糖和苷类第二讲VIP

糖的提取分离与检识苷的结构与分类苷的理化性质

第2讲1第一页，共86页。掌握：糖的检识；苷类化合物的理化性质。熟悉：苷键的裂解方法及特点。了解：多糖的提取流程。2第二页，共86页。（一）提取极性大，以水或稀醇提取

碳酸钙或加热回流破坏酶的活性。由于植物内有能水解聚合糖的酶存在，须用适当方法破坏或抑制酶的作用，以保存糖的原存形式。

中性条件下提取：若共存有酸性成分，用碳酸钙/钠等中和四、糖的提取与分离3第三页，共86页。溶剂：热水、稀碱如0.1～1mol/LNaOH或KOH、稀醇、稀盐溶液或二甲基亚砜、稀酸如1%HAc等粘液质、树胶、木聚糖、菊糖、肝原可溶于热水，不溶于乙醇；酸性多糖、半纤维素可溶于稀碱；碱性多糖可溶于稀酸；葡萄糖醛酸类酸性多糖的水溶液，用乙酸或盐酸使成酸性后，再加乙醇或铜盐等使生成不溶性络合物或盐类沉淀析出4第四页，共86页。可在提取液中加乙醇、甲醇、丙酮，使多糖沉淀进行初步纯化，得粗多糖。

易溶于水的单糖及低聚糖：水或醇提取，然后用不同的有机溶剂萃取多糖：常用热水、稀碱或稀酸溶液进行提取5第五页，共86页。糖类的提取流程6第六页，共86页。（二）分离纯化分级沉淀法：不同浓度的低级醇梯度加入，使不同分子量的多糖分步沉淀按比例由小到大的顺序向多糖溶液中加入甲醇或乙醇或丙酮，收集不同浓度下析出的沉淀为了多糖的稳定，一般在pH77第七页，共86页。纤维素柱色谱法溶剂系统：水、稀乙醇、稀丙酮、水饱和正丁醇或异丙醇利用混合糖的溶液，流经预先以另一种溶剂(如乙醇)混悬的纤维素柱，多糖在此多孔支持介质上析出沉淀，再以递减醇浓度的稀醇逐步洗脱，溶出各种多糖流出柱的先后顺序通常是水溶性大的先出柱，水溶性差的最后出柱，与分级沉淀法正好相反。中性性多糖中可加入适量乙酸或甲酸，以提高分离效率纤维素柱层析还可用丙酮、水饱和丁醇、异丙醇、水饱和甲乙酮等，或用丁醇：乙酸：水(9：2：1)、乙酸乙酯：乙酸：水(7：2：2)等系统。混合溶液可调节其组成比例。酸性多糖层析时，可利用其和季铵盐络合沉淀的反应，在洗脱液中加少量十六烷基吡啶氯化物，可使分离软骨硫酸盐等多糖获得好效果。8第八页，共86页。活性炭

缓慢加入，充分吸附-水洗脱（无机盐和AA-单糖）-10%稀醇（二糖）-15%稀醇（三糖）-…依次洗下分子量较大的糖-35-45%的稀醇即能洗下所有的单糖和低聚糖

大孔树脂色谱法

遵从类似物吸附类似物的原则非极性或低极性溶剂同活性C9第九页，共86页。凝胶柱色谱法凝胶柱层析利用具有三维网状结构的多孔性凝胶，可将多糖按分子大小和形状不同分离开来。当含有混合溶质的溶液流经适当的凝胶柱时，小分子易扩散入孔中，而大的则不易扩散，各溶质洗脱顺序随分子量由大及小，渐次流出。此法对于不同聚合度的糖类分离特别有效。方法快速、简单，条件温和。常用的凝胶有葡聚糖凝胶（sephadexG）、琼脂糖凝胶（sepharosebio-gelA）、聚丙烯酰胺凝胶（bio-gelP）等常用的洗脱剂是各种浓度的盐溶液及缓冲液,但它们的离子强度最好不低于0.02.出柱的顺序是大分子的先出柱,小分子的后出柱在多糖分离时,通常是用孔隙小的凝胶如sephadexG-25、G-50等先脱去多糖中的无机盐及小分子化合物,然后再用孔隙大的凝胶sephadexG-200等进行分离.凝胶柱层析法不适合于粘多糖的分离.10第十页，共86页。离子交换色谱法常用交换剂：阴或阳离子交换纤维素阳离子交换纤维素适于分离酸性、中性和粘多糖pH6时酸性多糖可吸附于交换剂上，中性多糖则不能被吸附。当用硼砂将交换剂预处理后，中性多糖与硼酸络合后可增加酸性，可被阳离子交换纤维素吸附交换剂对多糖的吸附力与多糖的结构有关：酸性基团多的吸附力强，对于线性分子，分子量大的比小的吸附力强，直链分子比支链分子易吸附分离酸性多糖所用的洗脱剂通常是pH相同离子强度不同的缓冲液，分离中性多糖的洗脱剂则是不同浓度的硼砂溶液。11第十一页，共86页。季铵盐沉淀法，如十六烷基三甲铵盐(CTA盐)和十六烷基吡啶盐(CP盐)季铵盐和酸性多糖阴离子可以形成不溶于水的沉淀，使酸性多糖自水溶液中沉淀出来，中性多糖留存在母液中而分离。若再利用硼酸络合物，中性多糖亦可沉淀，或在高pH的条件下，增加中性醇羟基的解离度而使之沉淀。

