第八、九章 皂苷和强心苷 皂苷:saponins(水溶液振摇时能产生肥皂样持久性泡沫,故名皂苷)存在于植物界的一类结构较复杂的苷类化合物,其苷元大多属于螺甾烷及其生源相似的甾族化合物或三萜类化合物。 强心苷:Cardiac glycosides 自然界中存在的一类对心脏具有显著生理活性的甾体苷类化合物,是临床上常用于治疗急、慢性充血性心力衰竭与节律障碍的重要药物。
第一节 结构与分类 皂苷的分类及结构特点 皂苷按皂苷元化学结构可分为甾体皂苷和三萜皂苷。 甾体皂苷广泛分布于植物界,是以C27甾体化合物为苷元的寡糖苷。甾体皂苷元是医药工业中生产黄体酮、性激素和皮质激素的重要原料。 甾体皂苷的皂苷元基本骨架属于螺甾烷的衍生物,由27个碳原子组成,其中A、B、C、D为甾体基本母核,C22是螺原子。
根据甾体皂苷C25的构型和F环的环合状态,可将甾体皂苷元分为以下四种类型:
螺甾烷醇类 C25为S构型(C25甲基为β-构型)。 剑麻皂苷元是螺甾烷醇的衍生物,C12位有羰基,是有价值的合成激素的原料。
异螺甾烷醇类 C25为R构型,(C25甲基为a-构型)。 与螺甾烷醇类常共存于植物体中。本类型比较稳定,25-S极易转化为25-R型。 薯蓣皂苷元(薯蓣皂素)是制药工业的重要原料。
近年来还分离得到以下两种异螺甾烷醇的18-去甲基衍生物。
F环为开链衍生物。C22为有a-OH或a-OCH3,C26位有b-OH和b-D-葡糖形成的苷键。 呋甾烷醇类 F环为开链衍生物。C22为有a-OH或a-OCH3,C26位有b-OH和b-D-葡糖形成的苷键。 C26位的苷键易被酶解, F环随之环合为正常螺甾烷或异螺甾烷侧链的皂苷。此类皂苷均为双糖皂苷,被认为是前两类皂苷的生源前体。 例如与菝葜皂苷共存的原菝葜皂苷易被水解失去C26位的葡糖,同时F环环合,转为菝葜皂苷。 báqiā
变形螺甾烷醇类 F环为五元四氢呋喃环。 已发现的变形螺甾烷醇类皂苷数量很少,下列化合物是其中实例。
三萜皂苷-四环三萜骨架 四环三萜基本骨架也是甾体结构。 C18位连在C13位上称羊毛脂烷; C18位连在C8位上称达玛烷。
三萜皂苷-五环三萜骨架 五环三萜最常见的是: 齐墩果烷型(β-香树脂烷型):结构特点是C29、C30连在C20上。如齐墩果酸。 乌苏烷型( a-香树脂烷型):结构特点是C29、C30分别连在C19、C20上。 羽扁豆烷型:结构特点是E环是五元环,C19连接异丙基。
第二节 皂苷的理化性质 一、性状与溶解性 皂苷大多为白色无定型粉末,而皂苷元大多为晶体; 皂苷具有亲水性,易溶于热水或含水稀醇(少量醇可避免泡沫产生),在含水正丁醇中有较大溶解度。皂苷几乎不溶于或难溶于石油醚、苯、乙醚等亲脂性溶剂。向富含皂苷的醇液倾入大量乙醚或丙酮可将皂苷类化合物沉淀出来。 甾体皂苷元多有较好结晶,能溶于石油醚、氯仿等亲脂性溶剂中,而不溶于水。
熔点随羟基数目增加而升高。 甾体皂苷所具有的表面活性和溶血作用与三萜皂苷相似。但F环开裂的皂苷不具溶血作用,且表面活性降低。 甾体皂苷水液与碱式醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类生成沉淀。 皂苷与胆固醇(甾醇)形成沉淀(分子复合物),此特性常用于初步纯化。 甾体皂苷在无水条件下遇某些酸类可产生与三萜皂苷相似的显色反应。
