天然藥物化學(xué)第二章-糖和苷

1、第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)物理性質(zhì)一物理性質(zhì)一 性狀：性狀： 形：形：苷類化合物多數(shù)是固體，其中糖基少的可以苷類化合物多數(shù)是固體，其中糖基少的可以成結(jié)晶，糖基多的如皂苷，則多呈具有吸濕性的無成結(jié)晶，糖基多的如皂苷，則多呈具有吸濕性的無定無形粉末。定無形粉末。 味：味：苷類一般是無味的，但也有很苦的和有甜味苷類一般是無味的，但也有很苦的和有甜味的，如甜菊苷的，如甜菊苷(stevioside),是從甜葉菊的葉子中提取是從甜葉菊的葉子中提取得到的，得到的，屬于貝殼杉烷型四環(huán)二萜的多糖苷，比蔗屬于貝殼杉烷型四環(huán)二萜的多糖苷，比蔗糖甜糖甜300倍，臨床上用于糖尿病患者作甜味劑用，倍，臨床上用于糖尿病患者作

2、甜味劑用，無不良反應(yīng)。無不良反應(yīng)。 色：色：苷類化合物的顏色是由苷元的性質(zhì)決定的。苷類化合物的顏色是由苷元的性質(zhì)決定的。糖部分沒有顏色糖部分沒有顏色 。物理性質(zhì)二物理性質(zhì)二 溶解性：溶解性：l化合物糖苷化以后，由于糖的引入，結(jié)構(gòu)中增化合物糖苷化以后，由于糖的引入，結(jié)構(gòu)中增加了親水性的羥基，因而親水性增強。加了親水性的羥基，因而親水性增強。l苷類的親水性與糖基的數(shù)目有密切的關(guān)系，苷類的親水性與糖基的數(shù)目有密切的關(guān)系， l用不同極性的溶劑順次提取藥材時，在各提取用不同極性的溶劑順次提取藥材時，在各提取部分都有發(fā)現(xiàn)苷類化合物的可能。部分都有發(fā)現(xiàn)苷類化合物的可能。 碳苷與氧苷不同，無論在水中還是在其他

3、溶碳苷與氧苷不同，無論在水中還是在其他溶劑中溶解度一般都較小。劑中溶解度一般都較小。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)物現(xiàn)性質(zhì)三物現(xiàn)性質(zhì)三 旋光性：旋光性： 多數(shù)苷類化合物呈左旋，但水解后，由于生成的多數(shù)苷類化合物呈左旋，但水解后，由于生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。因此，比較糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。因此，比較水解前后旋光性的變化，也可以用以檢識苷類化合水解前后旋光性的變化，也可以用以檢識苷類化合物的存在。但必須注意，有些低聚糖或多糖的分子物的存在。但必須注意，有些低聚糖或多糖的分子也都有類似的性質(zhì)，因此一定要在水解產(chǎn)物中肯定也都有類似的性質(zhì)，因此一定要在水解產(chǎn)物中肯定苷元的有無，才能

4、判斷苷類的存在。苷元的有無，才能判斷苷類的存在。 第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)糖和苷的化學(xué)性質(zhì)糖和苷的化學(xué)性質(zhì)與糖的分離和結(jié)構(gòu)鑒定密切相關(guān)的反應(yīng)：與糖的分離和結(jié)構(gòu)鑒定密切相關(guān)的反應(yīng)：l氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)l糠醛的形成反應(yīng)糠醛的形成反應(yīng)l羥基反應(yīng)羥基反應(yīng)l羰基反應(yīng)羰基反應(yīng)l硼酸絡(luò)合反應(yīng)硼酸絡(luò)合反應(yīng)第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)一、一、氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)過碘酸反應(yīng)過碘酸反應(yīng)l適用范圍：鄰二醇，-氨基醇，-羥基醛（酮），鄰二酮和某些活潑次甲基等結(jié)構(gòu)。l特點：定量，一個鄰二醇，消耗一分子過碘酸；水溶液或親水有機溶劑中進行；鄰二醇順式反應(yīng)比反式快。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)CCOHHHOHCCCOHHHOH OHHIO4

