甾体及其苷类是生物学和化学领域中的重要研究对象,主要存在于动植物中,具有广泛的生物活性和应用价值。甾体化合物的共同特征是它们都包含一个核心结构——环戊烷骈多氢菲,这也是甾体得名的原因,因为"甾"字形象地描绘了这一骨架。甾体化合物包括但不限于固醇、胆酸、维生素D、激素、强心苷、毒素、甾体药物和昆虫激素等,这些成分在生命活动中扮演着关键角色。
甾体的定义,也被称为类固醇化合物,是因为所有这些化合物都拥有一个共同的环戊烷骈多氢菲母核。1936年,这类化合物被统称为甾体化合物。甾体的基本结构通常包括C3位置的羟基,这个羟基可以与其他分子形成苷键。甾体的C17位通常有一个侧链,侧链的结构差异决定了甾体的类型。例如,C21甾类的侧链为羟甲基衍生物,强心苷类的侧链则为不饱和内酯环,而甾体皂苷类的侧链是含氧螺杂环。
甾体的立体化学非常复杂,由于甾体母核上有七个手性碳原子,理论上存在大量的光学异构体。然而,由于稠环的结构和空间效应,实际上稳定存在的异构体较少。甾体的四个环之间的稠和可以是顺式或反式,如A/B环可以是5-βH或5-αH稠和,B/C环始终是反式稠和,而C/D环则可能是顺式或反式稠和。此外,C10、C13和C17侧链多为β-构型。
甾体的鉴别和分析通常依赖于特定的颜色反应,如Liebermann-Burchard反应、Salkowski反应、三氯化锑或五氯化锑反应以及Rosenheim反应。这些反应通过颜色变化或者显色反应来判断化合物是否属于甾体类别,对于甾体的鉴定和定量分析至关重要。
甾体的研究历史可以追溯到20世纪初,从早期对甾醇和胆酸的结构认识,到动物激素的发现和工业化生产,再到避孕药物和昆虫激素的研发,甾体化合物在医药、农业和生物科学等领域持续发挥着重要作用。随着科学技术的进步,对甾体结构和功能的理解不断深入,甾体的研究也将继续推动相关领域的创新发展。