中药化学甾体类化合物

中药化学甾体类化合物第一页，共六十五页，编辑于2023年，星期四•第一节概述第二页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第八章甾体及其苷类第一节概述

甾族化合物（Steroid）又名类固醇。

这类化合物都含有一个环戊烷与全氢菲并联的结构。

●天然甾体成分:

甾醇、胆酸、强心苷、甾体皂苷、 甾体激素（昆虫变态激素）、蟾毒等。第三页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第一节概述

一．母核

即氢化程度不同的环戊烷骈多氢菲。图8-1构型标准,甾族的四环三支结构。其特征为：

i）天然甾类母核含三个支链：C10－、C13－带甲基?角甲基

C17－位带不同侧链ii）天然甾类母核上都有C3-OH，可与糖基成苷

C17位带有2、4、5、8、

9、10个碳原子的侧链。胆 固醇（II）、肾上腺皮质激 素等均为此类化合物。第四页，共六十五页，编辑于2023年，星期四CH3917D图8-1甾族化合物母核

RHO23

11 119

10AB

5 4612C

8 7

CH3

1813

14

1615第五页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第一节概述一．母核iii）天然甾类母核四个环的稠合方式表8-1

甾体类型

C21甾类

强心苷类 甾体皂苷类

植物甾醇昆虫变态激素 胆酸类

A/B

反顺、反顺、反顺、反 顺 顺B/C

反 反 反 反 反 反C/D

顺 顺 反 反 反 反

生物活性抗炎、肿瘤、 生育等强心、升压、 兴奋呼吸等防治心血病、 免疫调节等治疗肝炎、肾炎、消化不良促进细胞生长和蛋白质合成帮助油脂乳化 吸收等第六页，共六十五页，编辑于2023年，星期四CH3917D23第一节概述R二．C17侧链及分类

表8-2HO

11 119

10AB

5 4612C

8 7

CH3

1813

14

1615C17侧链甾体类型羟甲基衍生物C21甾类

不饱和内酯环 含氧螺杂环8～10碳脂肪烃衍生物

强心苷类甾体皂苷类，甾体生物碱类

植物甾醇，昆虫变态激素戊酸胆酸类第七页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第一节概述三．与甾体母核相连的原子或基团的构型

1．基本规定●标准—A、B环间C10位角甲基，

位置—环系平面前，用实线表示。●其它原子/基团（侧链）：

1）与C10-CH3同边，β-构型，用实线与环连。

2）在C10-CH3另一边，α-构型，用虚线与环连

3）未知结构，ξ键，用波线（~~）表示。第八页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第一节概述三.与甾体母核相连的原子或基团的构型2．天然甾体成分结构的一般规律：

1）C10,13,17侧链大都是β-型

2）C3-OH的空间排列不同产生两种异构体

a.与C10-CH3同边→顺式，β-型

b.与C10-CH3不同边→反式，α-（或epi-/表-）型第九页，共六十五页，编辑于2023年，星期四•第二节．甾体皂苷第十页，共六十五页，编辑于2023年，星期四CH318O13H第二节．甾体皂苷

甾体皂苷是一类由螺甾烷类化合物衍生的寡糖苷。

苷元由27个碳原子组成，基本碳架称为螺旋甾烷及其异体，异螺旋甾烷，具有以下通式：图8-2H3C2122O2326

F25

R27

23

1199AB

5

1110H12C

8 7

CH320E

17

D1614 15

H

螺旋甾烷2446第十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期四●第二节甾体皂苷

何为螺旋甾烷？

环间以一个共有碳原子相连的结构中该

共有碳☛螺原子

含螺原子的化合物称螺环化合物如：图8-3

☟C☟

C☟C螺[3，4]辛烷二螺[3，0，3，2]癸烷第十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第二节．甾体皂苷命名：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。该类皂苷不具有羧基，呈中性，所以又称之为中性皂苷。分布：在植物界中分布广泛，主要分布于单子叶植物,如薯蓣科、百合科、石蒜科和龙蛇科等。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。第十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期四；CH31218O13H832第二节甾体皂苷

