第9章甾体类化合物

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1、 第第9章章甾体类化合物甾体类化合物含义：以含义：以环戊烷骈多氢菲环戊烷骈多氢菲 甾核衍甾核衍生的一类化合物的总称。生的一类化合物的总称。132564R78910111213141516171819甾体类化合物甾体类化合物依依-17位取代基团的不同，可分为：位取代基团的不同，可分为：n类型类型 C17侧链侧链 A/B B/C C/D nC21甾类 C2H5衍生物 反 反 顺n强心苷类 不饱和内酯环 顺反 反 顺n甾体皂苷类 含氧螺杂环 顺反 反 反n植物甾醇 810个碳原子烃类 顺反 反 反n昆虫变态激素 810个碳原子含氧烃类 顺 反 反n胆汁酸类 戊酸 顺 反 反强心苷类强心苷类 强心苷强

2、心苷:是指存在于植物体内的一类对心脏具有显是指存在于植物体内的一类对心脏具有显著生物活性的甾体苷类化合物。著生物活性的甾体苷类化合物。132564R78910111213141516171819ABCD依C17-位上连接内酯环大小的不同 一、结构与分类（一）苷元部分：强心甾烯 海葱甾烯（蟾蜍甾二烯）3-OH 14-OH 3-OH 14-OH 甲型强心苷元 乙型强心苷元 甲型强心苷甲型强心苷 乙型强心苷乙型强心苷 3-位连接糖 3-位连接糖（二）糖部分（二）糖部分 糖的类型 -OH糖 -去氧糖 五碳醛糖 2、6-二去氧糖 六碳醛糖 2、6-二去氧糖甲醚 6-去氧糖 6-去氧糖甲醚依直接与苷元相连

3、的糖的种类 I 型 苷元-（2、6-二去氧糖）x-（D-葡萄糖）II 型 苷元-（6-去氧糖）x-（D-葡萄糖）III 型 苷元-（D-葡萄糖）二强心苷的理化性质二强心苷的理化性质 o 1性状 大多为无色结晶或无定形粉末。具有旋光性。C17位侧链型味苦，为构型味不苦，对粘膜有刺激性。o 2溶解性 水 甲醇、乙醇 醋酸乙酯、含醇氯仿乙醚、苯、石油醚 原生苷 次生苷+微溶 +微溶 可溶 难溶微溶 n3脱水反应 强心苷用混合强酸（35%盐酸）水解时，苷元上羟基（C14-OH，C5-OH更容易）与邻位上的氢脱去水分子的反应。属于水解反应的副反应，应注意避免。n4水解反应 反应类型 反应条件 水解特点

4、用 途酸水解温和酸水解 0.020.05mol/L HCI 含水醇短时加热 苷元与a-去氧糖及 a-去氧糖与a-去氧糖 之间的苷键开裂 I 型强心苷的水解 苷元、a-去氧糖 双糖、三糖 强烈酸水解 35%HCL 所有苷键断裂 II、III型强心苷的水解延长加热时间 苷元和各种单糖或加压 但易产生脱水苷元 II型 苷元-（6-去氧糖）-（D-葡萄糖）III型 苷元-（D-葡萄糖）氯化氢-丙酮法 II型强心苷的水解 1%HCI丙酮溶液 原生苷元和糖衍生物 20两周条件温和（水、36左右、24 hr）、专属性强 I型 苷元-（2、6-二去氧糖）-（D-葡萄糖）II型 苷元-（6-去氧糖）-（D-葡萄

5、糖）III型 苷元-（D-葡萄糖）酶水解酶水解碱水解碱水解5.显色反应显色反应 按作用部位分：按作用部位分：202221OO23OOHOOCH3OHOOCH3OHOOCH3OHOOHCH2OHOHOH作用于五元不饱和内酯环作用于五元不饱和内酯环1、Legal反应反应2、Kedde反应反应3、Raymond反应反应4、Baljet反应反应用于甲型与乙型强心苷的鉴别用于甲型与乙型强心苷的鉴别五个反应五个反应作用于作用于a-去氧糖去氧糖1.Keller-Kiliani（K-K）反应）反应2.对二甲氨基苯甲醛反应对二甲氨基苯甲醛反应3.沾沾 吨氢醇反应吨氢醇反应4.过碘酸过碘酸-对硝基苯胺反应对硝基苯

