天然药物化学专家讲座.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,天然药物化学专家讲座,第1页,总论,第一章,天然药物化学专家讲座,第2页,一、概述,三、提取分离方法,四、结构研究方法,二、生物合成,第一章 总论,天然药物化学专家讲座,第3页,天然药品化学是药品化学一个分支学科。它主要用当代科学理论和技术方法研究天然化学物资；详细内容包含主要类型天然化学成份,结构类型,、,提取分离方法,、,结构测定等天然药品起源:植物（为主）、动物、矿物天然药品中活性成份是其药效物资基础。,比如：,一、概 述,天然药物化学专家讲座,第4页,一、概 述,天然药物化学专家讲座,第5页,一、概 述,天然药物化学专家讲座,第6页,因为当代科学技术进步，尤其是将波谱解析方法,（,NMR、MS、IR、UV,）,用于推导化合物结构，甚至用X晶体衍射来确定化合物结构发展，以及分离伎俩进步，天然药化发展速度大为加紧，发觉新化合物数目大为增加，微量成份、水溶性成份分离、提纯；稳定性差活性物资分离等也不再是难题了。,天然药品化学本身也已不再是原先分离提取、结构判定，而是逐步发展成生测指导下分离提取、结构判定，及半合成修饰和全合成紧密结合一门学科,。,一、概 述,天然药物化学专家讲座,第7页,一、概述,三、提取分离方法,四、结构研究方法,二、生物合成,第一章 总论,天然药物化学专家讲座,第8页,1)提取前文件查阅综述和药材生药判定,2)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,3)分离纯化法,依据物质溶解度不一样进行分离,a.,温度不一样,溶解度不一样,b.,改变溶液极性去杂,c.,酸碱法,d.,沉淀法,三、提取分离方法,天然药物化学专家讲座,第9页,依据物质分配比不一样极性分离,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,e.,GC法,f.,LC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、提取分离方法,天然药物化学专家讲座,第10页,依据物质吸附性不一样极性分离,a.,极性吸附剂,（如SiO,2,Al,2,O,3,.),极性强，吸附力大,非极性吸附剂,(如,活性炭,对非极性化合物吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂极性降低而增大)。,b.,化合物极性大小依化合物官能团极性大小,而定;,溶剂极性大小可按其介电常数(,)大小排列,（极性渐大 ）:,己烷,苯,无水乙醚,CHCl,3,AcOEt,乙醇,甲醇,水,1.88,2.29,4.47,5.20,6.11,26.0,31.281.0,三、提取分离方法,天然药物化学专家讲座,第11页,c.,氢键力吸附,聚酰胺吸附层析-洗脱剂洗脱力由小到大为:,水 甲醇 丙酮 NaOH液 甲酰胺 尿素水液,依据物质分子大小进行分离,如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20,.)过泸法等,依据物质解离程度不一样分离法,离子交换法：,强酸：,-SO,3,H,强碱,：,-N,+,(CH,3,),3,Cl,-,弱酸：,-CO,2,H,弱碱,：,-NH,2,(NH,N),三、提取分离方法,天然药物化学专家讲座,第12页,一、概述,三、提取分离方法,四、结构研究方法,二、生物合成,第一章 总论,天然药物化学专家讲座,第13页,从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构判定,方法有波谱法,化学法,文件调研等。,1)纯化和干燥化合物样品,2)经过文件调研，理化常数和化学定性分析等初步判断结构类型,3)由波谱法等确定分子式，分子量，不饱和度；深入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,天然药物化学专家讲座,第14页,第二章,糖和苷,天然药物化学专家讲座,第15页,一、概述,二、单糖立体化学,三、糖和苷分类,四、苷类化合物理化性质,五、苷键裂解,六、糖核磁共振性质,七、糖链结构测定,八、糖和苷提取分离,第二章 糖和苷,天然药物化学专家讲座,第16页,一、概述,糖又称作,碳水化合物,(carbohydrates)，是自然界存在一类主要天然产物，是生命活动所必需一类物质，和核酸、蛋白质、脂质一起称为生命活动所必需四大类化合物。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)，是由糖或糖衍生物等与另一非糖物质经过其端基碳原子联接而成化合物。,天然药物化学专家讲座,第17页,糖和苷类,生理活性是各种多样,，糖是植物光合作用初生产物，经过它进而合成了植物中绝大部分成份。所以糖类除了作为植物贮藏养料和骨架之外，还是其它有机物质前体。