天然药物化学：第二章 糖和苷

1第二章第二章 糖和苷类化合物糖和苷类化合物第一节第一节 糖类化合物糖类化合物一、概述一、概述 糖又称作碳水化合物糖又称作碳水化合物(carbohydrates)(carbohydrates)，和，和核核酸、蛋白质、脂质酸、蛋白质、脂质一起称为生命活动所必需的四大一起称为生命活动所必需的四大物质。物质。从化学结构上看是多羟基醛（酮）及其缩聚物。从化学结构上看是多羟基醛（酮）及其缩聚物。二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类按照其聚合程度可分为按照其聚合程度可分为单糖、低聚糖（寡糖）和多糖单糖、低聚糖（寡糖）和多糖等。等。（一）单糖（一）单糖（组成糖类及其衍生物的基本单位）组成糖类及其衍生物的基本单位）常见的有常见的有葡萄糖、半乳糖、果糖、去氧糖和葡萄糖醛酸葡萄糖、半乳糖、果糖、去氧糖和葡萄糖醛酸等。等。OH3COOHCH3H,OHCH2OHCH2OHOHOHOHHHHO4（1 1）五碳醛糖：）五碳醛糖：D-D-木糖（木糖（D-xyloseD-xylose，xylxyl）、）、L-L-阿拉伯糖阿拉伯糖 （L-arabinoseL-arabinose，araara）。）。（2 2）甲基五碳糖：）甲基五碳糖：L-L-夫糖（夫糖（L-fucoseL-fucose，fucfuc）、）、D-D-鸡纳糖鸡纳糖 （D-quinovoseD-quinovose）、）、L-L-鼠李糖（鼠李糖（L-rhamnoseL-rhamnose，rharha）。）。D-D-木糖木糖 L-L-阿拉伯糖阿拉伯糖 L-L-鼠李糖鼠李糖H,OHHOOOHOHH,OHHOOOHOHOHHOH,OHOHOCH35（3 3）六碳醛糖：）六碳醛糖：D-D-葡萄糖（葡萄糖（D-glucoseD-glucose，glcglc）、）、D-D-甘露糖甘露糖 （D-mannoseD-mannose，manman）、）、D-D-半乳糖（半乳糖（D-galactoseD-galactose，galgal）。）。（4 4）六碳酮糖：）六碳酮糖：D-D-果糖（果糖（fructosefructose，frufru）（5 5）糖醛酸：）糖醛酸：D-D-葡萄糖醛酸（葡萄糖醛酸（D-glucuronic acidD-glucuronic acid）、）、D-D-半半 乳糖醛酸（乳糖醛酸（D-galacturonic acidD-galacturonic acid）等。）等。（6 6）糖醇：）糖醇：单糖的醛或酮基还原成羟基后所得到的多元醇单糖的醛或酮基还原成羟基后所得到的多元醇 称糖醇。称糖醇。糖醇在天然界分布也很广，亦多有甜味。如糖醇在天然界分布也很广，亦多有甜味。如 卫矛醇、卫矛醇、D-D-甘露醇、甘露醇、D-D-山梨醇。山梨醇。6（7 7）其他：）其他：去氧塘：在单糖的去氧塘：在单糖的2 2，6 6位失去氧，就成为位失去氧，就成为2 2，6-6-二去氧糖，主要存在于强心苷等成分中。二去氧糖，主要存在于强心苷等成分中。氨基糖：氨基糖：单糖的伯或仲羟基被置换为氨基单糖的伯或仲羟基被置换为氨基，就成，就成 为氨基糖。天然氨基糖存在于动物和菌类中较多。为氨基糖。天然氨基糖存在于动物和菌类中较多。自然界亦发现一些有分支碳链的糖，如自然界亦发现一些有分支碳链的糖，如D-D-芹糖。芹糖。7单糖的构型单糖的构型 单糖结构的表示方法单糖结构的表示方法:FischerFischer投影式投影式、HaworthHaworth式式 和优势构象式和优势构象式 FischerFischer与与HaworthHaworth的转换及其相对构型的转换及其相对构型 CHOCH2OHOOCCH2OHHOHOCCH2OHOHHOD-葡萄糖异侧同侧异侧同侧8（1 1）绝对构型：在哈沃斯（）绝对构型：在哈沃斯（HaworthHaworth）式中，只要看六碳吡）式中，只要看六碳吡 喃糖的喃糖的C5C5（五碳呋喃糖的（五碳呋喃糖的C4C4）上取代基的取向，向上的）上取代基的取向，向上的 为为D D型，向下的为型，向下的为L L型。型。（2 2）相对构型：端基碳原子的相对构型）相对构型：端基碳原子的相对构型或或是指是指C1C1羟基与羟基与 六碳糖六碳糖C5C5（五碳糖（五碳糖C4C4）取代基的相对关系，当）取代基的相对关系，当C1C1羟基与羟基与 六碳糖六碳糖C5C5（五碳糖（五碳糖C4C4）上取代基在环的同一侧为）上取代基在环的同一侧为构构 型，在环的异侧为型，在环的异侧为构型（以下糖结构式中的部分羟基构型（以下糖结构式中的部分羟基 未画出）。未画出）。