6、胺反应 用于用于 I型与型与 II、III型强心苷的鉴别型强心苷的鉴别作用于甾核作用于甾核 判断化合物判断化合物A在下列不同条件在下列不同条件下水解的作用部位及产物下水解的作用部位及产物n（1）0.020.05mol/L盐酸或硫酸液（含水醇）中短时加热n（2）35%盐酸或硫酸长时间加热或加压n（3）与-D-葡萄糖酶37保存24hn（4）与蜗牛消化酶室温放置一周n（5）与NaHCO3液室温放置24hn（6）与Ca(OH)2溶液作用n（7）与NaOH水溶液作用n（8）与NaOH醇溶液作用OHOOOOOOCOCH3CH3OOHOHOHCH2OHOOHCH3OOOOHCH3OCOH判断化合物判断化合物

7、A在下列不同条件在下列不同条件下水解的作用部位及产物下水解的作用部位及产物三三 强心苷的提取分离强心苷的提取分离n原料原料n强心苷提取分离比较困难：n1.含强心苷成分比较复杂，含量较低，n2.强心苷为多糖苷,常与多糖、皂苷、色素、鞣质等性质相近成分共存，n3.共存酶的存在及酸、碱等，易造成强心苷的水解，使成分复杂化。溶剂法（相似者相溶原则）：原生苷 甲醇、乙醇n次生苷 乙醚、氯仿、氯仿-甲醇混合溶剂n常用提取溶剂:甲醇、70%乙醇（提取效率高；能使酶破坏失活）提提取取n溶剂法:油脂类杂质（种子类药材）：压榨法或石油醚脱脂（原料/醇提浓缩液）n叶绿素（地上部分药材）：静置析胶法（醇提液浓缩至适当

8、醇浓度静置）n铅盐法:沉淀酚酸类杂质（鞣质等），应注意调整含醇量，减少强心苷的损失n注意某些强心苷的脱酰基反应n吸附法:活性炭吸附除去叶绿素等脂溶性杂质n氧化铝吸附除去糖类、水溶性色素、皂苷等，注意调整醇浓度 纯纯化化n两相溶剂萃取法：依分配系数差异（K）n逆流分流法：依分配系数差异（K）n液滴逆流分溶法（DCCC）:依分配系数差异（K）n色谱分离法：对亲脂性苷（单糖苷、次生苷、苷元）：吸附原理 n对弱亲脂性苷（原生苷）：分配原理分分离离四强心苷的波谱特征四强心苷的波谱特征（一）（一）紫外光谱紫外光谱 202221OO23ROOH21OO24222320ROOH甲型强心苷 乙型强心苷五元不饱和

9、内酯环 六元不饱和内酯环a-内酯 a、-内酯max 220nm(lg 4.34)max 295 300nm(lg 3.93)用于甲型与乙型强心苷及苷元的鉴别用于甲型与乙型强心苷及苷元的鉴别(二二)红外光谱红外光谱 n强心苷在18001700cm-1 产生特征性两个羰基吸收峰,甲型 乙型 高波数区 向低波数移动（多一个双键，分子的共振结构使得-C+-O比较稳定，依据 虎克定律）例如：3-乙酰毛花洋地黄毒苷元 1738 cm-1（乙酰羰基）嚏根草苷元1756 cm-1（内酯环正常羰基吸收峰）1718 cm-11783 cm-1（内酯环非正常羰基吸收）1740 cm-1极性溶剂中减弱或消失 40 c

10、m-1a饱和内酯环羰基吸收峰1786 cm-1a不饱和内酯环羰基吸收峰1756 cm-1 a-不饱和内酯环羰基吸收峰1718 cm-1羰基共轭程度增大，202221OO23ROOH皂苷类皂苷类 n经典含义-存在于植物体内一类比较复杂的苷类化合物。他的水溶液易引起肥皂样泡沫，且多数具有溶血等特性，皂苷的这些物理及生物学性质构成了皂苷的经典含义。n现代含义-由螺甾烷及其生源途径相似的甾族化合物的低聚糖苷或三萜类化合物的低聚糖苷。因此，皂苷可以分为甾体皂苷和三萜皂苷两大类。皂苷的分类及结构特点皂苷的分类及结构特点 皂苷 甾体皂苷 三萜皂苷 螺甾烷醇型:25L、25S（C25-甲基 直立a键、为型）异

