从毛地黄中分离提取强心苷类药物.课件.ppt
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- 毛地黄 分离 提取 强心 类药物 课件
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1、从毛地黄中分离提取 强心苷类药物 生物化工系 张洪鹏一 、强心苷简介( (一一) )分布与应用分布与应用o 强心苷(cardiac glycosides)是指生物界中一类对心脏有显著生理活性的甾体苷类。强心苷能加强心肌收缩性,减慢窦性频率。主要用于治疗慢性心功能不全,心房纤颤、心房扑动、阵发性心动过速等心脏疾病。 o 强心苷还有兴奋延髓催吐化学感受区和影响中枢神经系统作用,可引起恶心、呕吐等胃肠反应,并能使动物产生眩晕、头痛等症。 o 强心苷在植物界分布比较广泛,主要存在于夹竹桃科、玄参科、百合科、萝摩科、十字花科、毛茛科、卫矛科、大蕺科、桑科等十几个科的一百多种植物中。 o 强心苷在植物体中
2、主要存于花、叶、种子、鳞茎、树皮和木质部等组织器官中。 (二)强心苷结构与分类 强心苷的基本结构是由甾醇母核和连在 C 17 位上的不饱和共轭内酯环构成苷苷元部分元部分,然后通过甾醇母核 C 3 位上的羟基和糖缩而合成。o 一般根据在生物体内是原生还是次生,可分为原生苷和次生苷。次生苷是含有两个以上糖的原生苷,经水解失去一部分糖而得到的苷称为次生苷或次级苷。1 1甾核的立体结构构型及表示方法甾核的立体结构构型及表示方法 ABCD1234567891011121314151617181920*甾体母核甾体母核A A、B B、C C、D D四个环的四个环的稠合方式为稠合方式为A/BA/B环有顺、反
3、两种环有顺、反两种形式,但多为顺式;形式,但多为顺式;B/CB/C环均为环均为反式;反式;C/DC/D环多为顺式环多为顺式ABCD1234567891011121314151617ABCD1234567891011121314151617A、B反式顺式A、B构向式为:12345678910111213141516176789101112131415161712345A.B反式A.B顺式2.2.结构类型结构类型(1)(1)苷元部分苷元部分根据C17位侧链的不饱和内酯环不同分为:n甲型甲型:C17位侧链为五元环的-内酯n乙型乙型:C17位侧链为六元环的- -内酯这两类大都是-构型,个别为-构型,-
4、型无强心作用。 OOOHHHOROOOHHO3514甲型毛地黄毒苷元H202223213,14 -二羟基-5 -强心甾-20(22)-烯C17位上连六元不饱和内酯环,即,-双烯-内酯,称为海葱甾二烯或蟾蜍甾二烯。以海葱甾(scillanolide)或蟾蜍甾(bufanolide)为母核命名。OOHHHOROrOOHHOOr乙型海葱苷元20212223243,14 -二羟基海葱甾4,20,22-三烯(2)(2)糖部分的结构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-羟基糖羟基糖(2-羟基糖)和-去氧糖去氧糖(2-去氧糖)两类。-去氧糖常见于强心苷类,是区别于其它苷类成
5、分的一个重要特征。o (1 1)-羟基糖羟基糖:除D-葡萄糖、L-鼠李糖外,还有6-去氧糖如L-夫糖(L-fucose)、D-鸡纳糖(D-quinovose)、D-弩箭子糖(D-antiarose)、D-6-去氧阿洛糖(D-6-deoxyallose)等;6-去氧糖甲醚如L-黄花夹竹桃糖(L-thevetose)、D-洋地黄糖(D-digitalose)等。o (2 2)-去氧糖去氧糖:有2,6-二去氧糖如D-洋地黄毒糖(D-digitoxose)等;2,6-二去氧糖甲醚如L-夹竹桃糖(L-oleandrose)、D-加拿大麻糖(D-cymarose)、D-迪吉糖(D-diginose)和D-
6、沙门糖(D-sarmentose)等。OCH3OHOHHOH OHOCH3OHOHH OHOCH3OHOHHOH OHHOOCH3OHHOH OHHO,OCH3OHOH OHHOOCH3OHHOH OHOCH3OHOH OHOCH3OHOH OHHOCH3CH3CH3,D-鸡纳糖 D-弩箭子糖 D-6-去氧阿洛糖 L-夫糖D-洋地黄糖 D-洋地黄毒糖 D-加拿大麻糖 L-黄花夹竹桃糖 OOOH(D-洋地黄毒糖)3O洋地黄毒苷甲型强心苷HR1R2狄高辛(digitoxin)(digoxin)R1R2HOHOHHOHOHC绿海葱苷OO乙型强心苷glc(scilliglaucoside) 大量的研究