二、发泡性 皂苷有降低水溶液表面张力的作用,多数皂苷的水溶液经强烈振荡能产生持久性的泡沫,并不因加热而消失。 原因:皂苷分子中 糖——亲水性 苷元——亲脂性 平衡状态 降低水溶液表面张力作用所致 但也有些皂苷起泡性不明显 用发泡实验可以初步判断皂苷的有无以及区别三萜皂苷与甾体皂苷。
发泡实验 ①取1g中药粉末,加水10mL,煮沸10min后过滤,取滤液振摇.产生持久性泡末 (15min以上)呈阳性。含蛋白质和黏液质的水溶液虽也能产生泡沫,但不能持久,很快消失,以此可区别二者。 ②取2支试管,分别加入0.1mol/L HCl和0.1mol/L NaOH各5mL,再各滴加3滴植物药水提取液,振摇1min,如两管形成泡沫持久相同,说明该植物药含三萜皂苷,如碱液管的泡沫较酸液管泡沫保持的时间长几倍,则证明含有甾体皂苷。
三、溶血性 溶血(hemolysis)红细胞破裂,血红蛋白逸出称红细胞溶解,简称溶血。皂苷有使血液中的红细胞破裂的作用。 溶血原因 : 多数皂苷 + 红细胞壁上的胆甾醇→复合物↓ 破坏血红细胞的正常渗透性 使细胞内渗透压增加而崩裂 溶血指数:皂苷对同一动物来源的红细胞稀悬浮液,在同一的等渗条件、缓冲条件及恒温下造成完全溶血的最低浓度。 溶血指数用途: 判断溶血能力的强弱 初步估计皂苷的浓度 在实际工作中可用溶血指数作为皂苷定量的指标。
四、皂苷的水解 皂苷所含的糖是a-羟基糖,因此水解条件较为剧烈。皂苷的水解有两种方式: 一次完成水解,生成皂苷元和糖; 分步水解生成次生苷或前皂苷元。 五、皂苷的皂色反应 皂苷在浓酸或某些Lewis酸存在条件下,可与某些试剂产生颜色反应,利用这些反应检识皂苷虽较灵敏,但专属性差。皂苷中糖或糖苷的一般显色反应也被在检识中应用。
①李伯曼(Liebermann)反应:将样品溶于乙酐中,加入浓硫酸1滴,呈: 黄色→红色→蓝色→紫色→绿色等变化,最后褪色。 ②醋酐-浓硫酸(Liebermann-Burchard)反应: 将试样溶于氯仿,加入浓硫酸-乙酐(1:20)数滴: 甾体皂苷→蓝绿色;三萜皂苷→红或紫色。 利用此反应可大至区别甾体皂苷和三萜皂苷。 ③氯仿-浓硫酸(Salkoski)反应:样品溶于氯仿中,加入浓硫酸后,则: 氯仿层→红色或蓝色;硫酸层→绿色荧光。
④三氯醋酸(Rosen-Heimer)反应:将含甾体皂苷样品的氯仿溶液滴在滤纸上,加三氯醋酸试液1滴: 甾体皂苷加热至60℃,红色渐变为紫色。 三萜皂苷须加热到100℃,红色渐变为紫色。此反应也可用于纸色谱显色。 ⑤五氯化锑(Kahlenberg)反应:五氯化锑属Lewis酸类试剂,皂苷与五氯化锑的氯仿溶液呈蓝紫色。 ⑥芳香醛-硫酸或高氯酸反应:常用试剂多为芳香醛或对二甲氨基苯甲醛。皂苷与此类试剂可呈明显的颜色反应。
甾体皂苷的生物活性和应用 甾体皂苷主要用于合成甾体激素、肾上腺皮质激素以及甾体避孕药物的重要原料。 某些甾体皂苷也具有降血糖、降胆固醇、抗军、杀灭钉螺、细胞毒等活性。 例如欧灵兰次皂苷就有显著的抗霉菌作用,也有抑制细菌作用。又如菝葜皂苷的抑瘤活性强于已知的抗癌药物长春新碱!