一些含有营养、强壮作用药品，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，其生理活性也各种多样，在心血管系统、呼吸系统、消化系统、神经系统以及抗菌消炎，增强机体免疫功效、抗肿瘤等方面都含有不一样活性，苷类已成为当今研究天然药品中不可忽略一类成份。许多常见中药比如人参、甘草、柴胡、黄芪、黄芩、桔梗、芍药等都含有苷类。,一、概述,天然药物化学专家讲座,第18页,一、概述,二、单糖立体化学,三、糖和苷分类,四、苷类化合物理化性质,五、苷键裂解,六、糖核磁共振性质,七、糖链结构测定,八、糖和苷提取分离,第二章 糖和苷,天然药物化学专家讲座,第19页,单糖结构表示方法：,二、单糖立体化学,Fisher,式,Haworth式,成环状结构后，多了一个手性碳-端基碳,天然药物化学专家讲座,第20页,离端基碳最远碳原子构型,D型 L型,(Haworth式限于羰基碳与该原子成环）,二、单糖立体化学,绝 对 构 型：,天然药物化学专家讲座,第21页,端基碳(anomeric carbon)相对构型,型型(Haworth式限于羰基碳与,该原子成环）,是C1相对于C5构型，所以-D-糖和-L-糖端基碳原子构型是一样。,差向异构体：,二、单糖立体化学,天然药物化学专家讲座,第22页,吡喃糖(pyranose，六员环)呋喃糖(furanose，五员环)，吡喃糖优势构象椅式。,单糖构象：,二、单糖立体化学,天然药物化学专家讲座,第23页,一、概述,二、单糖立体化学,三、糖和苷分类,四、苷类化合物理化性质五、苷键裂解,六、糖核磁共振性质,七、糖链结构测定,八、糖和苷提取分离,第二章 糖和苷,天然药物化学专家讲座,第24页,三、糖和苷分类,一、单糖:,已发觉200各种,3C8C,多以结合态存在.,可分为以下几类:,1、五碳醛碳(aldopentoses),有L-阿拉伯糖(L-arabinose)，D-木糖(D-xylose)，D-来苏糖(D-lyxose)，D-核糖(D-ribose)等。,L-阿拉伯糖结构以下：,天然药物化学专家讲座,第25页,三、糖和苷分类,2、六碳醛糖(aldohexose),常见有D-葡萄糖(D-glucose)，D-甘露糖(D-mannose)，D-阿洛糖(D-allose)，D-半乳糖(D-galactose)等。其中以D-葡萄糖最为常见。,天然药物化学专家讲座,第26页,三、糖和苷分类,3、六碳酮糖(ketohexose,hexulose),如D-果糖(D-fructose)，L-山梨糖(L-sorbose)等。下列图为-D-果糖结构：,返回,4、甲基五碳糖,常见有L-鼠李糖(L-rhamnose)，L-夫糖(L-fucose)和D-鸡纳糖(D-quinovose)。如L-鼠李糖结构。,天然药物化学专家讲座,第27页,5、支碳链糖,糖链中含有支链，如D-芹糖(D-apiose)和D-金缕梅糖(D-hamamelose,结构以下),三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第28页,6、氨基糖(amino sugar),单糖一个或几个醇羟基置换成氨基。如庆大霉素结构：,7、去氧糖(deoxysugars),单糖分子一个或二个羟基被氢原子取代糖，常见有6-去氧糖、甲基五碳糖、2,6-二去氧糖及其3-O-甲醚等。该类糖在强心苷和微生物代谢产物中多见，并有一些特殊性质。如L-黄花夹竹桃糖(L-thevetose)是2,6-二去氧糖3-O-甲醚。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第29页,8、糖醛酸(uronic acid),单糖分子中伯醇基氧化成羧基，常结合成苷类或多糖存在，常见如葡萄糖醛酸(glucuronic acid)和半乳糖醛酸(galactocuronic acid)。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第30页,糖醛酸易环合成内酯，在水溶液中呈平衡状态。,三、糖和苷分类,二、低聚糖,(oligosaccharides，寡糖)：,由29个单糖通,过苷键键合而成直链或支链聚糖称低聚糖。,分类：,按单糖个数分为,单糖、二糖、三糖,等；,按有没有游离醛基或酮基分为,还原糖和非还原,糖，若两个糖均以端基脱水缩合形成聚糖,就没有还原性。,天然药物化学专家讲座,第31页,化学命名：,把除末端糖之外叫糖基，并标明连接位置和苷键构型。,三、糖和苷分类,D-葡萄糖 1 2-D-果糖,樱草糖(primverose,还原糖),蔗糖(sucrose,非还原糖),6-O-D-xylopyranosyl-,D-glucopyranose,也可命名 D-木糖 1 6-D-葡萄糖,2-D-果糖,2-O-D-glucopyranosyl,D-fructofuranose,天然药物化学专家讲座,第32页,植物中三糖大多是以蔗糖为基本结构再接上其它单糖而成非还原性糖，四糖和五糖是三糖结构再延长，也是非还原性糖。