天然药物化学(糖与苷)课件

第二章糖与苷1ppt课件第二章

糖与苷一、概述1.糖类(Saccharide，carbohydrates）2.糖在天然药物中的存在：占植物干重的80%-90%，如人参、黄芪、灵芝、香菇等.3.糖类与核酸、蛋白质、脂质一起合称为生命活动所必需的四大类化合物。2ppt课件4.糖的分类（根据糖能否水解及水解产物）

①单糖；②低聚糖；③多糖5.苷类（glycosides)：

也叫苷或配糖体，是由糖或糖的衍生物与另一非糖物质（称苷元）通过糖的半缩醛羟基与苷元脱水形成的一类物质。6.苷元：如黄酮、蒽醌、萜、生物碱等3ppt课件第一节单糖的立体化学一、单糖（monosaccharide)

多羟基醛或多羟基酮类及其缩聚物。二、单糖结构的三种表示方法（一）Fischer投影式1、书写注意事项：①碳链尽量放在垂直方向上，氧化态高的碳原子置于上端，氧化态低的置于下端；4ppt课件②其他基团放在水平方向上；③垂直方向碳链应伸向纸面后方，水平方向碳链应伸向纸面前方（横前竖后）；④将分子结构投影到纸面上，横线与竖线的交叉点表示碳原子；⑤投影式只能在纸面上旋转(180°×n)，不能脱离纸面翻转；⑥投影式中的基团两两交换的次数不能是奇数.5ppt课件D-葡萄糖(D-glucose)123456Fischer投影式RRRS6ppt课件（二）Haworth投影式1.糖在水溶液中主要是以环状半缩醛或半缩酮的形式存在。2.Haworth投影式特点：

①右下左上（与Fischer投影式对应）

②成环碳原子(C4或C5)旋转120°③环上-OH可不标出3.五元氧环的糖——呋喃糖六元氧环的糖——吡喃糖7ppt课件α-D-葡萄吡喃糖α-D-葡萄呋喃糖8ppt课件4.糖的绝对构型表示法：仍采用D/L法（1）以甘油醛为标准，将单糖分子中编号最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作比较来命名糖分子的绝对构型。甘油醛**※编号最大的C*被称为确立构型的

C*。9ppt课件（2）Fischer投影式中，距离羰基最远的C*（即编号最大的C*）上-OH处于右侧者为D-型糖；处于左侧者为L-型糖。（3）Haworth式中C5-R（R：烃基）处于环平面上方者为D型糖；C5-R处于环平面下方者则为L型糖。10ppt课件

D-甘油醛5511ppt课件4.差向异构化现象

①端基碳：单糖成环后所形成的一个新的手性碳原子（C*）

②端基差向异构体：由端基手性碳原子所形成的一对旋光异构体，有α、β之分。◆Fischer投影式中，新生成的半缩醛羟基与单糖分子中确定构型的C*上的-OH处于同侧者为α型；处于异侧者为β型。12ppt课件β-D-葡萄糖α-D-葡萄糖新生成的半缩醛羟基13ppt课件◆Haworth投影式中，对于五碳吡喃型糖，其端基C的羟基（C1-OH）与C4-OH处于同侧者为α型；处于异侧者为β型。◆Haworth投影式中，对于五碳呋喃型糖，C4-R与端基C的羟基（C1-OH）处于同侧者为β型，处于异侧者为α型。14ppt课件β-D-葡萄呋喃糖苷α-D-葡萄呋喃糖苷141441（异侧）（同侧）15ppt课件（三）优势构象式1.呋喃糖五元环接近在同一平面上。2.吡喃型糖六元氧环不在同一平面上，有船式和椅式两类可能的构象。3(4)4(5)2(3)1(211C4C1式或N式1C式或A式16ppt课件◈以C2、C3、C5、O四个原子构成的平面为准，C4处面上，C1处面下的标为4C1，简称C1式或N式;如C4处面下，C1处面上者则称为1C4式，简称1C式或A式.17ppt课件如：葡萄糖的二种构象式的比较：◆对于β-D和α-L型吡喃糖，当优势构象是C1式时，C1-OH将处于e键上；如优势构象是1C式时，C1-OH将处于a键上。◆α-D和β-L型吡喃糖的情况与之相反。18ppt课件椅式构象书写注意19ppt课件第二节糖与苷的分类一、单糖类

