天然藥物化學(xué)-糖和苷課件

Chapter-2

糖和苷

SaccharidesandGlycosides

OrganicChemistry天然藥物化學(xué)_糖和苷第二章糖和苷第一節(jié)單糖的立體化學(xué)第二節(jié)糖和苷的分類第三節(jié)糖的化學(xué)性質(zhì)第四節(jié)苷鍵的裂解第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第六節(jié)糖鏈的結(jié)構(gòu)測(cè)定第七節(jié)糖及苷的提取分離天然藥物化學(xué)_糖和苷概述█糖類：又稱碳水化合物(carbohydrates)，是植物光合作用的初級(jí)產(chǎn)物.█苷類(glycosides):亦稱苷或配糖體，是由糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元或配基)通過(guò)糖的半縮醛或半縮酮羥基與苷元脫水形成的一類化合物.天然藥物化學(xué)_糖和苷什么是糖：多羥基醛或酮.Fischer式表示如下：EmilFischer(UniversityofBerlin)1891年提出投影式.□D、L絕對(duì)構(gòu)型1.單糖的立體化學(xué)天然藥物化學(xué)_糖和苷·水溶液中---半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)天然藥物化學(xué)_糖和苷端基的相對(duì)構(gòu)型：α,β

構(gòu)型天然藥物化學(xué)_糖和苷·Haworth投影式：1926年提出具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖---吡喃糖(pyranose)具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖---呋喃糖(furanose)WalterNormanHaworth

BirminghamUniversityTheNobelPrizeinChemistry1937"forhisinvestigationsoncarbohydratesandvitaminC"天然藥物化學(xué)_糖和苷也可表示為平面結(jié)構(gòu)：天然藥物化學(xué)_糖和苷D-glucose的端基異構(gòu)：端基的相對(duì)構(gòu)型：α,β

構(gòu)型天然藥物化學(xué)_糖和苷Haworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷天然藥物化學(xué)_糖和苷Haworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷(羰基與最遠(yuǎn)不對(duì)稱碳成環(huán))天然藥物化學(xué)_糖和苷六碳呋糖：無(wú)法判斷D/L(羰基不是與最遠(yuǎn)不對(duì)稱碳成環(huán))天然藥物化學(xué)_糖和苷酮糖中的D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型：天然藥物化學(xué)_糖和苷█Fischer式與Haworth式相互轉(zhuǎn)化

最遠(yuǎn)端不對(duì)稱C旋轉(zhuǎn)120度，然后與C-1環(huán)化.天然藥物化學(xué)_糖和苷█差向異構(gòu)---只有一個(gè)手性C構(gòu)型不同阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘露糖艾杜糖半乳糖塔羅糖天然藥物化學(xué)_糖和苷█變旋現(xiàn)象天然藥物化學(xué)_糖和苷█單糖的構(gòu)象環(huán)的翻轉(zhuǎn)4C1

