第5章糖和苷-藥學專業(yè)資料教學課件

二化合物純度的判斷1化合物的形態(tài)、顏色、和熔點2薄層層析或紙層析3采用氣相色譜或高效液相色譜法7/21/20231三結(jié)構(gòu)研究的基本順序四分子式的確定和不飽和度的計算分子式的確定2高分辨MS3元素分析不飽和度計算方法

7/21/20232第3節(jié)核磁共振1H-NMR13C-NMR二維NMRCOSYHSQCHMBCNOESY7/21/20233第五章糖和苷

SaccharidesandGlycosides7/21/20234概述糖類占植物干重80～90％，在天然藥物治療疾病中，可以看作是藥效學物質(zhì)基礎(chǔ)的運載體。糖具有生理活性，如香菇多糖、豬苓多糖、黃芪多糖具有抗腫瘤活性，成為當今研究領(lǐng)域的熱點。苷類種類繁多，結(jié)構(gòu)不一，其生理活性也多種多樣成為當今研究天然藥物中不可忽視的一類成分。許多常見的中藥例如人參、甘草、柴胡、黃芪、黃芩、桔梗、芍藥等都含有苷類。7/21/20235第一節(jié)糖和苷的分類

ClassifyofSaccharidesandGlycosides糖(saccharides)：碳水化合物(carbohydrates)，是自然界存在的一類重要的天然產(chǎn)物，是生命活動所必需的一類物質(zhì)。苷類又稱配糖體(glycosides)，是由糖或糖的衍生物等與另一非糖物質(zhì)通過半縮醛或半縮酮的羥基與苷元脫水形成的化合物。7/21/20236一、單糖及衍生物已發(fā)現(xiàn)200多種,3C~8C,多以結(jié)合態(tài)存在.五碳醛糖（aldopentoses）:L-arabinose（阿拉伯糖）D-xylose（木糖）βα甲基五碳醛糖：L-rhamonose（鼠李糖）7/21/20237D-glucose（葡萄糖）D-glactose（半乳糖）六碳醛糖（aldohexoses）:六碳酮糖（ketohexose）:D-fructose（果糖）7/21/20238糖醇（alditol）7/21/20239氨基糖（amino-sugar）:

慶大霉素、新霉素卡那霉素、鏈霉素（氨基糖苷類抗生素）慶大霉素鏈霉素7/21/202310去氧糖（deoxy-sugars）：常見的有6-去氧糖、甲基五碳糖、2，6-二去氧糖及其衍生物，多見于強心苷、微生物代謝產(chǎn)物中，具有一些特殊性質(zhì)。L-夾竹桃糖D-洋地黃毒糖

7/21/202311二、低聚糖（Oligosaccharides）定義：是指由2~9個單糖基通過苷鍵鍵合而成的直鏈或支鏈的聚糖。低聚糖在天然界的存在形式：非游離，為多聚糖的酶或酸水降解產(chǎn)物或苷的糖元部分。7/21/202312低聚糖的分類：按個數(shù)有二糖、三糖、四糖…7/21/202313三、多聚糖(Polysaccharides)，簡稱多糖定義：多糖是由十個以上的單糖基通過苷鍵連接而成的一類結(jié)構(gòu)復雜的大分子化合物。一般多糖都由100個以上甚至幾千個單糖組成。基本性質(zhì)：甜味、強還原性的消失而不同于單糖。7/21/202314多糖的分類：植物多糖動物多糖菌多糖按單糖組成種類分均多糖（homosaccharide),即由一種單糖組成雜多糖(heterosaccharide),即由二種以上單糖組成。7/21/202315常見的植物多糖

