甾体类化合物 (3)讲稿.ppt
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1、关于甾体类化合物(3)第一页,讲稿共一百六十七页哦 第一节第一节 概述概述 甾体类化合物甾体类化合物(steroids)steroids)是广泛存在于天然界中的一类结构是广泛存在于天然界中的一类结构中具有环戊烷骈多氢菲的甾体母核天然化学成分中具有环戊烷骈多氢菲的甾体母核天然化学成分。第二页,讲稿共一百六十七页哦一、甾体化合物的结构与分类一、甾体化合物的结构与分类 天然甾体成分天然甾体成分C17位均有侧链,根据侧链结构的不同分为位均有侧链,根据侧链结构的不同分为:其中强心苷及甾体皂苷研究得比较成熟其中强心苷及甾体皂苷研究得比较成熟,药用价值高。药用价值高。名称名称A/BB/CC/DC17-取代基
2、取代基植物甾醇植物甾醇顺、反顺、反反反反反810个碳的个碳的脂肪烃脂肪烃胆汁酸胆汁酸顺顺反反反反戊酸戊酸C21甾醇甾醇反反反反顺顺C2H5昆虫变态昆虫变态激素激素顺顺反反反反810个碳的个碳的脂肪烃脂肪烃强心苷强心苷顺、反顺、反反反顺顺不饱和内酯不饱和内酯环环蟾毒配基蟾毒配基顺、反顺、反反反反反六元不饱和六元不饱和内酯环内酯环甾体皂苷甾体皂苷顺、反顺、反反反反反含氧螺杂环含氧螺杂环甾体生物甾体生物碱碱第三页,讲稿共一百六十七页哦二、甾体化合物的生物合成途径二、甾体化合物的生物合成途径 甾体化合物在植物体内由甲戊二羟酸途径合成:甾体化合物在植物体内由甲戊二羟酸途径合成:甲戊二羟酸甲戊二羟酸角鲨烯
3、角鲨烯(squalene)2,3-氧化角鲨烯(氧化角鲨烯(2,3-oxidosqualene)羊毛甾醇(三萜)羊毛甾醇(三萜)第四页,讲稿共一百六十七页哦+CH3COOH羊毛甾醇 甾醇类C21甾类O甾体皂苷元 甲型强心苷元乙型强心苷元+C3第五页,讲稿共一百六十七页哦三、甾体类化合物的颜色反应三、甾体类化合物的颜色反应 甾甾体体类类化化合合物物在在无无水水条条件件下下用用酸酸处处理理,经经加加热热后后能能产产生生各各种种颜颜色色反反应应。这这类类颜颜色色反反应应的的机机理理较较复复杂杂,1976年年日日本本化化学学家家建建议议此此类类反反应应的的机机理理是是甾甾类类化化合合物物与与酸酸(硫硫酸
4、酸或或Lewis酸酸)作作用用,经脱水、缩合、氧化等过程生成阳碳离子盐有色物。经脱水、缩合、氧化等过程生成阳碳离子盐有色物。3,5-胆甾二烯胆甾二烯()3,3-双(双(2,4)胆甾二烯()胆甾二烯()第六页,讲稿共一百六十七页哦1.Liebermann-Burchard反应反应 也可将样品溶于冰乙酸,加硫酸也可将样品溶于冰乙酸,加硫酸-乙酐(乙酐(1:20)试剂产)试剂产生同样的反应。生同样的反应。2.Salkowski反应反应样品(氯仿)样品(氯仿)+硫酸乙酐(硫酸乙酐(1:20)红红紫紫蓝蓝绿绿污绿污绿(最后褪色最后褪色)第七页,讲稿共一百六十七页哦3.Tschugaev反应反应4.Ros
5、en-Heimer反应反应5.Kahlenberg反应反应第八页,讲稿共一百六十七页哦第二节第二节强心苷类化合物强心苷类化合物l(Cardiacglycosides)第九页,讲稿共一百六十七页哦 强心苷(强心苷(Cardiacglycosides)天然界存在的一天然界存在的一类对心脏具有显著生理活性的甾体苷类。类对心脏具有显著生理活性的甾体苷类。从化学角度下定义,则强心苷可定义为从化学角度下定义,则强心苷可定义为由由强强心心苷苷元元(Cardiacaglycones)与与糖糖缩缩合合而而成成的的苷称作强心苷。苷称作强心苷。一一、定义定义第十页,讲稿共一百六十七页哦例:例:第十一页,讲稿共一百六
