藥理強(qiáng)心苷類

1、第九章 強(qiáng)心苷類,定義 ：強(qiáng)心苷（cardiac glycosides）是存在于植物中 具有強(qiáng)心作用的甾體苷類化合物，由強(qiáng)心苷元和糖縮合而產(chǎn)生的一類苷。,概述,目前臨床應(yīng)用的有二、三十種，用于治療充血性心力衰竭及節(jié)律障礙等心臟疾病，如西地蘭、地高（戈）辛、毛地黃毒苷等。 但有劇毒，若超過安全劑量時(shí)，可使心臟中毒而停止跳動(dòng)。 其中某些強(qiáng)心苷對(duì)動(dòng)物腫瘤有效，主要是細(xì)胞毒作用。,強(qiáng)心苷存在于許多有毒的植物中。到現(xiàn)在已從十幾個(gè)科一百多種植

2、物中發(fā)現(xiàn)強(qiáng)心苷類，主要有夾竹桃科、玄參科、蘿摩科、衛(wèi)矛科、百合科、大戟科等等。 較重要的植物有黃花夾竹桃、紫花毛地黃、毛花毛地黃、海蔥、鈴藍(lán)、杠柳、福壽草、羊角拗等。 動(dòng)物中尚未發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)心苷類成分，蟾蜍中所含的蟾毒也對(duì)心肌有興奮作用，具強(qiáng)心作用，但其非苷類.,分布,生物合成：以甾醇為母體，經(jīng)多次轉(zhuǎn)化后逐漸生成，涉及到20種酶的作用，包括還原酶、氧化還原酶、苷化酶等；,任務(wù)一 化學(xué)結(jié)構(gòu)和分類,1.基本結(jié)構(gòu)強(qiáng)心苷是由強(qiáng)心苷元（car

3、diac aglycone）與糖二部分構(gòu)成。,（一）苷元部分,天然界存在的強(qiáng)心苷元B/C環(huán)是反式，C/D環(huán)是順式，A/B環(huán)大多數(shù)為順式----毛地黃毒苷元(digitoxigenin)，少數(shù)為反式----烏沙苷元(uzarigenin)。 C 17多為?側(cè)鏈 。,甾體母核（甾核）：四環(huán)、二角、一側(cè)鏈,苷元母核上的C3,C14位 上都有羥基： C14-OH為?-型, C3-OH多為?-型, 少數(shù)為?-型(表，epi-)

4、 C11,C12和C19位可能連羰基；C4,5、C5,6、C9,11、C16,17可能有雙鍵。C 17位側(cè)鏈為不飽和內(nèi)酯環(huán)。,取代基,,2.結(jié)構(gòu)類型,根據(jù)C17位側(cè)鏈的不飽和內(nèi)酯環(huán)不同分為：甲型：C17位側(cè)鏈為五元環(huán)的△??-?內(nèi)酯乙型：C17位側(cè)鏈為六元環(huán)的△??-?? -?內(nèi)酯這兩類大都是β-構(gòu)型，個(gè)別為α-構(gòu)型，α-型無強(qiáng)心作用。,甲型強(qiáng)心苷元,C17位上連五元不飽和內(nèi)酯環(huán)，即△αβ-γ-內(nèi)酯----強(qiáng)心甾烯型。以強(qiáng)心

5、甾（cardenolide）為母核命名。,命名,乙型強(qiáng)心苷元,,C17位上連六元不飽和內(nèi)酯環(huán)，即△αβ，γδ----雙烯-δ-內(nèi)酯，稱為海蔥甾二烯或蟾蜍甾二烯。以海蔥甾（scillanolide）或蟾蜍甾(bufanolide)為母核命名。,（二）糖部分,構(gòu)成強(qiáng)心苷的糖有20多種，根據(jù)C2位上有無-OH分為2-羥基糖（α-OH ）糖和2 -去氧糖（α-去氧糖）兩類。,1. 2-羥基糖,（1）六碳醛糖、五碳醛糖：如D-葡萄糖等（2）

