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天然药物化学--卫生部规划教材(第四版)主审:姚新生 主编:吴立军 副主编:吴继洲 .pdf

天然药物化学--卫生部规划教材(第四版)主审:姚新生 主编:吴…

上传者: lwjxz 2011-07-14 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《天然药物化学--卫生部规划教材(第四版)主审:姚新生 主编:吴立军 副主编:吴继洲 pdf》,可适用于自然科学领域,主题内容包含卫生部规划教材-第四版第一章总论第二章糖和苷第三章苯丙素类第四章醌类化合物第五章黄酮类化合物第六章萜类和挥发油第七章三萜及其苷类第八章甾体及其苷类第符等。

卫生部规划教材-第四版第一章总论第二章糖和苷第三章苯丙素类第四章醌类化合物第五章黄酮类化合物第六章萜类和挥发油第七章三萜及其苷类第八章甾体及其苷类第九章生物碱第一章一、概述三、提取分离的方法四、结构研究方法二、生物合成第一章总论天然药物化学是药物化学的一个分支学科。它主要用现代科学理论和技术方法研究天然化学物资具体内容包括主要类型的天然化学成分的结构类型、提取分离方法、结构测定等。天然药物来源:植物(为主)、动物、矿物天然药物中的活性成分是其药效的物资基础。例如:一、概述lephedrine左左左左左平平、解解CCHNHCHHCHHO(左左Ephedraspp中〕一、概述OOHOOHrutinoseOHOHRutin芦芦降降降降降降、防防降防防动动动动动动动动动动(槐槐槐Sophorajaponica动槐的中〕一、概述由于现代科学技术进步特别是将波谱解析方法(NMR、MS、IR、UV)用于推导化合物的结构甚至用X-晶体衍射来确定化合物结构的发展以及分离手段的进步天然药化的发展速度大为加快发现的新化合物数目大为增加微量成分、水溶性成分的分离、提纯稳定性差的活性物资的分离等也不再是难题了。天然药物化学本身也已不再是原先的分离提取、结构鉴定而是逐步发展成生测指导下的分离提取、结构鉴定及半合成修饰和全合成紧密结合的一门学科。一、概述一、概述三、提取分离的方法四、结构研究方法二、生物合成第一章总论)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定)提取方法粉碎成粗粉有机溶剂法和水提法水蒸气蒸馏法升华法)分离纯化法根据物质溶解度的不同进行分离a温度不同,溶解度不同b改变溶液的极性去杂c酸碱法d沉淀法三、提取分离的方法根据物质分配比不同极性分离a液液萃取法b反流分布法c液滴逆流层析法d高速逆流层析法eGC法fLC法:LC分配层析载体主要有硅胶,硅藻土,纤维素等有正反相之分压力有低、中、高之分载量有分析、制备之分。三、提取分离的方法根据物质吸附性不同极性分离a※极性吸附剂(如SiO,AlO)极性强吸附力大※非极性吸附剂(如活性炭-对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。b化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小而定溶剂的极性大小可按其介电常数(ε)大小排列(极性渐大>):己烷苯无水乙醚CHClAcOEt乙醇甲醇水ε三、提取分离的方法c氢键力吸附聚酰胺吸附层析洗脱剂的洗脱力由小到大为:水>甲醇>丙酮>NaOH液>甲酰胺>尿素水液根据物质分子的大小进行分离如葡萄糖凝胶(SephadexGandLH)过泸法等根据物质解离程度不同的分离法离子交换法:强酸:SOH强碱:N(CH)Cl弱酸:COH弱碱:NH(NH,N)三、提取分离的方法一、概述三、提取分离的方法四、结构研究方法二、生物合成第一章总论从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构鉴定,方法有波谱法,化学法,文献调研等。)纯化和干燥化合物的样品)通过文献调研理化常数和化学定性分析等初步判断结构类型)由波谱法等确定分子式分子量不饱和度进一步推出结构官能团--推出结构片断或骨架-推出平面结构-确定其构型构象。四、结构研究方法第二章一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离第二章糖和苷一、概述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。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。