第九章甾體類化合物 ppt課件

1、第九章第九章 甾體類化合物甾體類化合物概述概述 強心苷類化合物強心苷類化合物甾體皂苷甾體皂苷C21甾體化合物甾體化合物 植物甾醇植物甾醇膽汁酸類化合物膽汁酸類化合物昆蟲變態(tài)激素昆蟲變態(tài)激素第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 甾體類化合物是廣泛存在于自然界中的一類天然化學成分，包括植物甾醇、膽汁酸、C21甾類、昆蟲變態(tài)激素、強心苷、甾體皂苷、甾體生物堿、蟾毒配基等。雖然種類繁多，但它們的構造中都具有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾體母核。 R167891 01 11 21 31 41 51 61 7ABCD4532一、甾體化合物的構造與分類一、甾體化合物的構造與分類 各類甾體成分各類甾體成分C17位均有側鏈。根據側鏈構位

2、均有側鏈。根據側鏈構造的不同，又分為許多種類，如表造的不同，又分為許多種類，如表9-1所示。所示。表表9-1 天然甾體化合物的種類及構造特點天然甾體化合物的種類及構造特點名稱A/BB/CC/DC17-取代基植物甾醇順、反反反810個碳的脂肪烴膽汁酸順反反戊酸C21甾醇反反順C2H5昆蟲變態(tài)激素順反反810個碳的脂肪烴強心苷順、反反順不飽和內酯環(huán)蟾毒配基順、反反反六元不飽和內酯環(huán)甾體皂苷順、反反反含氧螺雜環(huán)甾體生物堿 天然甾體化合物的B/C環(huán)都是反式，C/D環(huán)多為反式，A/B環(huán)有順、反兩種稠合方式。由此，甾體化合物可分為兩種類型：A/B環(huán)順式稠合的稱正系，即C5上的氫原子和C10上的角甲基都伸向

3、環(huán)平面的前方，處于同一邊，為構型，以實線表示；A/B環(huán)反式稠合的稱別系allo，即C5上的氫原子和C10上的角甲基不在同一邊，而是伸向環(huán)平面的后方，為構型，以虛線表示。通常這類化合物的C10、C13、C17側鏈大都是構型，C3上有羥基，且多為構型。甾體母核的其他位置上也可以有羥基、羰基、雙鍵等功能團。 二、甾體化合物的生合成途徑二、甾體化合物的生合成途徑 甾體化合物是由甲戊二羥酸的生物合成途徑甾體化合物是由甲戊二羥酸的生物合成途徑轉化而來，可以衍生成甾醇類、轉化而來，可以衍生成甾醇類、C21甾類、強心甾類、強心苷元類、甾體皂苷元類等等。如圖苷元類、甾體皂苷元類等等。如圖9 -1所示。所示。 乙

4、酰輔酶A 角鯊烯squalene 2，3-氧化角鯊烯2，3-oxidosqualene 羊毛甾醇OHOOHOHOHOOOHC H 2O HO HOOHHOOOHOOOHO HOHO HOO三、甾體類化合物的顏色反響三、甾體類化合物的顏色反響 甾體類化合物在無水條件下用酸處置，能產生甾體類化合物在無水條件下用酸處置，能產生各種顏色反響。這類顏色反響的機理較復雜，是甾各種顏色反響。這類顏色反響的機理較復雜，是甾類化合物與酸作用，經脫水、縮合、氧化等過程生類化合物與酸作用，經脫水、縮合、氧化等過程生成有色物。成有色物。1Liebermann-Burchard反響反響 將樣品溶于氯仿，將樣品溶于氯仿，

