第十一章甾体与其苷类

第十一章甾体31概述33甾体皂苷34其他甾类成分强心苷3235甾体类化合物的生物活性与结构修饰第一页，共84页。一、概述

甾体类化合物有多种类型，它们结构中都具有环戊烷骈多氢菲(cyclopentano-perhydrophenanthrene)的母核，C17侧链不同。

强心苷类（侧链为不饱和内酯环）

甾体皂苷类（侧链为含氧螺杂环）

甾类化合物是通过甲戊二羟酸的生物合成途径转化而来。<2>第二页，共84页。甾醇类C21甾类+C3+CH3COOH甲型强心苷乙型强心苷一、概述<3>第三页，共84页。一、概述甾类化合物分类及的甾核的稠合方式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<4>第四页，共84页。甾醇甾体皂苷元一、概述<5>第五页，共84页。第十一章甾体31概述33甾体皂苷34其他甾类成分强心苷3235甾体类化合物的生物活性与结构修饰第六页，共84页。强心苷(cardiacglycosides)是指对心脏有显著生物活性的一类甾体苷类化合物，临床主要用于治疗充血性心力衰竭和节律性障碍等心脏疾病，是一类治疗心脏衰竭不可缺少的重要药物。强心苷主要分布于玄参科、夹竹桃科、萝藦科和百合科等植物中。二、强心苷类（一）概述<7>第七页，共84页。二、强心苷类强心苷元为甾类化合物，C-17位连接的是不饱和内酯环，根据内酯环不同分为甲型强心苷元和乙型强心苷元。C-17位连接五元不饱和内酯环(Δαβ-γ-内酯)的为甲型强心苷元，C-17位连接六元不饱和内酯环(Δαβ,γδ-δ-内酯)的为乙型强心苷元。（二）强心苷的结构<8>第八页，共84页。甲型乙型<9>第九页，共84页。强心苷元中3位和14位上多都连有β羟基，13位上连的都是甲基。强心苷中糖均与苷元C3-OH结合形成苷，除有六碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚和五碳醛糖外，还有仅存于强心苷中特殊的2,6-二去氧糖，2,6-二去氧糖甲醚。二、强心苷类<10>第十页，共84页。（三）强心苷理化性质

1、性状：多位无色结晶或无定形粉末，中性物质，有旋光性。C17位为β-构型者味苦，α-构型者不苦但无强心作用。

2、溶解性：可溶于极性溶剂，但其溶解性与其糖基的数目和种类、苷元部分的羟基数目和位置有关。

3、内酯性质

4、脱水：5-OH、14-OH（叔羟基）。二、强心苷类<11>第十一页，共84页。5、苷键水解1)温和酸水解

0.02~0.05mol/LHCl，H2SO4可水解去氧糖的苷键，但不引起苷元的脱水反应。2)强酸水解

3~5%HCl，H2SO4产生脱水苷元。二、强心苷类<12>第十二页，共84页。5、苷键水解3)盐酸丙酮法盐酸丙酮水解得到原苷元和糖的衍生物4)酶水解乙型比甲型易发生酶解

强心作用强度顺序为：单糖苷＞双糖苷＞三糖苷二、强心苷类<13>第十三页，共84页。6、显色反应1)由于不饱和内酯环产生的反应甲型强心苷含有五元不饱和内酯环，在碱性环境下能形成活性次甲基(+)，乙型强心苷(-)。

a)legal反应（亚硝酰氢化钠）深红或蓝色

b)Kedde反应（3,5-二硝基苯甲酸）深红或红

c)Raymond反应（间二硝基苯）紫红或蓝

d)Balject反应（碱性苦味酸）橙或橙红二、强心苷类<14>第十四页，共84页。2)由于2-去氧糖产生的反应

AKeller-Kilianli反应

FeCl3-冰醋酸

要有游离2-去氧糖或能水解出2-去氧糖的强心苷才发生反应，醋酸层渐呈蓝色。

B占吨氢醇(xanthydrol)反应

含有2-去氧糖显红色

C过碘酸-对硝基苯胺反应

呈深黄色<15>二、强心苷类

第十五页，共84页。二、强心苷类

（四）化学结构与强心作用的关系1、苷元1)其苷元甾核A/B环为顺式或反式，C/D环必须为顺式稠合，才具有强心作用。2)17位必须有一个不饱和内酯环，且为β构型。内酯环中双键被饱和后，强心活性虽减弱，但毒性减弱，较为安全，有一定的实用价值。<16>第十六页，共84页。

