天然药物化学人卫第5版上课件.ppt

1、卫生部规划教材第五版卫生部规划教材第五版第一章第一章 总论总论第二章第二章 糖和苷糖和苷第三章第三章 苯丙素类苯丙素类第四章第四章 醌类化合物醌类化合物第五章第五章 黄酮类化合物黄酮类化合物第六章第六章 萜类和挥发油萜类和挥发油第七章第七章 三萜及其苷类三萜及其苷类第八章第八章 甾体及其苷类甾体及其苷类第九章第九章 生物碱生物碱 第一章第一章 一、概述一、概述三、提取分离的方法三、提取分离的方法四、结构研究方法四、结构研究方法二、生物合成二、生物合成第一章第一章 总论总论天然药物化学是药物化学的一个分支学科。它主天然药物化学是药物化学的一个分支学科。它主要用现代科学理论和技术方法研究天然化学物

2、资；具要用现代科学理论和技术方法研究天然化学物资；具体内容包括主要类型的天然化学成分的体内容包括主要类型的天然化学成分的结构类型结构类型、提提取分离方法取分离方法、结构测定等结构测定等。天然药物来源天然药物来源:植物（为主）、动物、矿物天然植物（为主）、动物、矿物天然药物中的活性成分是其药效的物资基础。药物中的活性成分是其药效的物资基础。例如：例如：一、概一、概 述述l-ephedrine 左旋麻黄素平喘、解痉CCHNHCH3HCH3HO（麻黄 Ephedra spp.中一、概一、概 述述OOHOOHrutinoseOHOHRutin 芦丁降低血管脆性、防高血压和动脉硬化的治疗辅助药（槐花米

3、Sophora japonica 的花蕾中一、概一、概 述述由于现代科学技术进步，特别是将波谱解析方法（NMR、MS、IR、UV）用于推导化合物的结构，甚至用X X晶体衍射来确定化合物结构的发展，以及分离手段的进步，天然药化的发展速度大为加快，发现的新化合物数目大为增加，微量成分、水溶性成分的分离、提纯；稳定性差的活性物资的分离等也不再是难题了。天然药物化学本身也已不再是原先的分离提取、结构鉴定，而是逐步发展成生测指导下的分离提取、结构鉴定，及半合成修饰和全合成紧密结合的一门学科。一、概一、概 述述 一、概述一、概述三、提取分离的方法三、提取分离的方法四、结构研究方法四、结构研究方法二、生物合

4、成二、生物合成第一章第一章 总论总论1)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定2)提取方法粉碎成粗粉有机溶剂法和水提法水蒸气蒸馏法升华法3)分离纯化法根据物质溶解度的不同进行分离a.温度不同,溶解度不同b.改变溶液的极性去杂c.酸碱法d.沉淀法三、提取分离的方法三、提取分离的方法根据物质分配比不同极性分离a.液-液萃取法b.反流分布法c.液滴逆流层析法d.高速逆流层析法e.GC法f.LC法:LC分配层析载体主要有-硅胶,硅藻土,纤维素等;有正反相之分;压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。三、提取分离的方法三、提取分离的方法根据物质吸附性不同极性分离a.极性吸附剂（如SiO2,Al2O3.)极

5、性强，吸附力大非极性吸附剂(如活性炭 对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。b.化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小 而定;溶剂的极性大小可按其介电常数()大小排列（极性渐大 ）:己烷 苯 无水乙醚 CHCl3 AcOEt 乙醇 甲醇 水 1.88 2.29 4.47 5.20 6.11 26.0 31.2 81.0三、提取分离的方三、提取分离的方法法c.氢键力吸附聚酰胺吸附层析-洗脱剂的洗脱力由小到大为:水 甲醇 丙酮 NaOH液 甲酰胺 尿素水液根据物质分子的大小进行分离如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20.)过泸法等根据物质解离程度不同

6、的分离法离子交换法：强酸：-SO3H强碱：-N+(CH3)3Cl-弱酸：-CO2H弱碱：-NH2(NH,N)三、提取分离的方法三、提取分离的方法 一、概述一、概述三、提取分离的方法三、提取分离的方法四、结构研究方法四、结构研究方法二、生物合成二、生物合成第一章第一章 总论总论 从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构鉴定,方法有波谱法,化学法,文献调研等。1)纯化和干燥化合物的样品2)通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断结构类型3)由波谱法等确定分子式，分子量，不饱和度；进一步推出结构官能团推出结构片断或骨架推出平面结构确定其构型，构象。四、结构研究方法四、结构研究方法一、概述一、概