-D-D-糖糖 -D-D-糖糖-L-L-糖糖 -L-L-糖糖 ROHOHHOHROHOHROROHOH9（3 3）环的构象）环的构象 呋喃糖五元环接近在同一平面上呋喃糖五元环接近在同一平面上 吡喃糖六元环有船式和椅式构象，在溶液或固体状态是吡喃糖六元环有船式和椅式构象，在溶液或固体状态是都是椅式构象，不是都是椅式构象，不是C1C1便是便是1C1COOC1式1C式1234512345 以以C2C2、C3C3、C5C5、O O四个原子构成的平面为准，四个原子构成的平面为准，C4C4处面上，处面上，C1C1处面下的标为处面下的标为4C14C1，简称，简称C1C1，反之，反之1C41C4简称简称1C 1C 10（二）低聚糖（二）低聚糖(oligosaccharides(oligosaccharides，寡糖，寡糖)由由2 29 9个单糖通过苷键键合而成的直链或支个单糖通过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖。链的聚糖称低聚糖。分类：按单糖个数分为二糖、三糖等；分类：按单糖个数分为二糖、三糖等；常见低聚糖：蔗糖、麦芽糖、龙胆二糖、芸香糖、常见低聚糖：蔗糖、麦芽糖、龙胆二糖、芸香糖、海藻糖海藻糖等。等。11（三）多糖（三）多糖 由由1010个分子以上单糖聚合而成的高分子化合物。个分子以上单糖聚合而成的高分子化合物。多糖分子量较大，已失去一般单糖的性质，一般无甜味，多糖分子量较大，已失去一般单糖的性质，一般无甜味，也无还原性。也无还原性。由一种单糖组成的多糖为由一种单糖组成的多糖为均多糖均多糖（homosaccharideshomosaccharides）由二种以上单糖组成的为由二种以上单糖组成的为杂多糖杂多糖（heterosaccharidesheterosaccharides）。）。1 1植物多糖植物多糖（1 1）纤维素（）纤维素（cellulosecellulose）由由3000300050005000分子的分子的D-D-葡萄糖葡萄糖 通过通过1 1 4 4苷键连接聚合而成的直链葡聚糖，分苷键连接聚合而成的直链葡聚糖，分 子结构直线状，不易被稀酸或碱水解。子结构直线状，不易被稀酸或碱水解。OOOOOOOOn 12（2 2）淀粉（）淀粉（starchstarch）淀粉是淀粉是葡萄糖葡萄糖的高聚物，淀粉在制剂的高聚物，淀粉在制剂 中常用作赋形剂，在工业上常用作生产葡萄糖的原料。中常用作赋形剂，在工业上常用作生产葡萄糖的原料。（3 3）粘液质（）粘液质（mucilagemucilage）是植物种子、果实、根、茎和海是植物种子、果实、根、茎和海 藻中存在的一类藻中存在的一类粘多糖粘多糖。粘液质可溶于热水，冷后呈胶。粘液质可溶于热水，冷后呈胶 冻状。冻状。（4 4）果聚糖）果聚糖(fuanctans)(fuanctans)如菊糖等如菊糖等（5 5）树胶（）树胶（gumgum）树胶是植物在受伤害或毒菌类侵袭后分泌树胶是植物在受伤害或毒菌类侵袭后分泌 的物质，干后呈半透明块状物。如中药没药内含的物质，干后呈半透明块状物。如中药没药内含6464树树 胶，是由胶，是由D-D-半乳糖（半乳糖（4 4份）、份）、L-L-阿拉伯糖（阿拉伯糖（1 1份）和份）和4-4-甲甲 基基-D-D-葡萄糖醛酸（葡萄糖醛酸（3 3份）组成的酸性杂多糖。份）组成的酸性杂多糖。132 2菌类多糖菌类多糖（1 1）猪苓多糖：能显著提高荷瘤小鼠巨噬细胞的吞噬能力，）猪苓多糖：能显著提高荷瘤小鼠巨噬细胞的吞噬能力，促进抗体形成，是良好的促进抗体形成，是良好的免疫调节剂免疫调节剂，具有抗肿瘤转移，具有抗肿瘤转移 和调节机体细胞免疫功能的作用。此外，对慢性肝炎也和调节机体细胞免疫功能的作用。此外，对慢性肝炎也 有良好的疗效。有良好的疗效。（2 2）茯苓多糖：本身无抗肿瘤活性，若切断其所含的）茯苓多糖：本身无抗肿瘤活性，若切断其所含的1616 吡喃葡聚糖支链，成为单纯的吡喃葡聚糖支链，成为单纯的1313葡聚糖（称为茯苓葡聚糖（称为茯苓 次聚糖次聚糖pachymaranpachymaran）则具有显著的）则具有显著的抗肿瘤抗肿瘤作用。作用。（3 3）灵芝多糖）灵芝多糖:抗肿瘤抗肿瘤143 3动物多糖动物多糖 （1 1）肝素（）肝素（heparinheparin）是一种含有硫酸酯的粘多糖，肝素广是一种含有硫酸酯的粘多糖，肝素广 泛分布于哺乳动物的内脏、肌肉和血液里，作为泛分布于哺乳动物的内脏、肌肉和血液里，作为天然抗天然抗 凝血物质凝血物质受到高度重视，国外用于预防血栓疾病，并已受到高度重视，国外用于预防血栓疾病，并已 形成了一种肝素疗法。形成了一种肝素疗法。（2 2）甲壳素（）甲壳素（chitinchitin）是组成甲壳类昆虫外壳的多糖，不是组成甲壳类昆虫外壳的多糖，不 溶于水，对稀酸和碱稳定。甲壳素经浓碱处理，可得脱溶于水，对稀酸和碱稳定。甲壳素经浓碱处理，可得脱 乙酰甲壳素（乙酰甲壳素（chitosanchitosan）。