3)C-10位的甲基氧化成羟甲基或醛基后，作用稍有增强，但毒性亦增大。

4)在甲型强心苷元中，A/B顺式稠合，3-OH为β-构型时强心作用大于其α-构型的异构体。在A/B反式异构体中，3-OH构型对强心作用无显著的影响。其他位置引入取代基，对强心作用的影响是不完全相同的。二、强心苷类

<17>第十七页，共84页。

2、糖部分没有强心作用，但在强心苷中，糖的性质及数目对强心作用有影响。例如毛地黄毒苷元和葡萄糖成苷，强心苷的活性和毒性随糖的数目增加而减弱。二、强心苷类

<18>第十八页，共84页。（五）强心苷的光谱特征

1、紫外色谱法

Δαβ-γ-五元不饱和内酯环(甲型)：220nm，引入Δ(1617)，另在270nm吸收；Δαβ,γδ-δ-六元不饱和内酯(乙型)：295-300nm。二、强心苷类

<19>第十九页，共84页。2、红外色谱法

在1700-1800cm-1都有两个强吸收峰，但不饱和六元内酯环向低移40cm-1。

Δαβ-γ-内酯(甲型)：1700-1800cm-1处2个羰基吸收。

3-乙酰毛地黄毒苷元：1738(Ac),1756(正常),1783cm-1(非正常)。

二、强心苷类

<20>第二十页，共84页。

Δαβ,γδ-δ-内酯(乙型)：1700-1800cm-1处2个羰基吸收；环内共轭程度增高，峰位向低波数移动-40cm-1蟾酥毒配基(

CHCl3)：1718,1740cm-1。二、强心苷类

<21>第二十一页，共84页。

3、质谱(MS)法

甲型强心苷C17侧链为Δαβ-γ-内酯，质谱裂解产生m/z111、124、163、和m/z164等含有γ-内酯或内酯环加D环的碎片离子。乙型强心苷C17侧链为Δαβ,γδ-δ-内酯，质谱裂解产生m/z109、123、135、和m/z136等含有δ-内酯的碎片离子。

二、强心苷类

<22>第二十二页，共84页。4、核磁共振氢谱(1H-NMR)

C-10和C-13上两个角甲基，δ约1.0,s。C-10位醛基质子，δ9.5~10.0,s。C-16亚甲基：δ2.0~2.5,m;C17-H,δ2.8,dd。甲型：H-22,δ5.6-6.0,brs。乙型：H-21,δ约7.2,s；H-22,δ7.8,d;H-23,δ6.3,d。二、强心苷类

<23>第二十三页，共84页。（六）提取分离

1、提取原生苷：生物体含有各种糖的水解酶必须除酶才能保证得到原生苷。甲醇或70%醇回流次生苷（降解产物）：通过水解（酶、酸和碱）等手段增加次生苷含量。二、强心苷类

<24>第二十四页，共84页。2、纯化

1)溶剂法2)铅盐法3)吸附法3、分离1)两相溶剂萃取法2)逆流分配法3)色谱法二、强心苷类

<25>第二十五页，共84页。异羟基毛地黄毒苷地高辛

(Digoxin):二、强心苷类

D-digitoxose Digoxin<26>第二十六页，共84页。

与强心苷有关的一些鉴别方法:1、甲型强心苷在碱性溶液中，双键转位可产生活性次甲基，可与Kedde试剂发生显色反应。2、基于2-去氧糖的显色反应：可用Keller-Kiliani试剂鉴别，显蓝绿色。3、