一、概述一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离第二章糖和苷单糖结构的表示方法:OHHHOHOHHOHHCHOHCHOOCHOHHHOHHOHOHHOHHOCHOHHHOHHOHOHHHOHOOOO二、单糖的立体化学Fisher式Haworth式成环状结构后多了一个手性碳端基碳离端基碳最远的碳原子的构型D型/L型(Haworth式限于羰基碳与该原子成环的)OHHHOHOHHOHHCHOHCHOOHHHOHOHHOHHCHOHCHOOCHOHHHOHHOHOHHOHOCHOHHHOHHOHOHHOH D型L型 D型L型二、单糖的立体化学绝对构型:端基碳(anomericcarbon)的相对构型α型/β型(Haworth式限于羰基碳与该原子成环的)是C相对于C的构型因此βD糖和αL糖的端基碳原子的构型是一样的。差向异构体:二、单糖的立体化学OCHOHHHOHHOHOHHOHHOCHOHHHOHHOHOHHOHHOCHOHHHOHHOHOHHOHHOCHOHHHOHHOHOHHOHHβDαLαDβL吡喃糖(pyranose六员环)/呋喃糖(furanose五员环)吡喃糖的优势构象--椅式。OOOOOOCC,BB,COH单糖的构象:二、单糖的立体化学一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离第二章糖和苷CHOCCCCHOHOHHHHOHHOOOH,OHOHOHOHH,OHOHOHOHOH,OHOHOHHOHC三、糖和苷的分类一、单糖:已发现多种,C~C,多以结合态存在可分为以下几类:、五碳醛碳(aldopentoses)有L阿拉伯糖(Larabinose)D木糖(Dxylose)D来苏糖(Dlyxose)D核糖(Dribose)等。L阿拉伯糖的结构如下:三、糖和苷的分类、六碳醛糖(aldohexose)常见的有D葡萄糖(Dglucose)D甘露糖(Dmannose)D阿洛糖(Dallose)D半乳糖(Dgalactose)等。其中以D葡萄糖最为常见。CHOCCCCOHHHHOOHHOOH,OHOHOHOHH,OHOHHOHOOH,OHOHOHHOHCHOHCHOHCHOHHOHCCHOHCHOHHCCCCHHOOHHOHOOHOHOHOHOCHOHHOHCHOHOHCHOHHCHOHH三、糖和苷的分类、六碳酮糖(ketohexose,hexulose)如D果糖(Dfructose)L山梨糖(Lsorbose)等。下图为αD果糖的结构:返回、甲基五碳糖常见的有L鼠李糖(Lrhamnose)L夫糖(Lfucose)和D鸡纳糖(Dquinovose)。如L鼠李糖的结构。、支碳链糖糖链中含有支链如D芹糖(Dapiose)和D金缕梅糖(Dhamamelose,结构如下)CHOHCCCCOHHHHOOOHHOOHHOHCHOHHCHH,OH三、糖和苷的分类OOHHOHOH,OHCHOHCHOHCCCCHOHOHHOHCOHHOHH、氨基糖(aminosugar)单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基。如庆大霉素的结构:、去氧糖(deoxysugars)单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖常见的有去氧糖、甲基五碳糖、,二去氧糖及其O甲醚等。该类糖在强心苷和微生物代谢产物中多见并有一些特殊的性质。如L黄花夹竹桃糖(Lthevetose)是,二去氧糖的O甲醚。三、糖和苷的分类OCHNHNHOOHONHNHOOHNHCHOH绛绛糖糖脱脱脱脱糖加加糖糖OHCOOHCHH,OH、糖醛酸(uronicacid)单糖分子中的伯醇基氧化成羧基常结合成苷类或多糖存在常见的如葡萄糖醛酸(glucuronicacid)和半乳糖醛酸(galactocuronicacid)。OOHOHHOH,OHOOHOHOHH,OHOH,OHOHOHCOOHCOOHOHHO三、糖和苷的分类糖醛酸易环合成内酯在水溶液中呈平衡状态。OOHOHHOCOOHH,OHOOHOHOHCOOHH,OHOH,OHOHOOHHOH三、糖和苷的分类二、低聚糖(oligosaccharides寡糖):由~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。