天然药物化学 第2章 糖和苷

1、第二章第二章一、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、糖的理化性质三、糖的理化性质四、苷键的裂解四、苷键的裂解第三章第三章 糖和苷糖和苷七、七、 糖链的结构测定糖链的结构测定五、五、 提取分离提取分离六、六、 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质 糖又称作糖又称作碳水化合物碳水化合物(carbohydrates)，是自然是自然界存在的一类重要的天然产物，是生命活动所必界存在的一类重要的天然产物，是生命活动所必需的一类物质，和核酸、蛋白质、脂质一起称为需的一类物质，和核酸、蛋白质、脂质一起称为生命活动所必需的四大类化合物。生命活动所必需的四大类化合物。 按照其按照其聚合

2、程度聚合程度可分为可分为单糖、低聚糖（寡糖）单糖、低聚糖（寡糖）和和多糖多糖等。等。 苷类又称配糖体苷类又称配糖体(glycoside)，是，是由糖或糖的衍由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。成的化合物。第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学概述概述单糖结构的表示方法：单糖结构的表示方法：OHHHOHOHHOHHCH2OHCHOOCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHHOHOOOOFisher式式 Haworth式式成环状结构后，多了一个手性碳成环状结构后，多了一个手性碳-端基碳端基碳Ha

3、worth简式简式优势构优势构象式象式第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学1、Fischer投影式中单糖投影式中单糖D、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，向右右为为D-构型构型；向；向左左为为L-构型构型。CHOCCH2OHOHHCHOCOHHCHHOCOHHCH2OHCHOCCH2OHHHOCHOCOHCOHHCHHOCCH3HHOHD-构型构型L-构型构型第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学绝绝 对对 构构 型：型：第三章第三章

4、 糖和苷糖和苷一、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、糖的理化性质三、糖的理化性质四、苷键的裂解四、苷键的裂解七、七、 糖链的结构测定糖链的结构测定五、五、 提取分离提取分离六、六、 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质四四 、苷类、苷类 (glycoside) (又称配糖体又称配糖体)：是指糖和糖的是指糖和糖的衍生物如氨基酸、糖醛酸等与另一非糖物质，通过衍生物如氨基酸、糖醛酸等与另一非糖物质，通过糖的端基碳连接而成的化合物。糖的端基碳连接而成的化合物。 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，非糖的物质，常见的有黄酮，

5、 蒽醌，三萜等。蒽醌，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,S等原子或直接通过等原子或直接通过N-N键相连。键相连。 糖糖(或其衍生物，如或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸氨基糖，糖醛酸等等) 苷类化合物的命名：苷类化合物的命名： 以以 -in 或或 oside 作后缀。作后缀。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类一、一、 氧苷：氧苷： 苷元与糖基通过氧原子相连，根据苷元与糖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：缩合的基团的性质不同，分为以下几类：(1) 醇苷：醇苷：是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。是通过

6、醇羟基与糖端基脱水而成的苷。 比较常见，如本书所讲比较常见，如本书所讲皂苷，强心苷皂苷，强心苷均属此类均属此类。 毛茛苷 红景天苷三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类OHHOHOOHOOOOHHOHOOHOOHOO(2) 酚苷：酚苷：苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。 较常见，如较常见，如黄酮苷、蒽醌苷黄酮苷、蒽醌苷多属此类。多属此类。OCH2OHglcOHOglcCOCH3OglcOCH3熊果苷熊果苷 天麻苷天麻苷 丹皮苷丹皮苷三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类（4）酯苷：苷元的）酯苷：苷元的羧基与糖脱水羧基与糖脱水缩合而成的苷。缩合而成的苷。 酯苷的特点酯苷的特

7、点：苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，易：苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，易为稀酸和稀碱水解。为稀酸和稀碱水解。 例如：例如：山慈菇苷山慈菇苷A(B)，土槿甲素，土槿乙素，土槿甲素，土槿乙素等。等。 山慈菇苷山慈菇苷A 和和 B（是山慈菇中抗霉菌的活性成分）（是山慈菇中抗霉菌的活性成分）被水解后，苷元立即环合生成山慈菇内酯被水解后，苷元立即环合生成山慈菇内酯A和和B。 二、二、 硫苷硫苷：是糖的端基是糖的端基OH与苷元上巯基缩合而成与苷元上巯基缩合而成的苷。的苷。 如萝卜中的如萝卜中的萝卜苷萝卜苷。OSCNCH2CH2CHCHSCH3OOSO3-三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类 芥子苷芥子苷