淀粉、纖維素、葡聚糖、果聚糖、半纖維素、樹膠、粘液質(zhì)、卡拉膠等。常見的動物多糖

肝糖元（glycogan）：與淀粉相似，分枝更甚，遇碘不呈蘭色而呈紅褐色。7/21/202316甲殼素（chitin）：似纖維素；肝素（heparin）：為高度硫酸酯化的右旋多糖，具有強的抗凝血作用，用于治療和預防血栓的形成，也有保護人體細胞不受HIV破壞，抑制病毒抗原在人體中的表達作用，其作用均與硫酸酯基有關(guān)。7/21/202317硫酸軟骨素（chondroitinsulfate）：是動物組織的基礎(chǔ)物質(zhì)，用以保護動物組織的水分和彈性，目前發(fā)現(xiàn)其有降低血脂、改善動脈粥樣硬化之功?，F(xiàn)有鯊魚軟骨素上市。透明質(zhì)酸（hyaluronicacid）：是一種酸性粘多糖，為動物皮膚中的天然成分，近年多用于護膚霜基質(zhì)，日常生活中也知豬蹄及膀皮有美容之功。7/21/202318四、苷類(Glycosides)苷類又叫配糖體或糖雜體等，是一類極為復雜、涉及面極廣、數(shù)目龐大的天然藥物化學成分，其生物活性及藥物效用涉及醫(yī)學的各個領(lǐng)域，是極為重要的一類化學成分。英文命名常以-inor-oside作后綴，如葛根黃素(puerarin)、葛根黃素木糖甙(puerarinxyloside)。7/21/202319苷的定義：苷是糖的衍生物，是糖在植物體內(nèi)的一種儲存形式，因為苷經(jīng)水解后能釋放出糖。如：凡水解后能生成糖和非糖物質(zhì)的一類化合物，通稱為苷類。7/21/202320按苷鍵原子不同分：1O-苷(O鍵苷)：苷鍵原子為O,因苷元不同分：醇苷：由苷元的醇羥基與糖端系質(zhì)子脫水而成的苷。Rhodioloside(紅景天苷)Ranunculin(毛茛苷)7/21/202321酚苷：由苷元的酚羥基與糖上的半縮醛羥基脫水縮合而成的苷。天然藥物中為數(shù)甚多，根據(jù)苷元不同又有：如：蘆丁7/21/202322蒽醌苷，如：大黃酚苷Chrysophamolmonoglycoside7/21/202323香豆素苷，如：Esculin(七葉苷)黃酮苷，如：Baicalin(黃芩苷)7/21/202324酯苷：是苷元的羧基與糖上端羥基縮合而成的苷類，此類苷鍵既有縮醛的性質(zhì)，又有酯的性質(zhì)，易為稀酸或稀堿水解。如：TuliposideA(山慈菇苷A)7/21/202325氰苷(cyanogenicglycosides)，是一類羥基腈與糖分子的端基羥基間縮合的衍生物，根據(jù)羥基與腈基的位置不同有：α-羥基腈苷，如：(苦杏仁苷)7/21/202326Cyanogenicglycosideα-羥基腈很不穩(wěn)定，一經(jīng)酶或酸、堿作用，立即生成氫氰酸，誤食該類植物有中毒危險。7/21/2023272硫苷(S鍵苷)：苷鍵原子為硫，是糖上端基羥基與苷元上的巰基縮合而成的苷。如：glucoraphenin(蘿卜苷)7/21/2023283氮苷(N鍵苷)：苷鍵原子為N，是苷元上胺基與糖縮合而成的一類苷。如核苷是核酸的重要組成部分，N苷是生化領(lǐng)域的重要物質(zhì)。如：Adenosine(腺苷)crotonside(巴豆苷)7/21/2023294碳苷(C鍵苷)：是糖基直接接在碳原子上的苷類。天然藥物中常見的碳苷以黃酮類為多。如：Vitexin(牡荊素)7/21/202330按苷元結(jié)構(gòu)類型不同分：黃酮苷類、香豆素苷類、蒽醌苷類、生物堿苷類、C21甾苷類、三萜皂苷類等。突出特殊性質(zhì)和生物活性分：皂苷類、強心苷類等。按糖的數(shù)目多少分：單糖苷類、低聚糖苷類等。7/21/202331按糖的種類分：去氧糖苷類、非去氧糖苷類。按成苷數(shù)目分：單糖鏈苷、二糖鏈苷、三糖鏈苷等。按苷的存在狀態(tài)分：原生苷、次生苷。目前的天然藥物化學苷類成分類型的分類多穿叉應用。7/21/202332第二節(jié)糖的性質(zhì)

PropertiesofSaccharides由苷類的基本結(jié)構(gòu)分析，分子中都有糖通過苷鍵與苷元相連，故苷類的理化性質(zhì)不外乎受三者的支配，它們將表現(xiàn)各自的個性，尤其是苷元部分差異極大，致使苷類的性質(zhì)差別明顯，各種不同的苷往往都有各自的特殊性質(zhì)，然而，它們又相互形成一個整體，必然相互制約，相互影響，從而表現(xiàn)出一定的共性。7/21/202333溶解性多OH：親水性，苷比苷元水溶性強；糖分子中OH減少，親水性下降。如去氧糖、甲基糖、甲氧基糖苷的水溶性均小于非去氧糖。

氧化反應糖分子中的醛酮基、醇羥基，易進一步氧化，然而，天然藥物中的糖多與非糖物質(zhì)形成苷，故有應用意義的主要是醇羥基的氧化，尤其是選擇性作用于鄰二羥基的氧化反應將有助于糖的立體結(jié)構(gòu)推斷。7/21/202334單糖在濃酸(4~10N)作用下，失三分子水，生成糠醛類化合物。由五碳糖生成的是糠醛（R=H），甲基五碳糖生成的是5-甲糠醛（R=Me)，六碳糖生成的是5-羥甲糠醛(R=CH2OH)。