5、CHOOHC+ +IO4CHOOHC+ + +HCOOHCCOHHHOIO4CHOOHC+ +2第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)OOOOCH33IO4-OOHCOHCOCHOOHCOOCH3+ HCOOH第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)反應(yīng)機理：反應(yīng)機理：酸性或中性介質(zhì)酸性或中性介質(zhì)五元環(huán)狀酯中間體五元環(huán)狀酯中間體C-OHC-OH+ H2IO5C-OC-OI =O=OOHC=OC=O+ HIO3 + H2O第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)OOCH3OOCH3OOCH3甲基-D-甘露糖 甲基-D-半乳糖 甲基-D-葡萄糖在弱酸性或中性介質(zhì)中，順式在弱酸性或中性介質(zhì)中，順式1,2-二元醇比二元醇比反式的反應(yīng)快的多。反式的

6、反應(yīng)快的多。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)應(yīng)用：應(yīng)用：l常用于糖類和多元醇結(jié)構(gòu)研究。從過碘酸的消常用于糖類和多元醇結(jié)構(gòu)研究。從過碘酸的消耗量到甲醛或甲酸等的生成量測定，對糖的結(jié)耗量到甲醛或甲酸等的生成量測定，對糖的結(jié)構(gòu)推測等都有很大的作用。構(gòu)推測等都有很大的作用。l游離的單糖按游離的單糖按Fisher式，成苷的糖按式，成苷的糖按Haworth 式估算消耗的過碘酸的克分子數(shù)。式估算消耗的過碘酸的克分子數(shù)。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)二、糠醛的形成反應(yīng) 單糖在濃酸作用下，脫水，生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物。多糖先水解成單糖，然后再脫水生成相同的產(chǎn)物。糖醛酸先脫羧，再形成糠醛。ORCHO糠醛 5-甲糠醛5-羥甲

7、糠醛 R = H, R = CH3, R = CH2OH,第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)應(yīng)用：檢測糖類應(yīng)用：檢測糖類l原理原理：糖在濃酸的作用下發(fā)生糠醛反應(yīng)，所生：糖在濃酸的作用下發(fā)生糠醛反應(yīng)，所生成的糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合生成成的糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合生成有色物質(zhì)。有色物質(zhì)。l試劑試劑： 有機酸有機酸:（三氯乙酸、草酸等）或無機酸（硫（三氯乙酸、草酸等）或無機酸（硫酸、磷酸等）酸、磷酸等） 酚或胺類：含有活潑亞甲基并有共軛未飽和酚或胺類：含有活潑亞甲基并有共軛未飽和系統(tǒng)的化合物，如：苯酚，萘酚，苯胺。系統(tǒng)的化合物，如：苯酚，萘酚，苯胺。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)lMolish反應(yīng)

8、：濃硫酸和反應(yīng)：濃硫酸和 -萘酚萘酚OROHO糠醛與糠醛與 -萘酚縮合物（紫色）萘酚縮合物（紫色）常用的層析顯色劑：鄰苯二甲酸和苯胺常用的層析顯色劑：鄰苯二甲酸和苯胺第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)三、羥基反應(yīng)l糖的羥基反應(yīng)包括：醚化反應(yīng)、酰化反應(yīng)和縮酮（醛）反應(yīng)。l羥基的活潑性：半縮醛羥基(C1-OH ） 伯醇基(C6-OH) C2-OH其它仲醇基e -OH a-OH 第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)羥基反應(yīng)羥基反應(yīng)( (一一) ) 醚化（甲基化）反應(yīng)醚化（甲基化）反應(yīng)l常采用的有常采用的有:甲醚化、三甲硅醚化和三苯甲醚化反應(yīng)。甲醚化、三甲硅醚化和三苯甲醚化反應(yīng)。甲基化常用的方法：甲基化常用的方法：Kuhn

