天然药物化学第2章糖和苷2013课件

第二章

糖和苷

SaccharidesandGlycosides第二章糖和苷

SaccharidesandGly第一节单糖的立体化学

Stereo-structuresofMonosaccharides单糖(monosaccharides)是多羟基醛和酮，是组成糖类及其衍生物的基本单元。第一节单糖的立体化学

Stereo-structures第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学一、单糖的绝对构型Fischer投影式→将距羰基最远的那个不对称碳的构型定为整个糖分子的绝对构型。

羟基向右———D型；

羟基向左———L型。Haworth投影式→看那个不对称碳原子上的取代基的朝向

取代基向上———D型；

取代基向下———L型。C5或C4第一节单糖的立体化学五碳吡喃型糖，C4羟基在面下的为D型糖，在面上的则为L型糖。一、单糖的绝对构型C5或C4第一节单糖的立体化学五碳吡喃无尾巴无尾巴二、单糖的差向异构体

单糖成环后形成的一个新的不对称碳原子称为端基碳，生成的一对差向异构体(anomers)有α、β两种构型。第一节单糖的立体化学二、单糖的差向异构体第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学天然药物化学第2章糖和苷2013课件Haworth式:看C1-OH与C5(或C4)上取代基(C6或C5)之间的关系

异侧———α型；同侧———β型。同側为β-D-异側为α-D-Fischer式:C1-OH与原C5(六碳糖)或C4(五碳糖)-OH

同侧———α型；异侧———β型。五碳吡喃型糖，其端基碳上的羟基与C4羟基在同侧者称为α型，在异侧者则称为β型。Haworth式:看C1-OH与C5(或C4)上取代基(C6无尾巴无尾巴三、单糖的氧环天然界存在的单糖多为五元或六元氧环的形式，是因为它们的张力最小所致。三、单糖的氧环四、单糖的构象尽管Haworth式更接近糖结构的真实情况实验证明天然界吡喃糖均以椅式构象存在通常D-系吡喃糖的椅式构象中又以C1-OH在e键上即β构型为其优势构象。四、单糖的构象第二节

糖和苷的分类

ClassifyofSaccharidesandGlycosides糖及其衍生物苷类在植物性天然药物中存在十分广泛，是研究生命过程十分重要的领域尤其是苷类化合物广泛而明显的生物活性，又是从天然界创制新药研究十分活跃的领域。第二节糖和苷的分类

ClassifyofSacc一、天然界常见的单糖五碳醛糖（aldopentoses）:L-arabinose（阿拉伯糖）

D-xylose（木糖）六碳醛糖（aldohexoses）:D-glucose（葡萄糖）

D-glactose（半乳糖）一、天然界常见的单糖L-arabinose（阿拉伯糖）六碳酮糖（ketohexose）:D-fructose（果糖）甲基五碳醛糖：L-rhamonose（鼠李糖）六碳酮糖（ketohexose）:D-fructose（果糖天然药物化学第2章糖和苷2013课件支碳链糖：D-apiose（芹糖）氨基糖（amino-sugar）:

庆大霉素、新霉素

卡那霉素、链霉素（氨基糖苷类抗生素）2-amino-2-deoxy-D-glucose支碳链糖：D-apiose（芹糖）氨基糖（amino-sug去氧糖（deoxy-sugars）：常见的有6-去氧糖、甲基五碳糖、2，6-二去氧糖及其衍生物，多见于强心苷、微生物代谢产物中，具有一些特殊性质oleandrose（夹竹桃糖）

cymarose（磁麻糖）去氧糖（deoxy-sugars）：oleandrose（夹糖醛酸：glucquronicacid（D-葡萄糖醛酸）糖醇：D-sorbitol（D-山梨醇）糖醛酸：glucquronicacid（D-葡萄糖醛酸）糖环醇类（cyclitols)cis-inositols（肌醇）cyclitols（牛奶菜醇）

cyclitolsene（牛奶菜醇烯）环醇类（cyclitols)cis-inositols（肌醇糖的磷酸酯：phosphoglucoside(葡萄糖磷酸酯

)是生命过程中糖类的重要衍生物。在亲核取代中磷酸酯离子比氢氧离子更易离去，在目前寻找anticancerandanti-HIV新药开发中备受关注。糖的磷酸酯：phosphoglu二、低聚糖（Oligosaccharides）定义：是指由2~9个单糖基通过苷键键合而成的直链或支链聚糖。低聚糖在天然界的存在形式：非游离，为多聚糖的酶或酸水降解产物或苷的糖元部分。二、低聚糖（Oligosaccharides）低聚糖的分类：按个数有二糖、三糖、四糖…低聚糖的分类：按有无游离的醛或酮基有还原糖或非还原糖之分Primverose(樱草糖1→6)sucrose(蔗糖1→2)