6、十七页哦 对强心苷的化学研究始于对强心苷的化学研究始于18081808年,年,18691869年分离出年分离出洋地黄的结晶,次年定出其结构,至洋地黄的结晶,次年定出其结构,至7070年代分出年代分出570570多多种强心苷,种强心苷,140140多种苷元。多种苷元。这类成分主要分布于夹竹桃科、玄参科、百合科这类成分主要分布于夹竹桃科、玄参科、百合科等十几个科,以玄参科和夹竹桃科分布最多。等十几个科,以玄参科和夹竹桃科分布最多。动物中有些也有强心成分动物中有些也有强心成分(如蟾蜍中的蟾酥如蟾蜍中的蟾酥)但不属强心苷类。但不属强心苷类。第十二页,讲稿共一百六十七页哦二、结构类型二、结构类型 (一)
7、苷元(一)苷元1 1、分类、分类 强心苷的苷元为甾体衍生物,其特点为在甾体强心苷的苷元为甾体衍生物,其特点为在甾体C C1717侧链上侧链上连有一个不饱和的内酯环,按不饱和内酯环的大小可将所有连有一个不饱和的内酯环,按不饱和内酯环的大小可将所有强心苷元分为两大类结构强心苷元分为两大类结构第十三页,讲稿共一百六十七页哦甲型强心苷元(发现最多)甲型强心苷元(发现最多)五元不饱和内酯环五元不饱和内酯环乙型强心苷元(发现少)乙型强心苷元(发现少)六元不饱和内酯环六元不饱和内酯环强心甾(不包括红线)强心甾(不包括红线)强心甾烯(包括红线)强心甾烯(包括红线)其五元不饱和内酯环可称其五元不饱和内酯环可称为
8、:为:-内酯(内酯(20(22)-五元内酯五元内酯环)环)蟾蜍(酥)甾或海葱甾(不包括蟾蜍(酥)甾或海葱甾(不包括红线)红线)蟾蜍(酥)甾二烯或海葱甾二烯蟾蜍(酥)甾二烯或海葱甾二烯(包括红线)(包括红线)其六元不饱和内酯环可称为:其六元不饱和内酯环可称为:,双烯双烯-内酯(内酯(20;22-六六元内酯环)元内酯环)第十四页,讲稿共一百六十七页哦2 2、结构特点、结构特点 顺式顺式 (5 5-H-H)多多A/BA/B环环 反式反式 (5 5-H-H)少少B/CB/C环环 反式反式 C/DC/D环环 顺式(顺式(1414-H-H)(强强心苷元及心苷元及C C2121甾的甾的C/DC/D环环多多
9、为顺为顺式)式)(1 1)甾核稠合方式:)甾核稠合方式:第十五页,讲稿共一百六十七页哦第十六页,讲稿共一百六十七页哦(2 2)三个侧链:)三个侧链:C C1010侧链:多为侧链:多为CHCH3 3,也有也有CHCH2 2OHOH,CHOCHO,COOHCOOH(氧化产氧化产 物),物),构型。构型。C C1313侧链:为侧链:为CHCH3 3,构型。构型。多为多为构型构型C C1717侧链:不饱和内酯环侧链:不饱和内酯环极少为极少为构型构型(命名时标以(命名时标以17-H-H,称称“17-H-H某苷某苷”)第十七页,讲稿共一百六十七页哦(3 3)取代基及其位置:)取代基及其位置:-OHOH:多
10、为多为构型构型C C3 3位:一般都有,常连糖成苷位:一般都有,常连糖成苷少为少为构型构型 (命名时冠以表(命名时冠以表(epi)字字)C C1414位:多为位:多为-OHOH,均为均为构型。构型。此外:此外:1 1,22,5 5(或或),1111(或或),1212(或或),1515,1616位有时也有位有时也有OHOH取代。取代。1616OHOH有时与有时与HCOOHHCOOH,CHCH3 3COOHCOOH ,异戊酸成酯。异戊酸成酯。第十八页,讲稿共一百六十七页哦C=CC=C:一般位于一般位于4 4(5 5),),5 5(6 6),),1616(1717)位。)位。O O(环氧基):环氧基
