天然产物化学糖苷

关于天然产物化学糖苷第一页，共七十二页，2022年，8月28日1糖的端基碳与苷元分子中的OH、COOH、SH、NH2脱水，形成不同的苷键。例如葡萄糖苷（D-Glu）。第二页，共七十二页，2022年，8月28日2§3.1单糖的立体化学

单糖结构的三种表示方法Fischer投影式

Haworth投影式

优势构象式第三页，共七十二页，2022年，8月28日3

D-葡萄糖(D-glucose)123456Fischer投影式RRRS第四页，共七十二页，2022年，8月28日4将分子结构投影到纸面上，横线与竖线的交叉点表示碳原子；碳链尽量放在垂直方向上，命名中编号最小的碳原子置于上端，其他基团放在水平方向上；垂直方向碳链指向纸面后方，水平方向碳链指向纸面前方（横前竖后）；投影式只能在纸面上旋转(180°×n)，不能脱离纸面翻转；投影式中的基团两两交换的次数不能是奇数Fischer投影式第五页，共七十二页，2022年，8月28日5糖在水溶液中主要是以环状半缩醛或半缩酮的形式存在。Haworth投影式α-D-吡喃葡萄糖α-D-呋喃葡萄糖第六页，共七十二页，2022年，8月28日6右下左上（与Fischer投影式对应）成环碳原子(C4或C5)旋转120°环上-OH可不标出五元氧环的糖——呋喃糖六元氧环的糖——吡喃糖Haworth投影式特点第七页，共七十二页，2022年，8月28日7以甘油醛为标准，将单糖分子中编号最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作比较来命名糖分子的绝对构型。甘油醛**糖的绝对构型表示法：采用D/L法第八页，共七十二页，2022年，8月28日8Fischer投影式中，距离羰基最远的C*（即编号最大的C*）上-OH处于右侧者为D-型糖；处于左侧者为L-型糖。Haworth式中C5-R（R：烃基）处于环平面上方者为D型糖；C5-R处于环平面下方者则为L型糖。第九页，共七十二页，2022年，8月28日9

D-甘油醛55第十页，共七十二页，2022年，8月28日10第十一页，共七十二页，2022年，8月28日端基碳：单糖成环后所形成的一个新的手性碳原子（C*）端基差向异构体：由端基手性碳原子所形成的一对旋光异构体，有α、β之分。Fischer投影式中，新生成的半缩醛羟基与单糖分子中确定构型的C*上的-OH处于同侧者为α型；处于异侧者为β型。差向异构化现象第十二页，共七十二页，2022年，8月28日12β-D-葡萄糖α-D-葡萄糖新生成的半缩醛羟基第十三页，共七十二页，2022年，8月28日13Haworth投影式中，对于五碳吡喃型糖，其端基C的羟基（C1-OH）与C4-OH处于同侧者为α型；处于异侧者为β型。Haworth投影式中，对于五碳呋喃型糖，C4-R与端基C的羟基（C1-OH）处于同侧者为β型，处于异侧者为α型。第十四页，共七十二页，2022年，8月28日14β-D-葡萄吡喃糖苷α-D-葡萄吡喃糖苷OO同侧αβ异侧14第十五页，共七十二页，2022年，8月28日15β-D-葡萄呋喃糖苷α-D-葡萄呋喃糖苷1441（异侧）（同侧）第十六页，共七十二页，2022年，8月28日16呋喃糖五元环接近在同一平面上。吡喃型糖六元氧环不在同一平面上，有船式和椅式两类可能的构象。3(4)4(5)2(3)1(211C4

