糖和苷类化合物课件.ppt

第三章 糖和苷类化合物 分布 植物细胞与组织的重要营养物质和支持物质 广泛分布于植物各部位 根 茎 叶 花 果实 种子等多含葡萄糖 果糖 淀粉和纤维素等 生物活性香菇多糖 抗肿瘤活性黄芪多糖 增强免疫功能 糖的分布和生物活性 分布 尤以高等植物分布最多 分布于植物各个部位 如人参的 根茎 茎 叶 花 种子均含三萜皂苷 生物活性人参皂苷 免疫促进天麻苷 安神镇静强心苷 强心作用黄酮苷 抗菌 止咳 平喘 扩张冠状动脉血管 苷的分布和生物活性 香菇多糖注射液 免疫调节剂 用于恶性肿瘤辅助治疗 黄芪多糖注射液 热毒干扰素 提高人体白细胞诱生干扰素的功能 产品开发 复方甘草酸苷片 慢性肝病 改善肝功能异常 用于治疗湿疹 皮肤炎 斑秃 白芍总苷胶囊 抗炎免疫调节药 用于类风湿关节炎 黄芩片 消炎解毒 用于上呼吸道感染 细菌性痢疾等 第一节糖的结构和分类 一 糖的结构糖 saccharides 多羟基醛或多羟基酮及其衍生物 聚合物结构表示方法 Fischer式 直链式 Haworth式 透视式 Reeve式 构象式 Fischer式Haworth式 端基C与最远的 C C5或C4 上的O成环C5旋转120 使环张力最小将投影式向右倾倒90 1 糖的绝对构型 距端基C最远的 C C5或C4 构型Haworth式 C5 或C4 取代基 向上 D型 向下 L型 2 糖的端基碳原子差向异构体 苷键构型 C1与C5 或C4 相对构型C1 OH与C5 或C4 取代基 同侧 构型 异侧 构型 D 糖 L 糖 D 糖 D 糖 L 糖 L 糖 D 糖 D 糖 L 糖 L 糖 3 糖的氧环吡喃糖 六元氧环呋喃糖 五元氧环 D 芹糖 D 葡萄糖 糖的构象呋喃糖 平面信封式吡喃糖 椅式 eeve式 1C A式 C1 N式 二 糖的分类 根据能否水解和分子量大小分为 单糖 monosaccharides 低聚糖 oligosaccharides 2 9个单糖多糖 polysaccharides 10个以上单糖 一般几百甚至几万个单糖组成 一 单糖三碳糖 八碳糖 五碳 戊 糖和六碳 己 糖最常见 衍生物中糖醛酸和糖醇最常见 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 单糖数目 二糖 蔗糖 麦芽糖 三糖 四糖等例 环糊精 6 8个葡萄糖组成 六聚体 环糊精 七聚体 环糊精 八聚体 环糊精 环状分子内侧疏水性 增大难溶性药物溶解性 提高稳定性 2 是否含游离醛基或酮基 还原糖 有游离醛基或酮基 如麦芽糖 非还原糖 两个单糖以端基羟基脱水缩合形成 无游离醛基或酮基 如蔗糖 蔗糖麦芽糖 三 多糖 1 植物多糖 1 纤维素 cellulose 2 淀粉 starch 3 粘液质 mucilage 4 树胶 gum 2 菌类多糖猪苓多糖 抗肿瘤转移和调节免疫功能3 动物多糖肝素 天然抗凝血物质甲壳素 甲壳类昆虫外壳 浓碱处理得脱乙酰甲壳素 制成透析膜 超滤膜 作药物载体具缓释 持效的优点 还用于人造皮肤 人造血管 手术缝合线等 第二节苷的结构与分类 一 苷的含义糖 非糖物质苷 苷键原子苷元苷键端基碳原子 D 葡萄糖苷 糖的端基碳原子 非糖部分 苷元 genin 苷键 苷元与糖之间的键 即苷键原子和端基C原子之间的键 