糖和苷类化合物课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,1,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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，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,(genin),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C,5,-R取向,依C,1,-OH与,C,5,-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、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C,2,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C,5,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（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 (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)，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：,mp，,D,等。,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，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。,1,H-NMR谱:,测定糖端基质子信号（,4,5ppm,，较大）数目；,制成全乙酰化或全甲基化物，测定乙酰氧基、甲氧基信号,（、J）数目。,13,C-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,13,C-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。,醇羟基苷化苷元-碳向低场位移（+410ppm），,-碳向高场位移（）,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,13,C-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。,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：,脱去不同程度糖基的碎片离子峰。,核磁共振（NMR）法：,13,C-NMR谱,依据：,C原子自旋-弛豫时间（,T,1,），随糖链增加而增大。,内侧糖,NT,1,小，外侧糖,NT,1,大。,（1）酶水解法（酶的专属性）,麦芽糖酶-苷键,苦杏仁苷酶-苷键,（2）Klyne经验公式计算,MD = M D苷-M D苷元,与各糖一对甲苷（,-、-）的,M,D,比较,与-甲苷接近,-构型,与-甲苷接近-构型,M,D,=,D,MW/100 分子比旋度,1,H-NMR谱端基质子偶合常数,J,12 ,H-2为键,（葡萄糖、木糖、半乳糖）,H-2为e键,（鼠李糖、甘露糖）,-苷键 -苷键 -苷键 -苷键,J,12,=,23Hz,J,12,=,69Hz,J,12,= 2 Hz J,12,=,2 Hz,(Jae、60,) （Jaa、180,） （Jee、60,） （Jae、60,）,J,12 ,不相等,J,12 ,相等,用于构型判断 不能用于构型判断,（3）核磁共振（NMR）,-D-葡萄糖苷,J,1 2,= Jae =,23,Hz,-D-葡萄糖苷,J,12 ,= Jaa =,69,Hz,=180,=60,H-2为键的糖, -L-鼠李糖苷,J,1 2,= Jae = 2 Hz,-L-鼠李糖苷,J,12,= Jee = 2 Hz,=60,=60,H-2为e键的糖,-不能测定,13,C-NMR谱：,端基碳原子化学位移,绝大多数单糖甲苷(除D-甘露糖、L-鼠李糖外),-型与-型的化学位移相差4ppm,端基碳与端基质子偶合常数,J,C1-H1,-甲苷 J,C1-H1,170Hz,-甲苷 J,C1-H1,160Hz 10ppm,