5、加硫酸加硫酸-乙酐乙酐1:20，產生紅，產生紅紫紫藍藍綠綠污污綠等顏色變化，最后褪色。也可將樣品溶于冰乙酸，綠等顏色變化，最后褪色。也可將樣品溶于冰乙酸，加試劑產生同樣的反響。加試劑產生同樣的反響。2Salkowski反響反響 將樣品溶于氯仿，參與硫酸，氯將樣品溶于氯仿，參與硫酸，氯仿層顯血紅色或青色，硫酸層顯綠色熒光。仿層顯血紅色或青色，硫酸層顯綠色熒光。3Tschugaev反響反響 將樣品溶于冰乙酸，加幾粒氯將樣品溶于冰乙酸，加幾粒氯化鋅和乙酰氯共熱；或取樣品溶于氯仿，加冰乙酸、化鋅和乙酰氯共熱；或取樣品溶于氯仿，加冰乙酸、乙酰氯、氯化鋅煮沸，反響液呈現紫紅乙酰氯、氯化鋅煮沸，反響液呈現紫

6、紅藍藍綠的綠的變化。變化。4Rosenheim反響將樣品溶于氯仿，加25%的三氯乙酸乙醇溶液，呈紅色至紫色。5三氯化銻或五氯化銻反響將樣品溶液點于濾紙上，噴20%三氯化銻或五氯化銻的氯仿溶液不含乙醇和水，于6070加熱35分鐘，樣品斑點呈現灰藍、藍、灰紫等顏色。第二節(jié)第二節(jié) 強心苷類化合物強心苷類化合物 一、強心苷概述一、強心苷概述 強心苷強心苷cardiac glycosides是生物界中存在的一類對心是生物界中存在的一類對心臟有顯著生理活性的甾體苷類，是由強心苷元臟有顯著生理活性的甾體苷類，是由強心苷元cardiac aglycones與糖縮合的一類苷。與糖縮合的一類苷。 它們主要分布于夾

7、竹桃科、玄參科、百合科、蘿摩科、十字它們主要分布于夾竹桃科、玄參科、百合科、蘿摩科、十字花科等十幾個科的一百多種植物中。常見的有毛花洋地黃花科等十幾個科的一百多種植物中。常見的有毛花洋地黃Digitalis lanata 、紫花洋地黃、紫花洋地黃Digitalis purpurea 、黃、黃花夾竹桃花夾竹桃Peruviana peruviana、毒毛旋花子、毒毛旋花子Strophanthus kombe 、鈴藍、鈴藍Convallaria keiskei 、海、海蔥蔥Scilla maritime 、羊角拗、羊角拗Stropanthus divaricatus等等 二、強心苷的構造與分類二、強

8、心苷的構造與分類1 .苷元部分的構造苷元部分的構造 強心苷由強心苷元與糖強心苷由強心苷元與糖縮合而成。天然存在的強心苷元是縮合而成。天然存在的強心苷元是C17側鏈側鏈為不飽和內酯環(huán)的甾體化合物。其構造特為不飽和內酯環(huán)的甾體化合物。其構造特點如下：點如下：1甾體母核甾體母核A、B、C、D四個環(huán)的稠合四個環(huán)的稠合方式為方式為A/B環(huán)有順、反兩種方式，但多為順環(huán)有順、反兩種方式，但多為順式；式；B/C環(huán)均為反式；環(huán)均為反式；C/D環(huán)多為順式。環(huán)多為順式。2C10、C13、C17的取代基均為型。C10為甲基或醛基、羥甲基、羧基等含氧基團，C13為甲基取代，C17為不飽和內酯環(huán)取代。C3、C14位有羥基

9、取代，C3羥基多數是構型，少數是構型，強心苷中的糖均是與C3羥基縮合構成苷。C14羥基為構型。母核其它位置也能夠有羥基取代，普通位于1、2、5、11、11、12、12、15、16，其中16-OH有時與小分子有機酸，如甲酸、乙酸等以酯的方式存在。在C11、C12和C19位能夠出現羰基。有的母核含有雙鍵，雙鍵常在C4、C5位或C5、C6位。3根據C17不飽和內酯環(huán)的不同，強心苷元可分為兩類。C17側鏈為五元不飽和內酯環(huán)-內酯，稱強心甾烯類cardenolides，即甲型強心苷元。在知的強心苷元中，大多數屬于此類。C17側鏈為六元不飽和內酯環(huán)，-內酯，稱海蔥甾二烯類(scillanolides)或蟾

