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1、第七章 甾体及其苷类 STEROIDES AND GLUCOSIDESSection One Introduction 天然广泛存在的一类化学成分，种类很 多，包括动植物甾醇（也称固醇）、胆酸 、维生素D、动物激素、肾上腺皮质激素、 植物强心苷、蟾酥毒素、甾体生物碱、甾 体药物、昆虫激素等。虽然这些成分来源 不同、生理活性不同，但它们的化学结构 中都具有甾体母核-环戊烷骈多氢菲。 这类成分涉及到生理、保健、节育、医药 、农业、畜牧业等多方面，对动植物的生 命活动起着重要的作用。一、甾体的定义又名类固醇化合物（steroids），因其 结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾核，1936 年给这类化合物提
2、出一个总称“甾体化合物 ”，“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“”。C10、C13上各有 一个甲基，称为角甲基。 C17位有侧链。二、研究进展1903-1932年，甾醇及胆酸的研究阐明了 甾体的碳架结构。 1928-1960年，动物激素的发现和工业生产 。 1960-80年代末，避孕药物的合成及其应 用与昆虫激素的发现。 三、基本结构和分类在甾体母核上，大都存在C3羟基，可和 糖结合成苷。而C17侧链有显著差别，根据 C17侧链结构的不同，可将天然甾类分为不 同类型。分类C17 侧链A/BB/CC/D C21 甾类羟甲基衍生物反反顺强心苷类
3、不饱和内酯环顺、 反反反甾体皂苷类 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甾体母核有七个手性碳原子，C5、C8、 C9、C10、C13、C14、C17,故理论上应有 27=128种光学异构体，但由于稠环的存在及 其引起的空间阻碍，实际上可能存在的异 构体大大减少，一般只以稳定的构型存在 。四立体化学1.母核的构型：甾体化合物的四个环之间，每两个环以 碳碳单键稠和时，可以是顺式的，也可以是 反式的。 A/B环有顺式(5-H)或反式(5-H)稠和。 B/C环是反式稠和（8-H/9-H)。 C/D环有顺式(14-H)或 反式稠和(14-H)。（1
4、）正系：A/B环为顺式，B/C反式，C/D反 式，C5-H及C10-CH3处于环平面同一边，以 粪甾烷（coprostane）为代表。（2）别系或异系：A/B为反式，B/C反式， C/D反式。C5-H及C10-CH3 不处于环平面同 一边，以胆甾烷（cholestane）为代表。许多甾体化合物，于C5处形成双键，故区分A/B环稠和时构型的因素不存在，故无正系、别系的区别。2.取代基的构型： 天然甾类成分C10、C13、C17侧链大多为 -构型，以实线表示。由于C3上有羟基， 故取代基的构型实质上是指C3羟基的空间排 列，有两种类型的异构体：C3 -OH, C10-CH3 顺式:型（实线表示）C
5、3OH, C10-CH3 反式:型或epi(表)型 （虚线表示）四、甾类成分的颜色反应甾类成分在无水条件下，用酸处理，能产生 各种颜色反应，用这些反应来初步鉴别该类成 分或供比色分析。 v1.Liebermann-burchard反应 样品溶于冰醋酸 ，加浓硫酸-醋酐(1:20)，产生红 紫 蓝 绿 污 绿等颜色变化，最后褪色。 2.Salkowski反应 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。 3.三氯化锑或五氯化 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