UV法：不饱和五元内酯环在220nm处；不饱和六元内酯环在300nm处。4、

IR法：在1700-1800cm-1都有两个强吸收峰，但不饱和六元内酯环的，向低移40cm-1。二、强心苷类

<27>第二十七页，共84页。紫花毛地黄叶（粗粉）加等量水混匀，28~31℃放置

8~10hr，酶解酶解后的叶子粗粉

2.7倍量70%乙醇，50℃浸渍7小时，离心过滤

70%乙醇提取液药渣

0.7倍量70%乙醇，

0.3倍量H2O洗涤洗涤液提取液4、提取分离举例二、强心苷类

例1．洋地黄毒苷<28>第二十八页，共84页。提取液回收乙醇至含醇量为20%，30~38℃放置6小时，析胶；倾出上清液；过滤胶质（树脂，叶绿素）上清液，滤液用原料量的0.26，0.15，0.12倍CHCl3萃取三次CHCl3层水层用1/9量的5

%NaOH洗1~2次（除去胶质、色素）水洗至中性，最后用蒸馏水洗2次，无水硫酸钠干燥CHCl3溶液二、强心苷类

<29>第二十九页，共84页。二、强心苷类

CHCl3溶液回收CHCl3，加入丙酮，0-25℃放置24小时过滤，结晶用少量丙酮洗涤母液洋地黄毒苷粗品40倍氯仿溶解，活性炭脱色，丙酮析晶，过滤洋地黄毒苷精品<30>第三十页，共84页。例2．去乙酰毛花洋地黄毒苷C（西地兰）西地兰是从毛花洋地黄提取得到的原生苷毛花洋地黄苷C的去乙酰化物，和毛花洋地黄苷C共存的几种苷中含量较高的毛花洋地黄苷A、B比C极性小，可溶于氯仿，难溶于含醇氯仿，可用于C的纯化。二、强心苷类

<31>第三十一页，共84页。毛花洋地黄叶粗粉依次用5倍和3倍量70

%乙醇50~60

℃温浸，各2小时，药渣用少量70

%乙醇洗涤提取液回收乙醇至提取液的1/4量，15

℃放置析胶，倾出上清液上清液减压浓缩至1/2量（无醇味），氯仿萃取氯仿层（亲脂性杂质，部分毛花洋地黄苷A、B）水层（毛花洋地黄苷C）二、强心苷类

<32>第三十二页，共84页。水层（毛花洋地黄苷C）二、强心苷类

氯仿层水层回收氯仿，甲醇重结晶毛花洋地黄总强心苷氯仿-甲醇-水（5:1:5）两相萃取氯仿层（毛花洋地黄苷A）水层（毛花洋地黄苷C）回收溶剂至1/50，放置，过滤沉淀母液<33>第三十三页，共84页。二、强心苷类

如上再两相萃取一次毛花洋地黄苷C纯品溶于25倍甲醇，加入0.15

%氢氧化钙，混匀调至pH=7，放置过夜，减压浓缩至1/5量，放置过夜，过滤沉淀母液结晶甲醇重结晶西地兰纯品<34>第三十四页，共84页。二、强心苷类

例3．强心灵用于强心的药物强心灵是从黄花夹竹桃果仁中得到的强心苷经酶解提取的次级苷的混合物，其经氧化铝吸附色谱分离可得到各种次级苷，黄花夹竹桃苷A和黄花夹竹桃苷B可用逆流分配法分离，溶剂为氯仿-甲醇(2:1)-水。<35>第三十五页，共84页。二、强心苷类

