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1、第八章 甾体及其苷,甾体化合物(steroid)名称源于希腊文stereos，意为固体。中文名“甾”字是相形字，上面“”表示三个支链，“田”字表示有四个稠合环。自然界存在的甾类化合物，包括甾体皂苷、肾上腺素、C21甾类、强心苷、植物甾醇、胆汁酸、蜕皮激素等。很多甾族化合物具有特殊生理效能。例如：激素、维生素、毒素和药物等是重要的生物调节剂。,四环三萜,甾族化合物与三萜类化合物相似，甾类化合物都与人类、以及动植物的生命活动有关，起调节和控制作用；而四环三萜类化合物虽生物活性较强，但无此类生物活性，此外，甾族化合物并不符合异戊二烯规则。,主要介绍C21甾、强心苷和甾体皂苷。甾类化合物的母核与三萜类
2、化合物确有许多相似之处，例如：在结构上和一些颜色反应中的表现。1.醋酐浓硫酸 将样品溶于冰醋酸中，加入浓硫酸醋酐（1：20），可产生黄-红-紫蓝-绿深绿等颜色变化，最后退色。2.氯化銻反应 样品溶于醇中，将此溶液喷在滤纸上，喷以20%的五氯化銻的氯仿的溶液（不含醇或水），干燥后，60-70加热，样品处会呈显灰蓝色、蓝色、灰紫等。,3.三氯醋酸反应 样品与25%的三氯醋酸乙醇溶液反应，会呈现红色，变成紫色。还可将25%的三氯醋酸乙醇溶液与3%的氯胺T水溶液以（4：1）混合，喷在含有样品的滤纸上，90下加热数分钟，紫外灯下观察，如样品中有强心苷，可显黄绿色、蓝色、灰蓝色荧光。4.氯仿-浓硫酸反应（
3、Salkowski）样品溶于氯仿，加入浓硫酸后，在氯仿层会呈现红色或青色，硫酸层会有绿色荧光。,8.1 C21甾类化合物（甾体化合物中一类）C21甾（C21-steroide）类化合物也称孕甾烷类（pregnanes）,是含有21个碳原子的甾体衍生物，近年来，发现这些化合物具有抗肿瘤、抗生育方面的生物活性，目前已从玄参科、萝摩科等植物中发现，分离出了C21甾类化合物，尤其是萝摩科植物最为普遍。,紫花地黄,白前,8.1.1 C21甾类化合物的结构特点及类型8.1.1.1苷元的结构特点 C21甾类化合物在5，6位多有双键，在20位可有羰基，17位的侧链为构型，在3，8，12，14，17，20位有时
4、会有羟基，可以成苷，3位，12位的羟基易于糖形成苷。除常见的C21甾类外，还发现一些变形的C21甾族化合物，如华北白前中的白前苷元A等。,注意：大环的碳原子编号顺序,8.1.1.2糖的类型 C21甾苷类的糖链多是由26个单糖的直链低聚糖，常见的除葡萄糖外，主要有2，6-二去氧糖、6-去氧糖，而且多数为3-氧甲基-去氧糖。,8.1.1.3苷元与糖的连接方式常见类型和方式：1.苷元-（2，6-去氧糖）x 型；2.苷元-（2，6-去氧糖）x-（6-去氧糖）y型；3.苷元-（2，6-去氧糖）x-（-羟基糖）y型；4.苷元-（2，6-去氧糖）x-（6-去氧糖）y-（-羟基糖）z型；其中x=13；y=12
5、 z=12,(1)苷元-（2，6-去氧糖）x 型 这种C21甾苷是最简单的一种，从萝摩科鹅绒藤属植物青阳参（Cynanchum otophyllum）中分离出的青阳参苷、，就具有抗惊厥作用。（2）苷元-（2，6-去氧糖）x-（6-去氧糖）y型；此种C21甾苷在自然界中存在较为普遍，例如，云南民间药用植物，萝摩科植物通光藤(Marsdenia tenacissima)中分离出的通光藤新苷A、B、C，即属于此种类型，可用于治疗支气管炎、癌症等。,（3）苷元-（2，6-去氧糖）x-（-羟基糖）y型；从萝摩科鹅绒藤属植物断节参（Cynanchum wallichii），民间用于治疗风湿性关节炎、跌打损