（一）五碳醛糖L-阿拉伯糖D-来苏糖D-木糖D-核糖

(Ara)（Lyx）（Xyl）(Rib)20ppt课件（二）六碳醛糖D-葡萄糖D-甘露糖D-半乳糖D-阿洛糖(Glc)(Man)(Gal.)(All.)21ppt课件

（三）六碳酮糖D-果糖L-山梨糖（Fructose)(Sorbose)22ppt课件（四）甲基五碳醛糖L-鼠李糖D-鸡纳糖L-夫糖(Rha)(Quinovose)（Fuc）23ppt课件（五）氨基糖(葡萄糖胺)(葡萄糖)1224ppt课件常见氨基糖:

2-氨基-2-去氧

-D-葡萄糖（D-glucosamine)

2-氨基-2-去氧-D-半乳糖（D-galactosamine)

2-氨基-2-去氧-L-葡萄糖25ppt课件（六）去氧糖

红霉糖（6-去氧糖）26ppt课件（七）糖醛酸葡萄糖醛酸半乳糖醛酸[O]α-D-葡萄糖27ppt课件（八）糖醇D-山梨醇D-甘露醇(D-sorbitol)(D-mannitol)28ppt课件二、低聚糖类1.概念：由2-9个单糖通过苷键结合而成的直链或支链聚糖。2.化学命名法：以末端糖为母体，其他的糖作为糖基，同时应标明糖与糖之间的连接位置、糖的成环形式以及苷键的构型等。29ppt课件又如：蔗糖（D-葡萄糖1α→1β-D-果糖）111(2)2例如：槐糖（D-葡萄糖1β→2-D-葡萄糖）1位OR→4位基团为同侧α位链接1位OR→4位基团为同侧β位链接1位OR→4位基团为异侧β位链接230ppt课件3.糊精淀粉在酶作用下水解生成的一种由6—8个葡萄糖分子以1,4-环状结合的结晶性低聚糖。①

α-环糊精：由6个葡萄糖分子结合而成。

②

β-环糊精：由7个葡萄糖分子结合而成。

③

γ-环糊精：由8个葡萄糖分子结合而成。31ppt课件4.低聚糖结构简明表示法

①

以单糖的缩写符号表示低聚糖的结构；

②

p—代表吡喃型；f—代表呋喃型；

③

数字代表糖与糖的连接位置。32ppt课件例如：下列四糖结构α-D-Galp-(1→4)-β-D-Glcp-(1→4)-D-Glcp61β-D-Fruf141位OR→4位基团为同侧β位链接αβ33ppt课件三、多聚糖类（一）概述1.多糖：由10个以上单糖通过苷键结合而成。2.分类：①均多糖：由同种单糖组成，例如：葡聚糖、果聚糖等。②杂多糖：由两种以上单糖组成，例如：葡萄甘露聚糖、半乳甘露聚糖等。34ppt课件3.多糖具有较强的生物活性例如：香菇多糖、灵芝多糖——抗癌活性；黄芪多糖、人参多糖——增强免疫；银耳多糖——保护肝细胞。4.多糖具有明确的三维空间结构，可以用一、二、三、四级结构来描述。5.多糖分子结构的确定比蛋白质困难得多。35ppt课件（二）植物多糖1.淀粉①可溶于热水成胶体溶液。②分为直链的糖淀粉与支链的胶淀粉

※糖淀粉：以α-1，4苷键连接而成的D-葡萄吡喃聚糖，聚合度300-350，有时可高达1000。36ppt课件※胶淀粉：以α-1，4苷键连接成D-葡萄吡喃聚糖，但分子结构中存在α-1，6苷键连接的支链，聚合度为3000左右。③颜色反应：淀粉遇碘分子可显色，具体颜色与聚合度有关（聚合度越大，颜色越深）。

