第二章天然药物化学

第二章糖和苷

本节课要求掌握苷和苷键的定义，单糖的结构表示方法，单糖的绝对构型和相对构型，苷键的酶催化裂解、乙酰化裂解的机理及其应用糖苷类化合物的理化性质和显色反应；熟悉糖类化合物来源植物的属性；熟悉糖苷的提取方法和不同分类方式；了解多聚糖的一般性状和提取方法，糖苷类化合物的鉴定程序和苷键构型的确定方法一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、糖苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离糖又称作碳水化合物，是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称，自然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、脂肪一起称为生命活动所必需的四大类化合物。按照其聚合程度可分为单糖、低聚糖（寡糖）和多糖等。

苷类又称配糖体，是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成的化合物。土贝母皂苷糖和苷类的生理活性是多种多样的，糖是植物光合作用的初生产物，通过它进而合成了植物中的绝大部分成分。所以糖类除了作为植物的贮藏养料和骨架之外，还是其它有机物质的前体。一些具有营养、强壮作用的药物，如山药、何首乌、大枣、香菇等均含有大量糖类。香菇多糖、灵芝多糖具有抗肿瘤活性，黄芪、大枣、人参多糖具有增强免疫功能的作用。苷类种类繁多，结构不一，其生理活性也多种多样，在心血管系统、呼吸系统、消化系统、神经系统以及抗菌消炎，增强机体免疫功能、抗肿瘤等方面都具有不同的活性，苷类已成为当今研究天然药物中不可忽视的一类成分。许多常见的中药例如人参、甘草、柴胡、黄芪、黄芩、桔梗、芍药等都含有苷类。一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、糖苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离单糖结构的表示方法：Fisher式Haworth式成环状结构后，多了一个手性碳------端基碳

离端基碳最远的碳原子的构型

D型／L型(Haworth式限于羰基碳与该原子成环的）L：羟基向左。在哈沃斯式中向下D：羟基向右，在哈沃斯式中向上绝对构型：

1号碳的羟基若与5号碳的羟甲基处于哈沃斯透视式平面的两侧，则定义为α-异构体，反之称为β-异构体。

差向异构体：同一不对称碳原子，各取代基取向不同，而产生两种差向同分异构体端基碳的相对构型α型／β型(Haworth式限于羰基碳与该原子成环）吡喃糖(六圆环)／呋喃糖(五圆环)，吡喃糖的优势构象－－椅式。单糖的构象：一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、糖苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离一、糖的结构与分类根据能否水解和分子量大小分为单糖、低聚糖和多糖。(一)单糖，3-6个碳原子的多羟基醛或多羟基酮。最简单的甘油醛和二羟基丙酮。糖分子基本单位，天然存在的单糖一般都是D型。在糖通式中，单糖的n是从3-7的整数。1、五碳醛糖：如：

2、甲基五碳糖如D-鸡纳糖和L-鼠李糖，结构如下：3、六碳醛糖

D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖结构如下：

4、六碳酮糖常见有果糖和L-山梨糖，其结构如下：5、七碳酮糖如：D-景天庚酮糖6、糖醛酸和糖醇如：D-葡萄糖醛酸和D-甘露醇等7、氨基糖：单糖的醇羟基置换成氨基。如庆大霉素：8、去氧糖：单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖，常见的有6-去氧糖、甲基五碳糖、2,6-二去氧糖及其3-O-甲醚等。在强心苷和微生物代谢产物中多见，如L-黄花夹竹桃糖(L-thevetose)是2,6-二去氧糖的3-O-甲醚。（二）低聚糖：由2～9个糖苷键聚合而成，糖苷键是一个单糖的羟基和另一单糖的羟基缩水形成的。分类：按单糖个数分为单糖、二糖、三糖等；按有无游离的醛基或酮基分为还原糖和非还原糖，若两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖就没有还原性。难被胃肠消化吸收，甜度热量低，基本不增加血糖和血脂。在大蒜、洋葱、芦笋、豆类、蜂蜜等食物中都有低聚糖的存在。低聚糖可从天然食物萃取出来，可利用生化科技及酵素反应，利用淀粉及双糖（如蔗糖等）合成。天然存在的低聚糖如：麦芽糖和芸香糖等。

