第九章 甾体及其苷类

第九章

甾体及其苷类Steroidsandglycosides本章内容一、概述二、甾体皂苷三、强心苷类一、概述甾体类在结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾核。甾类是通过甲戊二羟酸的生合成途径转化而来。甾核四个环可以有不同的稠合方式。天然甾类成分可分许多类型，如下表所示：一、概述天然甾类化合物的分类及甾核的稠合方式C17侧链A/BB/CC/DC21甾类羟甲基衍生物反反顺强心苷类不饱和内酯环顺,反反顺甾体皂苷类含氧螺杂环顺,反反反植物甾醇脂肪烃顺,反反反昆虫变态激素脂肪烃顺反反胆酸类戊酸顺反反一、概述C21甾（C21-steroides）是含有21个碳的甾体衍生物。以孕甾烷（pregnane）或其异构体为基本骨架。C5、C6——多具双键C17——多为α-构型少为β-构型C20——可有>C=O、-OHC11——可有α-OHC-3、8、12、14、17、20——可能有β-OH本章内容一、概述二、甾体皂苷三、强心苷类二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈠概述甾体皂苷是一类由螺甾烷（spirostane）类化合物衍生的寡糖苷。分布——单子叶植物和双子叶植物均有分布生理活性——六七十年代，用于合成甾体避孕药和激素类药物的原料。九十年代发现了新的生物活性，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。二、甾体皂苷例如：

地奥心血康胶囊是由黄山药植物中提取的甾体皂苷制成的，内含8种甾体皂苷（含量在90%以上），对冠心病心绞痛发作疗效显著。薤白皂苷经体外试验显示具有较强的抑制ADP诱导的人血小板聚集作用。心脑舒通为蒺藜[Tribulusterrestres]果实中提取的总皂苷制剂，临床用于心脑血管病的防治。二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈡分类甾体皂苷的皂苷元基本骨架属螺甾烷的衍生物。

①27个碳

②B/C、C/D环——反式

③C17侧链——β构型

④C22是E与F环共享的碳以螺缩酮的形式相联二、甾体皂苷㈡分类依螺甾烷结构中C25的构型和环的环合状态，将其分为四种类型：1．螺甾烷醇类（spirostanols）2．异螺甾烷醇类（isospirostanols）3．呋甾烷醇类（furostanols）4．变形螺甾烷醇类（pseudo-spirostanols）二、甾体皂苷㈡分类1．螺甾烷醇类（spirostanols）2．异螺甾烷醇类（isospirostanols）二、甾体皂苷

㈡分类C25位甲基二种差向异构体：C25位上甲基位于F环平面上的竖键时——为β定向，绝对构型为S型——螺甾烷醇又称L型或neo型（25S、25L、25βF、neo）C25位上甲基位于F环平面下的横键时——α定向，绝对构型为R型——异螺甾烷醇又称D型或iso型（25R、25D、25αF、iso）二、甾体皂苷

㈡分类例如：剑麻皂苷元(sisalagenin),是合成激素的原料化学名:3β-羟基5α,20βF,22αF,25βF螺旋甾12-酮简称:3β羟基，5α-螺旋甾12-酮二、甾体皂苷

㈡分类例如：薯蓣皂苷元(diosgenin)制药工业中重要原料化学名:△5-20βF，22αF，25αF螺旋甾烯-3β-醇简称:△5-异螺旋甾烯-3-β-醇二、甾体皂苷

㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）由Ｆ环裂环而衍生的皂苷——称为呋甾烷醇皂苷（furostanolsaponins）。二、甾体皂苷

㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）Ｆ环开环的双糖链皂苷，植物根茎经长时间的贮存，其主要的皂苷是薯蓣皂苷，而不再是原薯蓣皂苷。二、甾体皂苷

㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）F环裂解的双糖链皂苷产生的显色反应：E试剂——盐酸二甲氨基苯甲醛试剂A试剂——茴香醛（Anisaldehyde）试剂二、甾体皂苷

㈡分类3．呋甾烷醇类（furostanols）由于F环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的通性：①没有溶血作用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，则具有明显抗菌作用。如：原菝葜皂苷——无溶血作用、不能与胆甾醇形成复合物、无抗菌活性二、甾体皂苷

㈡分类4．变形螺甾烷醇类（pseudo-spirostanols）F环为五元四氢呋喃环。天然产物中尚不多见。二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈢理化性质理化性质与三萜类化合物类同，如：有较好结晶；苷元易溶极性小的有机溶剂(石油醚、氯仿等)不溶水1．熔点单羟基<208℃，三羟基>242℃多数双羟基或单羟酮类介于二者之间。二、甾体皂苷㈢理化性质2．表面活性F环开裂的皂苷多不具溶血作用，且表面活性降低。甾体皂苷/水+碱式醋酸铅