9、改良法：改良法：在二甲基甲酰胺（在二甲基甲酰胺（DMF）溶液中溶液中用用CH3I和和Ag2O,或或(CH3)2SO4和和BaO/Ba(OH)2進行進行反應(yīng)。反應(yīng)。箱守法（箱守法（Hakomori)：在二甲基亞砜（在二甲基亞砜（DMSO）中用中用NaH和和CH3I進行反應(yīng)。進行反應(yīng)。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)羥基反應(yīng)羥基反應(yīng)( (二二) )酰化反應(yīng)?；磻?yīng)包括：乙?；蛯妆交酋；０ǎ阂阴；蛯妆交酋；７磻?yīng)條件：在醋酐加醋酸鈉，或醋酐中加氯化鋅反應(yīng)條件：在醋酐加醋酸鈉，或醋酐中加氯化鋅或在醋酐加吡啶溶液中反應(yīng)，得到全乙酰化的糖或在醋酐加吡啶溶液中反應(yīng)，得到全乙酰化的糖。將糖作成縮醛（酮）可

10、進行部分乙?；⑻亲鞒煽s醛（酮）可進行部分乙?；?。用途：用途：NMR測定，鑒別羥基數(shù)目；測定，鑒別羥基數(shù)目；GC-MS連用，連用，決定多糖連接點。決定多糖連接點。羥基反應(yīng)羥基反應(yīng)( (三三) )縮酮和縮醛反應(yīng)縮酮和縮醛反應(yīng)l酮或醛在脫水劑存在下和多元醇的兩個有適當(dāng)空間位置的羥基易形成環(huán)狀縮酮或縮醛l縮酮反應(yīng)：一般酮類易與順鄰羥基形成五元環(huán)狀物l縮醛反應(yīng)：醛類易與1,3-雙羥基生成六元環(huán)狀物 第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì) 糖與丙酮生成的五元環(huán)縮酮稱為異丙叉衍生物，又稱丙酮加成物。 -D-半乳糖半乳糖 1,2;3,4-二二-O-異丙叉異丙叉- -D-半乳吡喃糖半乳吡喃糖O+ CH3COCH3H2SO

11、4OOOOO第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)應(yīng)用應(yīng)用: 保護游離糖的一對或兩對羥基。保護游離糖的一對或兩對羥基。OCH2-OCH2-OOO(CH3)2SO4NaOHOCH2-OCH2-OH3COOOHCl/H2OOH3CO第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)四、羰基反應(yīng)四、羰基反應(yīng)還原糖和還原糖和一分子苯肼一分子苯肼縮合生成糖縮合生成糖苯腙苯腙，多數(shù)糖，多數(shù)糖苯腙是水溶性的，選擇適當(dāng)?shù)碾驴梢灾频锰请暌员诫晔撬苄缘?，選擇適當(dāng)?shù)碾驴梢灾频锰请暌澡b別糖類，也可用于分離和純化糖。鑒別糖類，也可用于分離和純化糖。糖和過量的苯肼糖和過量的苯肼作用，在作用，在C1和和C2導(dǎo)入導(dǎo)入兩分子苯兩分子苯肼肼，生成，生成糖脎糖脎。多難

12、溶于水，有好晶型。多難溶于水，有好晶型。2-去氧糖不成脎去氧糖不成脎。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)CHOCH2OHCH=NNHC6H5CH2OHC6H5NHNH2CH=NNHC6H5C=NNHC6H5CH2OHC6H5NHNH2D-D-葡萄糖脎D-五、硼酸絡(luò)合反應(yīng) 糖的鄰二羥基與許多試劑可生成絡(luò)合物，可用于糖的分離、鑒定和構(gòu)型推定。第三節(jié) 糖和苷的理化性質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）苷鍵的裂解（糖鏈的降解）l酸催化水解反應(yīng)(醇解)l乙酰解反應(yīng)l堿催化水解和-消除反應(yīng)l酶催化水解l過碘酸裂解反應(yīng)OORH- H+OORHH+ ROH- ROHOHOH+ H2O- H2OOOH2HOOHH+