植物中的三糖大多是以蔗糖为基本结构再接上其它单糖而成的非还原性糖，四糖和五糖是三糖结构再延长，也是非还原性糖。（三）多聚糖：由10个以上的单糖基通过糖苷键缩水而成，与单糖不同，无甜味，非还原性1.按功能分不溶于水直糖链型，形成动植物支持组织。纤维素，甲壳素溶于热水形成胶体溶液，多支链型，动植物的贮存养料。淀粉，肝糖元2.按组成分由一种单糖组成－－均多糖；由二种以上单糖组成－－杂多糖

1、植物多糖2、动物多糖（1）纤维素（celluose）（1）肝素（2）淀粉(starch)（2）糖原（3）甲壳素（4）透明质酸问题1人为什么能消化淀粉而不能消化纤维素？这是因为食草动物的消化器官里既有α-葡萄糖酶，又有β-葡萄糖酶。淀粉是由α-葡萄糖组成的，只有α-葡萄糖酶才能使它水解。纤维素是由β-葡萄糖组成的，只有β-葡萄糖酶才能使它水解。而人类的消化器官里只有α-葡萄糖酶，因此只能消化淀粉而不能消化纤维素。3、菌类多糖（1）猪苓多糖：具有抗肿瘤转移和调节机体细胞免疫功能的作用，对慢性肝炎也有良好的疗效。《本草求真》载：“猪苓，性虽有类泽泻，同入膀胱肾经，解热除湿，行窍利水，然水消则脾必燥，水尽则气必走。（2）茯苓多糖：本身无抗肿瘤活性，切断所含1β→6吡喃葡聚糖支链，成为单纯的1β→3葡聚糖则具有显著的抗肿瘤作用。古人称茯苓为“四时神药”，功效广泛，不分四季，与各种药物配伍，不管寒、温、风、湿诸疾，都能发挥功效。味甘、淡，性平，入药具有利水渗湿、益脾和胃、宁心安神之功用。（3）灵芝多糖《神农本草经》把灵芝列为上品，紫芝“主耳聋，利关节，保神益精，坚筋骨，好颜色，久服轻身不老延年。

（4）香菇多糖味甘、平，性凉；入肝、胃经。有补肝肾、健脾胃、益气血、益智安神、美容颜之功效。还可化痰理气，益胃和中，解毒，抗肿瘤，食欲不振、身体虚弱、大便秘结、形体肥胖、肿瘤疮疡等病症。(5)其他：松花粉多糖、云芝多糖、木耳多糖和银耳多糖。具有抗辐射作用的菌类多糖有灵芝多糖和猴头多糖。具有抗溃疡作用的菌类多糖有猴头多糖。具有抗衰老作用的菌类多糖有虫草多糖、毛木耳多糖和猴头菌多糖糖类化合物与来源植物的关系1、中药多糖对免疫系统、抗肿瘤活性的作用激活巨噬细胞激活T细胞和B细胞激活NK细胞激活补体系统促进白细胞介素（IL）的生成促进干扰素（IFN）的生成诱生肿瘤坏死因子（TNF）

知母多糖(苦、甘，寒.归肺、胃、肾经，清热泻火，生津润燥)、人参多糖(性平、味甘、微苦，微温.归脾、肺经、心经，大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津止渴，安神益智)、黄芪多糖(甘，微温，归肺、脾、肝、肾经，益气固表、利水消肿)、丹皮多糖(性寒，味苦；凉；微寒.归心；肝；肾；肺经.清热凉血；活血散瘀,滋阴降火，解斑毒，利咽喉，通小便血滞。赤花者利，白花者补)、山药多糖(味甘、性平，不燥不腻，入肺、脾、肾经,益肾气，健脾胃，止泄痢，化痰涎，润皮)、红芪多糖(甘，温。归肺、脾经,补气固表，利尿托毒，排脓，敛疮生肌)