C1式或N式NormalForm正常式1C式或A式AlternativeForm交替式优势构象式（）内为酮糖的编号第十七页，共七十二页，2022年，8月28日17以C2、C3、C5、O四个原子构成的平面为准，C4处面上，C1处面下的标为4C1，简称C1式或N式;如C4处面下，C1处面上者则称为1C4式，简称1C式或A式.C1和1C式第十八页，共七十二页，2022年，8月28日18葡萄糖的二种构象式的比较对于β-D和α-L型吡喃糖，当优势构象是C1式时，C1-OH将处于e键上；如优势构象是1C式时，C1-OH将处于a键上。α-D和β-L型吡喃糖的情况与之相反。第十九页，共七十二页，2022年，8月28日19椅式构象书写注意第二十页，共七十二页，2022年，8月28日20单糖有α及β两种端基异构体,形成的苷也可分为α-苷及β-苷两种类型。第二十一页，共七十二页，2022年，8月28日21在天然的苷类中,由D型糖衍生而成的苷,多为β-苷,而由L型糖衍生的苷,多为α-苷,但必须注意β-D-糖苷与α-L-糖苷的端基碳原子的绝对构型是相同的。第二十二页，共七十二页，2022年，8月28日22§3.2糖苷的分类苷类涉及的范围较广,苷元的结构类型差别很大,几乎各种类型的天然成分都可与糖结合成苷,且其性质和生物活性各异,在植物中的分布情况也不同。由于这些原因,一般将苷类按不同的观点和角度,作不同的分类。第二十三页，共七十二页，2022年，8月28日23根据苷元的结构可分为氰苷、香豆素苷、木脂素苷、蒽醌苷、黄酮苷、吲哚苷等。按苷元的化学结构分类第二十四页，共七十二页，2022年，8月28日24原存于植物体内的苷称为原生苷,

水解后失去一部分糖的称为次生苷。例如苦杏仁苷是原生苷,水解后失去一分子葡萄糖而成的野樱苷就是次生苷。按苷类在植物体内存在状况分类第二十五页，共七十二页，2022年，8月28日25

O-苷

S-苷

N-苷C-苷按苷键原子分类第二十六页，共七十二页，2022年，8月28日26醇苷:是苷元的醇羟基与糖结合而成的苷。

酚苷：是苷元的酚羟基与糖结合而成的苷。

酯苷：是苷元中的羧基与糖结合而成的苷。

氰苷：是一类具有α-羟基腈的苷。

吲哚苷：是吲哚醇中的羟基与糖结合而成的苷。氧苷----最常见的苷类化合物第二十七页，共七十二页，2022年，8月28日27其他分类方法按苷的特殊性质分类

例如：皂苷按生理作用分类

例如：强心苷按糖的名称分类

例如：木糖苷、葡萄糖苷、鼠李糖苷等按联接单糖基的数目分类

例如：单糖苷、二糖苷、三糖苷等按连接的糖链数目分类

可分为单糖链苷、双糖链苷等第二十八页，共七十二页，2022年，8月28日28§3.3糖苷的性质1.一般形态和溶解性2.旋光性3.苷键的裂解4.苷的显色反应第二十九页，共七十二页，2022年，8月28日291.一般形态和溶解性苷类多数为固体。糖少的苷可形成结晶。糖多的苷呈无定形粉末。吸湿性：含有糖。颜色：决定于苷元。味道：一般无味。也有苦味或甜味的。

苷有一定程度的亲水性，亲水性的强弱与糖的数目和性质有关，随糖基数目的增加,亲水性逐渐增强。苷元的结构也会影响苷的溶解性。第三十页，共七十二页，2022年，8月28日30多数苷呈左旋,但水解后生成的糖是右旋的,因而使混合物呈右旋,比较水解前后旋光性的变化,也可检识苷类的存在。

[α]DT

:注意测定旋光的条件。浓度，温度，样品池的厚度等。2.旋光性3.苷键的裂解

通过苷键的裂解反应可以使苷键切断采用的方法有酸水解、碱水解、酶水解、氧化开裂、微生物发酵等。第三十一页，共七十二页，2022年，8月28日31（1）酸催化水解第三十二页，共七十二页，2022年，8月28日32酸催化水解苷键具有缩醛结构，易为稀酸催化水解，不同的苷水解难易程度不同

