天然药物化学第九章 强心苷

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第九章　 强 心 苷知识要求掌握强心苷的结构与分类、水解性、显色反应熟悉强心苷的性状、溶解性、提取分离、色谱鉴定、实例分析了解强心苷的结构与强心作用的关系能力要求熟练应用强心苷的显色反应区别甲型与乙型强心苷熟练应用强心苷的提取与分离技能。学会强心苷的鉴别方法一、定义强心苷是存在于植物中具有强心作用的甾体苷类化合物，由强心苷元和糖缩合而产生的一类苷。

强心苷是治疗室率过快心房颤动的首选药和慢性心功能不全的主要药物。1785年，国外使用洋地黄叶治疗水肿，到现在已从十几个科一百多种植物中发现强心苷类，主要有夹竹桃科、玄参科、萝摩科、卫矛科、百合科、大戟科等等。尤其在玄参科和夹竹桃科植物中最多。较重要的植物有黄花夹竹桃、紫花洋地黄、毛花洋地黄、杠柳、铃蓝、海葱、福寿草、羊角拗等。动物中尚未发现有强心苷类成分，蟾蜍中所含的蟾毒也对心肌有兴奋作用，具强心作用，但其非苷类，而属甾类。常见的含强心苷的天然药物铃兰、紫花洋地黄R为鼠李糖铃兰毒苷洋地黄毒苷黄花夹竹桃黄夹苷甲黄夹苷乙蟾蜍蟾毒灵第一节、结构和分类

一、强心苷元部分1.基本结构强心苷是由强心苷元与糖二部分构成。强心苷元是由甾体母核与C17取代的不饱和内酯环组成（1）苷元母核苷元母核A,B,C,D四个环的稠合构象对强心苷的理化及生理活性有一定影响。天然界存在的强心苷元B/C环是反式，C/D环是顺式，A/B环大多数为顺式----洋地黄毒苷元(digitoxigenin)，少数为反式----乌沙苷元(uzarigenin).天然存在的强心苷元洋地黄毒苷元乌沙苷元夹竹桃苷元绿海葱苷元蟾毒素2.结构类型根据C17位侧链的不饱和内酯环不同分为：甲型：C17位侧链为五元环的△-内酯乙型：C17位侧链为六元环的△-

-内酯这两类大都是β-构型，个别为α-构型，α-型无强心作用。

甲型强心苷元：C17位上连五元不饱和内酯环，即△αβ-γ-内酯----强心甾烯型。以强心甾（cardenolide）为母核命名。 二、糖部分构成强心苷的糖有20多种，根据C2位上有无-OH分为α-OH （2-OH）糖及α-去氧糖（2-去氧糖）两类。后者主要见于强心苷。1.-羟基糖　除广泛分布于植物界的D-葡萄糖、L-鼠李糖外，还有：（1）6-去氧糖如：L-夫糖、D-鸡纳糖等。（2）6-去氧糖甲醚如：L-黄夹糖、D-洋地黄糖等。2. -去氧糖（1）2,6-二去氧糖如： D-洋地黄毒糖等。（2）2,6-二去氧糖甲醚如：L-夹竹桃糖、

D-加拿大麻糖等。

构成强心苷的糖对强心 　 作用的影响构成强心苷的糖数目和种类不同，对强心苷活性影响不同。甲型强心苷元及其苷的毒性规律一般为：　　 苷元二糖苷>三糖苷单糖苷的毒性次序为：　　葡萄糖苷>甲氧基糖苷>6-去氧糖苷 >2, 6-去氧糖苷三、糖和苷元的连接方式强心苷中，多数是几种糖结合成低聚糖形式再与苷元的C3-OH结合成苷，少数为双糖苷或单糖苷。糖和苷的连接方式有三种： Ⅰ型:苷元-(2,6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)Y　Ⅱ型:苷元-(6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)Y　 Ⅲ型：苷元-（D-葡萄糖）Y　 X=1-3;　　 Y=1-2一般初生苷其末端多为葡萄糖。天然存在的强心苷多数属于Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅲ型较少。结构举例二. 溶解性

强心苷的溶解性与所连糖的种类和数目有关，一般可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂；难溶于乙醚、苯、石油醚等非极性溶剂。 弱亲脂性苷微溶于氯仿-乙醇(2:1)，亲脂性苷微溶于乙酸乙酯、含水氯仿、氯仿-乙醇（3:1）。

一般糖基多的原生苷比次生苷或苷元的亲水性强、亲脂性弱，可溶于水等高极性溶剂而难溶于低极性溶剂，多为无定形粉末。 洋地黄毒苷是一个三糖苷，但3分子糖都是洋地黄毒糖，整个分子只有5个羟基，故在水溶液中溶解度小(1:100000000)，溶于氯仿（1:40）。洋地黄毒苷另：脱水反应　 强心苷混合强酸（3%-5%HCl）加热水解时，苷元往往发生脱水反应。 （1）C14-OH最易发生脱水反应生成缩水苷元。 （2） 同时存在C14-OH和C16-OH，也易脱水，得到二缩水苷元。（3）如将C3-OH氧化为酮基，则更使C5叔羟基活化，在温热条件下即可脱水而形成烯酮。同样，C16被氧化为酮基，也能促使C14-叔羟基脱水而形成烯酮。（4） 若C4位有双键，可促使C3-OH与C4-H脱水，生成共轭双键。三. 水解性　 水解反应是研究强心苷组成的常用方法，分化学方法和生物方法两大类，化学方法主要有酸水解、碱水解和乙酰解；生物方法主要有酶水解。糖部分不同，其水解产物难易及产物均不同。（一）酸催化水解1. 温和酸水解： 　用稀酸（0.02-0.05mol/L)