6、伤，其根中的断节参苷是告达亭的3位五糖苷。还有从中药白首乌中分离出的白首乌新苷A、B都属于告达亭的3位四、五糖苷，具有体外抑制肿瘤的作用。,告达亭的结构见202页。,从萝摩科牛弥菜属植物大叶牛奶菜(Marsdenia koi Tsiang)中分离出的大叶牛奶菜苷，具有抗生育活性。,（4）苷元-（2，6-去氧糖）x-（6-去氧糖）y-（-羟基糖）z型；此类型的C21甾类较少。,8.1.2 C21甾类的性质与检识1.性状 C21甾类化合物多为无色晶体，或为无色粉末的中性物，有旋光性。2.溶解性 C21甾类化合物大多具有去氧糖，可溶于醇、丙酮、乙酸乙酯等溶剂，难溶于乙醚、石油醚等非极性溶剂。各种C2
7、1甾类化合物的溶解度会随着苷元，以及糖中羟基的数目的不同而有差异。3.水解性 C21甾苷类多是苷元直接与2，6-去氧糖相连的类型，因此易被酸催化水解。如0.01mol的硫酸。C21甾苷类中的11，12，20位的羟基多会形成酯，这种酯键易被碱水解。,4.显色反应 C21甾苷类化合物除了有甾体母核外，还具有2，6-去氧糖，因此除可用醋酐浓硫酸反应外，还可使用三氯化铁冰醋酸反应来检测此类化合物。（1）三氯化铁冰醋酸（Keller-Kiliani）反应 取试液2ml，水浴蒸干，残渣以5ml冰醋酸溶解，加20%的三氯化铁水溶液一滴，混匀，沿试管管壁加入5ml浓硫酸，试样中如含有2-去氧糖存在，冰醋酸层逐
8、渐变为蓝色，界面处呈其它颜色（苷元不同，颜色也不同）。此反应为2-去氧糖的特征反应，游离或与苷元直接相连2-去氧糖的苷都会显色。但若2-去氧糖与葡萄糖或其它羟基糖连接成二糖或三糖，则不会显色。,（2）对二甲氨基苯甲醛反应 将样品的醇溶液滴在滤纸上，干后，喷上对二甲氨基苯甲醛试剂（1%对二甲氨基苯甲醛乙醇溶液浓盐酸4：1），于90加热30秒，如含有2-去氧糖存在，就会显灰红色斑点。（3）占吨氢醇（xanthydrol）反应 取固体样品少许，加占吨氢醇试剂（10mg占吨氢醇溶于100ml冰醋酸，加入1ml浓硫酸），水浴加热3分钟，如含有2-去氧糖存在，溶液就会显红色。分子中含有2，6-去氧糖的强心
9、苷也会有上述反应。,8.1.3 C21 甾类的提取和分离 C21甾类化合物多用甲醇或乙醇提取，醇提取液经浓缩后，先用石油醚萃取脱脂，再用氯仿、正丁醇进行萃取，也可将醇提取液浓缩至无醇味，将浓缩物置（悬浮）于水中，再依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇进行萃取，一般C21甾类化合物多存在于氯仿，或乙酸乙酯可溶部分，萃取液浓缩后，即得C21甾类粗品。此类粗提物需再经硅胶色谱进行进一步的分离，才可得到单体纯品。,8.2 强心苷 强心苷（cardiac glycoside）是 一类药物,用于治疗充血性心力衰竭和心脏病心率失常。这些苷在植物和一些动物中被发现。其中一些化合物(乌本苷青蛙毒物)可作为箭头毒
