第二章_糖和苷类化合物

1、中中 药药 化化 学学本章基本内容 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 五、糖和苷键的提取与分离五、糖和苷键的提取与分离 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 定义定义：多羟基醛：多羟基醛( (酮酮) )及其衍生物及其衍生物、缩聚物的总称。缩聚物的总称。 具有具有Cx(HCx(H2 2O)yO)y的通式。的通式。存在存在：植物和动物中。植物中占其干重：植物和动物中。植物中占其干重50%-80%活性：活性：香菇多糖（抗肿瘤）；黄芪多糖香菇多糖（抗肿瘤）

2、；黄芪多糖 （增强（增强 免疫）免疫） 根据其分子水解反应的情况，可以分为根据其分子水解反应的情况，可以分为单糖、单糖、低聚糖低聚糖和和多糖。多糖。单糖：不能水解的最简单的多羟基半缩醛(酮)。如葡萄糖等。 多数单糖可以以多数单糖可以以开链开链及及环状环状两种结构形式存在：两种结构形式存在： 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 单糖在水溶液中以两种形式同时存在并可以互相转变，单糖在水溶液中以两种形式同时存在并可以互相转变，但主要以环状形式存在，即成但主要以环状形式存在，即成呋喃糖呋喃糖和和吡喃糖吡喃糖。 一、一、单糖的立体化学单糖的立体化学l六元六元环称吡喃糖（环称吡喃糖（pyranosepy

3、ranose）l五元氧五元氧环称呋喃糖（环称呋喃糖（furanosefuranose）一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学1.1.最早系统反应单糖立体结构的为最早系统反应单糖立体结构的为FischerFischer投影式投影式一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学2. Fischer2. Fischer投影式中单糖投影式中单糖D D、L L构型的规定构型的规定 相对于左右旋相对于左右旋(L、D-)甘油醛而来，以距离醛基甘油醛而来，以距离醛基(或羰基或羰基)最远的手性碳原子上的最远的手性碳原子上的-OH而定，而定，向右为向右为D-构型构型；向左向左为为L-构型构型。一、单糖的立体化学一、单糖的立体

4、化学3. Haworth3. Haworth式中构型的判定式中构型的判定 规律：规律： Haworth式中，距离式中，距离C-1最远端的手性碳上取代基最远端的手性碳上取代基的方向：的方向：六碳吡喃糖上六碳吡喃糖上C5-R：向上（：向上（D）；向下（）；向下（ L）五碳呋喃糖上五碳呋喃糖上C4-R：向上（：向上（D）；向下（）；向下（ L）五碳吡喃糖上五碳吡喃糖上C4-R：向上（：向上（L）；向下（）；向下（D）一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学4. 4. 单糖的端基差向异构体（单糖的端基差向异构体（ ， - -构型，相对构型构型，相对构型） 规律：规律： Haworth式中，式中，C1-OH

5、羟基与六碳吡喃糖羟基与六碳吡喃糖C5（五碳呋喃糖（五碳呋喃糖C4）上取代基在环的）上取代基在环的同一侧同一侧为为 构型，构型，异侧异侧为为 构型构型。五碳吡喃糖与以上相反五碳吡喃糖与以上相反二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学5. 5. 单糖的构象式单糖的构象式l呋喃型糖：呋喃型糖：五元氧环，信封式五元氧环，信封式l吡喃型糖：吡喃型糖：椅式构象为优势构象（椅式构象为优势构象（C1, 1C式）式）本章基本内容 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 五、糖和苷键的提取与分离五、糖和苷键的提取与

6、分离 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类1.1.单糖单糖: :(1) (1) 单糖：单糖： 五碳醛糖五碳醛糖, , 六碳醛糖六碳醛糖, , 六碳酮糖六碳酮糖, , 甲基五甲基五碳醛糖碳醛糖, , 支碳链糖支碳链糖(2)(2)单糖衍生物单糖衍生物: : 氨基糖氨基糖, , 去氧糖去氧糖, , 糖醛酸糖醛酸, , 糖醇糖醇, , 环醇环醇二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类五碳醛糖：五碳醛糖： D-木糖（D-xylose，xyl）、L-阿拉伯糖（L-arabinose，ara）D-核糖（D-ribose，rib）。二、糖