7、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。强心苷的强心作用强弱常以对动物的毒性(致死量)来表示。(六六)、强心苷的结构与活性的关系、强心苷的结构与活性的关系o 1.1.甾体母核甾体母核 甾体母核的立体结构与强心作用关系密切的是C/D环须顺式稠合。一旦这种稠合被破坏,将失去强心作用。若C14羟基为构型时即表明C/D环顺式稠合,若为构型或脱水形成脱水苷元,则强心作用消失。A/B环为顺式稠合的甲型强心苷元,必须具C3-羟基,否则无活性。A
8、/B环为反式稠合的甲型强心苷元,无论C3是-羟基还是-羟基均有活性。2.2.不饱和内酯环不饱和内酯环 C17侧链上、-不饱和内酯环为-构型 时,有活性;为构型时,无活性。3.3.取代基取代基 强心苷元甾核中一些基团的改变亦将对生理活性产生影响。如C10位的角甲基转化为醛基或羟甲基时,其生理活性增强;C10位的角甲基转为羧基或无角甲基,则生理活性明显减弱。 4.4.糖部分糖部分 强心苷中的糖本身不具有强心作用,但它们的种类、数目对强心苷的毒性会产生一定的影响。一般来说,苷元连接糖形成单糖苷后,毒性增加。随着糖数的增多,分子量增大,苷元相对比例减少,又使毒性减弱。如毒毛旋花子苷元组成的三种苷的毒性
9、比较,结果见下表。洋地黄毒苷元与不同单糖结合的苷的毒性比较洋地黄毒苷元与不同单糖结合的苷的毒性比较 化合物名称LD50(猫,mg/kg)洋地黄毒苷元0.459洋地黄毒苷元-D-葡萄糖0.125洋地黄毒苷元-D-洋地黄糖0.200洋地黄毒苷元-L-鼠李糖0.278洋地黄毒苷元-加拿大麻糖0.288 由上表可知,单糖苷的毒性次序为:葡萄糖苷甲氧基糖苷由上表可知,单糖苷的毒性次序为:葡萄糖苷甲氧基糖苷6-6-去氧糖苷去氧糖苷2 2,6-6-去氧糖苷。去氧糖苷。二.毛地黄o 毛地黄毛地黄 Digitalis purpureaDigitalis purpureao 科属:科属:玄参科o 形态:形态:多年
10、生草花,常作二年生栽培。花期6-8月,果熟期8-10月。毛花洋地黄中强心苷的种类毛花洋地黄中强心苷的种类OOO HR1R2OOC H3O HOOC H3O HOOC H3O R3OOO HO HO HC H2O H R1 R2 洋 地 黄 毒 苷 元 H H 羟 基 洋 地 黄 毒 苷 元 O H H异 羟 基 洋 地 黄 毒 苷 元 H O H双 羟 基 洋 地 黄 毒 苷 元 O H O H 吉 他 洛 苷 元 O C H HO R1 R2 R3 洋 地 黄 毒 苷 H H H 羟 基 洋 地 黄 毒 苷 O H H H异 羟 基 洋 地 黄 毒 苷 H O H H ( 地 高 辛 )双
11、羟 基 洋 地 黄 毒 苷 O H O H H 吉 他 洛 苷 O C H H HO R1 R2 R3毛 花 洋 地 黄 苷 甲 H H O C C H3毛 花 洋 地 黄 苷 乙 O H H O C C H3毛 花 洋 地 黄 苷 丙 H O H O C C H3毛 花 洋 地 黄 苷 丁 O H O H O C C H3毛 花 洋 地 黄 苷 戊 O C H H O C C H3由上图可知:在毛化洋地黄中存在:甲,乙,丙,丁,戊五种苷其中,乙型和丙型苷已得到较为广泛的应用 如:o 1.毛花洋地黄苷丙通过去乙酰基的反应可得到去乙酰毛花洋地黄苷丙,商品名为西地兰西地兰(cedilanid)。o
12、 2.地高辛地高辛是毛花洋地黄苷丙的次级苷。利用毛花洋地黄叶中存在的-D-葡萄糖酶水解除去葡萄糖,再用乙醇提取即可得到。 1.1.性状性状: 强心苷多为无色结晶或无定形粉末,中性物质,有旋光性,C17 侧链为-构型的味苦,-构型味不苦,但无效。对粘膜有刺激性。p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。p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)。2.2.溶解性溶解性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
