天然药物化学第三章糖和苷.ppt

第三章第三章 糖和苷糖和苷知识要求知识要求 掌握掌握糖与苷的结构类型、苷键的酸催化水解及其糖与苷的结构类型、苷键的酸催化水解及其应用应用 熟悉熟悉苷的一般性状和溶解性、旋光性、糖的化学苷的一般性状和溶解性、旋光性、糖的化学检识；检识； 熟悉熟悉苷键的碱催化水解、酶催化水解和苷的提取苷键的碱催化水解、酶催化水解和苷的提取分离方法分离方法 了解了解苷的氧化开裂苷的氧化开裂能力目标能力目标 熟练应用苷的结构特点、识别苷的结构类型；熟熟练应用苷的结构特点、识别苷的结构类型；熟练应用苷的酸水解性，制备苷元及鉴别苷类；能够练应用苷的酸水解性，制备苷元及鉴别苷类；能够应用苷和糖应用苷和糖 的性质进行化学鉴别和色谱鉴别的性质进行化学鉴别和色谱鉴别 学会利用苷的有关性质对苷进行提取学会利用苷的有关性质对苷进行提取第一节第一节 结构类型结构类型一、糖的结构与分类一、糖的结构与分类v糖糖类类又又称称碳碳水水化化合合物物，，是是植植物物光光合合作作用用的的初初生生产产物物，，是是一一类类丰丰富富的的天天然然产产物物，，如如：：蔗蔗糖糖、、粮粮食食(淀淀粉粉)、、棉布的棉纤维等。

棉布的棉纤维等v糖糖类类、、核核酸酸、、蛋蛋白白质质、、脂脂质质——生生命命活活动动所所必必需需的四大类化合物的四大类化合物 v化化学学结结构构：：多多羟羟基基内内半半缩缩醛醛(酮酮)及及其其缩缩聚聚物物根根据据其其分分子子水水解解反反应应的的情情况况，，可可以以分分为为单单糖糖、、低低聚聚糖糖和和多糖多糖 结构类型结构类型v糖的表示式糖的表示式 单单糖糖是是多多羟羟基基醛醛或或酮酮从从三三碳碳糖糖至至八八碳碳糖糖天天然然界都有存在以界都有存在以Fischer式表示如下式表示如下： v单单糖糖在在水水溶溶液液中中形形成成半半缩缩醛醛环环状状结结构构，，即即成成呋呋喃喃糖和吡喃糖糖和吡喃糖v具有具有六元六元环结构的糖环结构的糖——吡喃糖（吡喃糖（pyranose））v具有具有五元五元环结构的糖环结构的糖——呋喃糖（呋喃糖（furanose）） 糖处游离状态时用糖处游离状态时用Fischer式表示式表示 苷化后成环用苷化后成环用Haworth式表示式表示 Fischer与与Haworth的转换及其相对构型的转换及其相对构型Haworth式：式：vC1-OH与与C5（或（或C4）上取代基之间的关系：）上取代基之间的关系：同侧为同侧为β，异侧为，异侧为α。

 糖的绝对构型（糖的绝对构型（D、、L）） 以以α-OH甘油醛为甘油醛为标准，将单糖分子的编号最大的不对称碳原子标准，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的构型与甘油醛作比较而命名分子构型的方法 v Fischer式式中中最最后后第第二二个个碳碳原原子子上上-OH向向右右的为的为D型，向左的为型，向左的为L型vHaworth式中式中C5向上为向上为D型，向下为型，向下为L型 环的构象 v￿ ￿AngyalAngyal用用总总自自由由能能来来分分析析构构象象式式的的稳稳定定性性，，比比较较二二种种构构象象式式的的总总自自由由能能差差值值，，能能量量低低的的是是优优势构象v如：葡萄糖的二种构象式的比较：如：葡萄糖的二种构象式的比较： 糖的主要结构与实例糖的主要结构与实例v单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛(酮酮)糖的最小单位，糖的最小单位，又分为五碳糖、六碳又分为五碳糖、六碳糖、七碳糖据取代基不同，又分为去氧糖、糖、七碳糖据取代基不同，又分为去氧糖、糖醛酸、羟基糖等糖醛酸、羟基糖等v五碳醛糖：五碳醛糖：v六碳醛糖：六碳醛糖：夹竹桃糖夹竹桃糖磁麻糖磁麻糖去氧糖去氧糖v 糖醛酸：糖醛酸： glucquronic acid（（D-葡萄糖醛酸）葡萄糖醛酸） v 糖醇：糖醇： D-sorbitol（（D-山梨醇）山梨醇）低聚糖低聚糖v由由2～～9个单糖个单糖通过苷键通过苷键结合而成的直链或支链结合而成的直链或支链聚糖称为低聚糖。