7、的结构与分类二、糖的结构与分类甲基五碳糖糖：甲基五碳糖糖： L-夫糖（L-fucose，fuc）、D-鸡纳糖（D-quinovose）、L-鼠李糖（L-rhamnose，rha）。 二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类六碳醛糖：六碳醛糖： D-葡萄糖（D-glucose，glc）、D-甘露糖（D-mannose，man）D-半乳糖（D-galactose，gal）。 二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类六碳酮糖：六碳酮糖： D-果糖（D-fructose，fru） 二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类糖醛酸：糖醛酸： 单糖中的伯醇基被氧化为羧基的化合物称为糖醛酸 二、糖的结构与分类二、糖的结构

8、与分类糖醇：糖醇： 单糖的醛或酮基还原成羟基后得到的多元醇称为糖醇。 二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类其他：其他： 去氧糖、 氨基糖、支链碳糖二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类2. 低聚糖：低聚糖： 2-9个单糖组成。个单糖组成。双糖双糖、三糖、四糖等；还原糖、非还原糖三糖、四糖等；还原糖、非还原糖 二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类3. 多聚糖：多聚糖： 10个以上个以上的单糖组成。无甜味的单糖组成。无甜味可分为可分为直糖链型直糖链型和和支糖链支糖链；均多糖均多糖和和杂多糖。杂多糖。 (1)(1)植物多糖植物多糖: : 纤维素纤维素, 淀粉（均多糖）；淀粉（均多糖）； 树胶树胶, 粘

9、液质（杂多糖）。粘液质（杂多糖）。 二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类2. 菌类多糖：菌类多糖： 茯苓多糖、灵芝多糖、猪苓多糖茯苓多糖、灵芝多糖、猪苓多糖 抗肿瘤作用抗肿瘤作用二、糖的结构与分类二、糖的结构与分类3. 动物多糖：动物多糖： 肝素、透明质酸、硫酸软骨素、甲壳素肝素、透明质酸、硫酸软骨素、甲壳素 二、苷的结构与分类二、苷的结构与分类1. 苷的定义：苷的定义： 糖和糖的衍生物糖和糖的衍生物与另一与另一非糖物质非糖物质通过糖的通过糖的端基碳原子端基碳原子 连接而成的一类化合物，又称配糖体。连接而成的一类化合物，又称配糖体。 苷元：苷元：非糖部分或配基。非糖部分或配基。苷类广泛分布于植

10、物中，根和根茎是其分布重要部位苷类广泛分布于植物中，根和根茎是其分布重要部位HORH OOR+2-OH糖糖苷键苷键 原子 苷苷键键 二、苷的结构与分类二、苷的结构与分类2. 分类：分类：l根据生物体内的存在形式根据生物体内的存在形式:原生苷原生苷, 次生苷次生苷l根据所连单糖的个数根据所连单糖的个数: 单糖苷单糖苷, 双糖苷等双糖苷等l根据糖链的数目根据糖链的数目:单糖链苷单糖链苷, 双糖链苷双糖链苷l根据苷元的不同根据苷元的不同: 黄酮苷黄酮苷, 蒽醌苷蒽醌苷l根据生物活性或特性根据生物活性或特性: 强心苷强心苷, 皂苷皂苷l根据根据苷键原子苷键原子:氧苷氧苷, 氮苷氮苷,硫苷硫苷,碳苷碳苷

