甾体及其苷类-2011课件

第八章甾体及其苷类Chapter8steroidesandglycosides教学目的和要求1.熟悉甾体类化合物的概念、分类和颜色反应；了解甾体类化合物的生物合成途径。2.掌握强心苷的结构类型、理化性质和颜色反应；提取、分离方法。3.熟悉强心苷的结构与活性的关系；强心苷的结构测定(UV，IR)。4.熟悉甾体皂苷元的结构类型及区分方法；甾体皂苷的理化性质、提取分离方法。5.了解强心苷和甾体皂苷的核磁共振波谱特征。第一节概述(introduction)天然甾体:具环戊烷骈多氢菲甾体母核的一类化合物。四个环可以有不同的稠合方式。C3位有羟基取代，可与糖成苷，C10和C13位有角甲基取代，C17位有侧链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分类及甾核的稠合方式

C10和C13位多为角甲基、C17位侧链大都是-型;C3-OH多为-型，实线（和C10-CH3

为顺式）；反式称-型或epi(表-)型(虚线)；母核的其它位置还可有羟基、羰基、双键、环氧醚键等取代。天然甾体主要结构特点甾体（母核）颜色反应：

甾类成分在无水条件下用强酸处理产生各种颜色反应a).醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard反应)加热产生红–紫–蓝–绿–污绿，最后褪色。

（变色过程随分子中双键数目和位置的不同而有差异）

变为绿色的为甾体皂苷变为紫红色的为三萜皂苷b).氯仿-浓硫酸反应(Salkowski反应)氯仿层为血红色至青紫色，硫酸层有绿色荧光c)三氯醋酸氯胺T反应(Rosenheim反应)与25%三氯醋酸乙醇溶液和3%氯胺T溶液反应显红色至紫色。用于毛地黄强心苷的区分：

毛地黄毒苷：黄色荧光羟基毛地黄毒苷：蓝色荧光异羟基毛地黄毒苷：灰蓝色荧光d)五氯化锑反应(Kahlenberg反应)20%五氯化锑氯仿溶液喷雾，于60-70℃产生兰色、灰蓝色、灰紫色等。(可用三氯化锑代替五氯化锑，反应结果相同)A/B环反式稠合(或C5、C6为双键)，B/C环为反式稠合，C/D环顺式稠合；C20位可能有羰基，C17位侧链多为-型，但也有-型；C3、C8、C12、C14、C17、C20等可能有-OH，C11可能有

-OH，其中C11、C12羟基还可能与醋酸、苯甲酸、桂皮酸等结合成酯。甾类化合物也可与糖结合成苷，与糖结合的多为C3-OH，C20-OH与糖结合成苷的也有。成苷的糖既有2-羟基糖，也有2-去氧糖，故有些苷可发生2-去氧糖的颜色反应（K-K反应）。主要结构类型ⅠⅡ二、海洋甾体化合物1983年：海洋甾醇已达160多种，目前据不完全统计，海洋甾体化合物至少在250种以上。甾体成分研究新的独立分支——海洋甾体化合物结构特点：海洋甾体化合物与陆地甾体化合物具有不同的甾核，如5甾核（A/B环顺式稠合）在陆地植物中较少发现C17侧链：陆地甾体8～10个碳，海洋甾体短的2～5个碳

长的10～12个碳

第三节强心苷类(cardiacglycosides)强心苷是指天然界存在的一类对心脏具有显著生理活性的甾体苷类，可用于治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾患，由强心苷元及糖缩合而成，其苷元是甾体衍生物，所连接的糖有多种类型。其结构的共同点是甾体骨架，C-17位带有不饱和五元内酯环或不饱和六元内酯环，C-3位连有多种糖。分布：玄参科、夹竹桃科、萝摩科、百合科、十字花科等植物的果、叶和根中。临床常用的有西地兰、地高辛、毛地黄毒苷、毒毛旋花素K、铃兰毒苷等。一、强心苷的概述与生物合成动物中至今尚未发现有强心苷类存在。蟾蜍皮下腺分泌物中所含强心成分——蟾毒配基及其酯(蟾毒素bufotoxins)，其母核与乙型强心苷元相同，但其并非苷类，是C3位OH与脂肪酸等结合成的酯。生物合成途径(biosynthesisofcardiacglycosides)

强心苷的生物合成是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，如氧化还原酶、苷化酶、乙酰化酶等，以毛地黄中的强心苷形成过程为例，主要有以下步骤：二、强心苷的化学结构和活性以及实例分析从化学结构上看，是由强心苷元与糖缩合而成的一类苷。强心苷元均属甾体衍生物，其结构特征:1甾体母核部分①天然界存在的已知强心苷元，其B/C环为反式稠合，C/D环为顺式稠合，而A/B环则有顺式、反式两种稠合方式，但大多数是顺式(如毛地黄毒苷元)；少数为反式(如乌沙苷元)。A/B顺式C/D顺式