黄花夹竹桃果仁粉末放于沙氏提取器中用石油醚脱脂脱脂果仁粉末加水3~5倍，润湿，2.5

%的甲苯（防止发霉）35~40

℃酶解24小时发酵果仁粉依次用15，10倍量95

%乙醇浸渍提取2次提取液60

℃回收乙醇至浓缩液为粉末重量的2.5~5倍浓缩液加粉末重量12.5倍量水，放置，过滤沉淀母液<36>第三十六页，共84页。沉淀加40倍量95

%乙醇溶解5

%活性炭脱色，过滤滤液加三倍量蒸馏水，放置，抽滤母液结晶（强心灵）化合物5化合物2化合物1化合物3化合物4二、强心苷类

<37>第三十七页，共84页。二、强心苷类

<38>第三十八页，共84页。二、强心苷类

例4．日本学者从罗摩科植物隐冠藤(Cryptostegiagrandiflora

)叶子中用大孔吸附树脂纯化，然后用正相常压色谱柱、MPLC和HPLC分离得到6个强心苷类化合物，其中4个为新化合物。叶子粗粉70%乙醇提取70%乙醇提取物悬浮于水中，用己烷和二氯甲烷脱脂水相有机相<39>第三十九页，共84页。二、强心苷类

水相DiaionHP-20柱色谱H2O，40

%，80

%，100

%MeOH依次洗脱80

%MeOH洗脱物硅胶柱色谱，CH2Cl2-MeOH-H2O（85:15:1）Fr.1Fr.2Fr.3Fr.4MPLC（RP-18）,35

%MeOHHPLC（RP-18）,30

%MeOH化合物1化合物6

HPLCPolyamide90

%MeOH化合物2HPLCPolyamide85%MeOH化合物3化合物4MPLC（RP-18）35

%MeOHHPLC（RP-18）25

%MeOH化合物5<40>第四十页，共84页。二、强心苷类

<41>第四十一页，共84页。第十一章甾体31概述33甾体皂苷34其他甾类成分强心苷3235甾体类化合物的生物活性与结构修饰第四十二页，共84页。三、甾体皂苷

（一）甾体皂苷概述皂苷(saponins)

是一类结构比较复杂的苷类化合物，多数可溶于水，水溶液经振摇后可产生持久性似肥皂溶液的泡沫。根据皂苷元(sapogenins)

的结构不同皂苷分为甾体皂苷和三萜皂苷。若苷元为螺旋甾烷及其类似衍生物的则为甾体皂苷。<43>第四十三页，共84页。三、甾体皂苷

甾体皂苷元也称皂素，是合成甾体避孕药和激素药物的原料。近几十年研究表明甾体皂苷有明显的降胆固醇、降血脂、治疗心脑血管系统疾病的活性，还具有抗肿瘤作用，对鼻咽癌、子宫癌、血癌等多种癌细胞有抑制作用。另外甾体皂苷还有增强免疫，抗真菌等活性。<44>第四十四页，共84页。三、甾体皂苷

植物界存在的甾体皂苷元由27个碳原子组成，为螺旋甾烷及其类似衍生物，螺旋甾烷由6个环(A-F环)组成，具有和自然界甾醇类相似的构型。根据F环的状态和C25的构型，分为四类：1、螺甾烷醇类2、异螺甾烷醇类3、呋甾烷醇类4、变形螺甾烷醇类（二）甾体皂苷的结构<45>第四十五页，共84页。1、螺甾烷醇类(Spirostanols)：C25为S构型三、甾体皂苷

螺甾烷醇

<46>第四十六页，共84页。2、异螺甾烷醇类(Isospirostanols)：C25为R构型三、甾体皂苷

异螺甾烷醇

<47>第四十七页，共84页。三、甾体皂苷

3、呋甾烷醇类(furostanols)：F环为开链式呋甾烷醇<48>第四十八页，共84页。三、甾体皂苷

4、变形螺甾烷醇类(pseudo-spirostanols)：

F环四氢呋喃环变形螺甾烷醇<49>第四十九页，共84页。1、甾体皂苷元具亲脂性，多有较好晶型；2、甾体皂苷水溶性大；3、表面活性与溶血作用与三萜皂苷类似，但F环开裂的甾体皂苷往往不具溶血作用，表面活性也低；4、甾体皂苷与甾醇可形成分子复合物，可用于鉴定和纯化目的；5、甾体皂苷与醋酐－硫酸试剂反应，最后显绿色。（三）甾体皂苷的理化性质三、甾体皂苷

