第2章 糖和苷类

天然药化可能的考题类型,一. 写出结构式所对应的天然药物名称或药理活性 四. 填空题,计算题,高效率学习本课程三部曲,五. 鉴别题六. 简答题,预习主动参与教学、积极思考并做好笔记复习, 总结出知识要点。,理想是成功的引擎和翅膀， 高效率奋斗成就辉煌人生！,习惯造就性格，而性格决定命运！,第二章 糖和苷类,本章主要内容,4.1 概述4.2 糖苷分类 4.3 苷类理化性质 4.4 苷键的裂解 4.5 糖的鉴定,第一节、概述,糖简介1. 糖是由C、H、O组成的碳水化合物，是多羟基的内半缩醛（酮）及其衍生物。2. 分类：单糖、双糖、寡糖、多糖。3. 糖在天然药物中的存在：占人参、黄芪、灵芝、 香菇等植物干重的80-90%.4.糖类与核酸、蛋白质、脂质一起合称为生命活动 所必需的四大类化合物。,自然界中已发现200多种单糖，水溶液中以呋喃或吡喃环状结构存在。,二. 糖立体化学的表示方法,1. Fischer式：,D-葡萄糖,糖立体化学的表示方法,2. Haworth式 (更准确）：,D-葡萄糖,溶液或固体状态时均为椅式构象,其中葡萄糖、核糖、果糖、脱氧核糖等5-6碳糖属于重要单糖。例,-D-葡萄吡喃糖,-D-核呋喃糖,-D-果呋喃糖(主 要的存在形式),1. 单糖：不能再水解的最简单的多羟基半缩醛（或酮）,三. 糖的结构类型-教材P71-75,（1）,（2）,（3）,单糖的结构类型,L-鼠李糖（属甲基五碳醛糖）,D-芹糖（属支碳链糖）,氨基糖（分子中一个或几个羟基被氨基取代的单糖）,葡萄糖醛酸（伯羟基被氧化成羧基，与内酯成动态平衡）,（4）,（5）,（6）,（7）,脱氧糖 （分子中一个或几个羟基被氢原子取代的单糖）,其中2-，6-或2,6-脱氧糖及其3-甲醚较常见。主要存在于强心苷、C21甾类等中。,（8）,蔗糖 = D-葡萄糖 1 2 D-果糖,2. 双糖：水解后可生成两分子单糖，或由2分子单糖通过糖 苷键生成的化合物。,根据分子中是否含有游离醛基又分为还原和非还原单糖（或多糖）。,还原糖-环状半缩醛（酮）能可逆地生成开链的醛糖分子,非还原糖 ？,（9）,3. 物理性质 （1）性状和颜色 单糖为无色结晶，味甜、有吸湿性。而多糖基时为无定形粉末，无甜味、无固定熔点。 颜色：糖一般无色 （2）溶解性 单糖通常极易溶于水、难溶于乙醇，不溶于乙醚。而大部分多糖不溶于水，某些可与水形成胶体溶液。,(3). 旋光性,单糖有旋光性，溶液有变旋现象。而多糖的旋光性，在溶液中无变旋现象。,糖多有右旋光学活性。,由苷元碳上的氢原子与糖及其衍生物中端基碳上的羟基缩合脱水而成。黄酮类碳苷化合物数量最多，如牡荆素。,苷元常为含邻对位羟基、羟甲基电子云密度较高的对苯二酚和间苯三酚、黄酮类、酚酸类或蒽醌类等。 多数情况下糖中两个邻位上有羟基或烷氧基取代。 黄酮碳苷中糖基一般连在A环的C6、C8位上。 碳苷在各类溶剂中溶解度都小，难水解获得原苷元。,碳 苷,（10）,芦丁结构和生物活性,烯醇式糖苷,-glc,-rha,芸香糖,疗效：可软化血管,（11）,第三节 苷的理化性质 -教材P79-84,一. 性状 多数为固态糖基少时为结晶 糖基多时为无定形粉末，有吸湿性。 颜色：与苷元分子结构（共轭基团？ ）密切相关 味觉：苦、甜、无味等 二. 溶解性 糖苷亲水性与连接糖的种类、数目、位置等有关。甾醇、萜醇等低极性亲脂性苷元的单糖苷通常可溶于低极性有机溶剂。随糖基增多，糖苷亲水性增大。,三. 旋光性,糖苷中有多个不对称碳原子，多数苷类呈左旋。而水解产物糖基成右旋。只要确定水解产物中有苷元，就可以通过比较水解前后旋光性的变化来检识糖苷类物质,凡可生成环状结构的单糖，均可发生变旋现象。,Attention: 某些低聚糖和多糖也有水解变旋性质。,如D-葡萄糖水溶液：,比旋光度,100% + 112o,100% + 19.7o,平衡时比旋光度,37%,63%,+ 52.7o,第四节 苷键的裂解-教材P90-97,一. 总论：苷类的化学结构包括苷元结构、糖的结构（由几种单糖构成）、糖分子间的连接方式，及苷元和糖的连接方式等。 