毛地黄毒苷元A/B反式C/D顺式

乌沙苷元A/B顺式C/D顺式

毛地黄毒苷元A环与D环折向同一方向形成不稳定形式，活性强。胆固醇各环均为反式稠合，整体显平板状，没有强心作用。非强心甾体化合物②甾体母核部分的C-3和C-14位上都有羟基取代：

C3-OH多为β-构型，如毛地黄毒苷元（digitoxigenin）；

少数是-构型，命名时冠以表(epi)字。

3-表毛地黄毒苷元（3-epidigitoxigenin）

C14-OH均是β-构型（C/D环是顺式稠和的）。③母核C10上大多数是甲基，或其氧化产物羟甲基、醛基、羧基，均为-型。

C13位均为甲基，都是-型。2不饱和内酯环部分

根据其在甾体母核的C-17位上连接的不饱和内酯环的不同，可将强心苷元分为两类：

①甲型强心苷元：五元不饱和内酯环，

即△αβ-γ-内酯

②乙型强心苷元：六元不饱和内酯环，

即△αβ,γδ-双烯-δ内酯αββαδγ甲型强心苷元（又称强心甾烯类）命名：甲型强心苷元以强心甾(cardenolide)为母核命名，如毛地黄毒苷元（digitoxigenin，洋地黄毒苷元）为3，14-二羟基-5-强心甾-20(22)-烯(3,14-dihydroxy-5-card-20(22)-enolide)。3糖部分强心苷中的糖均与苷元C3-OH成苷，可多至五个糖，以直链连接。

构成强心苷的糖有20多种，根据它们的C2位上有无羟基可以分成α-羟基糖和α-去氧糖（2-去氧糖）两类（α-去氧糖主要存在于强心苷类化合物的分子中，而在其他苷类化合物分子中则极少见，故在检识强心苷类时常需要进行α-去氧糖的鉴别反应）。常见的糖有：P316（1）α-羟基糖除广泛分布于植物界的D-葡萄糖外，还有：a.6-去氧糖，如L-鼠李糖、L-夫糖、D-鸡纳糖、D-弩箭子糖、

D-6-去氧阿洛糖等。b.6-去氧糖甲醚，如L-黄花夹竹桃糖（L-黄夹糖）、D-毛地黄糖等。（2）α-去氧糖a.2，6-二去氧糖，如D-毛地黄毒糖等。b.2，6-二去氧糖甲醚，如L-夹竹桃糖、D-加拿大麻糖、D-地荠糖等。4糖和强心苷元的连接方式

强心苷分子，多数是几个单糖结合成低聚糖的形式，再与苷元的C-3位羟基连接成苷，少数为双糖苷或单糖苷。强心苷中糖部分自身虽无强心作用，但却可增加强心苷对心肌的亲和力。按与C-3位羟基直接相连的内端糖的种类的不同分为以下三种类型：

