天然药物化学_2课件

第二章 糖和苷,本节课要求掌握苷和苷键的定义，单糖的结构表示方法，单糖的绝对构型和相对构型，苷键的酶催化裂解、乙酰化裂解的机理及其应用糖苷类化合物的理化性质和显色反应；熟悉糖类化合物来源植物的属性；熟悉糖苷的提取方法和不同分类方式；了解多聚糖的一般性状和提取方法，糖苷类化合物的鉴定程序和苷键构型的确定方法,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、糖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,糖又称作碳水化合物，是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称，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、脂肪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，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。,土贝母皂苷,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、香菇等均含有大量糖类。 香菇多糖、灵芝多糖具有抗肿瘤活性，黄芪、大枣、人参多糖具有增强免疫功能的作用。,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,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、糖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,单糖结构的表示方法：,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） L：羟基向左。在哈沃斯式中向下 D：羟基向右，在哈沃斯式中向上,绝 对 构 型：,1号碳的羟基若与5号碳的羟甲基处于哈沃斯透视式平面的两侧，则定义为-异构体，反之称为-异构体。,差向异构体：同一不对称碳原子，各取代基取向不同，而产生两种差向同分异构体端基碳的相对构型型型(Haworth式 限于羰基碳与该原子成环）,吡喃糖(六圆环)呋喃糖(五圆环)，吡喃糖的优势构象椅式。,单糖的构象：,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、糖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,一、糖的结构与分类 根据能否水解和分子量大小分为单糖、低聚糖和多糖。(一) 单糖，3-6个碳原子的多羟基醛或多羟基酮。最简单的甘油醛和二羟基丙酮。糖分子基本单位，天然存在的单糖一般都是D型。在糖通式中，单糖的n是从3-7的整数。 1、五碳醛糖：如：,2、甲基五碳糖 如D-鸡纳糖和L-鼠李糖，结构如下： 3、六碳醛糖 D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖结构如下：,4、六碳酮糖 常见有果糖和L-山梨糖，其结构如下： 5、七碳酮糖 如：D-景天庚酮糖 6、糖醛酸和糖醇 如：D-葡萄糖醛酸和D-甘露醇等,7、 氨基糖：单糖的醇羟基置换成氨基。如庆大霉素：,8 、去氧糖：单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖，常见的有6-去氧糖、甲基五碳糖、2,6-二去氧糖及其3-O-甲醚等。在强心苷和微生物代谢产物中多见，如L-黄花夹竹桃糖(L-thevetose)是2,6-二去氧糖的3-O-甲醚。,（二）低聚糖：由29个糖苷键聚合而成，糖苷键是一个单糖的羟基和另一单糖的羟基缩水形成的。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。