天然产物化学糖与苷类 课件.ppt
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1、关于天然产物化学糖与苷类 现在学习的是第1页,共82页 糖又称作糖又称作碳水化合物碳水化合物,是自然界存在的一类重,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。(寡糖)和多糖等。苷类又称配糖体苷类又称配糖体,是由糖或糖的衍生物等与另,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。一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合
2、物。现在学习的是第2页,共82页糖和苷类的糖和苷类的生理活性是多种多样生理活性是多种多样的,糖是植物光合作用的,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,如的前体。一些具有营养、强壮作用的药物,如山药、何首乌、山药、何首乌、大枣大枣等均含有大量糖类。等均含有大量糖类。现在学习的是第3页,共82页苷类种类繁多,结构不一,其生理活性也多种多样,在苷类种类繁多,结构不一,其生
3、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,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。都含有苷类。现在学习的是第4页,共82页第一节第一节 结构类型结构类型现在学习的是第5页,共82页单糖的立体结构 单糖是多羟基醛或酮,是组成糖及其衍
4、生物的基本单位。单糖的结构可用Fisher和Haworth投影式表示。2-酮羰基现在学习的是第6页,共82页现在学习的是第7页,共82页一、单糖的绝对构型一、单糖的绝对构型 习惯上把单糖Fisher投影式中距羰基最远的那个不对称碳原子的构型定为整个糖分子的绝对构型。其羟基向右的为D型,向左的为L-型。现在学习的是第8页,共82页在Haworth式中也是看那个不对称碳原子上的取代基,向上为型,向下为型。D-葡萄糖L-鼠李糖现在学习的是第9页,共82页二、单糖的端基差向异构体 单糖成环后新形成的一个不对称碳原单糖成环后新形成的一个不对称碳原子称为端基碳,生成的一对差向异构体有子称为端基碳,生成的一
5、对差向异构体有、二种构型。二种构型。Fisher投投影影式式:C1-OH与与原原C5(六六碳碳糖糖)或或C4(五五碳碳糖糖)-OH,同侧的为同侧的为,异侧的为,异侧的为。Haworth投投影影式式:C1-OH与与原原C5(六六碳碳糖糖)或或C4(五五碳糖碳糖)-取代基取代基,异侧的为异侧的为,同侧的为,同侧的为。现在学习的是第10页,共82页现在学习的是第11页,共82页异侧同侧现在学习的是第12页,共82页三、单糖的氧环 自然界的糖都以六元或五元氧环的形式存在。五元氧环的称为呋喃糖,六元氧环的称为吡喃糖。现在学习的是第13页,共82页四、单糖的构象Haworth式更接近糖结构的真实情况,但仍
6、是一种简化的表示方法。呋喃环:基本为一平面(如:信封式),无明显的结构变化。吡喃环:以椅式构象为优势构象,C1或1C。现在学习的是第14页,共82页单糖的构象现在学习的是第15页,共82页C1构象式:以葡萄糖为例,在其优势构象中,若C1在C2、C3、C5和O组成的平面下方,记作4C1,简写为C1。1C构象式:若C1在C2、C3、C5和O组成的平面上方,记作1C4,简写为1C。绝大多数单糖的优势构象是C1式,只有极少数如L-鼠李糖等的优势构象是1C式。现在学习的是第16页,共82页糖的分类单糖:已发现200多种,多以结合态存在。低聚糖:由29个单糖基通过苷键键合而成的直糖链或支糖链的聚糖。多聚糖
7、:由十个以上的单糖基通过苷键键合而成的聚糖。现在学习的是第17页,共82页一、一、单糖单糖:1、五碳醛糖、五碳醛糖 有有L-阿拉伯糖阿拉伯糖(L-arabinose),D-木糖木糖(D-xylose),D-来苏糖来苏糖(D-lyxose),D-核糖核糖(D-ribose)等。等。L-阿拉伯糖的结构如下:阿拉伯糖的结构如下:现在学习的是第18页,共82页2、六碳醛糖、六碳醛糖 常见的有常见的有D-葡萄糖葡萄糖(D-glucose),D-甘露糖甘露糖(D-mannose),D-阿洛糖阿洛糖(D-allose),D-半乳糖半乳糖(D-galactose)等。其中以等。其中以D-葡萄糖最为常见。葡萄糖