7、述二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离八、糖和苷的提取分离第二章第二章 糖和苷糖和苷一、一、概述概述 糖又称作糖又称作碳水化合物碳水化合物(carbohydrates)(carbohydrates)，是，是自然界存在的一类重要的天然产物，是生命活动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、脂质一起所必需的一类物质，和核酸、蛋白质、脂质一起称为生命活动所必需的四

8、大类化合物。按照其聚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。合程度可分为单糖、低聚糖（寡糖）和多糖等。苷类又称配糖体苷类又称配糖体(glycoside)(glycoside)，是由糖或糖，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。联接而成的化合物。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、大枣等均含有大量糖类。苷类种类繁

9、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、一、概述概述一、概述一、概述二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离八、糖和苷的提取分离第二章第二章 糖和苷糖和苷单糖结构的表示方法：O

10、HHHOHOHHOHHCH2OHCHOOCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHHOHOOOO二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学Fisher式式 Haworth式式成环状结构后，多了一个手性碳成环状结构后，多了一个手性碳-端基碳端基碳 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）OHHHOHOHHOHHCH2OHCHOOHHHOHOHHOHHCH2OHCHOOCH2OHHHOHHOHOHHOHOCH2OHHHOHHOHOHHOH D型L型 D型L型二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学绝绝 对对 构构 型：型：端基碳(anome

11、ric carbon)的相对构型 型型(Haworth式限于羰基碳与 该原子成环的）是C1相对于C5的构型，因此-D-糖和-L-糖的端基碳原子的构型是一样的。差向异构体：差向异构体：二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学OCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHOHH-D-L-D-L-吡喃糖(pyranose，六员环)呋喃糖(furanose，五员环)，吡喃糖的优势构象椅式。OOOOOO4C11C41,4BB1,42CO5H441414141245单糖的构象：单糖的构象：二、单糖的立体化学二、

12、单糖的立体化学一、概述一、概述二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离八、糖和苷的提取分离第二章第二章 糖和苷糖和苷CHOCCCCH2OHOHHHHOHHOOOH,OHOHOHOHH,OHOHOHOHOH,OHOHOHHOH2C三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类一、一、单糖单糖:已发现已发现200多种多种,3C8C,多以结合态存在多以结合态存在.可分为以下几类可分为以下几类:1、五碳醛碳、五碳醛碳(

13、aldopentoses)有有L-阿拉伯糖阿拉伯糖(L-arabinose)，D-木糖木糖(D-xylose)，D-来来苏糖苏糖(D-lyxose)，D-核糖核糖(D-ribose)等。等。L-阿拉伯糖的结构如下：阿拉伯糖的结构如下：三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类2、六碳醛糖、六碳醛糖(aldohexose)常见的有常见的有D-葡萄糖葡萄糖(D-glucose)，D-甘露糖甘露糖(D-mannose)，D-阿洛糖阿洛糖(D-allose)，D-半乳糖半乳糖(D-galactose)等。其中以等。其中以D-葡萄糖最为常见。葡萄糖最为常见。CHOCCCCOHHHHOOHHOOH,OHOHOHOH

14、H,OHOHHOHOOH,OHOHOHHOH2CHOHCH2OHCH2OHHOH2CCHOHCH2OHHCCCCHHOOHHOHOOHOHOHOHOCH2OHHOHCH2OHOHCH2OHHCH2OHH三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类3、六碳酮糖、六碳酮糖(ketohexose,hexulose)如如D-果糖果糖(D-fructose)，L-山梨糖山梨糖(L-sorbose)等。下图为等。下图为-D-果糖的结构：果糖的结构：返回返回4、甲基五碳糖、甲基五碳糖 常见的有常见的有L-鼠李糖鼠李糖(L-rhamnose)，L-夫糖夫糖(L-fucose)和和D-鸡纳糖鸡纳糖(D-quinovose)

15、。如。如L-鼠李糖的结构。鼠李糖的结构。5、支碳链糖 糖链中含有支链，如D-芹糖(D-apiose)和D-金缕梅糖(D-hamamelose,结构如下)CH2OHCCCCOHHHHOOOHHOOHHOHCH3OHHCH3H,OH三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类OOHHOHOH,OHCH2OHCH2OHCCCCH2OHOHHOH2COHHOHH6、氨基糖氨基糖(amino sugar)单糖的一个或几个醇羟基单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基。如庆大霉素的结构：置换成氨基。如庆大霉素的结构：7、去氧糖、去氧糖(deoxysugars)单糖分子的一个或二个羟单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖，常