难被胃肠消化吸收，甜度热量低，基本不增加血糖和血脂。在大蒜、洋葱、芦笋、豆类、蜂蜜等食物中都有低聚糖的存在。低聚糖可从天然食物萃取出来，可利用生化科技及酵素反应，利用淀粉及双糖（如蔗糖等）合成。,天然存在的低聚糖如：麦芽糖和芸香糖等。,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。,（三）多聚糖：由10个以上的单糖基通过糖苷键缩水而成，与单糖不同，无甜味，非还原性 1. 按功能分 不溶于水直糖链型，形成动植物支持组织。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。淀粉，肝糖元 2. 按组成分 由一种单糖组成均多糖； 由二种以上单糖组成杂多糖,1、植物多糖 2、动物多糖 （1）纤维素（celluose） （1）肝素 （2）淀粉(starch) （2）糖原 （3）甲壳素 （4）透明质酸 问题1 人为什么能消化淀粉而不能消化纤维素？,这是因为食草动物的消化器官里既有-葡萄糖酶，又有-葡萄糖酶。淀粉是由-葡萄糖组成的，只有-葡萄糖酶才能使它水解。纤维素是由-葡萄糖组成的，只有-葡萄糖酶才能使它水解。而人类的消化器官里只有-葡萄糖酶，因此只能消化淀粉而不能消化纤维素。,3、菌类多糖 （1）猪苓多糖：具有抗肿瘤转移和调节机体细胞免疫功能的作用，对慢性肝炎也有良好的疗效。 本草求真载：“猪苓，性虽有类泽泻，同入膀胱肾经，解热除湿，行窍利水，然水消则脾必燥，水尽则气必走。,（2）茯苓多糖：本身无抗肿瘤活性，切断所含16吡喃葡聚糖支链，成为单纯的13葡聚糖则具有显著的抗肿瘤作用。 古人称茯苓为“四时神药”，功效广泛，不分四季，与各种药物配伍，不管寒、温、风、湿诸疾，都能发挥功效。味甘、淡，性平，入药具有利水渗湿、益脾和胃、宁心安神之功用。,（3）灵芝多糖 神农本草经把灵芝列为上品，紫芝“主耳聋，利关节，保神益精，坚筋骨，好颜色，久服轻身不老延年。 （4）香菇多糖 味甘、平，性凉；入肝、胃经。有补肝肾、健脾胃、益气血、益智安神、美容颜之功效。还可化痰理气，益胃和中，解毒，抗肿瘤，食欲不振、身体虚弱、大便秘结、形体肥胖、肿瘤疮疡等病症。,(5)其他：松花粉多糖、云芝多糖、木耳多糖和银耳多糖。具有抗辐射作用的菌类多糖有灵芝多糖和猴头多糖。具有抗溃疡作用的菌类多糖有猴头多糖。具有抗衰老作用的菌类多糖有虫草多糖、毛木耳多糖和猴头菌多糖,糖类化合物与来源植物的关系 1、中药多糖对免疫系统、抗肿瘤活性的作用 激活巨噬细胞 激活T细胞和B细胞 激活NK细胞 激活补体系统 促进白细胞介素（IL）的生成 促进干扰素（IFN）的生成 诱生肿瘤坏死因子（TNF）,知母多糖(苦、甘，寒.归肺、胃、肾经，清热泻火，生津润燥)、人参多糖(性平、味甘、微苦，微温.归脾、肺经、心经，大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津止渴，安神益智)、黄芪多糖(甘，微温，归肺、脾、肝、肾经，益气固表、利水消肿)、丹皮多糖(性寒，味苦；凉；微寒.归心；肝；肾；肺经.清热凉血；活血散瘀,滋阴降火，解斑毒，利咽喉，通小便血滞。赤花者利，白花者补)、山药多糖(味甘、性平，不燥不腻，入肺、脾、肾经,益肾气，健脾胃，止泄痢，化痰涎，润皮)、红芪多糖(甘，温。归肺、脾经,补气固表，利尿托毒，排脓，敛疮生肌),大枣多糖(甘，温.归脾胃经，补中益气，养血安神.用于脾虚食少，乏力便溏)、麦冬多糖(甘、微苦，微寒.归心肺胃经,养阴生津，润肺清心,内热消渴，心烦失眠，肠燥便秘)、甘草多糖(性平味甘，归十二经.补脾益气，止咳润肺，缓急解毒，调和百药)、枸杞多糖(味甘性平,归肝肾肺经,养肝；滋肾；润肺,肝肾亏虚；头晕目眩；目视不清；腰膝酸软；虚劳咳嗽；消渴引饮)、桂圆多糖(归心肝脾肾经，甘温，无毒。益心脾，补气血，安神志),黄精多糖(甘，平.归肺，脾，肾经, 滋肾润肺，补脾益气, 阴虚肺燥，干咳少痰，及肺肾阴虚的劳嗽久咳，脾胃虚弱. 