6、6-去氧糖如：L-呋糖、D-雞納糖等。 （3）6-去氧糖甲醚如：L-黃夾糖、D-毛地黃糖等。,D-雞納糖,D-毛地黃糖,L-黃花夾竹桃糖,2. 2-去氧糖（?-去氧糖）（1）2,6-二去氧糖如： D-毛地黃毒糖等。 （2）2,6-二去氧糖甲醚: 如D-加拿大麻糖等、 L-夾竹桃糖。,D-digitoxose,D-cymarose,（四）糖和苷元的連接方式,強(qiáng)心苷中，多數(shù)是幾種糖結(jié)合成低聚糖形式再與苷元的C3

7、-OH結(jié)合成苷，少數(shù)為雙糖苷或單糖苷。糖和苷的連接方式有三種： Ⅰ型:苷元-(2,6-去氧糖)X（1~3個(gè)）-(D-葡萄糖)Y（1~2個(gè)） Ⅱ型:苷元-(6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)Y Ⅲ型：苷元-（D-葡萄糖）Y 一般初生苷其末端多為葡萄糖。,總之，若強(qiáng)心苷中同時(shí)含有去氧糖與α-羥基糖，則強(qiáng)心苷元優(yōu)先與去氧糖直接相連，爾后再接α-羥基糖。,四、強(qiáng)心苷的生理活性,強(qiáng)心苷為心臟興奮劑，主要作用是延長傳導(dǎo)時(shí)間，興奮心肌。

8、其強(qiáng)心作用主要取決于苷元部分，但糖部分可增加強(qiáng)心苷對(duì)心肌的親和力，故對(duì)強(qiáng)心苷的生理活性也有影響。,（一）苷元結(jié)構(gòu)與強(qiáng)心作用的關(guān)系1.強(qiáng)心苷元甾體母核必須具有一定的構(gòu)象和C17位連接的不飽和內(nèi)酯環(huán)及其?-構(gòu)型是不可缺少的，若異構(gòu)化為?-型或開環(huán)或不飽和內(nèi)酯環(huán)被氫化或雙鍵位移，強(qiáng)心作用將變得很弱，甚至消失。,2. C/D環(huán)必須是順式稠合才有強(qiáng)心作用。 3. C14位上-OH只有是?-構(gòu)型的才有效,C14-?-OH 如與鄰近的碳原子上

9、的H脫水形成雙鍵或與C8脫氫成氧橋，均使強(qiáng)心作用減低或消失。C14-? OH可能是保持氧的功能和C/D環(huán)為順式構(gòu)象的重要因素。,4. A/B環(huán)順式的甲型強(qiáng)心苷元，C3-OH必須是?-構(gòu)型，?-型無活性。 5. C10-CH3氧化成羥甲基或醛基或羧酸后，可影響強(qiáng)心作用的強(qiáng)度或毒性，但不是決定因素。,6. 引入5?、11?、12?- OH有增強(qiáng)活性作用，而引入1?、6?、16?- OH有降低活性作用。,7. 在母核上引入雙鍵，對(duì)強(qiáng)心作用的

10、影響不一致，引入?4（5）與引入5?-OH的影響相似，能增強(qiáng)活性，而引入? 16（17）則活性消失或顯著下降。8. 無論在苷元或糖基上增加乙?；加性鰪?qiáng)活性的作用。,（二）糖對(duì)強(qiáng)心作用的影響 2,6-二去氧糖衍生的苷，親脂性較強(qiáng)，與心肌和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的親和力比葡萄糖苷強(qiáng)，其強(qiáng)心作用比葡萄糖苷強(qiáng)，但毒性也大。,五、強(qiáng)心苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)及實(shí)例,五元內(nèi)酯環(huán)強(qiáng)心苷 毛地黃強(qiáng)心苷,毛花毛地黃,紫花毛地黃,毛地黃分類：,毛地黃強(qiáng)心苷

