糖和苷类化合物课件.ppt

1、第三章,糖和苷类化合物,分布植物细胞与组织的重要营养物质和支持物质，广泛分布于植物各部位，根、茎、叶、花、果实、种子等多含葡萄糖、果糖、淀粉和纤维素等。 生物活性 香菇多糖抗肿瘤活性 黄芪多糖增强免疫功能,糖的分布和生物活性,分布尤以高等植物分布最多。分布于植物各个部位，如人参的、根茎、茎、叶、花、种子均含三萜皂苷。 生物活性 人参皂苷免疫促进 天麻苷安神镇静 强心苷强心作用 黄酮苷抗菌、止咳、平喘、扩张冠状动脉血管,苷的分布和生物活性,香菇多糖注射液免疫调节剂，用于恶性肿瘤辅助治疗。,黄芪多糖注射液（热毒干扰素） 提高人体白细胞诱生干扰素的功能。,产品开发,复方甘草酸苷片：慢性肝病，改善肝功

2、能异常，用于治疗湿疹，皮肤炎、斑秃。,白芍总苷胶囊：抗炎免疫调节药，用于类风湿关节炎。,黄芩片：消炎解毒。用于上呼吸道感染，细菌性痢疾等。,第一节 糖的结构和分类,一、糖的结构 糖（saccharides）多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物 结构表示方法：Fischer式（直链式） Haworth式（透视式） Reeve式（构象式）,Fischer式 Haworth式,端基C与最远的*C（C5或C4）上的O成环 C5旋转120使环张力最小 将投影式向右倾倒90,1、糖的绝对构型 -距端基C最远的*C（C5或C4）构型 Haworth式：C5（或C4）-取代基： 向上D型，向下L型,2、糖的端

3、基碳原子差向异构体（苷键构型） -C1与C5（或C4）相对构型 C1-OH与C5（或C4）-取代基： 同侧构型，异侧构型,-D-糖 -L-糖,-D-糖 -D-糖 -L-糖 -L-糖,-D-糖 -D-糖 -L-糖 -L-糖,3、糖的氧环 吡喃糖：六元氧环 呋喃糖：五元氧环,D-芹糖,D-葡萄糖,、糖的构象呋喃糖：平面信封式吡喃糖：椅式(eeve式),=1C（A式） =C1（N式）,二、糖的分类,根据能否水解和分子量大小分为: 单糖(monosaccharides) 低聚糖(oligosaccharides):29个单糖 多糖(polysacchari des):10个以上单糖， 一般几百甚至几万

4、个单糖组成。,（一）单糖 三碳糖八碳糖，五碳（戊）糖和六碳（己）糖最常见，衍生物中糖醛酸和糖醇最常见。,五碳醛糖：D-木糖(D- xyl),甲基五碳糖：L-鼠李糖(L-rhamnose，L-rha),D- xyl,L-rha,六碳醛糖：D-葡萄糖(D-glucose，glc),六碳酮糖： D-果糖（D-fru）,糖醛酸： D-葡萄糖醛酸,（二）低聚糖,1、单糖数目： 二糖（蔗糖、麦芽糖）、三糖、四糖等 例：环糊精68个葡萄糖组成，六聚体：-环糊精， 七聚体：-环糊精，八聚体：-环糊精。 环状分子内侧疏水性，增大难溶性药物溶解性，提高稳定性。,2、是否含游离醛基或酮基： 还原糖:有游离醛基或酮基

5、，如麦芽糖。 非还原糖：两个单糖以端基羟基脱水缩合形成， 无游离醛基或酮基。如蔗糖。,蔗糖 麦芽糖,（三）多糖,1植物多糖 （1）纤维素（cellulose） （2）淀粉（starch） （3）粘液质（mucilage） （4）树胶（gum） 2菌类多糖 猪苓多糖抗肿瘤转移和调节免疫功能 3动物多糖 肝素天然抗凝血物质 甲壳素甲壳类昆虫外壳，浓碱处理得脱乙酰甲壳素。制成透析膜、超滤膜，作药物载体具缓释、持效的优点， 还用于人造皮肤、人造血管、手术缝合线等。,第二节 苷的结构与分类,一、苷的含义 糖+非糖物质 苷,苷键原子 苷元 苷键 端基碳原子,-D-葡萄糖苷,糖的端基碳原子,非糖部分苷元(g