<50>第五十页，共84页。（三）甾体皂苷的波谱特征:1、紫外光谱

饱和的甾体在200-400nm无吸收，如果结构中引入发色团则会产生吸收。2、红外光谱

如结构中含有螺缩酮结构，会在980、920、900和860cm-1处存在4个吸收谱带。C25位如果为R构型，920cm-1处的吸收峰强度小于900cm-1；C25位如果为S构型则相反。三、甾体皂苷

<51>第五十一页，共84页。IRSpectrumofSarsasapogeninM898918987851898918987851强度：918cm-1>898cm-1SarsasapogeninM为S构形<52>第五十二页，共84页。（四）甾体皂苷的波谱特征:3、核磁共振氢谱

甾体皂苷元在高场区有4个甲基的特征峰；利用27-CH3的化学位移值可确定C25位的空间构型。4、核磁共振碳谱

由于核磁共振碳谱宽度比氢谱大30倍，加上各种手段（全去偶、偏共振去偶、驰豫时间）的应用，能将结构中的每个碳一一确定。三、甾体皂苷

<53>第五十三页，共84页。1HNMRspectrumofSarsasapogeninM1.211.060.941.01<54>第五十四页，共84页。13CNMRspectrumofsarsasapogenin<55>第五十五页，共84页。（五）甾体皂苷的提取与分离

1、提取

1)溶剂提取法提取皂苷主要使用稀乙醇作为溶剂，回收溶剂后，用丙酮、乙醚沉淀后用大孔树脂纯化得到粗皂苷，最后用硅胶柱色谱进行分离，得到单体。常用的洗脱剂有不同比例的氯仿：甲醇：水混合溶剂和水饱和的正丁醇。三、甾体皂苷

<56>第五十六页，共84页。2)

超临界流体萃取法

为了弥补传统工艺温度高、受热时间长而导致某些甾体结构改变的不足，超临界流体萃取法也可用于甾体类化合物的提取和纯化。如采用SFE-CO2从黄山药中萃取薯蓣皂苷元及其苷类（乙醇等夹带剂），与传统法比，收率大大提高，生产周期大大缩短。三、甾体皂苷

<57>第五十七页，共84页。3)超声提取法超声提取能加速胞内有效物质的释放、扩散和溶解，能显著提高提取效率。杨建等用超声提取铁筷子中的甾体皂苷成分，并利用正交设计得到的最佳提取工艺参数为提取溶剂50%乙醇，溶剂量5倍，提取温度60℃，提取时间30min。三、甾体皂苷

<58>第五十八页，共84页。三、甾体皂苷

2、甾体皂苷的分离分离混合甾体皂苷常采用混合溶剂沉淀法（乙醚、丙酮）、胆甾醇沉淀法、吉拉尔试剂法（含羰基的甾体皂苷元）、硅胶柱色谱法、SephadexLH-20等柱色谱等方法进行分离。对正丁醇部位的皂苷成分，尚需用反相中低压Lobar柱色谱、反相制备HPLC或制备TLC等手段分离。<59>第五十九页，共84页。三、甾体皂苷

此外结晶法也可用于甾体皂苷的分离，MasakiItabashi从Furcraeafoetida的干燥叶片中用结晶法得到了一种具有生物活性的甾体皂苷。在实验中，甾体皂苷的分离往往是将多种分离方法结合使用。Mimaki,Y.等从Cordylinestricta新鲜叶中依次经过硅胶柱色谱、DiaionHP-20、ODS硅胶色谱、分配型硅胶色谱、HPLC和TLC，最终得到了三个甾体皂苷。<60>第六十页，共84页。三、甾体皂苷

唐翩翩等分离黄精中甾体皂苷，使用了大孔吸附树脂柱进行甾体皂苷的粗分，TLC进行鉴定，利用SephadexLH-20柱，ODS柱进行细分，得到了3个纯化合物。刘显波等从长药隔重楼中依次通过大孔树脂、硅胶柱色谱、SephadexLH-20柱、预装硅胶中压柱色谱、半制备HPLC得到8个甾体皂苷类单体。<61>第六十一页，共84页。三、甾体皂苷