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第33页,三、多聚糖(polysaccharides,多糖),是由10个以上单糖基经过苷键连接而成。,聚合度：,100以上至几千,性质：,与单糖和寡糖不一样，无甜味，非还原性,分类：,1.按,功效,分水不溶,，,直糖链型，主要形成动植物支持组织。,ex.纤维素，甲壳素,溶于热水,形成胶体溶液，多支链型，动植物贮存养料。,ex.淀粉，肝糖元,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第34页,三、糖和苷分类,2.按,组成,分,由一个单糖组成,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：,几个糖名按字母次序排列后，再加字尾,-an,，,如葡萄甘露聚糖为glucomannan.,天然药物化学专家讲座,第35页,四、苷类(glycoside),(又称配糖体),苷类化合物组成：,苷元(配基)：非糖物质，常见有黄酮，蒽醌，,三萜等。,苷类 苷键：将二者连接起来化学键，可经过,O,N,S等原子或直接经过N-N键相连。,糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等),苷类化合物命名：以-in 或 oside 作后缀。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第36页,苷类化合物,分类：,依据生物体内存在形式：分为原生苷、次,级苷。,依据连接单糖基个数：单糖苷、二糖苷、,三糖苷,。,依据苷元连接糖基位置数：单糖链苷、二,糖链苷,。,依据苷键原子不一样：氧苷、硫苷、氮苷、,碳苷。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第37页,一 氧苷：,苷元与糖基经过氧原子相连，依据苷元与糖缩合基团性质不一样，分为以下几类：,醇苷：,是经过醇羟基与糖端基脱水而成苷。,比较常见，如本书所讲皂苷，强心苷均属这类。,酚苷：,苷元酚羟基与糖端基脱水而成苷。,较常见，如黄酮苷、蒽醌苷多属这类。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第38页,氰苷：,主要是指,-羟基腈苷。,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。生成苷元,-羟基腈很不稳定，马上分解为醛(酮)和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发生异构化。,该类化合物中芳香族氰苷，分解后生成苯甲醛（有经典苦杏仁味）和氢氰酸，因而能够用于镇咳。如苦杏仁可用于镇咳，正是因为其中苦杏仁苷(amygdalin)分解后可释放少许HCN结果。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第39页,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第40页,酯苷：,苷元羟基与糖端基脱水而成苷。,酯苷特点：苷键现有缩醛性质，又有酯性质，易为稀酸和稀碱水解。,比如，存在于全部百合科植物，尤其是郁金香属植物如杂种郁金香(,Tulipa hybrida,)中化合物山慈菇苷A(tuliposide A)，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,1,OH转至C,6,OH上，同时失去抗真菌活性。山慈茹苷水解后马上环合生成山慈茹内酯A(tulipalin A)。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第41页,一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。如中药地榆根和根茎能凉血止血，除了含有鞣质外，还含有乌苏酸苷，如地榆皂苷E是一个双糖链苷，其中一个为酯苷。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第42页,(5),吲哚苷：,指吲哚醇和糖形成苷，在豆科和蓼科中有分布，苷元无色，但易氧化是暗蓝色靛蓝，含有反式结构，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。(p69结构）,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第43页,二 硫苷：,是糖端基OH与苷元上巯基缩合而成苷。如萝卜中萝卜苷。,芥子苷是存在于十字花科植物中一类硫苷，其通式以下，几乎都是以钾盐形式存在经其伴存芥子酶水解，生成芥子油含有异硫氰酸酯类、葡萄糖和硫酸盐，含有止痛和消炎作用。