6、enin) 苷键：苷元与糖之间的键，即 苷键原子和端基C原子之间的键。 苷键原子：苷元上形成苷键以连 接糖的原子，O、N、S、C。,苷 元 + 糖 苷,糖的构型,绝对构型,端基碳原子相对构型,依C5-R取向,依C1-OH与 C5-R相对位置,D-型 （向上）,L-型 （向下）,-型 （同侧）,-型 （异侧）,多形成,-D-葡萄糖, L-鼠李糖,二、苷的结构分类,1、氧苷：苷元通过氧原子和糖连接， 依苷元-OH类型分为： 醇苷：红景天苷 酚苷：天麻苷、白藜芦醇苷 酯苷：山慈菇苷A、B 氰苷：苦杏仁苷,（一）苷键原子： 氧苷、硫苷、氮苷、碳苷,红景天苷（醇苷） 致适应原,白藜芦醇苷（酚苷） 保护心

7、脏、抗血栓、降血脂,天麻苷（酚苷） 安神镇静,苦杏仁苷 （氰苷）,R=H 山慈菇苷 A R=OH 山慈菇苷 B （酯苷）,先缓慢分解成-羟基苯乙腈，再分解为苯甲醛（苦杏仁味）、氢氰酸（小剂量抑制呼吸中枢镇咳，大剂量中毒甚至死亡）。,2、硫苷：糖半缩醛羟基与苷元巯基缩合，常存在于十字花科植物，如黑（白）芥子苷、萝卜苷 。,黑芥子苷,萝卜苷,3、氮苷：糖端基碳与苷元氮原子连接。腺苷、鸟苷等，生化中多见。如巴豆苷水解后产生苷元巴豆毒素具大毒。,腺苷（氮苷）,巴豆苷（氮苷）,4、碳苷：糖端基碳直接与苷元碳原子连接。 苷元多为黄酮、蒽醌类。水溶性小、难于水解。,芦荟苷：致泻 （蒽酮碳苷）,牡荆素：抗肿瘤

8、、降压、抗炎及解痉 （黄酮碳苷）,其他分类方法：,苷元类型：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷 存在状态：原生苷、次生苷 特殊性质：皂苷 生理作用：强心苷 糖种类和名称：木糖苷、葡萄糖苷 单糖基数目：单糖苷、双糖苷 糖链数目：单糖链苷、双糖链苷,芦丁 七叶苷 （黄酮苷） （香豆素苷）,大黄素甲醚-8-O-D龙胆双糖苷 （蒽醌苷）,苦杏仁苷 野樱苷 （原生苷） （次生苷）,苦杏仁苷酶,第二节 苷的理化性质,一、性状 形态 糖基少：结晶 糖基多：无定型粉末，吸湿性。 颜色 取决于苷元(共轭系统及助色团) 如黄酮苷、蒽醌苷有颜色。 气味 无味、苦味；个别甜味 （甘草皂苷 ），刺激性（皂苷）。,二、旋光性：变旋

9、作用 苷有旋光性且多呈左旋，糖多为右旋。,苷 苷元 + 糖 多呈右旋,多呈左旋 混合物多呈右旋,应用：检识苷和多糖。 苷：变旋作用。 水解液含非糖（苷元）。,三、溶解性,水 甲（乙）醇 苯、乙醚、氯仿 石油醚 苷 （亲水性） + + - - 苷元（亲脂性） - + + +（-）,苷：糖部分：糖基数目，亲水性。 苷元部分：大分子苷元(如甾醇、萜醇等) 的单糖苷， 极性较小，亲水性，溶于低极性溶剂(如氯仿)。 碳苷：溶解度小（水和其它溶剂）。,四、苷键的裂解,酸水解、酶解、碱水解、氧化开裂法等 （一）酸水解 反应机理（以葡萄糖苷为例）,苷键原子质子化 （水解难易关键）,影响苷键原子质子化的因素,苷

10、键原子周围电子云密度（电子云密度大， 易于接受质子， 水解容易）,空间环境 （周围取代基大， 不利于接受质子， 水解困难）,酸水解规律,1苷键原子 : N苷 O苷 S苷 C苷 （易接受质子） （无孤对电子） 例：巴豆苷 天麻苷 黑芥子苷 芦荟苷,水解规律,2吡喃糖苷C2取代： 2-去氧糖苷 2-羟基糖苷 2-氨基糖苷 （无） （竞争性吸引质子）,3吡喃糖苷C5取代： 五碳糖苷 甲基五碳糖苷 六碳糖苷 糖醛酸苷 （空间位阻小） （大）,6芳香族苷 脂肪族苷 （苷元供电性）,4呋喃糖苷 吡喃糖苷 （分子平面性，张力大）,5酮糖苷 醛糖苷 （多为呋喃糖） （多为吡喃糖）,（二）碱水解,苷键的缩醛结构

