导图社区 天然药物化学 甾体及其苷类
这是一个关于天然药物化学 甾体及其苷类的思维导图,包含甾体的概述、C21甾类化合物、强心苷、甾体皂苷等。
编辑于2024-01-16 20:38:04甾体及其苷类
甾体的概述
定义:以环戊烷骈多氢菲为母核而衍生的产物
分类:根据母核的稠合方式及C17不同侧链进行分类
生物合成途径
从生源观点看,甾体类成分都是通过甲戊二羟酸的生物合成途径转化而来,多有-OH、-OCH3、-CH3取代,但是三萜和甾醇究竟哪个是前体还尚未有定论
结构特点
天然甾类成分的C10、C13、C17 位侧链大多为β-构型。根据C3位羟基的空间排列,具有两种异构体,即β-型和α-型。甾体母核上还可以存在羟基、羰基、双键环氧醚键等功能基取代。
化学性质
在无水条件下,遇酸亦能产生各种颜色反应
Liebermann-Burchard反应(醋酐-浓硫酸):(绿色,与三萜区分,三萜紫红色)
Salkowski反应(氯仿-浓硫酸反应):氯仿层显血红色或青色,硫酸层显绿色荧光
Rosen-Heimer反应:样品+25%三氯醋酸/乙醇溶液,在60℃显红色(与三萜皂苷区分,在100℃显红色)
三氯化锑或五氯化锑反应
C21甾类化合物
定义:一类含有21个碳原子的甾体衍生物,5,6-位大多有双键,具有抗炎、抗肿瘤、抗生育等生物活性
分类:主要结构类型有以下两种:皮质醇、可的松
结构特点
C21甾类成分除以游离体存在外,也可以苷的形式存在,糖的种类有2-OH糖或2-去氧糖、6-去氧糖、2,6-二去氧糖等。
强心苷
定义:是存在植物中具有强心作用的甾体苷类化合物
分类
根据C17位侧链为不饱和内酯的类型进行分类: • 五元环的不饱和内酯,称为甲型强心苷元;甲型强心苷母核连有糖的位置是3位 • 六元环的不饱和内酯,称为乙型强心苷元 以上两种强心苷都属于β-构型(个别为α-构型,命名时标以17β-H)
命名
甲型强心苷以强心甾为母核命名。如:毛地黄毒苷元;乙型强心苷元则以海葱甾或蟾酥为母核,如:海葱苷元
糖的种类
六碳醛糖、五碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚;还有2, 6-二去氧糖,2, 6-二去氧糖甲醚
强心苷按照连接糖的种类可分为三种类型 • Ⅰ型:苷元-(2,6-二去氧糖)X-(葡萄糖)Y • Ⅱ型:苷元-(6-去氧糖)X-(葡萄糖)Y • Ⅲ型:苷元-(葡萄糖)X • Ⅰ型、Ⅱ型多见, Ⅲ型较少
理化性质
一般性质
形状及溶解性
多为无色结晶或无定型粉末。 苷可溶于水、丙酮、醇等极性溶剂,微溶于醋酸乙酯。 苷元易溶于苯、乙醚、氯仿中。
内酯性质
结构中因存在内酯环,故在NaOH或KOH的水溶液中可开环,遇酸还原;但在碱的醇溶液中,酯环异构化,遇酸不复原
苷键的水解
酸水解
温和酸水解
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,可使Ⅰ型强心苷水解成苷元和糖。
主要水解苷元和α-去氧糖之间的苷键或α-去氧糖与α-去氧糖之间的糖键。
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α-羟基糖。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。皂苷糖链部分水解产物或双糖链皂苷水解成单糖链皂苷均称为次皂苷。
氯化氢丙酮法(Mannich法,反应时间更长)