的盐酸或硫酸在含水醇中经短时间（半小时至数小时）加热回流，可使Ⅰ型强心苷水解成苷元和糖。主要水解苷元和α-去氧糖之间的苷键或

α-去氧糖与α-去氧糖之间的糖苷键。而α-去氧糖与葡萄糖之间的糖苷键不易断裂。对苷元影响较小，不会引起脱水反应。但不适于16位有甲酰基的洋地黄强心苷类，在此种条件下，16位甲酰基水解为羟基，得不到原生苷元。2.  强烈酸水解用较浓酸（3%--5%）长时间加热回流或同时加压，可水解Ⅱ型和Ⅲ型强心苷，得到定量的葡萄糖。可水解α-羟基糖。因为α位的羟基阻碍了苷原子的质子化，使水解较困难。 但此法常引起苷元失去1分子或数分子水,形成脱水苷元。 2.酶水解法酶水解具有反应温和、专一性强的特点含强心苷的植物中，有水解葡萄糖的酶，在适宜条件下，能水解糖链末端的葡萄糖。但无水解α-去氧糖的酶，所以能水解除去分子中的葡萄糖而保留α-去氧糖。 蜗牛酶（一种混合酶，蜗牛肠管消化液经处理而得）几乎能水解所有的苷键，能将强心苷分子的糖逐步水解，直至获得苷元，常用来研究强心苷的结构。

紫花洋地黄苷A紫花苷酶洋地黄毒苷+D-葡萄糖紫花洋地黄苷B紫花苷酶羟基洋地黄毒苷+D-葡萄糖3. 碱水解法强心苷的苷键为缩醛结构，可被酸或酶水解，而不被碱水解。碱试剂主要使分子中的酰基水解、内酯环裂开、△20（22）转位及苷元异构化等。A. 酰基的水解在强心苷的苷元或糖基上常有酰基存在，一般可用碱试剂处理使酯键水解脱去酰基。NaHCO3,KHCO3-----使α-去氧糖上的酰基水解，而α-羟基糖及苷元上的酰基多不被水解；

Ca(OH)2,Ba(OH)2----使α-去氧糖、α-羟基糖及苷元上的酰基水解； NaOH碱性太强，不但使所有酰基水解，还使内酯环开裂，故很少使用。

B. 内酯环的水解

NaOH或KOH的水溶液使内酯环开裂，酸化后又闭环。但在强心苷的醇溶液中加NaOH或KOH内酯环开裂，酸化后不能闭环。　　　　　　　　四．显色反应

强心苷颜色反应很多，根据颜色反应发生在分子的不同部位可分为三类：

（一）作用于甾体母核的反应： 　　1.醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-burchard rection) 　　2.氯仿-浓硫酸反应（Salkowski reaction) 　　3.三氯化锑或五氯化锑反应 （二）作用于α,β不饱和内酯环的反应： 　　甲型强心苷在碱性醇溶液中，发生双键转移，生成活性亚甲基，故可与活性亚甲基试剂作用而显色。 　　乙型强心苷无此类反应。

甲型强心苷在醇性KOH溶液中，通过内酯环的双键转移和质子转移形成C22活性亚甲基，C14羟基质子对C20的亲电性加成作用而生成内酯型异构化苷，再经皂化作用开环而生成开链型异构化苷。乙型强心苷在醇性KOH溶液中，不发生双键转移，但内酯环开裂生成酯，再脱水形成开链型异构化苷。1.Legal反应（亚硝酰铁氰化钠试剂）：

　　取样品1-2mg，溶于2-3滴吡啶中，加一滴3%亚硝酰铁氰化钠溶液和一滴2mol/L NaOH溶液，样品液呈深红色并渐渐褪去。 2.Raymond反应（间二硝基苯试剂）：

取样品约1mg，以少量的50%乙醇溶解后加入0.1ml1%间二硝基苯乙醇溶液，摇匀后再加入0.2ml20%NaOH溶液，呈紫红色。3.Kedde反应 （3,5-二硝基苯甲酸试剂） 　取样品的甲醇或乙醇溶液于试管中，加入3,5-二硝基苯甲酸试剂3-4滴，产生红或紫红色。 4.Baljet反应（碱性苦味酸试剂） 　 取样品的甲醇或乙醇液于试管中，加入碱性苦味酸试剂数滴，呈现橙或橙红色。有时需放置15min后显色。 小结.不饱和五元内酯环反应

