天然药物化学总结

天然药物化学总结内容摘要：

2. 分 子量 3. 分子式 4. 不饱和度 5. IR 6. UV 7. MS 8. 1H NMR 9. 13C NMR 10. 2DNMR 11. 分子结构 12. 顺反异构 13. 立体结构 ● 样品来源和参考文献 ● 注意观察样品在提取分离过程中的行为 . ● 测定有关物理化学性质 ● 利用质谱 (MS)测定分子量 (其他的分子量测定法也可 , 但精确度低 ). ● 通过高分辨质谱 (HRMS)结果直接计算可得 . ● 通过 1HNMR 的积分曲线高度和 13C NMR 的谱线数可分别推定氢原子数及最低碳原子数 . ● 元素定量分析 ● 从分子式计算求得 . Ω = IV – I/2 + III/2 + 1 ● 推定某特征官能团、不饱和键等是否存在 . ● 推定是否存在不饱和键、尤其是共轭不饱和键及芳香环 . ● 从分子离子的裂解离子碎片推定官能团及结构单元 , 进而从相应残基的质量数推定可能的组成式 . ● 从积分曲线高度可求得各不等价氢原子的相对数 . ● 通过化学位移 (δ 值 )、多重度、偶合常数 (J 值 )对各 1H 信号进行归属、确定化合物骨架结构 . ● 从全氢去偶图中的谱线数可得不等价碳原子的相对数 . ● 从化学位移及通过各种去偶谱的测定得到的谱峰的多重度、偶合常数等可对各 13C 信号进行归属， 进而推定碳链骨架结构 .（ COM、 DEPT、 SPD 等） ● 确定一维核磁共振谱上的 1H、 13C 信号的归属及化合物的平面、立体结构 . ● 综合从上述研究中推测出的各部分结构 , 推定可能的分子结构 . ● 判定所推测结构与所有的谱图结果是否矛盾 . ● 通过 UV 的 λmax 及 1H NMR 的偶合常数来判断 . ● 通过旋光光谱来推定化合物分子的立体化学结构 (构型、构象 ) 糖和苷 糖类又称碳水化合物（ carbohydrates），是植物光合作用的初生产物，是一类丰富的天然产物。 （ 糖类、核酸、蛋白质、脂质 —— 生命活动所 必需的四大类化合物。 ） 苷类（ glycosides)：由糖或糖的衍生物与另一非糖物质 （ 苷元或配基 ， aglycone） 通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水形成的一类化合物。 分类 单糖：不能水解的最简单的多羟基类 半缩醛 （ 酮 ）， 是组成糖类及其衍生物的基本结构单元 ，如 葡萄糖等。 低聚糖：水解后生成 2~9 个单糖分子的糖 ，如 蔗糖 、 麦芽糖。 多糖：水解后能生成多个单 糖 分子的 糖类化合物，如 淀粉、纤维素等。 差向异构 —— 含两个或两个以上手性中心的化合物，当只有一个手性中心手性不同时，即为差向异构。 单糖的结 构表示式 （ 1） 单糖是多羟基醛或酮 ， 从三碳糖至八碳糖天然界都有存在。 以 Fischer 式表示 ， 氧化态 最高的碳 在上 、最低的碳 在下 （即 氧化在上、还原在下 ）。 （ 2） 单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构，即成呋喃糖和吡喃糖。 具有六元环结构的糖 —— 吡喃糖（ pyranose） 具有五元环结构的糖 —— 呋喃糖（ furanose） C H OC H 2 O HOD葡 萄糖~O ～ 糖处游离状态时用 Fischer 式 （横外竖内） 表示 ，溶液中或 苷化成环后用 Haworth 式 （上左下右） 表示。 （ 3） 糖的 相对构型（ α、 β） 端基碳（ anomeric carbon） ：即原羰基碳； 端基差向异构体 ：因端基碳上羟基取向而分为 α、 β 异头碳。 Fischer 式： C1OH 与原 C5（六碳糖）或 C4（五碳糖） OH，同侧为 α，异侧为 β。 Haworth 式： C1OH 与 C5（ 六碳吡喃糖 ） C4（五碳 呋喃 糖） 上取代基之间， 同侧为 β，异侧为 α；与 C4OH（五碳吡喃糖或六碳酮糖）同侧为 α，异侧为 β。 （ 4）单糖的变旋光性 如 普通的葡萄糖结晶主要是 α型， α型葡萄糖结晶溶于热的吡啶或冰醋酸后再次结 晶析出时，可得到 β型葡萄糖。 其 在水溶液中 相互转换， 达到平衡。 （ 5） 糖的 绝对构型（ D、 L） 以 αOH 甘油醛为标准，将单糖分子的编号最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作比较而命名分子构型的方法 ： Fischer 式中最后第二个碳原子上 OH 向右的为 D 型，向左的为 L 型 ； Haworth 式中 C5R 向上为 D 型，向下为 L 型（六碳吡喃型）。 （ 6） αL 与 βD 端基碳绝对构型一致， αD 与 βL 端基碳绝对构型一致。 Xyl Rha Glc OCC H2O HO HHC H OC H OC H2O HC H OC H3C H3Oα O H甘 油醛D 型D 葡萄糖 L 鼠李糖β D 葡 萄糖 α L 鼠 李糖 六碳醛糖和甲基五碳糖 OC H 2 O HC H O C H 2O HOC H 2O HO RR39。 CHOCH2OHOOHOHOH D木糖（ DXylose，五碳糖） D果糖（ DFructose，六碳酮糖） D半乳糖（ DGalactose） （ 7）单糖的立体构象 1. 椅式与船式 —— 多为椅式 2. OOC1 式 1C 式1234 5 12345 C1： 4C1， Normal form； 1C： 1C4， Alternative form Angyal 用总自由 能来分析构象式的稳定性，比较二种构象式的总自由能差值。 差值大于 kcal/mol 时，能量低的是优势构象 ；小于时，处于平衡状态。 3. 含 e 键较多的构象即为 优势 构象。 如 Glc 优势构象为 C1，鼠李糖为 1C。 横键（平伏键， equatorial bond） ：一般排斥较小，能量较低。 竖键（直立键， axial bond） ：一般能量相对较高。 糖类（糖匀体） ： 均由糖组成的物质 ， 如单糖、低聚糖、多糖等。 （ 1） 单糖类（ monosaccharide） 1. 常见单糖 （部分图见前） C H OC H2O HOC H OC H2O HOOOC H2O HC H2O HO R1R2O R1R2 O H O HβαβαD甘露 糖βαD木糖D果糖βαβα当构成二糖或多糖时呋喃当游离存在时吡喃 C H OC H 2 O HOOβαβαD 木 糖C H OC H 2 O HOOL 阿 拉 伯 糖βαβα 木糖（ Xyl）、葡萄糖（ Glc）、果糖（ Fru）、鼠李糖（ Rha）、甘露糖（ Man）、核糖（ Rib）、半乳糖（ Gal） 、阿拉伯糖（ Aba）。 其中，甘露糖与葡萄糖在 C2 差向异构，半乳糖与葡萄糖在 C4 差向异构 ； 山梨糖与果糖在 C5 差向异构 ；阿拉伯糖与木糖在 C4 位差向异构。 2. 氨基糖（ amino sugar） 单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。 天然氨基糖大多为 2氨基 2去氧醛糖 （葡萄糖胺） ，且主要存在于动物和微生物中。 氨基 糖苷类抗生素如庆大霉素、卡那霉素、链霉素等中含有氨基糖，糖部分对其药理作用具有明显的影响。 3. 糖醇 （ itol） 单糖的醛基或酮基还原成羟基后所得的多元醇。 如 D山梨醇、 D木糖醇。 4. 去氧糖 （ deoxysugar） 单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖。 5. 糖醛酸（ uronic acid） 单糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物。 如葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸。 （ 2） 低聚糖类（ oligosaccharides） 2~9 个单糖基通过 O 苷键键合而成的直链或支链糖的聚糖。 1. 分类 * 按含有单糖的 个数分类 ： 二糖、三糖、四糖等 * 按是否含有游离醛基或酮基分类：还原糖 （如麦芽糖） 、非还原糖 （如蔗糖） 2. 命名 以末端糖 （含游离端基碳） 作为母体，除末端糖之外的糖作为糖基 ， 并标明糖与糖的连接位置、成环形式和苷键构型等。 双糖 表示方法：（ a）母体结合碳位 O α/βD/L单糖 D/L母体 ；（ b） α/βD/L单糖 (碳位 → 母体碳位 )D/L母体 三糖以上采用方法（ b），且单糖采用缩写， p 表示吡喃糖， f 表示呋喃糖。 3. 