13、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)。OOCH3CH3ROOH洋地黄毒苷p但糖基和苷元上羟基数目的多少对溶解性也有一定的影响。如乌本苷是一个单糖苷,却有8个羟基,水溶性很大(1:75),难溶于氯仿。乌本苷OOCH3OHHOHOHOOHO鼠李糖3.3.紫外吸收光谱紫外吸收光谱 甲型强心苷由于存在不饱和共轭内酯环,在216-218nm处有最大吸收,当16,17位存在双键时,则最大吸收波长在270nm处。乙型强心苷在300nm处有最大吸收。o 1.脱水反应o 2.水解反应o 3.颜色反应四
14、四. .强心苷类化合物的化学性质强心苷类化合物的化学性质n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和C5-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。OO HOOOOH C I海葱苷A 脱水海葱苷元 OOO HOO HOOH C I羟基洋地黄毒苷 脱水羟基洋地黄毒苷元鼠李糖-O-葡萄糖 +3 D-洋地黄毒糖+ L-鼠李糖 + D-葡萄糖 (D-洋地黄毒糖)3(1 1)温和酸水解)温和酸水解 用稀酸0.020.05mol/L的盐酸或硫酸,在含水醇中经短时间加热回流,可使I型强心苷水解为苷元和糖。
15、由于此水解条件温和,对苷元的影响较小,不致引起脱水反应,对不稳定的-去氧糖亦不致分解。 (二)水解反应(二)水解反应(2 2)氯化氢)氯化氢- -丙酮法丙酮法(Mannich和 Siewert法)将强心苷置于含1%氯化氢的丙酮溶液中,20放置两周。此法可得到原生苷元和糖衍生物。(3 3)强烈酸水解)强烈酸水解 型和型强心苷与苷元直接相连的均为- 羟基糖,由于糖的2-羟基阻碍了苷键原子的质子化,使水解较为困难,用温和酸水解无法使其水解,必须增高酸的浓度(3%5%),延长作用时间或同时加压,才能使-羟基糖定量地水解下来,但常引起苷元结构的改变,失去一分子或数分子水形成脱水苷元。强心苷的苷键不被碱水
16、解。但强心苷分子中的酰基、内酯环会受碱的影响,发生水解或裂解、双键移位、苷元异构化等反应。又可分为:(1)酰基的水解(2)内酯环的水解3.3.碱水解反应碱水解反应(1 1)酰基的水解)酰基的水解 强心苷的苷元或糖上常有酰基存在,它们遇碱可水解脱去酰基。一般用碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钙、氢氧化钡等。-去氧糖上的酰基最易脱去,用碳酸氢钠、碳酸氢钾处理即可,而羟基糖或苷元上的酰基须用氢氧化钙、氢氧化钡处理才可。甲酰基较乙酰基易水解,提取分离时,若用氢氧化钙处理,即可水解。l 上述四种碱只水解酰基,不影响内酯环。氢氧化钠、氢氧化钾由于碱性太强,不仅使所有酰基水解,而且还会使内酯环开裂。(2 2)内酯
17、环的水解)内酯环的水解 在水溶液中,氢氧化钠、氢氧化钾溶液可使内酯环开裂,加酸后可再环合;在醇溶液中,氢氧化钠、氢氧化钾溶液使内酯环开环后生成异构化苷,酸化亦不能再环合成原来的内酯环,为不可逆反应。三三. .强心苷的检测识别和定性强心苷的检测识别和定性、定量分析方法定量分析方法o 强心苷的显色反应包括五元不饱和内酯强心苷的显色反应包括五元不饱和内酯环、环、-去氧糖、甾体母核三部分。去氧糖、甾体母核三部分。 1.1.五元不饱和内酯环的显色反应五元不饱和内酯环的显色反应 o 间二硝基苯试剂反应(间二硝基苯试剂反应(RaymondRaymond反应)反应) OOHO202122HCOOHO22-0H
18、-NNO2OOOHONO2NOHOONO2NO2OOHONO2NO-OEtOHOo 3,53,5二硝基苯甲酸试剂反应(二硝基苯甲酸试剂反应(KeddeKedde反应)反应) 取试样的甲醇或乙醇溶液于试管中,加入3,5二硝基苯甲酸试剂(A液:2%的3,5-二硝基苯甲酸甲醇或乙醇溶液;B液:2mol/L氢氧化钾溶液,用前等量混合)34滴,产生红色或紫红色。原理与间二硝基苯试剂反应类似,本试剂可作为强心苷纸色谱和薄层色谱的显色试剂,喷雾后显紫红色,几分钟后褪色。 取试样的甲醇或乙醇溶液于试管中,加入碱性苦味酸试剂(A液:1%苦味酸乙醇溶液;B液:5%氢氧化钠水溶液,用前等量混合)数滴,呈现橙色或橙红
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