天然藥物化學(xué)第三章糖和苷課件

第三章糖和苷知識(shí)要求掌握糖與苷的結(jié)構(gòu)類型、苷鍵的酸催化水解及其應(yīng)用熟悉苷的一般性狀和溶解性、旋光性、糖的化學(xué)檢識(shí)；

熟悉苷鍵的堿催化水解、酶催化水解和苷的提取分離方法

了解苷的氧化開裂能力目標(biāo)熟練應(yīng)用苷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、識(shí)別苷的結(jié)構(gòu)類型；熟練應(yīng)用苷的酸水解性，制備苷元及鑒別苷類；能夠應(yīng)用苷和糖的性質(zhì)進(jìn)行化學(xué)鑒別和色譜鑒別學(xué)會(huì)利用苷的有關(guān)性質(zhì)對(duì)苷進(jìn)行提取第一節(jié)結(jié)構(gòu)類型

一、糖的結(jié)構(gòu)與分類糖類又稱碳水化合物，是植物光合作用的初生產(chǎn)物，是一類豐富的天然產(chǎn)物，如：蔗糖、糧食(淀粉)、棉布的棉纖維等。糖類、核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)——生命活動(dòng)所必需的四大類化合物?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)：多羥基內(nèi)半縮醛(酮)及其縮聚物。根據(jù)其分子水解反應(yīng)的情況，可以分為單糖、低聚糖和多糖。單糖在水溶液中形成半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即成呋喃糖和吡喃糖。具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖——吡喃糖（pyranose）具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖——呋喃糖（furanose）

糖處游離狀態(tài)時(shí)用Fischer式表示

苷化后成環(huán)用Haworth式表示

Fischer與Haworth的轉(zhuǎn)換及其相對(duì)構(gòu)型Haworth式：C1-OH與C5（或C4）上取代基之間的關(guān)系：同側(cè)為β，異側(cè)為α。

Fischer式中最后第二個(gè)碳原子上-OH向右的為D型，向左的為L(zhǎng)型。Haworth式中C5向上為D型，向下為L(zhǎng)型。

環(huán)的構(gòu)象

Angyal用總自由能來分析構(gòu)象式的穩(wěn)定性，比較二種構(gòu)象式的總自由能差值，能量低的是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。如：葡萄糖的二種構(gòu)象式的比較：

五碳醛糖：六碳醛糖：夾竹桃糖磁麻糖去氧糖糖醛酸：

glucquronicacid（D-葡萄糖醛酸）

糖醇：

D-sorbitol（D-山梨醇）多糖由10個(gè)以上單糖通過苷鍵連接而成的糖類稱做多聚糖或多糖。植物多糖：淀粉、纖維素、半纖維素、樹膠、粘液質(zhì)等。動(dòng)物多糖：糖原、甲殼素、肝素、硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸等。二、苷的結(jié)構(gòu)與分類苷類也稱苷或配糖體，是糖或糖的衍生物端基碳原子上的羥基與另一非糖物質(zhì)（苷元）通過糖的半縮醛或半縮酮羥基與苷元脫水（苷鍵）形成的一類化合物。苷的分類：根據(jù)苷鍵上的原子（苷鍵原子）不同分為：氧苷、氮苷、硫苷、碳苷等；根據(jù)苷鍵的構(gòu)型不同有α-苷和β-苷之分，天然界常見的多為β-構(gòu)型。根據(jù)苷元結(jié)構(gòu)類型分為：黃酮苷、生物堿苷、單萜苷、二萜苷、三萜苷等；根據(jù)用途分為：強(qiáng)心苷、皂苷等。（一）氧苷（O-苷）

1．醇苷

如：紅景天苷，皂苷。是通過醇羥基與糖端基羥基脫水而成的苷。紅景天苷

3.氰苷

指一類α-羥腈的苷。

苦杏仁苷野櫻苷4．酯苷

苷元以羧基和糖的端基碳相連接。

５．吲哚苷

山慈菇苷A（二）硫苷（S-苷）

糖端基-OH與苷元上巰基縮合而成的苷。如：蘿卜中的蘿卜苷。

黑芥子苷

（四）碳苷（C-苷）

是一類糖基直接接在碳原子上的苷類。

蘆薈苷

第二節(jié)理化性質(zhì)苷類多為無形性粉末，糖基少的可為結(jié)晶性固體，具有吸濕性。多數(shù)無色，一般無味。糖基數(shù)目多，苷元上極性基團(tuán)多則親水性大，C-苷和O-苷在所有溶劑中均難溶或不溶苷元部分因不含糖，顯親脂性，不溶或難溶于水3、Tollen（多倫）反應(yīng)（銀鏡反應(yīng)）用于還原性糖的檢識(shí)，析出的銀在試管壁上呈光亮銀鏡多倫試劑又叫銀氨溶液，化學(xué)式為Ag(NH3)2OH(二)色譜鑒定1、紙色譜

糖類極性大，適合進(jìn)行紙色譜法常用展開劑：正丁醇-乙酸-水（4：1：5，取上層）常用顯色劑：硝酸銀試劑，顯棕褐色斑點(diǎn)Rf判斷單糖中，碳原子越少，Rf越大去氧糖>酮糖>醛糖2、薄層色譜常用固定相：硅膠常用展開劑：極性較大的溶劑，如：正丁醇-乙酸-水（4：5：1，取上層），三氯甲烷-甲醇-水（65：35：10，取下層）常用顯色劑：硝酸銀，硫酸的水或乙醇溶液、茴香醛-濃硫酸注意：糖的極性大，點(diǎn)樣量不宜過大用鹽溶液代替水制備薄層，能增加糖在固定相中的溶解度，同時(shí)使硅膠薄層吸附力下降，使斑點(diǎn)集中。第三節(jié)苷鍵的裂解一、酸催化水解反應(yīng)