还原糖

非还原糖按有无游离的醛或酮基有还原糖或非还原糖之分Primveros低聚糖结构的简洁表达方式常以单糖的缩写符号表示组成来简明地表达低聚糖的结构α-D-Galp-(1→4)-β-D-Glcp-[β-D-Fruf-(1→6)]-(1→4)-β-D-Glcp低聚糖结构的简洁表达方式α-D-Galp-(1→4)-β-D三、多聚糖(Polysaccharides)，简称多糖定义：多糖是由十个以上的单糖基通过苷键连接而成的一类结构复杂的大分子化合物。一般多糖都由100个以上甚至几千个单糖组成。基本性质：甜味、强还原性的消失而不同于单糖。三、多聚糖(Polysaccharides)，简称多糖多糖的研究与应用多糖由于结构极其复杂，且具有一定的水溶性，故研究难度极大，但由于多糖特殊生物活性的逐渐显露又极大地激发着天然药物化学工作者的极大研究兴趣。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HIV活性；夏枯草多糖抑制HIV的复制等。多糖的研究与应用多糖的分类：按生物体内功能分支持组织（水不溶性多糖，如纤维素、甲壳素等。分子呈直糖链型）和养料贮存组织（可溶于热水成胶体溶液，可经酶催化水解释放单糖以供应能量，如淀粉、肝糖原等。分子为支糖链型）。按单糖组成种类分均多糖（homosaccharide),即由一种单糖组成和杂多糖(heterosaccharide),即由二种以上单糖组成。多糖的分类：多糖的系统命名：均多糖的系统命名是在糖名后加字尾-an,如葡聚糖

(glucan)、果聚糖

(fructan)、木聚糖(xylan)。杂多糖的系统命名是用几种糖名按字母顺序排列先后，再加字尾-an,如葡萄甘露聚糖(glucomannan)、半乳甘露聚糖(galactomannan)。多糖的系统命名：常见的植物多糖

