天然藥物化學(xué)第二章 糖和苷類課件

第二章糖和苷衛(wèi)生部規(guī)劃教材——天然藥物化學(xué)（第五版）天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類第一節(jié)單糖的立體化學(xué)一、概述單糖是多羥基醛或多羥基酮類化合物，也是組成糖類及其衍生物的基本結(jié)構(gòu)單元。表示單糖結(jié)構(gòu)式的方法有三種，即Fischer投影式、Haworth投影式和優(yōu)勢構(gòu)象式。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類基本概念：

絕對構(gòu)型（D/L型）

：習(xí)慣上將單糖Fischer投影式中距羰基最遠(yuǎn)的那個不對稱碳原子的構(gòu)型定為整個糖分子的絕對構(gòu)型。其羥基向右的為D型，向左的為L型；而Haworth式中則看那個不對稱碳原子上的取代基，向上的為D型，向下的為L型。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類

相對構(gòu)型(α/β):單糖成環(huán)后新形成的一個不對稱碳原子稱為端基碳(anomericcarbon)，生成一對差向異構(gòu)體有α/β兩種構(gòu)型。從Fischer式看，C1-OH與原C5(六碳糖)或C4(五碳糖)-OH,順式的為α，反式的為β。因此，α/β是C1與C5的相對構(gòu)型。而在Haworth式中，C6或C5在同側(cè)的為β型，異側(cè)的為α型。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類

自然界中的單糖，從三碳糖到八碳糖都存在，但以五碳（戊）糖和六碳（己）糖最為常見和重要，而單糖的衍生物以糖醇和糖醛酸較為常見。

第二節(jié)糖和苷的分類天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類一、單糖天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類二、低聚糖類

二糖：蔗糖三糖：棉子糖根據(jù)單糖的個數(shù)四糖：水蘇糖五糖：毛蕊糖

還原糖：槐糖、櫻草糖等根據(jù)有無游離的醛或酮基

非還原糖：蔗糖，大多數(shù)的三、四、五糖等

天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類三、多聚糖類多聚糖，又稱多糖，是由10個以上單糖基通過苷鍵連接而成。（1）均多糖（homosaccharide）:由一種單糖組成的多糖稱為均多糖。如葡聚糖。（2）雜多糖(heterosaccharide):由二種以上單糖組成的多糖稱為雜多糖。如葡萄甘露聚糖(glucomannan)。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類四、苷類苷，又稱配糖體，是糖或糖的衍生物（如氨基糖、糖醛酸等）與另一非糖物質(zhì)（稱為苷元或配基，aglyconeorgenin）通過糖的端基碳原子連接而成的化合物。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類第三節(jié)糖的化學(xué)性質(zhì)一、氧化反應(yīng)：

單糖分子中有醛（酮）基、伯醇基、仲醇基和鄰二醇基結(jié)構(gòu)單元。一般來說，醛（酮）基最易被氧化，伯醇次之。在控制反應(yīng)條件的情況下，不同的氧化劑可選擇性的氧化某些特定基團(tuán)。如Ag＋、Cu＋和溴水可將醛基氧化成羧基，硝酸可使醛糖氧化成糖二酸，過碘酸和四醋酸鉛可氧化鄰二羥基。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類過碘酸氧化反應(yīng)特點作用緩和、選擇性高：作用于鄰二醇、α-氨基醇、α-羥基醛(酮)、鄰二酮和某些活性次甲基等結(jié)構(gòu)上。反應(yīng)可以定量進(jìn)行：氧化產(chǎn)物HIO3可以滴定，而且可以得到穩(wěn)定的最終降解產(chǎn)物，如甲醛、甲酸等。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類二、糠醛形成反應(yīng)單糖在濃酸（4-10N）加熱作用下，失去三分子水，生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物。多糖在礦酸存在下先水解成單糖，再行脫水生成相同的產(chǎn)物。五碳糖生成糠醛，甲基五碳糖生成5-甲基糠醛，六碳糖生成的是5-羥甲糠醛?？啡┘捌溲苌锟膳c許多芳胺、酚類縮合成有色物質(zhì)。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類三、羥基反應(yīng)糖的羥基反應(yīng)包括醚化、酯化和縮醛（酮）化?；钚宰罡叩氖前肟s醛羥基，其次是伯醇基，再次之是C2-OH。這是因為半縮醛羥基和伯醇羥基處于末端，在空間上較為有利；C2-OH則受羰基誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，酸性有所增強。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類主要有：酸水解、酶解、堿水解、乙酰解、氧化開裂法等。一、酸催化水解：反應(yīng)機(jī)理（以葡萄糖為例）