◆红色→紫色→紫蓝色→蓝色※糖淀粉遇碘分子显蓝色；※胶淀粉遇碘分子则显紫色。

37ppt课件2.纤维素①是存在最广、存量最多的一种多糖②较难水解，只有在浓硫酸或在高温高压下才能被稀酸水解。③结构：是以β-1，4苷键结合的直链葡聚糖，聚合度为3000-5000。④人类无法消化利用纤维素（因为人体内能够水解β-1，4苷键的酶很少）。38ppt课件3.半纤维素①与纤维素、木质素一起共同组成了细胞壁，是植物的支持组织。②溶解性：不溶于水但能被稀碱溶出。③半纤维素包括木聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖以及由两种以上糖组成的杂多糖④结构特点：在糖的支链上多连有糖醛酸，所以半纤维素是酸性多糖。39ppt课件（三）动物多糖1.糖原①存在：主要存在在肌肉与肝中。②作用：为动物贮存养料。③结构：类似于胶淀粉，且聚合度更大，分支程度更高。④显色反应：遇碘分子显示红褐色。40ppt课件2.甲壳素①主要存在于昆虫、甲壳类动物的外壳中。②结构特点：由N-乙酰基葡萄糖胺通过β-1,4苷键连接而成(类似于纤维素)。③大多数甲壳素在水中不溶解；对稀酸、稀碱都很稳定（类似于纤维素）。④用途：经过酶解后甲壳素可形成聚合度不同的低聚糖。41ppt课件第二节苷类化合物

一、概述苷的含义——是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。苷中的非糖部分称为苷元(genin)或配基（aglycone）。苷键原子苷元苷键端基碳原子β―D―葡萄糖苷

42ppt课件二、苷类的结构与分类

氧苷：依苷元羟基的类型分为：

醇苷：红景天苷酚苷：天麻苷、白藜芦醇苷酯苷：山慈姑苷A、B

氰苷：苦杏仁苷（一）按苷键原子分类：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。43ppt课件红景天苷（醇苷）苦杏仁苷（氰苷）44ppt课件白藜芦醇苷（酚苷）天麻苷（酚苷）2.硫苷：黑芥子苷、白芥子苷3.氮苷：腺苷、鸟苷等，生化中多见。4.碳苷：芦荟苷.黑芥子苷（硫苷）45ppt课件腺苷（氮苷）芦荟苷（碳苷）山慈姑苷AR=H山慈姑苷BR=OH(酯苷)46ppt课件其他分类方法：按苷元类型：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷按植物体内存在状态：原生苷、次生苷按苷特殊性：皂苷按生理作用：强心苷按糖的种类和名称：木糖苷、葡萄糖苷按单糖基的数目：单糖苷、双糖苷按糖链的数目：单糖链苷、双糖链苷、三糖链苷47ppt课件三、苷类的一般性质

一、性状

形态—均为固体，含糖基少―可成结晶含糖基多―无定型粉末，有引湿性颜色—取决于苷元（共轭系统的大小及助色团的有无）气味—一般无味；个别对黏膜有刺激性（皂苷）

二、旋光性

苷都有旋光性（糖和/或苷元），且呈左旋，糖为右旋。48ppt课件溶解性：

水甲（乙）醇乙醚（苯）石油醚苷元（亲脂性）-+++苷（亲水性）++--

苷键的裂解（酸水解、酶解、碱水解、乙酰解、氧化开裂法等）（一）酸水解：反应机理（以葡萄糖为例）49ppt课件苷键原子质子化苷键断裂阳碳离子溶剂化脱去氢离子酸水解难易的关键影响苷键原子质子化的因素常用催化剂是稀盐酸、稀盐酸、乙酸、甲酸等。糖基正离子中间体50ppt课件

苷键原子周围的电子云密度（电子云密度大，易于接受质子，水解容易）空间环境（有利于接受质子，水解就容易）酸水解的规律1.与苷键原子有关:N―苷>O―苷>S―苷>C―苷最难水解(易于接受质子)（无孤对电子）2.呋喃糖苷（酮糖）>吡喃糖苷（醛糖）（分子平面性，张力大）3.五碳糖苷>甲基五碳糖苷>六碳糖苷>七碳糖苷>糖醛酸苷（空间位阻小）（最难）4.2-氨基糖苷<2-羟基糖苷<2-去氧糖苷<2，3-去氧糖苷（最难水解，竞争性吸引质子）（无）（无）5.芳香族苷>脂肪族苷（苷元供电性）51ppt课件难水解的碳苷苷元结构不太稳定的氧苷（皂苷）氧化开裂法—Smith降解法；两相酸水解法（样品+酸水+苯/氯仿）获得真正苷元β-D-葡萄糖苷过碘酸二元醛四氢硼钠二元醇稀酸室温苷元（O-苷）（氧化邻二醇）（还原）（稳定性差）（温和）52ppt课件β-D-葡萄糖苷（C-苷）带醛基的苷元（二）酶水解：酶水解的特点及意义