室温条件下与氯化氢长时间反应(约两周,反应液中含HCl量0.4-1%),糖分子中2-OH和3-OH与丙酮反应,生成丙酮化物,进而水解,可以得到原苷元和糖的衍生物。
酶水解
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。 蜗牛酶几乎能水解所有的苷键,能将强心苷分子的糖逐步水解,直至获得苷元,常用来研究强心苷的结构。
碱水解
碱试剂主要使分子中的酰基水解、内酯环裂开、△20(22)转位及苷元异构化等
颜色反应
作用于甾体母核的反应
Liebermann-burchard反应 Salkowski反应(氯仿-浓硫酸反应) 三氯化锑或五氯化锑反应
作用于内酯环
甲型强心苷在碱性醇溶液中,发生双键转移,生成活性亚甲基,故可与活性亚甲基试剂作用而显色
作用于2-去氧糖
Keller-Kiliani反应
强心苷/ Fe3+冰醋酸,滴加浓硫酸,观察界面和醋酸颜色变化。如有2-去氧糖存在,醋酸层渐呈蓝色或蓝绿色。界面的呈色,随苷元不同而异。 应用对象——游离的2-去氧糖、 能水解出2-去氧糖的强心苷(坑:阴性不能说一定没有2-去氧糖,因为可能不能水解出2-去氧糖)
对二甲氨基苯甲醛反应(作为显色剂)
灰红色;薁类也有
呫吨氢醇(xanthydrol)反应
试剂:10mg呫吨氢醇溶于100ml冰醋酸, 加入1ml浓硫酸 样品+试剂水浴加热3 min→红色
过碘酸-对硝基苯胺反应
强心苷+过碘酸+对硝基苯胺→黄色
波谱特征
紫外
主要为不饱和内酯环的吸收: 甲型强心苷( △αβ-γ内酯) 220nm处 乙型强心苷 ( αβ; γδ-δ内酯) 295~300nm 借此可区别二类强心苷。
氢谱
1) 苷元C10、C13位甲基 δ 1.00前后 2) C3-H (常有-OH取代) δ 3.90前后 3) 内酯环上的质子 4) 强心苷C/D环均为顺式稠合(14β -H),所以δ:18-CH3 > 19-CH3(处于较高场),在其它甾类成分中,可根据两个甲基的位移来判定C/D环稠合方式
生理活性
强心构效: (1) C/D环必须是顺式稠合 (2) C-14位需具-OH取代 (3) 17位需为β- 构型不饱和内酯 (4) 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。 (5) 2, 6-二去氧糖衍生的苷,对心肌和中枢神经系统比葡萄糖苷有较强的亲和 力,这类苷的强心活性、毒性和亲脂性成平行关系。
甾体皂苷
概述
定义:甾体皂苷是一类由螺甾烷类化合物与糖结合的寡糖苷
分布:主要存在于薯蓣科、百合科、玄参科、菝葜科、龙舌兰科等植物中。
生理活性:早期用于合成甾体避孕药和激素类药物的原料;后来新的生物活性逐渐被发现,特别是防治心脑血管疾病、抗肿瘤、降血糖和免疫调节等作用。
结构特点与分类
结构特点: 1) 27个碳 2) A/B 顺或反,B/C、C/D环反式 3) C-17侧链---β 构型 4) E、F环以螺缩酮形式相连。
分类:螺甾烷醇类;异螺甾烷醇类;呋甾烷醇类;变形螺甾烷醇类 • C25位甲基有两种差向异构体 • C25位上甲基位于F环平面上的竖键时为β- 定向,绝对构型为S型,又称L型或neo型(即25S,25L,25βF,neo)——螺旋甾烷 • 当C25位甲基位于F环平面下的横键时为α- 定向,绝对构型为R型,又称D型或iso型(即25R、25D、25αF、iso)——异螺旋甾烷 • 呋甾烷醇类:F环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的性质 1)没有溶血性 2)不能与胆甾醇形成复合物 3)没有抗菌活性 • 螺旋甾烷衍生的单糖链皂苷,则具有明显的抗菌活性。