反应名称　　　　 试剂　　　　　颜色　　　 λmax(nm)Legal反应　　　 亚硝酰铁氰化钠　　　 深红或蓝　　　　470Kedde反应　　 3,5-二硝基苯甲酸　　 深红或红　　　　590Raymond反应　　间二硝基苯　　　　　紫红或蓝　　　　 620Baljet反应　　　　　 苦味酸试剂　　　　　橙或橙红　　　　 490

条件：　　　　　碱性，　　　　　　　　颜色共性：红色系列　　　　试剂：　　　　缺π类

（三）作用于2-去氧糖的反应

1. Keller-kiliani(K-K)反应

此反应是α-去氧糖(2-去氧糖）的特征反应，对游离的α-去氧糖或在反应条件下能水解出α-去氧糖的强心苷都可显色。取样品1mg溶于5ml冰乙酸中，加一滴20%三氯化铁水溶液，倾斜试管，沿试管壁加入5ml浓硫酸，若有α-去氧糖存在，乙酸层渐呈蓝或蓝绿色。但若不显色，不能说明无2-去氧糖。2.占吨氢醇反应: 取样品加入占吨氢醇试剂，置沸水浴中3min，如含2-去氧糖显红色。 3.过碘酸-对硝基苯胺反应：含2-去氧糖样品反应后呈深黄色斑点，紫外灯下为棕色背底上出现黄色荧光斑点。 4.对-硝基苯肼反应：样品反应后呈红色或紫红色。对α-去氧糖和葡萄糖结合的，K-K反应阴性的也可呈阳性反应。5.对-二甲氨基苯甲醛反应：样品反应后呈灰 红色斑点。第三节　提取分离强心苷含量很低，多与糖类、皂苷、色素、鞣质等共存，这些成分的存在可影响强心苷在溶剂中的溶解度。同时，强心苷的原生苷和次生苷共存，且很多结构相似的苷同存，故提取分离较难。因酸碱可使强心苷发生水解、脱水和异构化，故提取分离时应注意控制酸碱性。

注意的问题：　　1.共存物质：糖类、皂苷、色素、鞣质　　2.原生苷水解问题（一）

原生苷：抑制酶的活性　　 ⑴新鲜药材，采后低温速干　　 ⑵直接沸水或60~70℃水提取　　 ⑶70~80%乙醇或甲醇提取

(4)药材加中性盐如硫酸铵等，再提取

（二） 次生苷：利用酶的活性　 药材+水→25~40℃ 　 发酵12h以上，醇提取

1.溶剂法：

种子药材：⑴脱脂，再醇提取　　　　　　　　　　⑵醇提浓缩液，石油醚萃取油脂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （氯仿:甲醇)萃取苷茎叶药材：去脂溶性色素的方法　

醇提浓缩，冷置析胶（叶绿素析出胶状物　 醇提浓缩，石油醚萃取色素　 醇提浓缩，NaOH，叶绿素被皂化　 醇提取液，活性炭脱色二、纯化2.铅盐法：

醋酸铅沉淀醇提取液中：酸、酚酸、皂苷类

　 强心苷易被沉淀吸附

3.吸附法：活性炭短柱吸附：

醇提液中叶绿素等脂溶性色素氧化铝短柱吸附：　　　　醇提液中糖、水溶性色素、皂苷被吸附　　　　强心苷易被沉淀吸附损失 三、分离（一）两相溶剂萃取法：　氯仿甲醇水毛花洋地黄苷A毛花洋地黄苷B毛花洋地黄苷C1:2251:550　1:2000均1:20几乎不溶　依据上面溶解度如何进行萃取法分离A、B、C？　　　（二）逆流分配法（CCD）：

如：流动相：CHCl3　 ，　　　　 固定相：水　　　　　n=3 时，　得到3个流动相CHCl3（亲脂性成分）　　　　　　　　　　　　　　　　　　3个固定相水相（亲水性成分）　分离因子β较小，简单萃取几次效果不佳　　　所以采取多次、连续的萃取分离过程。　 例如：黄花夹竹桃苷A、B的分离

9次CCD 　　　　　 氯仿层6~7管：苷A 　　　　　 水层2~5管：苷B

（三）色谱分离法：　　 吸附色谱：苷元、次级苷、单糖苷　　 分配色谱：弱亲脂性苷类

液滴逆流色谱（DCCC）：　　 高速逆流色谱（HSCCC）：　　 后二者克服固体载体的不可逆吸附、样品峰拖尾等弊端。 第四节 色谱鉴定一、纸色谱强亲脂性固定相：甲酰胺、丙醇移动相：甲酰胺饱和的苯、甲苯或苯-三氯甲烷（9:1）弱亲脂性固定相：甲酰胺移动相：二甲苯-丁酮-甲酰胺（25:25:2）亲水性固定相：水移动相：水饱和的丁醇或丁醇-甲苯-水（6:3:1）二、薄层色谱吸附薄层色谱吸附剂：硅胶展开剂：二氯甲烷-甲醇-甲酰胺（80:19:1）、乙酸乙酯-甲醇-水（80:5:5）吸附剂：反相硅胶展开剂：甲醇-水或三氯甲烷-甲醇-水分配薄层色谱支持剂：硅胶、硅藻土、纤维素固定相：甲酰胺、10