肾虚精亏得头晕，腰膝酸软，须发早白及消渴)、大黄多糖(苦，寒，胃经；大肠经；肝经；脾经，攻积滞；清湿热；泻火；凉血；祛瘀；解毒)、冬虫夏草多糖(甘，温。功能补肺益肾，化痰止咳。久咳虚喘，产后虚弱、阳痿阴冷 )、银耳多糖(甘平，入肺、胃肾之径，功用滋阴润肺，生津、主治虚痨咳喘，痰中带血，虚热口渴，肺萎 ),木耳多糖(甘、性平，归胃、大肠经，有益气、润肺、补脑、轻身、凉血、止血、涩肠、活血、强志、养容)、紫菜多糖(味甘、咸，性凉。能软坚散结，清热化痰，利尿 )、红景天多糖(甘，苦，平.归肺、心经.益气活血，通脉平喘.用于气虚血瘀，胸痹心痛，中风偏瘫，倦怠气喘)、茶叶多糖(甘则补而苦则泻,有温凉之分, 入心、脾、肺、肾五经)、南瓜多糖(甘，温.早收者甘，温；晚收者甘，凉，入脾、胃经，补中益气，消炎止痛，解毒杀虫),魔芋多糖(味辛性寒，入心肝经，微毒，解毒、消肿、行於、化痰、散积)、螺旋多糖(甘微咸，性凉，有芳香化浊的功效. 入肝肾肠经)、桑叶多糖(味苦、甘、性寒。有散风清热、清肺润燥、凉血明目)、薏苡仁多糖(甘淡，性凉。归脾、胃、肺经。具有健脾渗湿、清热排脓、除痹、利水的 )、香菇多糖(甘平凉；入肝胃经，补肝肾、健脾胃、益气血、益智安神、美容养颜，化痰理气，益胃和中，解毒)等。,对免疫系统的作用 李发胜等研究发现补骨脂多糖可作用于IL22 分泌细胞,促进细胞分泌,IL22的数量增多或活性增强,能促进T淋巴细胞、B细胞的转化率 对凝血系统的作用 毛平等研究发现,三七多糖能延长小鼠凝血时间、大鼠血浆凝血酶原时间、白陶土部分凝血活酶时间,具有凝血作用 对造血系统的作用 肖宇等发现黄芪多糖可促进骨髓中性粒细胞、骨髓巨核细胞、基质细胞和造血祖细胞的增殖和成熟;并可促进受到骨髓抑制的小鼠外周的血白细胞、红细胞及血小板的回升。,对记忆力的影响 黄忠仕等研究发现,龙眼多糖可有效调整中枢神经递质的合成及提高学习记忆能力,具有良好的抗痴呆作用。降低大鼠脑梗死体积和脑含水量,增加脑组织中Bcl22 蛋白表达,对急性脑缺血再灌注损伤具有保护作用。 对缺血缺氧脑组织的影响 汪茜等研究发现,黄芪多糖可以降低缺血缺氧损伤后大鼠脑组织中钙 和兴奋性氨基酸含量,同时也可降低血清中兴奋性氨基酸含量,进而缓解缺血缺氧神经元的进一步损伤,二 苷类结构与分类 1、定义：糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成又称配糖体。苷中非糖部分称苷元或配基 2、分布：普遍存在的天然产物，苷元的结构类型不同，分布情况亦不同。如黄酮苷在近200个科植物有分布；强心苷主要分布于玄参科、夹竹桃科等。对多数中药，根茎是苷类分布的一个重要部位。 3、活性：天麻苷是天麻安神镇静；三七皂苷是三七活血化瘀；强心苷（洋地黄）有强心作用；黄酮苷（茶）有抗菌、止咳、平喘、扩张冠状动脉血管等等作用。,（一）结构 1、苷键：苷中的苷元与糖之间的化学键称为苷键。 2、苷原子：苷元上形成苷键以连接糖的原子。苷键原子通常是O,S,N,C（溶解度小，难溶于水） 3、苷的构型：单糖有及二种端基异构体，因此形成苷类有二种构型的苷，即-苷和-苷。在天然的苷类中，由D-型糖衍生而成的苷多为-苷，而由L-型糖衍生而成的苷多为-苷。 4、成苷的常见糖：主要是单糖，也有去氧糖等其他糖。,（二）分类 1按苷键原子分类：分为氧苷、硫苷、氮苷和碳苷。 （1）氧苷 苷元通过氧原子和糖相连接而成称为氧苷。氧苷是数量最多、最常见的苷类。分为醇苷、酚苷、酯苷和氰苷等，其中以醇苷和酚苷居多，酯苷较少见。 醇苷 是苷元的醇羟基与糖缩合而成的苷。大黄苷,2 酚苷：由苷元酚羟基与糖分子端基羟基脱水缩合而成。,天麻苷,3 氰苷：主要指一类具-羟腈基的苷元与糖组成的氰苷。具有水解性，不易结晶，其特性是经酶作用生成的苷元-羟腈很不稳定，立即分解为醛（酮）和HCN。苦杏仁苷小剂量口服时，对呼吸中枢产生抑制作用而镇咳。大剂量氢氰酸中枢先兴奋后麻痹，抑制酶活性而