11、（苷键原子的负电性） 对稀碱（OH-）稳定 ，很少用碱水解。 酯苷、酚苷、烯醇苷、吸电子基取代的苷（苷键原子的正电性）碱水解。,（三）酶水解,条件温和 专属性高 （水、3040） 苷酶 苷（麦芽糖酶 水解 -葡萄糖苷键） 苷酶 苷（苦杏仁苷酶 水解 -葡萄糖苷键和其它六碳醛糖-苷键） 获得真正苷元 苷键构型（、）的判断,（四）氧化开裂反应（Smith降解法） 步骤-三步：,-D-葡萄糖苷 1.过碘酸 二元醛 2.四氢硼钠 二元醇 （O-苷） （氧化邻二醇） （还原） （稳定性差）,3.稀酸室温 多元醇 羟基乙醛 苷元 （温和）,难水解的碳苷 苷元不稳定的苷（人参皂苷）,氧化开裂法 Smith降

12、解法,获得真正苷元,-D-葡萄糖苷（C-苷） 带醛基的苷元,用途,五、显色反应 Molish反应： -萘酚和浓硫酸 样品 紫红色环 结果：含糖或苷，鉴别苷与苷元. 注意：C-苷和糖醛酸呈阴性。 例：丹皮苷 （+） 丹皮酚 （-） 苯胺-邻苯二甲酸反应： 105 棕色斑点 糖PC检识显色剂,第三节 糖和苷的提取分离,一、糖的提取水（碱）提醇沉法,药材,水（碱水）提取，浓缩,水提液,高浓度乙醇,沉淀（粗多糖）,溶液,缺点：蛋白质较多,除蛋白质方法 Sevag法正丁醇-氯仿按1：4混合后与多糖水溶液振摇，放置，使蛋白质变性沉淀。 TCA 法： 粗多糖提取液，加三氯乙酸溶液，冰箱保存过夜，离心，得上清

13、液。,实例香菇多糖的提取 香菇子实体加蒸馏水90-100加热回流，提取，用氯仿-正丁醇去蛋白，经水流动透析，用72%乙醇沉淀多糖，得香菇多糖，收得率为3.32%。,二、苷的提取 提取目的：原生苷 or 次生苷、苷元 ? 苷与酶共存 避免 or 利用 酶解? 溶解性差异 原生苷:亲水性 次生苷、苷元：亲脂性,提取原生苷 提取次生苷、苷元,抑制酶的活性 甲醇、乙醇或沸水提 药材加盐（碳酸钙）拌匀 避免酸、碱接触,利用酶的活性 （水、3040、2448） 加酸或碱水解、预发酵等 有机溶剂提取：醇、乙醚、氯仿,提取注意事项,系统溶剂法,次生苷、苷元的提取,三、苷的分离,初步精制,溶剂萃取法乙酸乙酯、正

14、丁醇 溶剂沉淀法水液加丙酮或乙醚 大孔树脂法先水洗无机盐、糖等， 不同浓度乙醇洗苷,总苷,分离：色谱法（为主）,硅胶：多用氯仿-甲醇或氯仿-甲醇-水系统洗脱。 反相硅胶：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：SephedexLH-20(有机相适用) 不同浓度乙醇洗脱（分子量不同）,单体成分,白芍毛莨科植物芍药 (paeonia lactiflora Pall) 干燥根。功效养血、柔肝、敛阴、收汗、缓急止痛等。成分芍药苷 (paeoniflorin) 、羟基芍药苷 (hydroxy-paeoniflorin) 、芍药花苷 (paeonin) 、芍药内酯苷

15、 (albiflorin) 、苯甲酰芍药苷 (benzoylpaeoniflorin) 等，总称白芍总苷 (total glucosides of paeonia ，TGP) 。,实例1：白芍总苷的提取分离,白芍原植物,白芍药材,乙醇提取 白芍饮片100 g,粉碎成粗颗粒,70%乙醇回流提取两次,第1次加8倍量提取60min,第2次加6倍量提取30 min,过滤,合并滤液,回收至无醇味,加水至药液浓度1g生药/ml。 大孔树脂分离 2倍AB-8大孔树脂吸附,柱径高比为121,树脂柱上吸附30 min后,以3BV蒸馏水洗去糖,收集5BV 70%乙醇洗脱液,流速为3BV/h。 结果：浸膏中白芍总苷