酸催化水解的难易与苷键原子的碱度，即苷原子上的电子云密度以及它的空间环境有密切关系。只要有利于苷键原子的质子化的，就有利于水解的进行。第三十三页，共七十二页，2022年，8月28日33N-苷最易水解,C-苷最难,其顺序为N-苷>O-苷>S-苷>C-苷呋喃糖苷较吡喃糖容易水解酮糖较醛糖容易水解酸催化水解难易规律在吡喃糖苷中，C5上的取代基越大越难水解,因此五碳糖最易水解,其顺序为五碳糖苷>甲基五碳糖苷>六碳糖苷>七碳糖苷>糖醛酸苷氨基糖最难水解,羟基糖次之,去氧糖最易水解,C2上的取代基影响最大,其顺序为2-去氧糖>2-羟基糖>2-氨基糖。第三十四页，共七十二页，2022年，8月28日34（2）碱催化水解苷键具有缩醛结构，不易为碱催化水解，但对于酯苷、酚苷、烯醇苷和β-吸电子基取代的苷，这些苷键因具有酯的性质，遇碱可以发生水解。碱催化水解举例第三十五页，共七十二页，2022年，8月28日35酶的专属性很强，有些酶的专属性还与苷元和糖的结构或其连结方式有关，所以特定的酶只能水解特定构型的苷键。特点：专属性强，高效。用途：保护苷元的结构，得到次级苷；获得苷元与糖、糖与糖的连接方式。（3）酶催化水解第三十六页，共七十二页，2022年，8月28日36麦芽糖酶：只能使α-葡萄糖苷水解。

苦杏仁苷酶：能水解β-葡萄糖苷,但专属性较差

纤维素酶：一种β-苷酶。鼠李属酶：一种β-苷酶。转化糖酶：β-果糖苷酶。芥子苷酶：水解芥子苷。注意：酶使用时的pH值，温度等等

酶举例第三十七页，共七十二页，2022年，8月28日37在酸碱或酶的作用下，苦杏仁苷依不同的条件生成不同的分解产物。

稀酸

杏仁腈苦杏仁苷浓HCl苦杏仁苷酶

OH－

苯甲醛氢氰酸

野樱苷野樱酶

稀酸

第三十八页，共七十二页，2022年，8月28日在多糖苷的结构研究中，为了确定糖与糖之间的连接位置，常应用乙酰解开裂一部分苷键，保留另一部分苷键，然后用薄层或气相色谱鉴定在水解产物中得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。反应用的试剂为乙酸酐与不同酸的混合液，常用的酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸（如氯化锌、三氟化硼等）。（4）乙酰解反应第三十九页，共七十二页，2022年，8月28日39

乙酰解反应的操作较为简单，一般可将苷溶于乙酐与冰乙酸的混合液中，加入3％～5％量的浓硫酸，在室温下放置1~10天，将反应液倒入冰水中，并以碳酸氢钠中和至pH3～4，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单糖或乙酰化低聚糖，再用TLC对它们进行鉴定。乙酰解反应第四十页，共七十二页，2022年，8月28日40苷发生乙酰解反应的速度与糖苷键的位置有关。如果在苷键的邻位有可乙酰化的羟基，则由于电负性，可使乙酰解的速度减慢。从二糖的乙酰解速率可以看出，苷键的乙酰解一般以1→6苷键最易断裂，其次为1→4苷键和1→3苷键，而以1→2苷键最难开裂。乙酰解反应第四十一页，共七十二页，2022年，8月28日41Smith降解法是常用的氧化开裂法。

用途：易于发生改变的苷类或难水解的C-苷常用此法进行水解。以避免使用剧烈的酸水解,而可得到完整的苷元。从降解得到的多元醇，还可确定苷中糖的类型。（5）氧化开裂法第四十二页，共七十二页，2022年，8月28日42苷类分子中的糖基具有邻二醇结构，可以被过碘酸氧化开裂。Smith降解法主要是先用过碘酸氧化糖苷使之生成二元醛和甲酸，再以四氢硼钠还原，生成相应的二元醇，然后在室温下与稀酸作用，就能使其水解成苷元、多元醇和羟基乙醛。Smith降解的方法第四十三页，共七十二页，2022年，8月28日43