16、见的有基被氢原子取代的糖，常见的有6-去氧糖、甲基五去氧糖、甲基五碳糖、碳糖、2,6-二去氧糖及其二去氧糖及其3-O-甲醚等。该类糖在强心甲醚等。该类糖在强心苷和微生物代谢产物中多见，并有一些特殊的性质。苷和微生物代谢产物中多见，并有一些特殊的性质。如如L-黄花夹竹桃糖黄花夹竹桃糖(L-thevetose)是是2,6-二去氧糖的二去氧糖的3-O-甲醚。甲醚。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类OCH2NH2NH2OOHONH2NH2OOHNHCH3OH绛红 糖胺 2-脱氧 链酶胺 加 洛 糖胺 OH3COOHCH3H,OH8、糖醛酸糖醛酸(uronic acid)单糖分子中的伯醇基氧化成单糖分子中

17、的伯醇基氧化成羧基，常结合成苷类或多糖存在，常见的如葡萄糖醛羧基，常结合成苷类或多糖存在，常见的如葡萄糖醛酸酸(glucuronic acid)和半乳糖醛酸和半乳糖醛酸(galactocuronic acid)。OOHOHHOCOOHH,OHOOHOHOHCOOHH,OHOH,OHOHOOHHOH三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类糖醛酸易环合成内酯，在水溶液中呈平衡状态。OOHOHHOCOOHH,OHOOHOHOHCOOHH,OHOH,OHOHOOHHOH三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类二、低聚糖二、低聚糖(oligosaccharides，寡糖，寡糖)：由由29个单糖通个单糖通 过苷键键合而成

18、的直链或支链的聚糖称低聚糖。过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖。分类：分类：按单糖个数分为按单糖个数分为 单糖、二糖、三糖单糖、二糖、三糖等；等；按有无游离的醛基或酮基分为按有无游离的醛基或酮基分为还原糖和非还原还原糖和非还原 糖，若两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖糖，若两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖 就没有还原性。就没有还原性。化学命名：把除末端糖之外的叫糖基，并标明连接位置和苷键构型。OOOOOH,OHO三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类D-葡萄糖葡萄糖 1 2-D-果糖果糖樱草糖樱草糖(primverose,还原糖还原糖)蔗糖蔗糖(sucrose,非还原糖非还原糖)6-O-D-xy

19、lopyranosyl-D-glucopyranose也可命名也可命名 D-木糖木糖 1 6-D-葡萄糖葡萄糖2-D-果糖果糖2-O-D-glucopyranosylD-fructofuranose 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。OOOOOOOOO三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类 三、多聚糖(polysaccharides,多糖)是由10个以上的单糖基通过苷键连接而成。聚合度：100以上至几千 性质：与单糖和寡糖不同，无甜味，非还原性 分类：1.按功能分 水不溶的，直糖链型，主要形成动植物的支持组织。ex.纤维素，

20、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。ex.淀粉，肝糖元三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类 2.按按组成组成分分 由一种单糖组成由一种单糖组成均多糖均多糖(homosaccharide)由二种以上单糖组成由二种以上单糖组成杂多糖杂多糖 (heterosaccharide)系统命名：系统命名：均多糖：均多糖：在糖名后加字尾在糖名后加字尾-an，如葡聚糖为如葡聚糖为glucan。杂多糖：杂多糖：几种糖名按字母顺序排列后，再加字尾几种糖名按字母顺序排列后，再加字尾-an，如葡萄甘露聚糖为如葡萄甘露聚糖为glucomannan.四、苷类(glycosi

21、de)(又称配糖体)苷类化合物的组成：苷元(配基)：非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌，三萜等。苷类 苷键：将二者连接起来的化学键，可通过 O,N,S等原子或直接通过N-N键相连。糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等)苷类化合物的命名：以-in 或 oside 作后缀。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类苷类化合物的苷类化合物的分类：分类：根据生物体内的存在形式：分为原生苷、次根据生物体内的存在形式：分为原生苷、次 级苷。级苷。根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷三糖苷。根据苷元连接糖基的位置数：单糖链苷、二根据苷元连接糖基的位置数：单糖链苷、二 糖链苷糖链