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第44页,三 氮苷：,糖端基碳与苷元上氮原子相连苷称氮苷，是生物化学领域中主要物质。如核苷类化合物。,四 碳苷：,是一类糖基和苷元直接相连苷。组成碳苷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，它形成是由 苷元酚羟基所活化邻对位氢与糖端基羟基脱水缩合而成。所以，在 碳苷分子中，糖总是连在有间二酚或间苯三酚结构环上。黄酮碳苷糖基均在A环6位或8位。碳苷类化合物含有溶解度小、难以水解特点。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第45页,如豆科植物葛和野葛根中含有葛根素(puerarin)对心血管系统有较强活性，有显著扩张冠状动脉，增加冠脉流量，降低血压作用。该化合物即为异黄酮碳苷，8位直接与葡萄糖相结合。,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第46页,三、糖和苷分类,天然药物化学专家讲座,第47页,一、概述,二、单糖立体化学,三、糖和苷分类,四、苷类化合物理化性质,五、苷键裂解,六、糖核磁共振性质,七、糖链结构测定,八、糖和苷提取分离,第二章 糖和苷,天然药物化学专家讲座,第48页,一 性状：,形：,苷类化合物多数是固体，其中糖基少能够成结晶，糖基多如皂苷，则多呈含有吸湿性无定无形粉末。,味：,苷类普通是无味，但也有很苦和有甜味，如甜菊苷(stevioside),是从甜叶菊叶子中提取得到，,属于贝壳杉烷型四环二萜多糖苷，比蔗糖甜300倍，临床上用于糖尿病患者作甜味剂用，无不良反应。,色：,苷类化合物颜色,是由苷元性质决,定。糖部分没有,颜色。,四、糖和苷理化性质,(一)物理性质,天然药物化学专家讲座,第49页,二 溶解性：,化合物糖苷化以后，因为糖引入，结构中增加了亲水性羟基，因而亲水性增强。,苷类亲水性与糖基数目有亲密关系，往往伴随糖基增多而增大，大分子苷元苷元（如甾醇等）单糖苷常可溶解于低极性有机溶剂，假如糖基增多，则苷元占百分比对应变小，亲水性增加，在水中溶解度也就增加。,所以，用不一样极性溶剂顺次提取药材时，在各提取部分都有发觉苷类化合物可能。,碳苷与氧苷不一样，不论在水中还是在其它溶剂中溶解度普通都较小。,四、糖和苷理化性质,(一)物理性质,天然药物化学专家讲座,第50页,三 旋光性：,多数苷类化合物呈左旋，但水解后，因为生成糖常是右旋，因而使混合物呈右旋。所以，比较水解前后旋光性改变，也能够用以检识苷,类化合物存在。但必须注意，有些低聚糖或多糖分子也都有类似性质，所以一定要在水解产物中必定苷元有没有，才能判断苷类存在。,四、糖和苷理化性质,(一)物理性质,天然药物化学专家讲座,第51页,一、氧化反应：,单糖分子中有醛(酮)、醇羟基和邻二醇等结构，均能够与一定氧化剂发生氧化反应，普通都无选择性。但过碘酸和四醋酸铅选择性较高，普通只作用于邻二羟基上。以过碘酸氧化反应为例：,过碘酸反应,基本方式：,作用缓解，选择性高，限于同,邻二醇、-氨基醇、-羟基醛(酮)、邻二酮和一些活性次甲基上,，基本反应以下：,四、糖和苷理化性质,(二)化学性质,天然药物化学专家讲座,第52页,四、糖和苷理化性质,(二)化学性质,天然药物化学专家讲座,第53页,(2)糖裂解,四、糖和苷理化性质,(二)化学性质,天然药物化学专家讲座,第54页,(3)作用机理：,先生成,五元环状酯中间体,。在酸性或碱性介质中，过碘酸以一价H,2,IO,5,（水合离子）作用。结构式见书P73。,上述机理能够解释在弱酸或中性介质中，顺式1,2-二元醇比反式反应快得多，因为顺式结构有利于五元环中间体形成。,在连续有三个邻羟基化合物中，如有一对顺式邻羟基，就比三上互为反式轻易氧化得多，故对一样六碳吡喃糖苷，半乳糖和甘露糖苷氧化速率比葡萄糖苷高。如书中P73 结构A,B,C所表示。,四、糖和苷理化性质,(二)化学性质,天然药物化学专家讲座,第55页,另外，有些结构刚性较强，使得反式邻二醇固定在环两侧而无扭转可能，此时虽有邻二醇也不能发生过碘酸反应。所以，对阴性结果判断应慎重。,(4)应用：,对糖结构推测，如糖和苷中氧环形式，碳原子构型，多糖中糖连接位置，和聚合度决定，都有很大用处。,四、糖和苷理化性质,二)化学性质,天然药物化学专家讲座,第56页,二、糠醛形成反应：,单糖浓酸(410N)作用下，失三分子水，生成含有呋喃环结构糠醛类化合物。多糖则在矿酸存在下先水解成单糖，再脱水生成一样产物。由五碳糖生成是糠醛（R=H），甲基五碳糖生成是5-甲糠醛（R=Me)，六碳糖生成是5-羟甲糠醛(R=CH,2,OH)。,糠醛衍生物和许多,芳胺、酚类可缩合成有色物质，可用于糖显色和检出,。如,Molish,试剂,是浓硫酸和-萘酚。,四、糖和苷理化性质,(二)化学性质,天然药物化学专家讲座,第57页,一、概述,二、单糖立体化学,三、糖和苷分类,四、苷类化合物理化性质,五、苷键裂解,六、糖核磁共振性质,七、糖链结构测定,八、糖和苷提取分离,第二章 糖和苷,天然药物化学专家讲座,第58页,苷键裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物主要反应。