1、甾體皂苷是以C-27甾體化合物為苷元的一類皂苷。 主要分布于百合科、薯蕷科和茄科植物中，其它科如玄參科、石蒜科、豆科、鼠李科的一些植物中也含有甾體皂苷，常用中藥知母、麥冬、七葉一枝花等都含有大量的甾體皂苷。 甾體皂苷元是醫(yī)藥工業(yè)中生產(chǎn)黃體酮、性激素及皮質(zhì)激素的重要原料。,第九章 甾體及其苷,甾體化合物是天然廣泛存在的一類化學(xué)成分，種類很多，包括動植物甾醇（也稱固醇）、膽酸、維生素D、動物激素、腎上腺皮質(zhì)激素、 植物強心苷、蟾酥毒素、甾體生物堿、甾體藥物、昆蟲激素等。 雖然這些成分來源不同、生理活性不同，但它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)中都具有甾體母核-環(huán)戊烷駢多氫菲。 這類成分涉及到生理、保健、節(jié)育、醫(yī)藥、農(nóng)

2、業(yè)、畜牧業(yè)等多方面，對動植物的生命活動起著重要的作用。,第一節(jié) 概 述,甾體化合物都具有環(huán)戊烷駢多氫菲的母核和三個側(cè)鏈?！扮蕖弊趾苄蜗蟮乇硎具@類化合物的基本骨架。 它最早是由脂類分離出來的一系列固體狀醇類，故原名固醇類。 甾類化合物與三萜類同源，均以角鯊烯為前體，但因脫掉甲基，碳數(shù)常為27-29，也有C21-甾類化合物。 碳環(huán)常為四環(huán)型，D環(huán)為五元環(huán)。但有時C環(huán)為五元環(huán)。,谷甾醇,豆甾醇,菜油甾醇,膽固醇,研究進(jìn)展,1903-1932年，甾醇及膽酸的研究闡明了甾體的碳架結(jié)構(gòu)。 1928-1960年，動物激素的發(fā)現(xiàn)和工業(yè)生產(chǎn)。 1960-80年代末，避孕藥物的合成及其應(yīng)用與昆蟲激素的發(fā)現(xiàn)。,結(jié)構(gòu)

3、特點與命名,1. 結(jié)構(gòu)特征 在甾核上有三個側(cè)鏈； C3常為羥基，可結(jié)合成苷； BC為反式稠合，AB、CD稠合有順有反; R1、R2多為角甲基，R3是含有2、4、5、8、9、10個C原子的側(cè)鏈。,甾體母核有七個手性碳原子，C5、C8、C9、C10、C13、C14、C17, 故理論上應(yīng)有27=128種光學(xué)異構(gòu)體，但由于稠環(huán)的存在及其引起的空間阻礙，實際上可能存在的異構(gòu)體大大減少，一般只以穩(wěn)定的構(gòu)型存在。,2. 立體化學(xué),3.母核的構(gòu)型,甾體化合物的四個環(huán)之間，每兩個環(huán)以 碳碳單鍵稠和時，可以是順式的，也可以是 反式的。 A/B環(huán)有順式(5-H)或反式(5-H)稠和。 B/C環(huán)是反式稠和（8-H/9

4、-H)。 C/D環(huán)有順式(14-H)或 反式稠和(14-H)。,4.取代基的構(gòu)型,天然甾類成分C10、C13、C17側(cè)鏈大多為-構(gòu)型，以實線表示。由于C3上有羥基，故取代基的構(gòu)型實質(zhì)上是指C3羥基的空間排列，有兩種類型的異構(gòu)體： C3 -OH, C10-CH3 順式:型（實線表示） C3OH, C10-CH3 反式:型或epi(表)型 （虛線表示）,第二節(jié) 結(jié)構(gòu)類型與分布規(guī)律,自然界存在的甾體化合物包括植物甾醇、昆蟲變態(tài)激素、強心苷、甾體皂苷與甾體生物堿等。 主要區(qū)別在C17側(cè)鏈上。 C17 側(cè)鏈?zhǔn)俏焖釀t為膽酸類； 是不飽和內(nèi)酯環(huán)則為強心苷類； 是8-10個碳組成的脂肪烴衍生物則為甾醇和昆蟲變

5、態(tài)激素類； 是羥基衍生物則為C21甾體化合物； 是具有螺碳原子的含氧雜環(huán)則為甾體皂苷； 是含N、O的衍生物(N也可能在甾核其它位)則為甾體生物堿類。,C17側(cè)鏈?zhǔn)俏焖?天然甾類不同類型,C21甾類（側(cè)鏈為羥甲基衍生物） 強心苷類（側(cè)鏈為不飽和內(nèi)酯環(huán)） 甾體皂苷類（側(cè)鏈為含氧螺雜環(huán)）,1. 植物甾醇 它是植物細(xì)胞的重要組分，常和油脂共存于植物種子、花粉中。 常見有谷甾醇、豆甾醇、波甾醇等。,它們在植物界廣泛分布，從低等的藻類、菌類及至種子植物中均含有多種甾醇，多以游離態(tài)或甙形式存在。 谷甾醇在植物種子、葉部位等分布最廣，常與豆甾醇混存。 在藥用植物有效成分分離過程中常能很容易地獲得結(jié)晶，但較難得