I型强心苷：苷元—(2，6-二去氧糖)x—(D-葡萄糖)y

II型强心苷：苷元—(6-去氧糖)x—(D-葡萄糖)y

III型强心苷：苷元—(D-葡萄糖)y

天然存在的强心苷类以I型及II型较多，III型较少。5结构与强心作用的关系强心作用主要取决于苷元部分；糖部分没有强心作用，但糖的性质和数目对强心苷的生理活性也有影响。强心苷为心脏兴奋剂，主要作用是延长传导时间，兴奋心肌，主治慢性心脏病、心代偿失效及重症心房纤维颤动等。但过量服用有使心肌发生收缩性停止而导致死亡的危险，其强心作用通常以对动物的毒性（致死量）来表示。5.1苷元结构与强心作用的关系（1）强心苷元甾体母核必须具有一定立体结构（非平板状），C/D必须为顺式稠合和C17位必须连接不饱和内酯环及其β-构型是不可缺少的。C17位若异构化为α-型或开环或不饱和内酯环被氢化或双键位移，均无活性/毒性或活性/毒性显著降低。内酯环异构化为α-型平板状（2）C14位上羟基只有是β-构型（即C/D为顺式稠合）的才有效，C14-βOH如与邻近的碳原子（如C8，C15）上的氢脱水形成双键或与C8脱氢成氧桥，均使强心作用减低或消失。C14-βOH可能是保持氧的功能和C/D环为顺式构象的重要因素。C14-OH为β构型（3）A/B环顺式的甲型强心苷元，C3位羟基必须是β-构型，α-构型无活性或很弱。在A/B环反式，C3位羟基构型对活性无影响。（4）C10位上的甲基氧化成羟甲基或醛基或羧基后，可影响强心作用的强度或毒性，但不是决定因素。（5）引入5β、11α、12β-羟基有增强活性作用，而引入1β、6β、16β-羟基有降低活性作用，例如异羟基洋地黄毒苷的毒性大于羟基洋地黄毒苷。（6）在母核上引入双键，对强心作用影响不一致，引入△4(5)与引入5β-羟基的影响相似，能增强活性，而引入△16(17)则活性消失或显著下降。（7）无论在苷元或糖基上增加乙酰基都有增强活性的作用。5.2糖对强心作用的影响构成强心苷的糖的数目和种类不同，对强心苷活性影响不同。毛地黄毒苷元和葡萄糖结合成苷(如化合物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，它们的强心活性和毒性均随分子中糖的数目增加而减弱。甲型强心苷的活性规律一般为：单糖苷＞二糖苷＞三糖苷（由于随着分子中糖基数目的增加，水溶性增大，亲脂性降低，与心肌细胞膜上类脂质的亲和力减弱，）但毛地黄毒苷元与毛地黄毒糖结合成苷(如化合物Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ)，糖分子数目增加，对活性无明显的影响，而毒性却随之增大。比较双糖苷(Ⅲ和Ⅵ)或叁糖苷(Ⅳ和Ⅶ)，毛地黄毒糖的苷均比相应的葡萄糖苷的分配系数(水/油)小，显示有较强的作用和毒性。比较化合物Ⅱ和V二个单糖苷，前者为葡萄糖的苷，后者为2，6-二去氧糖的苷，它们分配系数近似，所显示强心作用的有效浓度和毒性亦比较接近。强心苷中的糖的性质和数目，很可能是影响到强心苷在水/油中的分配系数，从而影响到强心苷的活性和毒性。为了寻找更理想的强心药，可用人工合成或生物合成方法改造强心苷的结构化合物I是一种半合成的4-氨基糖强心苷，与β-D-半乳糖类似物(Ⅱ)和毛地黄毒苷元(Ⅲ)相比，(I)的强心活性比(Ⅱ)大3倍多，比(Ⅲ)大2倍多，并且延长作用时间。羟基毛地黄毒苷对离体心脏的强心作用虽与毛地黄毒苷基本相同，中枢神经系统的毒性要比毛地黄毒苷小得多，但它几乎不溶于水和注射用溶剂，不适于作静脉注射，也不易为肠道所吸收，因此利用药物潜伏化(druglatentiation)原理，制成五乙酰基衍生物(仲羟基都酯化)作为前体药物。三、强心苷的理化性质(physicochemicalpropertyofcardiacglycosides)（1）性状：强心苷都是中性化合物，多为无色结晶或无定形粉末，有旋光性。C17位上的侧链为β-构型者味苦，而α-构型者味不苦，但无疗效，对粘膜有刺激性。（2）溶解性：一般可溶于水、丙酮及醇类等极性溶剂，略溶于乙酸乙酯、含醇氯仿，难溶于乙醚、苯、石油醚等非极性溶剂。（3）影响溶解性的因素：强心苷的溶解性随着分子中所含糖基的数目、糖的种类以及苷元中所含亲水性基团（羟基等）的多少和位置不同而异。（一）理化性质1、物理性质双键加成水解双键移位（1）内酯环开裂：分子中有内酯环结构，遇碱(KOH，NaOH)水溶液开环，加酸又可环合。但用醇性苛性碱溶液处理时，则会发生异构化，加酸不能重新环合（C14-OH质子与C20亲电加成）。

甲型如有C16-OH，则还会形成C16,22环氧衍生物。2、化学性质（2）双键氧化：内酯环上的双键不同程度的氧化内酯环上的双键经臭氧氧化得醛酮化合物，再经KHCO3水解，得酮醇化合物，最后用过碘酸氧化得17-羰基化合物。

内酯环也可直接用KMnO4-丙酮，氧化得17-羧基化合物。3位如为酮基，更使5-OH活化，在温热下即可脱水形成烯酮。同样16位为酮基时，也促使14-OH脱水形成烯酮。H+（3）苷元脱水：苷元中5羟基和14羟基均为叔羟基，极易脱水，酸水解时（3～5％HCl）常得到次生脱水苷元。（4）缩合：C10位上有醛基时，在冷甲醇中用盐酸处理，C3-OH可与C10醛基形成半缩醛结构。（5）C17--内酯侧链异构化：强心苷C17-

-内酯，在二甲基甲酰胺中(DMF)与甲苯磺酸钠(NaOTs)和醋酸钠加热110℃反应24小时，即可异构化为C17-

内酯构型。（6）如有邻二羟基取代，可被过碘酸氧化得二甲酰化合物，继用NaBH4还原得二醇衍生物。如邻二羟基在A环的C2、C3位，同时C11有羰基取代时可形成半缩醛。常法乙酰化，可恢复羰基结构，得二乙酰衍生物。（二）苷键的水解(glycosidicbondhydrolysis)