10、蜍甾二烯類(bufanolide)，即乙型強心苷元。自然界中僅少數苷元屬此類，如中藥蟾蜍中的強心成分蟾毒配基類。OHOOOHHH20212223242021222324OOHOOHHH強心甾 強心甾烯海蔥甾 海蔥甾二烯蟾蜍甾二烯 2糖部分的構造糖部分的構造 構成強心苷的糖有構成強心苷的糖有20多種。根據它多種。根據它們們C2位上有無羥基可以分成位上有無羥基可以分成-羥基糖羥基糖2-羥基糖和羥基糖和-去氧糖去氧糖2-去氧糖兩類。去氧糖兩類。-去氧糖常見于強心苷類，去氧糖常見于強心苷類，是區(qū)別于其它苷類成分的一個重要特征。是區(qū)別于其它苷類成分的一個重要特征。1-羥基糖：除羥基糖：除D-葡萄糖、葡萄

11、糖、L-鼠李糖外，還有鼠李糖外，還有6-去去氧糖如氧糖如L-夫糖夫糖L-fucose、D-雞納糖雞納糖D-quinovose、D-弩箭子糖弩箭子糖D-antiarose、D-6-去氧阿洛糖去氧阿洛糖D-6-deoxyallose等；等；6-去氧糖甲醚如去氧糖甲醚如L-黃花夾竹桃糖黃花夾竹桃糖L-thevetose、D-洋地黃糖洋地黃糖D-digitalose等。等。 2-去氧糖：有去氧糖：有2，6-二去氧糖如二去氧糖如D-洋地黃毒糖洋地黃毒糖D-digitoxose等；等；2，6-二去氧糖甲醚如二去氧糖甲醚如L-夾竹桃夾竹桃糖糖L-oleandrose、D-加拿大麻糖加拿大麻糖D-cymaro

12、se、D-迪吉糖迪吉糖D-diginose和和D-沙門糖沙門糖D-sarmentose等。等。OCH3OHOHHOH OHOCH3OHOHH OHOCH3OHOHHOH OHHOOCH3OHHOH OHHO,OCH3OHOH OHHOOCH3OHHOH OHOCH3OHOH OHOCH3OHOH OHHOCH3CH3CH3,D-雞納糖D-弩箭子糖D-6-去氧阿洛糖L-夫糖D-洋地黃糖D-洋地黃毒糖D-加拿大麻糖L-黃花夾竹桃糖3苷元和糖的銜接方式苷元和糖的銜接方式 強心苷大多是低聚糖苷，少數是單糖苷或強心苷大多是低聚糖苷，少數是單糖苷或雙糖苷。通常按糖的種類以及和苷元的銜接方式，雙糖苷。通常按

13、糖的種類以及和苷元的銜接方式，可分為以下三種類型：可分為以下三種類型：I 型：苷元型：苷元-2，6-去氧糖去氧糖xD-葡萄糖葡萄糖y ，如紫花洋地黃苷，如紫花洋地黃苷Apurpurea glycoside A。II 型：苷元型：苷元-6-去氧糖去氧糖xD-葡萄糖葡萄糖y ，如黃夾苷甲如黃夾苷甲thevetin A。III型：苷元型：苷元-D-葡萄糖葡萄糖y ， 如綠海蔥苷如綠海蔥苷scilliglaucoside。植物界存在的強心苷，以植物界存在的強心苷，以I、II型較多，型較多，III型較型較少少 OOOOOOO HOOC H3C H3C H3O HO HO HORH OO H CC H3H

14、OCH2O HOO HOC H2O HO HHO HOOOO HOO H COOC H2O HO HOO HHOOOO HOC H3OO紫花洋地黃苷A -D葡萄糖洋地黃毒苷 H黃夾苷甲綠海蔥苷 大量的研討證明，強心苷的化學構造對其生理活性有較大影響。強心苷的強心作用取決于苷元部分，主要是甾體母核的立體構造、不飽和內酯環(huán)的種類及一些取代基的種類及其構型。糖部分本身不具有強心作用，但可影響強心苷的強心作用強度。強心苷的強心作用強弱常以對動物的毒性致死量來表示。1.甾體母核 甾體母核的立體構造與強心作用關系親密的是C/D環(huán)須順式稠合。一旦這種稠合被破壞，將失去強心作用。假設C14羥基為構型時即闡明C