11、二、苷的结构与分类二、苷的结构与分类l根据苷键原子分类：根据苷键原子分类：1.1.氧苷氧苷( (O- -苷苷) )又可分为又可分为醇苷醇苷、酚苷、酯苷、氰苷酚苷、酯苷、氰苷OOOH红 景天 苷CH2OHOglcOOCH2OHOOOROCHCN野樱苷苦杏仁苷天麻苷山慈菇苷AR=HR=-D-glcOOHHOHOHOOOHHOHOCNOOCHOCHCNOHHOHOHOOglc+CHOHCNglc+苦杏仁苷苦杏仁苷 OCHHCN+野樱苷野樱苷 野樱酶野樱酶 苦杏仁苷酶苦杏仁苷酶 二、苷的分类二、苷的分类硫苷：如萝卜苷。氮苷：如腺苷 。碳苷：如牡荆素。 OSN-OSO3SOOglcOHOHOOH牡荆素-

12、萝卜 苷ONNNNNH2腺苷（水溶性小、难水解）本章基本内容 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 五、糖和苷键的提取与分离五、糖和苷键的提取与分离 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质（一）糖和苷类的物理性质（一）糖和苷类的物理性质l 性状：性状：单糖、低聚糖和糖醇类多为无色结晶，有甜味；多糖单糖、低聚糖和糖醇类多为无色结晶，有甜味；多糖 多为无定形粉末，无甜味。多为无定形粉末，无甜味。 苷类化合物均为固体，

13、无定形粉末苷类化合物均为固体，无定形粉末 或结晶；一般是或结晶；一般是无味，但也有苦味，如人参皂苷，也有甜味，如甘草皂苷。无味，但也有苦味，如人参皂苷，也有甜味，如甘草皂苷。 l溶解性溶解性：单糖和低聚糖易溶于水，较易溶于热水，可溶于稀醇，：单糖和低聚糖易溶于水，较易溶于热水，可溶于稀醇， 不容易亲脂性有机溶剂；多糖多数难溶于水，不溶于有机不容易亲脂性有机溶剂；多糖多数难溶于水，不溶于有机 溶剂，少数在水中可形成胶体溶液。溶剂，少数在水中可形成胶体溶液。 苷类多为亲水性成分，其极性与苷类多为亲水性成分，其极性与苷元苷元和和糖糖的比例有关，的比例有关， 碳苷碳苷较特殊较特殊三、糖和苷的理化性质三

14、、糖和苷的理化性质（一）糖和苷类的物理性质（一）糖和苷类的物理性质l旋光性：旋光性： 均具有旋光性，单糖多为右旋，在水溶液中具有变旋现象均具有旋光性，单糖多为右旋，在水溶液中具有变旋现象 多数苷呈左旋，水解后混合物呈右旋，是由于生成的多数苷呈左旋，水解后混合物呈右旋，是由于生成的糖是右旋。糖是右旋。 本章基本内容 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 五、糖和苷键的提取与分离五、糖和苷键的提取与分离 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 五、苷键的裂解

15、五、苷键的裂解 为鉴定苷的结构，如苷元和糖的种类为鉴定苷的结构，如苷元和糖的种类、苷元和糖及糖和糖苷元和糖及糖和糖的连接方式、苷键的构型等。的连接方式、苷键的构型等。 1.1.苷键裂解的目的和应用苷键裂解的目的和应用2.2.苷键裂解的方法苷键裂解的方法1）酸催化水解反应）酸催化水解反应2）碱催化水解）碱催化水解3）酶催化水解）酶催化水解4）乙酰解反应）乙酰解反应5）氧化开裂法（）氧化开裂法（Smith降解法）降解法）6）甲醇解）甲醇解五、苷键的裂解五、苷键的裂解1 1）酸催化水解反应）酸催化水解反应 苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。反应机理：苷原子先质子化，然后断键生成阳碳离子或半椅型的中

16、间体，在水中溶剂化而成糖。 OO ROO ROHOHOOH2OH,OH H+ H+- ROH+阳碳离子半 椅 式中间体+H2O+- H+五、苷键的裂解五、苷键的裂解1 1）酸催化水解反应）酸催化水解反应 难易程度：难易程度： 按苷原子不同：按苷原子不同： N O S C 呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。 酮糖苷较醛糖苷易水解酮糖苷较醛糖苷易水解 吡喃苷中：吡喃苷中：糖醛酸糖醛酸 七碳糖七碳糖 六碳糖六碳糖 甲基五碳糖甲基五碳糖 五碳糖五碳糖 C5上的取代基团越大越难水解上的取代基团越大越难水解 C5上有上有-COOH取代时，最难水解取代时，最难水解五、苷键的裂解五、苷键的裂