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。OOOOOH,OHO三、糖和苷的分类D葡萄糖αβD果糖樱草糖(primverose,还原糖)蔗糖(sucrose,非还原糖)OβDxylopyranosylDglucopyranose也可命名D木糖βD葡萄糖βD果糖OβDglucopyranosylDfructofuranose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。OOOOOOOOO三、糖和苷的分类三、多聚糖(polysaccharides,多糖)是由个以上的单糖基通过苷键连接而成。聚合度:以上至几千性质:与单糖和寡糖不同无甜味非还原性分类: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淀粉肝糖元三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类按组成分由一种单糖组成--均多糖(homosaccharide)由二种以上单糖组成--杂多糖(heterosaccharide)系统命名:均多糖:在糖名后加字尾an如葡聚糖为glucan。杂多糖:几种糖名按字母顺序排列后再加字尾an如葡萄甘露聚糖为glucomannan四、苷类(glycoside)(又称配糖体)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等原子或直接通过NN键相连。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。三、糖和苷的分类苷类化合物的分类: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。三、糖和苷的分类一氧苷:苷元与糖基通过氧原子相连根据苷元与糖缩合的基团的性质不同分为以下几类:()醇苷:是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。比较常见如本书所讲皂苷强心苷均属此类。()酚苷:苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。较常见如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。三、糖和苷的分类()氰苷:主要是指α羟基腈的苷。该类化合物多为水溶性不易结晶在酸和酶催化时易于水解。生成的苷元α羟基腈很不稳定立即分解为醛(酮)和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发生异构化。该类化合物中的芳香族氰苷分解后生成苯甲醛(有典型的苦杏仁味)和氢氰酸因而可以用于镇咳。如苦杏仁可用于镇咳正是由于其中的苦杏仁苷(amygdalin)分解后可释放少量HCN的结果。三、糖和苷的分类稀酸脱浓酸稀酸OOHOONOOOHCNHOOOOHCNHOOOOCHNHNHCHOOCOOOOOOOOHCOHCOOHCHOHCOOH苦杏仁苷三、糖和苷的分类()酯苷:苷元的羟基与糖端基脱水而成的苷。酯苷的特点:苷键既有缩醛的性质又有酯的性质易为稀酸和稀碱水解。例如存在于所有百合科植物特别是郁金香属植物如杂种郁金香(Tulipahybrida)中的化合物山慈菇苷A(tuliposideA)有抗真菌活性。但该化合物不稳定放置日久易起酰基酰基重排反应苷元由C-OH转至COH上同时失去抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯A(tulipalinA)。OOCHOHCHOOOCHOHCHOOOCHH,OHglu山慈菇苷山慈菇内酯A三、糖和苷的分类某些二萜和三萜醇苷常有双糖链其中一个糖链有接在羧基上成酯苷结构尤其在三萜皂苷中多见。如中药地榆的根和根茎能凉血止血除了含有鞣质外还含有乌苏酸的苷如地榆皂苷E是一个双糖链的苷其中一个为酯苷。OSCNCHCHCHCHSCHOOSO三、糖和苷的分类()吲哚苷:指吲哚醇和糖形成的苷在豆科和蓼科中有分布苷元无色但易氧化是暗蓝色的靛蓝具有反式结构中药青黛就是粗制靛蓝民间用以外涂治疗腮腺炎有抗病毒作用。(p结构)三、糖和苷的分类二硫苷:是糖的端基OH与苷元上巯基缩合而成的苷。如萝卜中的萝卜苷。芥子苷是存在于十字花科植物中的一类硫苷其通式如下几乎都是以钾盐的形式存在。经其伴存的芥子酶水解生成的芥子油含有异硫氰酸酯类、葡萄糖和硫酸盐具有止痛和消炎作用。