天然药物化学第八章甾体及其苷类

（1）酸水解 水解的机理：
OH
H+
OR 2-去氧糖
OH
H 2O
OH
OH
O+R H -HOR
OH
+
OH
H+
OR OH 2-羟基糖
OH
+
OR OH H
OH OR
H O+H
A. 温和酸水解： 用稀酸（0.02～0.05 mol/L) 的HCl或H2SO4在含 水醇中经短时间（0.5～数hrs）加热回流。
毛花洋地黄苷B和苷C，糖链相同，苷元上 羟基位置不同；C14、C16-OH，其中C16-OH能
与C17-b-内酯环的羰基形成分子内氢键；C14、
C12-OH不能形成分子内氢键，苷C在水中溶解 度大于苷B，氯仿中则相反。
但糖基和苷元上羟基数目的多少对溶解性也有 一定的影响。如乌本苷是一个单糖苷，却有8个 羟基，水溶性很大（1:75），难溶于氯仿。
3
*
7
5
4
6
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，可以是顺式或反式。
• A/B环有顺式（5-bH）或反式（5-aH）稠和
• B/C环一定是反式稠和（8-bH/9-aH）
• C/D环有顺式（14-bH）或反式（14-aH）稠和
9 CH
17
13 D
14
A
3
5 10 H B
8H
OH O OH
OH
HO OH
D-葡萄糖
HO O OH CH3
OH OH L-鼠李糖
CH3 O OH
OH
HO OH
D-鸡纳糖
CH3 HO O OH
OH OH D-弩箭子糖
CH3 OH O OH
OCH3
OH D-洋地黄糖
OH
O OH
CH3 OH
OCH3 L-黄花夹竹桃糖
❖2. a-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
Keller-kiliani 颜色反应（强心苷类颜色反应）
C21甾苷类溶于含少量Fe3+，如含FeCl3或Fe2(SO4)3的 HAc，沿管壁滴加浓H2SO4
界面及HAc层颜色变化（蓝、蓝绿色）
苷元不同而不同
第三节 强心苷
一、概述
强心苷是能增强心肌收缩作用的甾体配糖体， 其结构的共同点是甾体骨架，17位侧链为不饱和五 元内酯环或六元内酯环，3位连有各种六碳糖。
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），溶于氯仿（1:40）。
O
洋地黄毒苷
CH3 O
CH3
OH RO
当糖基与苷元上的羟基数目相同时，苷元 上的羟基不能形成分子内氢键的比能形成分子 内氢键的水溶性大。
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。
4. 三氯化锑或五氯化锑反应
将样品醇溶液点于 滤纸上，喷20%三氯化锑或五氯化锑的氯仿 溶液（不应含乙醇和水），干燥后，60～70℃加热，显黄色、 灰蓝色、灰紫色斑点。
第二节 甾体化合物
一、C21甾体化合物 （一）定义
C21甾（C21-steroids）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、抗肿瘤等生物 活性。
（3-epidigitoxigenin）；C14位-OH都是b-型
（C/D环顺式）。
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△ab--内酯 乙型：C17位侧链为六元环的△ab,--内酯 这两类大都是b-构型，个别为a-构型，a-构型
无强心作用。
甲型强心苷元：
1H
B
6
2A 5
C 8
7
14
D 15
4 3
R
17
18
16
2
1
A 4
19
11
10 B 9
5
67
H 13
12
C
D
8 14
15
R 17
16
3
H
A/B顺式 C/D顺式
A/B反式 C/D顺式
（2）取代基
苷元母核上的C3、C14位上都有羟基：
C3-OH多为b-型--洋地黄毒苷元，少数为a-型
（命名时冠以“表”字）—3-表洋地黄毒苷元
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，可分为不同类型。
17
C 13 D
9
3 A 10 B 8 14
5
表8-1 甾体类的分类和母核稠和方式
分类
C21甾类
C17侧链
A/B B/C C/D
甲羰基衍生物
反
反
顺
强心苷类
不饱和内酯环 顺、反
22 23
20
b a 24
r百度文库
O
21
O
R
ba
r
O
O
OH
HO
H
乙型
OH
HO
海葱苷元
3¦bÂ,14b¦-二羟基海葱甾4,20,22- 三烯
（二）糖部分
构成强心苷的糖有20多种，根据C2位上有无-OH分为aOH糖及a-去氧糖两类。后者主要见于强心苷。
❖1. a-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：D-洋地黄糖、L-黄夹糖等。
C17位上连五元不饱和内酯环，即△ab--内酯——强心
甾烯型；以强心甾（cardenolide）为母核命名。
22 23
20
a
b
O
21 O R
O O
14
OH
HO
H
甲型
3
5
HO H
OH
毛地黄毒苷元
3¦bÂ,14b¦-二羟基-5bÂ-强心甾-20(22)- 烯
乙型强心苷元：
C17位上连六元不饱和内酯环，即△ab,-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。
（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）。
18
19
11
H
12
13
10 9
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
反
四、立体化学
甾族化合物的立体化学复杂。因仅就环上而言，
就有六个手性碳原子，可能有的立体异构体数目为
_______个。
20
12 19
17
11
18 1
C 13 * D
* 14 *