15、/D環(huán)順式稠合，假設為構型或脫水構成脫水苷元，那么強心作用消逝。A/B環(huán)為順式稠合的甲型強心苷元，必需具C3-羥基，否那么無活性。A/B環(huán)為反式稠合的甲型強心苷元，無論C3是-羥基還是-羥基均有活性。三、強心苷的構造與活性的關系三、強心苷的構造與活性的關系2.不飽和內酯環(huán)C17側鏈上、-不飽和內酯環(huán)為-構型時，有活性；為構型時，活性。3.取代基強心苷元甾核中一些基團的改動亦將對生理活性產生影響。如C10位的角甲基轉化為醛基或羥甲基時，其生理活性加強；C10位的角甲基轉為羧基或無角甲基，那么生理活性明顯減弱。4.糖部分強心苷中的糖本身不具有強心作用，但它們的種類、數目對強心苷的毒性會產生一定的影

16、響。普通來說，苷元銜接糖構成單糖苷后，毒性添加。隨著糖數的增多，分子量增大，苷元相對比例減少，又使毒性減弱。如毒毛旋花子苷元組成的三種苷的毒性比較，結果見表9-2。表表9-2 9-2 毒毛旋花子苷元組成的三種苷的毒性比較毒毛旋花子苷元組成的三種苷的毒性比較 化合物名稱LD50（貓，mg/kg）毒毛旋花子苷元0.325加拿大麻苷（毒毛旋花子苷元-D-加拿大麻糖）0.110k-毒毛旋花子次苷-（毒毛旋花子苷元-D-加拿大麻糖-D-葡萄糖）0.128k-毒毛旋花子苷（毒毛旋花子苷元-D-加拿大麻糖-D-（葡萄糖）20.186 從上表可知，普通甲型強心苷及苷元的毒性規(guī)律為：三糖苷二糖苷單糖苷苷元。表表

17、9-3 9-3 洋地黃毒苷元與不同單糖結合的苷的毒性比較洋地黃毒苷元與不同單糖結合的苷的毒性比較 化合物名稱LD50（貓，mg/kg）洋地黃毒苷元0.459洋地黃毒苷元-D-葡萄糖0.125洋地黃毒苷元-D-洋地黃糖0.200洋地黃毒苷元-L-鼠李糖0.278洋地黃毒苷元-加拿大麻糖0.288 由上表可知，單糖苷的毒性次序為：葡萄糖苷甲氧基糖苷6-去氧糖苷2，6-去氧糖苷。四、強心苷的理化性質四、強心苷的理化性質(一一) 性狀性狀 強心苷多為無定形粉末或無色結晶，具有旋光強心苷多為無定形粉末或無色結晶，具有旋光性，性，C17位側鏈為位側鏈為構型者味苦，為構型者味苦，為構型者味不苦。構型者味不苦

18、。對粘膜具有刺激性。對粘膜具有刺激性。 二 溶解性 強心苷普通可溶于水、醇、丙酮等極性溶劑，微溶于乙酸乙酯、含醇氯仿，幾乎不溶于乙醚、苯、石油醚等極性小的溶劑。 強心苷的溶解性與分子所含糖的數目、種類、苷元所含的羥基數及位置有關。原生苷由于分子中含糖基數目多，而比其次生苷和苷元的親水性強，可溶于水等極性大的溶劑，難溶于極性小的溶劑。在溶解性的比較中還需留意糖的類型、糖和苷元上羥基的數目，假設羥基數越多，親水性那么越強，例如烏本苷ouabain雖是單糖苷，但整個分子卻有八個羥基，水溶性大1:75，難溶于氯仿；洋地黃毒苷雖為三糖苷，但整個分子只需五個羥基，故在水中溶解度小1:100000，易溶于氯