11、):多位于多位于7,87,8,8,148,14,11,1211,12位。位。C=O C=O:多位于多位于1111,1212,1919位。位。第十九页,讲稿共一百六十七页哦(4 4)命名:)命名:俗名法俗名法:按植物来源定为某某苷元。按植物来源定为某某苷元。系统法命名法:按苷元分类,写出某某苷元,然后再标明取系统法命名法:按苷元分类,写出某某苷元,然后再标明取代基的名称,位置(构型)。代基的名称,位置(构型)。第二十页,讲稿共一百六十七页哦例如:例如:第二十一页,讲稿共一百六十七页哦第二十二页,讲稿共一百六十七页哦第二十三页,讲稿共一百六十七页哦(二)糖(二)糖 组成强心苷的糖约组成强心苷的糖约
12、2020多种单糖,与其它苷类不大一样,除常见多种单糖,与其它苷类不大一样,除常见的象的象glcglc这样的羟基糖外,还有许多去氧糖,例如这样的羟基糖外,还有许多去氧糖,例如:6-去氧糖去氧糖:第二十四页,讲稿共一百六十七页哦6 6去氧糖甲醚:去氧糖甲醚:第二十五页,讲稿共一百六十七页哦2 2,6-6-二去氧糖(二去氧糖(-去氧糖)去氧糖)第二十六页,讲稿共一百六十七页哦2 2,6-6-二去氧糖甲醚(二去氧糖甲醚(-去氧糖):去氧糖):第二十七页,讲稿共一百六十七页哦(三)成苷方式(三)成苷方式 :按成苷糖的类型,糖与苷元之间,糖与糖之间的连接方式,按成苷糖的类型,糖与苷元之间,糖与糖之间的连接
13、方式,可将强心苷的成苷方式分为三种类型:可将强心苷的成苷方式分为三种类型:I型:苷元型:苷元-(2,6-去氧糖)去氧糖)x(D-葡萄糖)葡萄糖)y多多II型:苷元型:苷元-(6-去氧糖)去氧糖)x(D-葡萄糖)葡萄糖)yIII型:苷元型:苷元-(D-葡萄糖)葡萄糖)x第二十八页,讲稿共一百六十七页哦例例:I型型第二十九页,讲稿共一百六十七页哦II II 型型:第三十页,讲稿共一百六十七页哦III III 型型 :第三十一页,讲稿共一百六十七页哦三、构效关系三、构效关系 1 1苷元结构与强心作用的关系:苷元结构与强心作用的关系:(1 1)C C1717所连不饱和内酯环必须是所连不饱和内酯环必须是
14、构型(构型(1717H H),),不饱和不饱和内酯环不能发生开环,氧化或双键移位,否则强心作用降低或消失。内酯环不能发生开环,氧化或双键移位,否则强心作用降低或消失。(2 2)C/DC/D环反式稠合(环反式稠合(C C1414-OH-OH或或H H处于处于构型),构型),C C1414-OH-OH发生发生脱水(脱水(C C8 8,C C1515),),强心作用降低或消失。强心作用降低或消失。第三十二页,讲稿共一百六十七页哦(4 4)C C1010-CH-CH3 3氧化成氧化成-CHCH2 2OH,-CHO,-COOH,OH,-CHO,-COOH,强心作用或毒性稍有增加。强心作用或毒性稍有增加。
15、第三十三页,讲稿共一百六十七页哦2 2糖对强心作用的影响:糖对强心作用的影响:甲型强心苷的毒性:甲型强心苷的毒性:苷元苷元 二糖苷二糖苷 三糖苷三糖苷 单糖苷因水溶性低于二糖及三糖苷,而亲脂性强,与心肌细单糖苷因水溶性低于二糖及三糖苷,而亲脂性强,与心肌细胞膜的类脂质亲合力强,故毒性大。胞膜的类脂质亲合力强,故毒性大。苷苷元元相相同同的的单单糖糖苷苷,糖糖越越接接近近心心肌肌正正常常代代谢谢产产物物,则则毒性越强:毒性越强:葡萄糖苷甲氧基糖苷葡萄糖苷甲氧基糖苷6-去氧糖苷去氧糖苷2,6-去氧糖苷去氧糖苷乙型强心苷:乙型强心苷:苷元苷元 单糖单糖 苷双糖苷苷双糖苷第三十四页,讲稿共一百六十七页哦