大枣多糖(甘，温.归脾胃经，补中益气，养血安神.用于脾虚食少，乏力便溏)、麦冬多糖(甘、微苦，微寒.归心肺胃经,养阴生津，润肺清心,内热消渴，心烦失眠，肠燥便秘)、甘草多糖(性平味甘，归十二经.补脾益气，止咳润肺，缓急解毒，调和百药)、枸杞多糖(味甘性平,归肝肾肺经,养肝；滋肾；润肺,肝肾亏虚；头晕目眩；目视不清；腰膝酸软；虚劳咳嗽；消渴引饮)、桂圆多糖(归心肝脾肾经，甘温，无毒。益心脾，补气血，安神志)黄精多糖(甘，平.归肺，脾，肾经,滋肾润肺，补脾益气,阴虚肺燥，干咳少痰，及肺肾阴虚的劳嗽久咳，脾胃虚弱.肾虚精亏得头晕，腰膝酸软，须发早白及消渴)、大黄多糖(苦，寒，胃经；大肠经；肝经；脾经，攻积滞；清湿热；泻火；凉血；祛瘀；解毒)、冬虫夏草多糖(甘，温。功能补肺益肾，化痰止咳。久咳虚喘，产后虚弱、阳痿阴冷

)、银耳多糖(甘平，入肺、胃肾之径，功用滋阴润肺，生津、主治虚痨咳喘，痰中带血，虚热口渴，肺萎

)木耳多糖(甘、性平，归胃、大肠经，有益气、润肺、补脑、轻身、凉血、止血、涩肠、活血、强志、养容)、紫菜多糖(味甘、咸，性凉。能软坚散结，清热化痰，利尿

)、红景天多糖(甘，苦，平.归肺、心经.益气活血，通脉平喘.用于气虚血瘀，胸痹心痛，中风偏瘫，倦怠气喘)、茶叶多糖(甘则补而苦则泻,有温凉之分,入心、脾、肺、肾五经)、南瓜多糖(甘，温.早收者甘，温；晚收者甘，凉，入脾、胃经，补中益气，消炎止痛，解毒杀虫)魔芋多糖(味辛性寒，入心肝经，微毒，解毒、消肿、行於、化痰、散积)、螺旋多糖(甘微咸，性凉，有芳香化浊的功效.入肝肾肠经)、桑叶多糖(味苦、甘、性寒。有散风清热、清肺润燥、凉血明目)、薏苡仁多糖(甘淡，性凉。归脾、胃、肺经。具有健脾渗湿、清热排脓、除痹、利水的

)、香菇多糖(甘平凉；入肝胃经，补肝肾、健脾胃、益气血、益智安神、美容养颜，化痰理气，益胃和中，解毒)等。对免疫系统的作用李发胜等研究发现补骨脂多糖可作用于IL22分泌细胞,促进细胞分泌,IL22的数量增多或活性增强,能促进T淋巴细胞、B细胞的转化率对凝血系统的作用毛平等研究发现,三七多糖能延长小鼠凝血时间、大鼠血浆凝血酶原时间、白陶土部分凝血活酶时间,具有凝血作用对造血系统的作用肖宇等发现黄芪多糖可促进骨髓中性粒细胞、骨髓巨核细胞、基质细胞和造血祖细胞的增殖和成熟;并可促进受到骨髓抑制的小鼠外周的血白细胞、红细胞及血小板的回升。对记忆力的影响黄忠仕等研究发现,龙眼多糖可有效调整中枢神经递质的合成及提高学习记忆能力,具有良好的抗痴呆作用。降低大鼠脑梗死体积和脑含水量,增加脑组织中Bcl22蛋白表达,对急性脑缺血再灌注损伤具有保护作用。对缺血缺氧脑组织的影响汪茜等研究发现,黄芪多糖可以降低缺血缺氧损伤后大鼠脑组织中钙和兴奋性氨基酸含量,同时也可降低血清中兴奋性氨基酸含量,进而缓解缺血缺氧神经元的进一步损伤二苷类结构与分类1、定义：糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成又称配糖体。苷中非糖部分称苷元或配基2、分布：普遍存在的天然产物，苷元的结构类型不同，分布情况亦不同。如黄酮苷在近200个科植物有分布；强心苷主要分布于玄参科、夹竹桃科等。对多数中药，根茎是苷类分布的一个重要部位。3、活性：天麻苷是天麻安神镇静；三七皂苷是三七活血化瘀；强心苷（洋地黄）有强心作用；黄酮苷（茶）有抗菌、止咳、平喘、扩张冠状动脉血管等等作用。（一）结构1、苷键：苷中的苷元与糖之间的化学键称为苷键。2、苷原子：苷元上形成苷键以连接糖的原子。苷键原子通常是O,S,N,C（溶解度小，难溶于水）