理化性质
一般性质: 甾体皂苷元多有较好结晶态,能溶于石油醚、氯仿等亲脂性溶剂中,而不溶于水。 熔点常随着羟基数目增加而升高。 苷元与糖结合成苷类,尤其是与寡糖结合成皂苷后,则一般可溶于水,易溶于热水、稀醇,几乎不溶于或难溶于亲脂性溶剂,多为不定形粉末。
表面活性和溶血作用:与三萜皂苷相似,但F环开裂的皂苷往往不具溶血作用,而且表面活性降低
甾体皂苷与甾醇形成分子复合物: 1. 甾体皂苷的乙醇溶液可被甾醇(常用胆甾醇)沉淀。 2. 生成的分子复合物可用乙醚回流提取,则胆甾醇可溶于醚,而皂苷不溶,从而达到纯化皂苷和检查是否有皂苷类成分存在。 3. 凡是含有C3位β-OH的甾醇(如β-谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇等)均可与皂苷结合生成难溶性分子复合物。 4. 三萜皂苷与甾醇形成的分子复合物不及甾体皂苷稳定。
甾体皂苷能与碱式铅盐或钡盐形成沉淀,而不能与中性铅盐或钡盐形成沉淀
甾体皂苷在无水条件下,遇某些酸类亦可产生与三萜皂苷相类似的显色反应。只是甾体皂苷与酸酐-硫酸反应(LB反应),在颜色变化中最后出现绿色。
F环裂解的双糖链皂苷不具有某些皂苷的通性: 如没有溶血作用,不能和胆甾醇形成复合物。F环裂解的双糖链皂苷对盐酸二甲氨基苯甲醛试剂(简称E试剂)能显红色反应,对茴香醛试剂(简称A试剂)则显黄色。而F环闭环的单糖链皂苷和螺旋甾烷衍生皂苷元,只对A试剂显黄色, 对E试剂不显色。区别原薯蓣皂苷与薯蓣皂苷的方法是盐酸-对二甲氨基苯甲醛(E试剂)。
波谱特征
氢谱
特点1:在高场区有四个甲基(即18、19、21、27位甲基)的特征峰。
特点2: 27-CH3的化学位移值,因其构型不同而有区别:δ:25R构型<25S构型(可利用27-CH3的δ值来区别25R和25S)。C16、 C26-H为连氧同碳质子,处于较低场,容易辨认。其他各质子化学位移值相近,彼此重叠,难于识别。
特点3:偶合常数也是确定结构的重要参数。C5-H为α-H;C4-H δ 5.63(d, J4、 5=12Hz);J 示C4-H与C5-H是反式偶合, 即C4-H为竖键。
碳谱
(1)甾体皂苷27个13C的特征峰均可辨认; (2)如C原子与-OH相连,其δ值向低场移动40-45个单位;当此羟基与糖连接成苷后,原13C的δ值继续向低场移动6-10个单位。 (3) C=C碳的δ值向低场移至115-150ppm;C=O碳的δ值向低场移至δ=200ppm; (4) C18、C19、C27碳的δ值均低于20ppm。 (5) C16碳因连有氧原子,其δ值在80ppm; (6) C22碳因与两个氧原子连接,其δ值低至109ppm左右。
提取分离
溶剂法(正丁醇-水萃,氯仿-甲醇-水洗)
沉淀法:分段沉淀法、铅盐沉淀法、胆甾醇沉淀法(可用于分离螺甾烷甾体皂苷和呋甾烷皂苷的方法是胆甾醇沉淀法)
薯蓣皂苷元的提取方法:水解法
发酵法
药理作用
(1)抗血小板聚集作用 (2)降血脂作用 (3)磷酸二酯酶抑制作用(百子莲) (4)抗心肌供血作用 (5)抗心律失常和增加心肌细胞营养性血流量的作用