淀粉、纤维素、葡聚糖、果聚糖、半纤维素、树胶、粘液质、卡拉胶等。常见的动物多糖

肝糖元（glycogan）：与淀粉相似，分枝更甚，遇碘不呈兰色而呈红褐色。常见的植物多糖

淀粉、纤维素、葡聚糖、果聚糖、甲壳素（chitin）：似纤维素；肝素（heparin）：为高度硫酸酯化的右旋多糖，具有强的抗凝血作用，用于治疗和预防血栓的形成，也有保护人体细胞不受HIV破坏，抑制病毒抗原在人体中的表达作用，其作用均与硫酸酯基有关。甲壳素（chitin）：似纤维素；硫酸软骨素（chondroitinsulfate）：是动物组织的基础物质，用以保护动物组织的水分和弹性，目前发现其有降低血脂、改善动脉粥样硬化之功。现有鲨鱼软骨素上市。透明质酸（hyaluronicacid）：是一种酸性粘多糖，为动物皮肤中的天然成分，近年多用于护肤霜基质，日常生活中也知猪蹄及膀皮有美容之功。硫酸软骨素（chondroitinsulfate）：是动物四、苷类(Glycosides)苷类又叫配糖体或糖杂体等，是一类极为复杂、涉及面极广、数目庞大的天然药物化学成分，其生物活性及药物效用涉及医学的各个领域，是极为重要的一类化学成分。英文命名常以-inor-oside作后缀，如葛根黄素(puerarin)、葛根黄素木糖甙(puerarinxyloside)。四、苷类(Glycosides)苷的定义：苷是糖的衍生物，是糖在植物体内的一种储存形式，因为苷经水解后能释放出糖。如：凡水解后能生成糖和非糖物质的一类化合物，通称为苷类。苷的定义：凡水解后能生成糖和非糖物质的一类化合物，通称为苷类由上面逆反应可见，苷类可定义为是糖或糖的衍生物(氨基糖、糖醛酸等)与另一非糖物质(苷元或配基，aglycone或genin)通过糖的端基碳原子连接而成的化合物，故有α-苷和β-苷之分，天然界常见的多为β-构型。由上面逆反应可见，苷类可定义为是糖或糖的衍生物(氨基糖、糖醛苷的分类：苷类由结构看主要由三部分组成，可变因素较多，尤其是非糖物质，即苷元部分，种类繁多，十分复杂。因此，苷的分类也有多种方法：苷的分类：按苷键原子不同分：O-苷(O键苷)：苷键原子为O,因苷元不同分：醇苷：由苷元的醇羟基与糖端系质子脱水而成的苷。Rhodioloside(红景天苷)Ranunculin(毛茛苷)按苷键原子不同分：Rhodioloside(红景天苷)醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物Glycyrrhizin(甘草皂苷A)醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物GlycyrrhizinMarsdekoisideCMarsdekoisideC酚苷：由苷元的酚羟基与糖上的半缩醛羟基脱水缩合而成的苷。天然药物中为数甚多，根据苷元不同又有：苯酚苷，如：Gastrodin(天麻苷)酚苷：由苷元的酚羟基与糖上的半缩醛羟基脱水缩合而成的苷。天然萘酚苷，如：Hydrojuglone(氢化胡桃叶醌苷)萘酚苷，如：Hydrojuglone蒽醌苷，如：大黄酚苷Chrysophamolmonoglycoside蒽醌苷，如：大黄酚苷香豆素苷，如：Esculin(七叶苷)黄酮苷，如：Baicalin(黄芩苷)香豆素苷，如：Esculin(七叶苷)黄酮苷，如：Baica氰苷(cyanogenicglycosides)，是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物，根据羟基与腈基的位置不同有：α-羟基腈苷，如：Prunasin(野樱苷)氰苷(cyanogenicglycosides)，是一类羟γ-羟基腈苷，如：Sarmentosin(垂盆草苷)γ-羟基腈苷，如：Sarmentosin(垂盆草苷)！！Cyanogenicglycoside即生成氰的苷，尤其α-羟基腈很不稳定，一经酶或酸、碱作用，立即生成氢氰酸，误食该类植物有中毒危险。！！Cyanogenicglycoside即生成氰的苷，尤酯苷：是苷元的羧基与糖上端羟基缩合而成的苷类，此类苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，易为稀酸或稀碱水解。如：TuliposideA(山慈菇苷A)酯苷：是苷元的羧基与糖上端羟基缩合而成的苷类，此类苷键既有缩吲哚苷：是吲哚醇羟基与糖脱水缩合的苷类。如：indicum(靛苷)吲哚苷：是吲哚醇羟基与糖脱水缩合的苷类。如：indicum(硫苷(S键苷)：苷键原子为硫，是糖上端基羟基与苷元上的巯基缩合而成的苷。如：glucoraphenin(萝卜苷)硫苷(S键苷)：苷键原子为硫，是糖上端基羟基与苷元上的巯基缩氮苷(N键苷)：苷键原子为N，是苷元上胺基与糖缩合而成的一类苷。如核苷是核酸的重要组成部分，N苷是生化领域的重要物质。如：Adenosine(腺苷)crotonside(巴豆苷)氮苷(N键苷)：苷键原子为N，是苷元上胺基与糖缩合而成的一类碳苷(C键苷)：是糖基直接接在碳原子上的苷类。天然药物中常见的碳苷以黄酮类为多。如：Vitexin(牡荆素)碳苷(C键苷)：是糖基直接接在碳原子上的苷类。天然药物中常见按苷元结构类型不同分：黄酮苷类、香豆素苷类、蒽醌苷类、生物碱苷类、C21甾苷类、三萜皂苷类等。突出特殊性质和生物活性分：皂苷类、强心苷类等。按糖的数目多少分：单糖苷类、低聚糖苷类等。按苷元结构类型不同分：黄酮苷类、香豆素苷类、蒽醌苷类、生物碱按糖的种类分：去氧糖苷类、非去氧糖苷类。按成苷数目分：单糖链苷、二糖链苷、三糖链苷等。按苷的存在状态分：原生苷、次生苷。目前的天然药物化学苷类成分类型的分类多穿叉应用。按糖的种类分：去氧糖苷类、非去氧糖苷类。第三节

糖的性质

PropertiesofSaccharides由苷类的基本结构分析，分子中都有糖通过苷键与苷元相连，故苷类的理化性质不外乎受三者的支配，它们将表现各自的个性，尤其是苷元部分差异极大，致使苷类的性质差别明显，各种不同的苷往往都有各自的特殊性质，然而，它们又相互形成一个整体，必然相互制约，相互影响，从而表现出一定的共性。第三节糖的性质

PropertiesofSacch第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质过碘酸氧化反应的特点反应速度顺式大于反式，这是由其反应机理决定的。可见顺式五元环状酯中间体的形成，同时该反应速度也受介质PH的影响。过碘酸反应的终产物甲醛、甲酸均较稳定，可被定量测定，用以推测糖的结构。第三节糖的性质过碘酸氧化反应的特点反应速度顺式大于反式，这是由其反应机理决第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质缩酮和缩醛化反应苷类化合物的结构研究，尤其是衍生物制备时，为了使部分羟基不被诸如甲醚化、酰化，常常用缩酮或缩醛反应予以保护。酮类试剂易与顺式邻二羟基生成五元环状物；醛类试剂则易与1，3-或4，6-双羟基生成六元环状物。常用的试剂有丙酮/硫酸，其产物称异丙叉衍生物或丙酮加成物；苯甲醛/硫酸等。第三节糖的性质缩酮和缩醛化反应第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第四节糖链的裂解

SplitofGlycosidicLinkage第四节糖链的裂解

SplitofGlycosidic第四节糖链的裂解第四节糖链的裂解第四节糖链的裂解第四节糖链的裂解酸催化水解反应注意事项！！！酸水解时，当苷元对酸不稳定时将导致苷元的结构变化，遇此种情况时可采用二相水解反应，即在反应混合物中加入与水不相混溶的有机溶剂（如苯/氯仿），使水解后的苷元及时转溶于有机溶剂相，以避免苷元与酸的长时间接触。酸催化水解反应注意事项！！！酸水解时，当苷元对酸不稳定时将导天然药物化学第2章糖和苷2013课件天然药物化学第2章糖和苷2013课件影响乙酰解反应难易的因素苷键邻位有OH可被乙酰化时，酰化难度加大；苷键邻位有环氧基时，酰化速度变慢；糖间连接位置不同，酰化速度不同。如β-葡萄糖间，