10、物进行狩猎。迄今从各种植物中已发现的强心苷有数百种，但用于和曾用于临床的种类不过2030种，常用的只不过6、7种。目前全世界已发现的强心苷主要分布在17个科，7080个属的数百种植物中。,8.2.1强心苷的结构与分类1.强心苷元的特点 强心苷元在17位连接有五元，或六元不饱和内酯环。3位羟基多与糖缩合形成苷而存在。,2.强心苷元的类型（甲型和乙型）（1）甲型强心苷元17位连接五元不饱和内酯环（,-内酯），称为强心甾烯，由23个碳原子组成，天然存在的强心苷大多属于此类。,（2）乙型强心苷元17位连接六元不饱和内酯环（），（）-内酯），称为海葱甾烯或蟾酥甾烯。,3.糖的类型 构成强心苷的糖与构成C
11、21甾苷的糖相似，2，6-去氧糖和6-去氧糖的存在，是强心苷和C21甾苷重要特征，其它苷类很少有这两类糖。强心苷的类型与实例：苷元-2，6-去氧糖）x-（-羟基糖）y型；：苷元-（6-去氧糖）x-（-羟基糖）y型；：苷元-（-羟基糖）y型；X=13;y=1-2,（1）甲型强心苷（五元不饱和内酯环）天然强心苷类的糖基以、型连接形式为主。临床应用中除少数为原生苷外，多数为次生苷（主要原因是改善其溶解性和服用性能），用于治疗急性、慢性充血性心力衰竭等病症。从毛花洋地黄叶和紫花毛地黄叶中分离出30多种的强心苷，其中已用于临床的有毛花洋地黄苷A、B、C、D、E等原生苷，以及酶水解后，得到的系列次生苷。这
12、些苷都是甲型强心苷。,从夹竹桃科植物黄华夹竹桃中分离出黄甲苷甲、乙等酶水解后，得到的次生苷，临床上是一种速效强心药物。,（2）乙型强心苷（六元不饱和内酯环）其苷元与糖基的连接方式以、型为主。已发现的一些化合物具有强心利尿、升压抗炎、镇咳祛痰、升高白细胞等作用，有些还用作杀鼠剂。,蟾蜍毒也具有乙型强心苷元的结构，但其配基不是糖苷，而是酯结合，如下图,8.2.2强心苷的理化性质1.性状 强心苷类化合物多为无色晶体，或为无色粉末，有旋光性，对黏膜有刺激性，味苦。若17位侧链为构型时，味不苦。2.溶解性 强心苷可溶于甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂，难溶于乙醚、苯、石油醚等极性较小的有机溶剂。原生苷由于所含
13、糖基数目多，且多含有葡萄糖，因此可溶于水，或醇等溶剂，次生苷所含糖基数目减少，可溶于乙酸乙酯、含水氯仿、氯仿-乙醇等溶剂。,3 脱水反应 在强酸加热水解时，强心苷的苷元常常会发生脱水反应，尤其是14位，5位的羟基因为是叔醇，更易脱水。4.苷键水解（1）酸催化水解 a.温和酸水解 稀酸（0.020.05mol/L盐酸或硫酸）在含水醇中经0.55小时加热回流，可使甲型强心苷（苷元与2-去氧糖形成的苷）水解成苷元和糖。此条件温和一般不会引起苷元脱水。而苷元与-羟基糖形成的苷，在此条件下则不能水解。,b.强烈酸水解 酸的浓度提高到35%，增加回流时间，或者是加压，才能使型、型（连接糖基的类型）强心苷水
14、解。但同时也会发生脱水反应。,c.盐酸丙酮法水解强心苷溶于丙酮中，加盐酸，使其浓度达到0.41%，室温下放置约2周，分子中具有邻二羟基的糖，可与丙酮生产缩酮化合物，然后水解。,2.酶催化水解含强心苷的试样在葡萄糖酶存在下水解，能水解糖链末端的葡萄糖，生成次生苷。,3.碱催化水解 强心苷的苷元或糖基上有酰基时，可用碱处理，使酯键水解脱去酰基。常用的碱有：碳酸氢钠、氢氧化钙等。碱性太强会使内酯环开裂。下图既有酶水解，碱水解可使糖基上的乙酰基水解。,8.2.3 强心苷的波谱性质1.紫外光谱 甲型强心苷元具有五元不饱和内酯环，因此在217220nm有最大吸收；乙型强心苷元（六元不饱和内酯环）在295-