4,1. 酸催化水解反应 2. 碱催化水解3. 酶催化水解反应4. 氧化开裂法（Smith降解法） 5.乙酰解反应,二.断裂糖与苷元间化学键的常用方法包括：苷键切断。,三. 酸催化水解反应,1.苷键属于缩醛结构，易被稀酸（H2SO4、HCl、AcOH、HCO2H)在水或醇(MeOH、EtOH)溶液中催化水解。 2.反应机理：苷键原子先质子化，然后断裂生成碳正离子或半椅型的中间体，在水中溶剂化生成糖。,（半椅型）,只需记住结论,+,3. 酸催化水解糖苷键的规律 ,不同苷键原子酸性水解活性顺序有N-苷 O-苷 S-苷 C苷，但N-原子处于酰胺或嘧啶杂环结构中时很难水解； 规律：碱性强、易质子化者优先被水解。 呋喃糖苷比吡喃糖苷水解速度快50-100倍；原因: 五元呋喃环的平面结构使各取代基处于重叠位置较拥挤，而酸水解中间体或产物拥挤程度降低、环张力减小，故比吡喃糖较易水解。一般多糖结构中的果糖较易水解。,C4稍高出环平面，环内各键角接近108o,-D-果呋喃糖,相邻碳原子上的取代基，比吡喃环有更多的全重叠式构象,环上相邻碳原子间无全重叠式构象,-D-葡吡喃糖C1式，溶液或固体,酸水解糖苷键的规律, 酮糖比醛糖易水解 酮糖多为呋喃环结构，且酮糖端基碳原子上有-CH2OH大基团取代，水解后可使张力减小。,酸水解糖苷键的规律, 吡喃糖苷中： 吡喃环C5上取代基越大越难水解，水解活性顺序为 五碳糖 甲基五碳糖 六碳糖 七碳糖；, C2上有-CO2H取代时难水解（因诱导效应使苷原子电子 云密度降低）；氢键？ 氨基取代的糖比-OH糖难水解，-OH糖又比去氧糖难水解。活性顺序有： 2, 3-二去氧糖 2-去氧糖 3-去氧糖 羟基糖 2-氨基糖,（质子化后吸电子诱导效应和C1-C2上基团间的氢键？）,R = H, CH3, CH2OH,HOCH2C(OH)-, etc,酸催化水解糖苷键的规律,(6). 构象相同糖分子中，a键羟基取代较多者易水解；(7). 因含供电子结构，芳香属糖苷（如酚苷)较脂肪属糖苷（如醇苷）易水解；(8). 因横键糖苷原子易质子化，小基团糖苷位于横键时比位于竖键时易水解，而大基团苷键位于竖键时（空间拥挤不稳定）比位于横键时易水解；(9). 采用两相酸水解法来处理带不稳定苷元的糖苷，即水溶液中加入与水不相溶的有机溶剂，使水解后得到的游离 苷元立即进入有机相以免它被稀酸继续作用引起结构变化。,四. 碱催化的糖苷键水解, 一般苷键对稀碱稳定的，但某些特殊的糖苷易被稀碱水解，如 (1). 酯苷-稀碱催化酯键水解 (2).酚苷-芳环的吸电子作用增大了端基碳上氢原子的酸性 性，易被氢氧根进攻 邻位参与效应-糖环上2-羟基与酯苷键、酚苷键反式时更 易被水解,碱催化的糖苷键水解,(3).与羰基共轭的烯醇苷相当于酯苷 (4).苷元中-碳原子上有吸电子取代基的糖苷-增大了端基碳上氢原子酸性，碱液中易发生消除而开裂-P29,五. 酶催化的糖苷键水解,酶水解反应条件温和（30-40 oC)、专属性高，可选择性地催化某一构型的糖苷键水解以获知苷键的构型，并能保持苷元结构。如： 1.-苷酶纤维素酶（emulsin）只能水解-葡萄糖苷键； 2. -苷酶麦芽糖酶只能水解-葡萄糖苷键； 3. -苷酶苦杏仁酶主要水解-葡萄糖苷键，也能水解其它六碳糖的-苷键；4. 转化糖酶只能水解-果糖苷键。 通过部分水解的次生苷，可获得糖类型、糖苷键构型及连接方式等。,六. 氧化开裂法（Smith降解法）-教材P96,氧化苷类分子中有邻二醇结构的糖基，可获知糖类型、连接方式及糖环大小等结构信息。反应历程：,特点：反应条件温和可得到原苷元，但不适合环上也有两 个邻位醇羟基或其它易被氧化基团的苷元。,适合难水解或结构不太稳定苷元的糖苷键水解。,七 乙酰解反应,1常用试剂：醋酐 + 酸 所用催化剂酸有H2SO4、HClO4、CF3COOH或Lewis酸（ZnCl2、BF3）等。 2反应条件：一般是在室温放置数天。 3反应机理： 与酸催化水解相似，CH3CO+(乙酰基，Ac）先进攻呋喃或吡喃环上的氧原子。,