11、的研究始于紫花毛地黃，從其葉中分得強(qiáng)心有效成分紫花毛地黃A、B及其他20多種強(qiáng)心苷，大多數(shù)是次級(jí)苷。深入研究發(fā)現(xiàn)毛花毛地黃葉的強(qiáng)心作用比紫花毛地黃強(qiáng)四倍，從毛花毛地黃葉中分得強(qiáng)心有效成分30多種，分別是由五種強(qiáng)心苷元與不同糖縮合而成。這五種強(qiáng)心苷元是毛地黃毒苷元、羥基毛地黃毒苷元、雙羥基毛地黃毒苷元、異羥基毛地黃毒苷元與吉他洛苷元。且大多數(shù)是次級(jí)苷。其中，毛地黃毒苷C是主要有效成分。,毛地黃強(qiáng)心苷,R1,R2,五種強(qiáng)心苷元名稱,H

12、 H 毛地黃毒苷元H OH 羥基毛地黃毒苷元OH H 異羥基毛地黃毒苷元OH OH 雙羥基毛地黃毒苷元H OCH=O 吉他洛苷元,,,① 毛地黃毒苷A(digitoxin)：親脂性較強(qiáng)，口服吸收完全，作用持久而緩慢。②毛地黃毒苷B(gitoxin)：與毛地黃毒苷A比較，其結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)在于C-16位上引入了-OH，造成親脂性下降，難以吸收，故長期被認(rèn)為是廢物。但如將該羥基乙?；瑒t脂溶性提高，易于吸收，

13、而且在吸收過程中乙?；鶎⒚撊ィ瑢?dǎo)致脂溶性下降，易經(jīng)腎排泄，故蓄積性小，治療寬度較大，易于控制。,毛地黃強(qiáng)心苷臨床使用品,③毛地黃毒苷C：與毛地黃毒苷A比較，其結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)在于C-12位上引入了β-OH，C3-OH連有三個(gè)毛地黃毒糖（其中第三個(gè)毛地黃毒糖C-3位有乙?；┡c一個(gè)葡萄糖。本品作用快，排泄快，而且親水性強(qiáng)，適宜注射，已用于臨床。,④ 異羥基毛地黃毒苷（digoxin,地高辛）：是毛地黃毒苷C：的末端葡萄糖被酶水解脫去后的衍生

14、物，它作用緩慢（1~2小時(shí)起效）而持久，蓄積性小，安全性大，常制成片劑供心臟病患者日常服用。⑤去乙酰毛地黃毒苷C (deslanoside,西地蘭)：與毛地黃毒苷C比較，其結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)在于第3個(gè)毛地黃毒糖上的乙?；凰舛撊チ耍容^穩(wěn)定，而且親水性更強(qiáng)，口服吸收不好，適于制成注射液用于急性病例，作用迅速（20~45min）, 毒性小，為一速效強(qiáng)心苷。,2. 六元內(nèi)酯環(huán)強(qiáng)心苷 存在于百合科、景天科、鳶尾科、毛茛科、檀香科

15、、楝科中。如海蔥苷類：,R海蔥苷元 H原海蔥苷A -rha (鼠李糖)海蔥苷 A -rha-glc葡萄糖海蔥苷A -rha-glc-glc,（一）性狀：強(qiáng)心苷多為無色結(jié)晶或無定形粉末，中 性物質(zhì)，有旋光性。C17 側(cè)鏈為?-構(gòu)型的味苦， ?-構(gòu)型味不苦，但無效。對(duì)粘膜有刺激性。,（二）溶解性：強(qiáng)心苷一 般可溶于水、甲醇、乙醇

16、、丙酮等極性溶劑；難溶于乙醚、苯、石油醚等非 極性溶劑。 弱親脂性苷微溶于氯仿-乙醇（2: 1），親 脂性苷微溶于乙酸乙酯、含水氯仿、 氯仿-乙醇（3:1）。其溶解性與所連糖的種類和數(shù)目有關(guān)。,任務(wù)二、強(qiáng)心苷的理化性質(zhì),一般糖基多的原生苷比次生苷或苷元的親水性強(qiáng)、親脂性弱，可溶于水等高極性溶劑而難溶于低極性溶劑，多為無定形粉末。,毛地黃毒苷3毛地黃毒糖,毛地黃毒苷是一個(gè)三糖苷，但3分子糖都是毛地黃毒糖，整個(gè)分子只有5個(gè)羥

