糖和苷類化合物課件.ppt

1、第三章,糖和苷類化合物,分布植物細(xì)胞與組織的重要營養(yǎng)物質(zhì)和支持物質(zhì)，廣泛分布于植物各部位，根、莖、葉、花、果實(shí)、種子等多含葡萄糖、果糖、淀粉和纖維素等。 生物活性 香菇多糖抗腫瘤活性 黃芪多糖增強(qiáng)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。分布于植物各個(gè)部位，如人參的、根莖、莖、葉、花、種子均含三萜皂苷。 生物活性 人參皂苷免疫促進(jìn) 天麻苷安神鎮(zhèn)靜 強(qiáng)心苷強(qiáng)心作用 黃酮苷抗菌、止咳、平喘、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈血管,苷的分布和生物活性,香菇多糖注射液免疫調(diào)節(jié)劑，用于惡性腫瘤輔助治療。,黃芪多糖注射液（熱毒干擾素） 提高人體白細(xì)胞誘生干擾素的功能。,產(chǎn)品開發(fā),復(fù)方甘草酸苷片：慢性肝病，改善肝功

2、能異常，用于治療濕疹，皮膚炎、斑禿。,白芍總苷膠囊：抗炎免疫調(diào)節(jié)藥，用于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎。,黃芩片：消炎解毒。用于上呼吸道感染，細(xì)菌性痢疾等。,第一節(jié) 糖的結(jié)構(gòu)和分類,一、糖的結(jié)構(gòu) 糖（saccharides）多羥基醛或多羥基酮及其衍生物、聚合物 結(jié)構(gòu)表示方法：Fischer式（直鏈?zhǔn)剑?Haworth式（透視式） Reeve式（構(gòu)象式）,Fischer式 Haworth式,端基C與最遠(yuǎn)的*C（C5或C4）上的O成環(huán) C5旋轉(zhuǎn)120使環(huán)張力最小 將投影式向右傾倒90,1、糖的絕對構(gòu)型 -距端基C最遠(yuǎn)的*C（C5或C4）構(gòu)型 Haworth式：C5（或C4）-取代基： 向上D型，向下L型,2、糖的端

3、基碳原子差向異構(gòu)體（苷鍵構(gòu)型） -C1與C5（或C4）相對構(gòu)型 C1-OH與C5（或C4）-取代基： 同側(cè)構(gòu)型，異側(cè)構(gòu)型,-D-糖 -L-糖,-D-糖 -D-糖 -L-糖 -L-糖,-D-糖 -D-糖 -L-糖 -L-糖,3、糖的氧環(huán) 吡喃糖：六元氧環(huán) 呋喃糖：五元氧環(huán),D-芹糖,D-葡萄糖,、糖的構(gòu)象呋喃糖：平面信封式吡喃糖：椅式(eeve式),=1C（A式） =C1（N式）,二、糖的分類,根據(jù)能否水解和分子量大小分為: 單糖(monosaccharides) 低聚糖(oligosaccharides):29個(gè)單糖 多糖(polysacchari des):10個(gè)以上單糖， 一般幾百甚至幾萬

4、個(gè)單糖組成。,（一）單糖 三碳糖八碳糖，五碳（戊）糖和六碳（己）糖最常見，衍生物中糖醛酸和糖醇最常見。,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、單糖數(shù)目： 二糖（蔗糖、麥芽糖）、三糖、四糖等 例：環(huán)糊精68個(gè)葡萄糖組成，六聚體：-環(huán)糊精， 七聚體：-環(huán)糊精，八聚體：-環(huán)糊精。 環(huán)狀分子內(nèi)側(cè)疏水性，增大難溶性藥物溶解性，提高穩(wěn)定性。,2、是否含游離醛基或酮基： 還原糖:有游離醛基或酮基