第三节 皂苷的提取与分离 一法(通法): 1)用不同浓度的乙醇或甲醇作溶剂提取皂苷。 2)将醇提取物混悬于水中,滤除不溶物,以强亲脂性有机溶剂萃取水液中的油脂、色素等(皂苷仍留于水中)。 3)用丁醇萃取水中的皂素。 4)浓缩丁醇萃取液得粗制总皂苷。
二法: 1)用石油醚等强亲脂性溶剂溶除植物原料中非皂苷类脂溶性杂质。 2)因多数皂苷难溶于冷甲/乙醇中,因此用甲或乙醇进行热提取,然后冷却提取液以使皂苷析出(浓缩后加入适量丙酮、乙醚等溶剂也可使皂苷沉淀析出)
(一) 皂苷元的提取 皂苷元多数难溶于或不溶于水,易溶于有机溶剂。 ∴ 1)一般采用加热酸解法将粗皂苷水解。 2)用与水不混溶的弱极性有机溶剂(如苯、氯仿)将皂苷元从水解液中提取出来。 3)或直接于加热下用酸水水解原料中皂苷。滤除不溶物,水洗,干燥,有机溶剂提取皂苷元。
(二) 皂苷的精制和分离 (1)分段沉淀法 利用皂苷难溶于乙醚、丙酮等溶剂的性质及相互间溶解性的差别,将粗苷首先溶于少量甲醇或乙醇中,然后逐滴加入乙醚或丙酮或乙醚-丙酮(1:1)的混合溶剂(加入的乙醚量以能使皂苷从醇溶液中析出为限),摇匀,皂苷即析出。如此反复处理,逐渐降低溶剂极性,不同极性的皂苷即可分批析出,从而达到分离和精制的目的。 一般来说,最先析出的沉淀中杂质可能较多,继续加入沉淀溶剂后得到的皂苷纯度提高;先沉淀析出的皂苷比后沉淀析出的极性要大。 此法虽简便,但往往分离不够完全,难以获得纯品。
提取薯蓣皂苷元的工艺流程
(2)胆甾醇沉淀法 利用甾体皂苷可与胆甾醇生成难溶性的分子复合物的性质,与其他水溶性成分分离,达到精制的目的。 方法是:先将粗皂苷溶于少量乙醇中.再加入胆甾醇的饱和乙醇溶液,直到不再析出沉淀为止(混合后需稍加热),收集沉淀,用水、醇、乙醚顺次洗涤,以除去糖类、色素、油脂和过量的游离胆甾醇,然后将此沉淀干燥,放入连续回流提取器中,用乙醚提取,此时甾体皂苷与胆甾醇形成的分子复合物可被分解,游离的胆甾醇溶于乙醚而被提取出来。残留物即为较纯的皂苷。
知母 Common Anemarrhena Rhizome 也叫毛知母,在全国各地都有栽培,它有很强的抗旱抗寒 能 力,属多年生草本植物,在干旱少雨的荒山、荒漠、荒地中都能生长,是绿化山区和荒原 的首选品种。 知母有抗菌、退热、镇静和抑制血小板聚集等作用。为常用中药材 。 在饲草方面,其茎叶生长茂盛,是牛羊的好饲草,如果第一年吃光了,第二年又会不断再生, 并多年不退化 。
知母根茎含有多种甾体皂苷。 从内蒙古赤峰地区产的知母根分得以下知母皂苷。
知母 乙醇浸膏 水溶液 水不溶部分 正丁醇浸膏 知母皂苷A1 丙酮洗脱液 正丁醇洗脱液 溶剂系统: (浓缩) (浓缩) 知母皂苷A2 95%乙醇(回流、提取3次) 乙醇浸膏 加水溶解 水溶液 水不溶部分 正丁醇萃取 乙醇中分步结晶 硅胶柱层析(I) 正丁醇浸膏 知母皂苷A1 硅胶柱层析,洗脱剂为: 1)丙酮 2)水饱和正丁醇 丙酮洗脱液 (浓缩) 溶剂系统: (I), CH3Cl-MeOH-H2O (90:35;6) (II), CH3Cl-MeOH-H2O (65:35;10) 正丁醇洗脱液 (浓缩) 丙酮中重结晶 硅胶柱层析(II) 知母皂苷A2 知母皂苷B