11、螺甾烷醇型:25D 25R(C25-甲基 平伏e键、为a型)变形螺甾烷醇型：F环变形为呋喃甾烷（五元含氧环）呋甾烷型：F环裂环,C26-OH多与葡萄糖相连成苷 五环三萜皂苷 四环三萜皂苷-香树脂醇型a-香树脂醇型羽扇豆醇型达玛烷型 羊毛脂甾烷型OOHO20222325181927OOHO13101327OHOHOHO25CH2OHO1819OHO2627202221OO23ROOH3101417192021282726252423OHHHH12930234567101314172021222930282726252423120252621183029282723195甾体皂苷的结构特点甾体皂苷

12、的结构特点 n甾体皂苷=甾体皂苷元+糖（a-羟基糖）n1由A、B、C、D环（甾核）与E、F环以缩酮形式相连接组成的螺甾烷结构n2A/B/C/D环稠和方式：顺（反）、反、反n3C25的绝对构型依其上甲基的取向不同有两种 C25-甲基 直立a键、为型 L型(25S 25L 25F)平伏e键、为a型 D型（25R 25D 25aF )螺甾烷型 异螺甾烷型 nOH 多在C3-位或其他位置n羰基 多在C12-位n双键 多在5 9（11）n甾体皂苷不含羧基，呈中性，故称为 中性皂苷。OOHO20222325181927OOHO131013异螺甾烷醇型异螺甾烷醇型 螺甾烷醇型螺甾烷醇型 取代基团取代基团 2

13、7OHOHOHO25CH2OHO1819OHO2627呋甾烷型 变形螺甾烷醇型 23456710131417202122293028272625242313282726252423OHHHH129303101417192021282726252423OHHHH12930-香树脂醇型 a-香树脂醇型 羽扇豆醇型 131013141720222425263029282723191852120252621183029282723195羊毛脂甾烷型 达玛烷 二皂苷的性质二皂苷的性质 1、性状 皂苷大多为无色或乳白色无定形粉末（低聚糖苷，极性大，分子量大）皂苷元（极性小）大多有完好结晶。皂苷多数具有苦而

14、辛辣味，对粘膜有强烈刺激性，尤其鼻粘膜，易引起喷嚏。皂苷大多具引湿性。2、溶解性皂苷（低聚糖苷，极性大）易于水、热甲醇、乙醇、含水丁醇，难于丙酮、乙醚次生皂苷（极性降低）易于醇、丙酮、乙酸乙酯皂苷元（极性小）易于石油醚、乙醚、苯、氯仿，难于水皂苷的助溶作用（表面活性剂作用），可以增加其他成分在水中的溶解度。n3与胆甾醇的沉淀反应 皂苷与甾醇（多为胆甾醇）形成的分子复合物沉淀反应。生成的分子复合物沉淀沉淀用乙醚回流提取时，胆甾醇可溶于乙醚，皂苷不溶。甾体皂苷与胆甾醇形成沉淀的溶度积小，因此，可用于甾体皂苷的分离纯化。n4发泡性 皂苷的表面活性剂作用，其水溶液在剧烈振摇时，可以产生大量、持久的泡沫

15、，而且不因加热而消失。二皂苷的性质二皂苷的性质 n5溶血性 皂苷有使红细胞破裂的作用。溶血能力的大小用溶血指数表示。溶血指数是指皂苷对同一动物来源的红细胞稀悬浮液，在同一等渗条件、缓冲条件及恒温下造成完全溶血的最低浓度。原因在于皂苷对胆甾醇有强的亲和力，可形成分子复合物，作用于红细胞表面的类脂质而破坏血细胞，表现强的溶血作用。同时，与胆甾醇的沉淀作用可用于解除皂苷的溶血作用。n6与金属盐类的沉淀反应 三萜皂苷可被中性盐如醋酸铅沉淀，甾体皂苷可被碱式盐或碱，如碱式醋酸铅、氢氧化钡等沉淀。二皂苷的性质二皂苷的性质 三皂苷及皂苷元的提取、分离三皂苷及皂苷元的提取、分离（一）（一）皂苷的提取分离皂苷的