糠醛衍生物和許多芳胺、酚類及具有活性次甲基基團的化合物可縮合成有色物質(zhì)，可用于糖的顯色和檢出?？啡?酚醛縮合)反應7/21/202335糠醛(酚醛縮合)反應——Molish反應是糖的檢識反應，也是苷類的檢識反應。特征是：糖或苷類遇濃硫酸/α-萘酚試劑將呈紫色環(huán)于界面上。反應機理：在濃硫酸作用下，苷分子中糖內(nèi)部脫水成糠醛衍生物，再與酚類試劑縮合形成有色物。即：紫紅色7/21/202336第3節(jié)糖和苷的提取與分離

ExtractionandIsolation

ofSaccharidesandGlycosides7/21/202337

如同其他天然藥物化學成分提取分離一樣，糖和苷類的提取分離也必須首先全面分析所研究的天然藥物中糖和苷類成分的性質(zhì)及共存成分的情況，方能設計合理的方案，但要對類型繁多、結(jié)構(gòu)復雜、性質(zhì)差異明顯的糖及其苷類提出共同的基本提取分離方案，實屬難事。但以下問題則是提取分離糖及其苷類成分時必須考慮的共同點。糖和苷的提取與分離7/21/202338●酶對糖及其苷類提取的影響通常含糖及其苷類化合物的天然藥材組織中往往同時含有酶，共存酶能促使苷鍵裂解，故藥材粉碎后，受潮、冷水浸泡都能促使它們的相互接觸致使苷鍵裂解，生成次生苷乃至苷元，影響原有成分及其作用，因此：▲欲提取原始苷時，需殺酶，60%以上乙醇、甲醇或80℃以上水處理；▲欲提取次生苷或苷元，需利用酶，如發(fā)酵等。一、提取分離糖及苷時須考慮的問題7/21/202339▲糖苷類具多羥基，極性較大，易溶于水，難溶于低極性有機溶劑，但苷類化合物的溶解度則因苷元性質(zhì)不同而有較大差異?！话阏f來，糖苷類成分大多在甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯中溶解度較大，提取效率較好，又能抑制酶，故為優(yōu)選溶劑；然而，水也為常用溶劑，尤其是糖的提取，可選用熱水提取，但雜質(zhì)較多，同時應注意共存有機酸的影響，必要時可用緩沖液。二、提取糖及苷類溶劑的選擇7/21/202340三、雜質(zhì)的除去由于糖及其苷類分子中多羥基的存在，難以結(jié)晶析出，若混有少量雜質(zhì)，純化結(jié)晶更難，故需采取多種方法方能達到分離目的。7/21/202341●分級沉淀法是利用多數(shù)糖可溶于水，三糖以下尚可溶于乙醇，隨著聚合度的增大，在乙醇中溶解度逐步降低的性質(zhì)，在糖的水溶液中分次加入乙醇，使醇濃度漸增，從而達到對糖進行粗略分離目的的方法。沉淀一般在PH7時進行。

7/21/202342●凝膠層析法對于不同聚合度的糖類及其水溶性成分的分離特別有效，方法快速、簡單、條件溫和。

洗脫順序：隨分子量由大及小，漸次流出。

7/21/202343●蛋白質(zhì)去除法

◆酚、三氯醋酸、鞣酸：與蛋白質(zhì)生成沉淀而不使多糖沉淀?！糇⒁猓禾幚頃r間應盡可能的短，并在低溫下進行，以免多糖降解。7/21/202344第四節(jié)糖鏈的裂解

SplitofGlycosidicLinkage為了研究苷類的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與療效的關(guān)系，常有必要采取適當?shù)姆绞角袛嘬真I。天然藥物化學研究中，根據(jù)分子中糖的數(shù)目，切斷苷鍵的程度有原生苷、次生苷等稱謂。原生苷：是指天然藥物中原始存在狀態(tài)的苷，也稱第一苷；

次生苷：是指原始苷被部分切去糖后生成的苷，也叫第二苷。

徹底切去糖的非糖部分稱為苷元。7/21/202345酸催化水解反應苷鍵為一縮醛鏈，故對堿、氧化劑較穩(wěn)定，但易被稀酸所水解，其反應機制，以O苷為例可表述如下。常用的方法有酸水解、堿水解、酶水解、氧化開裂等。7/21/202346酸催化水解反應機理由上反應可見酸催化水解是苷鍵先質(zhì)子化，然后斷鍵生成糖陽離子中間體，然后在水中溶劑化而成糖。因此，苷類的酸催化水解發(fā)生的難易必然受到苷鍵原子本身的電子狀態(tài)、空間環(huán)境及整個苷分子中多種因素的影響。影響酸催化水解反應難易的因素苷鍵原子的電子密度：電子密度升高，質(zhì)子化能力增強，水解易發(fā)生。如N與C，故N>O>S>C。苷鍵原子的空間環(huán)境：位阻越大，隱蔽越深，水解越難。7/21/202347糖上取代基：一般說取代基增多，水解難度增大；同時，取代基的性質(zhì)不同也將直接影響其水解難易。如：苷分子的穩(wěn)定性及其水解產(chǎn)物的穩(wěn)定性