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  天然产物中几乎所有类型的化合物都可以与糖形成苷。 单糖结构表示方法: 1.Fischer式:距离羰基最远的手性碳原子上的羟基在右侧的称为D型糖,在左侧的称为L型糖。 2.Haworth式 五碳吡喃型糖:C4-OH在面下为 D型糖,在面上为L-型糖。 甲基五碳、六碳吡喃型糖: C5-R在面下时为L-型糖,在面上为D型糖。 Fischer投影式: 新形成的羟基与距离羰基最远的手性碳原子上的羟基在同侧时为α构型,在异侧时为β构型。 五碳吡喃型糖: C4-OH与端基碳上的羟基在同侧的为α型,在异侧为β型。 五碳呋喃型糖: C4-R与端基羟基在同侧为β型,异侧为α型。 甲基五碳、六碳吡喃型糖: C5-R与端基羟基在同侧为β构型,异侧为α构型。 一、单糖类(monosaccharide) 天然单糖以五碳糖、六碳糖最多,多数在生物体内呈结合状态,只有葡萄糖、果糖等少数单糖游离存在。 (二)六碳醛糖(aldohexoses) (三)六碳酮糖(ketohexose,hexulose) (四)甲基五碳醛糖 (六)氨基糖(amino sugar) (七)去氧糖(deoxysugars) (八)糖醛酸(uronic acid) 单糖中的伯醇基被氧化成羧基的化合物。 (九)糖醇 单糖中的羰基被还原成羟基的化合物。 二、低聚糖(oligosaccharides) 由十个以上单糖通过苷键连接而成的糖称为多聚糖。 (一)植物多糖 1.淀粉(starch) 2.纤维素(cellulose) 3.果聚糖(fructans ) 4.半纤维素( hemicellucose) 5.树胶(gum) 6.粘液质(mucilage) 苷是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质(苷元)脱水形成的一类化合物。新生成的化学键即为苷键。 根据苷元成苷官能团的不同将氧苷分为以下几类: 醇苷、酚苷、氰苷、酯苷、吲哚苷。 2.酚苷:苷元上的酚羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。天然药物中为数很多,如: 3.氰苷:是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物,根据羟基与腈基的位置不同有: 主要有α-羟腈的苷,如: 4.酯苷(酰苷):苷元上的羧基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。 5.吲哚苷:是吲哚醇羟基与糖脱水生成的苷。 苷元上的巯基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。 苷元上的氨基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。 苷元碳上的氢与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。 3.按照所用催化剂的不同可分为酸催化水解、碱催化水解、酶水解和过碘酸裂解等。 一、酸催化水解 通常苷键对碱稳定,不易被碱水解。 而酯苷、酚苷、与羰基共轭的烯醇苷、苷键β位有吸电子基团的苷易被碱水解。 常用的苷键水解酶: 转化糖酶-水解β-果糖苷键 麦芽糖酶-水解α-D-葡萄糖苷键 纤维素酶-水解β- D-葡萄糖苷键 杏仁苷酶-水解β-六碳醛糖苷键 芥子苷酶-水解芥子苷键(S-苷键) 特点:1、反应条件温和、易得到原苷元; 2、可通过产物推测糖的种类、糖与糖的连接方式以及 氧环大小。 1.季铵氢氧化物沉淀法 二、碱催化水解 五 苷键的裂解 糖和苷 C2-OH与苷键成反式易于碱水解,得到1,6-糖酐;成顺式则得到正常的糖。 三、酶催化水解反应 五 苷键的裂解 糖和苷 1、反应条件温和。 特点: 2、用酶水解苷键可以获知苷键的构型, 3、可保持苷元结构不变的线、酶专属性高,选择性地催化水解某一构型的苷。 四、过碘酸裂解反应(Smith降解法) 所用试剂为:NaIO4、NaBH4、稀酸 五 苷键的裂解 糖和苷 适用范围:苷元不稳定的苷和碳苷(得到连有一个醛基的苷元) 不适合: 苷元上有邻二醇羟基或易被氧化的基团的苷。 三、多聚糖类(polysaccharides) 三 糖和苷的分类 糖和苷 3:按来源:植物多糖;动物多糖 分类: 1、按功能:不溶于水的作为动植物的支持组织的多糖; 溶于水的作为动植物的贮存养料的多糖。 2、按单糖组成:均多糖(homosaccharide) (由同种单糖组 成)和杂多糖(heterosaccharide)(由多种单糖组成) 三、多聚糖类(polysaccharides) 三 糖和苷的分类 糖和苷 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. 系统命名: 均多糖:在糖名后加字尾-an,如葡聚糖为glucan。 