第四節(jié)苷鍵的裂解天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類苷鍵原子質(zhì)子化苷鍵斷裂陽碳離子溶劑化脫去氫離子酸水解難易的關(guān)鍵影響苷鍵原子質(zhì)子化的因素天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類

苷鍵原子周圍的電子云密度（電子云密度大，易于接受質(zhì)子，水解容易）空間環(huán)境（有利于接受質(zhì)子，水解就容易）酸水解的規(guī)律1．與苷鍵原子有關(guān):N―苷>O―苷>S―苷>C―苷(易于接受質(zhì)子)（無孤對電子）2．呋喃糖苷（酮糖）>吡喃糖苷（醛糖）（分子平面性，張力大）3．五碳糖苷>甲基五碳糖苷>六碳糖苷>七碳糖苷>糖醛酸苷（空間位阻小）（大）4．2—氨基糖苷<2—羥基糖苷<2—去氧糖苷<2，3—去氧糖苷（競爭性吸引質(zhì)子）（無）（無）5．芳香族苷>脂肪族苷（苷元供電性）天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類難水解的碳苷苷元結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定的氧苷（皂苷）氧化開裂法—Smith降解法;兩相酸水解法（樣品+酸水+苯/氯仿）獲得真正苷元β-D-葡萄糖苷過碘酸二元醛四氫硼鈉二元醇稀酸室溫苷元（O-苷）（氧化鄰二醇）（還原）（穩(wěn)定性差）（溫和）天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類β-D-葡萄糖苷（C-苷）帶醛基的苷元天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類二、乙酰解反應(yīng)多糖苷醋酐+酸（濃硫酸、高氯酸、氯化鋅）乙?；瘑翁?、乙酰化低聚糖選擇性水解1,6-苷鍵>1,4-苷鍵和1,3-苷鍵>1,2-苷鍵依鑒定結(jié)果+裂解規(guī)律推斷多糖苷中糖與糖之間的連接位置鑒定薄層色譜氣相色譜天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類三、堿催化水解：

苷鍵的縮醛結(jié)構(gòu)（苷鍵原子的負(fù)電性）對稀堿（OH-）穩(wěn)定,故苷很少用堿水解，而酯苷、酚苷、烯醇苷、β–吸電子基團(tuán)的苷類（苷鍵原子的正電性）易為堿水解。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類四、酶催化水解：

條件溫和高度專屬性：（水、30～40℃）ａ–苷酶——ａ–苷（麥芽糖酶水解ａ

-葡萄糖苷鍵）

β–苷酶——β–苷（苦杏仁酶水解β-葡萄糖苷鍵和其他六碳糖的β–苷鍵）

獲得真正苷元苷鍵構(gòu)型（ａ、β）的判斷酶水解的特點及意義天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類