19、仿1:40。此外，分子中羥基能否構成分子內氫鍵，也可影響強心苷溶解性?？蓸嫵煞肿觾葰滏I者親水性弱，反之，親水性強。三脫水反響 強心苷用混合強酸例如 35 HCl進展酸水解時，苷元往往發(fā)生脫水反響。C14 、C5位上的羥基最易發(fā)生脫水 OOO HOO HOOH C IOO HOOOOH C I(D-洋地黃毒糖)3+3D-洋地黃毒糖羥基洋地黃毒苷 脫水羥基洋地黃毒苷元鼠李糖-O-葡萄糖 +L-鼠李糖+D-葡萄糖海蔥苷A 脫水海蔥苷元 四水解反響四水解反響 化學方法主要有酸水解、堿水解；生物方法化學方法主要有酸水解、堿水解；生物方法有酶水解。有酶水解。1.酸水解酸水解 1溫暖酸水解溫暖酸水解 用稀酸

20、用稀酸0.020.05mol/L的鹽酸或的鹽酸或硫酸，在含水醇中經短時間加熱回流，可使硫酸，在含水醇中經短時間加熱回流，可使I型強型強心苷水解為苷元和糖。由于苷元和心苷水解為苷元和糖。由于苷元和-去氧糖之間、去氧糖之間、-去氧糖與去氧糖與-去氧糖之間的糖苷鍵極易被酸水解，去氧糖之間的糖苷鍵極易被酸水解，在此條件下即可斷裂。而在此條件下即可斷裂。而-去氧糖與去氧糖與-羥基糖、羥基糖、-羥基糖與羥基糖與-羥基糖之間的苷鍵在此條件下不易斷裂，羥基糖之間的苷鍵在此條件下不易斷裂，經常得到二糖或三糖。由于此水解條件溫暖，對苷經常得到二糖或三糖。由于此水解條件溫暖，對苷元的影響較小，不致引起脫水反響，對不

21、穩(wěn)定的元的影響較小，不致引起脫水反響，對不穩(wěn)定的-去氧糖亦不致分解。去氧糖亦不致分解。 2劇烈酸水解 型和型強心苷與苷元直接相連的均為- 羥基糖，由于糖的2-羥基妨礙了苷鍵原子的質子化，使水解較為困難，用溫暖酸水解無法使其水解，必需增高酸的濃度3%5%，延伸作用時間或同時加壓，才干使-羥基糖定量地水解下來，但常引起苷元構造的改動，失去一分子或數分子水構成脫水苷元。3氯化氫-丙酮法Mannich和 Siewert法將強心苷置于含1%氯化氫的丙酮溶液中，20放置兩周。因糖分子中C2羥基和C3羥基與丙酮反響，生成丙酮化物，進而水解，可得到原生苷元和糖衍生物。2.酶水解酶水解有一定的專屬性。不同性質的

22、酶，作用于不同性質的苷鍵。在含強心苷的植物中，有水解葡萄糖的酶，但無水解-去氧糖的酶，所以能水解除去分子中的葡萄糖，保管-去氧糖而生成次級苷。3.堿水解強心苷的苷鍵不被堿水解。但強心苷分子中的酰基、內酯環(huán)會受堿的影響，發(fā)生水解或裂解、雙鍵移位、苷元異構化等反響。1?；乃?強心苷的苷元或糖上常有?；嬖?，它們遇堿可水解脫去?；?。普通用碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇等。-去氧糖上的酰基最易脫去，用碳酸氫鈉、碳酸氫鉀處置即可，而羥基糖或苷元上的酰基須用氫氧化鈣、氫氧化鋇處置才可。甲?；^乙酰基易水解，提取分別時，假設用氫氧化鈣處置，即可水解。 上述四種堿只水解酰基，不影響內酯環(huán)。氫氧化鈉、氫氧化鉀由于堿性太強，不僅使一切?；?，而且還會使內酯環(huán)開裂。2內酯環(huán)的水解 在水溶液中，氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液可使內酯環(huán)開裂，加酸后可再環(huán)合；在醇溶液中，氫氧化鈉、氫氧化鉀溶液使內酯環(huán)開環(huán)后生成異構化苷，酸化亦不能再環(huán)合成原來的內酯環(huán)，為不可逆反響。 甲型強心苷在氫氧化鉀的醇溶液中，經過內酯環(huán)的質子轉移、雙鍵轉移，以及C14位羥基質子對C20位的親電加成作用