苷键原子 苷元上形成苷键以连接糖的原子 O N S C 苷元 糖 苷 糖的构型 绝对构型 端基碳原子相对构型 依C5 R取向 依C1 OH与C5 R相对位置 D 型 向上 L 型 向下 型 同侧 型 异侧 多形成 D 葡萄糖 L 鼠李糖 二 苷的结构分类 1 氧苷 苷元通过氧原子和糖连接 依苷元 OH类型分为 醇苷 红景天苷酚苷 天麻苷 白藜芦醇苷酯苷 山慈菇苷A B氰苷 苦杏仁苷 一 苷键原子 氧苷 硫苷 氮苷 碳苷 红景天苷 醇苷 致适应原 白藜芦醇苷 酚苷 保护心脏 抗血栓 降血脂 天麻苷 酚苷 安神镇静 苦杏仁苷 氰苷 R H山慈菇苷AR OH山慈菇苷B 酯苷 先缓慢分解成 羟基苯乙腈 再分解为苯甲醛 苦杏仁味 氢氰酸 小剂量抑制呼吸中枢镇咳 大剂量中毒甚至死亡 2 硫苷 糖半缩醛羟基与苷元巯基缩合 常存在于十字花科植物 如黑 白 芥子苷 萝卜苷 黑芥子苷 萝卜苷 3 氮苷 糖端基碳与苷元氮原子连接 腺苷 鸟苷等 生化中多见 如巴豆苷水解后产生苷元巴豆毒素具大毒 腺苷 氮苷 巴豆苷 氮苷 4 碳苷 糖端基碳直接与苷元碳原子连接 苷元多为黄酮 蒽醌类 水溶性小 难于水解 芦荟苷 致泻 蒽酮碳苷 牡荆素 抗肿瘤 降压 抗炎及解痉 黄酮碳苷 其他分类方法 苷元类型 黄酮苷 蒽醌苷 香豆素苷存在状态 原生苷 次生苷特殊性质 皂苷生理作用 强心苷糖种类和名称 木糖苷 葡萄糖苷单糖基数目 单糖苷 双糖苷糖链数目 单糖链苷 双糖链苷 芦丁七叶苷 黄酮苷 香豆素苷 大黄素甲醚 8 O D龙胆双糖苷 蒽醌苷 苦杏仁苷野樱苷 原生苷 次生苷 苦杏仁苷酶 第二节苷的理化性质 一 性状形态 糖基少 结晶糖基多 无定型粉末 吸湿性 颜色 取决于苷元 共轭系统及助色团 如黄酮苷 蒽醌苷有颜色 气味 无味 苦味 个别甜味 甘草皂苷 刺激性 皂苷 二 旋光性 变旋作用苷有旋光性且多呈左旋 糖多为右旋 苷苷元 糖多呈右旋 多呈左旋混合物多呈右旋 应用 检识苷和多糖 苷 变旋作用 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 亲水性 苷元 亲脂性 苷 糖部分 糖基数目 亲水性 苷元部分 大分子苷元 如甾醇 萜醇等 的单糖苷 极性较小 亲水性 溶于低极性溶剂 如氯仿 碳苷 溶解度小 水和其它溶剂 四 苷键的裂解 酸水解 酶解 碱水解 氧化开裂法等 一 酸水解反应机理 以葡萄糖苷为例 苷键原子质子化 水解难易关键 影响苷键原子质子化的因素 苷键原子周围电子云密度 电子云密度大 易于接受质子 水解容易 空间环境 周围取代基大 不利于接受质子 水解困难 酸水解规律 1 苷键原子 N 苷 O 苷 S 苷 C 苷 易接受质子 无孤对电子 例 巴豆苷 天麻苷 黑芥子苷 芦荟苷 水解规律 2 吡喃糖苷C2取代 2 去氧糖苷 2 羟基糖苷 2 氨基糖苷 无 竞争性吸引质子 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 空间位阻小 大 6 芳香族苷 脂肪族苷 苷元供电性 4 呋喃糖苷 吡喃糖苷 分子平面性 张力大 5 酮糖苷 醛糖苷 多为呋喃糖 多为吡喃糖 二 碱水解 苷键的缩醛结构 苷键原子的负电性 对稀碱 OH 稳定 很少用碱水解 酯苷 酚苷 烯醇苷 吸电子基取代的苷 苷键原子的正电性 