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1、第第7章章 甾体化合物甾体化合物 一、一、概述概述 二、二、甾体化合物的性质甾体化合物的性质 三、三、代表性甾体化合物代表性甾体化合物 四、四、甾体甾体皂苷皂苷 五、五、强心苷强心苷一、一、甾体化合物的结构与命名甾体化合物的结构与命名 甾体化合物甾体化合物在生命活动中起调节和控制作用。例在生命活动中起调节和控制作用。例性激性激素素调节性功能及调节生育，调节性功能及调节生育，皮质激素皮质激素调节水盐代谢及糖调节水盐代谢及糖的平衡。的平衡。甾体化合物主要有胆甾醇，胆汁酸，性激素，甾体化合物主要有胆甾醇，胆汁酸，性激素，肾上腺皮质激素，甾体生物碱等。肾上腺皮质激素，甾体生物碱等。1.1.甾体化合物的
2、结构甾体化合物的结构 甾体化合物基本母核甾体化合物基本母核(结构结构)为为环戊稠多氢化菲环戊稠多氢化菲，一般含，一般含有三个支链，其中有三个支链，其中R1、R2常常为甲基，为甲基，R3因化合物不同而因化合物不同而异。异。环戊稠多氢化菲环戊稠多氢化菲R3R1R2 甾体化合物的立体构型主要有甾体化合物的立体构型主要有两大类两大类，分别称为胆甾，分别称为胆甾烷系和粪甾烷系。烷系和粪甾烷系。胆甾烷系胆甾烷系(别系别系)A,B环反式环反式(5系系)A,B环环aa型连接型连接 CH3CH3RHHHH1819BACH3HCH3RAB粪甾烷系粪甾烷系(正系正系)A,B环顺式环顺式(5系系)A,B环环ae型连接
3、型连接 18及及19位位上的甲基称上的甲基称角甲基角甲基，在环平面上方，在环平面上方(或前方或前方)的角的角甲基称甲基称-角甲基角甲基，在环平面下方，在环平面下方(或后方或后方)的甲基称的甲基称-角甲基角甲基。天然存在的甾体化合物中都是天然存在的甾体化合物中都是-角甲基，其它基团根据其角甲基，其它基团根据其在环平面前方还是在环平面的的后方，用在环平面前方还是在环平面的的后方，用-或或-表示。表示。CH3CH3RHHHH1819BACH3CH3RHAB两个甾体化合物：两个甾体化合物：(1)黄体酮黄体酮：分子式为分子式为C21H30O2，学名为，学名为4-孕甾烯孕甾烯-3,20-二酮二酮，具有保胎
4、，具有保胎作用，可从胆固醇来合成。作用，可从胆固醇来合成。(2)氢化可的松氢化可的松 分子式为分子式为C21H30O5，又称皮，又称皮质醇。具生理活性，主要用于质醇。具生理活性，主要用于治疗皮炎和风湿性关节炎，治疗皮炎和风湿性关节炎，C11上上-OH是是-式，式，C17上上-OH是是-式式 即即11,17,21-三羟基三羟基-4-孕甾孕甾烯烯-3,20-二酮二酮。CH3CH3CCH3OHHHOCH3CH3CCH2OHOHHHOHOOH 与氢化可的松相似结构的另一与氢化可的松相似结构的另一化合物，无生理作用，与氢化可化合物，无生理作用，与氢化可的松的差异是的松的差异是C11上上-OH是是-式。式
5、。(11-羟基，羟基，17-羟基羟基)HOH2COOOHHO2.2.甾体化合物命名甾体化合物命名 结合结合IUPAC命名法与中文特点，一些母体化合物的名称命名法与中文特点，一些母体化合物的名称表述如下：表述如下：(1)雄雄(甾甾)烷烷(Androstane)(2)雌雌(甾甾)烷烷(Estrane)12345678910111213141516171819123456789101112131415161718(3)孕孕(甾甾)烷烷(Pregnane)：(6)豆甾烷豆甾烷(Stigmastane)(4)胆甾烷胆甾烷(Cholestane)(5)麦角甾烷麦角甾烷(Ergostane)20212223