苷鍵屬于縮醛結(jié)構(gòu)，易為稀酸催化水解。水解反應(yīng)是苷原子先質(zhì)子化，然后斷鍵生成陽(yáng)碳離子或半椅型的中間體，在水中溶劑化，脫去氫離子成糖。常用的酸為稀鹽酸、稀硫酸、8%-10%甲酸、40%-50%乙酸等酸水解反應(yīng)劇烈，水解產(chǎn)物一般為苷元和糖

苷原子的堿度，即苷原子的電子云密度酸水解的規(guī)律：

影響水解反應(yīng)因素：苷原子的空間環(huán)境與競(jìng)爭(zhēng)H+的影響酸水解易難順序：N-苷>O-苷>S-苷>C-苷1、苷鍵原子不同2、糖的形式

呋喃糖苷較吡喃糖苷易水解

因五元呋喃環(huán)的平面性使各取代基處在重疊位置，形成水解中間體可使張力減小，故有利于水解。3、糖的種類

酮糖>醛糖

酮糖多為呋喃結(jié)構(gòu)，而且酮糖端基碳原子上有-CH2OH大基團(tuán)取代，水解反應(yīng)可使張力減小。4、吡喃糖苷中：

①吡喃環(huán)C5上取代基越大越難水解②C5上有-COOH取代時(shí)，最難水解

（因誘導(dǎo)效應(yīng)使苷原子電子密度降低）水解速度為：

五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖5、糖中取代基

去氧糖

>

羥基糖

>氨基糖

6、苷元的芳香性易難順序：2,6-二去氧糖>2-去氧糖>6-去氧糖>2-羥基糖>2-氨基糖

芳香屬苷較脂肪屬苷易水解

酚苷>萜苷、甾苷（因苷元部分有供電結(jié)構(gòu)，而脂肪屬苷元無供電結(jié)構(gòu)）7、苷元大小的影響

苷元為小基團(tuán)苷鍵橫鍵比豎鍵易水解（e>a）

（橫鍵易質(zhì)子化）>

苷元為大基團(tuán)苷鍵豎鍵比橫鍵易水解(a>e)（苷的不穩(wěn)定性促使其易水解）>兩相酸水解法：向待水解液中加入與之不相混溶的有機(jī)溶劑，使苷元生成后馬上轉(zhuǎn)溶于有機(jī)溶劑中，避免與酸的接觸時(shí)間過長(zhǎng)，從而獲得真正的苷元。二、堿水解法苷鍵為縮醛型醚鍵，理當(dāng)對(duì)堿穩(wěn)定，不易發(fā)生堿水解，但若苷元為酯苷、酚苷、烯醇苷和β位有吸電子取代基時(shí)（苷鍵便具有一定的酯的性質(zhì)），能被堿催化水解。如：④

可以得到次級(jí)苷、苷元或低聚糖酶水解特點(diǎn)：②

條件溫和（30-40℃），苷元結(jié)構(gòu)不變③獲知苷鍵的構(gòu)型①

反應(yīng)專屬性強(qiáng)，選擇性高三、酶催化水解反應(yīng)

芥子苷酶→芥子苷（S-苷）

常見的酶及其應(yīng)用：

纖維素酶→β－葡萄糖苷

麥芽糖酶→α-葡萄糖苷鍵轉(zhuǎn)化糖酶→水解β-果糖苷鍵杏仁苷酶→β-葡萄糖苷專屬性較低六碳醛糖苷四、氧化裂解法（Smith降解法）可得到原苷元（除酶解外，其它方法可能得到的是次級(jí)苷元）試劑：過碘酸(HIO4)、四氫硼鈉(NaBH4)、稀酸反應(yīng)過程：人參、柴胡、遠(yuǎn)志等的皂苷，用Smith降解法獲得了真正的苷元Smith降解特點(diǎn)：

①

水解條件溫和。②

適應(yīng)于苷元不穩(wěn)定的苷以及C-苷的水解。③此方法不適用于苷元上也有1，2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類。

第五節(jié)

苷的提取分離

自植物中提取糖和苷類，一般都是利用水或醇進(jìn)行抽提。①新鮮藥材，速干，冷凍保存。②提取時(shí)宜用沸水、甲醇或60%以上的乙醇③先用碳酸鈣拌和后再用沸水提取。

提取原生苷：——抑制酶活性

一、提取提取次生苷：

30～40℃水浸24h以上，再用醇提取加防腐劑不能直接用醇提取。天然藥物中常見多糖的提取多糖按其在生物體內(nèi)的功能可分為兩類;一類是起支持作用的，該類成分一般不溶于水，分子呈直鏈型，如植物中的纖維素，甲殼類動(dòng)物的甲殼素等，它們?cè)谔崛∵^程中不必特殊處理。另一類是動(dòng)植物的貯存養(yǎng)料，該類成分可溶于熱水呈膠體溶液。如淀粉、果膠、樹膠、黏液質(zhì)等。

水溶性多糖的一般提取流程:天然藥物粗粉乙醇溶液乙醇液（回收）藥渣熱水（90-100℃）提取2-3次，4-6h/次水提取液粗多糖沉淀溶液水溶醇沉淀反復(fù)純化多次多糖純品二、分離

分離苷類常用色譜法，一般極性小的苷類，常采用硅膠吸附色譜進(jìn)行分離，極性較大的苷類多采用分配色譜進(jìn)行分離補(bǔ)充：如何判斷還原性糖還原糖：羰基碳（異頭碳）沒有參與形成糖苷鍵，即分子內(nèi)含有醛基（酮基），或具有還原性的半縮醛羥基一般情況下，單糖的還原能力主要來自它的醛基，如葡萄糖，而多糖則大多因?yàn)?/p>