15、300nm有最大吸收，可以区别,如环中还有其它共轭双键,则会在其它位置有吸收。2.红外光谱 强心苷的红外光谱：甲型强心苷元的羰基（不饱和内酯和乙酰取代基）吸收在18001700cm-1，如3-乙酰毛地黄毒苷元，在CS2溶液中有三个羰基吸收峰，其中1738 cm-1，为乙酰基中羰基，1756 cm-1为内酯的羰基吸收（,-内酯）。注意有时会出现非正常吸收.如1783 cm-1.。乙型强心苷元的羰基吸收也在18001700cm-1。,8.2.4强心苷的提取于分离 植物中的强心苷类化合物含量较低（1%以下），同一植物中常含有几个乃至几十个性质相近的强心苷，有时还有次生苷，苷元。根据研究或生产的要求，
16、可以确定提取得对象。提取原生苷时，采集到新鲜原料，须低温快速干燥，可用乙醇提取破坏酶的活性，一般使用7080%的乙醇作为提取溶剂。也可先用硫酸铵等无机盐使酶变性，然后再用溶剂提取。有些次生苷的药理活性高，且毒副作用低，因此，可以利用酶的活性，先在药材粉末中加入适量的水，在30-40保温612小时进行酶解，然后用乙酸乙酯进行提取次生苷。,实例：1.毛花洋地黄叶中强心苷的提取分离,单体分离,1g为1克,8.2.5 强心苷的检识显色反应 强心苷除甾体母核、2-去氧糖所具有的一些特征颜色反应外，因其化学结构中还具有五元不饱和内酯环（甲型），在碱性溶液中其双键能转位形成活性次甲基，从而能与某些试剂发生一
17、些特征反应。而且这些特征反应是六元不饱和内酯环（乙型）也不发生的。（1）3,5-二硝基苯甲酸（Kedde）反应 取样品乙醇提取液1ml，加3，5-二硝基苯甲酸试剂（2%3，5-二硝基苯甲酸醇溶液与2mol/L氢氧化钾溶液，用前等量混合）34滴，若产生红色或紫红色（=590nm），表示可能含有强心苷。此试剂可作为纸色谱的显色剂。,（2）苦味酸（Baljet）反应 取样品乙醇提取液1ml，加碱性苦味酸试剂12滴，放置15分钟，若显橙色或橙红色，表示可能含有强心苷。（3）间二硝基苯（Raymond）反应 取样品约1mg，以少量50%的乙醇溶解后，加0.1ml的1%间二硝基苯乙醇溶液，稍后，加入0.2
18、ml的20%氢氧化钠溶液，若反应后呈紫红色或蓝紫色，表示可能含有强心苷。（4）亚硝酰铁氰化钠（Legal）反应 取样品乙醇提取液2ml，水浴上蒸干，残渣用1ml吡啶溶解，加入3%的亚硝酰铁氰化钠溶液和2mol/L氢氧化钠溶液各2滴，若反应后呈深红色，表示可能含有强心苷。,注意：如果乙醇提取液中含有较多的叶绿素，影响观察，则可以将提取液适当浓缩，先以石油醚萃取，除去叶绿素后，再进行前述显色反应。因为甾体母核反应和2-去氧糖所具有的特征颜色反应，强心苷和C21甾体都可以显阳性，因此只有上述特征反应可以鉴别和区分强心苷和C21甾体。色谱鉴定：如果甾族化合物，强心苷类化合物在试样中含量少，颜色反应不显
19、著，可以通过纸色谱、薄层色谱分离后，显色观看各个斑点的情况，进一步观察确定试样中是否存在甾族化合物，强心苷类化合物。,8.3 甾体皂苷 甾体皂苷（steroidal saponin）是一类由螺甾烷类化合物衍生的寡糖苷，迄今已发现有万余种，主要分布在薯蓣科、百合科、玄参科、龙舌兰科植物中。甾体皂苷除可以作为合成甾体激素和避孕药的原料外，自身也有很好的药用作用。某些皂苷具有降血脂、降血糖、抗菌、抗癌、杀灭钉螺、防治心脑血管疾病等活性。例如：云南白药重楼中的皂苷、就对P388、L-1201、KB等细胞有抑制作用。,甾体皂苷的结构特点：甾体皂苷元是由27个碳原子组成，有A、B、C、D、E、F六个环，E