OSCNCHCHCHCHSCHOOSORCNSOSOglcKHCCHCHCNSOSOglcK芥子苷通式黑芥子苷三、糖和苷的分类三氮苷:糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮苷是生物化学领域中的重要物质。如核苷类化合物。四碳苷:是一类糖基和苷元直接相连的苷。组成碳苷的苷元多为酚性化合物如黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌和没食子酸等。尤其以黄酮碳苷最为常见。碳苷常与氧苷共存它的形成是由苷元酚羟基所活化的邻对位的氢与糖的端基羟基脱水缩合而成。因此在碳苷分子中糖总是连在有间二酚或间苯三酚结构的环上。黄酮碳苷的糖基均在A环的位或位。碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。三、糖和苷的分类OOHOHOO如豆科植物葛和野葛的根中含有的葛根素(puerarin)对心血管系统有较强的活性有明显的扩张冠状动脉增加冠脉流量降低血压的作用。该化合物即为异黄酮的碳苷位直接与葡萄糖相结合。三、糖和苷的分类OHOHOHOHHgluOHOHHgluOHgluOHOHOOHgluglu碳苷脱苷碳苷三、糖和苷的分类一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离第二章糖和苷一性状: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。OCHOHOHOHOOOCHOHOHOHOHCOOOCHOHOHOHOH四、糖和苷的理化性质(一)物理性质二溶解性: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元的苷元(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。四、糖和苷的理化性质(一)物理性质三旋光性: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、糖和苷的理化性质(一)物理性质一、氧化反应:单糖分子中有醛(酮)、醇羟基和邻二醇等结构均可以与一定的氧化剂发生氧化反应一般都无选择性。但过碘酸和四醋酸铅的选择性较高一般只作用于邻二羟基上。以过碘酸氧化反应为例:()过碘酸反应的基本方式:作用缓和选择性高限于同邻二醇、α氨基醇、α羟基醛(酮)、邻二酮和某些活性次甲基上基本反应如下:四、糖和苷的理化性质(二)化学性质CCOHOHIOCHOOHCCCOHOIOCHOCOOH四、糖和苷的理化性质(二)化学性质CCCOHOHIOCHOOHCCCNHOHIOCHOOHCOHHCOOHNH()糖的裂解OOHOHOHOHHOHCOHCOCHOHOHCOHCOHCHOHHCOOHIOHCOOHIOHCHOHCOOHOOHOOHOHHOHCHCOOHIOOOHOHHOHCOCHCHOOHCOOHOHCCHOOHCOHOHCOCHCHHCOOHOHCCHCHOHOHCOCHOOHOHOOHOH四、糖和苷的理化性质(二)化学性质()作用机理:先生成五元环状酯的中间体。在酸性或碱性介质中过碘酸以一价的HIO-(水合离子)作用。结构式见书P。上述机理可以解释在弱酸或中性介质中顺式,二元醇比反式的反应快得多因为顺式结构有利于五元环中间体的形成。在连续有三个邻羟基的化合物中如有一对顺式的邻羟基的就比三上互为反式的容易氧化得多故对同样的六碳吡喃糖苷半乳糖和甘露糖苷的氧化速率比葡萄糖苷高。如书中P结构A,B,C所示。四、糖和苷的理化性质(二)化学性质另外有些结构刚性较强使得反式邻二醇固定在环的两侧而无扭转的可能此时虽有邻二醇也不能发生过碘酸反应。因此对阴性结果的判断应慎重。()应用:对糖的结构的推测如糖和苷中氧环的形式碳原子的构型多糖中糖的连接位置和聚合度的决定都有很大的用处。四、糖和苷的理化性质(二)化学性质二、糠醛形成反应:单糖的浓酸(~N)作用下失三分子水生成具有呋喃环结构的糠醛类化合物。多糖则在矿酸存在下先水解成单糖再脱水生成同样的产物。由五碳糖生成的是糠醛(R=H)甲基五碳糖生成的是甲糠醛(R=Me)六碳糖生成的是羟甲糠醛(R=CHOH)。糠醛衍生物和许多芳胺、酚类可缩合成有色物质可用于糖的显色和检出。如Molish试剂是浓硫酸和α萘酚。四、糖和苷的理化性质(二)化学性质ORCHO一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离第二章糖和苷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。