6、2425 2627282829例：例：17-羟基羟基-4-孕甾烯孕甾烯-3,20-二酮二酮 5,7,22-麦角甾三烯麦角甾三烯-3-醇醇 OOOHHHHOHO OHOOOBrH 3-羟基羟基-5-胆甾胆甾-6-酮酮 6-溴溴-5-孕甾孕甾-7,20-二酮二酮 二、甾体化合物的一些反应与构象的关系二、甾体化合物的一些反应与构象的关系 甾体化合物的反应过程、速度和构象有关，胆甾烷与粪甾体化合物的反应过程、速度和构象有关，胆甾烷与粪甾烷的构象如下所示。甾烷的构象如下所示。5-胆甾烷构象，胆甾烷构象，A,B环反式，天环反式，天然界甾体然界甾体C3上上-OH绝大多数为绝大多数为-式式(e(e键键OH)O
7、H)，C17上上R为为-式，式，45、56位双键易反应。位双键易反应。5-粪甾烷构象，粪甾烷构象，A,B环顺环顺式，式，C3上上-位稳定，位稳定，-OH多多(e(e键键OH)OH)。5-胆甾烷构象：胆甾烷构象：5-粪甾烷构象：粪甾烷构象：CH3HCH3RHH(e)(a)(a)(e)CH3CH3RHHH1.1.甾醇和碱作用甾醇和碱作用 5-胆甾烷胆甾烷-3-醇醇(e键键)5-胆甾烷胆甾烷-3-醇醇(a键键)(90%)(10%)(10%)(90%)胆甾烷中羟基在胆甾烷中羟基在e键上比键上比a键上稳定，因此含量较高，而键上稳定，因此含量较高，而粪甾烷的情形正好相反。粪甾烷的情形正好相反。HOHC2H
8、5ONaHOHHOHC2H5ONaHOH2.2.甾醇的酯化反应甾醇的酯化反应 规律规律：e键上的键上的-OH易和易和-COOH酯酯化，与化，与a键上键上-OH相比可达相比可达98%以上。以上。3-OH(e键键)与氯甲酸乙酯的反应产物占绝大多数，与氯甲酸乙酯的反应产物占绝大多数，C5-OH与与C6-OH(a键键)几乎不反应。几乎不反应。3.3.水解反应水解反应 规律规律：在：在e键上的酰氧基酯水解速度比在键上的酰氧基酯水解速度比在a键上快许多倍。键上快许多倍。胆甾醇胆甾醇3式快；粪甾醇式快；粪甾醇3式快。式快。RClCOOOHOHCH3CH3水解胆甾醇系：胆甾醇系：粪甾醇的情形与胆甾醇相反。粪甾
9、醇的情形与胆甾醇相反。HHRCOORCOO+HOHHHO+多多 少少4.4.卤化反应卤化反应 常用常用PBr3，PCl5作卤化剂。卤化过程中易发生构型转化作卤化剂。卤化过程中易发生构型转化(SN2)，也有构型不变产物，也有构型不变产物(e键上引入卤素键上引入卤素)。例下列过程引。例下列过程引入卤素构型不变。入卤素构型不变。5.5.消去反应消去反应 消去反应的结果是脱去一些象消去反应的结果是脱去一些象H2O一样的小分子而生一样的小分子而生成双键产物。成双键产物。当两个被消去基团处在反式双竖键当两个被消去基团处在反式双竖键(双双a键键)容易发生消容易发生消去反应；反式双去反应；反式双e键或顺式双竖
10、键都不易消去。键或顺式双竖键都不易消去。HCH3RCH3RCH3CH3HPBr3HOBrOHBr 2-2-烯键化合物烯键化合物 3-3-次甲基衍生物次甲基衍生物 由于由于2-烯键化合物存在烯键化合物存在超共轭超共轭(-共轭共轭)效应效应，而，而3-次次甲基衍生物为端位烯，内能高，因此稳定性为甲基衍生物为端位烯，内能高，因此稳定性为2-烯键化烯键化合物大于合物大于3-次甲基衍生物。次甲基衍生物。H3COHCH3CH3RCH3CH3RHH3CPOCl3-吡啶HPOCl3-吡啶CH3HOCH3CH3RCH3CH3RH2CH6.6.加成反应加成反应 例如胆甾醇的加成反应，因为例如胆甾醇的加成反应，因为
11、C18，C19角甲基都是角甲基都是-型，型，所以双键加成时从位阻较小的所以双键加成时从位阻较小的-面向双键进攻，分别得面向双键进攻，分别得到胆甾到胆甾-3,5,6-三醇与三醇与5,6-二溴胆甾二溴胆甾-3-醇。醇。5,6-二羟基产物二羟基产物顺式加成产物顺式加成产物5,6-二溴产物二溴产物(反反式加成产物式加成产物)RHO中性KMnO4（冷）或OsO4Br2/CS2ROHHOOHRHOBrBr双键加溴过程：双键加溴过程：两个溴都在两个溴都在a键上键上,不稳定，易发生消不稳定，易发生消去反应去反应 粪甾烷系二溴产物，较稳粪甾烷系二溴产物，较稳定，两个溴在定，两个溴在e键上，但键上，但OH在在a