1C4優(yōu)勢(shì)構(gòu)象天然藥物化學(xué)_糖和苷船式椅式半椅式歪斜式呋喃糖(furanose)：信封式扭曲式吡喃糖(pyranose)天然藥物化學(xué)_糖和苷第二節(jié)糖和苷的分類糖的分類糖的分類糖的分類單糖類Monosaccharides五碳、六碳糖居多低聚糖類Oligosaccharides2－9個(gè)單糖結(jié)合而成多聚糖類Polysacchrides10個(gè)以上單糖連接而成天然藥物化學(xué)_糖和苷2.1.單糖(monosaccharides)五碳醛糖L-arabinose天然藥物化學(xué)_糖和苷常見(jiàn)五碳醛糖天然藥物化學(xué)_糖和苷六碳醛糖D-glucose天然藥物化學(xué)_糖和苷六碳醛糖天然藥物化學(xué)_糖和苷六碳酮糖D－fructose天然藥物化學(xué)_糖和苷甲基五碳醛糖L-rhamnose天然藥物化學(xué)_糖和苷甲基五碳醛糖：天然藥物化學(xué)_糖和苷支碳鏈糖D－apiose天然藥物化學(xué)_糖和苷氨基糖：?jiǎn)翁巧系囊粋€(gè)或幾個(gè)醇羥基被氨基置換后形成的糖。去氧糖：?jiǎn)翁巧系囊粋€(gè)或幾個(gè)醇羥基被氫原子取代后形成的糖。天然藥物化學(xué)_糖和苷糖醛酸：?jiǎn)翁欠肿又械牟蓟趸婶然鵇－glucuronicacid天然藥物化學(xué)_糖和苷糖醇：?jiǎn)翁堑娜┗蛲€原成羥基所得。環(huán)醇：環(huán)狀的多羥基化合物。天然藥物化學(xué)_糖和苷2.2.低聚糖(寡糖oligosaccharides)由2～9個(gè)單糖通過(guò)苷鍵結(jié)合而成.低聚糖類二糖三糖四糖還原糖非還原糖天然藥物化學(xué)_糖和苷麥芽糖乳糖纖維二糖蔗糖□命名方法：以末端糖為母體，其他的為糖基，并標(biāo)明糖與糖的連接位置、糖的成環(huán)形式以及苷鍵的構(gòu)型等。天然藥物化學(xué)_糖和苷2.3.多聚糖有10個(gè)以上單糖通過(guò)苷鍵連接而成的糖類.

聚合度：100以上至幾千.性質(zhì)：與單糖和寡糖不同,無(wú)甜味,非還原性.·按功能分a.水不溶的，直糖鏈型，主要形成動(dòng)植物的支持組織：纖維素，甲殼素b.溶于熱水形成膠體溶液，多支鏈型，動(dòng)植物的貯存養(yǎng)料：淀粉，肝糖元·按組成分

a.由一種單糖組成---均多糖(homosaccharide)

b.由二種以上單糖組成---雜多糖(heterosaccharide)·系統(tǒng)命名：均多糖：在糖名后加字尾-an,如葡聚糖為glucan.雜多糖：幾種糖名按字母順序排列后,再加字尾-an,如葡萄甘露聚糖為glucomannan.天然藥物化學(xué)_糖和苷

由直鏈糖淀粉(20%)和支鏈膠淀粉(80%)組成·淀粉(Starch)直鏈部分重復(fù)單位：麥芽糖支鏈部分：每10個(gè)麥芽糖重復(fù)單位有一個(gè)[(1→6)-α-]支鏈天然藥物化學(xué)_糖和苷·糖原(Glycogan)動(dòng)物的儲(chǔ)存能量，結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉類似，只是每5個(gè)左右麥芽糖單位就有一個(gè)支鏈.聚合度更大.·纖維素(Cellulose)植物細(xì)胞壁，聚合度3000-5000，分子結(jié)構(gòu)直線狀天然藥物化學(xué)_糖和苷·甲殼素(Chitin)N-乙酰葡萄糖胺1β→4反向鏈接·肝素(Heparin)

硫酸酯化抗凝血作用,治療血栓.·其它多糖

粘液質(zhì)、卡拉膠、硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸等.天然藥物化學(xué)_糖和苷·定義：配糖體，是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元aglycone)通過(guò)糖的半縮醛或半縮酮羥基與苷元脫水形成的一類化合物.·命名：以-in或–oside作后綴.2.4.苷類(Glycoside)

抗疲勞抗衰老提高腦力體力機(jī)能

高山紅景天(Rhoaiolasacha)天然藥物化學(xué)_糖和苷

根據(jù)生物體內(nèi)的存在形式：分為原生苷、次級(jí)苷.

根據(jù)連接單糖基的個(gè)數(shù)：?jiǎn)翁擒?、二糖苷、三糖苷…?

根據(jù)苷元連接糖基的位置數(shù)：?jiǎn)翁擎溰铡⒍擎溰铡?