三、多聚糖类(polysaccharides) 三 糖和苷的分类 糖和苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 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N-N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。 苷类 1、根据苷元的化学结构类型:分为黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷等。 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 2、根据苷的某些特殊性质或生理活性:分为皂苷、强心苷等。 3、根据在生物体内是原生还是次生:分为原生苷(在植物体内原存在的苷)和次生苷(从原生苷中脱掉一个以上单糖的苷)。 4、根据苷键原子的不同:分为氧苷(O-苷)、氮苷(N-苷)、硫苷(S-苷)、碳苷(C-苷)等。在天然界中最常见的为O-苷。 分类: 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 5、根据连接单糖基的个数: 1个糖——单糖苷 2个糖——双糖苷 3个糖——叁糖苷 6、根据苷元连接糖基的位置数: 1个位置成苷—单糖链苷 2个位置成苷—双糖链苷 分类: 7、按端基碳构型:分α苷,多为L型; β苷,多为D型。 (一)氧苷 1.醇苷:苷元上的醇羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。 红景天苷 甘草酸 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 天麻苷 (一)氧苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 苦杏仁苷 亚麻氰苷 α-羟基腈很不稳定易在酸和酶的催化作用下水解得到α-羟腈苷元,它的性质不稳定很快就分解为醛或酮和氢氰酸,氢氰酸是止咳的有效成分,也容易引起人和动物中毒。 (一)氧苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 山慈菇苷A (一)氧苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 靛苷 菘蓝苷 (一)氧苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 萝卜苷 (二)硫苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 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。 (二)硫苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 腺苷 巴豆苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 (三)氮苷 异牡荆素 芦荟苷 四、苷类(glycoside) (又称配糖体) 三 糖和苷的分类 糖和苷 (四)碳苷 碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 (一) 物理性质 1、 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形粉末。 味:①单糖~低聚糖——甜味。 ②多糖——无甜味(随着糖的聚合度增高,则甜味减小) ③苷类一般是无味的,但也有很苦的和有甜味的,如甜菊 苷(stevioside), 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:苷类化合物的颜色是由苷元的性质决定的。糖部分没有颜 色 。 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,不溶于乙醇。 单糖极性 双糖极性 (与羟基和碳的分担比有关,即按-OH/C的分担情况而定) 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 (一) 物理性质 2、溶解性 苷—亲水性(与连接糖的数目、位置有关)。一般随着糖基的 增多而增大。大分子苷元(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,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 糖和苷 (一) 物理性质 3、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。 苷元—亲脂性,可溶于氯仿、、乙酸乙酯、醇等溶剂。 2、溶解性 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 糖的基本化学性质: 1、与Br2水反应,使Br2水褪色 2、斐林试剂反应(Fehling反应):还原性糖,生成Cu2O 砖红色沉淀。 