第二章 糖和苷
第二章 糖和苷
O
O O
O O
槐糖(D-葡萄糖1β→2-D-葡萄糖)
蔗糖(D-葡萄糖1α→2β-D-果糖)
38
植物中的三糖大多是以蔗糖为基本结构 再接上其它单糖而成的非还原性糖,四糖和五 糖是三糖结构再延长,也是非还原性糖。
39
三、多聚糖(polysaccharides)
1.定义:由10以上的单糖基通过苷键连 接而成的。
CHO
COOH
Br2 / H2O
β-D-葡萄糖
α-D-葡萄糖
13
Fisher投影式:新形成的羟基与距离羰 基最远的手性碳上原子上的羟基为同侧 的称谓α型,为异侧的为β型
HO C H HO H H CH2OH OH H OH O H HO H H CH2OH
14
H
H
OH C OH H OH O
五碳吡喃型糖,端基碳上的羟基与C4 羟基同α,异β
O CH3
L-鼠李糖 L-rhamnose
L-鼠李糖 L-rhamnose
30
(五)支碳链糖
CHO CHO H HOCH 2 OH OH CH 2OH HOCH 2 H H H OH OH CH 2OH
D-芹糖
D-金缕梅糖
31
(六)氨基糖
单糖的一个或几个醇羟基换成氨基。天然
存在的氨基糖多为2-氨基-2-去氧醛糖。 主要存在动物和微生物中。
OH
β-D-葡萄呋喃糖苷
OH β-D-葡萄呋喃糖 CHO OH HO OH OH CH2OH
α-D-葡萄呋喃糖
D-葡萄糖
CH2OH O OH HO HO CH2OH O OH OR 8OH
CH2OH OOR OH HO OH HO
CH2OH OOH OH β-D-葡萄吡喃糖 OH
第二章 糖和苷
CH2OH HO H OH H H OH HO H CH2OH
L-卫矛醇
CH2OH HO H HO H H OH OH H CH2OH
D-甘露醇
木糖醇
常用做糖尿病人的甜味剂。在体内缺少胰岛素影 响糖代谢情况下,无须胰岛素促进,木糖醇也能 透过细胞膜,被组织吸收利用,促进肝糖元合成, 供细胞以营养和能量,且不会引起血糖值升高, 消除糖尿病人服用后的三多症状(多食、多饮、 多尿),是最适合糖尿病患者食用的营养性的食 糖代替品。
3.六碳酮糖(ketohexose, hexulose) 结构特点:1.含有酮羰基 2.含6个碳
如D-果糖(D-fructose),L-山梨糖(L-sorbose)等。
CH2OH C O HO H H OH H OH CH2OH CH2OH C O HO H H OH HO H CH2OH
D-fructose
甘露醇
无吸湿性,在医药工业上用作片剂的填充剂; 作直接压片的赋形剂和咀嚼片的矫味剂;还 可用作硝酸甘油片的基料;在临床上作降压 剂、利尿剂、脱水剂。
10.环醇
结构特点:1.无醛基和酮羰基 2.环状的多元醇
如环己六醇(肌醇 Cis-inositol) :
OH HO
4 3
OH
2
OH
1
OH
5
HO
6
环己六醇(肌醇 Cis-inositol)
H HO H H
CHO OH H OH OH CH 2 OH
CHO HO H HO HO H OH H H CH 2 OH
D-(+)-葡萄糖
L-(-)-葡萄糖
葡萄糖的开链结构不能说明的现象:
(1)分子的醛基理应和两分子醇形成缩醛类化合物,但 实验说明只能和一分子醇形成稳定的化合物。 (2)结晶的D-葡萄糖有两种: 一种是在冷乙醇得晶体,熔点146℃ [α]D = +112° 一种是在热吡啶得晶体,熔点150℃ [α]D = +18.7° (3)两种结晶新配制的溶液,最初比旋光度分别为 +112°和+18.7°; 但随时间延长,比旋光度均发生变 化,最终都变为+52.7°。
第二章糖和苷
(二)乙酰解反应
• 1、试剂:醋酐加酸:H2SO4 、HICO4。CF3COOH、ZnCL2 • 2、机理—— 与酸水解相似,属于亲电反应,进攻基团围
CH3CO+ • 3、特点——开裂一部分苷键,保留一部分苷键 • 4、研究对象及产物—— 适于对多糖链接方式,产物为乙酰
化低聚糖 • 5、β-Dglc 双糖苷的乙酰解速度:
•
CH2
• •
O
O
O
OH
HOH
1 25
• HO
OH
OH
O O
CH2 OH
OH
1 25
OH
山慈姑苷A
O
OH
OH
•
OH
•
O
CH3
O
•
OH
1 25
•
OH
O
OH
•
O
HO CH3
土槿R乙酸葡萄糖苷R=COOH
OCOC(H 3有强抑制肿瘤细胞生长 作用) 土槿甲素葡萄糖苷R=CH3
第二章糖和苷
• 5)吲哚苷 吲哚醇与糖结合的苷
第二章糖和苷
五、苷类
• (一)定义—— 糖和非糖物质通过糖的 端基C原子链接而成的化合物。
• 非糖部分称为苷元,又称配糖体。
OH
O
OH
OH
+
HO-R
- H 2O
HO OH
苷元 (非糖部分)
苷原子 OH
O OR
OH 苷键
HO
OH
苷
第二章糖和苷
(二)分类
• 1、分类方法
• 1)按苷元结构分—— 蒽醌、香豆素、黄酮、皂苷等 • 2)按存在状态分—— 原生苷:生物体内原存在的苷次
第二章 糖和苷
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5、构象式: 构象分析是正确认识糖的结构与性质的基础. 把吡喃糖环、呋喃糖环分别设想与环己烷、环
戊烷几何形态(xíngtài)相似, 只是碳氧键比碳碳键稍短. 并可将吡喃糖环辨认出 2种椅式, 6种船式,12种半椅式, 和6种歪斜式.