根據(jù)苷鍵原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷.█苷類化合物的分類：天然藥物化學(xué)_糖和苷醇苷酚苷氰苷酯苷藥效：抗菌殺蟲(chóng)垂盆草Sedumsarmentosum

2.4.1.氧苷天然藥物化學(xué)_糖和苷2.4.2.硫苷：糖端基OH與苷元巰基縮合而成.2.4.3.氮苷：生物化學(xué)中的重要物質(zhì).天然藥物化學(xué)_糖和苷2.4.4.碳苷：糖端基碳與碳原子相鏈接.

苷元多為酚類.

?碳苷類溶解度小，難溶于水.野葛

Pueraria

lobata

(Willd)

Ohwi

天然藥物化學(xué)_糖和苷第三節(jié)

糖和苷的理化性質(zhì)█苷類物理性質(zhì)形：一般是無(wú)定形粉末，糖類一般是結(jié)晶.味：一般無(wú)味，也有很苦或很甜的.例：甜菊苷(stevioside)，比蔗糖甜300倍，用作糖尿病患者的甜味劑.溶解度：隨糖的增加，親水性增大.(碳苷不易溶解)旋光性：有旋光.甜葉菊SteviarebanianumBertoni天然藥物化學(xué)_糖和苷█糖類化學(xué)性質(zhì)1>氧化反應(yīng)：過(guò)碘酸氧化：通過(guò)環(huán)狀過(guò)度態(tài)，氧化順鄰二羥基.(PbAc4可氧化反式二醇)天然藥物化學(xué)_糖和苷機(jī)理：應(yīng)用：對(duì)糖的結(jié)構(gòu)的推測(cè)，如糖和苷中氧環(huán)的形式，碳原子的構(gòu)型，多糖中糖的連接位置，和聚合度的決定.天然藥物化學(xué)_糖和苷2>糠醛的形成反應(yīng)單糖在濃酸作用下，脫水，生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物.多糖先水解成單糖，然后再脫水生成相同的產(chǎn)物.糖醛酸先脫羧，再形成糠醛.天然藥物化學(xué)_糖和苷應(yīng)用：檢測(cè)糖類原理：糖在濃酸的作用下發(fā)生糠醛反應(yīng)，所生成的糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合生成有色物質(zhì)。試劑：有機(jī)酸:(三氯乙酸、草酸等)或無(wú)機(jī)酸（硫酸、磷酸等）酚或胺類：含有活潑亞甲基并有共軛未飽和系統(tǒng)的化合物，如：苯酚，萘酚，苯胺。?Molish反應(yīng)：濃硫酸和

-萘酚糠醛與

-萘酚縮合物紫色天然藥物化學(xué)_糖和苷紙層析檢驗(yàn)糖天然藥物化學(xué)_糖和苷

醚化

3>羥基反應(yīng)：醚化、酯化、縮醛(酮)化甲基苷：天然藥物化學(xué)_糖和苷機(jī)理：天然藥物化學(xué)_糖和苷

乙?；╝cetylation）天然藥物化學(xué)_糖和苷

選擇性去?；?/p>

去?；禾烊凰幬锘瘜W(xué)_糖和苷苯甲酰化(Benzoylation)控制條件，部分酰化；產(chǎn)物更易結(jié)晶，以便x-ray單晶衍生分析.天然藥物化學(xué)_糖和苷

縮醛和縮酮化

酮或醛在脫水劑存在下和多元醇中的兩個(gè)OH縮合成環(huán)狀縮酮(ketal)或縮醛(acetal).異丙叉衍生物用途：保護(hù)羥基.天然藥物化學(xué)_糖和苷苯甲叉衍生物天然藥物化學(xué)_糖和苷

羰基反應(yīng)

?糖苯腙：glycoside+苯肼

?糖月殺：glycoside+過(guò)量苯肼，100?C5>硼酸絡(luò)合物可用于中和滴定、離子交換、電泳天然藥物化學(xué)_糖和苷4.苷鍵的裂解天然藥物化學(xué)_糖和苷▉

常用的方法有酸水解、堿水解、酶水解、氧化開(kāi)裂等.a.酸催化水解：

?原理：苷鍵具有縮醛結(jié)構(gòu)，易為稀酸催化水解.