16 15
2
9*
A * 10 B 8
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
物提出一个总称“甾体化合物”，C10、C13上各
有一个甲基，称为
，C17位有侧链。
17
甾
C 13 D
9
A 10 B 8 14
5
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 1960～1990年 避孕药物的合成及其应用与昆虫激素的发现 1990年～ 海洋产物中新型甾体的发现和甾体的绿色生产技术
H
2. 取代基的构型
天然甾类成分C10、C13、C17侧链大多为b-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：b型（实线） C3…OH, C10－CH3反式：a型或epi（表）型（虚线）
五、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。
第八章 甾体及其苷类 Steroids and Their Glycosides
第一节 概 述
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、肾上 腺皮质激素、 强心苷、甾体生物碱、甾体皂苷、昆 虫激素等。
虽然这些成分的来源与生理活性不同，但它们 的化学结构中都具有甾体母核——
CH3
CH3
CH2
CO
H
5b-孕甾烷
HO
孕甾烯醇酮
CH3 CO
O
黄体酮
（二）存在形式
C21甾类在植物体中除游离存在外，可与糖结合 成苷——C21甾苷类，糖链多与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。
（三）结构特点
❖ A/B反、B/C反、C/D顺 ❖ C5、C6位大多有双键；C20位可能有羰基；C17位
上的侧链多为a构型
❖ C3、C8、C12、C14、C17、C20等位置可能有b-
OH；C21位可能有a-OH
❖ C11、C12羟基可能和醋酸、苯甲酸、桂皮酸等结 合成酯 ❖ C3-OH有时和糖缩合成苷类存在
CH3
C
O
CO
O
OH
OH
C
H3 O
O
CH3 OOO C H 3
CH3 O
O
OCH3
OH 告达亭
1. 性状 强心苷多为无色结晶或无定形粉末，中性，
有旋光性，C17 侧链为b-构型的味苦，a-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）。
在此种条件下，16位甲酰基水解为羟基，得不 到原生苷元。
B. 强烈酸水解
用较浓酸（3%～5%）长时间加热回流或同时加压，可
水解Ⅱ型和Ⅲ型强心苷，得到定量的葡萄糖，可水解a-
羟基糖。
因为a-OH阻碍了苷原子的质子化，使水解较困难。
但此法常引起苷元失去1分子或数分子水，形成脱水苷 元，即次生苷。
C. 氯化氢丙酮法（Mannichhe和Siewert法）
1. Liebermann-burchard反应（L-B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→褪色。
2. Rosen-Heimer反应（三氯乙酸反应） 样品溶液点于滤纸上，喷25%三氯醋酸乙醇溶液，加热至60℃， 显红色→紫色斑点。
3. Salkowski反应
苷元- (a-去氧糖)3-a-羟基糖 → 苷元 + a-去氧糖 + a-去氧糖 + a-去氧糖-a-羟基糖
苷元- a-羟基糖- ( a-去氧糖)3 →苷元- a-羟基糖 + a-去氧糖 + a-去氧糖 + a-去氧糖
✓主要水解苷元和a-去氧糖之间的苷键或a-去氧
糖与a-去氧糖之间的糖键。
✓而a-去氧糖与葡萄糖之间的糖键不易切断。 ✓对苷元影响较小，不会引起脱水反应。 ✓但不适于16位有甲酰基的洋地黄强心苷类，
强心苷存在于许多有毒的植物中，特别以玄参 科、夹竹桃科植物最普遍。
海葱
夹竹桃
毛地黄
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。
三、化学结构和分类
强心苷是由强心苷元（cardiac aglycone）与糖 （sugar）二部分构成。
O O
H+ OH O 鼠李糖-O-葡萄糖
O O
+ 鼠李糖 + 葡萄糖
当14位有羟基同时16位也有羟基时，16-OH也能与
17-H脱水，形成共轭双键。
O
O
OH H+
OH
O 鼠李糖-O-葡萄糖
O O
+ 鼠李糖 + 葡萄糖
4. 水解反应
水解反应是研究强心苷组成的常用方法，分化学 方法和生物方法两大类，化学方法主要有酸水解、 碱水解和乙酰解；生物方法主要有酶水解。糖部 分不同，其水解产物难易及产物均不同。
OO OCH3
OO O C H 3
O OCH3
青阳参苷II 断节参苷
（四）理化性质
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。
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
大麻糖等。
CH3 O
H,OH
HO OH
D-洋地黄毒糖
HO
O
CH3
H,OH
OH L-夹竹桃糖
CH3 O
H,OH
HO OCH3
D-加拿大麻糖
（三）结构举例
甲型强心苷
（D-洋地黄毒糖）3 O
R1
OH H
O
O
R1 R2
R2
洋地黄毒苷 H
OH
(digitoxin)
狄高辛
OH H
(digoxin)
四、强心苷的理化性质 （一）理化性质
O
HO HO HO
CH3 O
鼠李糖 O
OH
OH
乌本苷
3. 脱水反应
强心苷混合强酸（3%~5%HCl）加热水解 时，苷元往往发生脱水反应。 （1）C14-OH最易发生脱水反应生成缩水苷元。
O
O
H+ OH O (洋地黄毒糖)3-葡萄糖
O
O
3分子洋地 + 黄毒糖,1分
子葡萄糖 HO
如果4位有双键，则水解的同时3-OH与6-H脱水 形成共轭双键。