经过该反应，能够使苷键切断，从而更方便地了解苷元结构、所连糖种类和组成、苷元与糖连接方式、糖与糖连接方式。,惯用方法有酸水解、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,。,反应普通在,水或稀醇溶液,中进行。,惯用,酸有HCl,H,2,SO,4,乙酸和甲酸,等。,反应,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中间体，在水中溶剂化而成糖。以氧苷为例，其机理为：,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第59页,机理,质子化 脱苷元 互变 溶剂化 脱质子,由上述机理能够看出，影响水解难易程度关键原因在于,苷键原子质子化是否轻易进行,，有利于苷原子质子化原因，就可使水解轻易进行。主要包含两个方面原因：,(1)苷原子上,电子云密度,(2)苷原子,空间环境,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第60页,详细到化合物结构，则有以下规律：,按,苷键原子,不一样，酸水解难易程度为：,N-苷,O-苷S-苷C-苷,原因：,N最易接收质子,，而C上无未共享电子对，不能质子化。,(2),呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解,，水解速率大50 100倍。,原因：,呋喃环平面性，各键重合，张力大,。,图,(3),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-CH,2,OH,。,图,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第61页,五、苷键裂解,(4)吡喃糖苷中，,吡喃环C,5,上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5,位接-COOH糖,原因：吡喃环C,5,上取代基对质子进攻有,立体阻,碍,。,图,(5),2-去氧糖2-羟基糖2-氨基糖,原因：2位羟基对苷原子,吸电子效应,及2位氨基,对质子竞争性吸引,天然药物化学专家讲座,第62页,(6),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）,轻易,得多。一些酚苷，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：,苷元供电子效应,使苷原子电子云密度增大。,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第63页,(7),苷元为小基团者,，苷键,横键比苷键竖键易于水解,，因,为横键上原子易于质子化；苷元为大基团者，苷键竖键,比 苷键横键易于水解，这是因为苷不稳定性促使水解。,原因：小苷元在竖键时，环对质子进攻有,立体妨碍,。,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第64页,（,8）N-苷易接收质子，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上电子云,密度。,例：P79 朱砂莲苷 酰胺,注意：,对酸不稳定苷元，为了预防水解引发皂元结构改变，可用两相水解反应。（例 仙客来皂苷水解 P80）,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第65页,二、乙酰解反应,在多糖苷结构研究中，为了确定糖与糖之间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判定在水解产物中得到乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。,反应用,试剂,为,乙酸酐与不一样酸混合液,，惯用,酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸,(如氯化锌、三氟化硼等)。,乙酰解,反应机理与酸催化水解相同,，它是以CH,3,CO,+,为进攻基团。,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第66页,苷发生乙酰解速度与糖苷键位置相关。假如在苷键邻位有可乙酰化羟基，则因为电负性，可使乙酰解速度减慢。,从二糖乙酰解速率能够看出，苷键乙酰解普通以,1-6苷键最易断裂,，其次为,1-4,苷键和,1-3,苷键，而以,1-2苷键最难开裂,。,以下为一个五糖苷乙酰解过程，其分子组成中含有D-木糖、D-葡萄糖、D-鸡纳糖和D-葡萄糖-3-甲醚。