?試劑：鹽酸、硫酸、乙酸、甲酸等.?機(jī)理：苷原子先質(zhì)子化，然后斷鍵生成陽(yáng)碳離子或半椅型中間體，在水中溶劑化而成糖.天然藥物化學(xué)_糖和苷?水解規(guī)律：苷鍵水解的難易與苷鍵原子的’電子云密度’及其’空間環(huán)境’有密切的關(guān)系，只要有利于苷鍵原子的質(zhì)子化就有利于水解.

按苷鍵原子不同:酸水解的難易順序?yàn)椋?/p>

N-苷>O-苷>S-苷>C-苷（堿性強(qiáng)，易質(zhì)子化）.

按糖的不同:①呋喃糖苷>吡喃糖苷(呋喃環(huán)是平面，張力大)；②酮糖>醛糖易水解(酮糖多為呋喃環(huán))；③吡喃糖苷中吡喃環(huán)的C-5上取代基越大越難水解，因此五碳糖最易水解，其順序?yàn)椋何逄继?gt;六碳糖>七碳糖，如果接有-COOH,則最難水解(位阻)；④氨基糖>羥基糖難水解;羥基糖>去氧糖難水解，尤其是C-2上取代氨基的糖更難。天然藥物化學(xué)_糖和苷按苷元不同酚苷水解比脂肪屬苷(如萜苷、甾苷)容易得多。某些酚苷(如蒽醌苷、香豆素苷)不用酸，只加熱也可能水解成苷元。苷元為小基團(tuán)者.苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解.(位阻)二相水解法---用于苷元酸不穩(wěn)定.在酸水解反應(yīng)液中加入與水不相混容的有機(jī)溶劑，使苷元生成后立即溶于水不相混溶的有機(jī)溶劑中，以避免苷元與酸長(zhǎng)時(shí)間接觸而脫水生成次生苷元.天然藥物化學(xué)_糖和苷b.酸催化甲醇解在酸的甲醇溶液中進(jìn)行甲醇解，多糖或苷可生成一對(duì)保持環(huán)形的甲基糖苷的異構(gòu)體。應(yīng)用：①甲基糖苷在呋喃糖環(huán)和吡喃糖環(huán)的區(qū)別判斷；②糖鏈中單糖之間的連接位置確定；③苷鍵構(gòu)型的判定。？天然藥物化學(xué)_糖和苷c.堿催化水解一般的苷鍵對(duì)稀堿是穩(wěn)定的，不易被堿催化水解，故苷類多數(shù)是用稀酸水解的，很少用堿水解，僅酯苷、酚苷、稀醇苷和β-吸電子基取代的苷等才易為堿所水解.藏紅花Crocussativus

L功效：活血去瘀、調(diào)經(jīng)、主治血滯閉經(jīng)、痛經(jīng)、產(chǎn)后腹痛、跌打損傷等癥，并有興奮子宮作用。天然藥物化學(xué)_糖和苷堿水解機(jī)理天然藥物化學(xué)_糖和苷CH3CO+AcO-d.乙酰解反應(yīng)乙酰解所用的試劑是醋酐和酸，常用的酸有H2SO4、HClO4、CF3COOH和ZnCl2、BF3（lewis酸）等。