强心苷的苷键能被酸、酶所水解，如有酯键还可被碱水解，强心苷中由于糖的结构不同，水解难易有较大区别，水解产物也有差异。1、酸催化水解（1）温和的酸水解

用稀酸(0.02-0.05mol/L的盐酸或硫酸)在含水醇中经短时间(半小时至数小时)加热回流，可水解2-去氧糖的苷键（苷元和α-去氧糖之间的苷键或α-去氧糖与α-去氧糖之间的糖苷键）。2-羟基糖的苷（包括2-去氧糖与葡萄糖之间的苷键）在此条件不易开裂。

在此条件下，可使I型强心苷水解生成苷元和糖。（2）强烈酸水解因2-羟基可与苷键氧原子争夺质子，故2-羟基糖的水解需提高酸的浓度(3–5%)，延长水解时间或同时加压。但由于反应条件强烈，常引起苷元脱水，产生脱水产物。（3）盐酸丙酮法(Mannich水解)强心苷于丙酮溶液中，室温条件下与氯化氢长时间反应(约两周，反应液中含氯化氢0.4–1%)，糖分子中C2和C3羟基与丙酮生成丙酮化物，进而水解，可得原苷元和糖的衍生物。如苷元中有邻二醇羟基，则也可生成苷元丙酮化物。2、酶催化水解酶的选择性较强，不同的酶只能水解不同的苷键。植物中往往酶与苷共存。如毒毛旋花子中含有的ß-D-葡萄糖苷酶(ß-D-glucosidase)和毒毛旋花子双糖苷酶(strophanthobiase)能分别使K-毒毛旋花子苷分别生成K-毒毛旋花子次苷ß和加拿大麻苷。在含强心苷的植物中，有水解葡萄糖的酶，无水解α－去氧糖的酶，所以能水解除去分子中的葡萄糖而保留α－去氧糖。蜗牛消化酶：是一种混合酶，几乎能水解所有的苷键，能将强心苷分子中的糖逐步水解，直至获得苷元，常用来研究强心苷的结构。红海葱苷(scilliroside)：酶解法才得到苷元海葱罗西定(scillirosidin)乙型强心苷较甲型强心苷更易为酶水解；

糖基上有乙酰基的强心苷较糖基上无乙酰基的强心苷水解速度慢。酶解法在强心苷产生中有很重要的作用。由于甲型强心苷的强心作用与分子中的糖基数目有关，即苷的强心作用强度为：单糖苷>二糖苷>三糖苷，所以常利用酶解法使植物体内的原生苷水解成强心作用更强的次生苷。（三）显色反应甾体母核的所有显色反应强心苷均可发生。因结构中还含有不饱和内酯环和2-去氧糖，故还可发生一些专属性显色反应1、作用于甾体母核的反应：无水条件下强酸颜色反应。a)醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard反应)b)氯仿-浓硫酸反应(Salkowski反应)c)三氯醋酸反应(Rosenheim反应)d)五氯化锑反应(Kahlenberg反应)

甲型强心苷具有，不饱和五元内酯环，在碱性下可使双键移位，形成活性亚甲基，活性亚甲基可与某些试剂反应显色。其产物在可见光下有吸收，可用于定量。

乙型强心苷在碱性溶液中不能产生活性亚甲基，故无此类反应。这些反应既可在试管中进行，也可在TLC或PC上进行。2、作用于α、β不饱和内酯环的反应：甲型强心苷的活性亚甲基反应碱碱-Chp以此法测定强心苷类药物含量3、2-去氧糖反应a).Keller-Kiliani反应样品溶于含少量三价铁离子的冰醋酸溶液中，沿管壁加入浓硫酸，醋酸层显兰或蓝绿色。游离2-去氧糖或能水解成游离2-去氧糖的才可反应，乙酰化的2-去氧糖和不能水解成2-去氧糖的不反应，故阴性反应并不表示一定不含有2-去氧糖。b).对-二甲氨基苯甲醛反应将强心苷醇溶液滴于滤纸上，干后，喷对-二甲氨基苯甲醛试剂，90℃加热30秒钟，显灰红色斑点。c).占吨氢醇(xanthydrol)反应取强心苷固体样品少许，加占吨试剂(10mg占吨氢醇溶于100ml冰醋酸，加入1ml浓硫酸)，置水浴上加热3分钟,显红色。d).过碘酸-对硝基苯胺反应过碘酸能使强心苷分子中2-去氧糖氧化成丙二醛，再与对硝基苯胺缩合而呈黄色。此反应也可在TLC或PC上进行。四、强心苷提取分离(extractionandisolation)提取强心苷比较复杂和困难：（1）植物中强心苷含量比较低（一般在1%以下）；

（2）同一植物中常含有许多结构相近，性质相似的强心苷，每一苷又有原生苷、次生苷之分；

（3）因为强心苷常与许多糖类、皂苷、鞣质等杂质共存，从而影响了强心苷的溶解度；

（4）在提取分离中强心苷易受酸、碱或共存酶的作用，发生水解，脱水，异构化等反应，使生理活性降低。

因此在提取时要注意控制酸碱性和抑制酶的活性。1、提取原生苷：酶常与强心苷共存，提取时首先要抑制酶的作用，一般可用乙醇破坏酶的活力，或用硫酸铵等无机盐盐析，使酶沉淀除去。