22、苷。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。碳苷。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类一 氧苷：苷元与糖基通过氧原子相连，根据苷元与糖缩合的基团的性质不同，分为以下几类：(1)醇苷：是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。比较常见，如本书所讲皂苷，强心苷均属此类。(2)酚苷：苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。较常见，如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类(3)氰苷：氰苷：主要是指主要是指-羟基腈的苷。羟基腈的苷。该类化合物多为水溶性，不易结晶，在酸和酶该类化合物多为水溶性，不易结晶，在酸和酶催化时易于水解。生成的苷元催化时易于水解。生成的苷元

23、-羟基腈很不稳定，立羟基腈很不稳定，立即分解为醛即分解为醛(酮酮)和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发生异构化。生异构化。该类化合物中的芳香族氰苷，分解后生成苯甲该类化合物中的芳香族氰苷，分解后生成苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和氢氰酸，因而可以用于镇醛（有典型的苦杏仁味）和氢氰酸，因而可以用于镇咳。如苦杏仁可用于镇咳，正是由于其中的苦杏仁苷咳。如苦杏仁可用于镇咳，正是由于其中的苦杏仁苷(amygdalin)分解后可释放少量分解后可释放少量HCN的结果。的结果。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类+稀 酸酶浓 酸稀 酸OOHOONOOOHCNHOOOOHCNHOOOOCHN

24、H4+NH3CH-OOCOOOOOOOOH-COHCOOHCHOHCOOH苦杏仁苷三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类(4)酯苷：苷元的羟基与糖端基脱水而成的苷。酯苷的特点：苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，易为稀酸和稀碱水解。例如，存在于所有百合科植物，特别是郁金香属植物如杂种郁金香(Tulipa hybrida)中的化合物山慈菇苷A(tuliposide A)，有抗真菌活性。但该化合物不稳定，放置日久易起酰基酰基重排反应，苷元由C1OH转至C6OH上，同时失去抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯A(tulipalin A)。OOCH2OHCH2OOOCH2OHCH2OOOCH2H,

25、OHglu+山慈菇苷山慈菇内酯A三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类 某些二萜和三萜醇苷常有双糖链，其中一个糖链有接在羧基上成酯苷结构，尤其在三萜皂苷中多见。如中药地榆的根和根茎能凉血止血，除了含有鞣质外，还含有乌苏酸的苷，如地榆皂苷E是一个双糖链的苷，其中一个为酯苷。OSCNCH2CH2CHCHSCH3OOSO3-三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类(5)吲哚苷：吲哚苷：指吲哚醇和糖形成的苷，在豆科和蓼科中指吲哚醇和糖形成的苷，在豆科和蓼科中有分布，苷元无色，但易氧化是暗蓝色的靛蓝，有分布，苷元无色，但易氧化是暗蓝色的靛蓝，具有反式结构，中药青黛就是粗制靛蓝，民间具有反式结构，中药青黛就是粗制靛蓝，

26、民间用以外涂治疗腮腺炎，有抗病毒作用。用以外涂治疗腮腺炎，有抗病毒作用。(p69结结构）构）三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类二 硫苷：是糖的端基OH与苷元上巯基缩合而成的苷。如萝卜中的萝卜苷。芥子苷是存在于十字花科植物中的一类硫苷，其通式如下，几乎都是以钾盐的形式存在。经其伴存的芥子酶水解，生成的芥子油含有异硫氰酸酯类、葡萄糖和硫酸盐，具有止痛和消炎作用。OSCNCH2CH2CHCHSCH3OOSO3-RCNSOSO3glcKH2CCHCH2CNSOSO3glcK芥子苷通式黑芥子苷三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类三 氮苷：糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮苷，是生物化学领域中的重要物质。如核

27、苷类化合物。四 碳苷：是一类糖基和苷元直接相连的苷。组成碳苷的苷元多为酚性化合物，如黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌和没食子酸等。尤其以黄酮碳苷最为常见。碳苷常与氧苷共存，它的形成是由 苷元酚羟基所活化的邻对位的氢与糖的端基羟基脱水缩合而成。因此，在 碳苷分子中，糖总是连在有间二酚或间苯三酚结构的环上。黄酮碳苷的糖基均在A环的6位或8位。碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类OOHOHOO 如豆科植物葛和野葛的根如豆科植物葛和野葛的根中含有的葛根素中含有的葛根素(puerarin)对心血管系统有较强的活性，对心血管系统有较强的活性，有明显的扩张冠状动脉，增有明显的扩

