天然藥物化學(xué)第二章-糖和苷-2_第1頁
天然藥物化學(xué)第二章-糖和苷-2_第2頁
天然藥物化學(xué)第二章-糖和苷-2_第3頁
天然藥物化學(xué)第二章-糖和苷-2_第4頁
天然藥物化學(xué)第二章-糖和苷-2_第5頁
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文檔簡介

天然藥物化學(xué)第二章-糖和苷-2第一頁,共54頁。物理性質(zhì)二溶解性:化合物糖苷化以后,由于糖的引入,結(jié)構(gòu)中增加了親水性的羥基,因而親水性增強(qiáng)。苷類的親水性與糖基的數(shù)目有密切的關(guān)系,用不同極性的溶劑順次提取藥材時(shí),在各提取部分都有發(fā)現(xiàn)苷類化合物的可能。碳苷與氧苷不同,無論在水中還是在其他溶劑中溶解度一般都較小。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第二頁,共54頁。物現(xiàn)性質(zhì)三旋光性:

多數(shù)苷類化合物呈左旋,但水解后,由于生成的糖常是右旋的,因而使混合物呈右旋。因此,比較水解前后旋光性的變化,也可以用以檢識苷類化合物的存在。但必須注意,有些低聚糖或多糖的分子也都有類似的性質(zhì),因此一定要在水解產(chǎn)物中肯定苷元的有無,才能判斷苷類的存在。

第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第三頁,共54頁。糖和苷的化學(xué)性質(zhì)與糖的分離和結(jié)構(gòu)鑒定密切相關(guān)的反應(yīng):氧化反應(yīng)糠醛的形成反應(yīng)羥基反應(yīng)羰基反應(yīng)硼酸絡(luò)合反應(yīng)第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第四頁,共54頁。一、氧化反應(yīng)——過碘酸反應(yīng)適用范圍:鄰二醇,-氨基醇,-羥基醛(酮),鄰二酮和某些活潑次甲基等結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):定量,一個(gè)鄰二醇,消耗一分子過碘酸;水溶液或親水有機(jī)溶劑中進(jìn)行;鄰二醇順式反應(yīng)比反式快。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第五頁,共54頁。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第六頁,共54頁。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第七頁,共54頁。反應(yīng)機(jī)理:酸性或中性介質(zhì)五元環(huán)狀酯中間體第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第八頁,共54頁。甲基--D-甘露糖甲基--D-半乳糖甲基--D-葡萄糖 在弱酸性或中性介質(zhì)中,順式1,2-二元醇比反式的反應(yīng)快的多。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第九頁,共54頁。應(yīng)用:常用于糖類和多元醇結(jié)構(gòu)研究。從過碘酸的消耗量到甲醛或甲酸等的生成量測定,對糖的結(jié)構(gòu)推測等都有很大的作用。游離的單糖按Fisher式,成苷的糖按Haworth式估算消耗的過碘酸的克分子數(shù)。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十頁,共54頁。二、糠醛的形成反應(yīng) 單糖在濃酸作用下,脫水,生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物。多糖先水解成單糖,然后再脫水生成相同的產(chǎn)物。糖醛酸先脫羧,再形成糠醛。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十一頁,共54頁。應(yīng)用:檢測糖類原理:糖在濃酸的作用下發(fā)生糠醛反應(yīng),所生成的糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合生成有色物質(zhì)。試劑:有機(jī)酸:(三氯乙酸、草酸等)或無機(jī)酸(硫酸、磷酸等)酚或胺類:含有活潑亞甲基并有共軛未飽和系統(tǒng)的化合物,如:苯酚,萘酚,苯胺。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十二頁,共54頁。Molish反應(yīng):濃硫酸和-萘酚糠醛與-萘酚縮合物(紫色)常用的層析顯色劑:鄰苯二甲酸和苯胺第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十三頁,共54頁。三、羥基反應(yīng)糖的羥基反應(yīng)包括:醚化反應(yīng)、?;磻?yīng)和縮酮(醛)反應(yīng)。羥基的活潑性:半縮醛羥基(C1-OH)>伯醇基(C6-OH)>C2-OH>其它仲醇基e-OH>a-OH第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十四頁,共54頁。羥基反應(yīng)(一)醚化(甲基化)反應(yīng)常采用的有:甲醚化、三甲硅醚化和三苯甲醚化反應(yīng)。甲基化常用的方法:Kuhn改良法:在二甲基甲酰胺(DMF)溶液中用CH3I和Ag2O,或(CH3)2SO4和BaO/Ba(OH)2進(jìn)行反應(yīng)。箱守法(Hakomori):在二甲基亞砜(DMSO)中用NaH和CH3I進(jìn)行反應(yīng)。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十五頁,共54頁。羥基反應(yīng)(二)?;磻?yīng)包括:乙?;蛯妆交酋;?。反應(yīng)條件:在醋酐加醋酸鈉,或醋酐中加氯化鋅或在醋酐加吡啶溶液中反應(yīng),得到全乙?;奶?。將糖作成縮醛(酮)可進(jìn)行部分乙?;?。用途:NMR測定,鑒別羥基數(shù)目;GC-MS連用,決定多糖連接點(diǎn)。第十六頁,共54頁。羥基反應(yīng)(三)縮酮和縮醛反應(yīng)酮或醛在脫水劑存在下和多元醇的兩個(gè)有適當(dāng)空間位置的羥基易形成環(huán)狀縮酮或縮醛縮酮反應(yīng):一般酮類易與順鄰羥基形成五元環(huán)狀物縮醛反應(yīng):醛類易與1,3-雙羥基生成六元環(huán)狀物