3、苷的构型：单糖有α及β二种端基异构体，因此形成苷类有二种构型的苷，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。4、成苷的常见糖：主要是单糖，也有去氧糖等其他糖。（二）分类1．按苷键原子分类：分为氧苷、硫苷、氮苷和碳苷。（1）氧苷苷元通过氧原子和糖相连接而成称为氧苷。氧苷是数量最多、最常见的苷类。分为醇苷、酚苷、酯苷和氰苷等，其中以醇苷和酚苷居多，酯苷较少见。①醇苷是苷元的醇羟基与糖缩合而成的苷。大黄苷2酚苷：由苷元酚羟基与糖分子端基羟基脱水缩合而成。天麻苷3氰苷：主要指一类具α-羟腈基的苷元与糖组成的氰苷。具有水解性，不易结晶，其特性是经酶作用生成的苷元α-羟腈很不稳定，立即分解为醛（酮）和HCN。苦杏仁苷小剂量口服时，对呼吸中枢产生抑制作用而镇咳。大剂量氢氰酸中枢先兴奋后麻痹，抑制酶活性而阻断生物氧化链，严重者导致死亡。苦杏仁能散能降，故解肌、散风、降气、润燥、消积，治伤损药中用之。治疮杀虫，用其毒也。4酯苷山慈菇苷A

5硫苷：是由苷元上巯基与糖分子端基羟基脱水缩合而成。如萝卜苷6氮苷

由苷元上氮原子与糖分子的端基碳直接相连而成。氮苷在生物化学领域中是十分重要的物质，腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷等是核酸的重要组成部分。7碳苷：组成碳苷的苷元多为黄酮类、蒽醌类化合物等，具有水溶性小等特性。最稳定，芦荟中的致泻有效成分之一芦荟苷；味苦，性寒，无毒。热风烦闷，胸隔间热气，明目镇心，小儿癫痫惊风，杀三虫及痔病疮瘘，解巴豆毒。

2．其它分类方法

（1）按苷元的化学结构类型：分为香豆素苷、蒽醌苷、黄酮苷、吲哚苷等。（2）按苷类在植物体内的存在状况：分为原生苷（原存在于植物体内），次生苷（原生苷水解失去一部分糖后生成的）。（3）按苷的生理作用分类：强心苷。（4）按苷的特殊物理性质：皂苷。（5）按糖的种类或名称：葡萄糖苷、木糖苷、去氧糖苷等。（6）按所含单糖数目，可分为单糖苷、双糖苷、三糖苷等。（7）按苷分子中糖链数目，可分为单糖链苷、双糖链苷等。（8）按其植物来源分类，例如人参皂苷、柴胡皂苷等。

一、概述二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类四、糖苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离一糖的化学性质（一）氧化反应

银镜反应、菲林反应，被硝酸、过碘酸和四醋酸铅等氧化。

银镜反应：葡萄糖中有醛基，具有还原性，把硝酸银里的银离子还原成金属银

菲林反应：碱性条件下，乙醛与新制的氢氧化铜的反应，生成氧化亚铜红色沉淀；区分甲醛和其它的醛；糖类属于还原糖还是非还原糖的主要手段

1.甲醛、乙醛、乙二醛等含有醛基2.甲酸及其盐和酯类，如HCOOH、HCOONa等，如甲酸乙酯HCOOC2H5、3.葡萄糖、麦芽糖等分子中含醛基的糖问题2在相同的条件下，下列基团被氧化的难易程度是---------------------。醛基酮基伯醇基仲醇基单糖分子中有醛（酮）基、伯醇基、仲醇基结构，其易氧化程度为醛（酮）基＞伯醇基＞仲醇基Ag+、Cu2+、Br2/H2O可将醛基氧化成羧基Ag+、Cu2+、Br2/H2O硝基可使醛糖氧化成糖二酸稀HNO3过碘酸氧化反应：PAS反应即过碘酸-Schiff反应，是显示多糖结构。其基本原理是过碘酸将糖分子中的乙二醇基氧化为乙二醛基，后者再与Schiff试剂中的亚硫酸品红反应，形成紫红色不溶性反应产物，沉积于多糖存在的部位。根据反应产物的多少或颜色的深浅可对多糖进行半定量。反应特点：1.主要作用于邻二醇羟基、α-氨基醇、α-羟基醛（酮）、α-羟基酸、邻二酮和某些活性次甲基结构。带有邻位羟基的单糖

