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中药化学:甾体(中药士辅导精华)

  一、强心苷

  (一)强心苷概述

  强心苷是生物界中存在的一类对心脏有显著生理活性的甾体苷类,是由强心苷元与糖缩合的一类苷。

  (二)强心苷的结构与分类

  1.苷元部分的结构:强心苷由强心苷元与糖缩合而成。天然存在的强心苷元是C17侧链为不饱和内酯环的甾体化合物。其结构特点如下:

  (1)甾体母核A、B、C、D四个环的稠合方式为A/B环有顺、反两种形式,但多为顺式;B/C环均为反式;C/D环多为顺式。

  (2)C10、Cl3医学教`育网搜集整理、Cl7的取代基均为β型。Cl0为甲基或醛基、羟甲基、羧基等含氧基团,C13为甲基取代,Cl7为不饱和内酯环取代。C3、Cl4位有羟基取代,C3羟基多数是β构型,强心苷中的糖均是与C3羟基缩合形成苷。C14羟基为β构型。

  (3)根据Cl7不饱和内酯环的不同,强心苷元可分为两类。

  ①Cl7侧链为五元不饱和内酯环(△αβ-γ-内酯),称强心甾烯类,即甲型强心苷元。在已知的强心苷元中,大多属于此类。

  ②C17侧链为六元不饱和内酯环(△αβ,γδ-δ-内酯),称海葱甾二烯类或蟾蜍甾二烯类,即乙型强心苷元。自然界中仅少数苷元属此类,如中药蟾蜍中的强心成分蟾毒配基类。

  2.糖部分的结构:构成强心苷的糖有20多种。根据它们C2位上有无羟基可以分成α-羟基糖(2-羟基糖)和α-去氧糖(2-去氧糖)两类。α-去氧糖常见于强心苷类,是区别于其它苷类成分的一个重要特征。

  3.苷元和糖的连接方式

  强心苷大多是低聚糖苷,少数是单糖苷或双糖苷。通常按糖的种类以及和苷元的连接方式,可分为以下三种类型:

  Ⅰ型:苷元-(2,6-去氧糖)x-(D-葡萄糖)y,如紫花洋地黄苷A。

  Ⅱ型:苷元-(6-去氧糖)x-(D-葡萄糖)y,如黄夹苷甲。

  Ⅲ型:苷元-(D-葡萄糖)y,如绿海葱苷。

  植物界存在的强心苷,以Ⅰ、Ⅱ型较多,Ⅲ型较少。大量的研究证明,强心苷的化学结构对其生理活性有较大影响。强心苷的强心作用取决于苷元部分,主要是甾体母核的立体结构、不饱和内酯环的种类及一些取代基的种类及其构型。糖部分本身不具有强心作用,但可影响强心苷的强心作用强度。

  (三)强心苷的颜色反应

  强心苷的颜色反应可由甾体母核、不饱和内酯环和α-去氧糖产生。

  1.C17位上不饱和内酯环的颜色反应

  甲型强心苷在碱性醇溶液中,五元不饱和内酯环上的双键移位产生C22活性亚甲基,能与活性亚甲基试剂作用而显色。乙型强心苷在碱性醇溶液中,不能产生活性亚甲基,无此类反应。所以,利用此类反应可区别甲、乙型强心苷。

  (1)Legal反应:又称亚硝酰铁氰化钠试剂反应。取样品1~2mg,溶于吡啶2~3滴中,加3%亚硝酰铁氰化钠溶液和2mol/L氢氧化钠溶液各1滴,反应液呈深红色并渐渐退去。

  (2)Raymond反应:阳性反应是反应液呈紫红色。

  (3)Kedd反应:又称3,5-二硝基苯甲酸试剂反应。阳性反应是反应液呈红色或紫红色。

  (4)Baljet反应:又称碱性苦味酸试剂反应。阳性反应是反应液呈现橙色或橙红色。

  2.α-去氧糖颜色反应

  (1)Keller-Kiliani(K-K)反应:此反应在冰乙酸溶液中进行,如有α-去氧糖,乙酸层显蓝色。界面的颜色随苷元羟基、双键的位置和数目不同而异,可显红色、绿色、黄色等。

  注意此反应只对游离的α-去氧糖或α-去氧糖与苷元连接的苷显色,对α-去氧糖和葡萄糖或其他羟基糖连接的二糖、三糖及乙酰化的α-去氧糖不显色。因它们在此条件下不能水解出α-去氧糖。

  此反应阳性可肯定α-去氧糖的存在,但对此反应不显色的有时未必具有完全的否定意义。

  (2)呫吨氢醇反应:反应试剂为呫吨氢醇试剂,此反应极为灵敏,只要分子中有α-去氧糖即显红色,且分子中的α-去氧糖可定量地发生反应,故还可用于定量分析。

  (3)对-二甲氨基苯甲醛反应:分子中若有α-去氧糖可显灰红色斑点。

  (4)过碘酸-对硝基苯胺反应:此反应可在滤纸或薄层板上进行,反应过程是先喷过碘酸钠水溶液,再喷对硝基苯胺试液,则迅速在灰黄色背底上出现深黄色斑点,置紫外灯下观察则为棕色背底上出现黄色荧光斑点。再喷以5%氢氧化钠甲醇溶液,则斑点转为绿色。