13、H+- H+ H+第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）水解難易影響因素:苷原子的電子云密度電子云密度 和空間環(huán)境空間環(huán)境l苷原子不同:N-苷 O-苷 S-苷 C-苷（由易到難）l呋喃糖 吡喃糖 (50-100倍)l酮糖醛糖l吡喃糖苷中C5位的取代基越大越難水解,即:五碳糖甲基五碳糖六碳糖七碳糖-COOH取代l去氧糖羥基糖氨基糖OORNH2OOROOROH醇苷OHOOHOHCH2OHOHOOHOOHOHCH2OHOCH2OH醇甙酚甙 a - 易質(zhì)子化，苷元為大基團： a - e -（穩(wěn)定性）第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）NOOOOHOO朱朱砂砂蓮蓮苷苷第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）酸水解方法酸水

14、解方法l酸水 510% HCl/H2SO4l 兩相水解法：對酸不穩(wěn)定苷元用酸水/有機溶劑（后加）lTLC斑點水解第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解） 苷元為酸、酚、有羰基共軛的烯醇類等，苷鍵具有酯的性質(zhì)，遇堿能水解。第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）酶促反應(yīng)具有專屬性高，條件溫和的特點。麥芽糖酶（maltase）專使-葡萄糖苷鍵水解。杏仁苷酶（emulsin）是一種-葡萄糖苷水解酶。用酶水解苷鍵可以獲知苷鍵的構(gòu)型，可以保持苷元結(jié)構(gòu)不變，還可以保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖，以便獲知苷元和糖、糖和糖之間的連接方式。第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）OHOOHOHCH2OHOROHCOHCOCH2OHOR

15、IO4BH4HHOCH2HOCH2OCH2OHORHCOOH+ +HOCH2HOCH2CHOOHCH2OHROH+ + +苷元結(jié)構(gòu)容易改變的苷以及C-苷的水解特別適宜。但不適于苷元上也有1，2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類。 第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）OHOOHOHCH2OHROHCOHCOCH2OHRIO4BH4HHOCH2HOCH2OCH2OHRHCOOH+ +HOCH2HOCH2CH2OHOHCH2OHR+ + +RIO4CHOHCOOHC-苷的水解：比原苷元多一個醛。苷的水解：比原苷元多一個醛。第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）第四節(jié) 苷鍵的裂解（糖鏈的降解）第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì) 一般1H

16、-NMR譜中，糖端基質(zhì)子信號在4.3-5.5，其余部分在3.2-4.2左右，因此可以從端基質(zhì)子數(shù)了解糖的種類和個數(shù)。第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì)OHOH2CHOOHHHORHOOHOH2CHOOHHORHHO-D-葡萄糖- D-葡萄糖六碳吡喃糖苷，當(dāng)是葡萄糖或半乳糖，-構(gòu)型其J1，2為8 Hz左右，而-構(gòu)型雙面角近60，J1，2為4 Hz左右。第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì)OHOH2CHOHOHHORHOOHOH2CHOHOHORHHO-D-甘露糖- D-甘露糖而甘露糖和鼠李糖難于區(qū)分端基碳的構(gòu)型。第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì) JC，H也可對六碳吡喃糖苷的豎鍵（即-型）和橫鍵（-型）的鑒定有很大幫助，前者為

17、160-165Hz，后者為170-175Hz。 13C-NMR：anomeric 碳：98-110，型在低場C2 C4碳：70-85C5 、C6碳：60-65CH3（甲基五碳糖）：18第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì)苷化位移（glycosidation shift）糖的端基羥基成苷后，端基碳（C1）和苷元的-C的化學(xué)位移均向低場移動，而相鄰的碳（-C）稍向高場移動，偶爾也有稍向低場移動的，這種苷化前后的位移變化，稱做苷化位移。第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì)苷化位移規(guī)律：苷化位移規(guī)律：u醇苷：端基及-C向低場苷元為鏈狀，苷化位移隨伯、仲、叔遞減。苷元為環(huán)醇，若-C有烷基取代，苷化位移與苷元位及糖的端基手性有關(guān)