6、到純品。 早期獲得的谷甾醇實際上是幾種結(jié)構(gòu)類似的甾醇混合物， 從波菜中分離出的波甾醇也是、等異構(gòu)型的混晶,甾醇多為無色結(jié)晶，不溶于水，易溶于醇、氯仿等，具旋光性，LB 反應(yīng)變色比三萜醇快。 谷甾醇有鎮(zhèn)咳、祛痰及降低血中膽固醇的作用。 麥角甾醇和豆甾醇可促進(jìn)人體內(nèi)維生素D的合成。,.昆蟲變態(tài)激素 最初發(fā)現(xiàn)于昆蟲體內(nèi)，屬于內(nèi)源激素，包括蛻皮 激素，如蛻皮酮、羥基蛻皮甾酮等。 結(jié)構(gòu)特點為： C6為羰基； C17為含氧官能團側(cè)鏈； 分子中有多個羥基，在水中溶解度較大。 A/B環(huán)處順式者有變態(tài)活性。, 60年代以來在許多植物中也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。已知裸子植物及被子植物中均有分布。 其中?？?、唇形科、鴨跖草科及澤

7、瀉科等植物中比較豐富。如鴨跖草科的露水草地上部分此類成分含量1.2，地下部分含量高達(dá)2.9。在真蕨類的水龍骨屬、莢果蕨屬等也有分布。,在川牛膝及臺灣產(chǎn)牛膝根中均分離出此類激素。 懷牛膝在民間用于活血化瘀、補肝腎、強筋骨，從中也分離到此類成分，被證明為其有效成分。它們是從醇浸膏的乙醚提取物中，用乙酸乙酯結(jié)晶后，再用乙醇、正已烷分步結(jié)晶獲得牛膝甾酮和蛻皮酮。 日本：七十年代即對日本產(chǎn)的180科1千余種植物進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)包括蕨類在內(nèi)的多種植物中含有蛻皮激素， 從羅漢松、桑葉等中發(fā)現(xiàn)了相同或相似物質(zhì)。,昆蟲變態(tài)激素用途： 主要用于養(yǎng)蠶業(yè)及農(nóng)業(yè)害蟲防治，稱之為第三代殺蟲劑。 對人體也有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、排

8、除體內(nèi)膽固醇、降血脂、降血壓、抑制血糖上升及促進(jìn)肝功能恢復(fù)等作用，已有臨床應(yīng)用。,3. 強心苷 強心苷是指植物體內(nèi)含有的對動物心臟有顯著生理活性(強心)的一類甾體苷類化合物。 多存在于許多有毒植物中 尤其在夾竹桃科、玄參科、百合科、毛莨科、蘿科、十字花科、?？埔约靶l(wèi)茅科等植物中較為普遍。 臨床上作為強心劑 用于治療心力衰竭和心律紊亂等癥。 若使用超過安全劑量，可使心臟中毒乃至死亡。,自1869年Nativelle從紫花洋地黃中分得強心苷開始，至本世紀(jì)八十年代，已分得六百余種化合物，一百五十余種苷元。 富含強心苷的植物常見有黃花夾竹桃、羊角拗(夾竹桃科)、福壽草(毛莨科)、鈴蘭、萬年青、海蔥(百

9、合科)等， 強心苷可存在于植物的各個部分如葉、花、種子、鱗莖、樹皮等。 同一植物中常含有幾十個結(jié)構(gòu)類似的強心苷。 強心苷在植物中含量較低，總苷含量一般都在1以下，多以混合物共存，往往是多糖苷和不同程度的次級苷混存，且常與甾體皂苷伴生。 ,強心苷類結(jié)構(gòu)共性： C3、C14均有OH (少數(shù)C3為OH) C17有個、不飽和內(nèi)酯環(huán)(內(nèi)酯五元環(huán)或內(nèi)酯六元環(huán)，構(gòu)型)； BC為反式稠合，CD順式稠合，AB稠合有順有反 C13與甲基相連；C10與甲基、醛基或羥甲基相連。 不飽和內(nèi)酯環(huán)是具強心作用的主要官能團，而糖的連接增加了其水溶性和吸收排泄作用。糖連接愈多，則毒性愈小，療效愈高。,根據(jù)C17不飽和內(nèi)酯環(huán)結(jié)構(gòu)