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吡喃糖的构象(ɡòu xiànɡ):chair(C),bmt(B),skew(S),and half,chair(H)
(一)糖类(tánɡ lèi)的醚化反应
常用有三种:甲醚化、
三甲硅醚化
三苯甲醚化反应
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酰化反应(fǎnyìng)
(二)糖类的酰化反应
常用:乙酰化
对甲苯磺酰化
应用:乙酰化反应在分离、鉴定 (jiàndìng)和合成
糖类时常用.
特点:糖的乙酰化反应无选择性,
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反应(fǎnyìng)条件
碳。 2)低聚糖:2-9个单糖分子(fēnzǐ)
组成。如蔗糖、绵子糖 3)多聚糖:10个以上单糖分子(fēnzǐ)
组成。如淀粉、纤维素
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4)单糖(dān tánɡ)中-以含碳数目不 同分10种。五碳糖、六碳糖、六碳醛 糖、甲基五碳醛糖、支碳链糖、氨基 糖、去氧糖、糖醛酸、糖醇、环醇。
5)低聚糖类-以含单糖(dān tánɡ)个 数不同分:二糖、三糖、四糖、等。 以来源不同叫什么都有。如槐糖、海 藻糖等。
物质 常用试剂 :α—萘酚浓硫酸,邻苯二甲酸苯胺
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糖脎反应(fǎnyìng)
5、糖脎生成实验:取决糖上的羰基。
用于糖的结构研究
1)糖+苯肼类试剂(过量的,三分子)100 度下生成糖脎(有结晶、无明确(míngquè)熔 点)+
第2章 糖和苷
O H H O
O
2
O O
O O
1
槐糖
蔗糖
β-D-Glcp-(1→2)-D-glcp α-D-Fruf-(1→1)-α-D-Glcp
三.多糖:
由十个以上的单糖基通过苷键连接而成。甜味 及强的还原性均消失。 1.均多糖:由同种单糖组成的多糖 如葡聚糖、果聚糖等 2.杂多糖:由两种以上单糖组成的多糖 如葡萄甘露聚糖 3.植物多糖:淀粉、纤维素、果聚糖、树胶、粘液质 4.动物多糖:糖原、甲壳素、透明质酸
(6)芳香属苷较脂肪属苷易水解。
如:酚苷 > 萜苷、甾苷
(7)苷元为小基团
苷元为大基团
苷键横键比竖键易水解
苷键竖键比横键易水解
凡有利于苷键原子质子化和中间体形成的一切 因素均有利于苷键水解
辽宁医学院
二.乙酰解反应
1.常用试剂:醋酐 + 酸
所 用 酸 如 : H2SO4 、 HClO4 、 CF3COOH 或 Lewis 酸
HO H CHO H OH
同侧 O C H2O H C H2O H D -葡 萄 糖 O C H2O H
异侧
O 同侧 β α
O 异侧
第二节 糖和苷的分类
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一.单糖类: 1.五碳醛糖
L—阿拉伯糖
D—木糖
D—核糖
2.六碳醛糖
CHO O β CHO O CH2OH β
CH2OH
α
α
D—葡萄糖
单糖是多羟基醛或多羟基酮,亦是组成 糖及衍生物的基本单元。 表示单糖结构式的方法有三种,即 Fischer投影式、 Haworth投影式和优 势构象式
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一、结构投影式 (糖的绝对构型)
第二章 糖和苷
? 糠醛衍生物 ? ? ? ? + +? 芳胺或酚类 ? ? ? ?
? ?
显色 ? ?
(苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮) ( ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) Molish反应: 样品 + 浓H2SO4 + α-萘酚 → 棕色环
多糖、低聚糖、单糖、苷类——Molish反应均为阳性
应用:检测糖类、苷类
HO O
O OH
OH
O
12
具有抗肿瘤、降压、抗炎及解痉作用。
第三节 糖和苷的理化性质
二、糖的化学性质
1. 2. 3. 4. 5. 氧化反应 糠醛形成反应 羟基反应 羰基反应 硼酸络合反应
13
第三节 糖的理化性质
二、化学性质—糖
1. 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。
根据苷键原子分类: 1.氧苷(O-苷) ③氰苷: 指苷元为α-羟腈形成的苷,易分 解成醛或酮和氢氰酸。 • 如:苦杏仁苷
GlcO NC O O C H
止咳。中毒
7
第二节 糖和苷的分类
根据苷键原子分类: 1.氧苷(O-苷) ④酯苷(酰苷): 苷元的羧酸基与糖或糖衍生物的半缩醛(半缩酮)羟 基脱水缩合成苷. 如:山慈菇苷A
N O SO3K H2 C C S Glc
HO
10
第二节 糖和苷的分类
根据苷键原子分类: 3.氮苷(N-苷): 苷元的胺基与糖或糖的衍生物的半缩醛(半缩 酮)羟基脱水缩合成苷化合物. 如:腺苷
NH2 N N O N N
腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷等 是核酸的重要组成部分。
11
第二节 糖和苷的分类
根据苷键原子分类: 4.碳苷(C-苷): 苷元碳上的氢与糖或糖的衍生物的半缩醛(半缩酮) 羟基脱水缩合成苷.苷元多为间苯二酚、间苯三酚类化 合物,常见黄酮、蒽醌、酚酸类。 如:牡荆素
天然药物化学 第二章 糖和苷
椅式构象为优势构象,即C1或1C式。C表示椅式(chair form)
二、单糖的立体化学
单糖的构象
单糖构象的表示方法:
O
4 (5) 3 (4) 1 (2) 2 (3)
O O
4
5
O
1 2 4
5
O
3 2
1
3
C1式
1C式
糖和苷
一、概述
二、单糖的立体化学
三、糖和苷的分类 四、糖的化学性质 五、苷键的裂解 六、糖的核磁共振性质 七、糖链的结构测定 八、糖和苷的提取分离
增强免疫功能;延缓衰老;降血脂抗动脉 粥样硬化;增强免疫功能;保肝护肝;
一、概述
苷类(glycosides):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-in or -oside作后缀,如葛根黄 素(puerarin)、葛根黄素木糖苷(puerarin xyloside)。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
CH2OH O H H H OH H OH OH H OH O O
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH
CH2OH O OH H H OH H OH H H OH
Oห้องสมุดไป่ตู้
O
Fisher式
Haworth式
Haworth简略式
优势构象
成环状结构后,多了一个手性碳------端基碳
二、单糖的立体化学
最简单的醛糖是甘油醛,最简单的酮糖是αα′-二羟基丙酮。
二、单糖的立体化学
单糖结构的表示方法
第二章_糖和苷类化合物
二、糖的结构与分类 糖醇:
单糖的醛或酮基还原成羟基后得到的多元醇称为糖醇。
二、糖的结构与分类 其他:
去氧糖、 氨基糖、支链碳糖
二、糖的结构与分类 2. 低聚糖: 2-9个单糖组成。 双糖、三糖、四糖等;还原糖、非还原糖
二、糖的结构与分类 3. 多聚糖: 10个以上的单糖组成。无甜味 可分为直糖链型和支糖链;均多糖和杂多糖。 (1)植物多糖:
的连接方式、苷键的构型等。 2.苷键裂解的方法 1)酸催化水解反应 2)碱催化水解 3)酶催化水解 4)乙酰解反应 5)氧化开裂法(Smith降解法) 6)甲醇解
五、苷键的裂解 1)酸催化水解反应
苷键属于缩醛结构,易为稀酸催化水解。 反应机理:苷原子先质子化,然后断键生成阳碳离子或半 椅型的中间体,在水中溶剂化而成糖。
(2)单糖衍生物: 氨基糖, 去氧糖,
糖醛酸, 糖醇, 环醇
二、糖的结构与分类 五碳醛糖:
D-木糖(D-xylose,xyl)、L-阿拉伯糖(L-arabinose,ara) D-核糖(D-ribose,rib)。
二、糖的结构与分类 甲基五碳糖糖:
L-夫糖(L-fucose,fuc)、D-鸡纳糖(D-quinovose)、 L-鼠李糖(L-rhamnose,rha)。
CN CH
苦杏仁苷
HO O OH HO HO O CN CH
+
glc
野樱苷
O H C
+
HCN
CN HO CH
+
glc
二、苷的分类
⑵硫苷:如萝卜苷。 ⑶氮苷:如腺苷 。 ⑷碳苷:如牡荆素。
N N NH2 N N
腺苷
O
N-OSO3 O S
HO S O
[农学]第二章 糖和苷类
h
1
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。
h
2
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
CH3
CHO
HO H
H HO
H OH OH
H
CH3
D-鸡纳糖 (Quinovose)
L-夫糖 (Fuc)
h
23
(五)氨基糖
1 2
(葡萄糖 )
(葡萄糖胺 )
h
24
常见氨基糖:
CHO
H HO
NH2 H
H OH
H OH
CH2OH
CHO
H HO
NH2 H
HO H
H OH
CH2OH
CHO
H3CNH
H
H OH
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;
h
4
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.