17、解1 1）酸催化水解反应）酸催化水解反应 氨基糖苷氨基糖苷较较羟基糖苷羟基糖苷难水解，难水解，羟基糖苷羟基糖苷又较又较去氧去氧 糖苷糖苷（尤其（尤其2-去氧糖苷）难水解去氧糖苷）难水解 2-氨基糖氨基糖2-羟基糖羟基糖6-去氧糖去氧糖2-去氧糖去氧糖2,6-二去氧糖二去氧糖(苷苷) 醇苷醇苷（14）（13）（12） 用途：用途：1）确定糖与糖之间的连接顺序）确定糖与糖之间的连接顺序2）保护糖上的）保护糖上的OH五、苷键的裂解五、苷键的裂解5 5）氧化开裂法（）氧化开裂法（SmithSmith降解法）降解法）试剂：试剂：过碘酸过碘酸(HIO4)、四氢硼钠、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸、稀酸反应过

18、程：反应过程：分三步反应。分三步反应。 (1)NaIO4氧化开裂成醛氧化开裂成醛; (2)NaBH4还原成醇还原成醇; (3)酸化水解酸化水解.OOROOROHCOHCHOH2CCH2OHOORROHCH2OHCHOCH2OHHOH2COH+IO4-BH4-H+氧化还原水解苷二元醛二元醇苷元特点特点: 条件温和，易得到原苷元条件温和，易得到原苷元 适合于苷元不稳定的苷和碳苷的裂解适合于苷元不稳定的苷和碳苷的裂解.五、苷键的裂解五、苷键的裂解5 5）氧化开裂法（）氧化开裂法（SmithSmith降解法）降解法）碳苷碳苷: 水解得到多一个醛基的苷元水解得到多一个醛基的苷元 五、苷键的裂解五、苷键的

19、裂解6 6）甲醇解）甲醇解作用作用:用于判断苷中糖与糖之间的连接位置用于判断苷中糖与糖之间的连接位置判断依据：判断依据：（1）连在最末端的一定是全甲基化的单糖）连在最末端的一定是全甲基化的单糖（2）游离）游离OH的位置即为糖与糖之间的连接位置的位置即为糖与糖之间的连接位置本章基本内容 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 五、糖和苷键的提取与分离五、糖和苷键的提取与分离 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 五、糖和苷的提取分离五、糖和苷的提取分离1.

20、1.苷类的提取苷类的提取l常用水或稀醇提取。常用水或稀醇提取。注意：（苷类的提取）注意：（苷类的提取）1. 提取原生苷要抑制或破坏酶的活性。提取原生苷要抑制或破坏酶的活性。2. 提取次生苷要利用酶的活性。提取次生苷要利用酶的活性。297五、糖和苷的提取分离五、糖和苷的提取分离2.2.糖类的提取糖类的提取l单糖、低聚糖常用水或稀醇提取。单糖、低聚糖常用水或稀醇提取。l多糖用水或稀碱液提取多糖用水或稀碱液提取3.3.精制精制l水提醇沉法水提醇沉法: 醇溶为苷醇溶为苷,低聚糖低聚糖; 沉淀为多糖沉淀为多糖l系统分离法系统分离法: EtOAc层层: 单糖苷单糖苷; 正丁醇层正丁醇层: 低聚糖苷低聚糖苷

21、, 单糖单糖.五、糖和苷的提取分离五、糖和苷的提取分离4.4.分离分离（二二）苷苷的分离与精制的分离与精制 苷类极性大，且基本都是非结晶性物质，分离苷类极性大，且基本都是非结晶性物质，分离较困难，一般过程较困难，一般过程: 本章基本内容 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 五、糖和苷键的提取与分离五、糖和苷键的提取与分离 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识（一一）理化检识理化检识1.Molish反应反应 样品样品