1→6（易）>>1→4>1→3>1→2（难）影响乙酰解反应难易的因素碱催化水解和β消除反应苷键为缩醛型醚键，理当对碱稳定，但若苷元中成苷羟基的β位有负电性取代基时，苷键便具有一定的酯的性质，能被碱催化水解。如：碱催化水解和β消除反应碱催化水解可用以此类特殊苷的苷键构型确定，因为C2-OH与C1-苷键反式时较顺式易水解，且反式水解产物为1，6-糖酐，而顺式为正常的糖。所谓的β-消除反应是苷键的β-位有吸电子基团时，α-位氢活化，在碱液中与苷键起消除反应而开裂称之，常用于多糖的结构研究。碱催化水解可用以此类特殊苷的苷键构型确定，因为C2-OH与C酶催化水解酶是活性高，专属性强的生物催化剂，其割裂苷键的条件比较温和，不使苷元发生结构变化，且又能获得有关苷键构型情况转化糖酶(invertase)→水解β-果糖苷键；麦芽糖酶(maltase)→水解α-D-葡萄糖苷键纤维素酶（cellulase)→水解β-D-葡萄糖苷键苦杏仁酶(emulsin)→水解β-葡萄糖和β-半乳糖苷键酶催化水解过碘酸裂解反应是过碘酸氧化反应经改进，用于割裂具有1，2-二元醇糖苷键的温和反应，（该方法又称Smith裂解法）。这种方法对苷元结构不稳定的苷以及C-甙的水解特别适宜。而不适宜苷元上也具有1，2-二元醇结构的苷类；该反应在水解产物中得不到完整的糖分子。过碘酸裂解反应

第五节

糖的NMR特征

NMRCharacterofSaccharide第五节糖的NMR特征

NMRCharacter一、引言

苷类化合物的结构鉴定是一项极其复杂而艰巨的工作，尤其是苷类化合物中糖分子的存在，给苷类化合物的结构鉴定工作蒙上了神秘的色彩。糖分子的存在，分子中引入诸多极性基团，致整个分子极性增强，水溶性增大，不易获得完好结晶；成苷的糖种类繁多，造成糖的种类识别困难；糖分子的立体异构，致使糖→苷元、糖→糖间连接方式不一,苷键构型确定困难。一、引言糖为多羟基化合物，故糖→苷元，糖→糖间连接位置多样化，相互连接位置需弄清；多糖苷的广泛存在，糖→糖间的连接顺序必须弄清；苷元种类繁多，其种类和化学结构需要进行完整的鉴定。核磁共振技术为糖及其苷的结构研究提供了强有力的信息，是目前糖和苷类化合物结构鉴定的重要手段。糖为多羟基化合物，故糖→苷元，糖→糖间连接位置多样化，相互连天然药物化学第2章糖和苷2013课件苷键糖端基质子二、苷类化合物中糖的1H-NMR特征苷键糖端基质子二、苷类化合物中糖的1H-NMR特征第五节

糖的NMR特征葡萄糖或葡萄糖基第五节糖的NMR特征葡萄糖或葡萄糖基三、苷类化合物中糖的13C-NMR特征苷键糖端基碳苷类糖上碳三、苷类化合物中糖的13C-NMR特征苷键糖端基碳苷类糖上碳第五节

糖的NMR特征第五节糖的NMR特征第五节

糖的NMR特征第五节糖的NMR特征第五节

糖的NMR特征第五节糖的NMR特征第五节

糖的NMR特征第五节糖的NMR特征第五节

糖的NMR特征第五节糖的NMR特征第五节

糖的NMR特征第五节糖的NMR特征●意义▲

CH3扣除苷元CH3信号后可提示甲基五碳糖的存在数；▲δ95∽110间示苷分子中糖的个数；▲端基碳的具体峰值可推断苷键构型；▲由13C-NMR中苷化位移可推断糖与苷元的连接位置。

三、苷类化合物中糖的13C-NMR特征第五节

糖的NMR特征●意义三、苷类化合物中糖的13C-NMR特征第五节糖的N第六节糖链的结构测定

StructuralElucidationofSaccharideChain第六节糖链的结构测定

StructuralElucid一、研究糖链结构的一般程序

▲糖的衍生物苷的纯度鉴定：MP、TLC、HPLC。

第六节

糖链的结构测定▲一、研究糖链结构的一般程序第六节糖链的结构测定▲一、研究糖链结构的一般程序●分子量测定▲单糖、低聚糖及其苷的分子量测定：▲多糖的分子量测定：目前仍沿用经典高分子化合物分子量的测定方法，如粘度法、沉降法等，甚至仅仅测定标示其平均分子量。一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序水解前后