17、基，故在水溶液中溶解度小(1:100000000)，但溶于氯仿（1:40）。,（三）水解反應(yīng),苷鍵－－內(nèi)酯環(huán)和其它酯鍵－－,強(qiáng)心苷,,水解反應(yīng)是研究強(qiáng)心苷組成、改造強(qiáng)心苷結(jié)構(gòu)的重要方法。,強(qiáng)心苷的苷鍵水解難易和水解產(chǎn)物因組成糖的不同而有所差異。,酸或酶催化水解,堿水解,1.苷鍵的水解,⑴酸水解可分為溫和酸水解、強(qiáng)酸水解和鹽酸-丙酮法水解①. 溫和酸水解：用稀酸（0.02-0.05mol/L) 的鹽酸或硫酸在含水醇中經(jīng)

18、短時(shí)間（半小時(shí)至數(shù)小時(shí)）加熱回流，可使Ⅰ型強(qiáng)心苷水 解成苷元和糖。,主要水解苷元和α-去氧糖之間的苷鍵或 α-去氧糖與α-去氧糖之間的糖苷鍵。而α-去氧糖與葡萄糖之間的糖苷鍵不易斷裂。對(duì)苷元影響較小，不會(huì)引起脫水反應(yīng)。,例：K-毒毛旋花子苷,毒毛旋花子苷元D-加拿大麻糖-(D-葡萄糖)2,,,,稀酸溫和水解,,,毒毛旋花子苷元－原生苷元寡糖（三糖）－－毒毛旋花子三糖,,D-加拿大麻糖-(D-葡萄糖)2,溫和酸水解不能得到

19、單糖： D-加拿大麻糖和D-葡萄糖,,毛地黃毒苷,D-毛地黃毒糖,,,,稀酸溫和水解,毛地黃毒苷元－原生苷元單糖－－3分子毛地黃毒糖,,②.  強(qiáng)烈酸水解,α-羥基糖因?yàn)棣廖坏牧u基阻礙了苷原子的質(zhì)子化，使水解較困難。需用較濃酸（3%--5%）長時(shí)間加熱回流或同時(shí)加壓，才可水解α-羥基糖，可水解Ⅱ型和Ⅲ型強(qiáng)心苷，得到定量的葡萄糖。但此法常引起苷元失去1分子或數(shù)分子水,形成脫水苷元。,例：K-毒毛旋花子苷,毒毛旋花子苷

20、元D-加拿大麻糖-(D-葡萄糖)2,,強(qiáng)烈酸水解水解,,,脫水毒毛旋花子苷元－次生苷元單糖－－D-加拿大麻糖和D-葡萄糖,,強(qiáng)烈酸水解不能得到原生苷元：毒毛旋花子苷元,,,三脫水羥基毛地黃毒苷元,三毛地黃毒糖羥基毛地黃毒苷,3-5%HCl,2.鹽酸丙酮法(Mannichhe 和 Siewert法）,該方法是將強(qiáng)心苷置于含1%鹽酸的丙酮中，20℃放置兩周并時(shí)時(shí)振搖，可直接得到原生苷元或得到原生苷元的單丙酮化合物和氯代糖的丙酮化合物,再

21、用稀酸水解苷元單丙酮化合物而得到強(qiáng)心苷元。此法適于對(duì)鈴藍(lán)毒苷及多數(shù)Ⅱ型苷[苷元-(6-去氧糖)X-(D-葡萄糖)Y ]進(jìn)行水解，可得到原生苷元。,鈴蘭毒苷,L-鼠李糖,,1%HCl(丙酮,室溫/2 weeks),丙酮化物,水解,3.酶水解法,許多酶對(duì)水解的糖具有選擇性，因此可用于糖的構(gòu)型確定。通常水解強(qiáng)心苷的酶與該強(qiáng)心苷共存于植物中。 含強(qiáng)心苷的植物中，有水解葡萄糖的酶，無水解α-去氧糖的酶，所以能水解除去分子中的葡萄糖而保留