16、四、性质和颜色反应:四、性质和颜色反应:(一一)性状:性状:多多为为无无定定形形粉粉末末或或无无色色结结晶晶,味味苦苦(C17位位侧侧链链为为构构型型者者无苦味无苦味且不具旋光性)。对粘膜具有刺激性。且不具旋光性)。对粘膜具有刺激性。(二二)溶解性溶解性:苷:可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂;苷:可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂;微溶于乙酸乙酯、含醇氯仿;微溶于乙酸乙酯、含醇氯仿;不溶于乙醚、苯、石油醚等极性小的溶剂;不溶于乙醚、苯、石油醚等极性小的溶剂;弱亲酯性苷:略溶于氯仿弱亲酯性苷:略溶于氯仿-乙醇(乙醇(2:1)强亲酯性苷:略溶于乙酸乙酯、含水氯仿、氯仿强亲酯性苷:略溶于乙酸乙
17、酯、含水氯仿、氯仿-乙醇(乙醇(3:1)苷元:易溶于乙酸乙酯、氯仿等弱极性溶剂;苷元:易溶于乙酸乙酯、氯仿等弱极性溶剂;难溶于水、丙酮等极性溶剂;难溶于水、丙酮等极性溶剂;第三十五页,讲稿共一百六十七页哦 在分析苷解释某些强心苷的溶解性使,还必须注意以下几点:在分析苷解释某些强心苷的溶解性使,还必须注意以下几点:1 1、苷元相同,非去氧糖多,水溶解性大、苷元相同,非去氧糖多,水溶解性大例如:例如:原生苷次级苷;原生苷次级苷;2、分子中羟基多(非缔合羟基),水溶性大、分子中羟基多(非缔合羟基),水溶性大例如:乌本苷洋地黄苷;例如:乌本苷洋地黄苷;第三十六页,讲稿共一百六十七页哦第三十七页,讲稿共
18、一百六十七页哦3.3.分子中羟基发生缔合,水溶性减小分子中羟基发生缔合,水溶性减小 例如:毛花洋地黄苷例如:毛花洋地黄苷C C 毛花洋地黄苷毛花洋地黄苷B B第三十八页,讲稿共一百六十七页哦原因:原因:第三十九页,讲稿共一百六十七页哦(三)脱水反应(三)脱水反应在在酸酸性性条条件件下下强强心心苷苷元元往往往往会会脱脱水水生生成成脱脱水水苷苷元元(35酸酸),特别是强心苷元的特别是强心苷元的第四十页,讲稿共一百六十七页哦若若3-OH或或16-OH氧化成氧化成C=O,促进促进5,14-OH脱水脱水烯酮结构烯酮结构烯酮结构烯酮结构第四十一页,讲稿共一百六十七页哦(四)水解反应:(四)水解反应:强心苷
19、的水解方法及水解产物也较多,按大类分,可将强心苷的水解方法及水解产物也较多,按大类分,可将水解方法分为二大类:水解方法分为二大类:第四十二页,讲稿共一百六十七页哦1 1酸水解:酸水解:(1)温和酸水解法:(主要用于)温和酸水解法:(主要用于I型强心苷)型强心苷)用用0.020.05mol/LHCl或硫酸或硫酸由由于于条条件件温温和和,苷苷元元不不会会发发生生脱脱水水反反应应,并并仅仅选选择择性性地地水水解解-去去氧氧糖糖苷苷键键,因因此此常常得得到到-去去氧氧糖糖的的单单糖糖,连连有有glc双双糖糖,三三糖糖等等低低聚糖。聚糖。第四十三页,讲稿共一百六十七页哦例:例:第四十四页,讲稿共一百六十
20、七页哦(2 2)强烈酸水解:)强烈酸水解:一般多用一般多用35的酸,长时间加热或同时加压,的酸,长时间加热或同时加压,I、型强心苷均可水解。型强心苷均可水解。第四十五页,讲稿共一百六十七页哦(3 3)氯化氢)氯化氢-丙酮法(丙酮法(MannichMannich和和 SiewertSiewert法)法)19421942年年 第四十六页,讲稿共一百六十七页哦MannichMannich和和 SiewertSiewert法法主要用于主要用于型苷中的单糖苷,型苷中的单糖苷,型苷中的多糖苷难溶于丙酮可用丁酮,环己酮或丙酮型苷中的多糖苷难溶于丙酮可用丁酮,环己酮或丙酮二氧六环混合溶剂代替丙酮溶剂。此法不能