甲壳素及脱乙酰甲壳素应用）。甲壳素及脱乙酰甲壳素应用 非常广泛，可制成透析膜、超滤膜，用作药物的非常广泛，可制成透析膜、超滤膜，用作药物的载体载体具具 有缓释，持效的优点，还可用于人造皮肤、人造血管、有缓释，持效的优点，还可用于人造皮肤、人造血管、手术缝合线等。手术缝合线等。15三、糖的理化性质三、糖的理化性质 1 1、物理性质、物理性质 单糖和一些小分子低聚糖一般为无色或白色结晶，分单糖和一些小分子低聚糖一般为无色或白色结晶，分子量较大的低聚糖较难结晶，常为非结晶性的白色固体；子量较大的低聚糖较难结晶，常为非结晶性的白色固体；单糖和低聚糖易溶于水；单糖和低聚糖易溶于水；具有旋光性，糖的旋光度与端基碳原子的构型有关；具有旋光性，糖的旋光度与端基碳原子的构型有关；162 2、化学性质（显色反应和沉淀反应）、化学性质（显色反应和沉淀反应）（1）-萘酚反应（萘酚反应（Molish反应）反应）单糖在浓酸作用下，可以失去三分子水，生成糠醛及单糖在浓酸作用下，可以失去三分子水，生成糠醛及其衍生物，进一步与其衍生物，进一步与-萘酚试剂反应，产生有色络合物萘酚试剂反应，产生有色络合物。低聚糖与多糖须先水解成单糖再发生反应。低聚糖与多糖须先水解成单糖再发生反应。（2）菲林反应）菲林反应 与碱性酒石酸铜试剂的反应，使高价铜离子被还原为与碱性酒石酸铜试剂的反应，使高价铜离子被还原为低价铜离子，产生氧化亚铜的砖红色沉淀。低价铜离子，产生氧化亚铜的砖红色沉淀。（3）多伦反应）多伦反应 还原性糖能与氨性硝酸银试剂反应，使银离子还原，还原性糖能与氨性硝酸银试剂反应，使银离子还原，生成银镜或黑褐色的银沉淀。生成银镜或黑褐色的银沉淀。（4）碘呈色反应）碘呈色反应 与多糖的反应，呈蓝色或紫红色。与多糖的反应，呈蓝色或紫红色。17四、糖的提取与分离四、糖的提取与分离 提取溶剂：多为水或稀醇提取溶剂：多为水或稀醇(中性条件下中性条件下)单糖或低聚糖提取实例单糖或低聚糖提取实例 中药粗粉中药粗粉 石油醚或丙酮脱脂石油醚或丙酮脱脂 脱脂中药粗粉脱脂中药粗粉 50乙醇温浸，滤液减压回收，浓缩液放置，滤过乙醇温浸，滤液减压回收，浓缩液放置，滤过沉淀物沉淀物 滤液滤液（脂溶性杂质）（脂溶性杂质）减压回收成稠膏，再以乙醇或稀乙醇温浸减压回收成稠膏，再以乙醇或稀乙醇温浸 不溶物不溶物 醇浸出液醇浸出液（无机盐、蛋白质等）（无机盐、蛋白质等）减压回收至小体积，活性炭脱色减压回收至小体积，活性炭脱色 活性炭渣活性炭渣 醇溶液醇溶液 （色素等）（色素等）回收乙醇回收乙醇 糖混合物糖混合物18多糖：多糖：难溶于难溶于甲醇、乙醇甲醇、乙醇（不同于单糖和低聚糖）和丙酮（不同于单糖和低聚糖）和丙酮 中药粗粉中药粗粉 热水提取并浓缩热水提取并浓缩 提取浓缩液提取浓缩液 滴加乙醇滴加乙醇 溶液溶液 粗多糖沉淀粗多糖沉淀 19糖的分离糖的分离 1 1、单糖和二糖、单糖和二糖:（1 1）结晶法）结晶法 （2 2）色谱法）色谱法:活性炭柱色谱、大孔吸附树脂柱色谱等活性炭柱色谱、大孔吸附树脂柱色谱等 2 2、多糖多糖 （1 1）分级沉淀法）分级沉淀法:水水醇法醇法 （2 2）凝胶过滤法）凝胶过滤法 （3 3）电泳法）电泳法:适合酸性多糖适合酸性多糖(分子大小、形状及所负电分子大小、形状及所负电荷不同的多糖在电场的作用下迁移速率不同荷不同的多糖在电场的作用下迁移速率不同)3 3、多糖中蛋白质除去法、多糖中蛋白质除去法 三氟三氯乙烷法和三氟三氯乙烷法和SevagSevag法法20五、糖的检识五、糖的检识理化检识理化检识 1 1、Molish Molish 反应反应 适于：单糖、低聚糖、多糖及苷类适于：单糖、低聚糖、多糖及苷类 试剂：试剂：萘酚、浓硫酸萘酚、浓硫酸 现象：两液面间有紫色环产生现象：两液面间有紫色环产生 注注:糖醛酸的糖醛酸的Molish Molish 反应呈阴性反应呈阴性 2 2、菲林反应和银氨溶液反应、菲林反应和银氨溶液反应 适于：还原糖适于：还原糖21 色谱检识色谱检识 1 1、薄层色谱、薄层色谱 吸附剂：硅胶、反向硅胶等吸附剂：硅胶、反向硅胶等 展开剂展开剂(硅胶硅胶)：极性较大的含水溶剂系统，如：极性较大的含水溶剂系统，如 正丁醇醋酸水（正丁醇醋酸水（4 4：1 1：5 5，上层），上层）氯仿甲醇水（氯仿甲醇水（6565：3535：1010，下层），下层）2 2、纸色谱、纸色谱 展开剂：正丁醇醋酸水（展开剂：正丁醇醋酸水（4 4：1 1：5 5，上层），上层）正丁醇乙醇水（正丁醇乙醇水（4 4：2 2：1 1）等）等 显色显色原理原理:利用糖的还原性或结构改变引起的颜色变化利用糖的还原性或结构改变引起的颜色变化 常用显色剂常用显色剂:苯胺苯胺-邻苯二甲酸试剂、邻苯二甲酸试剂、萘酚萘酚-硫酸试剂硫酸试剂等等 注注:含硫酸的显色剂不能用于纸色谱显色含硫酸的显色剂不能用于纸色谱显色.22一、概述一、概述1 1、含义：苷类是、含义：苷类是糖糖或糖的衍生物与另一或糖的衍生物与另一非糖非糖物质通过糖的物质通过糖的端端 基碳原子基碳原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。