一．结构特点

1.分子中含六个环—甾体母核四环与以（螺）缩酮形式

连接的E、F环并联组成螺甾烷结构；

2．一般B/C和C/D环反式稠合，A/B环顺反式均有；

3．分子中有多个羟基，大多在C3位；C18,C19

角甲基均为β型；

4．E、F环中有三个手性碳原子，C20、C22和C255．分子中不含羧基，

呈中性—解释了其酸碱性。

1199AB

5

1110H

O

21

H3C22 20

CH3E

17CD16 14 15

H

螺旋甾烷

72326

F2425R2746第十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期四33二．分类

C25为R构型（顺时针方向）

C25为S构型（反时针方向）H3C20O2627CH

25H3CO25CH3CH3CH3

1317

22OCH3CH3O10HO螺甾烷醇HOR27

异螺甾烷醇F环为开链衍生物H3C CH3OHO2526OHH3C CH3OO2527CH CH2OH

26HO

CH3呋甾烷醇

CH3

HO图8-4甾体皂甙的四种类型变形螺甾烷醇F环≈五元四

氢呋喃环第十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期四O

常见的甾体皂苷元

H•薯蓣皂苷元

O•剑麻皂苷元HOHO

OOH第十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第二节甾体皂苷三．理化性质1．苷元溶于亲脂性溶剂，不溶于水，有较好晶形。苷相反。2．大多有皂苷的通性表面活性溶血作用可与碱式重金属盐生成沉淀但：F环开裂的皂苷，如呋甾烷醇类则多不具溶血作用,且表面活性降低。第十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第二节甾体皂苷三．理化性质3．可与甾醇生成分子复合物机理？

甾体皂苷乙醇液＋胆甾醇→沉淀→乙醚回流分离甾醇溶，皂苷不溶可用于纯化和检查皂苷。

注：凡有C3β-OH的甾醇（如β-谷～、豆～等）

均可反应。4．无水条件下与某些酸的显色反应

类似三萜皂苷。第十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第二节甾体皂苷三．理化性质⑴.醋酐—浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应）：

样品溶于醋酐→加醋酐-浓硫酸（20∶1）数滴，则

三萜皂苷→黄→红→紫→兰

甾体皂苷→黄→红→紫→绿

☻最常用的方法，可用于区别两种皂苷。第十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第二节甾体皂苷三．理化性质⑵.三氯乙酸反应

样品液d于滤纸上→滴/喷三氯乙酸：

三萜皂苷→100℃→红转紫

甾体皂苷→60℃→红转紫

●可用于纸色层显色

⑶.氯仿—浓硫酸反应

试样氯仿液+浓H2SO4→氯仿层→红或兰

→硫酸层→绿色荧第二十页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第二节甾体皂苷四.提取与分离甾体皂苷的提取分离方法，基本与三萜皂苷类似。只是甾体皂苷一般不含羧基，呈中性且亲水性较弱。第二十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期四•第三节强心苷类第二十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期四■第三节强心苷类强心苷（cardiacglycosides）是生物界中存在的一类对心脏有显著生理活性，能增强心肌收缩作用的甾体苷类即：

强心苷元（cardiacaglycones）与糖缩合的一类苷。第二十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期四强心苷的生理活性及构效关系１.甾核：A/B,顺、反均可；C/D,必须顺式；２.C17侧链必须有不饱和内酯环，且β构型；３.糖部分无强心作用；糖苷化，亲水性提高；□葡萄糖苷：毒性小，活性低；□２-去氧糖苷：毒性大，活性强；４.C10位引入醛基，毒性提高。第二十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类■强心苷结构的共同点是：i）甾体骨架；ii）C-17位带有不饱和五元内酯环或双不饱和六元内酯环；iii）C-3位连有各种六碳糖成苷。●强心苷分子中β-型不饱和内酯环是强心作用的主要基团，而糖的连接则增加了它的溶解度与吸收、排泄作用，糖连接越多则毒性越小，疗效愈高。第二十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期四RCH3917D23第三节强心苷类一．结构和分类

1．苷元部分HO

11119

10AB

54612C

8 7

CH3

1813

14

1615强心苷元是甾体衍生物，具下列特征：

1）由C17－不饱和内酯不同分为两类：

①甲型强心苷元（或强心甾烯类）—

内酯环为五元环，大多β-构型，23个碳。

母核—强心甾，已知强心苷大多属此类。图8-5第二十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期四CH3917D23第三节强心苷类一．结构和分类1．苷元部分HO