8、最为常见。现在学习的是第19页,共82页3、六碳酮糖、六碳酮糖 如如D-果糖果糖(D-fructose),L-山梨糖山梨糖(L-sorbose)等。等。下图为下图为-D-果糖的结构:果糖的结构:现在学习的是第20页,共82页4、甲基五碳糖、甲基五碳糖 常见的有常见的有L-鼠李糖鼠李糖(L-rhamnose),L-夫糖夫糖(L-fucose)和和D-鸡纳糖鸡纳糖(D-quinovose)。如。如L-鼠李糖的结构。鼠李糖的结构。现在学习的是第21页,共82页5、支碳链糖、支碳链糖 糖链中含有支链,如糖链中含有支链,如D-芹糖芹糖(D-apiose)和和D-金缕金缕梅糖梅糖(D-hamamelose
9、,结构如下结构如下)现在学习的是第22页,共82页6、氨基糖氨基糖 单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基。如庆大霉素的单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基。如庆大霉素的结构:结构:现在学习的是第23页,共82页7、去氧糖、去氧糖 糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖,常见糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖,常见的有的有6-去氧糖、甲基五碳糖、去氧糖、甲基五碳糖、2,6-二去氧糖及其二去氧糖及其3-O-甲醚甲醚等。该类糖在强心苷和微生物代谢产物中多见,并有一等。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。如些特殊的性质。如L-黄花夹竹桃糖黄花夹竹桃糖(L-thevetose)是是2,
10、6-二二去氧糖的去氧糖的3-O-甲醚。甲醚。现在学习的是第24页,共82页8、糖醛酸糖醛酸 单糖分子中的伯醇基氧化成羧基,常结合成苷类或多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和半乳糖醛酸。糖存在,常见的如葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸。糖醛酸易环合成内酯,在水溶液中呈平衡状态。糖醛酸易环合成内酯,在水溶液中呈平衡状态。现在学习的是第25页,共82页9 9、糖醇糖醇 单糖的醛或酮还原成羟基后所得的多元醇。单糖的醛或酮还原成羟基后所得的多元醇。现在学习的是第26页,共82页1010、环醇类、环醇类 环状的多羟基化合物。从生源上看属于单糖衍环状的多羟基化合物。从生源上看属
11、于单糖衍生物。生物。现在学习的是第27页,共82页二、低聚糖二、低聚糖(寡糖寡糖):由由29个单糖通过苷键键合而成的个单糖通过苷键键合而成的 直链或支链的聚糖称低聚糖。直链或支链的聚糖称低聚糖。1、按单糖个数分为、按单糖个数分为 单糖、二糖、三糖单糖、二糖、三糖等;等;2、按有无游离的醛基或酮基分为、按有无游离的醛基或酮基分为还原糖和非还原糖还原糖和非还原糖,若两个,若两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖就没有还原性。糖均以端基脱水缩合形成的聚糖就没有还原性。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
12、长,也是非成的非还原性糖,四糖和五糖是三糖结构再延长,也是非还原性糖。还原性糖。现在学习的是第28页,共82页 三三、多聚糖、多聚糖(多糖多糖)是由是由10个以上的单糖基通过苷键连接而成。个以上的单糖基通过苷键连接而成。性质:与单糖和寡糖不同,无甜味,非还原性。性质:与单糖和寡糖不同,无甜味,非还原性。现在学习的是第29页,共82页1 1、按在生物体内的功能分为:、按在生物体内的功能分为:形成动植物的支持组织:如植物中的纤维素、甲壳类动物的甲壳素;分子呈直链型,不溶于水;为动植物储存养料:如淀粉、肝糖元等;分子多为支链型分子,可溶于热水成胶体溶液,可经酶催化水解释放单糖以供应能量。分类现在学习