主要聚糖称为低聚糖主要有：二糖、三糖、四糖、有：二糖、三糖、四糖、五糖等可分为还原性五糖等可分为还原性低聚糖与非还原性低聚低聚糖与非还原性低聚糖糖多糖多糖v由由10个以上个以上单糖通过苷键连接而成的糖类单糖通过苷键连接而成的糖类称做多聚糖或多糖称做多聚糖或多糖v植物多糖植物多糖：淀粉、纤维素、半纤维素、树：淀粉、纤维素、半纤维素、树胶、粘液质等胶、粘液质等v动物多糖动物多糖：糖原、甲壳素、肝素、硫酸软：糖原、甲壳素、肝素、硫酸软骨素、透明质酸等骨素、透明质酸等二、苷的结构与分类二、苷的结构与分类v苷类也称苷或配糖体，是糖或糖的衍生物苷类也称苷或配糖体，是糖或糖的衍生物端基碳端基碳原子上的羟基原子上的羟基与另一非糖物质（与另一非糖物质（苷元苷元）通过糖的）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水（与苷元脱水（苷键苷键）形成的）形成的一类化合物一类化合物v苷的分类：根据苷键上的原子（苷键原子）不同苷的分类：根据苷键上的原子（苷键原子）不同分为：氧苷、氮苷、硫苷、碳苷等；分为：氧苷、氮苷、硫苷、碳苷等；v根据苷键的构型不同有根据苷键的构型不同有α-α-苷和苷和β-β-苷之分，天然苷之分，天然界常见的多为界常见的多为β-β-构型构型。

v根据苷元结构类型分为：黄酮苷、生物碱苷、单根据苷元结构类型分为：黄酮苷、生物碱苷、单萜苷、二萜苷、三萜苷等；萜苷、二萜苷、三萜苷等；v根据用途分为：强心苷、皂苷等根据用途分为：强心苷、皂苷等（一）氧苷（（一）氧苷（O-苷）苷）     1．醇苷．醇苷 如：红景天苷，皂苷如：红景天苷，皂苷是通过是通过醇羟基与醇羟基与糖端糖端基羟基脱水基羟基脱水而成的苷而成的苷红景天苷红景天苷是通过酚羟基而成的苷是通过酚羟基而成的苷 2．酚苷．酚苷如：蒽醌苷、香豆素苷等都属于酚苷如：蒽醌苷、香豆素苷等都属于酚苷天麻苷天麻苷  3. 氰苷氰苷 指一类指一类αα-羟腈的苷羟腈的苷 苦杏仁苷苦杏仁苷 野樱苷野樱苷4 4．酯苷．酯苷 苷元以羧基和糖的端基碳相连接苷元以羧基和糖的端基碳相连接 ５．吲哚苷５．吲哚苷 山慈菇苷山慈菇苷A（二）硫苷（（二）硫苷（S-苷）苷） 糖糖端基端基-OH与苷元上与苷元上巯基巯基缩合而成缩合而成的苷如：萝卜中的萝卜苷如：萝卜中的萝卜苷 黑芥子苷黑芥子苷 （三）氮苷（（三）氮苷（N-苷）苷）糖上端基碳与苷元上氮原子相连的苷。

糖上端基碳与苷元上氮原子相连的苷 巴豆苷巴豆苷 （四）碳苷（（四）碳苷（C-苷）苷） 是一类糖基直接接在碳原子上的苷类是一类糖基直接接在碳原子上的苷类 芦荟苷芦荟苷 第二节第二节 理化性质理化性质v苷类多为无形性粉末，糖基少的可为结晶性苷类多为无形性粉末，糖基少的可为结晶性固体，具有吸湿性多数无色，一般无味固体，具有吸湿性多数无色，一般无味v糖基数目多，苷元上极性基团多则亲水性大，糖基数目多，苷元上极性基团多则亲水性大，C-苷和苷和O-苷在所有溶剂中均难溶或不溶苷在所有溶剂中均难溶或不溶v苷元部分因不含糖，显亲脂性，不溶或难溶苷元部分因不含糖，显亲脂性，不溶或难溶于水于水二、旋光性二、旋光性v苷类均具有旋光性，苷类均具有旋光性，天然苷类多具左旋光性，天然苷类多具左旋光性，水解后生成糖而呈右旋水解后生成糖而呈右旋三、糖的检识三、糖的检识v（一）化学鉴定（一）化学鉴定1、、Molish反应（反应（α-萘酚萘酚-浓硫酸反应）浓硫酸反应） 取供试液，加取供试液，加3% α-萘酚乙醇溶液摇匀，沿萘酚乙醇溶液摇匀，沿管壁加浓硫酸，出现两液层，液层交界面呈紫管壁加浓硫酸，出现两液层，液层交界面呈紫红色环（又称紫环反应）。

