。胆甾烷系(别系)

A,B环反式(5α系)A,B环aa型连接

两个甾族化合物：(1)．黄体酮：分子式为C21H30O2，学名为4-孕甾烯-3,20-二酮，具有保胎作用，可从胆固醇来合成。

(2)．氢化可的松

分子式为C21H30O5，又称皮质醇。具生理活性，主要用于治疗皮炎和风湿性关节炎，C11上-OH是β-式，C17上-OH是α-式即11β,17α,21-三羟基-4-孕甾烯-3,20-二酮。

与氢化可的松相似结构的另一化合物，无生理作用，与氢化可的松的差异是C11上-OH是α-式。(11α-羟基，17α-羟基)2.甾族化合物命名结合IUPAC命名法与中文特点，一些母体化合物的名称表述如下：(1).雄(甾)烷(Androstane)(2).雌(甾)烷(Estrane)(3).孕(甾)烷(Pregnane)：

(6).豆甾烷(Stigmastane)

(4).胆甾烷(Cholestane)(5).麦角甾烷(Ergostane)二.甾族化合物的一些反应与构象的关系甾族化合物的反应过程、速度和构象有关，胆甾烷与粪甾烷的构象如下所示。5α-胆甾烷构象，A,B环反式，天然界甾族C3上-OH绝大多数为β-式(e键OH)，C17上R为β-式，4~5、5~6位双键易反应。5β-粪甾烷构象，A,B环顺式，C3上α-位稳定，α-OH多(e键OH)。

5α-胆甾烷构象：

5β-粪甾烷构象：2.甾醇的酯化反应

规律：e键上的-OH易和-COOH酯化，与a键上-OH相比可达98%以上。

3β-OH(e键)与氯甲酸乙酯的反应产物占绝大多数，C5-OH与C6-OH(a键)几乎不反应。

3.水解反应

规律：在e键上的酰氧基酯水解速度比在a键上快许多倍。胆甾醇3β式快；粪甾醇3α式快。

4.卤化反应

常用PBr3，PCl5作卤化剂。卤化过程中易发生构型转化(SN2)，也有构型不变产物(e键上引入卤素)。例下列过程引入卤素构型不变。

5.消去反应消去反应的结果是脱去一些象H2O一样的小分子而生成双键产物。

当两个被消去基团处在反式双竖键(双a键)容易发生消去反应；反式双e键或顺式双竖键都不易消去。

2-烯键化合物

3-次甲基衍生物

由于2-烯键化合物存在超共轭(σ-π共轭)效应，而3-次甲基衍生物为端位烯，内能高，因此稳定性为2-烯键化合物大于3-次甲基衍生物。

6.加成反应

例如胆甾醇的加成反应，因为C18，C19角甲基都是β-型，所以双键加成时从位阻较小的α-面向双键进攻，分别得到胆甾-3β,5α,6α-三醇与5α,6α-二溴胆甾-3β-醇。

5α,6α-二羟基产物顺式加成产物5α,6β-二溴产物(反式加成产物)

双键加溴过程：

两个溴都在a键上,不稳定，易发生消去反应

粪甾烷系二溴产物，较稳定，两个溴在e键上，但OH在a键上

7.羰基加成-消去反应

双键氧化断裂常用高锰酸钾、臭氧化锌粉水解。

9.还原反应羰基还原时常用还原剂LiAlH4、NaBH4等，例：

三.代表性甾族化合物1.甾醇甾醇是脂肪不能被皂化部分分离得到的饱和或不饱和的第二级醇(仲醇)，无色结晶，几乎不溶于水，但易溶于有机溶剂。甾醇在C3上-OH都是β-型，在天然界中以游离醇或高级脂肪酸酯形式存在。主要有三大类：

(1).动物甾醇动物体内(2).微生物甾醇酵母菌，霉菌(3).植物甾醇植物体内(1).胆甾醇分子式为C27H46O，俗称胆固醇，是一种白色结晶，m.p.149℃，λmax=220nm。1775年由Conrud发现，是最重要的动物甾醇，动物所有细胞组织内，中枢神经细胞内及皮脂与肾脏内特多，在成人体内，大约含240克。含胆固醇较高食物有猪油、黄油、动物内脏、鹌鹑蛋、墨鱼、鱿鱼籽等。胆固醇易吸收，其酯不被吸收，并受植物甾醇抑制。食物胆甾醇吸收率1/3。

胆固醇在老年人体内过高是有害的，可引起高血压、冠心病、胆结石、动脉硬化等疾病。但在人体内并不是越低越好，应将胆固醇保持在一个合理的水平上。

胆固醇对人体健康至关重要：

首先，胆固醇是人体组织结构、生命活动及新陈代谢中必不可少的一种物质，它参与细胞与细胞膜的构成；

其次，人体的免疫力，只有在胆固醇的协作下，才能完成其防御感染、自我稳定和免疫监视三大功能；

第三，胆固醇是肾上腺皮质激素、性激素等的基本原料。如果体内胆固醇过低，会造成机体功能紊乱，免疫功能下降，精神状态不稳定，血管壁变脆，脑溢血的危险增加等。因此在防治心脑血管疾病时，应进行综合“治理”，并将胆固醇保持在一个合理的水平上。(3).角鲨烯氧化得2,3-角鲨烯环氧化物，经酶催化环化聚合，重排甲基与脱去H+得羊毛甾醇，再经一系列酶催化反应，最后得到胆甾醇。