原料最好要新鲜，采集后低温快速干燥。（一）提取2、提取次生苷：可利用酶的活性，进行酶解（25-40℃)可获得次级苷。3、提取溶媒：原生苷一般易溶于水而难溶于亲脂性溶剂，次生苷则相反。

常用甲醇或70％乙醇，原生苷、次级苷、苷元均可提出，效率高，还可使酶失活。1、溶剂法：原料为种子或含油脂类较多的药材注意脱脂（二）纯化醇或稀醇石油醚石油醚（脂杂）水液氯仿-甲醇强心苷水液(水杂)原料提取物

压榨法或石油醚油层或石油醚（脂杂）残留药渣原料提取物(含强心苷)

醇或稀醇地上部分醇液适当浓度醇液醇浓缩放置ppt(叶绿素等脂杂)水液(强心苷)原料为地上部分或全草，叶绿素含量较高原料水液水醋酸铅PPt(杂质)水液强心苷脱铅铅盐与杂质所形成的沉淀可吸附强心苷，适当增加醇的浓度可解决此问题，但醇的浓度过高，则除杂效果降低。2、铅盐法3、吸附法通过活性炭吸附的方法去除叶绿素等脂溶性杂质。通过氧化铝吸附糖类、水溶性色素、皂苷而纯化强心苷。常用的分离方法有溶剂萃取法、逆流分溶法和色谱分离法等。对于少数含量高的成分，可采用反复重结晶的方法得到单体。但在多数情况下往往需要多种方法配合使用，反复分离才能得到单一成分。（三）分离1、溶剂萃取法利用强心苷在两相溶剂间的分配系数不同而达到分离。如：毛花洋地黄总苷（混合苷）中苷甲、乙、丙的分离利用毛花洋地黄苷甲、苷乙、苷丙在氯仿中溶解度不同，采用甲醇-氯仿-水混合溶剂系统，可将苷丙与苷甲、苷乙分离。2.逆流色谱法也是利用强心苷在两相溶剂间的分配系数不同而达到分离。3.吸附色谱法

吸附色谱法一般用于分离亲脂性强心苷（单糖苷或次生苷）和苷元，常用硅胶（或中性氧化铝）作吸附剂，苯、苯-氯仿、氯仿、氯仿-甲醇、乙酸乙酯-甲醇作洗脱剂。但C16位有酰氧基的不能用氧化铝色谱，用氧化铝常引起酰氧基消去反应，形成△16(17)不饱和化合物。弱亲脂性强心苷，常先进行乙酰化，将乙酰化强心苷的混合物进行氧化铝吸附色谱，获得乙酰化苷的单体，再以碳酸氢钾水解去乙酰基而得原苷。西地兰(去乙酰毛花洋/毛地黄苷丙)的提取分离五、强心苷的波谱特征1、UV

△αβ五元内酯环的甲型强心苷元

～220nm(lgε

4.34)16(17)与△αβ五元内酯环共轭：～270nm共轭吸收14(15),

16(17)与△αβ五元内酯环共轭：～330nm共轭吸收

8(9),14(15)双烯(与内酯环不共轭):～244nm共轭双烯吸收C11、C12均为酮基（共轭）：吸收峰相应向长波移动孤立酮基(常出现在C11、C12、C19)：290～300nm(lgε1.9)低峰或肩峰乙型强心苷295～300nm(lgε3.93)——与甲型相区别（甲型强心苷～220nm）其他孤立酮基的吸收峰因在同一波长区而被掩盖。βαδγ2、IR甲型强心苷△αβ-γ内酯环特征吸收：1700-1800cm-1有2个吸收峰,低波数吸收峰为正常吸收峰;高波数吸收峰为不正常吸收峰,随溶剂极性改变而改变，溶剂极性,吸收峰强度。乙型强心苷与甲型强心苷的情况相似，只是多了一个共轭双键，故吸收峰向低波数移动大约40cm-1。乙酰基正常峰醛基3MS强心苷苷元质谱裂解方式较多也较复杂，除羟基的脱水，醛基脱CO、脱甲基、脱C17内酯侧链以及双键的RDA裂解外，还可出现一些由较复杂裂解方式产生的特征碎片。甲型强心苷元：保留有五元内酯环的特征碎片离子乙强心苷元：保留有六元内酯环的特征碎片离子甾核的裂解含有A、B、C环的特征碎片离子含有A、B环的特征碎片离子m/z264:D环C13-C17和C15-C16键断裂m/z249:D环C13-C17和C14-C15键断裂m/z221,203:D环C13-C17键断裂,和C14-OH重排,C环缩为五元环2，6二去氧糖甲醚的裂解41HNMR