连接而成的一类化合物，又称为配糖体。2 2、植物分布：分布广泛，普遍存在，苷元的结构类型不同，、植物分布：分布广泛，普遍存在，苷元的结构类型不同，在植物中的分布情况亦不一样。如在植物中的分布情况亦不一样。如黄酮苷黄酮苷在近在近200200个科的植个科的植物中都有分布；物中都有分布；强心苷强心苷主要分布于玄参科、夹竹桃科等主要分布于玄参科、夹竹桃科等1010多多个科。对多数中草药，个科。对多数中草药，根及根茎根及根茎往往是苷类分布的一个重要往往是苷类分布的一个重要部位。部位。（了解）（了解）3 3、生物活性：苷类化合物多具有广泛的生物活性，如天麻苷、生物活性：苷类化合物多具有广泛的生物活性，如天麻苷是天麻安神镇静的主要活性成分；三七皂苷是三七活血化瘀是天麻安神镇静的主要活性成分；三七皂苷是三七活血化瘀的活性成分；强心苷有强心作用；黄酮苷有抗菌、止咳、平的活性成分；强心苷有强心作用；黄酮苷有抗菌、止咳、平喘、扩张冠状动脉血管等等作用。喘、扩张冠状动脉血管等等作用。第二节第二节 苷类化合物苷类化合物23二、苷的结构与分类二、苷的结构与分类（一）苷类的结构（一）苷类的结构1 1、苷键苷键：苷中的苷元与糖之间的化学键称为苷键。：苷中的苷元与糖之间的化学键称为苷键。2 2、苷原子苷原子：苷元上形成苷键以连接糖的原子，称为苷键原：苷元上形成苷键以连接糖的原子，称为苷键原 子，也称为苷原子。子，也称为苷原子。3 3、苷的构型：、苷的构型：-苷和苷和-苷。苷。在天然的苷类中，由在天然的苷类中，由D-D-型糖衍型糖衍生而成的苷多为生而成的苷多为-苷，而由苷，而由L-L-型糖衍生而成的苷多为型糖衍生而成的苷多为-苷。苷。4 4、成苷的常见糖：、成苷的常见糖：主要是单糖，主为主要是单糖，主为D-D-葡萄糖、葡萄糖、L-L-阿拉伯糖、阿拉伯糖、D-D-木糖、木糖、L-L-鼠李糖、鼠李糖、D-D-甘露糖、甘露糖、D-D-半乳糖、半乳糖、D-D-果糖、果糖、D-D-葡萄糖醛酸以及葡萄糖醛酸以及D-D-半乳糖醛酸等，也有去氧糖等其他糖。半乳糖醛酸等，也有去氧糖等其他糖。苷类苷类 (glycoside)(glycoside)(又称配糖体又称配糖体)苷类化合物的组成：苷类化合物的组成：苷元苷元(配基配基)：非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌，非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌，三萜等。三萜等。苷类苷类 苷键苷键：将二者连接起来的化学键，可通过：将二者连接起来的化学键，可通过O,N,SO,N,S等等 原子或直接通过原子或直接通过C-CC-C键相连。键相连。糖糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等)苷类化合物的命名：苷类化合物的命名：以以 -in-in 或或 oside oside 作后缀。作后缀。（二）苷类的分类（二）苷类的分类 根据生物体内的存在形式：分为原生苷、次级苷。根据生物体内的存在形式：分为原生苷、次级苷。根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷。根据苷元连接糖链数目：单糖链苷、二糖链苷根据苷元连接糖链数目：单糖链苷、二糖链苷。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。1 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 1）醇苷：是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。醇苷：是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。如毛茛苷（如下）如毛茛苷（如下）红景天苷红景天苷OHHOHOOHOOOCH2OOHHOHOOHOOHO27（2 2）酚苷）酚苷 苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。黄酮苷、蒽醌苷苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。黄酮苷、蒽醌苷多属此类。多属此类。熊果苷熊果苷 天麻苷天麻苷 丹皮苷丹皮苷（3 3）酯苷）酯苷 苷元以苷元以-COOH-COOH和糖的端基碳相连接而成的苷。