11119

10AB

54612C

8 7

R CH3

1813

14

1615②乙型强心苷元（蟾蜍甾/海葱甾二烯类）—

六元环，均为β-型，24个碳。

母核—蟾蜍甾/海葱甾。自然界中仅少数几种

强心苷元属于这一类型。图8-5第二十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期四OCH3917D

图8-5甲型/乙型强心苷元强心甾烯类 五元环CH3OCH3OORROHOH蟾蜍甾/海葱甾 二烯类六元环HOHHOHR甲型强心苷乙型强心苷

2

3

HO

11 119

10AB

5 4612C

8 7

CH3

1813

14

1615第二十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期四CH3917D第三节强心苷类一．结构和分类1．苷元部分

RHO23

11 119

10AB

5 4612C

8 7

CH3

1813

14

16152）苷元母核的重要位置及其取代基团

表8-3

C3–OH

C14–OH

C13–CH3

C10(大多有)–CH3及其氧化物

C16（可能有）–OH可与不同脂肪酸成酯第二十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式多为环形缩醛糖

1）糖基部分

构成强心苷的糖有20多种，根据糖C2位上有无羟基分为：

①α－羟基糖

i）6-去氧糖—如葡萄糖、鼠李糖、鸡纳糖、弩箭子糖、

去氧阿洛糖等

ii）6-去氧糖甲醚—如黄花夹竹桃糖、毛地黄糖等

图8-6葡萄糖及α—羟基糖和α—去氧糖示例第三十页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式

②α－去氧糖（此类糖仅存在于强心苷中）

i）2，6—二去氧糖—如毛地黄毒糖、波伊文糖等

ii）2，6—二去氧糖甲醚—如加拿大麻糖、地芰（或迪

吉）糖、夹竹桃糖、沙门糖等注：糖虽无强心作用，但可增强强心苷对心肌的亲和力。

图8-6葡萄糖及α—羟基糖和α—去氧糖示例第三十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期四5HO图8-6葡萄糖及α-羟基糖和

α-去氧糖示例

6CH2OH OOH

4OH1

2

HO

3

OHβ-D-（+）葡萄糖

CH3

OOH OH OH

D-鸡纳糖α-羟基糖，6-去氧糖

CH3

OOH OCH3

HO OH

D-毛地黄糖α-羟基糖，6-去氧糖甲醚CH3OOHCH3OOH

HO OH

D-毛地黄毒糖α-去氧糖，2，6-二去氧糖

HO H3CO

D-加拿大麻糖α-去氧糖，2，6-二去氧糖甲醚第三十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期四io第三节强心苷类一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式2）糖与苷元的连接方式及分类i）多数—∑5i=1(glc)

低聚糖苷元C3-OH连接ii）少数—双/单糖苷苷寡糖苷第三十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期四●一．结构和分类2．糖基部分及其与苷元的连接方式2）糖与苷元的连接方式及分类

由糖－苷元连接方式分为三类：

I型：苷元—（2，6-去氧糖）x—（D-葡萄糖）y；

例：紫花洋地黄苷A—糖基：（D-洋地黄毒糖）3-D-葡萄糖

II型：苷元—（6-去氧糖）x—（D-葡萄糖）y；

例：黄花夹竹桃苷B—糖基：L-黄花夹竹桃糖-（D-葡萄糖）2

III型：苷元—（D-葡萄糖）y；

例：绿海葱苷—糖基：D-葡萄糖； 乌沙苷—糖基：（D-葡萄糖）2注：后两者由于其糖基的2位有-OH，又称2-羟基糖苷。第三十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期四●第三节强心苷类

二．理化性质

1．性状◆多为无色晶体/无定形粉末，中性。◆有旋光性

甾体母核有7个手性碳原子，按2n计算应有128

种光学异构体，但由于其稠环结构产生的空间 位阻效应，实际可能存在的异构体数大大减少。第三十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类二．理化性质2．溶解性1）可溶：水、甲/乙醇、丙酮 略溶：乙酸乙酯、含醇氯仿 难溶：石油醚、苯、乙醚2）影响溶解度的因素a.糖基的种类、数量、位置b.苷元上–OH多少、位置影响的指向？第三十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期四O