28、张冠状动脉，增加冠脉流量，降低血压的作加冠脉流量，降低血压的作用。该化合物即为异黄酮的用。该化合物即为异黄酮的碳苷，碳苷，8位直接与葡萄糖相结位直接与葡萄糖相结合。合。三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类OHOHOHOHHgluOHOHHgluOHgluOHOHOOHgluglu碳苷氧苷碳苷三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类一、概述一、概述二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离八、糖和苷的提取分离第二

29、章第二章 糖和苷糖和苷一 性状：形：苷类化合物多数是固体，其中糖基少的可以成结晶，糖基多的如皂苷，则多呈具有吸湿性的无定无形粉末。味：苷类一般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，如甜菊苷(stevioside),是从甜叶菊的叶子中提取得到的，属于贝壳杉烷型四环二萜的多糖苷，比蔗糖甜300倍，临床上用于糖尿病患者作甜味剂用，无不良反应。色：苷类化合物的颜色 是由苷元的性质决 定的。糖部分没有 颜色。OCH2OHOHOHOOOCH2OHOHOHOHCOOOCH2OHOHOHOH四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(一一)物理性质物理性质二二 溶解性：溶解性：化合物糖苷化以后，由于糖的引入，结构中

30、增加化合物糖苷化以后，由于糖的引入，结构中增加了亲水性的羟基，因而亲水性增强。了亲水性的羟基，因而亲水性增强。苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往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，大分子苷元的苷元（如甾醇随着糖基的增多而增大，大分子苷元的苷元（如甾醇等）的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖等）的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水性增加，在基增多，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。水中的溶解度也就增加。因此，用不同极性的溶剂顺次提取药材时，在各因此，用不同极性的溶剂顺次提取药材时，在各提

31、取部分都有发现苷类化合物的可能。提取部分都有发现苷类化合物的可能。碳苷与氧苷不同，无论在水中还是在其他溶剂中碳苷与氧苷不同，无论在水中还是在其他溶剂中溶解度一般都较小。溶解度一般都较小。四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质 (一一)物理性质物理性质三 旋光性：多数苷类化合物呈左旋，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，比较水解前后旋光性的变化，也可以用以检识苷 类化合物的存在。但必须注意，有些低聚糖或多糖的分子也都有类似的性质，因此一定要在水解产物中肯定苷元的有无，才能判断苷类的存在。四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(一一)物理性质物理性质一、氧化反应：单糖分

32、子中有醛(酮)、醇羟基和邻二醇等结构，均可以与一定的氧化剂发生氧化反应，一般都无选择性。但过碘酸和四醋酸铅的选择性较高，一般只作用于邻二羟基上。以过碘酸氧化反应为例：(1)过碘酸反应的基本方式：作用缓和，选择性高，限于同邻二醇、-氨基醇、-羟基醛(酮)、邻二酮和某些活性次甲基上，基本反应如下：四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质CCOH OHIO4-CHO+OHCCCOH OIO4-CHO+COOH四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质CCCOHOH2IO4-CHO+OHCCCNH2OH2IO4-CHO+OHCOHHCOOH+NH3(2)糖

33、的裂解OOHOHOHOHHOH2COHCOCHOHOH2COHCOHCH2OHHCOOH3IO4-+2HCOOH+2IO4-HCHO+2HCOOHOOHOOHOHHOH2CHCOOH3IO4-+OOHOHHOH2COCH3CHOOHCOOHOH2CCHOOHCOHOH2COCH3CHHCO OHOH2CCHCHOHOH2COCH3OOHOHOOHOH四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质(3)作用机理：先生成五元环状酯的中间体。在酸性或碱性介质中，过碘酸以一价的H2IO5（水合离子）作用。结构式见书P73。上述机理可以解释在弱酸或中性介质中，顺式1,2-二元醇比反式的

34、反应快得多，因为顺式结构有利于五元环中间体的形成。在连续有三个邻羟基的化合物中，如有一对顺式的邻羟基的，就比三上互为反式的容易氧化得多，故对同样的六碳吡喃糖苷，半乳糖和甘露糖苷的氧化速率比葡萄糖苷高。如书中P73 结构A,B,C所示。四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质 另外，有些结构刚性较强，使得反式邻二醇固定另外，有些结构刚性较强，使得反式邻二醇固定在环的两侧而无扭转的可能，此时虽有邻二醇也不能在环的两侧而无扭转的可能，此时虽有邻二醇也不能发生过碘酸反应。因此，对阴性结果的判断应慎重。发生过碘酸反应。因此，对阴性结果的判断应慎重。(4)应用：应用：对糖的结构的推