→沉淀或Ba(OH)2等

碱性盐二、甾体皂苷㈢理化性质3．形成分子复合物

可用于纯化皂苷和检查是否有皂苷类成分存在反应条件：甾醇需有C3-β-OH三萜皂苷与甾醇形成的分子复合物不及甾体皂苷稳定二、甾体皂苷㈢理化性质4．显色反应在无水条件下，遇某些酸可产生与三萜皂苷相类似的显色反应。①L-B（醋酐-浓硫酸）反应：甾体皂苷→颜色变化中出现绿色三萜皂苷→产生红色（无绿色）②三氯醋酸反应：甾体皂苷→加热至60℃→显色三萜皂苷→加热至100℃→显色二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征1.紫外光谱⑴饱和的甾体化合物在200~400nm无吸收⑵不饱和的甾体：孤立双键——205~225nm

共轭二烯——235nm

>C=O——285nm(弱吸收)

α,β不饱和酮基——240nm(特征吸收)⑶制备成衍生物。如：含-OH化合物，经脱-OH后在结构中产生双键。借此判断-OH位置。二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征2.红外光谱甾体皂苷元含有螺缩酮结构的侧链，在IR中有四个特征吸收谱带：A—980B—920C—900D—860cm-1应用：⑴区别C25的两种立体异构体的构型⑵判断C11或C12位的>C=O是否成共轭体系⑶C3-OH与A/B环构型的关系二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征⑴区别C25的两种立体异构体的构型①C25——Me-取代

吸收强度：C25-SB带>C带

C25-RC带>B带②C25——CH2OH(羟甲基)取代（无法用上述四条谱带来区别）C25-S有——995强吸收C25-R有——1010强吸收(若F环开裂即无螺缩酮结构，则无995或1010吸收)二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征⑵判断C-11或C-12位的>C=O是否成共轭体系①非共轭体系——1705~1715cm-1有一个峰②C-12羰基共轭——产生二个峰1600~1605（双键）1673~1679（羰基）(α,β不饱和酮结构)二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征⑶C3-OH与A/B环构型的关系当C3-OH构型已知时，可利用C3-OH来推测A/B环的构型，见下表：*石腊糊，其余为CS2溶液。e—横键；a—竖键苷元-OH——伸展频率：3625cm-1弯曲频率：1030~1080cm-1二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征3.质谱甾体皂苷元由于分子中有螺甾烷侧链，在质谱中均出现：m/z：139（强，基峰）115（中强）126（弱）辅助离子峰这些峰的裂解途径如下：（主要是由F环产生）二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征取代基对三个峰的影响：二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征4.1H-NMR高场区的特征信号：二、甾体皂苷㈣甾体皂苷元的波谱特征4.13C-NMR利用13C-NMR谱的各种技术如：全去偶谱、偏共振去偶谱和高分辨碳谱及驰豫的时间等参数，可以将皂苷元分子中27个碳的特征峰辨认出来。根据已知皂苷的13C谱化学位移数据，参考取代基对化学位移的影响，确定各种各个碳的化学位移推定皂苷元的可能结构。基本鉴定分析方法与三萜及其苷类同。二、甾体皂苷（一）概述（二）甾体皂苷化学结构类型（三）甾体皂苷的理化性质（四）甾体皂苷的波谱特征（五）甾体皂苷的提取与分离二、甾体皂苷