(3)色谱分离法 一些比较简单的皂苷可用以上几种方法分得单体,但一般只能得到相对纯的总皂苷,若需更进一步分离,一般采用色谱法。 ①吸附色谱法 吸附剂常用硅胶和反相硅胶,洗脱剂一般采用混合溶剂。例如,分离混合甾体皂苷元的方法是先将样品溶于2%氯仿的苯中,上柱后用此溶剂洗出单羟基皂苷元,再用含20%氯仿的苯洗出单羟基具酮基的皂苷元,最后用含10%甲醇的苯洗出双羟基皂苷元。 ②分配色谱法 由于皂苷极性较大,有时也采用分配色谱法分离。多用低活性的氧化铝或硅胶作吸附剂,以不同比例的氯仿-甲醇-水或其他极件较大的有机溶剂进行梯度洗脱。
③高效液相色谱法 一般采用反相色谱柱进行分离,以甲醇-水或乙睛-水系统为流动相分离和纯化皂苷可得到良好的效果。 ④大孔吸附树脂法 在对极性较大的甾体或三萜皂苷类成分的研究上,常将植物的甲醇提取物溶于水,直接进行大孔树脂柱色谱分离。先用水洗去糖分,后用不同浓度的乙醇或甲醇洗脱得不同组分的皂苷混合物,达到初步分离的目的。然后结合硅胶柱色谱或高效液相色谱法进—步分离纯化.得到单体皂苷类成分。
第四节 皂苷的结构鉴定 (1)紫外光谱 甾体皂苷元多无共轭系统,故在近紫外区无明显的吸收峰,但与浓硫酸作用后,可产生明显的吸收峰,可用于甾体皂苷元的定性定量测定。甾体皂苷与硫酸反应后,可在270~275nm、范围出现最大吸收峰,这与它们均只有E、F螺环缩酮结构有关; 凡C-12位上带有羰基的甾体皂苷元均有350nm的最大吸收峰, 若C-2位、C-3位上均有羟基,且C-5位、C-6位有双键的皂苷元,则于近235nm处有最大吸收峰。
(2)红外光谱 ①区别C-25的立体异构体,即是L系25S型或是D系25R型。 25-D系甾体皂苷有886~863cm-1、899~894cm-1、920~915cm-1及982cm-1四条谱带,其中899~894cm-1处的吸收较920~915cm-1处的强两倍。 25-L系甾体皂苷在857~852cm-1、899~894cm-1、920~915cm-1及986cm-1四条谱带,但其中920~915cm-1处的吸收较899~894cm-1处的强3~4倍。两系的此两条谱带的情况恰好相反,容易识到。
②判断C-11位或C-12位的羰基是否成共轭体系。 甾体皂苷元的C-11位或C-12位的有羰基(非共轮体系),则在1751~1705cm-1处只有一个吸收峰.且C-11位羰基比C-12位羰基的频率稍偏高。 如果C-12位羰基成为a,b-不饱和酮的体系(有双键成共轭体系),则在1605~1600cm-1(双键)及1697~1673cm-1(羰基)处各有一个吸收峰。 ③有双键的甾体皂苷元除在1580~1680cm-1有红外吸收峰外,在3070~3085cm-1和680~690cm-1处尚可见较弱的吸收峰。
(3)NMR谱 甾体皂苷核磁共振氢谱 在高场区有四个甲基特征峰: 单峰- C18-CH3和C19-CH3为表现为单峰的角甲基。 其它各碳原子上的氢化学位移相近,彼此重叠,难于辨认。
甾体皂苷核磁共振碳谱 由于13C NMR宽度比氢谱约大30倍,分子中的微小差异就能引起化学位移区别,加之利用全氢去偶、偏共振去偶和高分辨率碳谱的使用以及弛豫时间的测量,得到的参数几乎可以将皂苷元分子的27个碳全部辨别出来。