一、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,HSO,乙酸和甲酸等。反应的机理是:苷原子先质子化然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体在水中溶剂化而成糖。以氧苷为例其机理为:五、苷键的裂解机理质子化脱苷元互变溶剂化脱质子由上述机理可以看出影响水解难易程度的关键因素在于苷键原子的质子化是否容易进行有利于苷原子质子化的因素就可使水解容易进行。主要包括两个方面的因素:()苷原子上的电子云密度()苷原子的空间环境OHOROHORHOHOHaOHOHOHHHORHORHOHOHH:H,OH五、苷键的裂解具体到化合物的结构则有以下规律:()按苷键原子的不同酸水解难易程度为:N苷>O苷>S苷>C苷原因:N最易接受质子而C上无未共享电子对不能质子化。()呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解水解速率大~倍。原因:呋喃环平面性各键重叠张力大。图()酮糖较醛糖易水解。原因:酮糖多呋喃环结构且端基上接大基团CHOH。图五、苷键的裂解五、苷键的裂解()吡喃糖苷中吡喃环C上的取代基越大越难水解故有:五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖>位接COOH的糖原因:吡喃环C上的取代基对质子进攻有立体阻碍。图()去氧糖>羟基糖>氨基糖原因:位羟基对苷原子的吸电子效应及位氨基对质子的竞争性吸引OOOOHOONHO()芳香属苷(如酚苷)因苷元部分有供电子结构水解比脂肪属苷(如萜苷、甾苷等)容易得多。某些酚苷如蒽醌苷、香豆素苷不用酸只加热也可能水解。即芳香苷>脂肪苷原因:苷元的供电子效应使苷原子的电子云密度增大。五、苷键的裂解()苷元为小基团者苷键横键的比苷键竖键的易于水解因为横键上原子易于质子化苷元为大基团者苷键竖键的比苷键横键的易于水解这是由于苷的不稳定性促使水解。原因:小苷元在竖键时环对质子进攻有立体阻碍。OOHCHOHOHOHOHRsmallOHOCHOHOHOHOHRsmallOOHCHOHOHOHOHRbigOHOCHOHOHOHOHRbig五、苷键的裂解()N苷易接受质子但当N处于酰胺或嘧啶位置时N苷也难于用矿酸水解。原因:吸电子共轭效应减小了N上的电子云密度。例:P朱砂莲苷酰胺注意:对酸不稳定的苷元为了防止水解引起皂元结构的改变可用两相水解反应。(例仙客来皂苷的水解P)五、苷键的裂解二、乙酰解反应在多糖苷的结构研究中为了确定糖与糖之间的连接位置.常应用乙酰解开裂一部分苷键保留另一部分苷键然后用薄层或气相色谱鉴定在水解产物中得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。反应用的试剂为乙酸酐与不同酸的混合液常用的酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸(如氯化锌、三氟化硼等)。乙酰解的反应机理与酸催化水解相似它是以CHCO为进攻基团。五、苷键的裂解苷发生乙酰解的速度与糖苷键的位置有关。如果在苷键的邻位有可乙酰化的羟基则由于电负性可使乙酰解的速度减慢。从二糖的乙酰解速率可以看出苷键的乙酰解一般以苷键最易断裂其次为苷键和苷键而以苷键最难开裂。下列为一种五糖苷的乙酰解过程其分子组成中含有D木糖、D葡萄糖、D鸡纳糖和D葡萄糖甲醚。当用醋酐ZnCl乙酰解后TLC检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化物并与标准品对照进行鉴定由此可推出苷分子中糖的连接方式。五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解乙酰化反应的操作较为简单条件较温和。一般可将苷类溶于醋酐或醋酐与冰醋酸的混合液中加入%一%量的浓硫酸在室温下放置天将反应液倒入冰水中.并以碳酸氢钠中和至pH再用氯仿萃取其中的乙酰化糖然后通过柱色谱分离就可获得单一的成分这些单一成分再用TLC或GC进行鉴定。三、碱催化水解:一般的苷对碱是稳定的不易被碱催化水解故多数苷是采用稀酸水解。但是酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和β吸电子基取代的苷易为碱所水解,如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。