4 1(2)
3(4)
2(3)
3
5O
2 1
4
4C1
5
1
O
3
1C4 2
C1式
第二章糖和苷
(一)、植物多糖 淀粉、纤维素、树胶、 淀粉、纤维素、树胶、粘液质等 (二)、动物多糖 肝糖原、甲壳素、肝素、硫酸软骨素 肝糖原、甲壳素、肝素、 肝素——具凝血和抗凝血作用,无直接的细胞毒; 具凝血和抗凝血作用,无直接的细胞毒; 肝素 具凝血和抗凝血作用 调节机体免疫力, 调节机体免疫力,诱导机体产生干扰素
存在于多糖中( (六)、氨基糖——存在于多糖中(虾皮中提取的甲 氨基糖 存在于多糖中 壳素,作为可生物降解的材料, 壳素,作为可生物降解的材料,用于外科手术中的缝 合线,会被机体吸收) 合线,会被机体吸收)
6 CH2OH 5 O 4 OH 1 H,OH 2 OH 3 NH2 2-氨四- 去去 2- D- 葡葡 葡 (D-glucosamine)
O N H
glc
靛芒(板 蓝 根)
(二)、硫苷(S-苷) 硫苷( - 通过苷元上的巯基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半 缩酮羟基脱一分子水缩合而成的苷, 缩酮羟基脱一分子水缩合而成的苷,存在于十字花科 植物中,有特殊的气味(萝卜苷、芥末苷、洋葱中) 植物中,有特殊的气味(萝卜苷、芥末苷、洋葱中)
α β
R1 CH2OH OH
R2 OH CH2OH
α β
R1 OH CH2OH
R2 CH2OH OH
(四)、甲基五碳醛糖 )、甲基五碳醛糖——C6位去氧 甲基五碳醛糖 C
(五)、支碳链糖 )、支碳链糖——用Fischer投影式表示时不是 用Fischer投影式表示时不是 支碳链糖 一个链, 一个链,而有支链
(三)、六碳酮糖 )、六碳酮糖——以呋喃糖型存在多 以呋喃糖型存在多 六碳酮糖
C2H HO O R1 O H O H O H R2 O R1 H O R2 O H O H O R1 H O R2 O H D-芒葡 O R1 H O R2 H H2C O O H
第二章糖和苷(天然药物化学)
NHCOCH3
CH3 OH
OH
O
OH
A型血
去氧糖
单糖分子中的一个或两个羟基被氢原子取代 的糖。
CHO
H OH
HO
CH3
HO H
HO H
CH3
CHO
HH
HO
CH3
HO H
HO H
CH3
红霉糖
碳霉糖
糖醛酸
单糖中的伯羟基被氧化成羧基的化合物。
CHO H OH HO H H OH H OH
COOH
HO
OH
OH OH
肌醇(6个异构体)
2.低聚糖
定义:由2~9个单糖基通过苷键键 合而成的直糖链或支糖链的聚糖。
分类: 按单糖的个数可分为二糖、三糖、 四糖等; 按分子的还原性分为还原性糖和非 还原性糖。
二糖
HO HO
OH O
OH O
OH O OH
OH OH
(+)-蔗糖
Cl HO
OH O
OH O
O
O
O
O
也可用下列方法表示低聚糖:
O O
O O
O O
O H,OH
β-D-Galp-(1 4)-β-D-Glcp-(1 4)-D-Glcp
6
1 β-D-Fruf “p”表示吡喃型,“f”表示呋喃型,数字表示糖与 糖之间的连接位置。
环糊精(cyclodextrin,CD)
是经浸解杆菌淀粉酶作用于淀粉后生成的环 状低聚糖的总称。
糖连接位置的数目: 单糖链苷、双糖链苷
按苷原子分: 氧苷、氮苷等
成苷官能团分: 醇苷、酯苷、氰苷等
按苷元不同分: 黄酮苷、皂苷、三萜苷等
第二章 糖和苷
H H HO H HOCH2
OH
CH2OH
OH H OH H O
H HO
O H OH H H OH OH
O
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH
a-D-葡萄糖
HO H HO H H CH2OH H OH H OH O
HO H HO H HOCH2
H OH H OH H O
CH2OH H HO H O OH OH H H OH O
5、半纤维素(hemicellulose):半纤维素、纤维素、
木质素共同组成细胞壁。半纤维是一类不溶于水而
能被稀碱(2~20%NaOH)溶出的酸性多糖的总称。 包括木聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等。也包括二种 以上糖的杂多糖,如葡萄甘露聚糖、阿拉伯半乳聚 糖等。木聚糖是阔叶树木质细胞以及禾木科植物中
纤维素的主要成分,几乎都是由木糖组成,以
葡萄糖
-D-葡萄糖
Fisher式
Haworth式
一、单糖的绝对构型
习惯上将单糖Fischer投影式中距羰基最远的那 个不对称碳原子的构型定为整个糖原子的绝对构 型。羟基向右为 D 型,向左为 L 型。而 Haworth 式 中则看那个不对称碳原子上的取代基,向上为D型, 向下为L型。