如山慈菇和糖的端基碳相连接而成的苷。如山慈菇苷苷A A、B B。OCH2OHglcOHOglcCOCH3OglcOCH328（4 4）氰苷：是指一类）氰苷：是指一类羟基腈的苷，如苦杏仁苷羟基腈的苷，如苦杏仁苷（掌握）（掌握）OOHHOHOHOOOHHOHOCNOOCHglcOHCHCNHCHCNglcOHCHCOOHNH4ClOOHHOHOHOOOHHOHOCOO-OOCHNH3OCHCNOHHOHOHOOglcCOOHHCHOHCNglcOCHHCNglcCHOO2+2+苦杏仁苷苦杏仁苷稀酸稀酸杏仁腈杏仁腈浓浓HClHCl苦杏仁苷酶苦杏仁苷酶OHOH稀酸稀酸野樱苷野樱苷野樱酶野樱酶2 2 硫苷硫苷 是糖的端基是糖的端基OHOH与苷元上巯基缩合而成的苷。与苷元上巯基缩合而成的苷。如萝卜中如萝卜中的萝卜苷（如下）、芥子苷的萝卜苷（如下）、芥子苷 OSCNCH2CH2CHCHSCH3OOSO3-3 3 氮苷氮苷 糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称 氮苷，是生物化学领域中的重要物质。氮苷，是生物化学领域中的重要物质。如巴豆苷如巴豆苷 。ONNNNNH2OH 4 4 碳苷碳苷 是一类糖基的端基碳原子直接与苷元碳原子相连接而成是一类糖基的端基碳原子直接与苷元碳原子相连接而成 的苷类化合物。组成碳苷的苷元多为酚性化合物，如黄酮、的苷类化合物。组成碳苷的苷元多为酚性化合物，如黄酮、蒽醌和没食子酸等。以黄酮碳苷最为常见，常与氧苷共存。蒽醌和没食子酸等。以黄酮碳苷最为常见，常与氧苷共存。碳苷类具有水溶性小，难于水解的共同特性。碳苷类具有水溶性小，难于水解的共同特性。如芦荟（如芦荟（AloeAloe）中的致泻有效成分之一芦荟苷（）中的致泻有效成分之一芦荟苷（aloinaloin）是最早从中药中获得的蒽醌碳苷。是最早从中药中获得的蒽醌碳苷。芦荟苷芦荟苷 OHOOHglcCH2OHOHOOHglcCH2OH三、苷类的性质三、苷类的性质 （一）物理性质（一）物理性质1 1、苷类均为、苷类均为固体固体，无定形粉末状物或结晶。，无定形粉末状物或结晶。2 2、多具有、多具有吸湿性吸湿性。3 3、刺激性：有些苷类对粘膜具有刺激作用，如皂苷、刺激性：有些苷类对粘膜具有刺激作用，如皂苷、强心苷等。强心苷等。4 4、旋光性：苷类具有旋光性，多数苷呈、旋光性：苷类具有旋光性，多数苷呈左旋左旋。苷类。苷类 水解后由于生成的糖是右旋的，因而使混合物呈水解后由于生成的糖是右旋的，因而使混合物呈 右旋。右旋。325 5、溶解性、溶解性苷苷亲水性（其大小与连接糖的数目、位置有关）。亲水性（其大小与连接糖的数目、位置有关）。苷元苷元为亲脂性。为亲脂性。（1 1）苷）苷 在甲醇、乙醇、含水正丁醇等极性大的有机溶剂中有较大在甲醇、乙醇、含水正丁醇等极性大的有机溶剂中有较大的溶解度，一般也能溶于水。的溶解度，一般也能溶于水。苷的糖基增多，极性增大，亲水性增强。可用不同极性的苷的糖基增多，极性增大，亲水性增强。可用不同极性的溶剂顺次提取。溶剂顺次提取。碳苷的溶解性较为特殊，和一般苷类不同，无论是在水还碳苷的溶解性较为特殊，和一般苷类不同，无论是在水还是在其它溶剂中，碳苷的溶解度一般都较小。是在其它溶剂中，碳苷的溶解度一般都较小。（2 2）苷元）苷元 易溶于亲脂性有机溶剂或不同浓度的醇。易溶于亲脂性有机溶剂或不同浓度的醇。（二）化学性质（二）化学性质1 1、苷键的裂解、苷键的裂解 苷键具有缩醛结构，在稀酸或酶的作用下，苷键苷键具有缩醛结构，在稀酸或酶的作用下，苷键可发生断裂，水解成为苷元和糖。可发生断裂，水解成为苷元和糖。应用应用:通过苷键的裂解反应将有助于了解苷元的结通过苷键的裂解反应将有助于了解苷元的结构、糖的种类和组成，确定苷元与糖、糖与糖之间的构、糖的种类和组成，确定苷元与糖、糖与糖之间的连接方式。连接方式。苷键裂解的方法苷键裂解的方法 主要有主要有酸水解酸水解、酶水解、碱水解和、酶水解、碱水解和氧化开裂氧化开裂等。等。34酸催化水解酸催化水解 反应一般在反应一般在水或稀醇水或稀醇溶液中进行。溶液中进行。常用的酸有常用的酸有HCl,HHCl,H2 2SOSO4 4,乙酸和甲酸等。乙酸和甲酸等。反应的机理是：反应的机理是：苷原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式苷原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而成糖。以氧苷为例：的中间体，在水中溶剂化而成糖。