22、+ -萘酚萘酚+ 浓浓H2SO4 棕色环棕色环多糖、低聚糖、单糖、苷类多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反应反应均为阳性均为阳性2.菲林反应、多伦反应菲林反应、多伦反应单糖单糖15六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识（二二）薄层色谱薄层色谱 常用展开系统及显色剂：常用展开系统及显色剂： BAW(n-BuOH:HAc:H2O 4:1:5,上相上相) BEW(n-BuOH:EtOH:H2O 4:2:1,上相上相)显色剂：苯胺显色剂：苯胺-邻苯二甲酸、间二苯酚酸等邻苯二甲酸、间二苯酚酸等单糖和苷的检识单糖和苷的检识六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识（三三）纸色谱纸色谱(PC) l展开系统： 常用水饱和的

23、有机溶剂展开。常用水饱和的有机溶剂展开。l常用显色剂：常用显色剂： 单糖的检识单糖的检识邻苯二甲酸苯胺、硝酸银试剂(使还原糖显棕黑色)、三苯四氮唑盐试剂（单糖和还原性低聚糖呈红色）、3,5-二羟基甲苯盐酸试剂（酮糖呈红色） 等。本章基本内容 一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 五、糖和苷键的提取与分离五、糖和苷键的提取与分离 六、糖和苷的检识六、糖和苷的检识 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 结构的测定：结构的测定： 主要解决的问题单糖的组成、糖之间的连接位置和顺序、苷键构型1单

24、糖的组成单糖的组成 2单糖之间连接位置的决定单糖之间连接位置的决定3糖链连接顺序的决定糖链连接顺序的决定4苷键构型的决定苷键构型的决定513C-NMR在糖链结构测定中的应用在糖链结构测定中的应用 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 1.1.分子量的测定分子量的测定l质谱法质谱法FD-MS（场解析质谱）（场解析质谱）FAB-MS（快原子轰击质谱）（快原子轰击质谱）ESI-MS（电喷雾质谱）（电喷雾质谱）MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解析电离飞行（基质辅助激光解析电离飞行时间质谱）时间质谱）七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 2.2.单

25、糖的种类鉴定单糖的种类鉴定l全水解全水解lPC, TLC: 与单糖对照品比较与单糖对照品比较-鉴定糖的种类鉴定糖的种类l薄层扫描薄层扫描:测定单糖的分子比测定单糖的分子比l气相色谱气相色谱, HPLC等定性定量分析等定性定量分析七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 3.3.苷元和糖连接位置的确定苷元和糖连接位置的确定（一）苷元和糖之间连接位置的确定（一）苷元和糖之间连接位置的确定苷化位移、苷化位移、HMBC苷化位移苷化位移（glycosidation shift） 糖苷化后，端基碳、苷元-C及-C的化学位移值均发生一定的变化，称苷化位移。 一般，端基碳、苷元-C均向低场移动，而邻碳稍向高场

26、移动（偶而也有向低场移动的），对其余碳的影响不大。OOCH2CH2R+5.06.5 -3.55.0酯苷、酚苷的苷化位移：酯苷、酚苷的苷化位移：当糖与-OH形成酯苷键或酚苷键时，其苷化位移值较特殊，端基碳和苷元-碳均向高场位移。 OOHOHOHOH-D-GlcC1= 101.1- 0.7- 0.9+ 1.6+ 0.8酚 苷键酚 苷键三萜类化合物齐墩果酸：OHCOOH-D-Glc-D-GlcC1= 106.9C1=95.7+0.3- 0.8- 0.2- 3.9- 1.2+ 10.3+ 0.334172215酯苷键酯苷键醇苷键醇苷键七、糖和苷的结构研究七、糖和苷的结构研究 5. 5. 苷键构型的确定苷键构型的确定 酶催化水解方法酶催化水解方法 分子旋光差（分子旋光差（klyne法）法） 1H-NMR判断糖苷键的相对构型判断糖苷键的相对构型 其它其它 1H-NMR判断糖苷键