图8-7乌本苷和毛地黄毒苷结构哪个的溶解度大？乌本苷HO HO OH CH2CH3OHO12CH3OOOHCH3OOHOCH31416OHOHCH3CH3OOHOHOOHOCH3OOOHOH毛地黄毒苷表8-4OH第三十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期四88第三节强心苷类二．理化性质

表8-4影响强心苷类溶解度的因素苷类糖数分子中羟基数特殊羟基 位置

溶水解性氯仿

乌本苷 毛地黄毒苷毛花洋地黄苷B毛花洋地黄苷C单三四四85

图8-7

图8-7苷元C14、16苷元C12、14

1∶75 1∶105

几不溶1∶18500

难

1∶40 1∶5501∶1750第三十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类二．理化性质3．内酯环的水解

1）苛性碱水溶液水解：（可逆）

强心苷内酯环＋OH-→开环→＋H+→闭环

2）苛性碱醇溶液水解：（不可逆）

甲型强心苷：先形成内酯型异构化物→碱→ →内酯环开裂→开链异构化物。

乙型强心苷：内酯环开裂形成酯→脱水→异构化物。

详见5版书P318-319，图8-4，8-5第三十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类二．理化性质4．脱水反应

i）强心苷元中5β-OH和14β-OH

均为叔羟基极易脱水，

酸水解时，常得次生脱水苷元。

例1：图8-8

ii）16-OH虽为仲醇羟基，但受C17位上侧链双键(C20=C22)影

响也易脱水。

例2：图8-9

iii）如果将C3-OH（对苷元而言）和C16-OH氧化为酮基，则

可分别使C5-OH和C14-OH更加活化。以致在温热条件下

即可脱水形成烯酮。第四十页，共六十五页，编辑于2023年，星期四图8-8强心苷脱水反应例1

OCH3CH3OHO

H3O+

ΔC14－OH与C15－H脱水OglcO

紫花洋地黄苷A（14-OH强心苷）CH3CH3O+glc+H2OHO

缩水洋地黄毒苷元第四十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期四图8-9强心苷脱水反应例2OH3O+CH3O

ΔC14-OH与C15-H脱水CH3OHOHC16-OH与C17-H脱水CH3OOglcOCH3+glc+H2O

紫花洋地黄苷B（14，16-OH强心苷）HO二缩水洋地黄毒苷元第四十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类二．理化性质5．苷键的水解1）温和酸水解条件：稀酸（0.02~0.05M的盐酸或硫酸）短时间（半小时至数小时）在含水醇中回流可水解：i）去氧糖的苷键（I型强心苷的苷键）ii）去氧糖间的糖苷键第四十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解1）温和酸水解优点：

此两类键易水解，对苷元影响小，不引起脱水反应。不足：

a.对α-去氧糖-葡萄糖间苷键，不易切断，常得双、三糖。

例1：K-毒毛旋花子苷＋稀酸→回流 毒毛旋花子苷元＋

毒毛旋花子叁糖（D-加拿大麻糖-2个β-D-葡萄糖）第四十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解1）温和酸水解例2：紫花洋地黄苷A＋稀酸→回流洋地黄毒苷元＋2（D-洋地黄毒糖）＋洋地黄双糖（D-～毒糖-β-D-葡萄糖）b.非α-去氧糖苷（Ⅱ,Ⅲ型）键，在此条件下不易水解。第四十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期四●第三节强心苷类二．理化性质5．苷键的水解2）剧烈酸水解条件：较高酸度(如3–5%HCl),

长时间水解，加压适用：Ⅱ、Ⅲ型这是因为2-羟基的存在可产生如图8-10中的互变，阻挠苷元的质子化，因而，水解需酸度较高。不足：反应强，易引起苷元脱水第四十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解2）剧烈酸水解图8-102-羟基糖强心苷剧烈酸水解机理OHOHOHH3O+OR

+OROROHHOHHO+2-羟基糖苷H第四十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类二．理化性质5．苷键的水解3）盐酸丙酮水解条件：丙酮液中，室温，