13、的是第30页,共82页 2 2、按组成分、按组成分 由一种单糖组成均多糖由一种单糖组成均多糖 由二种以上单糖组成杂多糖由二种以上单糖组成杂多糖 3、按来源分、按来源分 植物多糖与动物多糖植物多糖与动物多糖现在学习的是第31页,共82页常见植物多糖常见植物多糖1、淀粉:葡聚均多糖I.通常由直链的糖淀粉和支链的胶淀粉组成。II.糖淀粉聚合度低,为水溶性;胶淀粉不溶于冷水,溶于热水成粘胶状。III.遇碘变色。现在学习的是第32页,共82页2、纤维素:葡聚均多糖,聚合度30005000。I.可形成较多氢键,使其具有一定的强度和刚性,不易溶于稀酸或稀碱。II.人类体内没有可以水解纤维素的酶。现在学习的是
14、第33页,共82页3、菊淀粉:果聚糖4、半纤维素(杂多糖):是不溶于水而能被稀碱溶出的酸性多糖的总称。5、树胶:如阿拉伯胶是一种有分支的杂多糖。6、粘液质:杂多糖7、粘胶质:溶于热水,冷后呈冻状,如果胶。现在学习的是第34页,共82页常见动物多糖常见动物多糖肝糖元:聚合度小于淀粉,遇碘呈红褐色。甲壳素:与纤维素类似。肝素:高度硫酸酯化的右旋多糖。硫酸软骨素透明质酸现在学习的是第35页,共82页苷类(又称配糖体)糖或糖的衍生物 非糖物质(氨基糖,糖醛酸等)(黄酮,萜类等)苷(glycosides)糖的端基碳原子苷键、现在学习的是第36页,共82页苷类化合物的分类:苷类化合物的分类:根据生物体内的
15、存在形式:分为原生苷、次根据生物体内的存在形式:分为原生苷、次 级苷。级苷。根据连接单糖基的个数:单糖苷、二糖苷、根据连接单糖基的个数:单糖苷、二糖苷、三糖苷三糖苷。根据苷元连接糖基的位置数:单糖链苷、二根据苷元连接糖基的位置数:单糖链苷、二 糖链苷糖链苷。根据苷键原子的不同:氧苷、硫苷、氮苷、根据苷键原子的不同:氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。碳苷。现在学习的是第37页,共82页1、氧苷:氧苷:苷元与糖基通过氧原子相连,根据苷元与糖缩合的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:基团的性质不同,分为以下几类:(1)醇苷:是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。醇苷:是通过醇
16、羟基与糖端基脱水而成的苷。(2)比较常见,如本书所讲皂苷,强心苷均属此类。比较常见,如本书所讲皂苷,强心苷均属此类。(2)酚苷:苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。酚苷:苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。(3)较常见,如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。较常见,如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。现在学习的是第38页,共82页(3)氰苷:主要是指氰苷:主要是指-羟基腈的苷。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。生成的苷元于水解。生成的苷元-羟基腈很不稳定,立即分解为醛羟基腈很不稳定,立即分解为醛(酮酮)和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发生异
17、构化。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分解后可释放少量于镇咳,正是由于其中的苦杏仁苷分解后可释放少量HCN的的结果。结果。现在学习的是第39页,共82页 (4)酯苷:苷元的羟基与糖端基脱水而成的苷。)酯苷:苷元的羟基与糖端基脱水而成的苷。苷键既有缩醛的性质,又有酯的性质,易为稀苷键既有缩醛的性质,又有酯的性质,易为稀 酸和稀碱水解。酸和稀碱水解。(5)吲
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