天然药物化学 课件 项目3 糖与苷类化学成分的提取分离技术

天然药物化学绪论项目一天然药物中化学成分的常规提取分离技术项目二天然药物中化学成分的色谱分离技术项目三天然药物中糖与苷类化学成分的提取分离技术项目四天然药物中黄酮类化学成分的提取分离技术项目五天然药物中醌类化学成分的提取分离技术项目六天然药物中生物碱类化学成分的提取分离技术项目七天然药物中苯丙素类化学成分的提取分离技术项目八天然药物中皂苷类化学成分的提取分离技术项目九天然药物中萜与挥发油类化学成分的提取分离技术项目十天然药物中强心苷类化学成分的提取分离技术项目十一天然药物中其他类化学成分的提取分离技术

项目三天然药物中糖与苷类化学成分的提取分离技术知识目标掌握糖和苷的结构与分类；糖与苷提取分离基本原理与方法。熟悉熟悉糖与苷的理化性质；糖和苷的鉴别方法及提取分离技术。了解糖和苷的应用。技能目标能熟练进行糖和苷的提取分离操作。素质目标通过糖与苷的提取分离操作，养成科学严谨的工作作风学习目标导学情景

情景描述：香菇多糖已作为原发性肝癌等恶性肿瘤的辅助治疗药物，金针菇多糖、云芝多糖、猪苓多糖、竹荪多糖、茯苓多糖等也都具有不同程度的抗癌活性。现今植物多糖研究日益受到关注，国际科学界甚至提出2１世纪是多糖的世纪。

情景分析：科学实验研究显示，许多植物多糖具有生物活性，具有包括免疫调节、抗肿瘤、降血糖、降血脂、抗辐射、抗菌抗病毒、保护肝脏等保健作用。因此植物多糖早已被广泛运用到医学界、餐饮界等大众生活领域中。

讨论：糖与苷之间有关联吗？一、糖和苷的结构与分类

糖:是多羟基醛(或酮)类化合物及其分子间脱水而形成的一系列聚合物的总称。在天然植物中分布十分广泛。糖类根据含单糖的数量可分为:单糖和多糖。中药中的糖类大多以多糖的形式，或与非糖化合物缩合成苷类而存在。（一）糖的结构类型一、糖和苷的结构与分类（一）糖的结构类型糖类一般分为如下几个类型：（一）单糖：常见的有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等。（二）低聚糖：系由2～9个单糖通过糖苷键聚合而成的。例如蔗糖、芸香糖、棉子糖等。（三）多糖：系由10个以上的单糖通过糖苷键聚合而成的，一般由几百个甚至几万个单糖分子组成，属于大分子化合物。例如淀粉、纤维素、果胶、树胶、黏液质等。一、糖和苷的结构与分类（二）苷及苷的结构类型苷：也称为配糖体。是由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的化合物。非糖部分称为苷元（配糖基）。生物活性：具有多方面的生物活性，例如洋地黄毒苷有强心作用，黄芩苷有抗菌作用，芸香苷（芦丁）可软化血管，甘草皂苷有抗炎保肝作用，人参皂苷有增强人体免疫机能的作用等。存在状态：在植物界广泛分布。多种结构相似的苷类及其苷元（Aglycones）往往共存于一植物体内，通常以果实、树皮和根部的含量较高。一、糖和苷的结构与分类（二）苷及苷的结构类型分类：1.按苷元的类型可分为：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷、木脂素等。2.按在植物体内存在状态可分为：原生苷和次生苷。

例如苦杏仁苷和野樱苷。3.按连接糖基的数目可分为：单糖苷、双糖苷、三糖苷等。4.按连接糖链的数目可分为：单糖链苷、双糖链苷等。5.按苷键的构型可分为：α-苷和β-苷二、糖和苷的理化性质（一）糖的理化性质物理性质：单糖：无色晶体，味甜，有吸湿性。易溶于水，不溶于脂溶性溶剂。低聚糖：无色晶体，部分具甜味易溶于水，难溶或不溶于脂溶性溶剂多糖：无定形粉末，无甜味难溶于水二、糖和苷的理化性质（一）糖的理化性质化学性质：氧化反应