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH D-glucose H HO H HO CHO OH H OH H CH2OH L-glucose OH OH OH D-glucose CH2OH O OH O OH CH2OH OH OH OH
L-rhamnose
5、支碳链糖
CHO CHO H HOCH 2 OH OH CH 2OH HOCH 2 H H H OH OH CH 2OH
第二章_糖和苷类化合物总结
七、糖和苷的结构研究
1.分子量的测定
质谱法
FD-MS(场解析质谱) FAB-MS(快原子轰击质谱) ESI-MS(电喷雾质谱) MALDI-TOF-MS(基质辅助激光解析电离飞行 时间质谱)
七、糖和苷的结构研究
2.单糖的种类鉴定
全水解
PC, TLC:
与单糖对照品比较-鉴定糖的种类
HPLC等定性定量分析
糖醛酸>七碳糖>六碳糖>甲基五碳糖>五碳糖
五、苷键的裂解
1)酸催化水解反应 ⑸ 氨基糖苷较羟基糖苷难水解,羟基糖苷又较去氧
糖苷(尤其2-去氧糖苷)难水解
2-氨基糖<2-羟基糖<6-去氧糖<2-去氧糖<2,6-二去氧糖(苷)
⑹ 醇苷<酚苷, 烯醇苷
练习
1.
B D A C
2.
a
五、苷键的裂解
2)碱催化水解
H
+
O OR
+ H+
O OR
- ROH
中间体
+
H2O
O OH2
+
- H+
O
H,OH
O
O
+H
半椅式
H
阳碳离子
五、苷键的裂解 1)酸催化水解反应
难易程度: ⑴ 按苷原子不同: N > O > S > C ⑵ 呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。 ⑶ 酮糖苷较醛糖苷易水解 ⑷ 吡喃苷中:
① C5上的取代基团越大越难水解 ② C5上有-COOH取代时,最难水解
297
注意:(苷类的提取)
1. 提取原生苷要抑制或破坏酶的活性。 2. 提取次生苷要利用酶的活性。
天然药物化学:第二章 糖和苷类
➢一、氧化反应 过碘酸反应(邻二醇反应) 过碘酸氧化作用限于邻二醇、α-羟基醛 (酮)、邻二酮等结构上,它的氧化作用 缓和而选择性高,对α-羟基醛(酮)等作用 很慢,对开裂的1,2-二元醇反应几乎是定 量进行,对各种结构都有不同的稳定的氧 化最终产物(甲醛、甲酸、碳酸)。从过 碘酸的消耗量及其氧化产物和量来推测糖 的结构是很有用的,因为糖是多羟基的醛 或酮,多具邻二醇结构。这个反应对顺式 的邻二醇快于反式的邻二醇。
三、糖的氧环 糖在形成半缩醛或半缩酮的氧环时,以五元、六元环张力 为最小,所以天然界糖都以六元或五元氧环存在。例:葡 萄糖
CHO H OH HO H H OH H OH
CH 2OH
D-葡萄糖
O
α -D-葡萄呋喃糖
O
β -D-葡萄呋喃糖
第二节 糖和苷的分类
➢ 一、单糖(monosaccharides) 单糖是多羟基的醛或酮,是组成糖类的最小单位, 在自然界以现的有三碳糖至八碳糖,以C5-C6最为 常见。
CHO+ CO2
OO CC
IO4
COOH+ COOH
与过碘酸的反应在酸性或中性水溶液中进行。
二、糠醛形成反应 糖和苷类在浓酸作用下,单糖失去三分子水,
多糖和苷水解后失去三分子水,生成糠醛衍生物。 该衍生物与芳胺、酚类可缩合生成多种有色物质, 可用于糖和苷类的显色反应。
➢ 如常用的显色剂是Molish反应(浓硫酸-α-萘酚试 剂)。常用的层析显色剂是邻苯二甲酸-苯胺。
第二章糖和苷类 (Saccharides and Glycosides)
第一节 单糖的立体构型
单糖在水溶液中形成半缩醛(酮)环状结构,以 Haworth式表示如下
CHO H OH HO H H OH H OH
第二章 糖和苷
3 、多聚糖(polysaccharides, 多糖)
定义:是由10个以上的单糖基通过苷键连接而成。 聚合度:100以上至几千
性质:与单糖和寡糖不同,无甜味,非还原性
分类:
1)按功能分
水不溶的,直糖链型,主要形成动植物的支持组 织。 纤维素(cellulose),甲壳素(chitin) 溶于热水形成胶体溶液,多支链型,动植物的贮 存养料。淀粉(starch),肝糖元
山慈菇苷
山慈菇内酯A
例如,存在于所有百合科植物,特别是郁金香属植物如杂种郁金香 (Tulipa
hybrida)中的化合物山慈菇苷A(tuliposide A),有抗真菌活性。 但该化合物不稳定,放置日久易起酰基酰基重排反应,苷元由C1-OH 转至C6—OH上,同时失去抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即环合生成 山慈茹内酯A(tulipalin A)。
苷键原子