16、含量达60%以上。 方法可靠,成本较低, 可进行工业化大生产。,柴胡伞形科植物柴胡Bupleurum chinense DC.或狭叶柴胡Bupleurum scorzonerifolium Willd.的干燥根。,实例2：柴胡总皂苷的提取,功效和解表里，疏肝，升阳。用于感冒发热， 寒热往来，胸胁胀痛，月经不调，子官脱垂，脱肛。 用于寒热往来、感冒发热等症。 成分柴胡皂苷（saikosapoins a、b、c、d等），甾醇，挥发油（柴胡醇、丁香酚等）等。 柴胡制成的单味或复方注射液，对外感发热有较好 的解表退热作用。,柴胡总皂苷的提取 柴胡细粉用含5吡啶的甲醇提取(中和植物酸，防止皂苷次生化)，

17、回收甲醇得浓缩物。加水后用水饱和正丁醇萃取，回收正丁醇， 加入乙醚使沉淀，过滤得粗总皂苷。,第四节 苷的结构研究,研究一般程序： 1.物理常数的测定 mp，D等。 2.分子式测定 元素分析：定性定量分析元素种类和比例。 质谱分析法：分子量和分子式。 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）、 快原子轰击质谱（FAB-MS） ：可用 高分辨快原子轰击质谱（HR-FAB-MS）：直接测分子式,（1）酸水解得到苷元和糖 （2）苷元结构鉴定 （3）糖种类鉴定 纸色谱（PC）：分配原理 固定相：水 展开剂：正丁醇-乙酸-水(4：5：1

18、，上层) BAW 显色剂：苯胺-邻苯二甲酸试剂,3.组成苷的苷元、糖的鉴定,薄层色谱（TLC）：硅胶硼酸或无机盐溶液铺板 如0.3mol/L磷酸氢二钠或磷酸二氢钠水液 增大溶解度，提高点样量（可达400500g）。 降低吸附力，改善分离效果。 气相色谱（GLC）：水解、制备TMS衍生物（具挥发性）。 超导FT-NMR光谱: 各糖不同质子的、J 与标准糖比较 各糖不同碳原子的 与标准糖比较,（4）糖数目测定,光密度扫描法：测定各糖斑点含量，计算各糖分子比， 推算糖数目。 质谱法：测定苷及苷元分子量，计算差值，求糖的数目。 1H-NMR谱:测定糖端基质子信号（4 5ppm，较大）数目； 制成全乙酰

19、化或全甲基化物，测定乙酰氧基、甲氧基信号 （、J）数目。 13C-NMR谱:测定糖端基碳信号（90112ppm）数目； 苷总碳信号数减去苷元碳信号数，推算糖数目。,4.测定苷元与糖、糖与糖连接位置,（1）化学方法: 苷全甲基化物进行甲醇解，鉴定（与对照品色谱）未全甲醚化单糖，游离羟基所在位置即糖与糖之间的连接位置。,（2）13C-NMR谱法： 原理：苷化位移（GS）规律糖和苷元成苷后， 苷元-C、-C和糖的端基C化学位移改变。 苷元和糖连接位置： 方法：比较苷和苷元13C-NMR谱，苷元-OH成苷碳原子（-C）和相邻碳原子（-C）信号发生位移，其它C几乎不变。辩别苷元的哪个碳原子与糖相连接。

20、醇羟基苷化苷元-碳向低场位移（+410ppm）， -碳向高场位移（-0.94.6ppm） 酚羟基苷化苷元-碳向高场位移， -碳向低场位移。, ,糖与糖之间连接位置：,依据：被苷化的糖中，-C位移较大，-C稍有位移。 方法：比较苷与相应单糖的13C-NMR谱，若内端糖的某 C原子向低场移动（+47ppm），相邻两C略向高场移动（-14ppm），内端糖的该C原子就是连糖的位置。,5.糖与糖之间连接顺序的确定,苷,缓和酸水解 酶水解 乙酰解 全甲基化甲醇解,部分苷键断裂 的裂解产物,推断糖和糖 连接顺序,（1）部分水解法,（2）波谱分析法,质谱（MS）法 : 依据：糖基碎片离子峰或分子离子脱糖基的碎片离子峰， 判断糖的连接顺序。 EI-MS (全甲基化、乙酰化或三甲基硅醚化物) 各单糖及双糖的全乙酰化物、TMS衍生物碎片离子峰。 FD-MS 或FAB-MS：