天然药物化学-糖苷2.ppt

1、卫生部规划教材卫生部规划教材天然药物化学（第天然药物化学（第5版）版）本章基本内容 一、概述一、概述 二、结构类型二、结构类型 三、糖苷分类三、糖苷分类 四、糖和苷的物理性质四、糖和苷的物理性质 五、糖的化学性质五、糖的化学性质 六、苷键的裂解六、苷键的裂解 七、糖的提取分离七、糖的提取分离 八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定一、概述 糖类又称碳水化合物糖类又称碳水化合物（carbohydrates），是植物光合作用的初生产物，是一类丰富的天然产物，如：蔗糖、粮食(淀粉)、棉布的棉纤维等。糖类在天然药物治疗疾病中，可以看作是药效学物质基础糖类在天然药物治疗疾病中，可以看作

2、是药效学物质基础的运载体。的运载体。过去被认为是无效成分，现代医药学证明其中一些具有营过去被认为是无效成分，现代医药学证明其中一些具有营养、强壮作用如：养、强壮作用如：人参、人参、灵芝灵芝、构杞子、构杞子等都含有大量的糖类等都含有大量的糖类（多糖多糖）糖类糖类、核酸、核酸、蛋白质蛋白质、脂质脂质 生命活动所必需的四大类化合物。化学结构化学结构：多羟基内半缩醛(酮)及其缩聚物。根据其分子水解反应的情况，可以分为单糖、低聚糖和多糖单糖、低聚糖和多糖。一、概述单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛(酮)。如葡萄糖等。低聚糖：水解后生成 2 9 个单糖分子的糖。如：蔗糖（D-葡萄糖-D果糖）、麦芽糖（

3、葡萄糖14葡萄糖）、环糊精（68个葡萄糖14环状结合，其中6、7、8聚体分别称为、-环糊精）多糖：水解后能生成多个单分子的，称为多糖。如植物多糖：淀粉、纤维素、树胶、粘液质等 动物多糖：糖原、甲壳素、肝素、硫酸软骨素、透明质酸如黄芪多糖的免疫促进功能；香菇多糖的肿瘤抑制功能及其衍生物如黄芪多糖的免疫促进功能；香菇多糖的肿瘤抑制功能及其衍生物抗抗HIV活性；夏枯草多糖抑制活性；夏枯草多糖抑制HIV的复制等。的复制等。二、结构类型糖的表示式糖的表示式 单糖是多羟基醛或酮。从三碳糖至八碳糖天然界都有存在。以Fischer式表示如下：糖处游离状态时用Fischer式表示 苷化后成环用Haworth式表

4、示二、结构类型单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构，即成呋喃糖和吡喃糖。具有六元环结构的糖吡喃糖（pyranose）具有五元环结构的糖呋喃糖（furanose）1515二、结构类型Fischer与与Haworth的的转换及其相对构型转换及其相对构型Fischer式式：（C1与C5的相对构型）C1-OH与原C5（六碳糖）或C4（五碳糖）-OH，顺式为，反式为。Haworth式：式：C1-OH与C5（或C4）上取代基之间的关系：同侧为，异侧为。如下图所示：如下图所示：二、结构类型反式顺式二、结构类型糖的绝对构型（糖的绝对构型（D、L）以-OH甘油醛为标准，将单糖分子的编号最大的不对称碳原子的构型与甘油

5、醛作比较而命名分子构型的方法。二、结构类型Fischer式中最后第二个碳原子上-OH向右的为D型，向左的为L型。Haworth式中C5向上为D型，向下为L型。戊醛糖和已酮糖的绝对构型判断：吡喃型Haworth式，由于原构型标准（C4-OH和C5-OH）不参与成环，故可直接根据它们的位置判断构型。二、结构类型 习惯上将习惯上将D型糖中型糖中C1-OH处环上者为处环上者为 型，环，环下者为下者为 型。在。在L型糖中相反。型糖中相反。D-木糖（D-xylose）D-果糖（D-fructose）45二、结构类型即：戊醛糖的C4或已酮糖的C5-OH处于环上者为L构型；环下者为D构型。同样，将同样，将D型