但有时得到的是脱水苷元。例如藏红花苦苷的水解:原因:其中藏红花苦苷苷键的邻位碳原子上有受吸电子基团活化的氢原子当用碱水解时引起消除反应而生成双烯结构。五、苷键的裂解HHOHOglcOHOglcOHOHCHOCC四、酶催化水解酶水解的优点:专属性高,条件温和(P)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级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例P转化糖酶水解β果糖苷键麦芽糖酶水解α葡萄糖苷键杏仁苷酶水解β葡萄糖苷键,专属性较低纤维素酶水解β葡萄糖苷键目前使用的多为未提纯的混合酶。五、苷键的裂解五、过碘酸裂解反应用过碘酸氧化,二元醇的反应可以用于苷键的水解,称为Smith裂解,是一种温和的水解方法适用的情况:苷元结构不稳定,C苷不适用的情况:苷元上也有,二元醇反应的基本方法:五、苷键的裂解OCHOHOHOHOHORIOOCHOHOROHCOHCBHOCHOHORHOHCHOHCHCHOHCHOHOHCHOCHOHROH应用于碳苷的情况:五、苷键的裂解OCHOHOHOHOHRIOBHHCHOHCHOHOHCHOHRCHOHIORCHOHCOOH该反应的应用:苷元不稳定的苷,以及碳苷用此法进行水解,可得到完整的苷元,这对苷元的研究具有重要的意义此外,从降解得到的多元醇,还可确定苷中糖的类型如联有葡萄糖,甘露糖,半乳糖或果糖的C苷经过降解后,其降解产物中有丙三醇联有阿拉伯糖,木糖的C苷经过降解后,其降解产物中有乙二醇而联有鼠李糖,夫糖或鸡纳糖的C苷经过降解后,其降解产物中应有丙二醇五、苷键的裂解五、苷键的裂解OCHOHOHOHRIOBHHCHOHCHOHCHOHRCHOHIORCHOHCOOHOCHOHOHOHRIOBHHCHCHOHOHCHOHRCHOHIORCHOHCOOHC鼠鼠糖苷一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离第二章糖和苷NMR技术的发展使得苷类化合物的结构鉴定比较容易进行。糖和苷类化合物NMR谱解析的难点:信号分布范围窄偶合关系复杂。六、糖的NMR特征一、糖的HNMR特征化学位移规律:端基质子:~ppm特点:比较容易辨认用途:确定糖基的个数确定糖基的种类DNMR谱上糖信号的归属糖的位置的判断六、糖的NMR特征六、糖的NMR特征六、糖的NMR特征甲基质子:~ppm特点:比较容易辨认用途:确定甲基五碳糖的个数确定甲基五碳糖的种类确定甲基五碳糖的位置DNMR谱上甲基五碳糖信号的归属六、糖的NMR特征其余质子信号:~ppm特点:信号集中,难以解析归属:往往需借助DNMR技术六、糖的NMR特征偶合常数:与两面角有关两面角度J=Hz两面角或度J~Hz两面角度J~Hz对于糖质子当H为直立键时位苷键的取向不同H与H的两面角不同偶合常数亦不同:βD和αL型糖的H和H键为双直立键φ=J=~HzαD和L型糖的H为平伏键H双直立键φ=J=~HzOHOHORHOHOHHOROHROCHOHOORHCHOH六、糖的NMR特征因此六碳醛糖的优势构象为C型其中C构型与D葡萄糖相同的D半乳糖、D阿洛糖的优势构象中H均为直立键其成α苷键时端基质子与H的偶合常数均为Hz左右而当其成β苷时端基质子与H的偶合常数均为Hz左右。OHOHORHOHOHHOHCOHOHORHOHOHCHOHOHOHORHOHOHHOHC六、糖的NMR特征βD葡萄糖苷αD半乳糖苷βD阿洛糖苷例如:βD葡萄糖和αD葡萄糖的混合物在氢谱上显示两个端基质子信号不仅化学位移有差别偶合常数差别也很明显。其中βD葡萄糖的端基质子信号为δJ=Hz。而αD葡萄糖的端基质子信号为δJ=Hz。六、糖的NMR特征但是当H为平伏键的情况下H无论处于平伏键还是直立键与H的两面夹角均约度故不能用该法判断苷键构型。OHOHORHOHOHHOROHROCOHHOORHCOHHOHOHORHOHOHHOHCOHOHORHOHOHHOCH六、糖的NMR特征因此六碳醛糖中C构型与葡萄糖不一致的D甘露糖的苷键就不能用端基质子的偶合常数来判断其构型。βD甘露糖苷αD甘露糖苷例如:βD甘露糖和αD甘露糖的混合物在氢谱上虽显示两个端基质子信号化学位移有差别但偶合常数差别很不明显。六、糖的NMR特征同样甲基五碳糖中的L鼠李糖的C构型虽与D葡萄糖相同但其优势构象为C式H为平伏键其苷键的构型亦不能用该方法判断。