环糊精 （ cyclodextrin） 由 Bacillus macerans 等 菌产生的一种淀粉酶 （ cyclomaltodextrin glucanotransferase） 的作用下 ，淀粉 分解可生成一种由 6~8 个葡萄糖以 α1,4 环状结合的结晶低聚物 ， 称为 Schardinger 糊精。 包括 α环糊精 （六糖）、 β环糊精 （七糖，产量最大）、 γ环糊精 （八糖）。 其具有良好水溶性，内侧则具有疏水性，常用作药物包合剂等。 （ 3） 多聚糖类（ polysaccharide， an） 由十个以上的单糖通过苷键连接而成的聚糖。 1. 生物体内的功能 * 动植物的支持组织：纤维素、甲壳素等 * 动植物 的贮存养料：淀粉、肝糖元等 2. 类型 均多糖、杂多糖、复杂多糖 3. 常见 多糖 植物多糖：淀粉 （直链 /支链， α1→ 4，分支 α1→ 6） 、纤维素 （ β1→ 4） 、 果聚糖、 树胶、粘液质、粘胶质等 动物多糖： 糖原（与淀粉类似，聚合度大、分支度高） 、甲壳素 （ β1→ 4） 、肝素、硫酸软骨素 、透明质酸 等 苷类（配糖体 /糖杂体， Glycosides） 糖与非糖 （苷元） 通过糖的端基碳原子连接而成的化合物（ oside， in)。 （ 1）分类 1. 按苷原子不同分类 氧苷 、氮苷、硫苷、碳苷等。 2. 按苷元不同分类 如 黄酮苷 、蒽醌苷、香豆素、强心苷、皂苷等 3. 按苷键不同分类 醇苷：是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷。 酚苷：是通过酚羟基 与糖端基羟基脱水而成 的苷。 酯苷 （酰苷） ：苷元以 COOH 和糖的端基碳相连接 而成的 苷。 氰苷： 主要 是指一类 α羟腈的苷 ， 如 苦杏仁 苷。 4. 按端基碳构型分 α 苷 ： 多为 L 型，如鼠李糖苷 β 苷： 多为 D 型，如葡萄糖苷 5. 按连接单糖个数分 1 个糖 —— 单糖苷 2 个糖 —— 双糖苷 3 个糖 —— 叁糖苷 6. 按糖链个数分 1 个位置成苷 —— 单糖链 苷 2 个位置成苷 —— 双糖链 苷 7. 按生物体内存在 形式 分 原 级苷 （原生苷） —— 在植物体内原存在的苷。 次级苷 （次生苷） —— 原级苷水解掉一个糖或 （苷元） 结构发生改变。 （ 2） 植物糖苷的重要特点 1. 植物糖苷中最常见的组成单糖是葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖和半乳糖。 2. 植物糖苷中的糖苷键均为 1,2反式糖苷键，强心苷中 2脱氧糖糖苷键例外。 3. 皂苷的糖链最为复杂和多样，一个分子中可以带有三条糖链，糖链可以是四糖、五糖或更长的寡糖；其次是黄酮苷（包括花青素苷），其中三糖和四糖也较常出现。 4. 其他植物糖苷中的糖链较为简单，如其他萜类（包括单萜、倍半萜、二萜、 胡萝卜素等）、芥子素（硫苷）和氰苷等，有许多只含有一个单糖，且往往是葡萄糖。 5. 对于芳香类化合物，如黄酮、香豆素类和蒽醌等，既存在糖与酚羟基相连的 O糖苷，又存在糖与苯环碳相连的C糖苷。 6. 植物糖苷的糖链有时被一些酰基所修饰 （复杂多糖）。 7. 植物糖苷是种属特异性的，因而可作为植物分类的参考。 8. 植物糖苷的糖链是苷元特异性的，反映了植物体内糖基转移酶对苷元的选择性。 9. 一个植物糖苷可能存在于许多植物。 10. 一种植物往往含有一系列的同种类型的糖苷，在结构上仅有微小差别。 （ 3）物理性质 1. 溶解性 糖 —— 小分子极性大，水溶性好 ； 聚合度增高 ， 水溶性下降。 多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。 苷 —— 亲水性（与连接糖的数目、位置有关） 苷元 —— 亲脂性 2. 味觉 单糖 、 低聚糖 —— 甜味。 多糖 —— 无甜味（随着糖的聚合度增高 ， 甜味减小） 苷类 —— 苦、甜等 3. 旋光性 具有多个不对称碳原子 （故具有旋光性） ， 多数苷类呈左旋。 利用旋光性 → 测定苷键构型（即 α、 β 苷键） ，如 Klyne 法 ： 将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷的糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较，数值上相接近的一个便是与之有相同苷键的一 个。 （ 4）化学性质 单糖的化学。