35、测，如糖和苷中氧环的形式，对糖的结构的推测，如糖和苷中氧环的形式，碳原子的构型，多糖中糖的连接位置，和聚合度的决碳原子的构型，多糖中糖的连接位置，和聚合度的决定，都有很大的用处。定，都有很大的用处。四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质二、糠醛形成反应：单糖的浓酸(410N)作用下，失三分子水，生成具有呋喃环结构的糠醛类化合物。多糖则在矿酸存在下先水解成单糖，再脱水生成同样的产物。由五碳糖生成的是糠醛（R=H），甲基五碳糖生成的是5-甲糠醛（R=Me)，六碳糖生成的是5-羟甲糠醛(R=CH2OH)。糠醛衍生物和许多芳胺、酚类可缩合成有色物质，可用于糖的显色和检出。如M

36、olish试剂是浓硫酸和-萘酚。四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质ORCHO一、概述一、概述二、单糖的立体化学二、单糖的立体化学三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离八、糖和苷的提取分离第二章第二章 糖和苷糖和苷 苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物的重要反应。通过该反应，可以使苷键切断，从而更方便地了解苷元的结构、所连糖的种类和组成、苷元与糖的连接方式、糖与糖的连接方式。常用的方法有酸水解、碱水

37、解、酶水解、氧化开裂等。一、酸催化水解：苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有HCl,H2SO4,乙酸和甲酸等。反应的机理是：苷原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而成糖。以氧苷为例，其机理为：五、苷键的裂解五、苷键的裂解机理质子化 脱苷元 互变 溶剂化 脱质子 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，有利于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。主要包括两个方面的因素：(1)苷原子上的电子云密度 (2)苷原子的空间环境OHOROHORH+OHOHa OHOH2OH+H+-HORHO

38、RH2 OH2 OH+H+:+H,OH+_+-_+五、苷键的裂解五、苷键的裂解具体到化合物的结构，则有以下规律：(1)按苷键原子的不同，酸水解难易程度为：N-苷 O-苷S-苷C-苷 原因：N最易接受质子，而C上无未共享电子对，不能质子化。(2)呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解，水解速率大50 100倍。原因：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。图(3)酮糖较醛糖易水解。原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团-CH2OH 。图五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解(4)吡喃糖苷中，吡喃糖苷中，吡喃环吡喃环C5上的取代基越大越难水解上的取代基越大越难水解，故有：五碳糖故有：五碳糖甲基五碳糖

39、甲基五碳糖六碳糖六碳糖七碳糖七碳糖5 位接位接-COOH的糖的糖 原因：吡喃环原因：吡喃环C5上的取代基对质子进攻有上的取代基对质子进攻有立体阻立体阻 碍碍。图图(5)2-去氧糖去氧糖2-羟基糖羟基糖2-氨基糖氨基糖 原因：原因：2位羟基对苷原子的位羟基对苷原子的吸电子效应吸电子效应及及2位氨基位氨基 对质子的竞争性吸引对质子的竞争性吸引OOOOHOONH2O(6)芳香属苷（如酚苷）因苷元部分有供电子结构，水解比脂肪属苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。某些酚苷，如蒽醌苷、香豆素苷不用酸，只加热也可能水解。即芳香苷脂肪苷 原因：苷元的供电子效应使苷原子的电子云密度增大。五、苷键的裂解五、苷键的裂解(

40、7)苷元为小基团者苷元为小基团者，苷键，苷键横键的比苷键竖键的易于水解横键的比苷键竖键的易于水解，因，因 为横键上原子易于质子化；苷元为大基团者，苷键竖键的为横键上原子易于质子化；苷元为大基团者，苷键竖键的 比比 苷键横键的易于水解，这是由于苷的不稳定性促使水解。苷键横键的易于水解，这是由于苷的不稳定性促使水解。原因：小苷元在竖键时，环对质子进攻有原因：小苷元在竖键时，环对质子进攻有立体阻碍立体阻碍。OOHCH2OHOHOHOHR-smallOHOCH2OHOHOHOHR-smallOOHCH2OHOHOHOHR-bigOHOCH2OHOHOHOHR-big五、苷键的裂解五、苷键的裂解（8）N