12第十二页，共86页。电泳法分子大小、形状及所负电荷不同的多糖其在电场的作用下迁移速率是不同的

超速离心法：分子大小，沉积速率不同。13第十三页，共86页。粗多糖除杂：蛋白质、色素除蛋白：Sevag法、酶解法、三氟三氯乙烷法、三氯醋酸法

除色素：活性炭或氧化脱色。14（三）除杂第十四页，共86页。多糖水溶液1）Sevag法：多糖水溶液1/5体积氯仿振摇20min，离心分出溶液交界处的变性蛋白氯仿/正丁醇=1/5体积151.脱去多糖中蛋白质的方法第十五页，共86页。2）酶解法：在样品溶液中加入蛋白质水解酶，如：胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等，使样品中的蛋白质降解。16第十六页，共86页。3）三氟三氯乙烷法：多糖溶液搅拌10min，离心处理2次无蛋白多糖一份三氟三氯乙烷溶液17第十七页，共86页。4）三氯醋酸法：多糖溶液5~10℃放置过夜离心，除去胶状沉淀多糖3%三氯醋酸溶液，至不再浑浊18第十八页，共86页。1、α-萘酚浓硫酸反应（Molish反应）现象：两液层界面呈现紫红色环适用于：单糖、低聚糖、多糖和苷类，可用于区别苷和苷元。2、碱性酒石酸铜（Fehling）反应现象：产生砖红色氧化亚铜沉淀适用于：单糖、还原性低聚糖3、氨性硝酸银（Tollen’s）反应主要用于检识还原糖

五、糖的检识19第十九页，共86页。4、色谱检识20有纸色谱和薄层色谱，常用含水的溶剂系统为展开剂，常用显色剂有苯胺-邻苯二甲酸试剂、三苯四氮盐试剂等。纸色谱正丁醇-冰醋酸-水(4：1：5)上层醋酸乙酯-吡啶-水(2：1：2)水饱和苯酚薄层色谱硅胶色谱正丁醇-冰醋酸-水(4：1：5)上层氯仿-甲醇-水(65：35：10)下层纤维素色谱原理及条件同纸色谱第二十页，共86页。亦称配糖体，是由糖与非糖物质结合而成的。该类化合物不少都是天然药物的生物活性成分，具有多种生理活性。非糖部分称为苷元，又称配糖体。苷糖非糖（苷元)水解+第二节苷类化合物一、苷(glycosides)的定义与结构21geninoraglycone第二十一页，共86页。苷键：苷中的苷元与糖之间的化学键称为苷键。苷原子：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。常见的有O、N、S、C。苷的构型：α-苷和β-苷。成苷的常见单糖：D-葡萄糖，L-阿拉伯糖、D-木糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸等，也有去氧糖等其他糖。22由于单糖有α及β二种端基异构体，因此在形成苷类时就有二种构型的苷，即α-苷和β-苷。在天然的苷类中，由D-型糖衍生而成的苷多为β-苷，而由L-型糖衍生而成的苷多为α-苷。第二十二页，共86页。苷类结构主要由三部分（苷元、苷键、糖）组成，可变因素较多，尤其是非糖物质，即苷元部分，种类繁多，十分复杂。因此，苷的分类也有多种方法：二、苷的分类23第二十三页，共86页。按苷键原子不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷按在植物体内的存在状况：原生苷、次生苷按苷分子中所含单糖基的数目：单糖苷、二糖苷、三糖苷等按苷分子中糖链的数目：单糖链苷、二糖链苷、三糖链苷等24第二十四页，共86页。1.氧苷(O-苷)：苷键原子为O，因苷元不同分：