酸度适中(0.4~1%HCl)，长时间（约两周）。适用：多数Ⅱ型强心苷，多用于单糖苷Why?双、多糖苷难溶于丙酮，水解困难。第四十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解3）盐酸丙酮水解机理-1：丙酮上的羰基先与单糖苷（如鸟本苷，铃兰毒苷）上糖分子中的C2-OH和C3-OH发生反应生成丙酮化物或形成缩酮结构再经稀酸水解可得到原来的苷元和糖的衍生物。例1：图8-11第四十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期四图8-11强心苷的盐酸丙酮水解例1OHClOCH3OCH3COCH3CH3OHCOOHHCOOHOHCH3OOHOOHCH3OOHOOHOH铃兰毒苷☝☝O

OH3CO CH3HCOCH3OHO+OH OCH3

OOHClHOHOH3CCH3（毒毛旋花子苷元）氯代-L-鼠李糖丙酮化物第五十页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解3）盐酸丙酮水解机理-2：若苷元分子中有两个相邻羟基，也可形成缩酮结构，从而保护苷元避免脱水。因而，此法是得到原苷元的有效方法。例2：图8-12第五十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解3）盐酸丙酮水解

图8-12强心苷的盐酸丙酮水解例2OOHO HO OH CH2CH3OH

H3C

O

H3C

HClCH3COCH3COOHO CH2CH3OHOH+ΔRO

HO乌本苷R=鼠李糖HO

HO乌本苷元单丙酮化合物乌本苷元第五十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解4）酶水解

⑴酶源

a.植物中共存酶均为葡萄糖水解酶，无水解α-去氧糖的 酶，因而——能水解葡萄糖而保留去氧糖。

例1：K-毒毛旋花子苷+毒毛旋花子双糖酶→ 加拿大麻苷+(D-葡萄糖)2第五十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解

b.

其它生物中的水解酶，尤其是蜗牛消化酶，在醋酸盐 缓冲介质中几乎能水解所有苷键，将强心苷分子中的糖链逐步水解直至苷元。例2：图8-13⑵适用

Ⅰ-Ⅲ型强心苷、乙型强心苷较甲型易水解。

注：糖基上有乙酰基的苷类，对酶水解作用阻力大。第五十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期四二．理化性质5．苷键的水解4）酶水解

图8-13强心苷的蜗牛酶解例

洋地黄毒苷元-D-夫糖-D-葡萄糖-D-葡萄糖

蜗牛酶

2hD-葡萄糖洋地黄毒苷元-D-夫糖-D-葡萄糖

蜗牛酶

15hD-葡萄糖洋地黄毒苷元-D-夫糖

蜗牛酶

4dD-夫糖洋地黄毒苷元第五十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类三．提取分离

1.植物体中的强心苷的环境特点

1)

同一植物可含达几十个结构性质相近的苷，每种苷都可

能有其次生苷，且大多含量较低；→复杂！

2）多数是多糖苷；

3）与大量糖类、皂苷、色素、鞣质等共存，而且这些杂

质可影响强心苷在许多溶剂中的溶解度；

4）植物中的酶，可将保存或提取中的原生苷酶解为次生苷

■研究结构及提强心苷时应注意：第五十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类三．提取分离1.植物体中的强心苷的环境特点⑴提原生苷时：①

抑制酶活，一般用酒精破坏酶的活力，或用盐析法使酶沉淀除去；②对新鲜原料，采后迅速地低温、避光、干燥保存；③提取时注意酸、碱的作用。⑵提次生苷时:可利用酶解作用，一般原生苷加酶，25-40℃处理可得次生苷。第五十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类三．提取分离2．提取1）生药直接用甲醇或70~80%乙醇加热提取：对象：几乎所有的苷（亲脂性/弱亲脂性/水溶性的）优点：a.可抑制酶活b.提取效率较高c.可沉淀蛋白质等杂质第五十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类三．提取分离2．提取

2）生药粉+

等量硫酸铵→调糊→装滤袋→压汁去杂→渣→

→氯仿/乙酸乙酯→粗提液

♦上两法之粗提液

减压浓缩（至醇含量10~20%）

浓缩物

加水数倍量（或于15℃以下静置过夜胶析），过滤

滤液进一步纯化分离胶状物（树脂、叶绿素等水不溶物）第五十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期四第三节强心苷类三．提取分离3．纯化（去杂）滤液

石油醚1）溶剂法：图8-14

[O]（树脂、色素等）粗纯化液