六碳糖或酮类→丙三醇，即连接有葡萄糖、甘露糖、半乳糖或果糖的C-苷经过降解后,其降解产物中有丙三醇。P47，反应式

五碳糖→乙二醇，即连接有阿拉伯糖、木糖或山梨糖的C-苷，其降解产物中有乙二醇

甲基五碳糖→1,2-丙二醇；连接有鼠李糖、夫糖或鸡纳糖的C-苷,其降解产物中应有1,2-丙二醇。Smith降解规律第四十四页，共七十二页，2022年，8月28日44对难水解的碳苷，水解后可获得连有一个醛基、但其它结构保持不变的苷元。第四十五页，共七十二页，2022年，8月28日45A、氮苷；B、硫苷；C、碳苷；D、酯苷；E、氰苷1、最难被水解的是（）2、既能被酸，又能被碱水解的是（）3、最易被水解的是（）4、水解后可产生氢氰酸的是（）例题正确答案：C、D、A、E第四十六页，共七十二页，2022年，8月28日46Molish反应糖糠醛或糠醛衍生物紫色浓H2SO4脱水α-萘酚4.苷的显色反应

糖类的显色反应：Molish反应、Fehling反应苷元的显色反应第四十七页，共七十二页，2022年，8月28日47Fehling反应—还原糖的存在第四十八页，共七十二页，2022年，8月28日48§3.4糖苷的提取与分离在植物体内苷类常与能水解苷的酶共存于不同的细胞内，因此在提取苷时，必须设法抑制或破坏酶的活性。

一般常用的方法是：加入一定量的碳酸钙；或采用甲醇、乙醇或沸水提取。

提取过程中还需要尽量勿与酸碱接触，以免苷类为酸或碱所水解。第四十九页，共七十二页，2022年，8月28日49各种苷类分子中，由于苷元的结构不同，所连接的糖的种类和数目不一样，很难有统一的提取方法，如果用极性不同的溶剂按极性小到大次序进行提取，则在每一提取部分，都可能有苷的存在。最常用的提取方法是系统溶剂提取法：P48第五十页，共七十二页，2022年，8月28日50（1）溶剂处理法根据溶解度不同初步分离。根据苷类的酸碱性质不同分离。（2）铅盐处理法沉淀杂质：中性或碱性Pb(Ac)2：沉淀树脂、树胶、粘液质、蛋白、鞣质、游离有机酸等。沉淀苷类：中性Pb(Ac)2：与具有邻二酚羟基、羧基的苷类沉淀碱性Pb(Ac)2：沉淀一元酚、酚苷、中性皂苷苷类的分离纯化（3）大孔树脂纯化法是一种具有大孔结构的高分子吸附剂。分类：非极性，中极性，极性，强极性。特点：吸附容量大，分离快，易解析，可重复使用。多用于工业生产。（4）色谱分离法低级性苷或苷元：吸附色谱极性较大的苷：分配色谱分子量大小不同的苷：凝胶色谱酚羟基或芳香程度不同的苷：聚酰胺色谱第五十一页，共七十二页，2022年，8月28日51测定纯度和各种物理常数传统测定纯度的方法：m.p.、TLC或PC，另外还可以用1HNMR、13CNMR测定纯度比旋度（注意实验温度和浓度）§3.5糖苷的结构测定进行元素分析目的是测定分子量后求出分子式。经典法：元素定性、定量分析、测定分子量、写出分子式高分辨质谱：可直接测得苷类化合物的分子式