16、提取分离 原料 以醇提较好，回收乙醇，加适量水稀释 提取水溶液（1）正丁醇萃取法：必要时石油醚脱脂，正丁醇萃取，减压回收正丁醇 （2）大孔树脂纯化法：水溶液过柱，少量水洗（糖分等），稀醇洗脱，蒸干纯化 粗总皂苷乙醚（丙酮）、乙醚-丙酮沉淀法：粗品溶于少量甲醇，滴加乙醚等，混匀，皂苷及可析出，反复几次，可提高皂苷的纯度 胆甾醇沉淀法：主要用于甾体皂苷的分离纯化 精制 较纯的皂苷分配原理为佳（皂苷极性大）硅胶分配柱色谱：氯仿-甲醇-水等梯度洗脱或水饱和正丁醇洗脱制备薄层色谱分离：反相色谱分离：反相键合相硅胶RP18、RP-8、RP-2,甲醇-水、乙氢-水 Sephadex LH-20：甲醇洗脱液滴

17、逆流色谱法：难分离皂苷，制备成衍生物（乙酰化或甲酯），硅胶柱色谱分离铅盐沉淀法：中性和酸性皂苷的分离分离 皂苷单体（实际中，需要多种方法配合应用）三皂苷及皂苷元的提取、分离三皂苷及皂苷元的提取、分离（二）皂苷元的提取、分离（二）皂苷元的提取、分离 方法方法1.原料预发酵 水，36保温2448小时 药渣 酸水解 3%硫酸加热水解36小时，过滤，水 洗，干燥 药渣 提取 石油醚、汽油或甲苯连续回流46小时 石油醚提取液回收 适量回收，放置析晶，抽滤 皂苷元粗品重结晶 乙醇或丙酮处理，活性炭脱色 皂苷元精品方法方法2.原料 提取 按上述提取皂苷工艺进行 皂苷 水解 常规酸水解 水解液 萃取 苯、氯仿

18、等有机溶剂 萃取液（苯、氯仿）回收 皂苷元（二）皂苷元的提取、分离（二）皂苷元的提取、分离 皂苷元的分离（1）吉拉尔试剂法：羰基与非羰基皂苷元的分离（2）柱色谱分离法 吸附原理 硅胶、氧化铝 苯-氯仿、苯-甲醇、氯仿-甲醇不同比例洗脱 n注：甾体皂苷-主要作为合成激素等的原料，故以提取苷元较为实用。n三萜皂苷 为许多中药的有效活性部位，故以提取皂苷为主。四皂苷的检识及结构测定四皂苷的检识及结构测定（一）皂苷的化学检识 颜色反应 试剂类型 鉴别特点 鉴别意义醋酐-浓硫酸反应 甾体皂苷 黄红紫蓝 三萜皂苷 最后显绿色 用于两类皂苷的区别 五氯化锑反应 （6070加热）蓝、灰蓝、灰紫色 可在滤纸上进

19、行 三氯醋酸反应 甾体皂苷 加热60显色三萜皂苷 加热100 显色 可在滤纸上进行用于两类皂苷的区别 氯仿浓硫酸反应 硫酸层-红或蓝色，氯仿层-绿色荧光 盐酸-对二甲氨基苯甲醛（Ehrlich试剂，简称 E试剂）螺甾烷类 不显色 呋甾烷类 显红色 茴香醛-硫酸(Anisaldehyde,简称A试剂）螺甾烷类 显黄色 呋甾烷类 显黄色（F环裂环）可用于两类皂苷的区别（二）波谱特征 1、紫外特征（UV）饱和的甾体皂苷元 紫外区无吸收 孤立双键 205225nm（900）羰基 285nm（500）a、-不饱和酮基 240nm（11000）共轭双键 235nm 饱和的甾体皂苷元与浓硫酸 401hr 2