5、，如麥芽糖。 非還原糖：兩個(gè)單糖以端基羥基脫水縮合形成， 無游離醛基或酮基。如蔗糖。,蔗糖 麥芽糖,（三）多糖,1植物多糖 （1）纖維素（cellulose） （2）淀粉（starch） （3）粘液質(zhì)（mucilage） （4）樹膠（gum） 2菌類多糖 豬苓多糖抗腫瘤轉(zhuǎn)移和調(diào)節(jié)免疫功能 3動(dòng)物多糖 肝素天然抗凝血物質(zhì) 甲殼素甲殼類昆蟲外殼，濃堿處理得脫乙酰甲殼素。制成透析膜、超濾膜，作藥物載體具緩釋、持效的優(yōu)點(diǎn)， 還用于人造皮膚、人造血管、手術(shù)縫合線等。,第二節(jié) 苷的結(jié)構(gòu)與分類,一、苷的含義 糖+非糖物質(zhì) 苷,苷鍵原子 苷元 苷鍵 端基碳原子,-D-葡萄糖苷,糖的端基碳原子,非糖部分苷元(g

6、enin) 苷鍵：苷元與糖之間的鍵，即 苷鍵原子和端基C原子之間的鍵。 苷鍵原子：苷元上形成苷鍵以連 接糖的原子，O、N、S、C。,苷 元 + 糖 苷,糖的構(gòu)型,絕對構(gòu)型,端基碳原子相對構(gòu)型,依C5-R取向,依C1-OH與 C5-R相對位置,D-型 （向上）,L-型 （向下）,-型 （同側(cè)）,-型 （異側(cè)）,多形成,-D-葡萄糖, L-鼠李糖,二、苷的結(jié)構(gòu)分類,1、氧苷：苷元通過氧原子和糖連接， 依苷元-OH類型分為： 醇苷：紅景天苷 酚苷：天麻苷、白藜蘆醇苷 酯苷：山慈菇苷A、B 氰苷：苦杏仁苷,（一）苷鍵原子： 氧苷、硫苷、氮苷、碳苷,紅景天苷（醇苷） 致適應(yīng)原,白藜蘆醇苷（酚苷） 保護(hù)心

7、臟、抗血栓、降血脂,天麻苷（酚苷） 安神鎮(zhèn)靜,苦杏仁苷 （氰苷）,R=H 山慈菇苷 A R=OH 山慈菇苷 B （酯苷）,先緩慢分解成-羥基苯乙腈，再分解為苯甲醛（苦杏仁味）、氫氰酸（小劑量抑制呼吸中樞鎮(zhèn)咳，大劑量中毒甚至死亡）。,2、硫苷：糖半縮醛羥基與苷元巰基縮合，常存在于十字花科植物，如黑（白）芥子苷、蘿卜苷 。,黑芥子苷,蘿卜苷,3、氮苷：糖端基碳與苷元氮原子連接。腺苷、鳥苷等，生化中多見。如巴豆苷水解后產(chǎn)生苷元巴豆毒素具大毒。,腺苷（氮苷）,巴豆苷（氮苷）,4、碳苷：糖端基碳直接與苷元碳原子連接。 苷元多為黃酮、蒽醌類。水溶性小、難于水解。,蘆薈苷：致瀉 （蒽酮碳苷）,牡荊素：抗腫瘤

8、、降壓、抗炎及解痙 （黃酮碳苷）,其他分類方法：,苷元類型：黃酮苷、蒽醌苷、香豆素苷 存在狀態(tài)：原生苷、次生苷 特殊性質(zhì)：皂苷 生理作用：強(qiáng)心苷 糖種類和名稱：木糖苷、葡萄糖苷 單糖基數(shù)目：單糖苷、雙糖苷 糖鏈數(shù)目：單糖鏈苷、雙糖鏈苷,蘆丁 七葉苷 （黃酮苷） （香豆素苷）,大黃素甲醚-8-O-D龍膽雙糖苷 （蒽醌苷）,苦杏仁苷 野櫻苷 （原生苷） （次生苷）,苦杏仁苷酶,第二節(jié) 苷的理化性質(zhì),一、性狀 形態(tài) 糖基少：結(jié)晶 糖基多：無定型粉末，吸濕性。 顏色 取決于苷元(共軛系統(tǒng)及助色團(tuán)) 如黃酮苷、蒽醌苷有顏色。 氣味 無味、苦味；個(gè)別甜味 （甘草皂苷 ），刺激性（皂苷）。,二、旋光性：變旋