CHOHHHHCHOOHOHOHOHHCHHOHOHCHOOHHHHOHOHOHORHOHOHHOHCOCHHOHOHOHORH六、糖的NMR特征对于这类糖的苷可以利用糖苷的H的化学位移不同来区别。另外用门控偶技术可以得到端基质子和端基碳的偶合常数即JCH来区别。如吡喃糖苷的H是横键质子(α苷键)时该J值为Hz而H是竖键质子(β苷键)时该J值为Hz。(见教材P)六、糖的NMR特征二、糖的CNMR特征糖上碳信号可分为几类大致范围为:CH~ppm甲基五碳糖的C一般有几个信号(扣除苷元中的甲基)可表示有几个甲基五碳糖存在。CHOH~ppmC或CCHOH~ppm糖氧环上的C~COCHO~ppm端基C或C,在此范围内有几个信号可视为有几种糖存在于糖链的重复单位中。六、糖的NMR特征一般来说碳原子上有αOH的较带βOH的信号较在高场处。如具有C构象的D葡萄糖苷的端基碳信号α型的为~而β型的为~ppm便此可区别α和β异构体。六、糖的NMR特征三、苷化位移概念:(见教材)苷化位移值和苷元的结构有关与糖的种类无关。例如:C位移C位移βD葡萄糖甲基βD葡萄糖苷βD半乳糖甲基βD半乳糖αL鼠李吡喃糖甲基αL鼠李糖苷六、糖的NMR特征苷元端基碳苷元α碳苷元β碳CH~~CHCHR~~~CH(CHR)~~~C(CHR)~~~六、糖的NMR特征苷元若为链状结构端基碳的苷化位移随着苷元为伯、仲、叔基而递减但对苷元的α碳和β碳的苷化位移影响不大例如:同为葡萄糖的苷苷元不同其苷化位移范围(ppm)为苷元为环醇时的苷化位移规律(教材P~)若羟基的β位无烷基取代则α碳与端基碳的苷化位移值与开链的仲醇相似。如果羟基的β位有烷基取代那么α碳和端基碳的苷化位移与苷元的α碳的手性及糖的端基手性都有关系。具体可分为两种情况:)苷元的α碳的手性及糖的端基手性R或S即二者相同则α碳与端基碳的苷化位移值与β位无烷基取代的环醇时相同即与开链的仲醇相似即ppm左右。六、糖的NMR特征六、糖的NMR特征)苷元的α碳的手性及糖的端基手性不相同则α碳与端基碳的苷化位移值比β位无烷基取代的环醇相应的碳的苷化位移大ppm左右即大约ppm。)同五异十其余七:)同小异大:指β碳)酯苷和酚苷:特殊αC向高场位移。一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离第二章糖和苷多糖的结构测定与常见天然产物有许多不同之处,本节不做详细介绍天然产物中的苷类成分多为固体化合物.其结构鉴定应通过以下各项程序进行:一、纯度的测定TLC熔点色谱鉴别二、分子量及分子式的测定近年来广泛应用质谱分析的方法则定分子量和分子式。苷类化合物一般极性较大无挥发性遇热气化时易于分解采用电子轰击质谱(EIMS)常常不能获得分子离子峰。现多采用化学电离质谱(CIMS)、场解吸质谱(FDMS)、快原子轰击质谱(FABMS)和电喷雾质谱(ESIMS)等方法来获得分子离子蜂尤其是ESIMS及FABMS两种质谱法更是目前测定苷类分子量常用的方法。七、糖链结构的测定电喷雾质谱(ESIMS)的基本原理ESI是在毛细管的出口处施加一高电压所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴随着溶剂蒸发液滴表面积缩小导致分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。电喷雾离子化的特点是产生多电荷离子而不是碎片离子使质量电荷比降低到多数质量分析仪都可以检测的范围因而大大扩张了分子量的分析范围。离子的真实分子量可以根据质荷比及所带电荷数计算出一般由计算机软件完成。电喷雾质谱可忍受少量的盐和缓冲液但盐和缓冲液的存在会使仪器的灵敏度降低。电喷雾质谱的优点是它可以方便地与多种分离技术联用如液质联用和毛细管电泳质谱联用等。七、糖链结构的测定三、组成苷的苷元和单糖的鉴定将苷用稀酸或酶进行水解使生成苷元和各种单糖然后再对这些水解产物进行签定。(一)苷元的结构鉴定苷元的结构类型不一需要通过某些化学反应先确定其结构类型和基本母核结构再按照所属类型分别进行研究其方法将在有关章节中逐一介绍。(二)组成苷中糖的种类鉴定通常采用PC、TLC等方法对水解液进行鉴定也可以直接通过解析苷的或二维NMR谱进行鉴定。糖类的PC常用的展开剂大多为含水的溶剂系统如正丁醇醋酸水(::)EtOAc吡啶水(::)等其Rf值与溶剂的含水量有关因此配制展开剂时必须注意尤其对于三元组成的展开刑其混合比例更应力求正确并需用标准品同时点样作为对照。