单糖分子有醛（酮）基、伯醇基、仲醇基和邻二醇基结构单元，可以被溴水、硝酸、过碘酸等氧化剂选择性氧化糖分子化学反应的活泼性：端基碳原子>伯碳>仲碳（即C1-OH、C6-OH、C2C3C4-OH）二、糖和苷的理化性质（一）糖的理化性质化学性质：糠醛形成反应

单糖分子在浓酸（4～10mol/L）加热作用下，可脱3分子水，生成具有呋喃环结构的糠醛衍生物。多糖化合物在浓酸的作用下先水解成单糖，后脱水形成相应产物二、糖和苷的理化性质（一）糖的理化性质化学性质：羟基反应

糖的羟基反应包括醚化、酯化、缩醛（缩酮）化以及与硼酸的络合反应等缩酮和缩醛化反应与硼酸的络合反应二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质物理性质：性状：多数为固体（糖基少的可为晶体，糖基多的可呈无定型粉末），有吸湿性。多数为无色，少数有颜色如黄酮苷、花色苷、蒽醌苷等一般无味，个别有甜味或苦味。溶解性:苷具有一定的亲水性，一般可溶于热水、甲醇、乙醇等极性有机溶剂；而苷元为亲脂性，大多易溶亲脂性有机溶剂，难溶于水。

二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质物理性质：影响苷的溶解度的因素：

①与组成的糖的数目、性质有关：糖数增多、苷元比例相应减小，则苷的亲水性增大。

②与苷元的结构有关：脂肪族大分子苷元（如甾醇苷、萜醇苷等）的单糖苷，由于糖所占的比例相应变小，则亲脂性增加。

③碳苷在水或其他溶剂中溶解度均较小。二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应

苷键的裂解反应是研究苷类和多糖的重要反应。苷键具有一般缩醛（酮）的性质，在稀酸或酶作用下，苷键发生断裂，水解成为苷元和糖

①酸催化水解：苷键的缩醛（酮）结构，在水或稀醇溶液中，易被稀盐酸、稀硫酸、醋酸、甲酸等催化水解二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应①酸催化水解：二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应①酸催化水解：苷键酸解反应由易到难规律形成苷键的N、O、S、C四个原子中，水解由易到难的程度为N-苷>O-苷>S-苷>C-苷在p-π共轭作用下：酚苷、烯醇苷的苷元在苷键原子质子化时，酚苷、烯醇苷比醇苷易于水解二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应①酸催化水解：苷键酸解反应由易到难规律呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解在吡喃糖苷中五碳糖苷>甲基五碳糖苷>六碳糖苷>七碳糖苷>糖醛酸苷氨基糖特别是2-氨基糖苷最难水解，其水解由易到难为2，6-二去氧糖苷＞2-去氧糖苷＞6-去氧糖苷＞2-羟基糖苷＞2-氨基糖苷二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应②碱催化水解：苷键具有缩醛（酮）结构，对碱性试剂相对稳定，不易被碱催化水解。但若苷元为酸、酚、有羰基共轭的烯醇类、成苷羟基的β位有吸电子基取代的苷，这些苷键因具有一定的酯的性质，遇碱可以发生水解。二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应③酶催化水解：酶是专属性很强的生物催化剂，酶催化水解具有反应条件温和、专属性高等优势，可有效避免酸、碱催化水解对糖和苷元结构的进一步破坏二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应④乙酰解反应：乙酰解反应是用醋酐及酸（H2SO4、HClO4、CF3COOH、ZnCl2、BF3等）水解部分苷键的类似于酸催化水解苷键的化学反应二、糖和苷的理化性质（二）苷的理化性质化学性质：苷的裂解反应⑤氧化开裂反应：Smith降解法是常用的氧化裂解法，即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，使其水解成苷元、多元醇和羟基乙醛等产物。三、糖和苷的提取分离技术（一）糖的提取与分离多糖的提取多糖的提取常用冷水、热水、热或冷的0.1～1mol/LNaOH或KOH水溶液、热或冷的1%HAc水溶液或苯酚等。通常先用甲醇或1∶1的乙醇、乙醚混合液脱脂，然后用水加热提取2～3次，每次4～6小时，最后再用0.5mol/LNaOH水溶液提取2次，将多糖分为水溶和碱溶两部分。提取液经浓缩后以等量或数倍量的甲醇或乙醇、丙酮等沉淀，所获的粗多糖反复溶解与醇沉，进行提取。三、糖和苷的提取分离技术（一）糖的提取与分离多糖的分离纯化（1）除蛋白：通过上述获得的多糖一般为粗多糖，含有较多蛋白质需要除去。常用的除蛋白质方法包括Sevage法、三氯乙酸法、酶解法、三氟三氯乙烷法等。（2）分离纯化：分级沉淀法：糖分子随着其聚合度的增大，在不同浓度的甲醇、乙醇、丙酮中具有不同的溶解度季铵盐沉淀法：季铵盐能够与酸性多糖生产不溶性沉淀沉淀法三、糖和苷的提取分离技术（一）糖的提取与分离多糖的分离纯化（2）分离纯化：凝胶柱色谱法：凝胶柱色谱可将多糖按分子大小和形状不同分离开来纤维素柱色谱法：纤维素柱色谱法分离多糖，通常以水和不同浓度乙醇作为洗脱剂，水溶性大的先出柱，水溶性差的最后出柱。将离子交换色谱和纤维素色谱结合制成一系列离子交换纤维素，可以分离酸性多糖、中性多糖和黏多糖三、糖和苷的提取分离技术（一）糖的提取与分离多糖提取分离实例：三、糖和苷的提取分离技术（二）苷的提取与分离苷的提取