18、:苷元位及糖的端基手性相同，與-C無取代相似。苷元位及糖的端基手性不同， 苷化位移比-C無取代大。第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì)苷化位移規(guī)律：苷化位移規(guī)律：u 酚苷： 與醇苷相反， -C向高場， -C向低場。u酯苷： 與醇苷相反， -C向高場， -C向低場。第五節(jié) 糖的核磁共振性質(zhì)第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)的測定三個問題：三個問題： 單糖組成單糖組成 糖的連接順序和位置糖的連接順序和位置 苷鍵構(gòu)型苷鍵構(gòu)型 （一）純度鑒定（一）純度鑒定 常用的純度鑒定法有：官能團分析；比旋度；常用的純度鑒定法有：官能團分析；比旋度；毛細管氣相層析；毛細管氣相層析；HPLC等。等。 電泳是常用的鑒定純度方法。電泳是常用的鑒定純度

19、方法。 第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)的測定多糖的分子量只是一種統(tǒng)計平均值。（二）分子量的測定（二）分子量的測定 單糖、低聚糖及其苷的分子量測定目前大多用質(zhì)譜法。在不同型號的Sephadex或Sepharose柱層析上測定多糖分子量是用量小、操作簡便的方法。工作中需要一系列結(jié)構(gòu)相似的已知分子量的多糖作標(biāo)準(zhǔn)曲線。第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)的測定（三）單糖的鑒定（三）單糖的鑒定1、糖的種類 一般是將苷鍵全水解，水解產(chǎn)物鑒定。色譜法：PC；TLC；GC（衍生物）；HPLCNMR：化學(xué)位移；J值化學(xué)法：如Molish反應(yīng)2、糖的數(shù)目的確定主要根據(jù)NMR：碳譜 90110；氫譜 46 2D-NMR；MS等。第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)的測

20、定（四）單糖之間連接位置的決定 將糖鏈全甲基化，然后水解苷鍵，鑒定所獲得的甲基化單糖，其中游離-OH的部位就是連結(jié)位置。 目前常使用 13C-NMR 方法，主要是通過歸屬各碳信號，以確定產(chǎn)生苷化位移的碳。第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)的測定 （五）糖鏈連接順序的決定早期是緩和水解法。將糖鏈水解成較小的片斷（各種低聚糖）再分析。 質(zhì)譜分析也以用于低聚糖的結(jié)構(gòu)研究。自旋晶格弛豫時間T1是結(jié)構(gòu)研究中常用的另外一個參數(shù)。一般說外側(cè)糖比內(nèi)側(cè)糖的T1 值大。第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)的測定觀察兩糖之間質(zhì)子的遠程偶合確定。OOAcOOHOOOAcHOOAcHHAcOAcOAcOAcOOAcHAcOH3.893.66第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)

21、的測定（六）苷鍵構(gòu)型的確定（六）苷鍵構(gòu)型的確定核磁共振技術(shù)核磁共振技術(shù)酶催化水解酶催化水解 分子旋光差法（分子旋光差法（KlyneKlyne法）法） KlyneKlyne將苷和苷元的分子旋光差與組成該苷將苷和苷元的分子旋光差與組成該苷元的糖的一對甲苷的分子旋光度進行比較，數(shù)值元的糖的一對甲苷的分子旋光度進行比較，數(shù)值上相接近的一個便是與之有相同苷鍵的一個（參上相接近的一個便是與之有相同苷鍵的一個（參見見9494）。）。第六節(jié) 糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第七節(jié) 糖和苷的提取分離為防止苷在提取中發(fā)生水解，可用乙醇或沸水作為溶劑進行提取。 通常是將生藥的乙醇或甲醇提取物順次以石油醚脫脂，以乙醚或氯仿抽出苷元，以乙酸乙酯抽出單糖苷或少糖苷，再以丁醇提取多糖苷。 常用的提取方法有： 一、離子交換層析 二、凝膠濾過法 三、季銨氫氧化物沉淀法 四、分級沉淀或分級溶解法 五、蛋白質(zhì)除去法第七節(jié) 糖和苷的提取分離 中中 藥藥 EtOH EtOH 提提取取物物 減減壓壓回回收收 EtOH 濃濃縮縮物物 石石油油醚醚提提取取 石石油油醚醚部部分分 殘殘留留物物 （多多為為油油脂脂） Et2O 或或 CHCl3提提取取 Et2O 或或 CHCl3 殘殘留留物物 提提取取物物（苷苷元元） EtOAc 提提取取 EtOAc 提