以氧苷为例：OHOROHORH+OHOHa OHOH2OH+H+-HORHORH2 OH2 OH+H+:+H,OH+_+-_+质子化质子化 脱苷元脱苷元 互变互变 溶剂化溶剂化 脱质子脱质子35 由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关键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，有利于苷因素在于苷键原子的质子化是否容易进行，有利于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。主要包括原子质子化的因素，就可使水解容易进行。主要包括两个方面的因素：两个方面的因素：(1)(1)苷原子上的电子云密度苷原子上的电子云密度 (2)(2)苷原子的空间环境苷原子的空间环境具体到化合物的结构，则有以下规律：具体到化合物的结构，则有以下规律：(1)(1)按苷键原子的不同，酸水解易难程度为：按苷键原子的不同，酸水解易难程度为：N-N-苷苷O-O-苷苷S-S-苷苷C-C-苷苷 原因：原因：N N最易接受质子，而最易接受质子，而C C上无未共享电子对，不能质子化。上无未共享电子对，不能质子化。(2)(2)呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解，水解速率大呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解，水解速率大50 100倍。倍。原因：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。原因：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。图图图图37(3)(3)酮糖较醛糖易水解。酮糖较醛糖易水解。原因：酮糖大多为呋喃糖结构。原因：酮糖大多为呋喃糖结构。图图(4)(4)吡喃糖苷中，吡喃环吡喃糖苷中，吡喃环C5C5上的取代基越大越难水解上的取代基越大越难水解 故有：五碳糖故有：五碳糖 甲基五碳糖甲基五碳糖 六碳糖六碳糖 七碳糖七碳糖55位接位接-COOH-COOH的糖的糖 原因：吡喃环原因：吡喃环C5C5上的取代基对质子进攻有立体阻碍。上的取代基对质子进攻有立体阻碍。38(5)2(5)2、6-6-二去氧糖二去氧糖 2-2-去氧糖去氧糖 6-6-去氧糖去氧糖2-2-羟基糖羟基糖2-2-氨基糖氨基糖 原因：羟基及氨基与苷原子对质子的竞争性吸引原因：羟基及氨基与苷原子对质子的竞争性吸引OOOOHOONH2O(6)(6)芳香属苷（如酚苷）因苷元部分有供电子结构，水解比脂肪芳香属苷（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）容易得多。某些酚苷，如蒽醌苷、属苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。某些酚苷，如蒽醌苷、香豆素苷不用酸，只加热也可能水解。即芳香苷香豆素苷不用酸，只加热也可能水解。即芳香苷 脂肪苷脂肪苷 原因：原因：苷元的供电子效应使苷原子的电子云密度增大苷元的供电子效应使苷原子的电子云密度增大。碱催化水解碱催化水解 由于一般的苷键属缩醛结构，对稀碱较稳定，由于一般的苷键属缩醛结构，对稀碱较稳定，不易被碱催化水解，故苷很少用碱催化水解，但不易被碱催化水解，故苷很少用碱催化水解，但酯酯苷、酚苷、烯醇苷和苷、酚苷、烯醇苷和位吸电子基团位吸电子基团的苷类易为碱的苷类易为碱催化水解。催化水解。40酶催化水解酶催化水解 专属性高专属性高,条件温和（条件温和（30304040），），用酶水解苷键可以用酶水解苷键可以获知苷键的构型，可以保持苷元的结构不变，还可以保留获知苷键的构型，可以保持苷元的结构不变，还可以保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷元和糖、糖和部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷元和糖、糖和糖之间的连接方式。糖之间的连接方式。转化糖酶转化糖酶-水解水解-果糖苷键果糖苷键 麦芽糖酶麦芽糖酶-水解水解-葡萄糖苷键葡萄糖苷键 杏仁苷酶杏仁苷酶-水解水解-葡萄糖苷键葡萄糖苷键,专属性较低专属性较低 纤维素酶纤维素酶-水解水解-葡萄糖苷键葡萄糖苷键 目前使用的多为未提纯的混合酶。目前使用的多为未提纯的混合酶。乙酰解反应乙酰解反应1 1常用试剂：醋酐常用试剂：醋酐 +酸酸 所用酸：所用酸：H H2 2SOSO4 4、HClOHClO4 4、CFCF3 3COOHCOOH或或LewisLewis酸（酸（ZnClZnCl2 2、BFBF3 3）等）等2 2反应条件：一般是在室温放置数天。反应条件：一般是在室温放置数天。3 3反应机理：与酸催化水解相似，以反应机理：与酸催化水解相似，以CHCH3 3CO+CO+为进攻基团。