天然药物中，苷通常与能水解苷键的酶共存，若在潮湿的环境中碾碎原药材，或用冷水浸泡原料药粉末，会使苷与酶接触发生苷键的酶解反应，生产次级苷甚至苷元三、糖和苷的提取分离技术（二）苷的提取与分离苷的分离

溶剂法：利用苷类物质的溶解性差异，将提取液浓缩所得的提取物，选用合适的溶剂溶出苷类成分。凝胶色谱法：根据苷类化合物的分子大小各异可采用凝胶色谱法进行纯化。柱色谱法：利用苷类化合物分子结构上的差异性，用不同的色谱载体，如硅胶、聚酰胺、反相硅胶、纤维素等进行分离四、糖和苷的检识（一）糖的检识化学方法Molish反应：取待检液1mL，加入3%的α-萘酚乙醇溶液1～3滴，摇匀，然后沿试管壁缓慢加入浓H2SO4，静置，若在两液面交界处出现紫红色环，说明待检液中含有糖。Fehling反应：用于检识还原性糖，含有醛基或酮基的还原性糖能使Fehling试剂还原，产生砖红色氧化亚铜沉淀。四、糖和苷的检识（一）糖的检识化学方法Tollen反应：也称为银镜反应，用于检识还原性糖。Tollen试剂（银氨溶液）与还原性糖反应，析出的银在薄层板或滤纸上为褐斑，在试管壁上则呈光亮银镜。非还原糖对Fehling反应和Tollen反应呈阴性。但将反应液酸水解后再进行Fehling反应或Tollen反应，如果为阳性反应，说明存在多糖或苷类。Seliwanoff反应：用于检识酮糖和醛糖。糖与浓盐酸反应后再与间苯二酚反应，酮糖显鲜红色，醛糖显淡红色。蒽酮-硫酸反应：用于多糖的检识。糖经农H2SO4水解后，与蒽酮反应生成蓝绿色衍生物。四、糖和苷的检识（一）糖的检识色谱方法

纸色谱法：因糖分子剂型较大，适合用纸色谱法进行检识。常用的展开剂为水饱和的有机溶剂，如正丁醇-乙酸-水（4：1：5上层）、正丁醇-乙醇-水（4∶2∶1）和水饱和的苯酚等。常用的显色剂有硝酸银试剂、三苯四氮唑盐试剂，硝酸银试剂显色后产生棕褐色斑点，三苯四氮唑盐试剂使单糖或还原性低聚糖显红色。以纸色谱检识糖类通常需以标准品同时点样作为对照。四、糖和苷的检识（一）糖的检识色谱方法

薄层色谱法：通常选用硅胶色谱板作固定相，用极性较大的含水溶剂为展开剂，如正丁醇-乙酸-水（4∶1∶5上层）、氯仿-甲醇-水（65∶35∶10下层）、乙酸乙酯-正丁醇-水（4∶1∶5上层）等三元溶剂系统。常用的显色剂除硝酸银试剂外，还有茴香醛-硫酸试剂、α-萘酚-浓硫酸试剂。喷显色剂后一般需在100℃左右加热数分钟至斑点显现四、糖和苷的检识（二）苷的检识

苷的检识方法有核磁