8、是存在于十字花科植物中的一类是存在于十字花科植物中的一类硫苷硫苷，其通式如下，几乎都是以钾盐的形式存在。经酶其通式如下，几乎都是以钾盐的形式存在。经酶水解，生成的芥子油含有水解，生成的芥子油含有异硫氰酸酯类异硫氰酸酯类、葡萄糖、葡萄糖和硫酸盐，具有和硫酸盐，具有止痛和消炎止痛和消炎作用。作用。三、三、 氮苷：氮苷： 糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮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。如苷，是生物化学领域中的重要物质。如巴豆苷巴豆苷，腺苷等核苷类化合物。腺苷等核苷类化合物。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类ONNNNNH2OH巴豆苷巴豆苷四、四、 碳苷：碳苷：

9、是一类糖基和苷元直接相连的苷。是一类糖基和苷元直接相连的苷。 组成碳苷的组成碳苷的苷元苷元多为多为酚性化合物酚性化合物，如，如黄酮、黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌和没食子酸查耳酮、色酮、蒽醌和没食子酸等。尤其以等。尤其以黄黄酮碳苷酮碳苷最为常见最为常见。 黄酮碳苷的黄酮碳苷的糖基糖基均在均在A环环的的6位位或或8位位。 碳苷碳苷类化合物具有类化合物具有溶解度小、难以水解溶解度小、难以水解的的特点特点。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、糖的理化性质三、糖的理化性质四、苷键的裂解四、苷键的裂解第三章第三章 糖和苷糖和苷七、七、 糖链的结构测定糖链的结构测定五、五、

10、提取分离提取分离六、六、 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质 1. 氧化反应：氧化反应： 单糖的分子有醛（酮）、伯醇、仲醇和邻二醇单糖的分子有醛（酮）、伯醇、仲醇和邻二醇等结构，氧化条件不同其产物也不同。等结构，氧化条件不同其产物也不同。 如：如： CH2OHCHOBr2 / H2OCH2OHCOOH稀 HNO3COOHCOOH第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质 单糖结构中反应活泼性顺序单糖结构中反应活泼性顺序: 端基碳原子端基碳原子 伯碳伯碳 仲碳仲碳 银镜反应银镜反应(Tollen reaction): 以以Ag+为氧化剂为氧化剂 费林反应费林反应(Fehling reaction):以

11、以Cu2+为氧化剂为氧化剂 过碘酸反应过碘酸反应:氧化邻二羟基等氧化邻二羟基等, 生成醛等生成醛等. 主要作用于：主要作用于： 邻二醇、邻二醇、-氨基醇、氨基醇、-羟基醛（酮）、邻二酮羟基醛（酮）、邻二酮和某些活性次甲基等结构和某些活性次甲基等结构第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质邻羟基：邻羟基：RCCRHHOH OHIO4R-CHOR-CHO-+CCCHHOH OHHOHIO4R-CHOR-CHOHCOOH-2+第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质 2. 糠醛形成反应（糠醛形成反应（Molish反应）反应） 矿酸( 10%HCl)单糖脱水多糖第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质单单糖

12、糖浓酸（410N）加热-3H2O呋 喃 环 结 构ORCHO糠醛5-羟糠 醛R= HR= CH2OHMolish反应：反应： 样品样品 + 浓浓H2SO4 + -萘酚萘酚 棕色棕色环环多糖、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? ? ? ? ?+? ? ? ? ?( ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )? ? ?糠醛衍生物+芳胺或酚类（苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮等）缩合显色第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质一、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、糖的理化性质三、糖的理化性质四、苷键的裂解四、苷键的裂解第三章

13、第三章 糖和苷糖和苷七、七、 糖链的结构测定糖链的结构测定五、五、 提取分离提取分离六、六、 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质 为鉴定苷的结构，如糖和糖的连接方式、苷为鉴定苷的结构，如糖和糖的连接方式、苷元和糖的连接方式、糖的种类、个数等。元和糖的连接方式、糖的种类、个数等。 1.酸催化水解反应酸催化水解反应 2.乙酰解反应乙酰解反应 3.碱催化水解碱催化水解 4.酶催化水解反应酶催化水解反应 5.氧化开裂法（氧化开裂法（Smith降解法）降解法） 第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解一、酸催化水解一、酸催化水解：（掌握）：（掌握） 苷键属于缩醛结构，易为苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解稀酸催

14、化水解。 反应一般在反应一般在水或稀醇溶液水或稀醇溶液中进行。中进行。 常用的常用的酸有酸有HCl, H2SO4, 乙酸和甲酸乙酸和甲酸等。等。 反应机理反应机理是：苷原子先质子化，然后断裂生成苷是：苷原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而成糖。成糖。 四、苷键的裂解四、苷键的裂解OO ROOROHOHOOH2OH,OH H+ H+- ROH+阳碳离子? ? ?中间体+H2O+- H+半椅型半椅型以氧苷为例，其机理为：以氧苷为例，其机理为： 由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关由上述机理可以看出，影响水解难易程度