苷键构型
氧苷、氮苷、硫苷、碳苷 α苷、 β苷
(一) 氧苷: 苷元与糖基通过氧原子相连,根据苷元与糖 缩合的基团的性质不同,分为以下几类: (1)醇苷:是通过醇羟基与糖端基脱水而成的。 比较常见,如本书所讲皂苷,强心苷均属此类。
O O OH
红景天苷
(2) 酚苷:苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。 较常见,如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。
单糖的立体结构
(一)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:
CHO CHO CHO CHO O
CH2OH CH3 CH2OH CH2OH
D-木糖 D-Xly
L-鼠李糖 L-Rha
D-葡萄糖 D-Glc
D-果糖 D-Fru
天然药物化学第二章糖和苷
第二章糖和苷目的要求:1.熟悉糖的结构类型,掌握糖Haworth式的端基碳构型、构象及糖的理化性质。
2.熟悉苷的结构类型,掌握苷的一般性质、苷键的裂解方法及其裂解规律。
3.熟悉糖和苷的提取分离方法。
4.掌握苷元和糖、糖和糖之间连接位置、连接顺序以及苷键构型的确定方法。
一、概述1、糖的含义:糖(saccharides)是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称。
糖的分子中含有碳、氢、氧三种元素,大多数糖分子中氢和氧的比例是2:1,因此,具有C x(H2O)y的通式,所以,糖又称为碳水化合物(carbohydrates),但有的糖分子组成并不符合这个通式,如鼠李糖(rhamnose)为C6H12O5。
2、存在:在自然界中,糖的分布极广,无论是在植物界还是动物界。
糖可分布于植物的各个部位,植物的根、茎、叶、花、果实、种子等大多含有葡萄糖、果糖(fructose)、淀粉和纤维素(cellulose)等糖类物质。
3、主要生物活性:糖类化合物多具有抗肿瘤活性(香菇多糖)或具有增强免疫功能(黄芪多糖)。
二、糖类的结构与分类根据其能否水解和分子量的大小可分为:单糖(monosaccharides) :不能再被简单地水解成更小分子的糖。
如葡萄糖、鼠李糖等。
低聚糖(oligosaccharides):由2~9个单糖聚合而成,也称为寡糖。
如蔗糖、麦芽糖等。
多糖(polysaccharides):由10个以上的单糖聚合而成,分子量很大。
其性质也大大不同于单糖和低聚糖。
如淀粉、纤维素等。
糖又称作碳水化合物(carbohydrates),是自然界存在的一类重要的天然产物,是生命活动所必需的一类物质,和核酸、蛋白质、脂质一起称为生命活动所必需的四大类化合物。
按照其聚合程度可分为单糖、低聚糖(寡糖)和多糖等。
苷类又称配糖体(glycoside),是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质(苷元或配基)通过其端基碳原子联接而成的化合物。
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(2)α-萘酚(Molisch紫环反应)试验 加5%α-萘酚乙醇溶液2~3滴,摇匀,沿管壁缓 缓加入0.5mL浓硫酸,如在两液交界面处有紫红 色环,表明含有糖类或苷类。 此反应为单糖、低聚糖、多聚糖及糖的衍生物如 苷类的共同反应。 检识属于何类成分时,尚须配合其他反应。 多糖类遇浓硫酸被水解成单糖,单糖被浓硫酸脱 水闭环,形成糠醛类化合物,在浓硫酸存在下与 α-萘酚发生酚醛缩合反应,生成紫红色缩合物
(2)脱脂:
总提取物用温水搅散.用石油醚脱脂,以除去 油脂等物质。
(3)划分部位:
脱脂后的提取物依次以氯仿、醋酸乙酯、正丁醇萃取 萃取物划分为四个主要部位。
氯仿部位: 极性小的部位,苷元。 醋酸乙酯部位:中等极性部位,部分苷元, 极性小的苷类。 正丁醇部位:苷。 残存的水液 无机盐、糖类、氨基酸、蛋白质
(五) 氧化开裂
Smith降解水解法是常用的氧化开裂法。 先用高碘酸氧化单糖苷,生成二元醛以及甲酸; 再以四氢硼钠还原成相应的二元醇。 这种二元醇具有简单的缩醛结构,比苷的稳定 性要差很多,室温下与稀酸作用就能水解成真 正苷元。
五、旋光性
天然产的苷类一般具有一定的光学活性(大多 为左旋性)而无还原性。 水解后由于生成还原糖,往往变为右旋性并具 还原性。
(2)果聚糖 菊糖(inulin)又称菊淀粉,由 35个D-果糖(2β-1)分子聚合而成,末端为蔗 糖。分子量较淀粉小,约5000。 广泛分布于菊科植物中。 菊糖为颗粒状晶体 可溶于热水,微溶或不溶于冷水和有机溶剂 遇碘不显色。在鉴定上可作为特征之一.