七、糖链结构的测定糖类的TLC常选用硅胶薄层由于糖的极性强一般点样量不能大于ug但这一缺点在用硼酸溶液或一些无机盐的水溶液代替水调制吸附剂进行铺板就能显著提高上样量并改善分离效果。制备这种硅胶薄层时所用的盐一般是强碱弱酸(或中强酸)的盐如molL的磷酸氢二钠或磷酸二氢钠的水溶液。用这种盐溶液制备的硅胶板分离糖时其上样量可达~ug。糖类硅胶薄层色谱常用的展开剂为正丁醇丙酮水、正丁醇醋酸水或正丁醇吡啶水。糖的PC或TLC所用的显色剂有些是相同的其显色原理主要是利用糖的还原性或由于形成糖醛后引起的呈色反应。有些显色剂不仅可以决定糖的斑点的位置尚可区分其类型。常用的显色剂有苯胺邻苯二甲酸试剂、三苯四氮盐试剂(TTC试剂)、间苯二酚盐酸试剂、双甲酮磷酸试剂等。这些显色剂对不同的糖往往显不同的颜色如苯胺邻苯二甲酸试剂对已醛糖和糖醛酸显棕色对戊醛糖显红色。间苯二酚盐酸试剂对已醛糖显紫色对糖醛酸和戊醛糖显蓝色。七、糖链结构的测定有些显色剂中含有硫酸因此只能用于TLC。例如茴香醛硫酸试剂、间苯二酚硫酸试剂、α萘酚硫酸试剂、百里酚硫酸试剂、酚硫酸试剂等。喷后一般要在左右加热数分钟至斑点显现。以CMCNa为粘合剂的硅胶薄层在使用含浓硫酸的显色剂时亦应注意加热的温度与时间。利用近年发展起来的二维NMR谱也可以有效地鉴定苷分子中糖的种类。如二维HH相关谱(HHCOSY)、HC相关谱(HCCOSY)等亦可用来鉴定苷中组成糖的种类。七、糖链结构的测定(三)苷中糖的数目的测定利用PC或TLC法鉴定苷水解液中糖的种类还可进一步采用光密度扫描法测定备单糖斑点的含量算出各单糖的分子比以推测组成苷的糖的数目。近年测定苷中糖的数目大多是通过光谱测定完成的。例如利用质谱测定苷和苷元的分子量然后计算其差值并由此求出糖的数目。利用氢谱根据出现的糖端基质子的信号数目来确定苷中糖分子的数目或是将苷制成全乙酰化或全甲基化衍生物根据在氢谱中出现的乙酰氧基或甲氧基信号的数目推测出所含糖的数目。常见的是利用碳谱根据出现的糖端基碳信号的数目(一般位于~ppm处)或者根据苷分子总的碳信号数目与苷元碳信号数目的差值推断出糖的数目。此外利用二维HH相关谱和HC相关谱也是确定苷中糖的数目的有效方法。七、糖链结构的测定四、苷分子中苷元和糖、糖和糖之间连接位置的确定(一)苷元和糖之间连接位置的确定以前通过分析由化学降解或酶解得到的产物来确定糖与苷元之间的连接位置现在这种方法逐渐被NMR谱的解析所取代。CNMR谱是确定苷元与糖之间连接位置的有效方法。在碳谱中苷元羟基因与糖结合成苷故可产生苷化位移。利用苷化位移规律将苷和苷元的碳谱相比较就可以很容易地辨别出苷元的哪个碳原子与糖相连接。近年二维NOE相关谱和远程同核(或异核)相关谱(如CHCOSY及HMBC谱)等技术亦广泛用于确定苷元的连糖位置。七、糖链结构的测定(二)糖与糖之间连接位置的确定可采用化学方法或光谱(NMR)分析法进行。.化学方法部分水解法以缓和酸水解和酶水解法最为常用。缓和酸水解多使用低浓度的无机强酸或中强度的有机酸(如草酸)进行水解可使苷中的部分糖水解脱去。例如:七、糖链结构的测定由于在水解产物中检出木糖.因此可以确定木糖连接在末端。利用苷的乙酰解使开裂一部分苷键保留另一部分苷键分析水解产物中得到的乙酰化低聚糖也可以确定糖的连接顺序。此外还可以将苷的全甲基化物进行甲醇解然后分析其甲醇解产物也可以获得有关糖与糖之间连接顺序的信息。七、糖链结构的测定一般方法是:先将苷进行全甲基化然后用含%~%盐酸的甲醇进行甲醇解即可得到末完全甲醚化的各种单糖而连接在最末端的一定是全甲醚化的单糖。根据这些甲醚化的单糖中羟基的位置即可对糖与糖之间的连接位置作出判断。采用的方法通常是将这些甲醚化的单糖进行了TLC鉴定并与标准品对照。近来亦有用GCMS联用仪对其进行鉴定的报道。全甲基化苷的甲醇解反应如下:七、糖链结构的测定如:上式中苷通过全甲基化及甲醇解反应后将甲醇解的产物进行TLC鉴定可知除苷元以外.所得到的两种甲醚化单糖为,,三O甲基吡喃木糖甲苷和,,三O甲基吡喃葡萄糖甲苷。由于前者是全甲基化的木糖因此可推断木糖是在末端而后者是未完全甲醚化的葡萄糖在其C位上有一羟基因此可推断它不仅与苷元相连并在C位上与木糖相连接。七、糖链结构的测定苷的甲基化反应常用的方法主要有以下四种前两种为经典的方法,后两种是半微量的现代方法。()Haworth法:用硫酸二甲酯和氢氧化钠(或碳酸钠、碳酸钾)可使醇羟基甲基化。其缺点是甲基化能力较弱如果欲进行全甲基化反应必须进行多次反应才能达到目的()Purdie法:用碘甲烷和氧化银为试

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