6、糖中型糖中C1-OH处环上者为处环上者为 型，环下者，环下者为为 型。在。在L型糖中相反。型糖中相反。RD-呋喃半乳糖呋喃半乳糖二、结构类型 已醛糖由Fischer转成呋喃型的Haworth，由于C5-C6部分成为环外侧链，判断构型时仍以C5为标准，C5-R者为D型糖；C5-S者为L型糖。右椅式船式二、结构类型环的构象环的构象（优势构象）二、结构类型 Angyal用总自由能来分析构象式的稳定性用总自由能来分析构象式的稳定性，比较二种构象式的总自由能差值，能量低的是优势构象。如：葡萄糖的二种构象式的比较：三、糖苷分类糖匀体糖匀体 均由糖组成的物质。如单糖、低聚糖、多糖等。1常常见单糖糖 三、糖苷

7、分类三、糖苷分类2氨基糖氨基糖 是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。庆大霉素、新霉素、庆大霉素、新霉素、卡那霉素、链霉素卡那霉素、链霉素 （氨基糖苷类抗生素）（氨基糖苷类抗生素）三、糖苷分类3糖醇糖醇 单糖的醛或酮基醛或酮基还原成羟基羟基后所得的多元醇。4去氧糖去氧糖 单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖。三、糖苷分类5糖醛酸糖醛酸 单糖分子中伯醇基氧化成羧基伯醇基氧化成羧基的化合物。三、糖苷分类糖杂体糖杂体 糖与非糖组成的化合物苷 苷的分类：1按苷原子不同分类按苷原子不同分类 氧苷 如：红景天苷 防止高血压、冠心病、脑溢血、中风后遗症、静脉曲张等中老年病美容、延缓衰老、抗疲劳、改善睡眠

8、 三、糖苷分类氮苷：如腺苷。硫苷：如萝卜苷。碳苷：如牡荆素。2按苷元不同分类按苷元不同分类 如：黄酮苷、蒽醌、香豆素、强心苷、皂苷等。3按苷键不同分类按苷键不同分类醇苷：是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷。如红景天苷（见下页）。酚苷：是通过酚羟基而成的苷。如天麻苷（见下页）。酯苷：苷元以-COOH和糖的端基碳相连接的是酯苷。如山慈菇苷A（见下页）。氰苷：是指一类羟腈的苷。如野樱苷（见下页）。三、糖苷分类三、糖苷分类看研究材料看研究材料三、糖苷分类4按端基碳构型分按端基碳构型分 苷，多为L型；苷，多为D型。5按连接单糖个数分按连接单糖个数分 1个糖单糖苷 2个糖双糖苷 3个糖叁糖苷 三、糖苷分

9、类6按糖链个数分按糖链个数分 1个位置成苷单糖链 2个位置成苷双糖链 7按生物体内存在分按生物体内存在分 原级苷在植物体内原存在的苷；次级苷原级苷水解掉一个糖或结构发生改变。溶解性溶解性 糖小分子极性大，水溶性好 聚合度增高，水溶性下降。多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。单糖极性单糖极性 双糖极性双糖极性（与羟基和碳的分担比有关，即按-OH/C的分担情况而定）苷亲水性（与连接糖的数目、位置有关）苷元亲脂性 四、糖和苷的物理性质四、糖和苷的物理性质味觉味觉 单糖低聚糖甜味。多糖无甜味 （随着糖的聚合度增高，则甜味减小）苷类苦、甜等 （人参皂苷）（甜菊苷）旋光性及其在构型测定中的应用旋光性及其

10、在构型测定中的应用 具有多个不对称碳原子用于苷键构型的测定（即、苷键）。多数苷类呈左旋。利用旋光性旋光性 测定苷键构型测定苷键构型KlyneKlyne法法：将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷的糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较，数值上相接近的一个便是与之有相同苷键的一个。四、糖和苷的物理性质五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应 单糖的分子有醛（酮）、伯醇、仲醇和邻二醇等结构，氧化条件不同其产物也不同。如：五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应糖分子化学反应的活泼性：端基碳原子端基碳原子 伯碳伯碳 仲碳仲碳 （即C1-OH、C6-OH、C2 C3 C4-OH）以过碘酸反应为例来了解糖的氧化

11、反应的应用 过碘酸反应 主要作用于：邻二醇、-氨基醇、-羟基醛（酮）、邻二酮和某些活性次甲基等结构。五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应邻羟基：邻二酮：-氨基醇：-羟基酮：五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应反应特点：反应特点：反应定量进行（试剂与反应物基本是1:1）；在水溶液中进行或有水溶液（否则不反应）；反应速度：顺式 反式 （因顺式易形成环式中间体）；游离单糖产物及消耗过碘酸用Fischer式计算;成苷时糖产物及消耗过碘酸用Haworth式计算;在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应。五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应Fischer式和式和Haworth式式消耗