㈤甾体皂苷的提取与分离实验室和工业生产中多采用溶剂法提取溶剂——多用甲醇或稀乙醇分离：多用硅胶柱层析或高效液相制备色谱法洗脱剂——用不同比例的二元、三元等溶剂系统如：氯仿:甲醇:水等混合溶剂可参见三萜及其苷类一章的提取与分离内容。本章内容一、概述二、甾体皂苷三、强心苷类三、强心苷类（一）概述（二）化学结构及分类（三）理化性质（四）提取分离（五）波谱特征（六）生物活性三、强心苷类㈠概述强心苷（cardiacglycosides）是存在植物中具有强心作用的甾体苷类化合物。是治疗心力衰竭不可缺少的重要药物。主要用以治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾患如：西地兰、地高辛、毛地黄毒苷等。分布：主要有十几个科几百种植物中含有强心苷，特别以玄参科、夹竹桃科植物最普遍。三、强心苷类（一）概述（二）化学结构及分类（三）理化性质（四）提取分离（五）波谱特征（六）生物活性三、强心苷类㈡化学结构及分类强心苷是由强心苷元（cardiacaglycones）与糖缩合的一类苷。苷元是由甾体母核及其在C17位连有不饱和内酯环的侧链组成。1．分类主要依据C17位上的取代基即内酯环的大小分成二类：⑴甲型强心苷元：C17侧链是五元不饱和内酯环。⑵乙型强心苷元：C17侧链为六元不饱和内酯环。三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类⑴甲型强心苷元——母核称为强心甾(cardanolide)三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类⑴甲型强心苷元——母核称为强心甾三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类⑵乙型强心苷元——母核称为海葱甾或蟾酥甾(scillanolide)(bufanolide)三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类⑵乙型强心苷元——母核称为海葱甾或蟾酥甾(scillanolide)(bufanolide)三、强心苷类㈡化学结构及分类1.分类C3-OH少数为α-构型，命名时冠以表(epi)字，如：三、强心苷类㈡化学结构及分类2．强心苷糖部分强心苷元C3-OH与糖结合形成苷。所连糖为：⑴2,6-二去氧糖、2,6-二去氧糖甲醚三、强心苷类㈡化学结构及分类2．强心苷糖部分⑵6-去氧糖、6-去氧糖甲醚⑶一般糖多为D-葡萄糖三、强心苷类㈡化学结构及分类3．糖的组成及连接方式分三种类型：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三、强心苷类（一）概述（二）化学结构及分类（三）理化性质（四）提取分离（五）波谱特征（六）生物活性三、强心苷类㈢理化性质1．一般性质⑴性状及溶解性多为无色结晶或无定形粉末可溶于——水、丙酮、醇类等极性溶剂略溶于——醋酸乙酯、含醇氯仿几不溶于——醚、苯、石油醚等非极性溶剂三、强心苷类㈢理化性质1．一般性质⑵内酯性质①内酯碱解开环用KOH或NaOH水溶液处理→内酯开环→H+→环合*当用醇性苛性碱（KOH/EtOH）溶液处理时，内酯环异构化，遇酸不能复原。三、强心苷类㈢理化性质1．一般性质⑵内酯性质②内酯双键的氧化开环内酯环也可直接用高锰酸钾-丙酮（KMnO4-CH3COCH3）氧化得17-羧基化合物。三、强心苷类㈢理化性质1．一般性质⑶羟基脱水5β-OH和14β-OH均系叔羟基，极易脱水，故含此取代基的苷类在酸水解时，常得次生的脱水苷元。三、强心苷类㈢理化性质1．一般性质⑷形成半缩醛结构C10位有醛基取代时，在冷甲醇中用盐酸处理，C3-OH能与C10-醛基形成半缩醛的结构。三、强心苷类㈢理化性质1．一般性质⑸C-17键异构化C-17β-内酯在二甲基甲酰胺(DMF)中可与甲苯磺酸钠(NaOTs)和醋酸钠反应即可异构化为α-内酯。三、强心苷类㈢理化性质1．一般性质⑹邻二羟基的氧化有邻二-OH取代，可被过碘酸钠（NaIO4）氧化，生成双甲酰化合物，继被NaBH4还原，可得二醇衍生物。邻二-OH在A环的C2、C3位，同时C11又有羰基取代，反应形成半缩醛结构。常法乙酰化则可恢复羰基结构，而得二乙酰衍生物。三、强心苷类㈢理化性质三、强心苷类㈢理化性质2．苷键的水解强心苷中苷键由于糖的结构不同，水解难易有区别，水解产物也有差异。水解方法主要有酸催化水解、酶催化水解。酸催化水解：(1)温和酸水解(2)强酸水解(3)盐酸丙酮法水解三、强心苷类㈢理化性质2．苷键的水解(1)温和酸水解采用稀酸—H2SO4、HCl等（0.02~0.05mol/L）反应条件—含醇短时间加热回流(30min~数小时)水解对象——2-去氧糖不适用于——2-羟基糖水解过程如下：三、强心苷类㈢理化性质2-羟基糖易产生下式互变，阻挠了水解反应的进行，故在此条件下不能水解2-OH糖。三、强心苷类㈢理化性质2．苷键的水解(2)强酸水解酸的浓度——3~5%水解条件——延长水解时间；同时加压反应特点——引起苷元脱水；可得到定量葡萄糖如：羟基毛地黄毒苷，用盐酸水解，不能得到羟基毛地黄毒苷元，而得到它的叁脱水产物。（