22、α-去氧糖。,例：紫花苷酶存在于紫花毛地黃葉中，它只能使紫花毛地黃苷A與B脫去1分子葡萄糖，生成毛地黃毒苷和羥基毛地黃毒苷。,紫花洋地黃苷A,,紫花苷酶,洋地黃毒苷+D-葡萄糖,紫花洋地黃苷B,,紫花苷酶,,,,羥基洋地黃毒苷+D-葡萄糖,,,,,毒毛旋花子苷元,,,K—毒毛旋花子苷,,K-毒毛旋花子次苷β,,加拿大麻苷,β-D-glu-苷酶,（毒毛旋花子雙糖酶）,蝸牛酶（一種混合酶，蝸牛腸管消化液經(jīng)處理而得）幾乎能水解所有的苷鍵，能

23、將強(qiáng)心苷分子的糖逐步水解，直至獲得苷元，常用來研究強(qiáng)心苷的結(jié)構(gòu)。,4. 堿水解 強(qiáng)心苷的苷鍵不被堿水解。但強(qiáng)心苷分子中的?；?、內(nèi)酯環(huán)會(huì)受堿的影響，發(fā)生水解或裂解、雙鍵移位、苷元異構(gòu)化等反應(yīng)。（1）酰基水解 強(qiáng)心苷的苷元或糖上常有?；嬖?，它們遇堿可水解脫去酰基。 如：毛花毛地黃苷C，堿性條件下水解，毛地黃毒糖可脫去乙酰基，生成去乙?；攸S苷C—西地蘭。,R1 R2

24、lanatoside （毛花毛地黃苷） A H Hlanatoside （毛花毛地黃苷） B H OHlanatoside （毛花毛地黃苷） C OH Hlanatoside （毛花毛地黃苷） D H OCOH,,一級(jí)苷,去乙酰毛花毛地黃苷C西地蘭－速效強(qiáng)心苷,毛花毛地黃強(qiáng)心苷 甲型 強(qiáng)心苷,D-毛地黃毒糖,,（2）內(nèi)酯環(huán)的水解,可

25、逆水解－－NaOH或KOH的水溶液使內(nèi)酯環(huán) 開裂，酸化后又閉環(huán)。,不可逆水解－－ NaOH或KOH的的醇溶液使內(nèi) 酯環(huán)開裂，酸化后不能閉環(huán)。,,甲型強(qiáng)心苷在醇性KOH溶液中，通過內(nèi)酯環(huán)的雙鍵轉(zhuǎn)移和質(zhì)子轉(zhuǎn)移形成C22活性亞甲基，C14羥基質(zhì)子對(duì)C20的親電性加成作用而生成內(nèi)酯型異構(gòu)化苷，再經(jīng)皂化作用開環(huán)而生成開鏈型異構(gòu)化苷。,

26、乙型強(qiáng)心苷在醇性KOH溶液中，不發(fā)生雙鍵轉(zhuǎn)移，但內(nèi)酯環(huán)開裂生成酯，再脫水形成開鏈型異構(gòu)化苷。,（五）顯色反應(yīng),甾核的顯色反應(yīng)：4個(gè)不飽和內(nèi)酯環(huán)顯色反應(yīng)2-去氧糖顯色反應(yīng),作用于α,β不飽和內(nèi)酯環(huán)的反應(yīng)： 甲型強(qiáng)心苷在堿性醇溶液中，發(fā)生雙鍵轉(zhuǎn)移， 生成活性亞甲基，故可與活性亞甲基試劑作用而 顯色。乙型強(qiáng)心苷無此類反應(yīng)。區(qū)別兩類強(qiáng)心苷。,,Liebermann-Burchard,Salkowski,三氯化銻