第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十七頁,共54頁。

糖與丙酮生成的五元環(huán)縮酮稱為異丙叉衍生物,又稱丙酮加成物。

-D-半乳糖

1,2;3,4-二-O-異丙叉--D-半乳吡喃糖第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十八頁,共54頁。應(yīng)用:

保護(hù)游離糖的一對或兩對羥基。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第十九頁,共54頁。四、羰基反應(yīng)還原糖和一分子苯肼縮合生成糖苯腙,多數(shù)糖苯腙是水溶性的,選擇適當(dāng)?shù)碾驴梢灾频锰请暌澡b別糖類,也可用于分離和純化糖。糖和過量的苯肼作用,在C1和C2導(dǎo)入兩分子苯肼,生成糖脎。多難溶于水,有好晶型。2-去氧糖不成脎。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第二十頁,共54頁。第二十一頁,共54頁。五、硼酸絡(luò)合反應(yīng)糖的鄰二羥基與許多試劑可生成絡(luò)合物,可用于糖的分離、鑒定和構(gòu)型推定。第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)第二十二頁,共54頁。第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)酸催化水解反應(yīng)(醇解)乙酰解反應(yīng)堿催化水解和β-消除反應(yīng)酶催化水解過碘酸裂解反應(yīng)第二十三頁,共54頁。1.酸催化水解反應(yīng)第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第二十四頁,共54頁。水解難易影響因素:苷原子的電子云密度

和空間環(huán)境苷原子不同:N-苷>O-苷>S-苷>C-苷(由易到難)呋喃糖>吡喃糖(50-100倍)酮糖>醛糖吡喃糖苷中C5位的取代基越大越難水解,即:五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖>-COOH取代去氧糖>羥基糖>氨基糖<<第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第二十五頁,共54頁。酚苷>醇苷<苷元為小基團(tuán):

e->a-易質(zhì)子化,苷元為大基團(tuán):a->e-(穩(wěn)定性)第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第二十六頁,共54頁。氮原子位于酰胺或嘧啶位置時(shí),N-苷難于用酸水解.(p78)第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第二十七頁,共54頁。酸水解方法酸水5~10%HCl/H2SO4

兩相水解法:對酸不穩(wěn)定苷元用酸水/有機(jī)溶劑(后加)TLC斑點(diǎn)水解第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第二十八頁,共54頁。2.堿催化水解

苷元為酸、酚、有羰基共軛的烯醇類等,苷鍵具有酯的性質(zhì),遇堿能水解。第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第二十九頁,共54頁。3.酶催化水解酶促反應(yīng)具有專屬性高,條件溫和的特點(diǎn)。麥芽糖酶(maltase)專使α-葡萄糖苷鍵水解。杏仁苷酶(emulsin)是一種β-葡萄糖苷水解酶。用酶水解苷鍵可以獲知苷鍵的構(gòu)型,可以保持苷元結(jié)構(gòu)不變,還可以保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖,以便獲知苷元和糖、糖和糖之間的連接方式。第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第三十頁,共54頁。4.過碘酸裂解反應(yīng)(Smith裂解法)苷元結(jié)構(gòu)容易改變的苷以及C-苷的水解特別適宜。但不適于苷元上也有1,2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類。第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第三十一頁,共54頁。C-苷的水解:比原苷元多一個(gè)醛。第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第三十二頁,共54頁。5.糖醛酸苷的選擇性水解反應(yīng)糖醛酸的苷鍵是很難用稀酸水解的,需要采用一些特殊的選擇性水解反應(yīng),如紫外光照射法、四醋酸鉛分解法、醋酐-吡啶法等。

第四節(jié)苷鍵的裂解(糖鏈的降解)第三十三頁,共54頁。第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)

一般1H-NMR譜中,糖端基質(zhì)子信號在,其余部分在左右,因此可以從端基質(zhì)子數(shù)了解糖的種類和個(gè)數(shù)。第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第三十四頁,共54頁。C1-H和C2-H的偶合常數(shù),決定端基碳的構(gòu)型。-D-葡萄糖-D-葡萄糖六碳吡喃糖苷,當(dāng)是葡萄糖或半乳糖,β-構(gòu)型其J1,2為8Hz左右,而α-構(gòu)型雙面角近60°,J1,2為4Hz左右。第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第三十五頁,共54頁。-D-甘露糖-D-甘露糖而甘露糖和鼠李糖難于區(qū)分端基碳的構(gòu)型。第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第三十六頁,共54頁。