2.反应速度：顺式邻二醇羟基＞反式（中性或弱酸性）；

3.对固定在环的异边并无扭曲余地的邻二醇羟基不反应。4.反应定量进行。5.反应在水溶液或含水溶剂中进行。应用：

该反应可用来推测糖的种类、糖的氧环的大小、糖与糖的连接位置、分子中邻二醇羟基的数目以及碳的构型等。Fehling反应1.醛的反应中区分甲醛和其它的醛在反应中量的关系。2.是区分糖类属于还原糖还是非还原糖的主要手段葡萄糖与新制氢氧化铜反应方程式：CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2-加热->CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2O(沉淀)+2H2O

（二）糠醛形成反应

Molisch反应：糖在浓硫酸或浓盐酸的作用下脱水形成糠醛及其衍生物与α-萘酚作用形成紫红色复合物，在糖液和浓硫酸的液面间形成紫环，因此又称紫环反应。证明单糖和苷的存在，不能鉴别多糖如淀粉或纤维素Seliwanoff反应（西里瓦诺夫反应）是用浓盐酸作脱水剂，生成的糠醛衍生物再与间苯二酚生成有色产物。醛糖与盐酸反应生成糠醛衍生物的速度比酮糖慢得多，故用此反应可以鉴别酮糖和醛糖。（三）羟基的反应1、醚化反应(1)Harworth法样品+Me2SO4+浓NaOH→醇羟基甲基化缺点：欲获得全甲基化产物需反复多次进行。试剂与反应物摩尔比为1:1时可获得糖的甲苷。（2）.Purdic法样品+MeI+Ag2O→全甲基化（醇-OH）

由于Ag+的存在，该方法不能用于还原糖的甲醚化。（3）.箱守法（Hakomori）

样品+DMSO+NaH+MeI→全甲基化该方法是最常用的甲醚化方法。2酰化反应糖及苷＋醋酐＋吡啶（氯化锌或醋酸钠）→全乙酰化物该反应主要用于糖和苷的分离、鉴定与合成。

3缩醛和缩酮化反应醛和酮在脱水作用下与具有适当空间的1，3—二醇或邻二醇生成环状的缩醛或缩酮。4硼酸的络合反应糖及具有邻二羟基的化合物可与硼酸（钼酸、铜氨、碱土金属等）生成络合物，可用于糖、苷等化合物的分离、鉴定以及构型的确定。应用：络合产物具有酸性，可采用中和滴定法进行含量测定。络合产物可用离子交换法进行分离。络合产物可用电泳进行分离和鉴定。可用掺有硼砂的硅胶进行层析。羟基反应活泼性：半缩醛羟基＞伯醇羟基＞C2羟基五行归类五五五五五五五

五五五

五五五五

五

五行果谷味色化气时方脏

腑体官华志

神木李麦酸青生风

春东肝胆

筋目爪怒魂火杏黍苦赤长热

夏

南心

小肠脉舌面喜神土枣稷甘黄化湿长夏

中脾

胃

肉口唇思意金桃稻辛白收燥

秋

西肺

大肠

皮鼻毛悲魄水栗豆咸黑藏寒

冬

北肾膀胱

骨耳发恐志“多食咸，则脉凝泣而色变；多食苦，则皮槁而毛拔；多食辛，则筋缩而爪枯；多食酸，则肉胝癃而唇揭；多食甘，则骨痛而发落，此五味之所伤也。故心欲苦，肺欲辛，肝欲酸，脾欲甘，肾欲咸，此五味之合五脏之气也。”——《黄帝内经•灵枢•五味论》

糖类有一定药性及疗效，润肺和中、健脾缓肝，治疗肺燥咳嗽、口干舌燥、中焦虚、胃痛的病证，在临床中也有所禁忌。首先，多食助热，如有腹胀中满、湿热、痰积聚在体内、舌苔厚腻等情况时，一般严禁加糖，

有痰者不宜服用。