21、适用所二氧六环混合溶剂代替丙酮溶剂。此法不能适用所有的有的型苷,如型苷,如黄夹次苷乙用此法水解只能得到缩水苷黄夹次苷乙用此法水解只能得到缩水苷元。元。第四十七页,讲稿共一百六十七页哦2 2酶水解法:酶水解法:(1)与苷共存与植物体的酶:)与苷共存与植物体的酶:仅能水解葡萄糖,而不能水解去氧糖,而且对葡萄仅能水解葡萄糖,而不能水解去氧糖,而且对葡萄糖的水解选择性也很高糖的水解选择性也很高例如例如:第四十八页,讲稿共一百六十七页哦第四十九页,讲稿共一百六十七页哦(2)其它生物中的水解酶:)其它生物中的水解酶:第五十页,讲稿共一百六十七页哦 另外,无论是哪一种酶,水解不具乙酰基糖基苷的速度另外,无论
22、是哪一种酶,水解不具乙酰基糖基苷的速度具具有乙酰基糖基苷。有乙酰基糖基苷。乙型强心苷比甲型苷易水解。乙型强心苷比甲型苷易水解。第五十一页,讲稿共一百六十七页哦3 3碱水解法:碱水解法:(1)酰基的水解:)酰基的水解:常用水解酰基的碱有:常用水解酰基的碱有:NaHCO3、K2CO3:脱脱-去氧糖上的酰基水解去氧糖上的酰基水解Ca(OH)2、Ba(OH)2:-去氧糖,去氧糖,-羟基糖,苷元上酰基水解羟基糖,苷元上酰基水解NaOH碱性太强,使内酯开环故不常用。碱性太强,使内酯开环故不常用。第五十二页,讲稿共一百六十七页哦(2)内酯环的水解:)内酯环的水解:但在强心苷的醇液内加入但在强心苷的醇液内加入
23、NaOH或或KOH,内酯开环后常发内酯开环后常发生异构化反应,不再有可逆的酸化环合反应了生异构化反应,不再有可逆的酸化环合反应了第五十三页,讲稿共一百六十七页哦例:例:开开链链型型异异构构化苷化苷乙型强心苷乙型强心苷碱碱性性条条件件下下C21H转转移移至至C22,双双键键转转移移至至20(21)皂 化开环开链型异构化苷C14OH质质子子 对对 C21进进行亲电加成行亲电加成内脂型异构化苷甲型强心苷甲型强心苷第五十四页,讲稿共一百六十七页哦4.乙酰解法乙酰解法将强心苷溶于醋酐将强心苷溶于醋酐,加入加入ZnCl2催化裂解苷键的方法称乙酰催化裂解苷键的方法称乙酰解。解。例如:例如:从洋地黄属植物从洋
24、地黄属植物purpurea(紫花洋地黄种子)中提取的两种强心紫花洋地黄种子)中提取的两种强心苷吉托司廷和新吉托司廷中的葡萄糖的连接方式确定下来,将此化苷吉托司廷和新吉托司廷中的葡萄糖的连接方式确定下来,将此化合物进行乙酰解:合物进行乙酰解:第五十五页,讲稿共一百六十七页哦第五十六页,讲稿共一百六十七页哦(五五)强心苷的颜色反应强心苷的颜色反应一类成分颜色常常与其特有的结构和基团有关,强心苷一类成分颜色常常与其特有的结构和基团有关,强心苷的结构有甾核,不饱和内酯环,去氧糖,因此强心苷的颜色的结构有甾核,不饱和内酯环,去氧糖,因此强心苷的颜色反应很多根据反应作用的部位可分为反应很多根据反应作用的部
25、位可分为:甾体母核甾体母核,-,-不饱和内酯环不饱和内酯环颜色反应颜色反应-去氧糖去氧糖第五十七页,讲稿共一百六十七页哦(1).醋酐醋酐-浓浓H2SO4反应反应(Liebermann-Burchard)反应反应1、甾核的反应、甾核的反应分子中双键越多,反应越快。分子中双键越多,反应越快。第五十八页,讲稿共一百六十七页哦(2)Tshugaev反应反应B环有双键作用更快。环有双键作用更快。第五十九页,讲稿共一百六十七页哦(3)H3PO4反应反应(4)Salkowski反应反应第六十页,讲稿共一百六十七页哦(5)三氯乙酸三氯乙酸-氯胺氯胺T反应反应不同的强心苷不同的强心苷UV不同:不同:洋地黄毒苷元
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