3、Tollen试剂反应(银镜反应) 4、糖反应 (二) 糖的化学性质 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 1、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。 (二) 糖的化学性质 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 1、氧化反应: 1)过碘酸氧化反应: 主要作用于邻二醇羟基、α-氨基醇、α-羟基醛(酮)、 α-羟基酸、邻二酮和某些活性次甲基结构。 邻羟基: (二) 糖的化学性质 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 1、氧化反应: 1)过碘酸氧化反应: ?-羟基酮: ?-氨基醇: 邻二酮: (二)糠醛形成反应 (二) 糖的化学性质 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 糠醛及衍生物与α-萘酚缩合物 Molish 反应: 试剂:浓H2SO4,α-萘酚 Molish反应用途:用来鉴别糖和苷,区别苷和苷元。 (二)糠醛形成反应 (二) 糖的化学性质 四 糖和苷的理化性质 糖和苷 糠醛衍生物+芳胺或酚类 缩合 显色 (苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮等) 样品+浓H2SO4+ α-萘酚 棕色环 (单糖、低聚糖、多糖、苷) 五 苷键的裂解 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。 苷键的裂解方法有以几种分类方法: 1.按裂解的程度可分为:全裂解和部分裂解; 2.按所用的方法可分为均相水解和双相水解; 一、酸催化水解 五 苷键的裂解 糖和苷 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, H2SO4, 乙酸和甲酸等。 苷键原子先质子化,然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体,在水中溶剂化成糖。 (一)反应的机理是: 五 苷键的裂解 糖和苷 以氧苷为例,其机理为: 脱质子 质子化 脱苷元 互变 溶剂化 阳碳离子 半椅型 (一)反应的机理: 一、酸催化水解 五 苷键的裂解 糖和苷 这主要包括两个方面的因素: (1) 苷键原子上的电子云密度 (2) 苷键原子的空间环境 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,有利于苷键原子质子化的因素,就可使水解容易进行。 (一)反应的机理: N-苷> O-苷> S-苷> C-苷 一、酸催化水解 五 苷键的裂解 糖和苷 1、苷键原子的不同,酸水解难易程度不同,其水解易难顺序为: (二)酸水解难易程度规律: 2、糖部分: 1)呋喃糖苷>吡喃糖苷 2)酮糖苷>醛糖苷 (二)酸水解难易程度规律: 一、酸催化水解 五 苷键的裂解 糖和苷 2、糖部分: 3)吡喃糖苷中: ①吡喃环C5上取代基越大越难水解, 水解速度为:五碳糖 甲基五碳糖 六碳糖 七碳糖 ②C5上有-COOH取代时,最难水解 (二)酸水解难易程度规律: 一、酸催化水解 五 苷键的裂解 糖和苷 2、糖部分: 氨基取代的糖较-OH糖难水解,-OH糖又较去氧糖难水解。 2,6-二去氧糖苷>2-去氧糖苷>6-去氧糖苷>羟基糖苷> 2-氨基糖苷 3、苷元部分: 1)芳香属苷脂肪属苷 如:酚苷 萜苷、甾苷 2)当苷元为小基团时,横键苷键易水解; 当苷元为大基团时,竖键苷键易水解。 一、酸催化水解 五 苷键的裂解 糖和苷 (三)局限性 1、有时会导致苷元结构改变 2、不能反应糖和糖的连接位置 (四)两相水解法 对酸不稳定的苷元,为了防止水解引起苷元结构的改变,可用两相水解反应。 在水解液(稀H+/H2O)中加入与水不相混溶的有机溶剂(如苯等),使水解产生的苷元立即进入有机相,避免苷元与酸长时间接触而遭到破坏。 * * 第二章 (Saccharide & Glycosides) 一、概述 二、单糖的立体化学 三、糖苷分类 四、糖和苷的理化性质 五、苷键的裂解 六、糖的提取分离 七、糖的鉴定和糖链结构的测定 本 章 内 容 2、特点: 1)在植物界广泛存在,占植物干重的80%~90% 2)糖类与核酸、蛋白质、脂质构成生命活动所必需的四大类化合物。 3)除作为植物的储存养料和骨架成分外,还具有一定的生理活性。 如:枸杞多糖(免疫调节)、香菇多糖(抗肿瘤)、茯苓多糖(抗癌)等 一、概述 糖和苷 1、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,如:蔗糖、粮食(淀粉)、棉布的棉纤维等。 一、概述 糖和苷 3、化学结构: 糖是多羟基醛、酮化合物及其聚合物。 根据其分子水解反应的情况,可以分为单糖、低聚糖和多糖。 