条件温和高度专属性：（水、30～40℃）ａ–苷酶—ａ–苷（麦芽糖酶水解ａ

-葡萄糖苷键）

β–苷酶—β–苷（苦杏仁酶水解β-葡萄糖苷键和其他六碳糖的β–苷键）

获得真正苷元苷键构型（ａ、β）的判断53ppt课件（三）碱水解：

苷键的缩醛结构（苷键原子的负电性）对稀碱（OH-）稳定,故苷很少用碱水解，而酯苷、酚苷、烯醇苷、β–吸电子基团的苷类（苷键原子的正电性）易为碱水解。54ppt课件（四）乙酰解多糖苷醋酐+酸（浓硫酸、高氯酸、氯化锌）乙酰化单糖、乙酰化低聚糖选择性水解1,6-苷键>1,4-苷键1,3-苷键>1,2-苷键依鉴定结果+裂解规律推断多糖苷中糖与糖之间的连接位置鉴定

薄层色谱气相色谱55ppt课件第三节糖和苷类的提取与分离一、糖和苷类的提取（一）糖类的提取（二）苷类的提取

苷的存在状态苷与酶共存提取目的（原生苷、次生苷、苷元）原生苷

（科研、生产）溶解性差异（生产）次生苷、苷元56ppt课件提取原生苷提取次生苷、苷元设法抑制酶的活性（加热、拌碳酸钙、醇）避免与酸、碱接触极性溶剂（甲醇、乙醇、沸水）提取利用酶的活性（加水、30～40℃、24～48ｈ）加酸水解或碱水解、预发酵等有机溶剂（醇、苯、氯仿、石油醚）提取

提取液浓缩浓缩液（含大量极性杂质）57ppt课件溶剂法（溶剂沉淀-水液加丙酮或乙醚；溶剂萃取法-乙酸乙酯、正丁醇）大孔树脂法（先水洗-无机盐、糖、肽类，不同浓度的乙醇洗苷类）分离：色谱方法（为主）反相硅胶色谱：Rp-18、Rp-8（极性成分适用）；水-甲醇或水-乙腈为流动相葡聚糖凝胶色谱：SephedexLH-20(有机相适用)

不同浓度的乙醇为洗脱剂各种单体成分58ppt课件第四节糖和苷类的检识一、化学检识苷糖+苷元（鉴别特点和意义）菲林试剂阴性（-）阳性（+）（-）还原糖特有多伦试剂阴性（-）阳性（+）（-）还原糖特有Molish反应阳性（+）阳性（+）（-）苷与苷元的鉴别（ａ-萘酚、浓硫酸）水解59ppt课件二、色谱检识

1.薄层色谱（分配原理）硅胶正相色谱硅胶反相色谱固定相硅胶表面吸附的水Rp-18、Rp-8展开剂正丁醇-乙酸-水（4：1：5，上层）氯仿-甲醇氯仿-甲醇-水（65：35：10，下层）甲醇-水（三元系统）（二元系统）适用范围大多数苷（极性偏大）极性较小的苷60ppt课件2.纸色谱（分配原理）固定相水展开剂：正丁醇-乙酸-水（4：5：1，上层）正丁醇-乙醇-水（4：2：1）水饱和的苯酚显色剂：苯胺-邻苯二甲酸试剂，间苯二酚-盐酸试剂（薄层、纸层均可）茴香醛-硫酸、间苯二酚-硫酸、ａ-萘酚-硫酸（仅薄层适宜）（主要针对苷中糖及糖的显色，针对苷元的显色见各章节）61ppt课件第五节苷类的结构研究苷类结构研究的一般程序：1.物理常数的测定。Mp.[ａ]等。2.分子式的测定——质谱分析法（广泛采用）电子轰击质谱（EI-MS）：不易获得分子离子峰（极性大）化学电离质谱（CI-MS）场解吸质谱（FD-MS）：常用快原子轰击质谱（FAB-MS）：常用高分辨快原子轰击质谱（HR-FAB-MS）：能直接测出分子式62ppt课件3.组成苷的苷元、糖的鉴定

（1）苷元的结构鉴定（见各章节）（2）糖的种类鉴定纸色谱（PC）：分配原理，BAW系统，与对照品共色谱鉴定薄层色谱（TLC）：硅胶（硼酸溶液或无机盐溶液制-增加上样量）气相色谱（GLC）：水解、制备TMS衍生物（具挥发性），用对照品tR鉴定超导FT-NMR光谱:苷中各糖的不同质子的δ、J与标准糖数据进行比较鉴定苷中各糖的不同碳原子的δ与标准糖数据进行比较鉴定63ppt课件（3）糖的数目的测定