27、或五氯化銻反應(yīng),Rosen-Heimer,,（1）Legal反應(yīng)（亞硝酰鐵氰化鈉試劑）： 取樣品1-2mg，溶于2-3滴吡啶中，加1滴3%亞硝酰鐵氰化 鈉溶液和1滴2mol/L NaOH溶液，樣品液呈深紅色并漸漸褪去。,（2）Kedde反應(yīng)（3,5-二硝基苯甲酸試劑）： 取樣品的甲醇或乙醇溶液于試管中，加入3,5-二硝基苯甲酸試劑3-4滴，產(chǎn)生紅或紫紅色。,（3）Raymond反應(yīng)（間二硝基苯試劑）：

28、取樣品約1mg，以少量的50%乙醇溶解后加入0.1ml1%間二硝基苯乙醇溶液，搖勻后再加入0.2ml 20%NaOH溶液，呈紫紅色。,（4）Baljet反應(yīng)（堿性苦味酸試劑） 取樣品的甲醇或乙醇液于試管中，加入堿性苦味酸試劑數(shù)滴，呈現(xiàn)橙或橙紅色。有時(shí)需放置15min后顯色。,甲型強(qiáng)心苷的顯色反應(yīng),2.2-去氧糖顯色反應(yīng),（1）Keller-kiliani(K-K)反應(yīng) 此反應(yīng)是2-去氧糖的特征反應(yīng)，對(duì)游離的2-去氧糖

29、或在反應(yīng)條件下能水解出2-去氧糖的強(qiáng)心苷都可顯色。 取樣品1mg溶于5ml冰乙酸中，加1滴20%三氯化鐵水溶液，傾斜試管，沿試管壁加入5ml濃硫酸，若有2-去氧糖存在，乙酸層漸呈藍(lán)或藍(lán)綠色。界面呈色隨苷元不同而異。但若不顯色，不能說明無2-去氧糖。,（2）過碘酸－對(duì)硝基苯胺反應(yīng)： 強(qiáng)心苷醇溶液滴于濾紙上，先噴過碘酸鈉水溶液，室溫放置10分鐘，再噴對(duì)硝基苯胺試液，出現(xiàn)濃黃色斑點(diǎn)，紫外燈下觀察為黃色熒光斑點(diǎn)。再噴以

30、NaOH甲醇溶液，則色點(diǎn)轉(zhuǎn)為綠色。,（3）占噸氫醇（xanthydrol）反應(yīng): 取固體樣品少許，加入占噸氫醇試劑，置沸水浴上加熱3min，呈紅色。,任務(wù)三、強(qiáng)心苷的提取分離,植物中強(qiáng)心苷含量很低，多與糖類、皂苷、色素、鞣質(zhì) 等共存，這些成分的存在可影響強(qiáng)心苷在溶劑中的溶解度。 植物中酶解強(qiáng)心苷的酶，使強(qiáng)心苷的原生苷和次生苷共存，且很多結(jié)構(gòu)相似的苷同存，故分離較難。提取過程注意 酶的問題。

31、提取原生苷，抑制酶的活性。新鮮，低溫快速干燥。 提取次生苷，利用酶的活性。酶解（25-40?C）。 因酸堿可使強(qiáng)心苷發(fā)生水解、脫水和異構(gòu)化，故提取分離時(shí)應(yīng)注意控制酸堿性。,,（一）提取 原生苷:易溶于水難溶于親脂性溶劑,,均溶于,甲醇、乙醇,常用甲醇或70%～80%乙醇作溶劑，提取效率高，且 能使酶失去活性。,（二）純化 溶劑法 原料為種子：,先脫脂后醇提－－壓榨法、溶劑法先醇提再以石

32、油醚、苯脫脂，再以氯仿－甲醇混合液萃取，提出強(qiáng)心苷,,原料為地上部分：醇提液濃縮后放置，葉綠素等脂溶性 雜質(zhì)成膠狀沉淀析出。,次生苷:易溶于親脂性溶劑難溶于水利用酶的活性,EtOH、EtOAc提取。,2. 鉛鹽法：可除去水溶性雜質(zhì)。但導(dǎo)致強(qiáng)心苷損失。,3. 吸附法：活性碳除去葉綠素等脂溶性雜質(zhì)。,（三）分離 常用方法：重結(jié)晶、逆流分配法、層析法,層析法,親脂性成分－－單糖苷、次級(jí)苷、苷元