  3.甾体母核的颜色反应

  (1)醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard)

  (2)索尔柯维斯基反应(Salkowski)

  (3)五氯化锑反应

  二、甾体皂苷

  (一)甾体皂苷的含义

  甾体皂苷是一类由螺甾烷类化合物与糖结合而成的甾体苷类,其水溶液经振摇后多能产生大量肥皂水溶液样的泡沫,故称为甾体皂苷。

  (二)甾体皂苷的结构与分类

  1.甾体皂苷的结构特征

  (1)甾体皂苷由甾体皂苷元与糖缩合而成。苷元由27个碳原子组成,基本碳架是螺甾烷。

  (2)苷元结构中有六个环,其中,A、B、C、D四个环为甾体母核,E环和F环以螺缩酮形式相连接,构成螺甾烷结构。

  (3)E环和F环中有C20、C22、和C25三个手性碳原子。

  C25的绝对构型可能有两种,为S型,又称L型或neo型,为螺甾烷;

  C25的绝对构型为R型,又称D型或iso型,为异螺甾烷。

  (4)苷元分子常在C3位上连有羟基,多为β取向,糖基多与苷元的C3-OH成苷。也有在其它位如C1、C26位置上成苷。

  (5)组成甾体皂苷的糖以D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖和L-阿拉伯糖较为常见。寡糖链可能为直链或分枝链。皂苷元与糖可能形成单糖链皂苷或双糖链皂苷。

  (6)甾体皂苷分子结构中不含羧基,呈中性,故又称中性皂苷(三萜皂苷又称为酸性皂苷)。

  2.甾体皂苷的分类

  按螺甾烷结构中C25的构型和F环的环合状态,将甾体皂苷分为四种类型。

  (1)螺甾烷醇型(C25的绝对构型为S型):由螺甾烷衍生的皂苷为螺甾烷醇型皂苷。如从中药知母中分得的知母皂苷A-Ⅲ。

  (2)异螺甾烷醇型(C25的绝对构型为R型):由异螺甾烷衍生的皂苷为异螺甾烷醇型皂苷。如从薯蓣科薯蓣属植物根茎中提取的薯蓣皂苷。

  (3)呋甾烷醇型:由F环裂环而衍生的皂苷称为呋甾烷醇型皂苷。呋甾烷醇型皂苷中C3位成苷外,C26-OH上多与葡萄糖成苷,但其苷键易被酶解。

  (4)变形螺甾烷醇型:由F环为呋喃环的螺甾烷衍生的皂苷为变形螺甾烷醇型皂苷。其C26-OH为伯醇基,均与葡萄糖成苷。

  (三)甾体皂苷的理化性质

  1.性状

  甾体皂苷大多为无色或白色无定形粉末,而甾体皂苷元多有较好的结晶形状。熔点都较高,苷元的熔点常随羟基数目增加而升高。甾体皂苷和苷元均具有旋光性,且多为左旋。

  2.溶解性

  甾体皂苷一般可溶于水,易溶于热水、稀醇,难溶于丙酮,几不溶于或难溶于石油醚、苯、乙醚等亲脂性溶剂。甾体皂苷元则难溶或不溶于水,易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂。

  3.沉淀反应

  甾体皂苷的乙醇溶液可与甾醇(常用胆甾醇)形成难溶的分子复合物而沉淀。甾体皂苷与胆甾醇生成的分子复合物的稳定性强于三萜皂苷,故可利用此性质进行分离。

  甾体皂苷还可与碱式醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类生成沉淀。

  4.颜色反应

  甾体皂苷在无水条件下,和某些酸类亦可产生与甾体化合物共同的颜色反应,这些反应与三萜皂苷的显色反应也很相似。

  区别甾体皂苷、三萜皂苷——甾体皂苷在进行醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard反应)时,其颜色变化最后出现绿色,三萜皂苷最后出现红色。

  (四)甾体皂苷的提取与分离

  1.甾体皂苷的提取

  (1)多利用皂苷的溶解性,采用溶剂法。

  (2)主要使用稀甲醇或稀乙醇作溶剂,提取液回收溶剂后,用丙酮、乙醚沉淀或加水医学教`育网搜集整理后用水饱和正丁醇萃取,或用大孔树脂处理等方法,得到粗皂苷。

  (3)甾体皂苷元可用有机溶剂进行提取。

  (4)实验室中常自原料中先提取粗皂苷,将粗皂苷加酸加热水解,然后用苯、氯仿等有机溶剂自水解液中提取皂苷元。

  (5)工业生产常将植物原料直接在酸性溶液中加热水解,水解物水洗干燥后,再用有机溶剂提取。

  2.甾体皂苷的分离

  分离混合甾体皂苷的方法与三萜皂苷相似,常采用溶剂沉淀法(乙醚、丙酮)、胆甾醇沉淀法、吉拉尔试剂法(含羰基的甾体皂苷元)、硅胶柱色谱法(洗脱剂多采用CHCl3-MeOH-H2O系统)、大孔吸附树脂柱色谱、葡聚糖凝胶SephadexLH-20柱色谱及液滴逆流色谱(DCCC)等方法进行分离。

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