●光密度扫描法测定各糖斑点含量，计算各糖分子比，推算组成苷的糖的数目●质谱法测定苷及苷元的分子离子峰（分子量），计算其差值，求出糖的数目●1H-NMR谱:端基质子的信号（δ大-处于低场）数目●全乙酰化或全甲基化物乙酰氧基、甲氧基信号(δ、J)的数目●13C-NMR谱:端基碳原子信号（δ90～112ppm）的数目●苷分子总碳信号数目减去苷元的碳信号数目,推算糖的数目64ppt课件4.苷元与糖、糖与糖之间连接位置的测定

（1）苷元与糖之间连接位置的测定

13C-NMR谱法：利用苷化位移规律，将苷与苷元的碳谱相比较即可鉴别醇羟基苷化，苷元ａ-碳向低场位移(δ+4～10ppm)，β-碳向高场位移（-0.9～-4.6ppm）酚羟基苷化,苷元ａ-碳向高场位移，β-碳向低场位移65ppt课件（2）糖与糖之间连接位置的测定

化学方法:将苷的全甲基化物进行甲醇解，鉴定（与对照品共色谱）未全甲醚化的单糖，游离羟基所在位置即糖与糖之间的连接位置。13C-NMR谱法：利用苷化位移规律，将苷与相应单糖的碳谱数据相比较即可鉴别。糖与糖相连，内侧糖连接糖的碳原子移向低场（δ4～7ppm）相邻碳原子移向高场（δ-1～-4ppm）66ppt课件5.糖与糖之间连接顺序的确定苷缓和酸水解、酶解乙酰解全甲基化甲醇解，部分苷键断裂的裂解产物推断分析67ppt课件波谱分析法

EI-MS(需作成全甲基化、乙酰化或三甲基硅醚化物)常见各单糖及双糖的全乙酰化物、TMS衍生物碎片离子峰见书.FD-MS或FAB-MS：常出现各种脱去不同程度糖基的碎片离子峰。核磁共振（NMR）法：13C-NMR谱碳原子的自旋-弛豫时间（T1）的大小推断。NT1随糖链距离的增加而增大。质谱（MS）法:主要利用质谱中归属于有关糖基的碎片离子峰或各种分子离子脱糖基的碎片离子峰，可对糖的连接顺序作出判断。68ppt课件6.苷键构型的确定（1）利用酶水解法——(酶的专属性)（2）利用开勒（Klyne）经验公式进行计算Δ[M]D=[M]D苷-[M]D苷元与各糖的一对甲苷（ａ-、β-）的分子比旋度相比较，与ａ-甲苷接近，则该苷键构型为ａ-构型与β-甲苷接近，则该苷键构型为β-构型69ppt课件（3）利用核磁共振（NMR）确定苷键构型13C-NMR谱：利用端基碳原子的化学位移判断苷键构型：除D-甘露糖、L-鼠李糖外，绝大多数单糖甲苷，其ａ-型与β-型的化学位移相差4ppm.

利用端基碳原子与端基质子的偶合常数判断苷键构型：ａ-甲苷JC1-H1≈170Hzβ-甲苷JC1-H1≈160HzΔδ10ppm70ppt课件1H-NMR谱：利用端基质子偶合常数的大小判断苷键构型依据相邻碳原子上质子偶合常数的大小与二者之间的立体夹角有关H-2ˊ为ａ键的糖（葡萄糖、木糖、半乳糖）H-2ˊ为e键的糖（鼠李糖、甘露糖）ａ-苷键β-苷键ａ-苷键β-苷键J1ˊ2=2～3.5HzJ1ˊ2ˊ=6～9HzJ1ˊ2ˊ=2HzJ1ˊ2ˊ2Hz(Jae、Ф60O)（Jaa、180）（Jee、60）（Jae、60O）J1ˊ2不相等J1ˊ2相等

意义可以用于构型的判断不能用于构型的判断71ppt课件ａ-D-葡萄糖苷ａ-L-鼠李糖苷J1ˊ2=Jae=2～3HzJ1ˊ2=Jae=2Hzβ-D-葡萄糖苷β-L-鼠李糖苷

J1ˊ2=Jaa=6～9HzJ1ˊ2=Jae=2Hz72ppt课件波谱分析在糖苷结构测定中的应用总结：MS1H-NMR13C-NMR

糖种类