10、將強心苷分為兩大類： 強心甾(烯)類(甲型)：不飽和內(nèi)酯五元環(huán)。 海蔥甾(雙烯)類(乙型)：不飽和內(nèi)酯六元環(huán) 前者較多，且主要應(yīng)用于臨床。如毒毛旋花甙元。,一般毒性規(guī)律： 甲型：苷元單糖苷二糖苷三糖苷 乙型：苷元單糖苷二糖苷,4甾體皂甙 以C27甾體化合物為苷元的一類皂苷，基本骨架為螺旋甾烷及其異構(gòu)體異螺旋甾烷，前者為L型(C25為S)，后者為D型(C25為R)。 甾體皂苷不含羧基，因而又稱為中性皂苷。 常見甾體皂苷元有劍麻皂苷元、薯預(yù)皂苷元、洋菝葜皂苷元等； 甾體皂苷除直接藥用外，更多地應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)黃體酮、性激素及皮質(zhì)激素。,甾體皂苷在植物中已發(fā)現(xiàn)近百種，但分布有限。 大部分集中在單子

11、葉植物的百合科、薯蕷科、龍舌蘭科及姜科，其植物葉中往往含有0.10.5的游離皂苷元。雙子葉植物僅在豆科、玄參科、蒺藜科、苦木科及茄科少數(shù)屬種有分布。 迄今已從薯蕷屬植物中共分得近個甾體皂苷元，以及大量甾體皂苷。含有強心苷的植物中常也含有甾體皂苷，如洋地黃種子中常含洋地黃皂苷。,結(jié)構(gòu)特征 C17側(cè)鏈有一特征的螺旋縮酮結(jié)構(gòu)； C18、C19角甲基均為型。 C3多有OH，雙鍵常在5（6）、9（11）、25（27）等位，羥基多在C12上。 F環(huán)有D(異)、L型；F環(huán)既有吡喃環(huán)，也有呋喃環(huán)，亦可開環(huán)。 稠合方式：BC、CD為反式，AB可順可反，即存在C5、C25兩類差向異構(gòu)體。,天然存在的螺旋甾烷存在C

12、-5和C-25兩類差向異構(gòu)體，其它手性碳的構(gòu)型是不變的。 螺旋甾烷的側(cè)鏈上有C-20，C-22和C-25三個手性中心，其中C-20和C-22分別為S和R構(gòu)型，C-25產(chǎn)生的異構(gòu)體在植物界廣泛存在。這兩種異構(gòu)體可相互轉(zhuǎn)化。,（1）螺甾烷類(C25為S）與異螺甾烷類(C25為R）,盾葉薯蕷（D.zingiberensis）和穿龍薯蕷（D.nirponica）是國內(nèi)生產(chǎn)薯蕷皂苷元的主要原料，前者的干燥莖中主要含三種皂苷：延令草次苷（trillin，99）、纖細(xì)皂苷（gracillin，100）和薯蕷皂苷元雙葡萄糖苷（diosgenin-diglucoside，101），后者的主要甾體皂苷成分為薯蕷皂

13、苷（dioscin，102）和纖細(xì)皂苷 。,除了OH-3與糖結(jié)合成苷外，其它羥基也常與糖結(jié)合形成雙糖鏈皂苷。如鈴蘭葡萄糖苷B（glucoconvallasaponin B，103）和鈴蘭皂苷D（convallasaponin D，104）。,（）呋甾烷類(F環(huán)開環(huán))和呋喃螺甾烷類(F環(huán)為呋喃環(huán)) 這兩種骨架均在新鮮植物材料中存在，在其干燥、貯藏過程中會發(fā)生變化。尤其是前者，原皂苷常發(fā)生酶促水解反應(yīng)，在分離過程中已被轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的次皂苷。對一些植物進(jìn)行重新研究表明，這兩類原皂苷在植物體內(nèi)是普遍存在著的，而以前人們對其中的螺甾烷類次皂苷做過大量的研究工作。 這兩類原皂甙的共同特點是：形成雙糖鏈皂苷，

14、其中一條為分枝低聚糖鏈。,呋甾烷類(F環(huán)開環(huán))： 對新鮮的盾葉薯蕷研究表明，其中主要含有兩種呋喃甾烷類原皂苷，原盾葉皂苷（protozingberenssaponin，117）和原纖細(xì)皂苷（protogracillin，118）。,注意：環(huán)開裂的雙糖鏈皂苷不具有皂苷通性，如無溶血作用，不能與膽甾醇形成復(fù)合物，也無抗菌活性。,呋喃螺甾烷類(F環(huán)為呋喃環(huán))： 這一類皂苷的數(shù)量很少，它與螺旋甾烷類皂苷不同之處是其苷元的F環(huán)是呋喃環(huán)，而不是吡喃環(huán)。 從茄屬新鮮植物中分得的兩個皂苷癲茄皂苷A和B，其皂苷元為紐阿替皂甙元。,5甾族生物堿 其母核是甾體，但骨架中又含有原子。 甾族生物堿主要分布于茄科、百合科