碱水解 三 酶水解 条件温和专属性高 水 30 40 苷酶 苷 麦芽糖酶水解 葡萄糖苷键 苷酶 苷 苦杏仁苷酶水解 葡萄糖苷键和其它六碳醛糖 苷键 获得真正苷元苷键构型 的判断 四 氧化开裂反应 Smith降解法 步骤 三步 D 葡萄糖苷1 过碘酸二元醛2 四氢硼钠二元醇 O 苷 氧化邻二醇 还原 稳定性差 3 稀酸室温多元醇羟基乙醛苷元 温和 难水解的碳苷苷元不稳定的苷 人参皂苷 氧化开裂法 Smith降解法 获得真正苷元 D 葡萄糖苷 C 苷 带醛基的苷元 用途 五 显色反应Molish反应 萘酚和浓硫酸样品紫红色环结果 含糖或苷 鉴别苷与苷元 注意 C 苷和糖醛酸呈阴性 例 丹皮苷 丹皮酚 苯胺 邻苯二甲酸反应 105 棕色斑点糖PC检识显色剂 第三节糖和苷的提取分离 一 糖的提取 水 碱 提醇沉法 药材 水 碱水 提取 浓缩 水提液 高浓度乙醇 沉淀 粗多糖 溶液 缺点 蛋白质较多 除蛋白质方法Sevag法 正丁醇 氯仿按1 4混合后与多糖水溶液振摇 放置 使蛋白质变性沉淀 TCA法 粗多糖提取液 加三氯乙酸溶液 冰箱保存过夜 离心 得上清液 实例 香菇多糖的提取香菇子实体加蒸馏水90 100 加热回流 提取 用氯仿 正丁醇去蛋白 经水流动透析 用72 乙醇沉淀多糖 得香菇多糖 收得率为3 32 二 苷的提取提取目的 原生苷or次生苷 苷元 苷与酶共存避免or利用酶解 溶解性差异原生苷 亲水性次生苷 苷元 亲脂性 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 药材加盐 碳酸钙 拌匀避免酸 碱接触 利用酶的活性 水 30 40 24 48 加酸或碱水解 预发酵等有机溶剂提取 醇 乙醚 氯仿 提取注意事项 系统溶剂法 次生苷 苷元的提取 三 苷的分离 初步精制 溶剂萃取法 乙酸乙酯 正丁醇溶剂沉淀法 水液加丙酮或乙醚大孔树脂法 先水洗无机盐 糖等 不同浓度乙醇洗苷 总苷 分离 色谱法 为主 硅胶 多用氯仿 甲醇或氯仿 甲醇 水系统洗脱 反相硅胶 Rp 18 Rp 8 极性成分适用 水 甲醇或水 乙腈为流动相葡聚糖凝胶 SephedexLH 20 有机相适用 不同浓度乙醇洗脱 分子量不同 单体成分 白芍 毛莨科植物芍药 paeonialactifloraPall 干燥根 功效 养血 柔肝 敛阴 收汗 缓急止痛等 成分 芍药苷 paeoniflorin 羟基芍药苷 hydroxy paeoniflorin 芍药花苷 paeonin 芍药内酯苷 albiflorin 苯甲酰芍药苷 benzoylpaeoniflorin 等 总称白芍总苷 totalglucosidesofpaeonia TGP 实例1 白芍总苷的提取分离 白芍原植物 白芍药材 乙醇提取白芍饮片100g 粉碎成粗颗粒 70 乙醇回流提取两次 第1次加8倍量提取60min 第2次加6倍量提取30min 过滤 合并滤液 回收至无醇味 加水至药液浓度1g生药 ml 大孔树脂分离2倍AB 8大孔树脂吸附 柱径高比为12 1 树脂柱上吸附30min后 以3BV蒸馏水洗去糖 收集5BV70 乙醇洗脱液 流速为3BV h 结果 浸膏中白芍总苷含量达60 以上 方法可靠 成本较低 可进行工业化大生产 柴胡 伞形科植物柴胡BupleurumchinenseDC 