9、作用 苷有旋光性且多呈左旋，糖多為右旋。,苷 苷元 + 糖 多呈右旋,多呈左旋 混合物多呈右旋,應(yīng)用：檢識(shí)苷和多糖。 苷：變旋作用。 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 （親水性） + + - - 苷元（親脂性） - + + +（-）,苷：糖部分：糖基數(shù)目，親水性。 苷元部分：大分子苷元(如甾醇、萜醇等) 的單糖苷， 極性較小，親水性，溶于低極性溶劑(如氯仿)。 碳苷：溶解度?。ㄋ推渌軇?。,四、苷鍵的裂解,酸水解、酶解、堿水解、氧化開裂法等 （一）酸水解 反應(yīng)機(jī)理（以葡萄糖苷為例）,苷鍵原子質(zhì)子化 （水解難易關(guān)鍵）,影響苷鍵原子質(zhì)子化的因素,苷

10、鍵原子周圍電子云密度（電子云密度大， 易于接受質(zhì)子， 水解容易）,空間環(huán)境 （周圍取代基大， 不利于接受質(zhì)子， 水解困難）,酸水解規(guī)律,1苷鍵原子 : N苷 O苷 S苷 C苷 （易接受質(zhì)子） （無孤對電子） 例：巴豆苷 天麻苷 黑芥子苷 蘆薈苷,水解規(guī)律,2吡喃糖苷C2取代： 2-去氧糖苷 2-羥基糖苷 2-氨基糖苷 （無） （競爭性吸引質(zhì)子）,3吡喃糖苷C5取代： 五碳糖苷 甲基五碳糖苷 六碳糖苷 糖醛酸苷 （空間位阻?。?（大）,6芳香族苷 脂肪族苷 （苷元供電性）,4呋喃糖苷 吡喃糖苷 （分子平面性，張力大）,5酮糖苷 醛糖苷 （多為呋喃糖） （多為吡喃糖）,（二）堿水解,苷鍵的縮醛結(jié)構(gòu)

11、（苷鍵原子的負(fù)電性） 對稀堿（OH-）穩(wěn)定 ，很少用堿水解。 酯苷、酚苷、烯醇苷、吸電子基取代的苷（苷鍵原子的正電性）堿水解。,（三）酶水解,條件溫和 專屬性高 （水、3040） 苷酶 苷（麥芽糖酶 水解 -葡萄糖苷鍵） 苷酶 苷（苦杏仁苷酶 水解 -葡萄糖苷鍵和其它六碳醛糖-苷鍵） 獲得真正苷元 苷鍵構(gòu)型（、）的判斷,（四）氧化開裂反應(yīng)（Smith降解法） 步驟-三步：,-D-葡萄糖苷 1.過碘酸 二元醛 2.四氫硼鈉 二元醇 （O-苷） （氧化鄰二醇） （還原） （穩(wěn)定性差）,3.稀酸室溫 多元醇 羥基乙醛 苷元 （溫和）,難水解的碳苷 苷元不穩(wěn)定的苷（人參皂苷）,氧化開裂法 Smith降

12、解法,獲得真正苷元,-D-葡萄糖苷（C-苷） 帶醛基的苷元,用途,五、顯色反應(yīng) Molish反應(yīng)： -萘酚和濃硫酸 樣品 紫紅色環(huán) 結(jié)果：含糖或苷，鑒別苷與苷元. 注意：C-苷和糖醛酸呈陰性。 例：丹皮苷 （+） 丹皮酚 （-） 苯胺-鄰苯二甲酸反應(yīng)： 105 棕色斑點(diǎn) 糖PC檢識(shí)顯色劑,第三節(jié) 糖和苷的提取分離,一、糖的提取水（堿）提醇沉法,藥材,水（堿水）提取，濃縮,水提液,高濃度乙醇,沉淀（粗多糖）,溶液,缺點(diǎn)：蛋白質(zhì)較多,除蛋白質(zhì)方法 Sevag法正丁醇-氯仿按1：4混合后與多糖水溶液振搖，放置，使蛋白質(zhì)變性沉淀。 TCA 法： 粗多糖提取液，加三氯乙酸溶液，冰箱保存過夜，離心，得上清