6、紫色斑点。v4.Rosenheim反应： A.样品 25%三氯醋酸乙醇液红色、紫色 分子中有共轭双烯结构或经三氯醋 酸作用，生成物具共轭双烯结构。B.25%三氯醋酸乙醇液-3%氯胺T水液（4：1） 样品荧光反应毛地黄强心苷类的区别毛地黄毒苷类：黄色 羟基毛地黄毒苷类：兰色 异羟基毛地黄毒苷类：灰黄色6.Lifschutz反应：样品冰醋酸液过氧苯甲酸结晶 （C6H5COO2H）H2SO4 呈色7.Tortellijaffe反应：样品冰醋酸液 2%溴-氯仿液界面呈绿色5.Tschugaev反应： 样品冰醋酸液 氯化锌+乙酰氯淡红或紫红 其反应机理较复杂，无色的甾体化合物在无 水条件下和浓酸作用，首
7、先是C3含氧小基团的 质子化而形成烊盐（此时加水稀释可回收甾醇 ），进一步则脱水形成共轭双键，然后产生双 键移位或双分子聚合或氧化等过程，生成有色 物，故有色物多为复杂混合物。例：胆甾醇（ cholesterol）三氯化锑反应黄红色3，3双（2，4）胆甾二烯3，5-胆甾二烯一、C21甾体化合物（一）定义C21甾(C21-steroides）是一类含有21 个碳原子的甾体衍生物，由植物中分离出 的C21甾类都是以孕甾烷（pregnane）或其 异构体为基本骨架。是目前广泛应用于临 床的一类重要药物，具有抗炎、抗肿瘤、 抗生育等方面生物活性。（二）存在形式C21甾类在植物体中除游离存在外，可 与糖
8、结合成苷C21甾苷类。其苷类糖链多和C21甾的C3-OH相连，少数连于C20-OH上 。其苷类分子中除2-OH糖外，还有2-去氧 糖。1C21甾苷类大都与皂苷、强心苷共存于中药 中如洋地黄叶和种子中，含有强心苷、皂 苷及C21甾苷（称为洋地黄醇苷或洋地黄醇 苷类）。其无强心作用，水解可生成糖及 苷元。杠柳的根皮及树皮称北五加皮，其 中含多种甾苷，除强心苷-杠柳苷外，还 含C21甾苷。 2有些植物，不含强心苷，而含C21甾苷，多 存在于萝摩科。如从牛皮消中得到的牛皮消 苷元、本波苷元、林里奥酮等均属C21甾苷。（三）结构特点v A/B反；B/C反；C/D顺。 v C5、C6位大多有双键； C20
9、位可能有羰基 ； C17位上的侧链多为a构型。 v C3、C8、C12、C14、C17、C20等位置可能有 OH；C21位可能有OH。 v C11、C12羟基可能和醋酸、苯甲酸、桂皮 酸等结合成酯。 v C3OH有时和糖缩合成苷类存在。（四）结构类型 1大都是结晶形化合物；一般亲脂性较强 （分子中往往存在酯键）。可溶于石油醚 、乙醚等亲脂性溶剂中，不溶于水；C21甾 苷类水溶性增大。四理化性质2具甾体化合物的颜色反应。由于C21甾苷类分子中2-去氧糖的存在，故存 在Kellerkiliani 颜色反应（强心苷类颜色反应 ）C21甾苷类溶于含少量Fe3+(Fecl3或Fe2(SO4)3)的冰醋酸
10、，沿管壁滴加浓H2SO4界面及醋酸层颜色变化（蓝、蓝绿色）苷元不同而不同二、海洋甾体化合物Section ThreeCardiac Glycosides 一、定义 强心苷（cardiac glycosides）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。 目前临床应用的有二、三十种，用于治疗 充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾病， 如西地兰、地高辛、毛地黄毒苷等。 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。 其中某些强心苷对动物肿瘤有效，主要是 细胞毒作用。 1785年，W.Wi
11、thering 使用洋地黄叶治疗水 肿，到现在已从十几个科一百多种植物中发 现强心苷类，主要有夹竹桃科、玄参科、萝 摩科、卫矛科、百合科、大戟科等等。 较重要的植物有黄花夹竹桃、紫花洋地黄、毛 花洋地黄、杠柳、铃蓝、海葱、福寿草、羊 角拗等。 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。 二、生物合成以甾醇为母体经多次转化而逐渐生成涉及 到大约20种酶的作用，如还原酶、氧化还原酶 、苷化酶、乙酰化酶等。毛地黄中的强心苷元 的形成过程：强心苷生物合成途径：三、化学结构和分类（一）苷元部分1.基本结构 强心苷是由强心苷元（cardiac