1）醇苷：由苷元的醇羟基与糖半缩醛（酮）脱水而成的苷。

（一）按苷键原子不同分类25Rhodioloside(红景天苷)Ranunculin(毛茛苷)第二十五页，共86页。2）酚苷：由苷元的酚羟基与糖上的半缩醛羟基脱水缩合而成的苷。

26Gastrodin(天麻苷)如：苯酚苷

第二十六页，共86页。Hydrojuglone(氢化胡桃叶醌苷)27萘酚苷第二十七页，共86页。Chrysophamolmonoglycoside(大黄酚苷)

28蒽醌苷第二十八页，共86页。29香豆素苷黄酮苷Esculin(七叶苷)Baicalin(黄芩苷)第二十九页，共86页。是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物苦杏仁苷(Amygdalin)30Cyanogenicglycoside即生成氰的苷，尤其α-羟基腈很不稳定，一经酶或酸、碱作用，立即生成氢氰酸，误食该类植物有中毒危险。3）氰苷(cyanogenicglycosides)含α-OH氰苷、γ-OH氰苷、氧化偶氮基等第三十页，共86页。31苦杏仁苷类的物质本身无毒，但当它们被β-葡萄糖苷酶代谢分解后，就会产生有毒的氢氰酸和苯甲醛属于氰苷的还有百部根苷、垂盆草苷、亚麻氰苷等亚麻氰苷R＝H

百脉苷R＝CH3第三十一页，共86页。4）酯苷：是苷元的羧基与糖上端羟基缩合而成的苷类，此类苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，易为稀酸或稀碱水解。如：

TuliposideA(山慈菇苷A)郁金香属植物如杂种郁金香中的化合物山慈菇苷，有抗真菌活性。水解后，苷元立即环合成山慈菇内酯A和B32第三十二页，共86页。

土槿乙酸葡萄糖苷R＝COOH（有强抑制肿瘤细胞生长作用）土槿甲素葡萄糖苷R＝CH333第三十三页，共86页。5）吲哚苷吲哚醇与糖结合的苷34靛苷菘苔苷第三十四页，共86页。2.硫苷(S-苷)：苷键原子为硫，是糖上端基羟基与苷元上的巯基缩合而成的苷。如：OHOHHOOCOOHSCCHCHCH=CHSCH3O22NOSO3-35这类苷不多，常存在于十字花科植物中glucoraphenin(萝卜苷)第三十五页，共86页。黑芥子苷R＝H2CHC＝CH236芥子酶常与硫苷伴存，当这些植物原料与水接触或加水研磨时，被酶解生成异硫氰酸酯类（芥子油）、硫酸根离子和glc。第三十六页，共86页。3.氮苷(N-苷)：苷键原子为N，是苷元上胺基与糖缩合而成的一类苷。N苷是生化领域的重要物质，如核苷是核酸的重要组成部分。37Adenosine(腺苷)Crotonside(巴豆苷)其结构与腺苷相似水解后产生的苷元巴豆毒素具有较强的毒性，能抑制蛋白质的合成第三十七页，共86页。4.碳苷(C-苷)：是糖基直接接在碳原子上的苷类。天然药物中常见的碳苷以黄酮类为多。如：特点：在各类溶剂中溶解度小，难水解38碳苷的形成是由苷元酚羟基所活化的邻位或对位的氢与糖的端基羟基脱水缩合而成。组成碳苷的苷元有黄酮类、蒽醌和没食子酸等。第三十八页，共86页。Aloin(芦荟苷)

Vitexin(牡荆素)存在于马鞭草科和桑科植物中的黄酮碳苷类，也是山楂的主要成分之一，近年来在毛茛科金莲花属植物的花和茎叶中也的发现抗肿瘤、降压、抗炎及解痉作用最早获得的蒽酮碳苷39芦荟属植物中的致泻有效成分之一第三十九页，共86页。原生苷：原存在于植物体内的苷为原生苷次生苷:原生苷经水解失去一部分糖后形成的苷

原生苷

次生苷（二）根据在植物体内的存在状况40第四十页，共86页。

单糖苷

三糖苷

双糖苷（三）根据苷分子中所含单糖的数目41第四十一页，共86页。按苷元的化学结构类型：香豆素苷、蒽醌苷、黄酮苷等按苷的生理作用分类：强心苷按苷的特殊物理性质分类：皂苷按糖的种类或名称分类：葡萄糖苷、木糖苷、去氧糖苷等按其植物来源分类，例如人参皂苷、柴胡皂苷等。42第四十二页，共86页。