20、环和F环以螺缩酮形式连接，与甾体母核共同组成螺甾烷。,甾体皂苷的结构类型与实例：（1）螺甾烷醇类（2）异螺甾烷醇类（3）呋甾烷醇类（4）变形螺甾烷醇类结构如下：,组成甾体皂苷的糖与组成强心苷和C21甾体苷的糖有一些不同，2，6-二-去氧糖和2-去氧糖都较少见到。组成甾体皂苷的糖基，以D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖为主。3个糖以上的苷易产生支链成苷的位置多在3位、26位上，个别有在1位、16位的。且糖基中一般不含羧基，因此甾体皂苷多为中性皂苷。常见的甾体皂苷元类型：,近年来从百合科植物知母中发现的一些甾体皂苷，它们具有解热、抗菌、降血糖、抗肿瘤以及抗辐射保护的作用。,
21、变形螺甾烷醇型：从百合科植物中分离出的甾体皂苷OSW-1，虽其E,F环都开裂，但它仍属变形螺甾烷醇型，16位连有芳香酯双糖链。这种特殊结构对正常细胞几乎没有毒性，但对恶性肿瘤细胞却有强烈的毒性。体外试验结果：它的抗癌活性比裂霉素、紫杉醇等要高100倍。,8.3.2皂苷的理化性质1.性状 皂苷类化合物相对分子量较大，不易结晶，多为无色或白色的无定形的粉末，而皂苷元多具有完好的结晶。皂苷的熔点较高，常在熔融前，就分解了，一般分解点在200-350之间。多数皂苷具有苦味和辛辣味，对人体黏膜有刺激性，鼻黏膜最为敏感。2.旋光性 甾体皂苷及其苷元的旋光度几乎都是左旋的，且与双键有密切的关系，因此测定旋光
22、度对结构分析有一定的帮助。3.溶解性 多数皂苷的极性较大，易溶于热水、稀醇等极性溶剂，难溶于丙酮。皂苷在含水丁醇或戊醇中溶解度较大，因此丁醇或戊醇常用作从水中分离皂苷的溶剂。,次生苷所含糖基数目减少，水溶性减小，因此可溶于醇、丙酮、乙酸乙酯等溶剂。甾体苷元易溶于醇、氯仿、乙醚等溶剂。4.表面活性 皂苷水溶液若经强烈振摇之后，会产生持久性的泡沫，且加热也不消失。但也有少数皂苷起泡性不明显。5.与甾醇生成分子复合物 皂苷在乙醇溶液中可与3-OH甾醇生成难溶于水的分子复合物，如胆甾醇、谷甾醇等均可。该复合物沉淀用乙醚回流，会分解，甾醇溶于乙醚，皂苷析出。因此可用此反应分离纯化皂苷。但是3-OH甾醇或
23、3-OH被酯化者不能形成分子复合物。,6.与金属盐生成沉淀 皂苷水溶液可以与一些金属盐，如铅盐、钡盐、铜盐等生成沉淀。该沉淀在适当的条件下，可以分解，因此可用于皂苷的分离和纯化。7.溶血性 甾体皂苷水溶液多数都能破坏红血球，而具有溶血作用。一般单糖链皂苷溶血作用强，双糖链皂苷溶血作用弱，或者无溶血作用，F环开裂的呋喃甾烷醇类皂苷无溶血作用。,8.3.3 甾体皂苷的波谱性质1、紫外光谱 因为甾体皂苷分子中共轭体系少，因此，其紫外吸收也不显著。如果分子中有孤立双键会在205225nm处有吸收，分子中有羰基则会在285nm处有吸收。2、红外光谱 甾体皂苷元的E、F环含有螺缩酮结构，因此在红外光谱的1
24、000-800cm-1区间，有四个特征吸收峰，分别是980 cm-1（A），920 cm-1（B），900 cm-1（C），860 cm-1（D）。不同的异构体吸收位置、强度等会有差异。,8.3.4 甾体皂苷的提取与分离1、醇提有机溶剂梯度萃取法 一般用乙醇提取后，浓缩得到浸膏，把浸膏悬浮在水中，依次用石油醚、乙酸乙酯、正丁醇进行梯度萃取。甾体皂苷一般会在正丁醇层，减压回收正丁醇后，得到总苷。2.醇提大孔树脂法,剑麻渣中提取甾体皂苷元,8.3.5 皂苷的鉴识1.泡沫试验 生药粗粉510 g，加水50100ml，温浸1小时，过滤，滤液备用，取上述水溶液2 ml置于试管内，密塞后，强烈振摇1分钟，