一般水解后除去糖或全乙酰化后测定时常能获得较易解析的图谱，它可用来判断甲基、醛基、羟甲基等上的质子特征，具体信号特征如下：1）△αβ-γ-内酯环：C22-H在δ6.00～5.60内，呈宽的单峰，C21-2H在

δ5.00～4.50ppm内，呈AB型四重峰，J=18Hz，或宽单峰或三重峰。

2）C10和C13上的甲基在δ1.00ppm左右均为单峰。

3）C10上连结的醛基在δ10.0～9.50ppm内为单峰。4）C10上连结的羟甲基乙酰化后，在δ4.50～4.00ppm内呈AB型四重峰，

J=12Hz。

5）C16位上无含氧取代时，该位上的二个质子在δ2.50～2.00ppm内呈m

峰，C17-H在δ2.80ppm左右，为m峰或dd峰，J=9.5Hz。

6）C3-H为m峰，在苷元中约在δ3.90ppm，成苷后向低场位移。

7）糖部分除常见的糖外还有一些特殊的糖，均有一些特征信号可以识别1）根据13C-NMR可以用来判断甾体A/B环的构象。2）C3-OH的构型也可用13C-NMR来判断。3）可以确定强心苷分子中各糖基连接顺序。4）可以判断强心苷中糖基之间的连接位置。

513CNMR第四节甾体皂苷(steroidalsaponins)1、概念：甾体皂苷是一类由螺甾烷(spirostane)类化合物与糖结合的寡糖苷。

多数可溶于水，水溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫，故被称为甾体皂苷。2、分布：主要分布于薯蓣科、百合科、玄参科、菝葜科、龙舌兰科等单子叶植物中。一、概述3、生物活性：防止心脑血管疾病，抗肿瘤，降血糖和免疫调节等作用。甾体皂苷元：用于合成甾体避孕药和激素类药的原料。

地奥心血康胶囊：黄山药(Dioscoreapanthaica)中提取的

甾体皂苷，对冠心病心绞痛疗效显著，

总有效率为91％。

心脑舒通：蒺藜(Tribulusterres)果实中提取的总皂苷制

剂，具有扩冠、改善冠脉循环作用，对缓解心

绞痛，改善心肌缺血有较好疗效。糖链对皂苷的生物活性也起一定作用，如黄芪中含有16种皂苷，由于糖链的差异，只有其中5种具明显的降压作用。二、甾体皂苷的化学结构和实例（一）结构

1.分子具螺缩酮的结构2.A/B顺、反;B/C,C/D反3.C10,C13具-CH3

4.C3有-OH取代5.C5、C6有时具双键；C12有时具羰基6.分子中有三个*C:*C20、*C22、*C25（二）结构分类甾体皂苷的皂苷元基本骨架属于螺甾烷的衍生物，共由27个碳原子组成，依照螺甾烷结构中C25的构型和环的环合状态可将其分为四种类型。(1)螺甾烷醇类(spirostanols)C25为S构型(2)异螺甾烷醇类(isospirostanols)C25为R构型(3)呋甾烷醇类(furostanols)F环开链衍生物

(4)变形螺甾烷醇类(pseudo-spirostanols)F环为五元四氢呋喃环（三）甾体皂苷元的结构特点共由27个碳原子组成（1）由27个碳原子组成。含有A、B、C、D、E、F六个环，其中A、B、C、D环为甾体母核即环戊烷骈多氢菲。C22是E环和F环共有的碳原子，以螺缩酮形式相连，共同组成螺旋甾烷结构。

（2）环的稠合方式：A/B环既有顺式（5β、10β），也有反式（5α、10β）稠合；B/C环和C/D环为反式稠合（8β、9α和13β、14α）。（3）分子中有含有多个羟基，大多在C3位有羟基取代。多数为β-型，少数为α-型。羰基和双键也是常见取代基。（4）C17位侧链上（E、F环）有3个不对称碳原子，分别为C20、C22、C25：C20-CH3为α型，即C20-CH3位于E环平面的背面，对E环来说是α型（20αE）；但相对F环为β型（20βF）；C22为α型（22αF）；EF2022161725EF2025221716C17位侧链上三个不对称碳原子(20、22和25位)，按Fischer投影式将氧原子和相应碳原子的键打开，碳链直立地向背面投影，C26位-CH2O(H)基向上，取代基在碳链左侧的为ß型，在右侧的为型。C20位甲基均为ß构型(20ßF，相对于F环)，C22位含氧侧链为构型(22F)。HC25的甲基有两种构型，当甲基为直立键时(a键)，位于环平面上为β型，其绝对构型为S型，称L型或neo型(25S、25L、25βF、Neo)；S型即为螺旋甾烷，由其衍生的皂苷为螺甾烷醇皂苷类(spirostanolsaponins)。当甲基为平伏键时(e键)，位于环平面下为α型，其绝对构型为R型，称D型(25R、25D、25αF、Iso)；R型即为异螺旋甾烷，由其衍生的皂苷为异螺甾烷醇皂苷类(isospirotanolsaponins)。