红色环（又称紫环反应）Molisch反应可以鉴反应可以鉴定定单糖单糖的存在 2、、Fehling（菲林）反应（菲林）反应 为还原性糖的反应，产生砖红色氧化亚铜沉淀为还原性糖的反应，产生砖红色氧化亚铜沉淀 菲林试剂菲林试剂：硫酸铜与酒石酸钾钠的碱溶液：硫酸铜与酒石酸钾钠的碱溶液3、、Tollen（多伦）反应（银镜反应）（多伦）反应（银镜反应） 用于还原性糖的检识，析出的银在试管壁用于还原性糖的检识，析出的银在试管壁上呈光亮银镜上呈光亮银镜v多伦试剂又叫多伦试剂又叫银氨溶液银氨溶液，化学式为，化学式为Ag(NH3)2OH(二二)色谱鉴定色谱鉴定1、纸色谱、纸色谱 糖类极性大，适合进行纸色谱法糖类极性大，适合进行纸色谱法常用展开剂：正丁醇常用展开剂：正丁醇-乙酸乙酸-水（水（4：：1：：5，取上层），取上层）常用显色剂：硝酸银试剂，显棕褐色斑点常用显色剂：硝酸银试剂，显棕褐色斑点Rf判断判断单糖中，碳原子越少，单糖中，碳原子越少，Rf越大越大去氧糖去氧糖>酮糖酮糖>醛糖醛糖2、薄层色谱、薄层色谱常用固定相：硅胶常用固定相：硅胶常用展开剂：极性较大的溶剂，如：正丁醇常用展开剂：极性较大的溶剂，如：正丁醇-乙酸乙酸-水（水（4：：5：：1，取上层），三氯甲烷，取上层），三氯甲烷-甲醇甲醇-水（水（65：：35：：10，取下层），取下层）常用显色剂：硝酸银，硫酸的水或乙醇溶液、茴香醛常用显色剂：硝酸银，硫酸的水或乙醇溶液、茴香醛-浓浓硫酸硫酸注意：注意： 糖的极性大，点样量不宜过大糖的极性大，点样量不宜过大 用用盐溶液代替水盐溶液代替水制备薄层，能增加糖在固定相中的溶制备薄层，能增加糖在固定相中的溶解度，同时使硅胶薄层吸附力下降，使斑点集中。

解度，同时使硅胶薄层吸附力下降，使斑点集中第三节第三节 苷键的裂解苷键的裂解一、酸催化水解反应一、酸催化水解反应     苷键属于缩醛结构，易为苷键属于缩醛结构，易为稀酸稀酸催化水解水解催化水解水解反应是苷原子先质子化，然后断键生成阳碳离子反应是苷原子先质子化，然后断键生成阳碳离子或半椅型的中间体，在水中溶剂化，脱去氢离子或半椅型的中间体，在水中溶剂化，脱去氢离子成糖  常用的酸为稀盐酸、稀硫酸、常用的酸为稀盐酸、稀硫酸、8%-10%甲酸、甲酸、40%-50%乙酸等乙酸等 酸水解反应剧烈，水解产物一般为苷元和糖酸水解反应剧烈，水解产物一般为苷元和糖 苷原子的碱度苷原子的碱度，，即苷原子的电子云密度即苷原子的电子云密度酸水解的规律：酸水解的规律： 影响水解反应因素：影响水解反应因素：苷原子的空间环境与竞争苷原子的空间环境与竞争H+的影响的影响酸水解易难顺序：酸水解易难顺序：N-N-苷苷>O->O-苷苷>S->S-苷苷>C->C-苷苷1 1、、苷键原子不同苷键原子不同2、、糖的形式糖的形式 呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解       因五元呋喃环的因五元呋喃环的平面性平面性使各取代基处在重叠位置，使各取代基处在重叠位置，形成水解中间体可使张力减小，故有利于水解。