25、如产生持久泡沫，则可能含有皂苷。利用泡沫试验应注意，蛋白质和粘质液体也能产生泡沫，但会很快消失。2.溶血试验 取上述水溶液1ml，水浴蒸干，以0.9%生理盐水溶解，加入几滴2%的红血球悬浮液，于37下观察，如果溶液由混浊变为澄清，则表明可能含有皂苷。但应注意：某些皂苷无溶血作用，而有些萜类、胺类也有溶血作用，应排除干扰。,3.颜色反应（1）醋酐浓硫酸 取试验液体2ml，沸水浴蒸干，残渣以几滴醋酐溶解，加入浓硫酸醋酐（1：20）数滴，甾体皂苷会变成绿色，而三萜皂苷则只产生红紫或蓝色，最后退色。（2）氯醋酸反应 样品溶液喷在滤纸上，喷25%的三氯醋酸乙醇溶液，甾体皂苷在加热到60，就会显红色，而三
26、萜皂苷只有加热至100，才会生成红色。（3）酸性-芳香醛反应 F环开裂的呋喃甾烷醇型皂苷与盐酸对-二甲氨基苯甲醛试剂（E试剂），反应呈红色，而螺甾烷醇型皂苷不显色。因此可以区别二者。上述颜色反应专属性较差，使用时应注意。,甾族化合物(steroid)名称源于希腊文stereos，意为固体。中文名“甾”字是相形字，上面“”表示三个支链，“田”字表示有四个稠合环。又称类固醇。这类化合物由于含有4个环和3个侧链，故用一象形字“甾”为其中文名，总称甾族化合物。广泛存在于自然界。很多甾族化合物具有特殊生理效能。例如，激素、维生素、毒素和药物等是重要的生物调节剂。因为它们的分子中都含有环戊烷并多氢菲结构，
27、因此人们将具有这类结构的化合物，称之为甾类化合物，而环戊烷并多氢菲结构也称为甾体母核。,甾族环系可以是完全饱和的，或在不同位置含有不同数目的双键。某些甾族的A环和B环含有一个、两个或三个双键（芳环）。甾族化合物失去角甲基或环缩小时，称为降甾族化合物，角甲基换为乙基或环扩大时，称为高甾族化合物，甾环裂开时，称为开环甾族化合物。构成甾族骨架的原子除碳原子外，还有其他原子时，称为杂环甾族化合物，如氮杂、氧杂、硫杂、硅杂、磷杂、硒杂和碲杂甾族化合物。依据其生理性质并结合考虑结构分为下列几大类，甾醇、胆酸类、甾族皂苷、强心苷元、蟾蜍素、甾族激素和甾族生物碱等。C10、C13、C17表示甾体母核 10、1
28、3、17位上的取代基。,强心苷 是 药物,使用在治疗 充血性心力衰竭并且心脏病 心率失常。这些 苷 被找到 次要代谢产物在数 植物，而且在有些动物。其中一些化合物(乌本苷 并且一些青蛙毒物)用于非洲作为箭头毒物为狩猎。迄今从各种植物中已发现的强心苷有数百种，但用于和曾用于临床的种类不过2030种，常用的只不过6、7种。目前全世界发现的甲型强心苷主要分布在17个以上的科，7080个属的数百种植物中。,虽然在化学结构上，看上去与三萜类化合物（四环三萜）相似，但由于很多甾类化合物都与人类、以及动植物的生命活动有关，对生命活动起调节和控制作用；而四环三萜类化合物虽生物活性较强，但都无此类生物活性，另外甾族化合物并不符合异戊二烯规则。因此虽结构相似，但还按照两类化合物进行分类。,C21甾类化合物5，6位多有双键，在20位可有羰基。在20位可有羰基，17位有侧链。,闭鞘姜根（新鲜）中分离皂苷,