(3)树胶(Gums)是植物受伤后从伤口渗出的 浓稠液体,在空气中逐渐干燥成固体。 树胶在水中可膨胀形成胶体溶液, 不溶于有机溶剂, 可与醋酸铅产生沉淀。 作赋形剂、混悬剂。
1.植物多糖 (1)淀粉(Starch)是由数百个葡萄糖(1α-4) 分子缩合而成的D-葡聚糖,水解后生成葡萄糖 淀粉为白色粉末. 不溶于冷水与有机溶剂
在水中加热可部分溶解并膨胀、糊化成胶状液, 极难过滤,
含淀粉多的中草药在提取时最好用乙醇为溶剂, 或于水提液中加乙醇使沉淀而除去。
2 . 多糖的一般提取方法 (水提醇沉) 中药粉末,水浸泡后加热,提取液浓缩后 加乙醇,得粗多糖沉淀。
(二)苷类的提取 1、 苷的提取
(1)浸提: 用乙醇(甲醇)、稀醇或水为溶剂浸提出来。 提取液减压回收溶剂至小体积,放置过夜,使 叶绿素、油脂、蜡等非极性物质析出,滤过, 滤液回收溶剂,得到总提取物。
这一性质可用于中草药中苷类成分的检识
六、沉淀反应
某些苷类如皂苷、黄酮苷等可与醋酸铅或碱式 醋酸铅试剂生成沉淀,此沉淀脱铅后又可恢复 成原来的苷。 此性质可用于苷类成分的提取。 七、显色反应 见各章。
第五节 糖和苷类的提取与分离
一、糖和苷类的提取 (一)糖类的提取 1.用水或稀醇提取单糖、低聚糖。
二、糖和苷类的分离
(一) 糖的分离 单糖或二糖含量很高,用结晶法分出。 混合物通过 活性炭、大孔吸附树脂、纤维素、硅胶色谱分离
(二)苷类的分离 1 溶剂法 粗提物溶于少量甲醇,再滴加丙酮或乙醚,使苷 类沉淀析出而精制。 2 色谱分离方法 大孔吸附树脂、硅胶、反相硅胶、葡聚糖凝胶等 色谱材料来分离苷类,有些苷类也用活性炭、纤 维素、聚酰胺、离子交换树脂等色谱材料来分离 高效液相 用于分离苷,但制备量小。
大孔树脂
1.原理:吸附与解吸附
2. 应用
广泛应用于各个行业中,在制药行业中,广泛应 用于抗生素及天然产物的分离纯化;在环保行业 中用于工业废水、废液的净化处理,间接用于水 溶液的浓缩,从水中吸附有效成分。 如人参皂苷类成分可用大孔树脂净化,先用水洗 去糖类等水溶性杂质,再用 70%乙醇洗脱人参 皂苷类成分(分离各单体人参皂苷则用30%-90 %梯度乙醇洗脱)。
2、苷元的提取
⑴酸水解或者先酶解后再用酸水解,把糖基部 分尽量全部去掉,以使苷类水解生成苷元。 水解液用碱中和至中性,然后用氯仿(或者醋酸 乙酯、石油醚)提取苷元。 ⑵先提取出总苷,再将总苷水解为苷元。
中药粉末 酶解,或酸解 水解液 碱中和水解液,氯仿萃取 水层 氯仿层 回收氯仿 苷元
第三节 苷类的结构与分类 一 苷类的结构 苷类水解后能生成糖与非糖化合物,非糖部 分称为苷元(genin)或配基(Ag1ycone)。
二 苷类的分类
(一)按苷键原子分类 氧苷、硫苷、氮苷和碳苷
1
氧苷(1 )醇苷
1 氧苷(2 )酚苷
1氧苷(3 )酯苷
1氧苷(4 )氰苷
2 硫苷
(4)粘液:(Mucilages)多存在于植物的粘 液细胞内。白及、车前子等。其化学组成与树 胶相似。 提取所得的粘液质多为无定形固体。
在热水中可膨胀形成胶体溶液,冷后成冻状, 如果胶; 不溶于有机溶剂; 可与醋酸铅溶液产生沉淀 乙醇可使之沉淀析出。 润滑剂、混悬剂。
3 大孔吸附树脂柱层析操作方法
(1)树脂处理 在使用前需用甲醇、乙醇、丙酮 等有机溶剂除去杂质,有时还需用酸、碱清洗 (2)装住 (3)用高浓度乙醇洗脱,用1倍量乙醇流出物加 3倍量水检验至不混浊为止(树脂膨胀)
(4)用水洗脱平衡。 (5)上样 流速为每秒2滴(有效成分被吸附)