一、糖的1H-NMR性質(zhì)一般在氫譜中，糖端基質(zhì)子信號在δ4.3-5.5，其余部位的質(zhì)子信號均在3.2-4.2左右。糖的端基質(zhì)子信號與其它信號相隔較遠(yuǎn)，易于辨認(rèn)。根據(jù)糖上端基質(zhì)子信號的個數(shù)和化學(xué)位移值可推測糖的個數(shù)、糖的種類及糖與糖、糖與苷元的連接位置。第五節(jié)糖的核磁共振天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類特別提示：（1）甘露糖（C2羥基在環(huán)的面上）和鼠李糖（優(yōu)勢構(gòu)象為1C式）難以用J區(qū)分端基碳的構(gòu)型。（2）呋喃型糖：無論其端基質(zhì)子和C2位質(zhì)子是處于反式地位還是順式地位，其偶合常數(shù)變化均不大（0－5Hz），無法用端基質(zhì)子的偶合常數(shù)來判斷它們的苷鍵構(gòu)型。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（一）化學(xué)位移及偶合常數(shù)二、糖的13C-NMR性質(zhì)天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（二）苷化位移苷化位移：糖與苷元成苷后，苷元的α-C、β-C和糖的端基碳的化學(xué)位移值均發(fā)生了改變，這種改變稱為苷化位移(glycosidationshift，GS)，苷化位移值與苷元的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與糖的種類關(guān)系不大。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類用途：苷化位移在推測糖與苷元、糖與糖的連接位置、某些苷元被苷化碳的絕對構(gòu)型和碳?xì)湫盘枤w屬上具有重要的作用。此外，糖與糖通過苷鍵相連雖然并不稱為苷，但苷化位移規(guī)律對其同樣適用。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類苷化位移規(guī)律：（表2－3）天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類第六節(jié)糖鏈的結(jié)構(gòu)測定多糖是生物大分子化合物，像蛋白質(zhì)一樣也具有一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。糖和苷的共性是糖鏈，在含有低聚糖的苷中，糖鏈的測定占主要地位，苷元的組成種類繁多，本節(jié)將重點介紹糖鏈的測定方法。主要涉及三個問題：單糖組成；糖的連接順序和位置；苷鍵構(gòu)型。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（一）、純度測定多糖屬于高分子化合物，其純度不能用小分子化合物的標(biāo)準(zhǔn)判斷，即使是一種多糖純品，其微觀也并不均一。通常所說的多糖純品實質(zhì)上是一定分子量范圍的均一組分。其純度只代表相似鏈長的平均分布。一、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類目前多糖純度常用的測定方法超離心法高壓電泳法凝膠柱色譜法旋光測定法其它方法：如HPLC、示差折射法等。通常要確定一種多糖的均一性，至少要有兩種以上的方法才能確定。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（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。如電噴霧質(zhì)譜（electrosprayionization,ESIMS）及近年來發(fā)展起來的基質(zhì)輔助激光電離質(zhì)譜或基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜（MALDIMS或MALDI-TOF-MS）可測定多糖、蛋白質(zhì)等高分子化合物的分子量。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（三）、單糖的鑒定

紙色譜（PC）：分配原理，BAW系統(tǒng)，與對照品共色譜鑒定薄層色譜（TLC）：硅膠（硼酸溶液或無機(jī)鹽溶液制-增加上樣量）氣相色譜（GLC）：水解、制備TMS衍生物（具揮發(fā)性），用對照品tR鑒定超導(dǎo)FT-NMR光譜:苷中各糖的不同質(zhì)子的δ、J與標(biāo)準(zhǔn)糖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較鑒定苷中各糖的不同碳原子的δ與標(biāo)準(zhǔn)糖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較鑒定天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（四）、糖連接位置的測定將糖鏈全甲基化，然后水解苷鍵，用GC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,全甲基化的單糖即為末端糖。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。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（五）、糖鏈連接順序的確定通過1H-NMR譜，觀察兩糖之間質(zhì)子的遠(yuǎn)程偶合而確定其連接順序。天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類（六）、苷鍵構(gòu)型的確定

13C-NMR譜(1)利用端基碳原子的化學(xué)位移判斷苷鍵構(gòu)型：除D-甘露糖、L-鼠李糖外，絕大多數(shù)單糖甲苷，其ａ-型與β-型的化學(xué)位移相差4ppm.(2)利用端基碳原子與端基質(zhì)子的偶合常數(shù)判斷苷鍵構(gòu)型：ａ-甲苷J(rèn)C1-H1≈170Hzβ-甲苷J(rèn)C1-H1≈160HzΔδ10ppm天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類1H-NMR譜：利用端基質(zhì)子偶合常數(shù)的大小判斷苷鍵構(gòu)型依據(jù)相鄰碳原子上質(zhì)子偶合常數(shù)的大小與二者之間的立體夾角有關(guān)H-2ˊ為ａ鍵的糖（葡萄糖、木糖、半乳糖）H-2ˊ為e鍵的糖（鼠李糖、甘露糖）ａ-苷鍵β-苷鍵ａ-苷鍵β-苷鍵J1ˊ2=2～3.5HzJ1ˊ2ˊ=6～9HzJ1ˊ2ˊ=2HzJ1ˊ2ˊ2Hz(Jae、Ф60O)（Jaa、180）（Jee、60）（Jae、60O）J1ˊ2不相等J1ˊ2相等

意義可以用于構(gòu)型的判斷不能用于構(gòu)型的判斷天然藥物化學(xué)第二章糖和苷類ａ-D-葡萄糖苷