糖和苷天然药物化学.ppt

第四章 糖和苷,糖和苷类的生理活性是多种多样的，糖是植物光合作用的初生产物，通过它进而合成了植物中的绝大部分成分。所以糖类除了作为植物的贮藏养料和骨架之外，还是其它有机物质的前体。一些具有营养、强壮作用的药物，如山药、何首乌、大枣等均含有大量糖类。苷类种类繁多，结构不一，其生理活性也多种多样，在心血管系统、呼吸系统、消化系统、神经系统以及抗菌消炎，增强机体免疫功能、抗肿瘤等方面都具有不同的活性，苷类已成为当今研究天然药物中不可忽视的一类成分。许多常见的中药例如人参、甘草、柴胡、黄芪、黄芩、桔梗、芍药等都含有苷类。,糖是多羟基醛、酮化合物及其聚合物。苷是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质（苷元）脱水形成的一类化合物(可通过O,N,S等原子或直接通过N-N键相连)。天然产物中几乎所有类型的化合物都可以与糖形成苷。,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通过其端基碳原子联接而成的化合物。,一、单糖结构式的表示方法,Fischer,Haworth,优势构象式,一、单糖:已发现200多种,3C8C,多以结合态存在.可分为以下几类:1、五碳醛碳(aldopentoses):有L-阿拉伯糖(L-arabinose)，D-木糖(D-xylose)，D-来苏糖(D-lyxose)，D-核糖(D-ribose)等。,单糖,2、六碳醛糖(aldohexose)常见的有D-葡萄糖(D-glucose)，D-甘露糖(D-mannose)，D-阿洛糖(D-allose)，D-半乳糖(D-galactose)等。其中以D-葡萄糖最为常见。,3、六碳酮糖(ketohexose,hexulose)：如D-果糖(D-fructose)，L-山梨糖(L-sorbose)等。如-D-果糖的结构。4、甲基五碳糖：常见的有L-鼠李糖(L-rhamnose)，L-夫糖(L-fucose)和D-鸡纳糖(D-quinovose)。如L-鼠李糖的结构。,二、低聚糖(oligosaccharides，寡糖),低聚糖：由29个单糖通过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖。分类：按单糖个数分为单糖、二糖、三糖等；按有无游离的醛基或酮基分为还原糖和非还原糖，若两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖就没有还原性。,低聚糖,化学命名：把除末端糖之外的叫糖基，并标明连接位置和苷键构型。樱草糖(primverose,还原糖)蔗糖(sucrose,非还原糖，葡萄糖与果糖缩合形成),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。,三、多聚糖(polysaccharides,多糖),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。ex.纤维素，甲壳素溶于热水形成胶体溶液，多支链型，动植物的贮存养料。ex.淀粉，肝糖元,糖的理化性质和检识,羟基多，极性大，易溶于水，难溶于乙醇，不溶于亲脂性有机溶剂。检识（注意所用的试剂和产生的现象）Fehling试剂反应Tollen试剂反应Molish试剂反应,苷类,苷类化合物的组成：苷元(配基)：非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌，三萜等。苷类苷键：将二者连接起来的化学键，可通过O,N,S,C等原子相连。糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等)苷类化合物的命名：以-in 或oside作后缀。,苷类化合物的分类：根据生物体内的存在形式：分为原生苷、次级苷。根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷。根据苷元连接糖基的位置数：单糖链苷、二糖链苷。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。,苷的理化性质,(一)物理性质一、性状：形：苷类化合物多数是固体，其中糖基少的可以成结晶，糖基多的如皂苷，则多呈具有吸湿性的无定无形粉末。,味：苷类一般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，如甜菊苷(stevioside),是从甜叶菊的叶子中提取得到的，属于贝壳杉烷型四环二萜的多糖苷，比蔗糖甜300倍，临床上用于糖尿病患者作甜味剂用，无不良反应。色：苷类化合物的颜色是由 苷元的性质决定的。糖部分 没有颜色。,二、溶解性,化合物糖苷化以后，由于糖的引入，结构中增加了亲水性的羟基，因而亲水性增强。苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷的苷元（如甾醇等）的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水性增加，在水中的溶解度也就增加。因此，用不同极性的溶剂顺次提取药材时，在各提取部分都有发现苷类化合物的可能。碳苷与氧苷不同，无论在水中还是在其他溶剂中溶解度一般都较小。,三、旋光性,多数苷类化合物呈左旋，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，比较水解前后旋光性的变化，也可以用以检识苷类化合物的存在。但必须注意，有些低聚糖或多糖的分子也都有类似的性质，因此一定要在水解产物中肯定苷元的有无，才能判断苷类的存在。,四、苷键的裂解（水解性）,苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物的重要反应。通过该反应，可以使苷键切断，从而更方便地了解苷元的结构、所连糖的种类和组成、苷元与糖的连接方式、糖与糖的连接方式。常用的方法有酸水解、碱水解、酶水解、氧化开裂等。酸催化水解：苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有HCl,H2SO4,乙酸和甲酸等。,具体到化合物的结构，则有以下规律：(1)按苷键原子的不同，酸水解难易程度为：N-苷O-苷S-苷C-苷（由易到难）原因：N最易接受质子，而C上无未共享电子对，不能质子化。(2)水解剧烈而彻底，产物为苷元和单糖(3)酮糖较醛糖易水解。,酶催化水解,酶水解的优点:专属性高,条件温和.用酶水解苷键可以获知苷键的构型，可以保持苷元的结构不变，还可以保留部分苷键得到次生苷或低聚糖，以便获知苷元和糖、糖和糖之间的连接方式。酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的专一性的认识.转化糖酶-水解-果糖苷键麦芽糖酶-水解-葡萄糖苷键杏仁苷酶-水解-葡萄糖苷键,专属性较低纤维素酶-水解-葡萄糖苷键目前使用的多为未提纯的混合酶。,苷类的提取和分离,在提取时必明确提取的目的即要求提取的是原生苷、次生苷，还是苷元，然后根据要求进行提取，因为其提取方法是有差别的。,一、原生苷的提取 溶剂：水或乙醇植物体内，苷类常与水解苷类的酶共存，因此在提取时，必须抑制酶的活性，常用的方法是在中药中加入CaCO3,或用甲醇、乙醇或沸水提取，同时提取过程中要尽量勿与酸或碱接触，以免苷类水解，如不加注意，则往往提到的就不是原生苷。,次生苷的提取 因其失去部分糖基，极性降低，选择的溶剂：乙醇或乙酸乙酯 提取前与酶的预发酵。,各种苷类，由于苷元的结构不同，所联接的糖也不一样，很难有统一的提取方法，如用极性不同的溶剂循极性从小到大次序提取，则在每一提取部分，都可能有苷的存在。以下是最常用的提取方法。,