为进攻基团。4 4反应速率：反应速率：苷键邻位有电负性强的基团（如环氧基）可使反应变慢。苷键邻位有电负性强的基团（如环氧基）可使反应变慢。-苷键的葡萄糖双糖的反应速率：（乙酰解易难程度）苷键的葡萄糖双糖的反应速率：（乙酰解易难程度）（1616）（1414）（1313）（1212）5 5用途用途 酰化可以保护苷元上的酰化可以保护苷元上的-OH-OH，使苷元增加亲脂性，可用于提，使苷元增加亲脂性，可用于提 纯和鉴定。纯和鉴定。乙酰解法可以开裂一部分苷键而保留另一部分苷键。乙酰解法可以开裂一部分苷键而保留另一部分苷键。注意：乙酰解反应易发生糖的端基异构化。注意：乙酰解反应易发生糖的端基异构化。42乙酰解反应的操作：乙酰解反应的操作：一般可将苷溶于乙酐与冰乙酸的混合液中，加入一般可将苷溶于乙酐与冰乙酸的混合液中，加入3 35 5量的浓硫酸，在室温下放置量的浓硫酸，在室温下放置1 11010天，将反应液倒入冰天，将反应液倒入冰水中，并以碳酸氢钠中和至水中，并以碳酸氢钠中和至pH3pH34 4，再用氯仿萃取其中的，再用氯仿萃取其中的乙酰化糖，然后通过柱色谱分离，就可获得不同的乙酰化乙酰化糖，然后通过柱色谱分离，就可获得不同的乙酰化单糖或乙酰化低聚糖，再用单糖或乙酰化低聚糖，再用TLCTLC对它们进行鉴定（与对照品对它们进行鉴定（与对照品比较）。比较）。过碘酸裂解反应过碘酸裂解反应 即氧化开裂法（即氧化开裂法（SmithSmith降解法）降解法）苷类分子中的糖基具有苷类分子中的糖基具有邻二醇邻二醇结构，可以被过碘酸氧化开裂。结构，可以被过碘酸氧化开裂。用过碘酸氧化用过碘酸氧化1,2-1,2-二元醇的反应可以用于苷键的水解二元醇的反应可以用于苷键的水解,称为称为SmithSmith裂解裂解,是一种温和的水解方法，可得到原苷元。（除酶解外，是一种温和的水解方法，可得到原苷元。（除酶解外，其它方法可能得到的是次级苷元）其它方法可能得到的是次级苷元）试剂：过碘酸（试剂：过碘酸（HIOHIO4 4）、四氢硼钠（）、四氢硼钠（NaBHNaBH4 4）、稀酸）、稀酸反应过程：反应过程：OOROOROHCOHCHOH2CCH2OHOORROHCH2OHCHOCH2OHHOH2COH+IO4-BH4-H+氧化还原水解苷二元醛二元醇苷元44 OHHOHOOHCH2OHCH2OHCHOHORCH2OHCHOHRR-CHOHCOOH+SmithSmith降解法适于：降解法适于：1 1、苷元不稳定的苷类、苷元不稳定的苷类 2 2、难水解的、难水解的C C苷苷C C苷水解过程：苷水解过程：IO4-BH4+H+苷类的显色反应和沉淀反应苷类的显色反应和沉淀反应 苷类的共性在于都含有糖基部分，因此，苷类可发生与糖苷类的共性在于都含有糖基部分，因此，苷类可发生与糖相同的显色反应和沉淀反应。相同的显色反应和沉淀反应。45四、苷的提取与分离四、苷的提取与分离 中药粉末（必要时可先脱脂）中药粉末（必要时可先脱脂）溶剂浸出，回收溶剂溶剂浸出，回收溶剂 总提取物总提取物 加水搅散，石油醚脱脂加水搅散，石油醚脱脂 石油醚层石油醚层 水层水层 （非极性）（非极性）水饱和正丁醇提取水饱和正丁醇提取 正丁醇层正丁醇层 水层水层 （苷类）（苷类）（无机盐、糖、多肽、蛋白质等）（无机盐、糖、多肽、蛋白质等）破坏水解酶方法：加入无机盐或加甲醇、乙醇、沸水提取破坏水解酶方法：加入无机盐或加甲醇、乙醇、沸水提取46苷的分离苷的分离1 除杂除杂 （1）溶剂法溶剂法 将粗提物溶于少量甲醇或水，再滴加丙酮将粗提物溶于少量甲醇或水，再滴加丙酮或乙醚，使苷类化合物沉淀析出。或乙醚，使苷类化合物沉淀析出。（2）大孔树脂法大孔树脂法 将粗提物溶于水，吸附于大孔树脂柱将粗提物溶于水，吸附于大孔树脂柱上，先用水洗去无机盐、糖和肽类等水溶性成分，再用上，先用水洗去无机盐、糖和肽类等水溶性成分，再用逐步增加浓度的稀醇洗脱苷类化合物，此法也可用于苷逐步增加浓度的稀醇洗脱苷类化合物，此法也可用于苷类化合物的分离。类化合物的分离。2 分离分离 苷类化合物的分离需要综合应用多种色谱法，包括硅苷类化合物的分离需要综合应用多种色谱法，包括硅胶、反相硅胶和葡聚糖凝胶等色谱法。胶、反相硅胶和葡聚糖凝胶等色谱法。反相硅胶反相硅胶(RpC-18(RpC-18和和RpC-8)RpC-8)色谱是分离苷类化合物的有效方法。色谱是分离苷类化合物的有效方法。