苷是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质(苷元)脱水形成的一类化合物。 Fischer式 Haworth式 优势构象式 一、单糖结构式的表示方法 二 单糖的立体化学 糖和苷 单糖是多羟基醛或酮,是组成糖及其衍生物的基本单元。 一、单糖结构式的表示方法 二 单糖的立体化学 糖和苷 一、单糖结构式的表示方法 二 单糖的立体化学 糖和苷 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。 α- D-Glc β - D-Glc 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) 五元氧环糖称为呋喃型糖(furanose) 六元氧环糖称为吡喃型糖(pyranose) 二 单糖的立体化学 糖和苷 一、单糖结构式的表示方法 D-葡萄糖 L-鼠李糖 二、糖的绝对构型:D,L 二 单糖的立体化学 糖和苷 D-木糖(D-xylose,Xyl) 二 单糖的立体化学 糖和苷 二、糖的绝对构型:D,L L-鼠李糖 (L-rhamaose,Rha) D-葡萄糖 (D-glucose,Glc) 2.Haworth式 二 单糖的立体化学 糖和苷 二、糖的绝对构型:D,L 五碳呋喃型糖: C4-R在面下时为L型糖,在面上时为D-型糖。 D-核糖(D-ribose,Rib) 2.Haworth式 二 单糖的立体化学 糖和苷 二、糖的绝对构型:D,L 二 单糖的立体化学 糖和苷 -甘露糖 D -半乳糖 D -鼠李糖 L 二、糖的绝对构型:D,L 端基碳(anomeric carbon):单糖成环后形成了一个新的手性碳原子。 该碳原子形成的一对异构体为端基差向异构体(anomer),有α、β两种构型。 二 单糖的立体化学 糖和苷 三、糖的相对构型:α、β 端基碳上H被称为端基H,OH被称为端-OH α-构型 β-构型 二 单糖的立体化学 糖和苷 三、糖的相对构型:α、β β-D-木糖 α-D-木糖 二 单糖的立体化学 糖和苷 三、糖的相对构型:α、β Haworth投影式 β-D-核糖 α-D-核糖 二 单糖的立体化学 糖和苷 三、糖的相对构型:α、β Haworth投影式 α-D-葡萄糖 β-D-葡萄糖 二 单糖的立体化学 糖和苷 三、糖的相对构型:α、β Haworth投影式 糖类物质根据其能否水解和分子量的大小分为单糖、低聚糖和多糖 (一)五碳醛糖(aldopentose) L-阿拉伯糖 (L-arabinose,Ara) D-核糖 (D-ribose,Rib) D-木糖 (D-xylose,Xyl) 三 糖和苷的分类 糖和苷 D-葡萄糖 (D-glucose,Glc) D-甘露糖 (D-mannose,Man) D-半乳糖 (D-allose,All) 三 糖和苷的分类 糖和苷 一、单糖类(monosaccharide) D-果糖 (D-fructose,Fru) L-山梨糖 (L-sorbose) 三 糖和苷的分类 糖和苷 一、单糖类(monosaccharide) L-鼠李糖 (L-rhamaose,Rha) L-夫糖 (L-fucose) 三 糖和苷的分类 糖和苷 一、单糖类(monosaccharide) (五)支碳链糖 D-芹糖 (D-apiose) L-链酶糖 (L-rhamaose,Rha) 三 糖和苷的分类 糖和苷 一、单糖类(monosaccharide) NH3 2-氨基-2-去氧-D-葡萄糖 (D-glucosaming) 三 糖和苷的分类 一、单糖类(monosaccharide) 糖和苷 碳霉糖 (L-mycarose) 三 糖和苷的分类 一、单糖类(monosaccharide) 糖和苷 D-葡萄糖醛酸 ( D-glucuronic acid) D-半乳糖醛酸 (D- galactocuronic) 三 糖和苷的分类 一、单糖类(monosaccharide) 糖和苷 D-山梨醇 (D-mannitol) D-甘露醇 (D-mannitol) 三 糖和苷的分类 一、单糖类(monosaccharide) 糖和苷 1.按含有单糖的个数分为二糖、三糖、四糖等。 2.按是否含有游离的醛基和酮基分为还原糖和非还原糖。 具有游离醛基或酮基的糖为还原糖。 由半缩醛或半缩酮上的羟基通过脱水缩合而成的聚糖没有还原性,为非还原糖。 由2~9个单糖通过苷键结合而成的直链或支链聚糖。 三 糖和苷的分类 糖和苷 槐糖(还原糖) 蔗糖(非还原糖) β-D-Glcp-(1→2)-D-glcp α-D-Fruf-(1→1)-α-D-Glcp 二、低聚糖(oligosaccharides) 三 糖和苷的分类 糖和苷 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。 二、低聚糖(oligosaccharides) 三 糖和苷的分类 糖和苷 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。 二糖:蔗糖 三糖:棉子糖 四糖:水苏糖 五糖:毛蕊糖