两者互为异构体，常共存于植物体内，一般D-型比L-型稳定（25R型较稳定，25S型易转化成25R型）。（5）甾体皂苷的结构中不含羧基，呈中性，故甾体皂苷又称中性皂苷。(三萜皂苷又称酸性性皂苷)。（四）结构举例

1、螺甾烷醇类和异螺甾烷醇类

薯蓣皂苷元(diosgenin)是异螺甾烷的衍生物，为薯蓣皂苷的水解产物，化学名为5-20ßF，22F，25F螺旋甾烯-3ß-醇，简称5–异螺旋甾烯-3ß-醇，是制药工业中重要原料。剑麻皂苷元(sisalagenin)是螺甾烷的衍生物，C12位有羰基。化学名为3ß-羟基5，20ßF，22F，25ßF螺旋甾12-酮，简称3ß-羟基-5-螺旋甾-12-酮，得自剑麻，是有价值的合成激素原料。新潘托洛皂苷元：A环上有五个羟基取代，并有一个双键为△25(27)。鲁维皂苷元(luvigenin)：带芳香环的异螺甾烷醇衍生的皂苷元。可能不是植物中原存的。多羟基含芳环糖多与C3-OH相连，但也有C3-OH游离，而糖与其它位羟基相连的如：2、呋甾烷醇类：F环开链衍生物F环裂环而衍生的皂苷称为呋甾烷醇皂苷。

该类皂苷多为双糖链皂苷，其中C26羟基与糖相连。

C26位的苷键易被酶水解，水解后变成的单糖链皂苷易环合变为正常螺甾烷或异螺甾烷型皂苷。

F环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的通性：没有溶血作用，不能和胆甾醇形成复合物，也没有抗菌活性。

例：原菝葜皂苷即无溶血作用，也不能与胆甾醇结合形成不溶性复合物，更无抗菌作用。而菝葜皂苷则有强的抗真菌活性和一定程度的抗细菌作用。

F环裂解的双糖链皂苷：对E试剂（盐酸二甲氨基苯甲醛试剂）显红色，对A试剂（茴香醛/对甲氧基苯甲醛）显黄色；

F环闭环的单糖链皂苷和螺旋甾烷衍生的皂苷：只对A试剂显色，对E试剂不显色。3、变形螺甾烷醇类：F环为五元四氢呋喃环该类化合物天然界尚不多见。当用酸水解时，可有部分五元呋喃环开裂重新环合成吡喃环(可能是六元环的稳定性大于五元环)。酸水解变形螺甾烷醇皂苷aculeatisideA和B经酸性水解，在水解产物中可分离得到纽替皂苷元(变形的螺甾烷醇)和异纽替皂苷元(F环重排为六元环，正常的螺旋甾烷)。三、甾体皂苷的理化性质1、性状：

甾体皂苷分子量大，大多为无色或乳白色无定型粉末，而皂苷元大多有较好的结晶，2、溶解性：

皂苷元能溶于石油醚、氯仿等亲脂性有机溶剂，不溶于水。甾体皂苷尤其是寡糖皂苷一般可溶于水，易溶于热水、稀醇，在含水正丁醇中溶解度较大。几乎不溶于石油醚、苯、乙醚等亲脂性溶剂。皂苷有助溶性，可促进其它成分在水中的溶解。

3、甾体皂苷与三萜皂苷相似，具有表面活性（发泡性）和溶血作用，但F环开裂的皂苷往往不具溶血作用，而且表面活性降低。此外甾体皂苷水溶液可与碱式醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类生成沉淀。4、甾体皂苷能与甾醇（常用胆甾醇）在乙醇溶液中生成分子复合物沉淀。其沉淀用乙醚回流提取，胆甾醇可溶于醚而皂苷不溶，故可用于纯化皂苷和检查是否有皂苷类成分。甾醇的结构与形成复合物的规律如下：

（1）凡甾醇有C3β-OH（如ß-谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇等)均可与皂苷生成难溶性分子复合物。A/B环反式稠合或△5平展结构的甾醇，与皂苷形成的分子复合物的溶度积最小。

（2）凡甾醇有C3α-OH，或C3β-OH经酯化或成苷，就不能与皂苷成难溶性的分子复合物。

（3）三萜皂苷与甾醇形成的分子复合物不如甾体皂苷与甾醇形成的复合物稳定。5、甾体皂苷在无水条件下，遇某些酸亦可产生与三萜皂苷相类似的显色反应，有些反应的条件与三萜皂苷不同或所显颜色不同，可据此鉴别三萜和甾体。