15、的关键因素在于键因素在于苷键原子的质子化是否容易进行苷键原子的质子化是否容易进行，有利，有利于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。主于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。主要包括两个方面的因素：要包括两个方面的因素： (1) 苷原子上的苷原子上的电子云密度电子云密度 (2) 苷原子的苷原子的空间环境空间环境四、苷键的裂解四、苷键的裂解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)按按苷键原子苷键原子的不同，酸水解难易程度为：的不同，酸水解难易程度为：N- 苷苷 O-苷苷S-苷苷C-苷苷 原因：原因：N最易接受质子最易接受质子，而，而C上无未共享电子对，不能上无

16、未共享电子对，不能质子化。质子化。四、苷键的裂解四、苷键的裂解三、碱催化水解：三、碱催化水解： 一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，故多数苷是采用稀酸水解。故多数苷是采用稀酸水解。 但是，但是，酯苷、酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和酚苷、氰苷、烯醇苷和-吸电子吸电子基取代的苷易为碱所水解。如藏红花苦苷、靛苷、基取代的苷易为碱所水解。如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都可为碱所水解。但有时得到的是脱水苷元。蜀黍苷都可为碱所水解。但有时得到的是脱水苷元。 四、苷键的裂解四、苷键的裂解 OOHO C6H5OOO C6H5OOOOOOHOH脱 水-OH-苯酚 -葡 萄 糖

17、 苷1,6-葡 萄 糖 酐五、氧化裂解法（五、氧化裂解法（ Smith裂解）裂解） 用过碘酸氧化用过碘酸氧化1, 2-二元醇的反应可以用于苷键的二元醇的反应可以用于苷键的水解，称为水解，称为Smith裂解，是一种温和的水解方法裂解，是一种温和的水解方法. 优点优点：可得到完整的苷元；从降解得到的多元醇，可得到完整的苷元；从降解得到的多元醇，还可确定苷中糖的类型；对苷元结构容易改变的苷还可确定苷中糖的类型；对苷元结构容易改变的苷以及以及C苷水解研究特别适宜。苷水解研究特别适宜。 适用的情况适用的情况: 苷元结构不稳定苷元结构不稳定, C-苷苷 不适用的情况不适用的情况: 苷元上也有苷元上也有1,

18、 2-二元醇二元醇反应的基本步骤反应的基本步骤:四、苷键的裂解四、苷键的裂解步骤：步骤： (1)在水或稀醇溶液中，用在水或稀醇溶液中，用NaIO4在室温条件下将糖在室温条件下将糖氧化裂解为二元醛；氧化裂解为二元醛； (2)将二元醛用将二元醛用NaBH4还原为醇，以防醛与醛进一还原为醇，以防醛与醛进一步缩合而使水解困难；步缩合而使水解困难； (3)调节调节pH=2左右，室温放置让其水解。左右，室温放置让其水解。四、苷键的裂解四、苷键的裂解一、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、糖的理化性质三、糖的理化性质四、苷键的裂解四、苷键的裂解第三章第三章 糖和苷糖和苷七、七

19、、 糖链的结构测定糖链的结构测定五、五、 提取分离提取分离六、六、 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质一、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、糖的理化性质三、糖的理化性质四、苷键的裂解四、苷键的裂解第三章第三章 糖和苷糖和苷七、七、 糖链的结构测定糖链的结构测定五、五、 提取分离提取分离六、六、 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质1.化学位移化学位移：糖端基质子：糖端基质子： 4.3-6.0C6-CH3（鼠李糖）（鼠李糖）: 1.0 (3H, d, J = 6 Hz),其它碳上质子其它碳上质子: 3.2-4.2第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质2.偶合常

20、数偶合常数: J1,2判断苷键构型判断苷键构型 吡喃型糖吡喃型糖C1式式 苷键为苷键为 -D或或 -L型型,当当端基质子端基质子和和C2-H为竖键为竖键, J = 6-8 Hz;C2-H为为横键横键, J = 2-4 Hz. 苷键为苷键为 -D或或 -L型型, 端基质子为横键端基质子为横键, J = 2-4 Hz.OORHHOHOORHHOH18060。-D-glucose-D-glucoseC1-HC2-H近180 （ 双面角）J=68 Hz。C1-HC2-H近60（ 双面角）J=34 Hz。第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质D-葡萄糖葡萄糖可通过可通过J J值来判定端基碳构型值来判定端基碳构型 1.化学位移及化学位移及偶合常数偶合常数端基碳：端基碳： 95-105; CH-OH (C2、C3、 C4、 C5) 7085 CH2-OH (C6) 62 左右左右 CH3 20第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质2.苷化位移苷化位移(Glycosylation shi