现在一般是在确定结构后进行结构验证。第五十二页，共七十二页，2022年，8月28日52纸色谱薄层色谱高效液相色谱气质联用（1）糖的种类和比例的测定第五十三页，共七十二页，2022年，8月28日53在单糖中，碳原子数目少的糖Rf比碳原子数目多的糖大。Rf值与含水量有关，常用水饱和的正丁醇中加入砒啶、醋酸或甲醇。目的是增加Rf值。碳原子数目相同，则Rf值顺序为：去氧糖>酮糖>醛糖。分子组成相同的糖，构象式中竖键羟基多的比横键羟基多的Rf值大。纸色谱PC的Rf值规律第五十四页，共七十二页，2022年，8月28日54展开剂：常用水饱和的有机溶剂为展开系统。常用的有BAW（正丁醇-乙酸-水）4:1:5；显色原理：糖的还原性或由于形成糠醛后引起的呈色反应。纸色谱PC第五十五页，共七十二页，2022年，8月28日55苯胺-邻苯二甲酸硝酸银：使还原糖显棕黑色。三苯四氮唑盐：单糖和还原性低聚糖呈红色。3,5-二羟基甲苯-盐酸：酮糖和含有酮糖的低聚糖呈红色。同样适用于TLC纸色谱常用显色剂第五十六页，共七十二页，2022年，8月28日56类似纸色谱常用硅胶TLC用硼酸或无机盐代替水制板，可增大载样量含硫酸试剂只适用于TLC，不能用于PC，如硫酸乙醇溶液薄层色谱第五十七页，共七十二页，2022年，8月28日57显色、检测(1)本身有颜色的组分(2)在紫外光照射下产生荧光的组分,可在紫外灯下用铅笔将组份斑点描绘出来。(3)使用GF254硅胶薄层板(4)碘蒸气熏(5)5%-10%的硫酸乙醇溶液(6)喷洒特殊显色剂第五十八页，共七十二页，2022年，8月28日58

全甲基化NMR谱：在13CNMR中，苷元羟基的成苷碳原子和与其相邻的碳原子的信号发生位移，而其他碳原子的信号不变。同时糖中的端基碳原子的信号与游离单糖端基碳原子的信号比较也发生位移。（2）糖的连接位置的确定第五十九页，共七十二页，2022年，8月28日59①全甲基化②水解游离羟基游离羟基全甲基化第六十页，共七十二页，2022年，8月28日60

苷全甲基化并水解后得到的甲基化单糖，其中游离的-OH的部位就是连接位置。苷全甲基化反应常用的有四种方法：

Haworth法Purdie法Kuhn法Hakomari法：最常用的方法。全甲基化第六十一页，共七十二页，2022年，8月28日61以硫酸二甲酯做试剂，在30%浓NaOH中进行。Haworth法Purdic法以碘甲烷做试剂，Ag2O做催化剂。比Haworth法甲醚化能力强。Kuhn法—改良的Purdic法所用溶剂为DMF（二甲基甲酰胺），其甲醚化能力有所增强。第六十二页，共七十二页，2022年，8月28日62Hakomari法

以NaH与CH3I做试剂，二甲基亚砜（DMSO）做溶剂。反应机理为：优点：一次反应即可获得全甲醚化产物，反应速度大大加快。甲醚化能力最强。缺点：NaH具有较强的还原能力，可能会使某些基团发生还原反应。第六十三页，共七十二页，2022年，8月28日63糖成苷后，糖的端基碳和苷元α-C、β-C的化学位移值均发生改变，这种苷化前后化学位移的变化现象，称为苷化位移。端基碳苷元碳NMR方法：苷化位移（glycosydationshift）第六十四页，共七十二页，2022年，8月28日64

端基碳、苷元α-C的化学位移值向低场方向移动5～6ppm（+5～+6）单位；苷元β-C的化学位移值向高场方向移动3～4ppm（-3～-4）单位；糖分子其他碳原子化学位移值变化不大。苷化位移一般规律第六十五页，共七十二页，2022年，8月28日65水解后鉴定产物缓和酸水解：低浓度的无机酸或中强度的有机酸（如草酸）；最常用。酶水解：使苷中部分糖水解。

还有乙酰解、全甲基解、甲醇解…（3）糖的连接顺序的确定波谱分析法：MS