15、植物中 僅在茄科茄屬植物有60種植物中含有30余種這類化合物。 其結(jié)構(gòu)特點是C3-OH易結(jié)合成苷而存在 澳洲茄胺、茄定、番茄定、番茄次堿、貝母堿、藜蘆堿等。 有些常作為提取甾體化合物的原料。,一、理化性質(zhì) 1. 強心苷 強心苷都是中性化合物，為無色結(jié)晶或無定形粉末，味苦，有旋光性，能溶于甲醇、乙醇和水，難溶于乙醚、氯仿等。強心苷穩(wěn)定性較差，在酸或酶作用下易水解或異構(gòu)化。 強心苷在水中的溶解性與糖的數(shù)目、種類及苷元上親水基團的數(shù)目有關(guān)。 烏本(箭毒)苷,G毒毛旋花苷(用以制藥,非洲人用以制毒箭) 烏本甙雖為單糖甙、整個分子卻有八個羥基，水溶性大()。 洋地黃毒苷雖是三糖苷，但三分子糖均為洋地黃毒

16、糖，OH少，在水中溶解度小(140萬)，而易溶于氯仿(140)。,第三節(jié) 理化性質(zhì)與提取分離,2、甾體皂苷 甾體皂苷熔點較高(200以上)，常在熔點前即分解。其苷元熔點隨羥基增多而升高(200240) 甾體皂苷及其苷元的旋光性幾乎都表現(xiàn)為左旋，未飽和的苷元及其乙?；a(chǎn)物旋光性均較原苷元偏負(fù)(偏左旋)。 甾體原皂苷易被植物體內(nèi)的酶水解而產(chǎn)生次皂苷，使其水溶性降低。 甾體皂苷亦有溶血性，如薯蕷皂苷。 甾體皂苷乙醇溶液可與膽甾醇結(jié)合而以分子復(fù)合物形式沉淀。,顯色反應(yīng)與檢識 除與三萜皂苷、強心苷有類似的顯色反應(yīng)之外，還有以下特殊反應(yīng)： LB反應(yīng)：甾體皂甙經(jīng)一系列色變，最后呈污綠色，而三萜皂苷最終顯紅、

17、紫、蘭色，以示區(qū)別 三氯醋酸試驗：將試劑滴加于有甾體皂苷的斑點上，熱至60即有紅色漸變?yōu)樽仙?，而三萜皂苷須熱?00才顯紅、紅紫色。 ,二、提取分離,1.甾體皂苷元的提取 (1)酸水解法提?。涸趯嶒炇蚁扔眉状?乙醇、丁醇)從植物中提出粗皂苷，再酸水解，最后用有機溶劑萃取皂苷元。工業(yè)上直接酸水解：先用水浸透原料切片，再以濃硫酸使達(dá)量。在酸性溶液加熱水解后，過濾，藥渣水洗后干燥，再用有機溶劑提取甾體皂苷元，后一方法收率較低只有左右。 (2)預(yù)發(fā)酵水解法：原料在酸水解元之前經(jīng)預(yù)發(fā)酵或自然發(fā)酵處理，不但能縮短時間，還能提高苷元收得率。 利用此法，黃姜(即盾葉薯蕷)可提高收得率40，穿山龍(即穿龍薯蕷)

18、提高收率54左右。爾后，用HCl-丙酮體系在水解的基礎(chǔ)上萃取苷元。,2. 皂體皂苷的分離精制 （1）沉淀法 有分段沉淀法、鉛鹽沉淀法和膽甾醇沉淀法。鉛鹽沉淀法主要用于分離酸性皂苷和中性皂苷。 凡是具有OH的甾體皂苷均可被膽甾醇形成復(fù)合物而沉淀，沉淀依次用水、乙醇、乙醚等洗滌，以除去糖、色素、油脂等雜質(zhì)。沉淀干燥后即用索氏提取器以乙醚提出膽甾醇，殘留物即為甾體皂甙。 應(yīng)注意，在某些藥用植物體內(nèi)，有的甾體皂苷可能與其共存的甾醇類已形成分子復(fù)合物，不能為稀醇或醇提取出來。,分段沉淀法是向粗皂苷的甲醇(乙醇)溶液中在劇烈攪拌下逐漸加入乙醚、丙酮或其混合液(11)，即有沉淀析出，開始析出時夾帶較多雜質(zhì)，后續(xù)沉淀純度較高。分段沉淀或反復(fù)處理即可達(dá)精制目的。,(2) 層析法 常用氧