三、苷的理化性质物理性质：性状溶解性旋光性

苷键裂解43第四十三页，共86页。形：均为固体。有晶形或具吸湿性的无定形粉末（含糖基多少）味：一般无味(苦：人参皂苷、甜：甜菊苷)色：糖部分没有颜色,苷类化合物的颜色是由苷元的性质决定的，取决于其共轭系统的大小和助色团的多少。有些对黏膜具有刺激作用，如皂苷、强心苷44(一）

性状：第四十四页，共86页。苷元——弱亲水性、亲脂性苷——亲水性强于苷元。与连接糖的数目、位置有关，糖基越多，水溶性越大属极性较大物质，在甲醇、乙醇和含水正丁醇等极性大的有机溶剂中有较大S，一般也能溶于水苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，若糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水性增加，在水中的溶解度也就增加。用不同极性的溶剂顺次提取药材时，除挥发油和石油醚等非极性部分外，在各提取部分都有发现苷类化合物的可能。碳苷无论在水中还是在其他溶剂中S一般都较小(二）溶解性45第四十五页，共86页。苷类化合物具旋光性，多数呈左旋，但水解后，由于生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。旋光度的大小与苷元和糖的结构以及苷元与糖、糖与糖的连接方式有关。具有多个不对称碳原子利用旋光性→测定苷键构型Klyne法(分子旋光差法)：将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷的糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较，数值上相接近的一个便是与之有相同苷键的一个(三）旋光性

46第四十六页，共86页。（四）苷键的裂解

为此必先使用某种方法使苷键切断裂解程度：全裂解、部分裂解酸催化水解反应、乙酰解反应、碱催化水解和β消除反应、酶催化水解反应、氧化开裂法（Smith降解法）47裂解苷糖－O－苷元糖和糖的连接方式糖的组成苷元结构苷元和糖的连接方式苷键具有缩醛的结构，在稀酸或酶的作用下，苷键可发生断裂，水解成为苷元和糖。第四十七页，共86页。水解芦丁为黄色粉末，[α]D23+13.82(EtOH)+48了解苷元的结构、糖的种类和组成；确定苷元与糖、糖与糖之间的连接方式第四十八页，共86页。1、酸催化水解

苷糖非糖（苷元）稀酸+（H2O或稀EtOH）反应溶媒：水或稀醇催化剂：稀盐酸、稀硫酸、乙酸、甲酸等。49苷键具有半缩醛结构，易为稀酸催化水解。第四十九页，共86页。机理：苷键原子先质子化，然后断裂生成苷元和糖的阳碳离子中间体，该中间体与水形成糖，并释放催化剂质子。质子化50脱苷元C+中间体溶剂化脱质子第五十页，共86页。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。主要包括三个方面的因素：1)苷原子上的碱度

2)苷原子上的电子云密度

3)苷原子的空间环境51第五十一页，共86页。

氮原子碱度高，易于接受质子，故氮苷最易于发生酸水解。而碳原子上无游离电子对，难质子化，故碳苷很难发生水解。若苷键N处于酰胺N或嘧啶环中N位置时，因酰基吸电子作用，使N的电子云密度降低，难于质子化，致该N苷难水解

酸水解的难易顺序为：

（1）C-苷﹥S-苷﹥O-苷﹥N-苷＞＞＞52第五十二页，共86页。由于五元呋喃环的平面性使环上各取代基处于重叠位置，张力较大，形成水解中间体可使张力减少，故有利于水解。（2）吡喃环＞呋喃环53果糖、核糖苷等多为呋喃苷，较易水解；葡萄糖、半乳糖、鼠李糖等醛糖苷多为吡喃苷，较难水解；阿拉伯糖苷两者兼有。第五十三页，共86页。（3）醛糖苷＞酮糖苷54酮糖苷较醛糖苷易于水解，因为酮糖大多为呋喃糖结构。第五十四页，共86页。糖醛酸苷﹥七碳糖苷﹥六碳糖苷﹥甲基五碳糖苷﹥五碳糖苷(4)吡喃糖苷中，吡喃环C5上的取代基越大越难水解，因此五碳糖最易水解。55原因：C5上的取代基对质子进攻有立体阻碍

>>>>第五十五页，共86页。原因：C2上吸电子取代基对质子的竞争性吸引和诱导效应，使苷键原子的电子云密度降低，质子化困难所致。(5)氨基糖苷较羟基糖苷难于水解，而羟基糖苷又较去氧糖苷（尤2-去氧）难于水解562-氨基糖苷﹥2-羟基糖苷﹥6-去氧糖苷﹥2-去氧糖苷﹥2、6-去氧糖苷吸电性：NH2>OH>CH2