△δ：

C229.732.0-2.3C377.070.9+6.1C434.338.4-4.1因成苷引起的化学位移变化，专业上称之为苷化位移（glycosidationshift）。

水解前后△δ：C229.7一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序▲

MS法测定糖链连接顺序◆技术→FDMS、FABMS等。◆优点→不必制备衍生物,用量小,准确,简便。▲MS法测定糖链连接顺序▲NMR法测定糖链连接顺序

是将糖及其苷类衍生物全乙酰化后，测定观察两糖之间质子的远程偶合或NOE效应，以期确定糖的连接顺序。▲NMR法测定糖链连接顺序一、研究糖链结构的一般程序一、研究糖链结构的一般程序第七节糖和苷的提取与分离

ExtractionandIsolation

ofSaccharidesandGlycosides第七节糖和苷的提取与分离

Extractionand●酶对糖及其苷类提取的影响

通常含糖及其苷类化合物的天然药材组织中往往同时含有酶，共存酶能促使苷键裂解，故药材粉碎后，受潮、冷水浸泡都能促使它们的相互接触致使苷键裂解，生成次生苷乃至苷元，影响原有成分及其作用，因此：▲欲提取原始苷时，需杀酶，60%以上乙醇、甲醇或80℃以上水处理；▲欲提取次生苷或苷元，需利用酶，如发酵等。

第七节

糖和苷的提取与分离一、提取分离糖及苷时须考虑的问题●酶对糖及其苷类提取的影响第七节糖和苷的提取与分离一、提二、提取糖及苷类溶剂的选择二、提取糖及苷类溶剂的选择三、分离三、分离洗脱顺序：随分子量由大及小，渐次流出。三、分离洗脱顺序：随分子量由大及小，渐次流出。三、分离●蛋白质去除法

◆酚、三氯醋酸、鞣酸：与蛋白质生成沉淀而不使多糖沉淀。◆注意：处理时间应尽可能的短，并在低温下进行，以免多糖降解。三、分离●蛋白质去除法三、分离第二章

糖和苷

SaccharidesandGlycosides第二章糖和苷

SaccharidesandGly第一节单糖的立体化学

Stereo-structuresofMonosaccharides单糖(monosaccharides)是多羟基醛和酮，是组成糖类及其衍生物的基本单元。第一节单糖的立体化学

Stereo-structures第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学一、单糖的绝对构型Fischer投影式→将距羰基最远的那个不对称碳的构型定为整个糖分子的绝对构型。

羟基向右———D型；

羟基向左———L型。Haworth投影式→看那个不对称碳原子上的取代基的朝向

取代基向上———D型；

取代基向下———L型。C5或C4第一节单糖的立体化学五碳吡喃型糖，C4羟基在面下的为D型糖，在面上的则为L型糖。一、单糖的绝对构型C5或C4第一节单糖的立体化学五碳吡喃无尾巴无尾巴二、单糖的差向异构体

单糖成环后形成的一个新的不对称碳原子称为端基碳，生成的一对差向异构体(anomers)有α、β两种构型。第一节单糖的立体化学二、单糖的差向异构体第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学第一节单糖的立体化学天然药物化学第2章糖和苷2013课件Haworth式:看C1-OH与C5(或C4)上取代基(C6或C5)之间的关系

异侧———α型；同侧———β型。同側为β-D-异側为α-D-Fischer式:C1-OH与原C5(六碳糖)或C4(五碳糖)-OH

同侧———α型；异侧———β型。五碳吡喃型糖，其端基碳上的羟基与C4羟基在同侧者称为α型，在异侧者则称为β型。Haworth式:看C1-OH与C5(或C4)上取代基(C6无尾巴无尾巴三、单糖的氧环天然界存在的单糖多为五元或六元氧环的形式，是因为它们的张力最小所致。三、单糖的氧环四、单糖的构象尽管Haworth式更接近糖结构的真实情况实验证明天然界吡喃糖均以椅式构象存在通常D-系吡喃糖的椅式构象中又以C1-OH在e键上即β构型为其优势构象。四、单糖的构象第二节

糖和苷的分类

ClassifyofSaccharidesandGlycosides糖及其衍生物苷类在植物性天然药物中存在十分广泛，是研究生命过程十分重要的领域尤其是苷类化合物广泛而明显的生物活性，又是从天然界创制新药研究十分活跃的领域。第二节糖和苷的分类

ClassifyofSacc一、天然界常见的单糖五碳醛糖（aldopentoses）:L-arabinose（阿拉伯糖）

D-xylose（木糖）六碳醛糖（aldohexoses）:D-glucose（葡萄糖）

D-glactose（半乳糖）一、天然界常见的单糖L-arabinose（阿拉伯糖）六碳酮糖（ketohexose）:D-fructose（果糖）甲基五碳醛糖：L-rhamonose（鼠李糖）六碳酮糖（ketohexose）:D-fructose（果糖天然药物化学第2章糖和苷2013课件支碳链糖：D-apiose（芹糖）氨基糖（amino-sugar）:

庆大霉素、新霉素

卡那霉素、链霉素（氨基糖苷类抗生素）2-amino-2-deoxy-D-glucose支碳链糖：D-apiose（芹糖）氨基糖（amino-sug去氧糖（deoxy-sugars）：常见的有6-去氧糖、甲基五碳糖、2，6-二去氧糖及其衍生物，多见于强心苷、微生物代谢产物中，具有一些特殊性质oleandrose（夹竹桃糖）

cymarose（磁麻糖）去氧糖（deoxy-sugars）：oleandrose（夹糖醛酸：glucquronicacid（D-葡萄糖醛酸）糖醇：D-sorbitol（D-山梨醇）糖醛酸：glucquronicacid（D-葡萄糖醛酸）糖环醇类（cyclitols)cis-inositols（肌醇）cyclitols（牛奶菜醇）

cyclitolsene（牛奶菜醇烯）环醇类（cyclitols)cis-inositols（肌醇糖的磷酸酯：phosphoglucoside(葡萄糖磷酸酯

)是生命过程中糖类的重要衍生物。在亲核取代中磷酸酯离子比氢氧离子更易离去，在目前寻找anticancerandanti-HIV新药开发中备受关注。糖的磷酸酯：phosphoglu二、低聚糖（Oligosaccharides）定义：是指由2~9个单糖基通过苷键键合而成的直链或支链聚糖。低聚糖在天然界的存在形式：非游离，为多聚糖的酶或酸水降解产物或苷的糖元部分。二、低聚糖（Oligosaccharides）低聚糖的分类：按个数有二糖、三糖、四糖…低聚糖的分类：按有无游离的醛或酮基有还原糖或非还原糖之分Primverose(樱草糖1→6)sucrose(蔗糖1→2)

还原糖

非还原糖按有无游离的醛或酮基有还原糖或非还原糖之分Primveros低聚糖结构的简洁表达方式常以单糖的缩写符号表示组成来简明地表达低聚糖的结构α-D-Galp-(1→4)-β-D-Glcp-[β-D-Fruf-(1→6)]-(1→4)-β-D-Glcp低聚糖结构的简洁表达方式α-D-Galp-(1→4)-β-D三、多聚糖(Polysaccharides)，简称多糖定义：多糖是由十个以上的单糖基通过苷键连接而成的一类结构复杂的大分子化合物。一般多糖都由100个以上甚至几千个单糖组成。基本性质：甜味、强还原性的消失而不同于单糖。三、多聚糖(Polysaccharides)，简称多糖多糖的研究与应用多糖由于结构极其复杂，且具有一定的水溶性，故研究难度极大，但由于多糖特殊生物活性的逐渐显露又极大地激发着天然药物化学工作者的极大研究兴趣。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HIV活性；夏枯草多糖抑制HIV的复制等。多糖的研究与应用多糖的分类：按生物体内功能分支持组织（水不溶性多糖，如纤维素、甲壳素等。分子呈直糖链型）和养料贮存组织（可溶于热水成胶体溶液，可经酶催化水解释放单糖以供应能量，如淀粉、肝糖原等。分子为支糖链型）。按单糖组成种类分均多糖（homosaccharide),即由一种单糖组成和杂多糖(heterosaccharide),即由二种以上单糖组成。多糖的分类：多糖的系统命名：均多糖的系统命名是在糖名后加字尾-an,如葡聚糖

(glucan)、果聚糖

(fructan)、木聚糖(xylan)。杂多糖的系统命名是用几种糖名按字母顺序排列先后，再加字尾-an,如葡萄甘露聚糖(glucomannan)、半乳甘露聚糖(galactomannan)。多糖的系统命名：常见的植物多糖