当用醋酐-ZnCl,2,乙酰解后，TLC检出了单糖、四糖和三糖乙酰化物，并与标准品对照进行判定，由此可推出苷分子中糖连接方式。,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第67页,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第68页,五、苷键裂解,乙酰化反应,操作,较为简单，条件较温和。普通可将苷类溶于醋酐或醋酐与冰醋酸混合液中，加入3一5量浓硫酸，在室温下放置110天，将反应液倒入冰水中并以碳酸氢钠中和至pH34，再用氯仿萃取其中乙酰化糖，然后经过柱色谱分离，就可取得单一成份，这些单一成份再用TLC或GC进行判定。,天然药物化学专家讲座,第69页,三、碱催化水解：,普通苷对碱是稳定，不易被碱催化水解，故多数苷是采取稀酸水解。不过，,酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和-吸电子基取代苷易为碱所水解,如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。但有时得到是脱水苷元。比如藏红花苦苷水解：,原因：其中藏红花苦苷苷键邻位碳原子上有受吸电子基团活化氢原子，当用碱水解时引发消除反应而生成双烯结构。,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第70页,四、酶催化水解,酶水解,优点:,专属性高,条件温和,.(P83).,用酶水解苷键能够获知苷键构型，能够保持苷元结构不变，还能够保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，方便获知苷元和糖、糖和糖之间连接方式。,酶降解反应效果取决于酶纯度以及对酶专一性认识.例 P83,转化糖酶,-水解-果糖苷键,麦芽糖酶,-水解-葡萄糖苷键,杏仁苷酶,-水解-葡萄糖苷键,专属性较低,纤维素酶,-水解-葡萄糖苷键,当前使用多为未提纯混合酶。,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第71页,五、过碘酸裂解反应,用过碘酸氧化1,2-二元醇反应能够用于苷键水解,称为Smith裂解,是一个温和水解方法.,适用情况:苷元结构不稳定,C-苷,不适用情况:苷元上也有1,2-二元醇,反应基本方法:,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第72页,应用于,碳苷,情况:,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第73页,该反应应用:,苷元不稳定苷,以及碳苷用此法进行水解,可得到完整苷元,这对苷元研究含有主要意义.另外,从降解得到多元醇,还可确定苷中糖类型.如联有葡萄糖,甘露糖,半乳糖或果糖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C-苷经过降解后,其降解产物中应有丙二醇.,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第74页,五、苷键裂解,天然药物化学专家讲座,第75页,一、概述,二、单糖立体化学,三、糖和苷分类,四、苷类化合物理化性质,五、苷键裂解,六、糖核磁共振性质,七、糖链结构测定,八、糖和苷提取分离,第二章 糖和苷,天然药物化学专家讲座,第76页,NMR技术发展，使得苷类化合物结构判定比较轻易进行。,糖和苷类化合物NMR谱解析难点：,1 信号分布范围窄；2 偶合关系复杂。,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第77页,一 、糖,1,HNMR特征,化学位移规律：,端基质子：,4.36.0ppm,特点：比较轻易识别,用途：1 确定糖基个数,2 确定糖基种类,3 2D-NMR谱上糖信号,归属,4 糖位置判断,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第78页,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第79页,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第80页,甲基质子：1.0ppm,特点：比较轻易识别,用途：,1 确定甲基五碳糖个数,2 确定甲基五碳糖种类,3 确定甲基五碳糖位置,4 2D-NMR谱上甲基五碳糖,信号归属,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第81页,其余质子信号：3.24.2ppm,特点:信号集中,难以解析,归属:往往需借助2D-NMR技术.,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第82页,偶合常数：与两面角相关,两面角90度 