形成水解中间体可使张力减小，故有利于水解3 3、、糖的种类糖的种类 酮糖酮糖 > 醛糖醛糖        酮糖多为呋喃结构酮糖多为呋喃结构酮糖多为呋喃结构酮糖多为呋喃结构，而且酮糖端基碳原子上有，而且酮糖端基碳原子上有，而且酮糖端基碳原子上有，而且酮糖端基碳原子上有-CH-CH-CH-CH2 2 2 2OHOHOHOH大基团取代，水解反应可使张力减小大基团取代，水解反应可使张力减小大基团取代，水解反应可使张力减小大基团取代，水解反应可使张力减小4 4、、吡喃糖苷中吡喃糖苷中：： ① ① 吡喃环吡喃环C C5 5上取代基越大越难水解上取代基越大越难水解② ② C C5 5上有上有-COOH-COOH取代时，最难水解取代时，最难水解 （因诱导效应使苷原子电子密度降低）（因诱导效应使苷原子电子密度降低）水解速度为：水解速度为：水解速度为：水解速度为：      五碳糖五碳糖 > > 甲基五碳糖甲基五碳糖 > > 六碳糖六碳糖 > > 七碳糖七碳糖5 5、、糖中取代基糖中取代基 去氧糖去氧糖 > 羟基糖羟基糖 > 氨基糖氨基糖 6 6、、苷元的芳香性苷元的芳香性易难顺序：易难顺序： 2,6-2,6-二去氧糖二去氧糖 > 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 芳香属苷较脂肪属苷易水解芳香属苷较脂肪属苷易水解 酚苷酚苷> 萜苷、甾苷萜苷、甾苷（因苷元部分有供电结构，而脂肪属苷元无供电结构）（因苷元部分有供电结构，而脂肪属苷元无供电结构）7、、苷元大小的影响苷元大小的影响 苷元为小基苷元为小基团苷键团苷键横横键比键比竖竖键键易水解（易水解（e>ae>a）） （（（（横键易质子化）横键易质子化）横键易质子化）横键易质子化）> 苷元为大基团苷键苷元为大基团苷键竖竖键比键比横横键易水解键易水解( a > e )（（（（苷的不稳定性促使其易水解）苷的不稳定性促使其易水解）苷的不稳定性促使其易水解）苷的不稳定性促使其易水解）>v两相酸水解法：两相酸水解法： 向待水解液中加入与之不相混溶的有机溶剂，向待水解液中加入与之不相混溶的有机溶剂，使使 苷元生成后马上转溶于有机溶剂中，苷元生成后马上转溶于有机溶剂中，避免避免与酸的接触时间过长与酸的接触时间过长，从而获得真正的苷元。

从而获得真正的苷元二、碱水解法二、碱水解法 苷苷键键为为缩缩醛醛型型醚醚键键，，理理当当对对碱碱稳稳定定，，不不易易发发生生碱碱水水解解，，但但若若苷苷元元为为酯酯苷苷、、酚酚苷苷、、烯烯醇醇苷苷和和β位位有有吸吸电电子子取取代代基基时时（（苷苷键键便便具具有有一一定定的的酯酯的的性性质质）），， 能能被被碱催化水解如：碱催化水解如：④④ 可以可以得到得到次级苷、苷元或低聚糖次级苷、苷元或低聚糖酶水解特点：酶水解特点：②② 条件温和（条件温和（30-40℃30-40℃），苷元结构不变），苷元结构不变③③获知苷键的构型获知苷键的构型①① 反应专属性强，选择性高反应专属性强，选择性高三、酶催化水解反应三、酶催化水解反应      芥子苷酶芥子苷酶→芥子苷（芥子苷（S-苷）苷） 常见的酶及其应用：常见的酶及其应用：  纤维素酶纤维素酶→β－－葡萄糖苷葡萄糖苷 麦芽糖酶麦芽糖酶→α-葡萄糖苷键葡萄糖苷键 转化糖酶转化糖酶→水解水解β-果糖苷键果糖苷键 杏仁苷酶杏仁苷酶→β-葡萄糖苷葡萄糖苷 专属性较低专属性较低 六碳醛糖苷六碳醛糖苷四、氧化裂解法（四、氧化裂解法（Smith降解法）降解法）v可得到原苷元可得到原苷元v（除酶解外，其它方法可能得到的是次级苷元）（除酶解外，其它方法可能得到的是次级苷元）v试剂：过碘酸试剂：过碘酸(HIO4)、四氢硼钠、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸、稀酸v反应过程：反应过程： 人参、柴胡、远志等的皂苷，用人参、柴胡、远志等的皂苷，用Smith降解法获降解法获得了真正的苷元得了真正的苷元Smith降解特点：降解特点：  　　　　①① 水解条件温和。