淀粉、纤维素、葡聚糖、果聚糖、半纤维素、树胶、粘液质、卡拉胶等。常见的动物多糖

肝糖元（glycogan）：与淀粉相似，分枝更甚，遇碘不呈兰色而呈红褐色。常见的植物多糖

淀粉、纤维素、葡聚糖、果聚糖、甲壳素（chitin）：似纤维素；肝素（heparin）：为高度硫酸酯化的右旋多糖，具有强的抗凝血作用，用于治疗和预防血栓的形成，也有保护人体细胞不受HIV破坏，抑制病毒抗原在人体中的表达作用，其作用均与硫酸酯基有关。甲壳素（chitin）：似纤维素；硫酸软骨素（chondroitinsulfate）：是动物组织的基础物质，用以保护动物组织的水分和弹性，目前发现其有降低血脂、改善动脉粥样硬化之功。现有鲨鱼软骨素上市。透明质酸（hyaluronicacid）：是一种酸性粘多糖，为动物皮肤中的天然成分，近年多用于护肤霜基质，日常生活中也知猪蹄及膀皮有美容之功。硫酸软骨素（chondroitinsulfate）：是动物四、苷类(Glycosides)苷类又叫配糖体或糖杂体等，是一类极为复杂、涉及面极广、数目庞大的天然药物化学成分，其生物活性及药物效用涉及医学的各个领域，是极为重要的一类化学成分。英文命名常以-inor-oside作后缀，如葛根黄素(puerarin)、葛根黄素木糖甙(puerarinxyloside)。四、苷类(Glycosides)苷的定义：苷是糖的衍生物，是糖在植物体内的一种储存形式，因为苷经水解后能释放出糖。如：凡水解后能生成糖和非糖物质的一类化合物，通称为苷类。苷的定义：凡水解后能生成糖和非糖物质的一类化合物，通称为苷类由上面逆反应可见，苷类可定义为是糖或糖的衍生物(氨基糖、糖醛酸等)与另一非糖物质(苷元或配基，aglycone或genin)通过糖的端基碳原子连接而成的化合物，故有α-苷和β-苷之分，天然界常见的多为β-构型。由上面逆反应可见，苷类可定义为是糖或糖的衍生物(氨基糖、糖醛苷的分类：苷类由结构看主要由三部分组成，可变因素较多，尤其是非糖物质，即苷元部分，种类繁多，十分复杂。因此，苷的分类也有多种方法：苷的分类：按苷键原子不同分：O-苷(O键苷)：苷键原子为O,因苷元不同分：醇苷：由苷元的醇羟基与糖端系质子脱水而成的苷。Rhodioloside(红景天苷)Ranunculin(毛茛苷)按苷键原子不同分：Rhodioloside(红景天苷)醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物Glycyrrhizin(甘草皂苷A)醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物GlycyrrhizinMarsdekoisideCMarsdekoisideC酚苷：由苷元的酚羟基与糖上的半缩醛羟基脱水缩合而成的苷。天然药物中为数甚多，根据苷元不同又有：苯酚苷，如：Gastrodin(天麻苷)酚苷：由苷元的酚羟基与糖上的半缩醛羟基脱水缩合而成的苷。天然萘酚苷，如：Hydrojuglone(氢化胡桃叶醌苷)萘酚苷，如：Hydrojuglone蒽醌苷，如：大黄酚苷Chrysophamolmonoglycoside蒽醌苷，如：大黄酚苷香豆素苷，如：Esculin(七叶苷)黄酮苷，如：Baicalin(黄芩苷)香豆素苷，如：Esculin(七叶苷)黄酮苷，如：Baica氰苷(cyanogenicglycosides)，是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物，根据羟基与腈基的位置不同有：α-羟基腈苷，如：Prunasin(野樱苷)氰苷(cyanogenicglycosides)，是一类羟γ-羟基腈苷，如：Sarmentosin(垂盆草苷)γ-羟基腈苷，如：Sarmentosin(垂盆草苷)！！Cyanogenicglycoside即生成氰的苷，尤其α-羟基腈很不稳定，一经酶或酸、碱作用，立即生成氢氰酸，误食该类植物有中毒危险。！！Cyanogenicglycoside即生成氰的苷，尤酯苷：是苷元的羧基与糖上端羟基缩合而成的苷类，此类苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，易为稀酸或稀碱水解。如：TuliposideA(山慈菇苷A)酯苷：是苷元的羧基与糖上端羟基缩合而成的苷类，此类苷键既有缩吲哚苷：是吲哚醇羟基与糖脱水缩合的苷类。如：indicum(靛苷)吲哚苷：是吲哚醇羟基与糖脱水缩合的苷类。如：indicum(硫苷(S键苷)：苷键原子为硫，是糖上端基羟基与苷元上的巯基缩合而成的苷。如：glucoraphenin(萝卜苷)硫苷(S键苷)：苷键原子为硫，是糖上端基羟基与苷元上的巯基缩氮苷(N键苷)：苷键原子为N，是苷元上胺基与糖缩合而成的一类苷。如核苷是核酸的重要组成部分，N苷是生化领域的重要物质。如：Adenosine(腺苷)crotonside(巴豆苷)氮苷(N键苷)：苷键原子为N，是苷元上胺基与糖缩合而成的一类碳苷(C键苷)：是糖基直接接在碳原子上的苷类。天然药物中常见的碳苷以黄酮类为多。如：Vitexin(牡荆素)碳苷(C键苷)：是糖基直接接在碳原子上的苷类。天然药物中常见按苷元结构类型不同分：黄酮苷类、香豆素苷类、蒽醌苷类、生物碱苷类、C21甾苷类、三萜皂苷类等。突出特殊性质和生物活性分：皂苷类、强心苷类等。按糖的数目多少分：单糖苷类、低聚糖苷类等。按苷元结构类型不同分：黄酮苷类、香豆素苷类、蒽醌苷类、生物碱按糖的种类分：去氧糖苷类、非去氧糖苷类。按成苷数目分：单糖链苷、二糖链苷、三糖链苷等。按苷的存在状态分：原生苷、次生苷。目前的天然药物化学苷类成分类型的分类多穿叉应用。按糖的种类分：去氧糖苷类、非去氧糖苷类。第三节