12、键上键上 HOCH3CH3RBr+HOCH3CH3RBr+Br_RCH3HOCH3Br10天后BrRCH3CH3BrBrHO7.7.羰基加成羰基加成-消去反应消去反应 ROPh3P=CH2Witting反应RH2C8.8.氧化反应氧化反应 常用铬酸、常用铬酸、HOBr等氧化剂氧化羟基。氧化规律：等氧化剂氧化羟基。氧化规律：OH处在处在a键上易氧化键上易氧化。甾醇羟基被氧化活性次序从易到难排。甾醇羟基被氧化活性次序从易到难排列如下：列如下：11-OH2-OH3-OH2(3)-OH (a键键)(a键键)(a键键)(e键键)100 20 3.0 1.3(1.0)氧化相对速率氧化相对速率 Grimme
13、r在在1960年用铬酸氧化各种甾醇得不同速率，年用铬酸氧化各种甾醇得不同速率，以测定甾体化合物碳环上羟基位置和取向，此为一种有以测定甾体化合物碳环上羟基位置和取向，此为一种有效的分析方法。效的分析方法。双键氧化断裂常用高锰酸钾、臭氧化锌粉水解。双键氧化断裂常用高锰酸钾、臭氧化锌粉水解。9.9.还原反应还原反应羰基还原时常用还原剂羰基还原时常用还原剂LiAlH4、NaBH4等，例：等，例：HOOCOOKMnO4t-BuOH,K2CO3,35oCOCCH3OOORRHOH（1）LiAlH4（2）H2O 三、代表性甾体化合物三、代表性甾体化合物 1.1.甾醇甾醇 甾醇是脂肪不能被皂化部分分离得到的饱
14、和或不饱和甾醇是脂肪不能被皂化部分分离得到的饱和或不饱和的第二级醇的第二级醇(仲醇仲醇)，无色结晶，几乎不溶于水，但易溶于，无色结晶，几乎不溶于水，但易溶于有机溶剂。甾醇在有机溶剂。甾醇在C3上上-OH都是都是-型，在天然界中以游离型，在天然界中以游离醇或高级脂肪酸酯形式存在。醇或高级脂肪酸酯形式存在。主要有三大类：主要有三大类：(1)动物甾醇动物甾醇 动物体内动物体内 (2)微生物甾醇微生物甾醇 酵母菌，霉菌酵母菌，霉菌 (3)植物甾醇植物甾醇 植物体内植物体内 甾醇基本母核：甾醇基本母核：多数甾醇多数甾醇C5，C6之间有双键，重要的几种甾醇见表之间有双键，重要的几种甾醇见表7-1。例：例：
15、胆甾醇，双键位置在胆甾醇，双键位置在5位；麦角甾醇位；麦角甾醇，双键位置在，双键位置在5,7,22 位。位。RHOAB(1)(1)胆甾醇胆甾醇 分子式为分子式为C27H46O，俗称胆固醇，是一种白色结晶，俗称胆固醇，是一种白色结晶，m.p.149，max=220nm。1775年由年由Conrud发现，是最重要的发现，是最重要的动物甾醇，动物所有细胞组织内，中枢神经细胞内及皮脂动物甾醇，动物所有细胞组织内，中枢神经细胞内及皮脂与肾脏内特多，在成人体内，大约含与肾脏内特多，在成人体内，大约含240克。含胆固醇较克。含胆固醇较高食物有猪油、黄油、动物内脏、鹌鹑蛋、墨鱼、鱿鱼籽高食物有猪油、黄油、动物
16、内脏、鹌鹑蛋、墨鱼、鱿鱼籽等。胆固醇易吸收，其酯不被吸收，并受植物甾醇抑制。等。胆固醇易吸收，其酯不被吸收，并受植物甾醇抑制。食物胆甾醇吸收率食物胆甾醇吸收率1/3。胆固醇在老年人体内过高是有害的，可引起高血压、冠胆固醇在老年人体内过高是有害的，可引起高血压、冠心病、胆结石、动脉硬化等疾病。但在人体内并不是越低心病、胆结石、动脉硬化等疾病。但在人体内并不是越低越好，应将胆固醇保持在一个合理的水平上。越好，应将胆固醇保持在一个合理的水平上。胆固醇对人体健康至关重要：胆固醇对人体健康至关重要：首先，首先，胆固醇是人体组织结构、生命活动及新陈代谢胆固醇是人体组织结构、生命活动及新陈代谢中必不可少的一种物质，它参与细胞与细胞膜的构成；中必不可少的一种物质，它参与细胞与细胞膜的构成；其次，其次，人体的免疫力，只有在胆固醇的协作下，才能人体的免疫力，只有在胆固醇的协作下，才能完成其防御感染、自我稳定和免疫监视三大功能；完成其防御感染、自我稳定和免疫监视三大功能；第三，第三，胆固醇是肾上腺皮质激素、性激素等的基本原胆固醇是肾上腺皮质激素、性激素等的基本原料。如果体内胆固醇过低，会造成机体功能紊乱，免