J=0Hz；两面角0或180度 J8Hz；两面角60度 J4Hz,对于糖质子,当2-H为直立键时，1位苷键取向不一样，1-H与2-H两面角不一样，偶合常数亦不一样：,-D-和-L-型糖1-H和2-H键,为双直立键，=180，J=68Hz,-D-和-L-型糖1-H为平伏键，,2-H双直立键，=60，J=24Hz,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第83页,所以，六碳醛糖优势构象为C1型，其中C2构型与D-葡萄糖相同D-半乳糖、D-阿洛糖优势构象中2-H均为直立键，其成苷键时，端基质子与2-H偶合常数均为4Hz左右；而当其成苷时，端基质子与2-H偶合常数均为8Hz左右。,六、糖NMR特征,-D-葡萄糖苷 -D-半乳糖苷 -D-阿洛糖苷,天然药物化学专家讲座,第84页,比如：-D-葡萄糖和-D-葡萄糖混合物在氢谱上显示两个端基质子信号，不但化学位移有差异，偶合常数差异也很显著。其中-D-葡萄糖端基质子信号为4.6，J=8Hz。而-D-葡萄糖端基质子信号为5.2，J=4Hz。,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第85页,不过当2-H为平伏键情况下，1-H不论处于平伏键还是直立键，与2-H两面夹角均约60度，故不能用该法判断苷键构型。,六、糖NMR特征,所以，六碳醛糖中C2构型与葡萄糖不一致D-甘露糖苷键，就不能用端基质子偶合常数来判断其构型。,-D-甘露糖苷 -D-甘露糖苷,天然药物化学专家讲座,第86页,比如：-D-甘露糖和-D-甘露糖混合物在氢谱上虽显示两个端基质子信号，化学位移有差异，但偶合常数差异很不显著。六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第87页,一样，甲基五碳糖中L-鼠李糖C2构型虽与D-葡萄糖相同，但其优势构象为1C式，2-H为平伏键，其苷键构型亦不能用该方法判断。,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第88页,对于这类糖苷，能够利用糖苷1-H化学位移不一样来区分。另外，用门控偶技术能够得到端基质子和端基碳偶合常数，即1JC1-H1来区分。如吡喃糖苷1-H是横键质子(-苷键)时，该J值为170Hz，而1-H是竖键质子(-苷键)时，该J值为160Hz。(见教材P89）,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第89页,二、糖,13,CNMR特征,糖上碳信号可分为几类，大致范围为：1.CH3 18ppm 甲基五碳糖C6，普通有几个信号(扣除苷元中甲基)可表示有几个甲基五碳糖存在。,2.CH2OH 62ppm C5或C6,3.CHOH 7085ppm 糖氧环上C2C4,4.-O-CH-O-98100ppm 端基C1或C2,，在此范围内有几个信号可视为有几个糖存在于糖链重复单位中。,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第90页,普通来说，碳原子上有-OH较带-OH，信号较在高场处。如含有C1构象D-葡萄糖苷端基碳信号，-型为97101，而-型为103106ppm，便此可区分-和-异构体。,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第91页,三、苷化位移,概念：(见教材)1.苷化位移值和苷元结构相关，与糖种类无关。,比如：C1 位移 C2 位移,-D-葡萄糖 96.7 75.1,甲基-D-葡萄糖苷 104.0 +8.3 74.1 -1.0,-D-半乳糖 97.3 72.9,甲基-D-半乳糖 104.5 +8.3 71.7 -0.8,-L-鼠李吡喃糖 95.1 71.9,甲基-L-鼠李糖苷 102.6 +7.5 72.1 -0.2,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第92页,苷元 端基碳 苷元碳 苷元碳,-CH,3,+5.0+7.5 +6.0+7.5,-CH,2,CH,2,R +5.0+6.5 +5.0+6.5 -3.5-5.0,-CH(CH,2,R),2,+3.4+4.5 +5.0+8.0 -3.0-3.5,-C(CH,2,R),3,-0.5+0.5 +6.5+7.5 -2.5-3.0,六、糖NMR特征,2.苷元若为链状结构，端基碳苷化位移伴随苷元为伯、仲、叔基而递减，但对苷元碳和碳苷化位移影响不大，比如：同为葡萄糖苷，苷元不一样，其苷化位移范围(ppm)为,天然药物化学专家讲座,第93页,3.苷元为环醇时苷化位移规律,（教材P9091）,若羟基位无烷基取代，则碳与端基碳苷化位移值与开链仲醇相同。假如羟基位有烷基取代，那么碳和端基碳苷化位移与苷元碳手性及糖端基手性都相关系。详细可分为两种情况：,1)苷元碳手性及糖端基手性R或S，即二者相同，则碳与端基碳苷化位移值与位无烷基取代环醇时相同，即与开链仲醇相同，即5ppm左右。