13、液。,實(shí)例香菇多糖的提取 香菇子實(shí)體加蒸餾水90-100加熱回流，提取，用氯仿-正丁醇去蛋白，經(jīng)水流動(dòng)透析，用72%乙醇沉淀多糖，得香菇多糖，收得率為3.32%。,二、苷的提取 提取目的：原生苷 or 次生苷、苷元 ? 苷與酶共存 避免 or 利用 酶解? 溶解性差異 原生苷:親水性 次生苷、苷元：親脂性,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 藥材加鹽（碳酸鈣）拌勻 避免酸、堿接觸,利用酶的活性 （水、3040、2448） 加酸或堿水解、預(yù)發(fā)酵等 有機(jī)溶劑提?。捍?、乙醚、氯仿,提取注意事項(xiàng),系統(tǒng)溶劑法,次生苷、苷元的提取,三、苷的分離,初步精制,溶劑萃取法乙酸乙酯、正

14、丁醇 溶劑沉淀法水液加丙酮或乙醚 大孔樹脂法先水洗無機(jī)鹽、糖等， 不同濃度乙醇洗苷,總苷,分離：色譜法（為主）,硅膠：多用氯仿-甲醇或氯仿-甲醇-水系統(tǒng)洗脫。 反相硅膠：Rp-18、Rp-8（極性成分適用）； 水-甲醇或水-乙腈為流動(dòng)相 葡聚糖凝膠：SephedexLH-20(有機(jī)相適用) 不同濃度乙醇洗脫（分子量不同）,單體成分,白芍毛莨科植物芍藥 (paeonia lactiflora Pall) 干燥根。功效養(yǎng)血、柔肝、斂陰、收汗、緩急止痛等。成分芍藥苷 (paeoniflorin) 、羥基芍藥苷 (hydroxy-paeoniflorin) 、芍藥花苷 (paeonin) 、芍藥內(nèi)酯苷

15、 (albiflorin) 、苯甲酰芍藥苷 (benzoylpaeoniflorin) 等，總稱白芍總苷 (total glucosides of paeonia ，TGP) 。,實(shí)例1：白芍總苷的提取分離,白芍原植物,白芍藥材,乙醇提取 白芍飲片100 g,粉碎成粗顆粒,70%乙醇回流提取兩次,第1次加8倍量提取60min,第2次加6倍量提取30 min,過濾,合并濾液,回收至無醇味,加水至藥液濃度1g生藥/ml。 大孔樹脂分離 2倍AB-8大孔樹脂吸附,柱徑高比為121,樹脂柱上吸附30 min后,以3BV蒸餾水洗去糖,收集5BV 70%乙醇洗脫液,流速為3BV/h。 結(jié)果：浸膏中白芍總苷

16、含量達(dá)60%以上。 方法可靠,成本較低, 可進(jìn)行工業(yè)化大生產(chǎn)。,柴胡傘形科植物柴胡Bupleurum chinense DC.或狹葉柴胡Bupleurum scorzonerifolium Willd.的干燥根。,實(shí)例2：柴胡總皂苷的提取,功效和解表里，疏肝，升陽。用于感冒發(fā)熱， 寒熱往來，胸脅脹痛，月經(jīng)不調(diào)，子官脫垂，脫肛。 用于寒熱往來、感冒發(fā)熱等癥。 成分柴胡皂苷（saikosapoins a、b、c、d等），甾醇，揮發(fā)油（柴胡醇、丁香酚等）等。 柴胡制成的單味或復(fù)方注射液，對外感發(fā)熱有較好 的解表退熱作用。,柴胡總皂苷的提取 柴胡細(xì)粉用含5吡啶的甲醇提取(中和植物酸，防止皂苷次生化)，