20、20 600nm出现最大吸收峰 （max）依吸收峰的位置（max）及吸收系数（）与标准图谱相对照，即可用于不同皂苷元的鉴别 2红外光谱（IR）甾体皂苷的螺缩酮结构在红外光谱的指纹区表现特征性的四个吸收峰：980 cm-1（A）920cm-1（B）900cm-1（C）860cm-1（D）(L)25S B C A最强 (D)25R B C 可用于C-25构型的鉴别（两种皂苷元的鉴别）n当25（27）920 cm-1左右出现强峰，另外在1658 cm-1、878 cm-1出现-C=CH2 特征吸收峰n 当C25-OH 25S B 强峰 25R C 强峰 A峰都很弱n 当C25-CH2OH 25S 9

21、95 cm-1 强峰 25R 1010 cm-1 强峰n 当F环开裂 无螺缩酮结构，因此，无此特征。甾体皂苷的螺缩酮结构甾体皂苷的螺缩酮结构 139（基峰）、（基峰）、115（中）、（中）、126（弱）（弱）若C25-OH 或 C27-OH 155（基峰）、131（中）、142（弱）+16amu OH乙酰化OAc 197（基峰）OH甲基化OMe 169（基峰）若25（27-2 amu 137（基峰）、113（中）、124（弱）若C17 a OH 139减弱、126（基峰）、155、153二个峰推断F-环的取代情况 质谱（MS）OOOOHF m/z 139（基峰）m/z 115（中）m/z 12

22、6辅助离子 O+OOOH+Fm/z 137 m/z 113 m/z 124 在EI-MS中除螺缩酮F环的上述碎片峰外，同时尚伴有c-h的来自甾核或甾核加E环的系列碎片离子 用于鉴别是否甾体皂苷元，亦可用于取代基团的性质、数目、位置。4.核磁共振 1HNMR特征：在高场区出现 18、19、21、27-CH3的信息特征；依27-CH3 的化学位移（）可用于 D、L-构型判断18-CH3 3H s19-CH3 3H s21-CH3 3H d 1.10 (25 S、L-型)27-CH3 3H d 依27-H D、L-构型判断 0.7 (25R、D-型)n（2）在低场区出现C16 H C26-2H的信息

23、特征，而且，依C26-2H化学位移的差值（）可用于D、L-构型判断 C16 H 相近：L-型 （25 S)3。36C26-2H 依C26-2H化学位移的差值 相差比较大：D-型 （25R)3。3、3.95（3）结构中的许多亚甲基、次甲基质子堆积成复杂峰图4.核磁共振 n13CNMR:碳谱宽度比氢谱宽30倍，分子微小差异即可引起碳谱化学位移的区别，并可利用全氢去偶、偏共振去偶、高分辨碳谱等得到的信息参数几乎可以将皂苷元分子27个碳原子（包括季碳、羰基碳原子）的特征峰全部辨认出来。n甾体皂苷元碳谱特征及位移规律：n21、18、19、27-甲基碳原子 化学位移（）在 20ppm以下n16-碳原子 8

24、0ppm左右n26-碳原子 109ppm左右n碳原子被含氧基团取代，+4045ppmn进一步糖苷化 化学位移（）再增加 610ppmn双键碳原子 115150ppmn羰基碳原子 200ppm左右4.核磁共振 n因此，依已知皂苷元的碳谱数据，参考取代基位移规律，采用比较分析的方法有可能确定甾体皂苷元各个碳原子化学位移，推断皂苷的可能结构。181927OOHOn 植物甾醇：n 胆汁酸类：n 昆虫变态激素：OHOHOHOHCOOH C21甾体化合物：甾体化合物：思考题n1.简述天然甾体化合物的结构类型及主要结构特点。n2.简述甾体化合物颜色反应的条件、可能的反应机理及常用的颜色反应。n3.简述强心苷的结构与生理活性的关系。n4.简述强心苷提取分离时应该注意哪些方面的问题？n5.简述强心苷各类显色反应的鉴别特征及意义。