JC,H也可對六碳吡喃糖苷的豎鍵(即β-型)和橫鍵(α-型)的鑒定有很大幫助,前者為160-165Hz,后者為170-175Hz。

13C-NMR:anomeric碳:98-110,β型在低場C2~C4碳:70-85C5、C6碳:60-65CH3(甲基五碳糖):18第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第三十七頁,共54頁。苷化位移(glycosidationshift)糖的端基羥基成苷后,端基碳(C1)和苷元的α-C的化學(xué)位移均向低場移動,而相鄰的碳(β-C)稍向高場移動,偶爾也有稍向低場移動的,這種苷化前后的位移變化,稱做苷化位移。第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第三十八頁,共54頁?!钴栈灰埔?guī)律:醇苷:端基及α-C向低場苷元為鏈狀,苷化位移隨伯、仲、叔遞減。苷元為環(huán)醇,若β-C有烷基取代,苷化位移與苷元α位及糖的端基手性有關(guān):苷元α位及糖的端基手性相同,與β-C無取代相似。苷元α位及糖的端基手性不同,苷化位移比β-C無取代大。第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第三十九頁,共54頁?!钴栈灰埔?guī)律:

酚苷:與醇苷相反,α-C向高場,β-C向低場。酯苷:與醇苷相反,α-C向高場,β-C向低場。第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第四十頁,共54頁。第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定三個(gè)問題:單糖組成糖的連接順序和位置苷鍵構(gòu)型第四十一頁,共54頁。

(一)純度鑒定

常用的純度鑒定法有:官能團(tuán)分析;比旋度;毛細(xì)管氣相層析;HPLC等。電泳是常用的鑒定純度方法。

第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第四十二頁,共54頁。多糖的分子量只是一種統(tǒng)計(jì)平均值。(二)分子量的測定

單糖、低聚糖及其苷的分子量測定目前大多用質(zhì)譜法。在不同型號的Sephadex或Sepharose柱層析上測定多糖分子量是用量小、操作簡便的方法。工作中需要一系列結(jié)構(gòu)相似的已知分子量的多糖作標(biāo)準(zhǔn)曲線。第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第四十三頁,共54頁。(三)單糖的鑒定1、糖的種類一般是將苷鍵全水解,水解產(chǎn)物鑒定。①色譜法:PC;TLC;GC(衍生物);HPLC②NMR:化學(xué)位移;J值③化學(xué)法:如Molish反應(yīng)2、糖的數(shù)目的確定主要根據(jù)NMR:碳譜90~110;氫譜4~62D-NMR;MS等。第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第四十四頁,共54頁。(四)單糖之間連接位置的決定

將糖鏈全甲基化,然后水解苷鍵,鑒定所獲得的甲基化單糖,其中游離-OH的部位就是連結(jié)位置。目前常使用13C-NMR方法,主要是通過歸屬各碳信號,以確定產(chǎn)生苷化位移的碳。第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第四十五頁,共54頁。(五)糖鏈連接順序的決定早期是緩和水解法。將糖鏈水解成較小的片斷(各種低聚糖)再分析。

質(zhì)譜分析也以用于低聚糖的結(jié)構(gòu)研究。自旋晶格弛豫時(shí)間T1是結(jié)構(gòu)研究中常用的另外一個(gè)參數(shù)。一般說外側(cè)糖比內(nèi)側(cè)糖的T1

值大。第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第四十六頁,共54頁。觀察兩糖之間質(zhì)子的遠(yuǎn)程偶合確定。第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第四十七頁,共54頁。(六)苷鍵構(gòu)型的確定核磁共振技術(shù)酶催化水解

分子旋光差法(Klyne法)

Klyne將苷和苷元的分子旋光差與組成該苷元的糖的一對甲苷的分子旋光度進(jìn)行比較,數(shù)值上相接近的一個(gè)便是與之有相同苷鍵的一個(gè)(參見94)。第六節(jié)糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第四十八頁,共54頁。第七節(jié)糖和苷的提取分離為防止苷在提取中發(fā)生水解,可用乙醇或沸水作為溶劑進(jìn)行提取。通常是將生藥的乙醇或甲醇提取物順次以石油醚脫脂,以乙醚或氯仿抽出苷元,以乙酸乙酯抽出單糖苷或少糖苷,再以丁醇提取多糖苷。

第四十九頁,共54頁。常用的提取方法有:一、離子交換層析二、凝膠濾過法三、季銨氫氧化物沉淀法四、分級沉淀或分級溶解法五、蛋白

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