或狭叶柴胡BupleurumscorzonerifoliumWilld 的干燥根 实例2 柴胡总皂苷的提取 功效 和解表里 疏肝 升阳 用于感冒发热 寒热往来 胸胁胀痛 月经不调 子官脱垂 脱肛 用于寒热往来 感冒发热等症 成分 柴胡皂苷 saikosapoinsa b c d等 甾醇 挥发油 柴胡醇 丁香酚等 等 柴胡制成的单味或复方注射液 对外感发热有较好的解表退热作用 柴胡总皂苷的提取柴胡细粉用含5 吡啶的甲醇提取 中和植物酸 防止皂苷次生化 回收甲醇得浓缩物 加水后用水饱和正丁醇萃取 回收正丁醇 加入乙醚使沉淀 过滤得粗总皂苷 第四节苷的结构研究 研究一般程序 1 物理常数的测定mp D等 2 分子式测定 元素分析 定性定量分析元素种类和比例 质谱分析法 分子量和分子式 电子轰击质谱 EI MS 不易获得分子离子峰 极性大 化学电离质谱 CI MS 场解吸质谱 FD MS 快原子轰击质谱 FAB MS 可用高分辨快原子轰击质谱 HR FAB MS 直接测分子式 1 酸水解得到苷元和糖 2 苷元结构鉴定 3 糖种类鉴定纸色谱 PC 分配原理固定相 水展开剂 正丁醇 乙酸 水 4 5 1 上层 BAW显色剂 苯胺 邻苯二甲酸试剂 3 组成苷的苷元 糖的鉴定 薄层色谱 TLC 硅胶 硼酸或无机盐溶液铺板如0 3mol L磷酸氢二钠或磷酸二氢钠水液 增大溶解度 提高点样量 可达400 500 g 降低吸附力 改善分离效果 气相色谱 GLC 水解 制备TMS衍生物 具挥发性 超导FT NMR光谱 各糖不同质子的 J与标准糖比较各糖不同碳原子的 与标准糖比较 4 糖数目测定 光密度扫描法 测定各糖斑点含量 计算各糖分子比 推算糖数目 质谱法 测定苷及苷元分子量 计算差值 求糖的数目 1H NMR谱 测定糖端基质子信号 4 5ppm 较大 数目 制成全乙酰化或全甲基化物 测定乙酰氧基 甲氧基信号 J 数目 13C NMR谱 测定糖端基碳信号 90 112ppm 数目 苷总碳信号数减去苷元碳信号数 推算糖数目 4 测定苷元与糖 糖与糖连接位置 1 化学方法 苷全甲基化物进行甲醇解 鉴定 与对照品色谱 未全甲醚化单糖 游离羟基所在位置即糖与糖之间的连接位置 2 13C NMR谱法 原理 苷化位移 GS 规律 糖和苷元成苷后 苷元 C C和糖的端基C化学位移改变 苷元和糖连接位置 方法 比较苷和苷元13C NMR谱 苷元 OH成苷碳原子 C 和相邻碳原子 C 信号发生位移 其它C几乎不变 辩别苷元的哪个碳原子与糖相连接 醇羟基苷化 苷元 碳向低场位移 4 10ppm 碳向高场位移 0 9 4 6ppm 酚羟基苷化 苷元 碳向高场位移 碳向低场位移 糖与糖之间连接位置 依据 被苷化的糖中 C位移较大 C稍有位移 方法 比较苷与相应单糖的13C NMR谱 若内端糖的某C原子向低场移动 4 7ppm 相邻两C略向高场移动 1 4ppm 内端糖的该C原子就是连糖的位置 5 糖与糖之间连接顺序的确定 苷 缓和酸水解酶水解乙酰解全甲基化甲醇解 部分苷键断裂的裂解产物 推断糖和糖连接顺序 1 部分水解法 2 波谱分析法 质谱 MS 法 依据 糖基碎片离子峰或分子离子脱糖基的碎片离子峰 判断糖的连接顺序 EI MS 全甲基化 乙酰化或三甲基硅醚化物 各单糖及双糖的全乙酰化物 TM