17、回收甲醇得濃縮物。加水后用水飽和正丁醇萃取，回收正丁醇， 加入乙醚使沉淀，過濾得粗總皂苷。,第四節(jié) 苷的結(jié)構(gòu)研究,研究一般程序： 1.物理常數(shù)的測定 mp，D等。 2.分子式測定 元素分析：定性定量分析元素種類和比例。 質(zhì)譜分析法：分子量和分子式。 電子轟擊質(zhì)譜（EI-MS）：不易獲得分子離子峰（極性大） 化學(xué)電離質(zhì)譜（CI-MS）、場解吸質(zhì)譜（FD-MS）、 快原子轟擊質(zhì)譜（FAB-MS） ：可用 高分辨快原子轟擊質(zhì)譜（HR-FAB-MS）：直接測分子式,（1）酸水解得到苷元和糖 （2）苷元結(jié)構(gòu)鑒定 （3）糖種類鑒定 紙色譜（PC）：分配原理 固定相：水 展開劑：正丁醇-乙酸-水(4：5：1

18、，上層) BAW 顯色劑：苯胺-鄰苯二甲酸試劑,3.組成苷的苷元、糖的鑒定,薄層色譜（TLC）：硅膠硼酸或無機(jī)鹽溶液鋪板 如0.3mol/L磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉水液 增大溶解度，提高點(diǎn)樣量（可達(dá)400500g）。 降低吸附力，改善分離效果。 氣相色譜（GLC）：水解、制備TMS衍生物（具揮發(fā)性）。 超導(dǎo)FT-NMR光譜: 各糖不同質(zhì)子的、J 與標(biāo)準(zhǔn)糖比較 各糖不同碳原子的 與標(biāo)準(zhǔn)糖比較,（4）糖數(shù)目測定,光密度掃描法：測定各糖斑點(diǎn)含量，計(jì)算各糖分子比， 推算糖數(shù)目。 質(zhì)譜法：測定苷及苷元分子量，計(jì)算差值，求糖的數(shù)目。 1H-NMR譜:測定糖端基質(zhì)子信號(hào)（4 5ppm，較大）數(shù)目； 制成全乙酰

19、化或全甲基化物，測定乙酰氧基、甲氧基信號(hào) （、J）數(shù)目。 13C-NMR譜:測定糖端基碳信號(hào)（90112ppm）數(shù)目； 苷總碳信號(hào)數(shù)減去苷元碳信號(hào)數(shù)，推算糖數(shù)目。,4.測定苷元與糖、糖與糖連接位置,（1）化學(xué)方法: 苷全甲基化物進(jìn)行甲醇解，鑒定（與對照品色譜）未全甲醚化單糖，游離羥基所在位置即糖與糖之間的連接位置。,（2）13C-NMR譜法： 原理：苷化位移（GS）規(guī)律糖和苷元成苷后， 苷元-C、-C和糖的端基C化學(xué)位移改變。 苷元和糖連接位置： 方法：比較苷和苷元13C-NMR譜，苷元-OH成苷碳原子（-C）和相鄰碳原子（-C）信號(hào)發(fā)生位移，其它C幾乎不變。辯別苷元的哪個(gè)碳原子與糖相連接。

20、醇羥基苷化苷元-碳向低場位移（+410ppm）， -碳向高場位移（-0.94.6ppm） 酚羥基苷化苷元-碳向高場位移， -碳向低場位移。, ,糖與糖之間連接位置：,依據(jù)：被苷化的糖中，-C位移較大，-C稍有位移。 方法：比較苷與相應(yīng)單糖的13C-NMR譜，若內(nèi)端糖的某 C原子向低場移動(dòng)（+47ppm），相鄰兩C略向高場移動(dòng)（-14ppm），內(nèi)端糖的該C原子就是連糖的位置。,5.糖與糖之間連接順序的確定,苷,緩和酸水解 酶水解 乙酰解 全甲基化甲醇解,部分苷鍵斷裂 的裂解產(chǎn)物,推斷糖和糖 連接順序,（1）部分水解法,（2）波譜分析法,質(zhì)譜（MS）法 : 依據(jù)：糖基碎片離子峰或分子離子脫糖基的碎片離子峰， 判斷糖的連接順序。 EI-MS (全甲基化、乙?；蛉谆杳鸦? 各單糖及雙糖的全乙?；?、TMS衍生物碎片離子峰。 FD-MS 或FAB-MS：