水解条件温和②② 适应于苷元不稳定的苷适应于苷元不稳定的苷以及以及C-苷苷的水解③③此方法不适用于苷元上也此方法不适用于苷元上也有有1，，2-二元醇结构的苷类二元醇结构的苷类 第五节第五节 苷的提取分离苷的提取分离      自植物中提取糖和苷类，一般都是利用自植物中提取糖和苷类，一般都是利用水或醇水或醇进行抽提进行抽提①①新鲜药材，速干，新鲜药材，速干，冷冻冷冻保存②②提取时宜用提取时宜用沸水沸水、甲醇或、甲醇或60%以上的乙醇以上的乙醇③③先用碳酸钙拌和后再用沸水提取先用碳酸钙拌和后再用沸水提取 提取原生苷：提取原生苷：——抑制酶活性抑制酶活性 一、提取一、提取提取次生苷：提取次生苷： 30～40℃水浸水浸24h以上，再用醇提取以上，再用醇提取加防腐剂加防腐剂不能直接用醇提取不能直接用醇提取天然药物中常见多糖的提取天然药物中常见多糖的提取 多糖按其在生物体内的功能可分为两类多糖按其在生物体内的功能可分为两类; 一类是起一类是起支持作用支持作用的，该类成分一般不溶于的，该类成分一般不溶于水，分子呈直链型，如植物中的纤维素，甲水，分子呈直链型，如植物中的纤维素，甲壳类动物的甲壳素等，它们在提取过程中不壳类动物的甲壳素等，它们在提取过程中不必特殊处理。

必特殊处理 另一类是动植物的另一类是动植物的贮存养料贮存养料，该类成分可溶，该类成分可溶于热水呈胶体溶液如淀粉、果胶、树胶、于热水呈胶体溶液如淀粉、果胶、树胶、黏液质等黏液质等 水溶性多糖的一般提取流程水溶性多糖的一般提取流程:天然药物粗粉天然药物粗粉乙醇溶液乙醇溶液乙醇液（回收）乙醇液（回收）药渣药渣热水（热水（90-100℃℃）提取）提取2-3次，次，4-6h/次次水提取液水提取液粗多糖沉淀粗多糖沉淀溶液溶液水溶醇沉淀反复纯化多次水溶醇沉淀反复纯化多次多糖纯品多糖纯品二、分离二、分离分分离离苷苷类类常常用用色色谱谱法法，，一一般般极极性性小小的的苷苷类类，，常常采采用用硅硅胶胶吸吸附附色色谱谱进进行行分分离离，，极极性较大的苷类多采用分配色谱进行分离性较大的苷类多采用分配色谱进行分离补充：如何判断还原性糖补充：如何判断还原性糖v还原糖：还原糖：羰基碳羰基碳（异头碳）没有参与形成（异头碳）没有参与形成糖苷键糖苷键 ，，即分子内含有醛基（酮基），或具有还原性的半缩即分子内含有醛基（酮基），或具有还原性的半缩醛羟基醛羟基 v一般情况下，单糖的还原能力主要来自它的一般情况下，单糖的还原能力主要来自它的醛基醛基，，如葡萄糖，而如葡萄糖，而多糖多糖则大多因为则大多因为半缩醛羟基半缩醛羟基的存在。

的存在还原后，自己会变成糖酸如葡萄糖就会变成葡萄还原后，自己会变成糖酸如葡萄糖就会变成葡萄糖酸 v所有的所有的单糖单糖（除二羟丙酮），不论（除二羟丙酮），不论醛糖醛糖、、酮糖酮糖都是都是还原糖大部分还原糖大部分双糖双糖也是还原糖，也是还原糖，蔗糖蔗糖例外 作业：作业：问答题问答题v1、用显色反应鉴别下列各组：、用显色反应鉴别下列各组：苷与苷元；蔗糖与槐糖苷与苷元；蔗糖与槐糖v2、苷键有哪些裂解方法？、苷键有哪些裂解方法？v3、苷的提取应注意哪些问题？、苷的提取应注意哪些问题？实例分析实例分析v写出蔗糖的化学结构，分析能否发生写出蔗糖的化学结构，分析能否发生Fehling反应、反应、Tollen反应、反应、Molisch反应；为何不被苦杏仁苷水解，反应；为何不被苦杏仁苷水解，若要使蔗糖酶解，应用何种酶？若要使蔗糖酶解，应用何种酶？。