甾族化合物

　　又稱類固醇。為環戊烷並全氫菲類化合物的總稱。它廣泛存在於自然界。很多甾族化合物具有特殊生理效能，例如，激素、維生素、毒素和藥物等是重要的生物調節劑，在人和動植物生命活動中起著十分重要的作用。

　　結構　德國化學傢H.O.維蘭德和A.O.R.溫道斯最先用化學方法，特別是氧化降解法，研究膽甾醇和膽酸類的結構。因為這一功績，他們二人分別於1927年和1928年獲諾貝爾化學獎。隨後，O.羅森森海姆和H.金，以及維蘭德和E.戴恩根據J.D.伯納爾用 X射線衍射法研究膽甾醇所得的結果，並結合膽甾醇等許多甾族化合物芳構化時都產生3′－甲基環戊烯並菲（即狄爾斯烴）這一事實，才確定瞭甾族化合物具有如下所示的環戊烷並氫化菲（稱為甾核或甾體）的環系結構：

四個環分別用英文大寫字母A、B、C和D標示。各個碳原子按上述順序用阿拉伯數字編號。在C₁₃和C₁₀上各有一角甲基，分別稱為18－和19－角甲基，C₁₇上有一個側鏈或含氧基團。這類化合物，由於含有四個環和三個側鏈，故用一象形字，定其中文名為“甾”，總稱甾族化合物。

　　50年代，一系列研究工作進一步確定瞭甾族化合物的構型。甾族分子的四個環處於同一均等平面。如將18-、19－角甲基置於平面之上，則伸在平面之上的氫原子或取代基為β構型（用實線表示），處於平面之下的為α構型（用虛線表示）。對於構型尚未確定的基團，可在指示碳原子位次的數字之後加詞頭ξ（用波紋線表示）。

　　在甾族分子中，A環和B環的並聯可以是反式或順式，B環和C環一般是反式，C環和D環大多數是反式，少數是順式。在並聯環己烷的構象中以反式並聯的全椅式為最穩定。當A環和B環反式並聯時，為5α－系甾族化合物，屬於膽甾烷系；順式並聯時，為5β－系，屬於糞甾烷系。其立體結構式分別表示如下：

　　

5α系具有反式－異邊－反式－異邊－反式構象；5β系具有順式－異邊－反式－異邊－反式構象。反式或順式表示A/B、B/C和C/D環並聯的關系。異邊表示C₉─H和C₁₀─CH₃及C₈─H和C₁₄─H的定向關系。一般甾族化合物的D環為縐折環構象。

　　甾族環系可以是完全飽和的，或在不同位置含有不同數目的雙鍵。某些甾族的A環和B環含有一個、兩個或三個雙鍵（芳環）。

　　甾族化合物失去角甲基或環縮小時，稱為降甾族化合物；角甲基換為乙基或環擴大時，稱為高甾族化合物；甾環裂開時，稱為開環甾族化合物。環縮小後，保留原來的定位號，在縮小的環中除去其最大的定位號；環擴大後，取擴大的環的最大定位號加“a”、“b”等作為新加原子的定位號；環裂開後，應註明裂開處的碳原子編號，例如：

　　

　　

　　構成甾族骨架的原子除碳原子外，還有其他原瞭時，稱為雜環甾族化合物，如氮雜、氧雜、硫雜、矽雜、磷雜、硒雜和碲雜甾族化合物。

　　分類　甾族化合物按其基本碳架結構，可分為以下幾類（見表）。

甾族化合物分類

　　甾族化合物也可依據其生理性質並結合考慮化學結構分為下列幾大類：甾醇、膽酸類、甾族皂苷、強心苷元、蟾蜍素、甾族激素和甾族生物堿等。

　　來源　甾族化合物在生物來源方面與萜類化合物等有密切關系。它們的生物合成途徑不僅微妙，而且條件十分溫和。同位素示蹤研究表明，含¹⁴C的乙酸可以通過生物轉化而形成膽甾醇等甾族物質。在生物體內，乙酸在酶作用下經過法尼醇焦磷酸酯的頭－頭相接可形成角鯊烯，再經角鯊烯的2，3－環氧化物的環化，可生成羊毛甾醇。羊毛甾醇在體內再經過一系列轉化即形成膽甾醇和性激素等甾族物質。這一生物合成過程可表示如下：

　　獲得甾族化合物的途徑有：①從天然資源分離、提取和純制；②甾族的部分合成，即將甾族物質經化學反應或微生物轉化成所需的甾族化合物；③甾族的全合成，即從元素或非甾族化合物經一系列化學反應或微生物轉化，建造甾族環系，引入角甲基，在不同位置引入特定構型的官能團。多年來，從天然資源所能提供的甾族化合物不能滿足人們的需要，從而極大地促進瞭甾族的部分合成和全合成。

　　初步鑒定　甾族化合物與某些試劑作用，能產生多種顏色反應，借以進行初步鑒定：

　　① 利伯曼－伯查德試驗　將甾醇溶於氯仿，加新配制的硫酸－乙酐試劑，呈紅→紫→藍→綠→黃綠顏色變化。此試驗用於檢驗甾族分子中是否有雙鍵。

　　② 羅森海姆反應　將甾醇溶於氯仿，加90％三氯乙酸，如甾醇分子中有共軛二烯結構，或經三氯乙酸作用，生成物具有共軛二烯結構，均顯藍色或淡紅色。

　　③ 齊默爾曼反應　用間二硝基苯的氫氧化鉀醇溶液處理含酮甾族，可出現暫時的紫色，約在8分鐘內，顏色達到最深。一般3-、17－和20－甾酮都出現正反應，但顏色不同。某些位阻大的甾酮無反應。

　　④ 菲澤反應　將甾醇溶於苯，加二氧化硒，於20°C時，5α系含有7-、8-、5，7-、6，8-、7，9(11)－位雙鍵的甾醇顯黃色，5β系甾醇不顯色。

　　⑤ 吉臘德試劑　如試劑是三甲氨基乙酰肼的鹽酸鹽，與含酮甾族反應生成可溶性腙，用以與其他甾族化合物分離，所得溶液經酸處理，又產生含酮甾族化合物。

　　

參考書目

　L.F.Fieser and M.Fieser，Steroids，Reinhold Pub.Corp.，New York，1959.

　R.T.Blickenstaff，A.C.Ghosh and G.C.Wolf，Total Synthesis of Steroids，Academic Press，New York，1974.