(4)质谱 ①甾体皂苷 质谱对测定甾体皂苷元的结构非常有用,主要是由于来源E环和P环的碎片离子在质谱中很有特征。它们的质谱中均出现一很强的m/z139基峰和中等强度的m/z 155碎片岭及一个很弱的m/z126辅助离子峰,这些峰均来自E环和F环部分。若C-26位联以羟甲基的甾体皂苷元,其基峰增加16个质量单位,为m/z155。△25(27)皂苷元其基峰为137。 在甾体皂苷的FD-MS谱中,除[M]+、[M-糖基]+及糖基碎片外,还存在一些特征碎片,如[M+H-糖基]+。因此,根据分子离子峰可确定糖的数量;解析分子离子减去糖基后的碎片峰,可推测糖的种类、连接顺序,同时还可通过苷元的碎片峰推测苷元的种类。 ②三萜皂苷 齐墩果12-烯类及熊果-12-烯类五环三萜,因其在C-12位和C-13位间有一双键.具有环己烯结构,很易发生RDA裂解,将分子分为两大碎片。根据生成的碎片离子峰可以来确定A、B环及D、E环上取代基的性质、数目及位置。
第九章 强心苷 第一节 结构与分类 强心苷是存在于植物中具有强心作用(心脏兴奋作用)的甾类化合物。富含强心苷的植物有玄参科、夹竹桃科、萝摩科和桑科等。强心苷由强心苷元和糖两部分组成。 ①强心苷元 甾体母核A/B由顺反两种稠合方式,但多数为顺式;B/C环都是反式;C/D都是顺式。 都有C3-OH且多为b-构型;C14-OH也是b-构型;C10上多为甲基,也可以是羟甲基、醛基、羧基等且都是b-构型;C13多为甲基;羰基一般在C11或C12位上;双键一般在C4(5)、C5(6)和C16(17); C17位有一个a,b-不饱和内酯环(五元g内酯或六元d内酯)且多为b-构型。命名时标以17b-H。其中含有五元g内酯环的为甲型强心苷元;含有六元d内酯环的为乙型强心苷元。
命名时: 甲型强心苷元以强心甾为母核; 乙型强心苷元以海葱甾或蟾酥甾为母核。
命名例: 毛地黄毒苷元:3b,14-二羟基-5b-强心甾-20(22)-烯 乌沙苷元:3b,14-二羟基-5a-强心甾-20(22)-烯
命名例: 毒毛旋花子苷元:3b,5,14-三羟基-19-醛基-5b-v 20(22)-强心甾烯 海葱苷元:3b,14-二羟基-海葱甾-4,20,22-三烯
少数强心苷元具有变形C/D环的甾体骨架。例如: 从欧洲夹竹桃中分离得到的oleagenin,C/D环以8,13相并连。 从杠柳属植物黑龙骨中分得的Periforgenin,C/D环也以8,13相并连。只是前者8位碳是S构型,而后者是R构型。
②糖部分 强心苷除含有六碳醛糖、6-脱氧糖、 6-脱氧糖甲醚和五碳醛糖外,还有只存在于强心苷中的D-洋地黄毒糖、加拿大麻糖等。 有些强心苷的糖上海带有乙酰基或氨基,见下例:
已从强心苷中分离出20余种糖分子,有些是常见的,也有一些是稀有的。一种配基与糖结合的不同形式就可组合成不同强心苷。 除葡糖、鼠李糖外还有: jí
③强心苷元与糖的连接方式 强心苷元皆以C3-OH与糖结合形成苷,可以是单糖苷、双糖苷、三糖苷甚至更多元的糖苷。苷元与糖有以下三种连接方式: 苷元-(2,6-二脱氧糖或6-脱氧糖)1~3-(a-羟基糖)1~2 苷元-(2,6-二脱氧糖或6-脱氧糖)1~3 苷元-(a-羟基糖) 现在已发现的强心苷有数百种,但用于或曾用于临床的不过二三十种,常用的不过六七种。苷元与糖的连接方式以第一种类型居多。
中药强心苷化合物 1)毛地黄强心苷 曾从紫花毛地黄叶分得30多种强心苷,后发现毛花毛地黄叶强心作用更强,主要成分是毛花毛地黄毒苷C。
夹竹桃