第五十六页，共86页。(6)脂肪族苷﹥芳香族苷芳香族苷其苷元部分有供电子结构＞57某些酚苷(蒽醌苷、香豆素苷)不加酸只加热也可水解苷元为小基团时：e>a（平伏键易质子化）大基团时：a>e（由于苷元在直立健不稳，脱去有利于中间体稳定而促使直立健水解容易）第五十七页，共86页。二相酸水解法，即在反应混合液中加入与水不相混溶的有机溶剂（如氯仿、苯等），苷元一旦生成即进入有机相，避免与酸长时间接触，从而获得真正的苷元58酸催化水解常采用稀酸，对于难水解的苷类化合物采用浓酸等较为剧烈的条件，但可能使苷元发生脱水等变化，为防止结构发生变化，可用二相酸水解法第五十八页，共86页。由于一般的苷键属于缩醛结构，对稀碱较稳定，不易于被碱催化水解，故苷很少用碱催化水解，水解时多数采用酸催化水解或酶水解。592、碱催化水解第五十九页，共86页。But，酯苷、酚苷、烯醇苷和β位吸电子基团的苷类易被碱催化水解。芳环具有吸电作用，端基碳上氢酸性增强，有利于OH-的进攻60苷元有强吸电子基，使苷原子电子云密度大大下降，而有利于OH-进攻，形成亲核反应。第六十页，共86页。如：上述化合物可用碱水解，其中藏红花苦苷苷键邻位碳原子上有受吸电子基团活化的氢原子，当用碱水解时还能起消除反应而生成双烯结构。61第六十一页，共86页。难以水解或不稳定的苷，应用酸水解法往往会使苷元脱水、异构化等，而得不到真正的苷元，而酶水解条件温和（30℃-40℃）不会破坏苷元的结构，可以得到真正的苷元。特点:专属性、选择性、温和性、不可逆性。酶的高度专属性和水解的渐进性，还可提供更多的结构信息:可保持原苷元;可获知苷键构型;可得到次生苷623、酶催化水解第六十二页，共86页。酶的种类1)麦芽糖酶—水解α-glc苷键2)苦杏仁酶—水解β-六碳醛糖苷(专属性低）3)转化糖酶—水解β-fru苷键(蔗糖、棉子糖等）4)纤维素酶—水解β-glc苷键（蜗牛酶）5)芥子苷酶—水解S苷（专属性最强）

63酶有高度专属性，不仅α–苷酶只能水解α–苷，β-苷酶只能水解β-苷，某些酶的专属性和糖及苷元的结构都有关系。目前使用的多为未提纯的混合酶。第六十三页，共86页。64β-glc苷键第六十四页，共86页。65β-glc苷键注：时间变化，酶解产物会随之而改变第六十五页，共86页。注：pH是影响酶解的一个重要因素，酶解产物会随pH变化而改变。异硫氰酸酯腈+硫磺66第六十六页，共86页。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。674、乙酰解反应第六十七页，共86页。方式：苷乙酰化苷乙酰化糖醋酐+少量浓硫酸+AcO-R（室温放置1-10天）试剂：酸酐与酸(常用硫酸、高氯酸和Lewis酸等）脱苷元68凡是能够接受外来电子对的分子、离子或原子团称为路易斯酸（Lewisacid)，即电子对接受体，简称受体；常见的Lewis酸：⒈正离子、金属离子：钠离子、烷基正离子、硝基正离子⒉受电子分子（缺电子化合物）：三氟化硼、三氯化铝、三氧化硫、二氯卡宾⒊分子中的极性基团：羰基、氰基在有机化学中Lewis酸是亲电试剂第六十八页，共86页。

乙酰解反应的机理与酸催化水解相似，它是以CH3CO+为进攻基团。69机理规律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。

二糖的乙酰解规律（难易程度）：1→2苷键(难)﹥1→3苷键﹥1→4苷键»1→6苷键第六十九页，共86页。用乙酐-ZnCI2乙酰解后，TLC检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化物，并与标准品对照进行鉴定，由此可推出苷分子中糖的连接方式。70第七十页，共86页。在多糖苷的结构研究中，为了确定糖与糖之间的连接位置，过去常用甲醇解反应，反应时先将苷进行全甲基化，然后6～9%盐酸的甲醇进行甲醇解以上甲醇解产物进行薄层或气相色谱鉴定715、甲醇解反应第七十一页，共86页。方式：常用的氧化开裂法，先用过碘酸氧化糖苷生