甾体皂苷与醋酐－硫酸的颜色反应，最后出现绿色；三萜皂苷最后出现红色。三萜皂苷三氯醋酸加热到100℃显色，而甾体皂苷加热到60℃就显色。

药材

│Alc提取

↓

提取液

│回收溶剂

↓

浸膏

│加水，用乙醚或石油醚脱脂

┌──────┴──────┐

↓↓

水液乙醚（油脂、色素等）

│水饱和正丁醇提取

┌────┴────┐

↓↓

水液正丁醇液

（糖类）│减压蒸干

↓

总皂苷1、皂苷及皂苷元的提取（1）正丁醇提取法：目前提取皂苷的通法。

五、甾体皂苷的提取分离

药材（可先脱脂）

│乙醇提取

↓

提取液

│适量浓缩后加入丙酮

┌──────┴──────┐

↓↓

沉淀滤液

（粗总皂苷）

（2）溶剂沉淀法：利用皂苷在甲醇、乙醇中溶解度大，在丙酮、乙醚中溶解度小的性质，用乙醇提取后，在醇液中加入丙酮，使皂苷析出沉淀。（3）甾体皂苷元的提取：1.在植物组织中先将皂苷水解，然后用低极性溶剂提取皂苷元。───生产上常用。2.先用极性溶剂如甲醇、乙醇、丁醇将皂苷提出，再加酸加热水解，滤出水解物，然后用低极性溶剂提取皂苷元───实验室常用。生产上为了提高得率，可在酸水解前先行酶解，即将原料进行预发酵，而后加入酸进行水解。

2、皂苷的分离与精制（1）沉淀法A）分段沉淀法原理：利用皂苷难溶乙醚、丙酮等溶剂的性质。

操作：将粗皂苷先溶于少量甲醇或乙醇，然后逐滴加入乙醚、丙酮或乙醚-丙酮（1：1）的混合溶液（加量以使皂苷从醇溶液中析出为限），摇匀，皂苷即析出，过滤得到；滤液再加入乙醚等溶液，放置，又可析出不同的皂苷。特点：这种方法简单，但得到的皂苷含杂质较多，分离不完全，需反复处理。

B）铅盐沉淀法原理：利用酸性皂苷可被中性醋酸铅沉淀，中性皂苷可被碱性醋酸铅沉淀而将两者分离。

操作：

总皂苷（溶于少量乙醇）

│加入饱和中性醋酸铅，搅拌，放置，过滤

┌──────┴──────┐

↓↓

沉淀滤液

│加乙醇悬浮│加入饱和碱性醋酸铅,搅拌,放置,过滤

│脱铅处理┌──┴──────┐

↓↓↓

脱铅溶液沉淀滤液

│减压浓缩│同左脱铅处理

↓加乙醇↓

沉淀（酸性皂苷）沉淀（中性皂苷）C）胆甾醇沉淀法原理：利用皂苷能与胆甾醇生成难溶性的分子复合物,与其它水溶性成分分离。

操作：

粗总皂苷（溶于少量乙醇）

│加胆甾醇饱和乙醇溶液,稍加热,过滤

┌──────┴──────┐

↓↓

沉淀滤液（水溶性杂质）

│顺次用水、醇、乙醚洗涤

│干燥

↓

干燥的沉淀

│乙醚回流

┌─────┴──────┐

↓↓

乙醚液残留物

（胆甾醇）（皂苷）加入量以不析出ppt为止依次洗去糖类、色素、油脂和多余的胆甾醇复合物分解，胆甾醇溶于乙醚特点：胆甾醇沉淀法除可用于皂苷的分离外，还可以用于甾体化合物中C3-OH差向异构体的分离，A/B环顺反异构体的分离。

有些皂苷在植物体内即与其共存的胆甾醇形成分子复合物，而不能被稀醇或醇提出，这在提取时应加注意。（2）吉拉尔试剂法

原理：利用羰基可与吉拉尔试剂生成溶于水的腙，而将含羰基的甾体皂苷元与不含羰基的皂苷元分离，而后在适宜条件下分解腙，使恢复到原皂苷元形式。

操作：（流程图）

混合皂苷元（溶于乙醇）

│加入乙酸使成10％浓度，加吉拉尔试剂，

│室温放置或水浴加热

↓

反应液

│加水稀释，乙醚萃取

┌──────┴──────┐

↓↓

水层乙醚层（非羰基皂苷元）

│加HCl，加热

│乙醚萃取

↓

乙醚

（含羰基皂苷元）特点：常用的试剂为GirardT、GirardP，是一类含有季铵盐型氨基乙酰肼类。

（3）色谱分离法色谱分离法是在上述粗分离的基础上进一步分离常用的方法。方法特点适用范围备注吸附色谱法吸附剂：硅胶、氧化铝。

系统：混合低极性有机溶剂。皂苷元

分配色谱法固定相：水、稀酸水溶液等。

流动相：氯仿-甲醇-水（不同比例）等。皂苷

高效液相色谱法多用反相色谱法，流动相为乙腈-水或甲醇-水系统。皂苷也可将极性大的皂苷进行衍生化物，用正相色谱分离。液滴逆流色谱法氯仿-甲醇-正丁醇-水下层为固定相，上层为流动相。