糖的性质

PropertiesofSaccharides由苷类的基本结构分析，分子中都有糖通过苷键与苷元相连，故苷类的理化性质不外乎受三者的支配，它们将表现各自的个性，尤其是苷元部分差异极大，致使苷类的性质差别明显，各种不同的苷往往都有各自的特殊性质，然而，它们又相互形成一个整体，必然相互制约，相互影响，从而表现出一定的共性。第三节糖的性质

PropertiesofSacch第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质过碘酸氧化反应的特点反应速度顺式大于反式，这是由其反应机理决定的。可见顺式五元环状酯中间体的形成，同时该反应速度也受介质PH的影响。过碘酸反应的终产物甲醛、甲酸均较稳定，可被定量测定，用以推测糖的结构。第三节糖的性质过碘酸氧化反应的特点反应速度顺式大于反式，这是由其反应机理决第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质缩酮和缩醛化反应苷类化合物的结构研究，尤其是衍生物制备时，为了使部分羟基不被诸如甲醚化、酰化，常常用缩酮或缩醛反应予以保护。酮类试剂易与顺式邻二羟基生成五元环状物；醛类试剂则易与1，3-或4，6-双羟基生成六元环状物。常用的试剂有丙酮/硫酸，其产物称异丙叉衍生物或丙酮加成物；苯甲醛/硫酸等。第三节糖的性质缩酮和缩醛化反应第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第三节糖的性质第四节糖链的裂解

SplitofGlycosidicLinkage第四节糖链的裂解

SplitofGlycosidic第四节糖链的裂解第四节糖链的裂解第四节糖链的裂解第四节糖链的裂解酸催化水解反应注意事项！！！酸水解时，当苷元对酸不稳定时将导致苷元的结构变化，遇此种情况时可采用二相水解反应，即在反应混合物中加入与水不相混溶的有机溶剂（如苯/氯仿），使水解后的苷元及时转溶于有机溶剂相，以避免苷元与酸的长时间接触。酸催化水解反应注意事项！！！酸水解时，当苷元对酸不稳定时将导天然药物化学第2章糖和苷2013课件天然药物化学第2章糖和苷2013课件影响乙酰解反应难易的因素苷键邻位有OH可被乙酰化时，酰化难度加大；苷键邻位有环氧基时，酰化速度变慢；糖间连接位置不同，酰化速度不同。如β-葡萄糖间，

1→6（易）>>1→4>1→3>1→2（难）影响乙酰解反应难易的因素碱催化水解和β消除反应苷键为缩醛型醚键，理当对碱稳定，但若苷元中成苷羟基的β位有负电性取代基时，苷键便具有一定的酯的性质，能被碱催化水解。如：碱催化水解和β消除反应碱催化水解可用以此类特殊苷的苷键构型确定，因为C2-OH与C1-苷键反式时较顺式易水解，且反式水解产物为1，6-糖酐，而顺式为正常的糖。所谓的β-消除反应是苷键的β-位有吸电子基团时，α-位氢活化，在碱液中与苷键起消除反应而开裂称之，常用于多糖的结构研究。碱催化水解可用以此类特殊苷的苷键构型确定，因为C2-OH与C酶催化水解酶是活性高，专属性强的生物催化剂，其割裂苷键的条件比较温和，不使苷元发生结构变化，且又能获得有关苷键构型情况转化糖酶(invertase)→水解β-果糖苷键；麦芽糖酶(maltase)→水解α-D-葡萄糖苷键纤维素酶（cellulase)→水解β-D-葡萄糖苷键苦杏仁酶(emulsin)→水解β-葡萄糖和β-半乳糖苷键酶催化水解过碘酸裂解反应是过碘酸氧化反应经改进，用于割裂具有1，2-二元醇糖苷键的温和反应，（该方法又称Smith裂解法）。这种方法对苷元结构不稳定的苷以及C-甙的水解特别适宜。而不适宜苷元上也具有1，2-二元醇结构的苷类；该反应在水解产物中得不到完整的糖分子。过碘酸裂解反应

第五节

糖的NMR特征

NMRCharacterofSaccharide第五节糖的NMR特征

NMRCharacter一、引言

苷类化合物的结构鉴定是一项极其复杂而艰巨的工作，尤其是苷类化合物中糖分子的存在，给苷类化合物的结构鉴定工作蒙上了神秘的色彩。糖分子的存在，分子中引入诸多极性基团，致整个分子极性增强，水溶性增大，不易获得完好结晶；成苷的糖种类繁多，造成糖的种类识别困难；糖分子的立体异构，致使糖→苷元、糖→糖间连接方式不一,苷键构型确定困难。一、引言糖为多羟基化合物，故糖→苷元，糖→糖间连接位置多样化，相互连接位置需弄清；多糖苷的广泛存在，糖→糖间的连接顺序必须弄清；苷元种类繁多，其种类和化学结构需要进行完整的鉴定。核磁共振技术为