夹竹桃:夹竹桃又名柳叶桃,原产伊朗和印度。喜温暖湿润和阳光充足环境,耐寒性差,较耐阴,怕干旱,宜土层深厚、肥沃的沙壤土。 它的名字是因叶似竹叶,花如桃花而由来。宋朝翰林学士所吟的诗句:“妾容似桃萼,郎心如竹枝,桃花有时谢,竹枝无时衰”就是最贴切的写照。 树皮和树叶有毒,食用后的中毒症状与洋地黄中毒症状相同,表现为: (1)恶心、呕吐、腹痛、腹泻; (2)心律紊乱、心跳缓慢、不规则,最后出现室颤、晕厥、抽搐、昏迷、或心动过速、异位心律,死于循环衰竭。 干燥的夹竹桃3克就能使人死亡。夹竹桃含有多种强心苷成分,是一种中药,用于治疗心力衰竭。
黄花夹竹桃的果仁中含有多种强心苷,结构已知的有: 黄夹苷甲、乙,这两种为原生苷; 黄夹次苷甲、乙、丙、丁和单乙酰黄夹次苷乙。 市售的“强心灵”是用黄花夹竹桃果仁经发酵方法值得的上述5种次生苷的混合物。
第二节 强心苷的理化性质 一)物理性质 强心苷是中性化合物,多为无色结晶货物定性粉末,味苦,有旋光性。 可溶于水、醇或丙酮等极性较大的溶剂中。难溶于乙醚、氯仿、苯、石油醚等小极性溶剂中。 强心苷所含糖的数目和种类以及苷元中亲水性基团的多少对其溶解度有较大影响。
二)化学反应 1)异构化反应 在KOH或NaOH的水液中,强心苷分子中的内酯环将开环,酸化后又环合。 但用KOH或NaOH的醇溶液处理,内酯环将发生不可逆的异构化反应,酸化后也不能恢复原结构。
乙型强心苷在NaOH醇溶液中,内酯环开裂与醇形成酯,游离出来的烯醇与C14-OH脱水成环,生成失去生理活性的异构物。
2)脱水反应 在加热条件下,用酸水解强心苷时, C5-b-OH C14-b-OH(叔羟基)极易脱水生成脱水苷元。C3-羰基可使C5-b-OH更活化,温热下即可脱水生成烯酮。同理, C16-羰基可使C14-b-OH更活化。 此外,C10-醛基在酸性条件下能与C3-OH形成半缩醛。
3)苷键的水解 酸催化水解 强心苷元和2-脱氧糖形成的苷键或2-脱氧糖与其它糖形成的糖苷键极易被酸水解。 常用酸:0.02~0.05mol/L的盐酸或硫酸。 糖上2位的羟基干扰苷键氧原子的质子化,使水解不易进行。(增加酸浓度、延长水解时间或同时加压可水解,但常引起苷元脱水。
盐酸丙酮法水解(Mannich水解) 强心苷与含0.4%~1%氯化氢的丙酮液在室温下反应2周,糖中C2-OH和C3-OH与丙酮反应,进而水解。 苷元分子中的乡邻羟基也与丙酮发生反应生成苷元丙酮化合物,此物需再用稀酸并加热进行水解。
酶水解 在含强心苷的植物中均有选择性水解强心苷b-D-葡萄糖苷键的酶共存,但是尚无可以水解2-去氧糖苷键的酶。因此,与强心苷共存的酶只能使末位的葡萄糖脱离,而不能水解2-去氧糖,从而去除分子中的葡萄糖而保留2-去氧糖。 酶的水解能力主要受到强心苷结构类型的影响,一般来说,乙型强心苷比甲型强心苷更易被酶水解; 一般糖基比乙酰化糖基水解速度快。 由于甲型强心苷的强心作用与分子中糖基数目有关,即苷的强心作用强度为:单糖苷>二糖苷>三糖苷, 所以常利用酶解法使植物体内的原生苷水解成强心作用更强的次生苷。 除了利用原植物中与强心苷共存的酶外,还可以应用其他生物中的水解酶如青霉菌和蜗牛酶(是一种混合酶)甚至高等动物脏器中的酶来进行强心苷的结构改造。