12、aglycone） 与糖（sugar）二部分构成。（1）苷元母核苷元母核A,B,C,D四个环的稠合构象对 强心苷的理化及生理活性有一定影响。天然 界存在的强心苷元B/C环是反式，C/D环是顺 式，A/B环大多数为顺式-洋地黄毒苷元 (digitoxigenin)，少数为反式-乌沙苷元 (uzarigenin).（2）取代基苷元母核上的C3,C14位上都有羟基： C3位-OH多为-型-洋地黄毒苷元，少数 为-型(命名时冠以“表”字)3-表洋 地黄毒苷元(3-epidigitoxigenin)。C14位-OH 都是-型(C/D环顺式)。 C10，C13，C 17位有侧链，C10，C13多为-CH3
13、。 C 17位侧链为不饱和内酯环。 C11,C12和C19位可能连羰基；C4,5、C5,6、C9,11、C16,17可能有双键。 2.结构类型根据C17位侧链的不饱和内酯环不同分为： 甲型：C17位侧链为五元环的-内酯 乙型：C17位侧链为六元环的 -内酯 这两类大都是-构型，个别为-构型， -型无强心作用。甲型强心苷元：C17位上连五元不饱和内酯环，即-内 酯-强心甾烯型。以强心甾（cardenolide）为 母核命名。乙型强心苷元C17位上连六元不饱和内酯环，即，- -双烯-内酯，分为海葱甾二烯和蟾蜍甾二烯。 以海葱甾（scillanolide）或蟾蜍甾 (bufanolide)为母核命名
14、。（二）糖部分构成强心苷的糖又20多种，根据C2位上 有无-OH分为-OH糖及-去氧糖两类。后 者主要见于强心苷。 1.-羟基糖 除广泛分布于植物界的D-葡萄糖、L-鼠李 糖外，还有： （1）6-去氧糖如：L-夫糖、D-鸡纳糖等。 （2）6-去氧糖甲醚如：L-黄夹糖、D-洋地黄 糖等。2. -去氧糖 （1）2,6-二去氧糖如： D-洋地黄毒糖等 。 （2）2,6-二去氧糖甲醚如：L-夹竹桃糖、 D-加拿大麻糖等。 （三）构成强心苷的糖对强心作用的影响构成强心苷的糖数目和种类不同，对强心苷 活性影响不同。 v甲型强心苷元及其苷的毒性规律一般为： 苷元二糖苷三糖苷 单糖苷的毒性次序为： 葡萄糖苷甲
15、氧基糖苷6-去氧糖苷 2, 6-去氧糖苷 v乙型强心苷元及其苷的毒性规律一般为： 苷元单糖苷二糖苷 v乙型强心苷元的毒性相应的甲型强心苷元 （四）糖和苷元的连接方式强心苷中，多数是几种糖结合成低聚糖 形式再与苷元的C3-OH结合成苷，少数为双 糖苷或单糖苷。糖和苷的连接方式有三种 ： v 型:苷元-(2,6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)Y v 型:苷元-(6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)Y v 型：苷元-（D-葡萄糖）Y 一般初生苷其末端多为葡萄糖。 v （五）结构举例四、强心苷的理化性质（一）理化性质 1. 性状：强心苷多为无色结晶或无定形粉末，中性物质，有旋光性，C17 侧链为-构型的味苦，-构型味不 苦，但无效。对粘膜有刺激性。 2溶解度强心苷的溶解性与所连糖的种类和数目 有关，一般可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等 极性溶剂；难溶于乙醚、苯、石油醚等非极 性溶剂。弱亲脂性苷微溶于氯仿-乙醇(2:1)，亲 脂性苷微溶于乙酸乙酯、含水氯仿、氯仿- 乙醇（3:1）。 一般糖基多的原生苷比次生苷或苷元的 亲水性强、亲脂性弱，可溶于水等高极性溶 剂而难溶于低极性溶剂，多为无定形粉末。 洋地黄毒苷是一个三糖苷，但3分子糖 都是洋地黄毒糖，整个分子只有5个羟基， 故在水溶液中溶解度小(1:100000000)，易 溶于氯仿