47五、苷的检识五、苷的检识 理化检识理化检识 1 1、Molish Molish 反应反应 试剂：试剂：萘酚、浓硫酸萘酚、浓硫酸 现象：两液面间有紫色环产生现象：两液面间有紫色环产生 注注:碳苷和糖醛酸的碳苷和糖醛酸的Molish Molish 反应呈阴性反应呈阴性 2 2、菲林反应和银氨溶液反应、菲林反应和银氨溶液反应 排除还原糖的干扰排除还原糖的干扰48 色谱检识色谱检识 1 1、薄层色谱、薄层色谱 吸附剂：硅胶、反向硅胶等吸附剂：硅胶、反向硅胶等 展开剂展开剂(硅胶硅胶)：极性较大的含水溶剂系统，如：极性较大的含水溶剂系统，如 正丁醇醋酸水（正丁醇醋酸水（4 4：1 1：5 5，上层），上层）氯仿甲醇水（氯仿甲醇水（6565：3535：1010，下层），下层）乙酸乙酯正丁醇水（乙酸乙酯正丁醇水（4 4：5 5：1 1，上层），上层）极性较小苷类常用氯仿甲醇等二元溶剂系统极性较小苷类常用氯仿甲醇等二元溶剂系统 2 2、纸色谱、纸色谱 展开剂：正丁醇醋酸水（展开剂：正丁醇醋酸水（4 4：1 1：5 5，上层），上层）正丁醇乙醇水（正丁醇乙醇水（4 4：2 2：1 1）等）等 色谱的显色色谱的显色 苷类化合物的色谱显色与糖类似，苷类化合物的色谱显色与糖类似，常用显色剂常用显色剂:苯胺苯胺-邻苯二甲酸试剂、邻苯二甲酸试剂、萘酚萘酚-硫酸试剂。硫酸试剂。49六、苷类的结构研究六、苷类的结构研究1 1、物理常数的测定：熔点、比旋度等、物理常数的测定：熔点、比旋度等2 2、分子式的测定：、分子式的测定：MSMS（EIEI、FABFAB、ESIESI、FDFD）3 3、组成苷的苷元和、组成苷的苷元和糖的鉴定糖的鉴定 糖的鉴定：种类、数目糖的鉴定：种类、数目4 4、苷分子中苷元和糖、糖和糖之间连接位置的确定、苷分子中苷元和糖、糖和糖之间连接位置的确定5 5、苷中糖和糖连接顺序的确定、苷中糖和糖连接顺序的确定6 6、苷键构型的确定、苷键构型的确定50糖的鉴定：种类、数目糖的鉴定：种类、数目 方法：色谱法（方法：色谱法（PCPC、TLC TLC、GLC GLC）、光谱法（）、光谱法（NMRNMR）PCPC展开剂展开剂 BAWBAW TLC TLC吸附剂吸附剂 硅胶（吸附层析）纤维素（分配层析）硅胶（吸附层析）纤维素（分配层析）光谱法：光谱法：NMRNMR 1 1H-NMRH-NMR特征特征 端基质子：端基质子：4.34.36.0ppm6.0ppm 甲基质子：甲基质子：1.0ppm1.0ppm 其余质子信号：其余质子信号：3.2 3.24.24.2ppmppm 1313C-NMRC-NMR特征特征 1.1.CHCH3 3 18ppm 18ppm 甲基五碳糖的甲基五碳糖的C6 C6 2.2.CHCH2 2OH OH 62ppm C562ppm C5或或C6C6 3.3.CHOH 68CHOH 6885ppm 85ppm 糖氧环上的糖氧环上的C2C2C4C4 4.-O-CH-O-98 4.-O-CH-O-98100ppm 100ppm 端基端基C1C1或或C2C251连接位置的确定连接位置的确定1 1、苷元与糖之间、苷元与糖之间 糖苷化后，端基碳、苷元糖苷化后，端基碳、苷元-C-C及其邻碳的吸收信号会发生及其邻碳的吸收信号会发生位移，对其余碳的影响不大，这种苷化前后的位移，对其余碳的影响不大，这种苷化前后的C C谱的信号移谱的信号移动，称动，称苷化位移苷化位移(GS)(GS)。方法：游离态与结合态进行比较方法：游离态与结合态进行比较2 2、糖与糖之间、糖与糖之间 1 1）化学方法（先全甲基化，再甲醇解）化学方法（先全甲基化，再甲醇解）2 2）NMR(NMR(据苷化位移值据苷化位移值)52苷中糖和糖连接顺序的确定苷中糖和糖连接顺序的确定（一）部分水解法（一）部分水解法 缓和酸水解法（低浓度的无机强酸或中强度有机酸）缓和酸水解法（低浓度的无机强酸或中强度有机酸）（二）波谱分析法（二）波谱分析法 MS NMRMS NMR苷键构型的确定苷键构型的确定（一）酶水解（一）酶水解（二）（二）KlyneKlyne公式公式（三）利用（三）利用NMRNMR确定苷键构型确定苷键构型 1 1、1 1HNMRHNMR 2 2、1313CNMRCNMR53利用利用 1 1H-NMR H-NMR 确定苷键构型确定苷键构型 偶合常数偶合常数：与相互偶合的质子形成的两面角有关：与相互偶合的质子形成的两面角有关 两面角两面角0 0或或180180度度 J=6J=68Hz8Hz；两面角两面角9090度度 J=0HzJ=0Hz；两面角两面角6060度度 J J4Hz4Hz 对于糖质子，可通过对于糖质子，可通过C1-HC1-H与与C2-HC2-H的偶合常数，来判的偶合常数，来判断苷键构型（断苷键构型（、）：）：1.-D-1.-D-和和-L-L-型糖的型糖的1-H1-H和和2-H2-H键为双直立键，键为双直立键，=180=180，J=J=68HzHz 2.-D-2.-D-和和-L-L-型糖的型糖的1-H1-H为平伏键，为平伏键，2-H2-H为直为直 立键，立键，=60=60，J=J=24 HzHz54OHOHORHOHOHHOROHROC3HOHOORHC3HOH葡萄糖葡萄糖