碱水解 碱试剂可使强心苷分子中的酰基水解、内酯环开裂、△20(22)转位及苷元异构化等。 通过选择不同的碱试剂,可以进行温和的和剧烈的碱水解,前者只是使酯键水解而不影响内酯环,后者则将所有酰基水解且使酯环开裂。 一般的温和的碱水解所用碱试剂有碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钙和氢氧化钡,它们能选择性地水解苷元或糖基上的酰基而不影响内酯环,其中碳酸氢钠或碳酸氢钾主要使2-氧糖上的酰基水解,而2-羟基糖及苷元的酰基往往不被其水解;氢氧化钙或氢氧化钡可以使2-去氧糖、2-羟基糖及苷元上的2-羟基糖及苷元酰基水解 剧烈水解常用的碱试剂是氢氧化钠、氢氧化钾。在水溶液中,氢氧化钠、氢氧化钾能使强心苷的内配环开裂,酸化后又可重新闭环。在醇溶液中,氢氧化钠、氢氧化钾也能使内酯环开裂,但同时还使其结构异构化,故酸化也不再有可逆变化。
甲型强心苷在氢氧化钾的醇性溶液中,通过内酯环的质子转移、双键转移形成C-22活性亚甲基(许多颜色反应在碱液中进行,就是利用这一变化),继之由于C-14位羟基质子对C-20位的亲电加成作用而生成内酯型异构化苷,再经皂化作用开环而形成开链型异构化苷。 乙型强心苷在醇性氢氧化钾溶液中,不能发生双键转移,故亦不能形成活性亚甲基。但内酯环开裂后可生成甲酯异构化苷。
显色反应 ①甾体母核的显色反应(略) ②a,b-不饱和内酯环的显色反应: 甲型强心苷在碱性醇溶液中,双键由20(22)转移到20(21).生成C-22活性亚甲基,能与下列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,故无此类反应。此类反应不仅可用于强心苷的检识,还能用来区别甲型和乙型强心苷。 亚硝酰铁氰化钠试剂(Legal反应) :反应液呈深红色并逐渐褪去(凡分子中有活性亚甲基均有此显色反应)。 间二硝基苯试剂(Raymomd反应): 溶液呈紫红色。 3,5二硝基苯酸甲试剂(keddc反应) :呈红色或紫色。本试剂可用于强心苷纸色谱和薄层色谱显色剂,喷雾后显紫红色.几分钟后颜色消退。 碱性若味酸试剂(Baljet反应) :呈现橙或橙红色。
③a-去氧糖的显色反应 Keller-Killiani反应:观察界面和乙酸层的颜色变化。如有a-去氧糖存在,乙酸层渐呈蓝色。界面的呈色是由于浓硫酸对苷元所起的作用,渐渐扩散向下层,其颜色随苷元羟基、双键位置和数目不同而异。 过碘酸-对硝基苯胺反应:过碘酸使a-去氧糖氧化生成丙二醛,丙二醛遇对硝基苯胺液呈深黄色(紫外下呈黄色荧光斑点)。再喷氢氧化钠甲醇液后,色点转为绿色。
第三节 强心苷的提取分离 原料在保存或提取中,强心苷均可能被酶解而产生次生苷,增加了分离提纯工作难度。 1)原生苷提取 铅盐法;吸附法;溶剂法 2)次生苷提取 发酵酶解后有机溶剂提取 强心苷的分离 溶剂萃取法;逆流分配法;色谱法
提取分离实例 夹竹桃苷的提取(原生苷提取分离实例) 中国庭院观赏植物红花和白花夹竹桃含强心甾内酯型强心苷和孕甾烯酮型苷等十几种化学成分,其中主要强心成分是夹竹桃苷。 夹竹桃苷熔点250℃,能溶于乙醇、氯仿等,几乎不溶于水。
夹竹桃鲜叶 渗漉液 滤液 胶质沉淀 母液 混合粗苷 滤液 醇不溶性杂质 母液 粗品 夹竹桃苷纯品 (叶绿素等杂质) 绞碎;用60%乙醇渗漉 活性炭脱色;过滤 滤液 胶质沉淀 (叶绿素等杂质) 减压浓缩;冷冻结晶;过滤 母液 混合粗苷 加95%乙醇;水浴加热溶解;过滤 滤液 醇不溶性杂质 浓缩;冷冻结晶;过滤 母液 粗品 95%乙醇中重结晶 夹竹桃苷纯品