(6)吸附 4h或一夜。 (7)用蒸馏水洗,除去水溶性杂质,洗至水不 混浊为止。
具旋光性与还原性。
(二)低聚糖类:(寡糖)由2~9个单糖分 子聚合而成。 结晶性,有甜味; 易溶于水 难溶或不溶于有机溶剂; 有的有还原性如麦芽糖等 有的无还原性、如蔗糖等。
OH
(三)多聚糖类 (多糖)由10个以上单糖分子 缩合而成。均多糖( 1种单糖),杂多糖( 2种 以上单糖) 无定形化合物,无甜味与还原性; 难溶于水(纤维素、半纤维素、甲壳素); 有的与水加热可形成糊状或胶体溶液(淀粉), 不溶于有机溶剂; 水解后生成单糖或低聚糖,可有旋光性与还原 性。 纤维素、淀粉、菊糖、粘液质、果胶、树胶。
第二章 糖和苷
第一节 概述 1.苷类:(Glycosides) ,又称配糖体,是由糖或 糖的衍生物(如糖醛酸)的半缩醛羟基与另一 非糖物质中的羟基以缩醛键(苷键)脱水缩合 而成的环状缩醛衍生物。 2.水解后能生成糖与非糖化合物,非糖部分称 为苷元(genin)或配基(Ag1ycone)。
举例一 人参(五加科)
柴胡舒肝丸
柴胡口服液
第二节 糖类化合物
一、概述 糖(saccharides)是多羟基的醛或酮及其衍生 物聚合物的总称,通式Cx(H2O)y 。
单糖类 及其衍生物 低聚糖类 及其衍生物 多聚糖类 及其衍生物
(一)单糖类:(CH2O)n ( n=5~7-8) 结晶性,有甜味; 易溶于水,可溶于稀醇 难溶于高浓度乙醇 不溶于乙醚、苯、氯仿;
中药粉末 乙醇提取,滤过,回收溶剂 总提取物 温水搅散,石油醚脱脂
石油醚层 (非极性物质) 氯仿层 (苷元) 水层 氯仿萃取 水层 醋酸乙酯萃取 水层 水饱和正丁醇萃取
醋酸乙酯层 (部分苷元、极性小的苷)
正丁醇层 水层 (苷) (无机盐、糖、多肽、蛋白质)
补脾益气、止咳祛痰、清热解毒、调和诸 药。主治脾胃虚弱、中气不足、咳嗽、解 药毒等。入药部位为根、根茎部。(中医 说法)
举例三 黄芪(豆科)
黄芪在心血管、免疫、抗癌、抗衰老以及 在血液、肝脏、肾脏等方面的都有明显的 药理作用. ( 内蒙古的质量好)
举例四 柴胡(伞形科)
根或全草入药 具疏气、解郁、散火之功效 (中医) 保肝、利胆、降脂等功效 (现代药理)
3 氮苷
4 碳苷
(二) 其他分类法
(1)按苷元的化学结构
苷类分为皂苷、黄酮苷、强心苷、蒽苷、 香豆精苷
含硫苷、氰醇苷、酚和芳香醇衍生的苷类 其他苷类。
②按苷类在植物体内的存在状况 原生苷,次生苷; ③按苷类生理作用 强心苷; ④按苷类特殊的物理性质 皂苷; ⑤按糖的种类或名称 葡萄糖苷、木糖苷、去氧糖苷; ⑥按苷分子中所含单糖的数目 单糖苷、双糖苷、三糖苷; ⑦按苷分子中所含糖链的数目 单糖链苷、双糖链苷; ⑧按苷的植物来源分类 人参皂苷、柴胡皂苷。
5、水解顺序由易到难为(诱导): 2、3-去氧糖>2-去氧糖苷>3-去氧糖苷> 2-羟基糖苷>2-氨基糖苷
6、水解顺序由易到难为(供电子): 芳香族苷>脂肪族苷
(二) 碱催化水解
苷键不易被碱催化水解 苷键易用酸催化水解或酶水解
酯苷、酚苷、烯醇苷和β-位吸电子基团的苷类 易为碱催化水解。
(5)纤维素(cellulose)
3000-5000分子的D-葡萄糖通过1β→4苷 键以反向连接聚合而成的直链葡萄糖, 分子结构直线状,不易被稀酸或碱水解。
(6)半纤维素
木聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等。
2.菌类多糖