羊毛甾醇胆固醇

思考：如何将胆甾醇转变成(A).5α-胆甾-3-酮(B).5α-胆甾-3β,6α-二醇

胆甾醇用途之一是用来代替薯蓣皂素作原料合成甾族激素。例胆甾醇通过微生物转变成雌酮、A.D.D.等，用A.D.D.可制造蛋白质同化激素、雄激素、雌激素、利尿激素、牛肉肥育激素、抗癌剂等。

1,4-雄甾二烯-3,7-二酮

(androsta-1,4-diene-3,17-dione)

胆甾醇在体内转变成维生素D3，胆酸，皮质激素等。

2.甾族皂素

甾族皂素是一类C-27甾族化合物，主要存在于苜蓿、大豆、绿豆、燕麦、蚕豆、碗豆、茄子、菠菜、花、，苋菜、四季豆、大蒜、人参、甘草、茶叶中，其中：苜蓿、大豆、碗豆、花生中含量高。例：薯蓣皂素：

剑麻皂素：

甾族皂素和水形成亲水胶体，有强的表面活性，能形成稳定的泡沫，又能起乳化作用，用于充碳酸气饮料。甾族皂素和糖组成皂苷，天然物可用于饮料，啤酒等的起泡剂，较温和；也可作洗涤剂；是合成性激素、贤上腺皮质激素等药物的重要原料。

皂素测定方法：植物原料在索氏提取器中用丙酮或乙醚除去脂肪，甲醇萃取得粗提液，再薄层色谱(TLC)测定。

3.甾族激素

甾族激素结构上的特点是C17上没有长的碳链，主要有性激素与肾上腺皮质激素。是一类维持生命、保持正常生活、促进性器官发育、维持生殖的重要生物活性物质，不仅能治疗多种疾病，而且也是计划生育及产生免疫抑制等方面不可缺少的药物。

(1).性激素性腺(睾丸或卵巢)的分泌物，有雄性激素，雌性激素，妊娠激素三种。生理作用很强，很少量就能产生极大的影响。①.睾丸酮分子式为C19H28O2，学名为17β-羟基-4-雄甾烯-3-酮，针状结晶，m.p.=155℃，[α]=+209°(c=4，乙醇)，不溶于水，溶于乙醇、醚和其溶剂，在人体内不稳定。

睾丸酮

②.甲基睾丸酮分子式C20H30O2，学名17β-羟基-17α-甲基-4-雄甾烯-3-酮，白色晶体，m.p.=162~167℃，[α]=+81°(1%乙醇)，空气中稳定，受光易变化。在人体内可合成ADD。

甲基睾丸酮

④.雌酮分子式为C18H22O2，学名3-羟基-1,3,5-雌三烯-17-酮。

③.丙酸睾丸酮丙酸睾丸酮分子式为C22H32O3，学名为17β-羟基-4-雄甾烯-3-酮丙酸酯，简称丙睾酮。白色结晶或结晶性粉末，m.p.118~123℃，[α]+88°(c=1，乙醇)。不溶于水，略溶于植物油中，易溶于氯仿、乙醇、乙醚等溶剂。

⑤.苯甲酸雌二醇分子式为C25H27O3，学名3,17β-二羟基-1,3,5(10)-雌三烯-3-苯甲酸酯。白色结晶，m.p.191~196℃，[α]+60°(c=1，二氧六环)。不溶于水，略溶于丙酮，微溶于、乙醇或植物油中。进入体内水解成雌二醇起作用，雌二醇强度为雌酮的10倍。

⑥.孕(甾)酮

又称黄体酮，分子式C21H30O2，学名为4-孕甾烯-3,20-二酮。白色或微黄色结晶或粉末，m.p.=127~131℃，[α]=+195°(c=0.5，乙醇)。不溶于水，溶于丙酮、二氧六环和浓硫酸。孕酮有抑制排卵、停止月经、抑制动情并使受精卵在子宫中发育等生理作用。医药上用于防止流产。

妊娠激素有抑制排卵、防止再孕的作用，可作避孕药，但孕酮口服需要很大的剂量。科学家把结构改造成炔诺酮，极大地提高了效果，且和雌性激素配合使用，效果更佳。它们的结构如下：

炔诺酮(起妊娠激素的作用)炔雌二醇

(起雌性激素作用)(2).肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素是产生于肾上腺皮质部分的一类激素。现已由肾上腺皮质部分分离出30种甾族化合物，其中有几种具有激素的性质，如皮质甾酮、皮质酮、11-去氧皮质甾酮、皮质醇等。它们在结构上有些类似，在C17上都有-COCH2OH基团，C3为酮基，C4~C5间为双键

①皮质醇又称氢化可的松，学名11β,17α,21-三羟基-4-孕烯-3,20-二酮。

②皮质酮皮质酮又称可的松，学名17α,21-二羟基-4-孕烯-3,11,20-三酮。m.p.=220~224℃，[α]=+209°。

③皮质甾酮学名为11β,21-二羟基-4-孕烯-3,20-二酮。

④11-去氧皮质甾酮学名为21-羟基-4-孕烯-3,20-二酮。

肾上腺皮质激素对糖、蛋白质、脂肪的代谢和无机盐(Na+、K+盐)代谢有显著影响，但更重要的是发现可