－苷鍵葡萄糖雙糖乙酰解的難易程度是：（1－2）>（1－3）>（1－4）>（1－6）天然藥物化學(xué)_糖和苷天然藥物化學(xué)_糖和苷苷鍵的裂解－酶催化水解酶催化反應(yīng)具有專屬性高，條件溫和的特點(diǎn)。常用的酶有：①轉(zhuǎn)化酶（水解β-果糖苷鍵）。②麥芽糖酶（水解α-葡萄糖苷鍵）。③杏仁酶（水解β-葡萄糖苷和有關(guān)六碳醛糖苷），專屬性較低；纖維素酶（水解β-葡萄糖苷）。應(yīng)用：①可以獲知苷鍵的構(gòu)型；②可以保持苷元結(jié)構(gòu)不變；③還可以保留部分苷鍵得到次級(jí)苷或低聚糖，以便獲知苷元和糖、糖和糖之間的連接方式天然藥物化學(xué)_糖和苷苷鍵的裂解－過(guò)碘酸裂解（Smith降解）是過(guò)碘酸氧化反應(yīng)經(jīng)改進(jìn)，用于割裂具有1，2-二元醇糖苷鍵的溫和反應(yīng)，（該方法又稱SMITH裂解法）。這種方法對(duì)苷元結(jié)構(gòu)容易改變的苷以及C-甙的水解特別適宜。而不適宜苷元上也具有1，2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類；該反應(yīng)在水解產(chǎn)物中得不到完整的糖分子。天然藥物化學(xué)_糖和苷苷鍵的裂解－過(guò)碘酸裂解步驟：第一步在水或稀醇溶液中，用NaIO4在室溫條件下將糖氧化裂解為二元醛；第二步將二元醛用NaBH4還原為醇，以防醛與醛進(jìn)一步縮合而使水解困難，第三步調(diào)節(jié)pH2左右，室溫放置讓其水解。天然藥物化學(xué)_糖和苷苷鍵的裂解－糖醛酸苷的選擇性水解特殊的苷鍵裂解方法：光解法四醋酸鉛分解法醋酐－吡啶分解法微生物培養(yǎng)法等。天然藥物化學(xué)_糖和苷第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)█糖的1HNMR性質(zhì)：糖的端基質(zhì)子信號(hào)在4.3~6.0甲基五碳糖的甲基信號(hào)在1.0左右其余信號(hào)在3.2~4.2左右根據(jù)化學(xué)位移和偶合常數(shù)判斷苷鍵構(gòu)型。J＝6－8HzJ＝2－4Hz天然藥物化學(xué)_糖和苷天然藥物化學(xué)_糖和苷糖的核磁共振性質(zhì)▓C2質(zhì)子處于橫鍵上，無(wú)法根據(jù)偶合常數(shù)（0-5Hz）確定苷鍵構(gòu)型天然藥物化學(xué)_糖和苷█糖的13CNMR性質(zhì)化學(xué)位移：-CH3

18;-CH2OH

62;-CHOH

68~85端基碳C1:

95～105（b－D和a－L型苷鍵大于100，a－D和b－L型苷鍵小于100）根據(jù)

95～105區(qū)域碳信號(hào)的個(gè)數(shù)和化學(xué)位移值來(lái)推測(cè)低聚糖、苷中所含糖的個(gè)數(shù)和苷鍵構(gòu)型。根據(jù)1JC1-H1值區(qū)別苷鍵構(gòu)型。糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷糖的13CNMR性質(zhì)▓苷化位移（glycosylationshift,GS）糖與苷元成苷后，苷元的α－C、β－C和糖的端基碳的化學(xué)位移值均發(fā)生了改變，稱為苷化位移。與苷元結(jié)構(gòu)有關(guān)，與糖的種類關(guān)系不大。推測(cè)糖與苷元、糖與糖連接位置糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷苷化位移一般規(guī)律：苷元α-C向低場(chǎng)位移，β–C向高場(chǎng)位移，端基碳向低場(chǎng)位移。糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷伯醇苷糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷環(huán)醇苷兩個(gè)b－C均為仲碳糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷環(huán)醇苷一個(gè)b－C為仲碳，另一個(gè)為叔碳或季碳糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷叔醇苷糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷酚苷和酯苷a－C通常向高場(chǎng)位移糖的核磁共振性質(zhì)天然藥物化學(xué)_糖和苷天然藥物化學(xué)_糖和苷天然藥物化學(xué)_糖和苷天然藥物化學(xué)_糖和苷天然藥物化學(xué)_糖和苷第六節(jié)糖鏈的結(jié)構(gòu)測(cè)定□糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：?苷元結(jié)構(gòu)?糖的種類?苷元與糖的鏈接位置?糖與糖的鏈接位置，鏈接方式天然藥物化學(xué)_糖和苷純度測(cè)定超離心法高壓電泳法：硼酸絡(luò)合后電泳凝膠柱色譜法旋光度測(cè)定法其他方法：官能團(tuán)摩爾比恒定法、示差折