12、过碘酸的计算：五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应在异边无扭转余地的邻二醇：不起反应五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应用途：用途：推测糖中邻二推测糖中邻二-OH多少；多少；（试剂与反应物基本是（试剂与反应物基本是1:1）；）；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖；五、糖的化学性质 氧化反应氧化反应推测低聚糖和多聚糖的聚合度；推测1,3连接还是1,4连接（糖与糖连接的位置）五、糖的化学性质 糠醛形成反应糠醛形成反应糠醛形成反应糠醛形成反应（Molish反应）五、糖的化学性质 糠醛形成反应糠醛形成反应Molish反应：样品样品+浓浓H2SO4 +-萘酚酚 棕

13、色棕色环 多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反应（+）羟基反应羟基反应糖的-OH反应醚化、酯化和缩醛（酮）化。反应活性：最高的半缩醛羟基（C1-OH）其次是伯醇基（C6-OH）仲醇次之。（伯醇因其处于末端的空间，对反应有利，因此活性高于仲醇。）五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应含糖样品+Me2SO4+30%NaOH 醇-OH全甲基化全甲基化 五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应1醚化反应（甲基化）醚化反应（甲基化）Haworth法（不常用）判断反应是否完全的方法：甲基化物可用红外光谱测试，直到无-OH吸收峰为止。制备成甲苷用限量试剂，即克分子比11时，可得甲苷。样品样品+DMSO+NaH+Me

14、I 全甲基化全甲基化样品样品+MeI+Ag2O 全甲基化（醇全甲基化（醇-OH）五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应（一次即可）该反应是在非水溶剂中，即二甲基亚砜（DMSO）溶液中进行反应。Purdie法 只能用于苷，不宜用于还原糖（即有C1-OH的糖）。因Ag2O有氧化作用，可使C1-OH氧化。Hakomori法（箱守法）样品+CH2N2/Et2O+MeOH 部分甲基化部分甲基化(酸性越强，质子易解离，甲基化易酸性越强，质子易解离，甲基化易)（-COOH、-CHO等）2酰化反应（酯化反应）酰化反应（酯化反应）羟基活性与甲基化反应相同，即 （C1-OH、C6-OH、C3最难）（由于C2位取代后，

15、引起的空间障碍，使得C3最难被酰化。）利用酰化可判断糖上-OH数目、保护-OH等。五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应重氮甲烷法（CH2N2）五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应3缩酮和缩醛化反应缩酮和缩醛化反应 酮或醛在脱水剂如矿酸、无水ZnCl2、无水CuSO4等存在下可与多元醇的二个有适当空间位置的羟基易形成环状缩酮（ketal）和缩醛（acetal）。酮酮类易与顺邻顺邻-OH生成 五元环五元环状物 醛醛类易与1,3-双双-OH生成 六元环六元环状物 五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应 糖+丙酮 五元环缩酮 (异丙叉衍生物)糖+丙酮 六元环缩酮(双异丙叉衍生物)例：当糖具有顺邻有顺邻-OH时

16、，其生成五元环状物（异丙叉衍生物）：五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应 当糖结构中无顺邻无顺邻-OH时，则易转变为呋喃糖结构，再生成五元环状物（异丙叉衍生物）。糖糖 +苯甲醛苯甲醛 六元六元环状状缩醛 （苯甲叉衍生物）（苯甲叉衍生物）例如：例如：葡萄糖甲苷葡萄糖甲苷 +苯甲醛苯甲醛 (具具1,3-OH结构构)以上方法主要目的是保护以上方法主要目的是保护-OH。五、糖的化学性质 羟基反应羟基反应还原糖+苯肼 糖腙（多为水溶性的）还原糖+3分子苯肼 糖脎（较难溶于水）2-去氧糖不能成脎（因C2上无-OH）。五、糖的化学性质羰基反应羰基反应应用应用糖的鉴定、分离和纯化。糖+硼酸 络合物（酸性增加、可离子化）硼酸络合反应硼酸络合反应 糖的邻二-OH可与许多试剂生成络合物，借生成络合物的某些物理常数的改变，可以有助于糖的分离、鉴定和构型推定。重要的如：硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子络合物等。五、糖的化学性质（H3BO3是接受电子对的Lewis酸）五、糖的化学性质 硼酸络合反应硼酸络合反应硼酸络合反应的应用：络合后，中性可变为酸性，因此可进行酸碱中和滴定；可进行离子交换法分离；可进行电泳鉴定；在