3、提取分离实例例1.例如从穿地龙的干燥根茎中提取薯蓣皂苷元，步骤如下图所示。穿山龙（干燥根茎）加水渗透，再加入3.5倍量水，加入浓H2SO4使达3

%浓度，通蒸汽加热进行水解8小时水解物水洗去酸液，干燥后粉碎，使含水量不超过6

%汽油提取液回收汽油，浓缩至1:40，室温放置，使结晶完全析出后，离心甩干粗制薯蓣皂苷元乙醇或丙酮重结晶，活性炭脱色薯蓣皂苷元（℃）<62>第六十二页，共84页。三、甾体皂苷

例2.从新鲜大蒜(Alliumsatyvum)鳞茎的水溶性部位中分得的呋甾皂苷protoisoeruboside-B(Ⅰ)和螺甾皂苷eruboside-B(Ⅱ)、isoeruboside-B(Ⅲ)3个甾体皂苷。其中protoisoeruboside-B(Ⅰ)有显著的纤溶活性，isoeruboside-B(Ⅲ)有明显的延长血液凝固时间和提高纤溶活性。<63>第六十三页，共84页。三、甾体皂苷

大蒜新鲜鳞茎80

%乙醇浸渍48小时，加热提取，滤过提取液回收溶剂，乙醚萃取乙醚液水液大孔树脂色谱柱，依次用水、77

%乙醇洗脱乙醇洗脱液减压回收醇后冻干总皂苷<64>第六十四页，共84页。三、甾体皂苷

总皂苷硅胶柱色谱

CHCl3-MeOH-H2O（下层）梯度洗脱组分2组分3组分4

组分1大孔树脂柱色谱，水和60

%乙醇洗脱乙醇洗脱液制备HPLC（ODS柱）；MeOH-H2O（8:2）化合物I、II、III<65>第六十五页，共84页。三、甾体皂苷

<66>第六十六页，共84页。三、甾体皂苷

<67>（六）甾体皂苷类成分的结构研究1、滇重楼中甾体皂苷的结构研究重楼属植物甾体皂苷元第六十七页，共84页。三、甾体皂苷

<68>2、麦冬中甾体皂苷的结构研究从麦冬中分离出的甾体皂苷大多是螺甾烷型甾体皂苷。麦冬中甾体皂苷的母核neoruscogeninophiogenin第六十八页，共84页。三、甾体皂苷

<69>3、蒺藜中甾体皂苷的结构研究蒺藜皂苷母核结构第六十九页，共84页。第十一章甾体31概述33甾体皂苷34其他甾类成分强心苷3235甾体类化合物的生物活性与结构修饰第七十页，共84页。（一）C-21甾类及其苷

C-21甾类化合物17位侧链仅连接2个碳，是孕甾烷或其异构体的衍生物。孕甾烷四、其他甾类成分

<71>第七十一页，共84页。四、其他甾类成分

（二）昆虫变态激素

该类化合物首先被发现于昆虫，是昆虫脑分泌的变态脱皮所需激素。其结构特点是6位有酮基，7位有双键，17位连有脂肪醇侧链的甾类化合物。β-蜕皮甾酮R=H25R-牛膝甾酮R=α-CH325S-牛膝甾酮R=β-CH3<72>第七十二页，共84页。（三）植物甾醇

甾醇类化合物在自然界存在十分广泛，最常见有植物甾醇有谷甾醇，豆甾醇，菠甾醇等。β-谷甾醇R=H胡萝卜苷R=β-D-glc四、其他甾类成分

<73>第七十三页，共84页。豆甾醇α-菠甾醇四、其他甾类成分

<74>第七十四页，共84页。第十一章甾体31概述33甾体皂苷34其他甾类成分强心苷3235甾体类化合物的生物活性与结构修饰第七十五页，共84页。五、甾体类化合物的生物活性与结构修饰

<76>（一）甾体类化合物的生物活性六七十年代，甾体类化合物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，特别是对心脑血管疾病、降血糖和免疫调节等有显著作用。例如，从重楼属植物中分离出的甾体