,六、糖NMR特征,天然药物化学专家讲座,第94页,六、糖NMR特征,2)苷元碳手性及糖端基手性不相同，则碳与端基碳苷化位移值比位无烷基取代环醇对应碳苷化位移大3.5ppm左右，即大约10ppm。,3)同五异十其余七：,4)同小异大：指碳,5)酯苷和酚苷：特殊，-C向高场位移。,天然药物化学专家讲座,第95页,一、概述,二、单糖立体化学,三、糖和苷分类,四、苷类化合物理化性质,五、苷键裂解,六、糖核磁共振性质,七、糖链结构测定,八、糖和苷提取分离,第二章 糖和苷,天然药物化学专家讲座,第96页,多糖结构测定与常见天然产物有许多不一样之处,本节不做详细介绍.天然产物中苷类成份多为固体化合物其结构判定应经过以下各项程序进行：,一、纯度测定,TLC，熔点，色谱判别,二、分子量及分子式测定,近年来广泛应用质谱分析方法则定分子量和分子式。苷类化合物普通极性较大，无挥发性，遇热气化时易于分解，采取电子轰击质谱(EIMS)经常不能取得分子离子峰。,现多采取化学电离质谱(CI-MS)、场解吸质谱(FD-MS)、快原子轰击质谱(FAB-MS)和电喷雾质谱(ESI-MS)等方法来取得分子离子蜂，尤其是ESI-MS及FAB-MS两种质谱法更是当前测定苷类分子量惯用方法。,七、糖链结构测定,天然药物化学专家讲座,第97页,电喷雾质谱(ESI-MS)基本原理,ESI是在毛细管出口处施加一高电压，所产生高电场使从毛细管流出液体雾化成细小带电液滴，伴随溶剂蒸发，液滴表面积缩小，造成分析物以单电荷或多电荷离子形式进入气相。电喷雾离子化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能够检测范围，因而大大扩张了分子量分析范围。离子真实分子量能够依据质荷比及所带电荷数计算出，普通由计算机软件完成。电喷雾质谱可忍受少许盐和缓冲液，但盐和缓冲液存在会使仪器灵敏度降低。电喷雾质谱优点是它能够方便地与各种分离技术联用，如液质联用和毛细管电泳-质谱联用等。,七、糖链结构测定,天然药物化学专家讲座,第98页,三、组成苷苷元和单糖判定,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),苷元结构判定,苷元结构类型不一，需要经过一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，其方法将在相关章节中逐一介绍。,(二),组成苷中糖种类判定,通常采取PC、TLC等方法对水解液进行判定，也能够直接经过解析苷或二维NMR谱进行判定。,糖类PC惯用展开剂大多为含水溶剂系统，如正丁醇-醋酸-水(4:1:5)，EtOAc-吡啶-水(2:1:2)等，其Rf值与溶剂含水量相关，所以配制展开剂时必须注意，尤其对于三元组成展开刑，其混合百分比更应力争正确，并需用标准品同时点样作为对照。,七、糖链结构测定,天然药物化学专家讲座,第99页,糖类TLC常选取硅胶薄层，因为糖极性强，普通点样量不能大于5ug，但这一缺点在用硼酸溶液或一些无机盐水溶液代替水调制吸附剂进行铺板，就能显著提升上样量，并改进分离效果。制备这种硅胶薄层时，所用盐普通是强碱弱酸(或中强酸)盐，如0.3mol/L磷酸氢二钠或磷酸二氢钠水溶液。用这种盐溶液制备硅胶板分离糖时，其上样量可达400500ug。糖类硅胶薄层色谱惯用展开剂为正丁醇-丙酮-水、正丁醇-醋酸-水或正丁醇-吡啶-水。,糖PC或TLC所用显色剂有些是相同，其显色原理主要是利用糖还原性或因为形成糖醛后引发呈色反应。有些显色剂不但能够决定糖斑点位置，尚可区分其类型。惯用显色剂有苯胺-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。这些显色剂对不一样糖往往显不一样颜色，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、糖链结构测定,天然药物化学专家讲座,第100页,有些显色剂中含有硫酸，所以只能用于TLC。比如茴香醛-硫酸试剂、间苯二酚-硫酸试剂、-萘酚-硫酸试剂、百里酚-硫酸试剂、酚-硫酸试剂等。喷后普通要在100左右加热数分钟至斑点显现。以CMC-Na为粘合剂硅胶薄层，在使用含浓硫酸显色剂时亦应注意加热温度与时间。,利用近年发展起来二维NMR谱，也能够有效地判定苷分子中糖种类。如二维1H-1H相关谱(1H-1H COSY)、1H-13C相关谱(1H-13C COSY)等亦可用来判定苷中组成糖种类。,七、糖链结构测定,天然药物化学专家讲座,第101页,(三),苷中糖数目标测定,利用PC或TLC法判定苷水解液中糖种类，还可深入采取光密度扫描法测定备单糖斑点含量，算出各单糖分子比，以推测组成苷糖数目。,近年测定苷中糖数目大多是经过光谱测定完成。比如，利用质谱测定苷和苷元分子量，然后计算其差值，并由此求出糖数目。利用氢谱，依据出现糖端基质子信号数目来确定苷中糖分子数目；或是将苷制成全乙酰化或全甲基化衍生物，依据在