世上最毒的树---见血封喉 箭毒木是一种桑科植物。学名为Antiaris tocicaria,是一种落叶乔木,树干粗壮高大,树皮很厚,既能开花,也会结果;果子是肉质的,成熟时呈紫红色。 箭毒木的杆、枝、叶子等都含有剧毒的白浆。用这种毒浆涂在箭头上,即为毒箭。 箭头一旦射中野兽,野兽很快就会因鲜血凝固而倒毙。如果不小心将此液溅进眼里,可以使眼睛顿时失明,甚至这种树在燃烧时,烟气入眼里,也会引起失明。我国给这种树取名“见血封喉”,形容它毒性的猛烈。被人们认为是世界上最毒的树木。 猎物的肉是不能吃的,否则,人也会中毒而死去。因此,西双版纳的各少数民族,平时狩猎一般是不用毒箭的。 见血封喉的毒液成份是见血封喉苷,具有强心,加速心律、增加心血输出量作用,在医药学上有研究价值和开发价值。
见血封喉为桑科见血封喉属植物。这一属共有4种,生长在亚洲和非洲的热带地区,都含有剧毒的乳汁。我国只有见血封喉一种,生长在云南的西双版纳及广西南部、广东西部和海南省的热带森林中。 见血封喉为高大的常绿乔木,树高可达30多米。它的茎杆基部具有从树干各侧向四周生长的高大板根。 春夏之际开花,秋季结出一个个小梨子一样的红色果实,成熟时变为紫黑色。这种果实味道极苦,含毒素,不能食用。
见血封喉苷 是见血封喉(箭毒木)的有毒成份。 见血封喉苷由伤口或消化道进入体内,对心脏有强烈毒性,受毒害者因心脏停止跳动而死亡。 见血封喉苷有a-和b-型之分,其差别就是结合的糖的种类的不同,前者结合的是脱氧古洛糖;后者则是鼠李糖。
第四节 强心苷的结构鉴定 (1)紫外光谱 强心苷类化合物由于分子中苷元部分存在五元或六元不饱和内酯环,故其紫外吸收光谱的特征较显著。 一般说来,具有△ab五元不饱和内酯环的甲型强心苷元在200~217nm(lge 4.20~4.24)处呈现最大吸收,而其他位置上的非共轭双键在紫外区无吸收。 具有△ab,gd六元不饱和内酯环的乙型强心苷元的紫外光谱特征吸收在295~300nm(lge 3.39)处。两类强心苷元的紫外吸收光谱的特征吸收区别显著,可供结构鉴别。
(2)红外光谱 强心苷类化合物由于分子中苷元上具有不饱和内酯结构,uC=O峰为特征吸收峰,其波数与环内共轭程度有关,而与分子中其他基团无关。 △ab五元不饱和内酯环一船在1800~1700 cm-1处有两个强吸收峰; △ab,gd六元不饱和内酯环的羰基吸收峰与五元不饱和内酯环相同,也有两个吸收峰,但由于环内共轭程度增高,导致两个吸收峰较五无不饱和内酯环的相应吸收分别向低波数位移约40cm-1。
本章重点 1)掌握强心苷苷元部分的结构特征及类型,强心苷糖部分的结构特征及其与苷元的连接方式。 2)掌握强心苷的颜色反应,及其应用及强心苷的紫外和红外光谱特征。 3)了解强心苷的质谱和核磁共振氢谱的特征;熟悉强心苷的提取分离方法和生理活性。 4)掌握甾体皂苷的结构特点和类型及典型的代表化合物 5)掌握皂苷的理化性质 熟悉皂苷类的波谱特征
复习题 1)写出甲型强心苷元及乙型强心苷元母核。 2)写出甾体皂苷元的四种结构通式。 3)如何检识样品中是否含有皂苷? 4)如何区别甾体皂苷与强心苷? 5)如何区别甾体皂苷与三萜皂苷? 6)名词解释:皂苷、甾体皂苷、三萜皂苷、溶血作用、溶血指数、强心苷。