41、-苷易接受质子，但当N处于酰胺或嘧啶位置 时，N-苷也难于用矿酸水解。原因：吸电子共轭效应，减小了N上的电子云 密度。例：P79 朱砂莲苷 酰胺 注意：对酸不稳定的苷元，为了防止水解引起皂元结构的改变，可用两相水解反应。（例 仙客来皂苷的水解 P80）五、苷键的裂解五、苷键的裂解 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)。乙酰解的反应机理与酸催化水解相似，它是以CH3CO+为

42、进攻基团。五、苷键的裂解五、苷键的裂解 苷发生乙酰解的速度与糖苷键的位置有关。如苷发生乙酰解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，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。可使乙酰解的速度减慢。从二糖的乙酰解速率可以看出，苷键的乙酰解从二糖的乙酰解速率可以看出，苷键的乙酰解一般以一般以1-6苷键最易断裂苷键最易断裂，其次为，其次为1-4苷键和苷键和1-3 苷键，而以苷键，而以1-2苷键最难开裂苷键最难开裂。下列为一种五糖苷的乙酰解过程，其分子组成下列为一种五糖苷的乙酰解过程，其分子组成中含有中含有D-木糖、木糖、D-葡萄糖、葡萄糖、

43、D-鸡纳糖和鸡纳糖和D-葡萄糖葡萄糖-3-甲醚。当用醋酐甲醚。当用醋酐-ZnCl2乙酰解后，乙酰解后，TLC检出了单检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化物，并与标准品对照进行糖、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。鉴定，由此可推出苷分子中糖的连接方式。五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解 乙酰化反应的乙酰化反应的操作操作较为简单，条件较温和。较为简单，条件较温和。一般可将苷类溶于醋酐或醋酐与冰醋酸的混合液一般可将苷类溶于醋酐或醋酐与冰醋酸的混合液中，加入中，加入3一一5量的浓硫酸，在室温下放置量的浓硫酸，在室温

44、下放置110天，将反应液倒入冰水中并以碳酸氢钠天，将反应液倒入冰水中并以碳酸氢钠中和至中和至pH34，再用氯仿萃取其中的乙酰化糖，再用氯仿萃取其中的乙酰化糖，然后通过柱色谱分离，就可获得单一的成分，这然后通过柱色谱分离，就可获得单一的成分，这些单一成分再用些单一成分再用TLC或或GC进行鉴定。进行鉴定。三、碱催化水解：一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，故多数苷是采用稀酸水解。但是，酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和-吸电子基取代的苷易为碱所水解,如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。但有时得到的是脱水苷元。例如藏红花苦苷的水解：原因：其中藏红花苦苷苷键的邻位碳原子上有受吸电子基团活化的氢原

45、子，当用碱水解时引起消除反应而生成双烯结构。五、苷键的裂解五、苷键的裂解HHOHOglcOHOglcOH-OH-CHOCC四、酶催化水解酶水解的优点:专属性高,条件温和.(P83).用酶水解苷键可以获知苷键的构型，可以保持苷元的结构不变，还可以保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷元和糖、糖和糖之间的连接方式。酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的专一性的认识.例 P83 转化糖酶-水解-果糖苷键 麦芽糖酶-水解-葡萄糖苷键 杏仁苷酶-水解-葡萄糖苷键,专属性较低 纤维素酶-水解-葡萄糖苷键目前使用的多为未提纯的混合酶。五、苷键的裂解五、苷键的裂解 用过碘酸氧化1,2-二元醇的反应可以用

46、于苷键的水解,称为Smith裂解,是一种温和的水解方法.适用的情况:苷元结构不稳定,C-苷 不适用的情况:苷元上也有1,2-二元醇反应的基本方法:五、苷键的裂解五、苷键的裂解OCH2OHOHOHOHORIO4-OCH2OHOROHCOHCBH4-OCH2OHORHOH2CHOH2CH+CH2OHCH2OHOHCHOCH2OHROH+应用于应用于碳苷碳苷的情况的情况:五、苷键的裂解五、苷键的裂解OCH2OHOHOHOHRIO4-BH4-H+CH2OHCH2OHOHCHOHRCH2OHIO4-R CHOHCOOH+苷元不稳定的苷,以及碳苷用此法进行水解,可得到完整的苷元,这对苷元的研究具有重要的意

47、义.此外,从降解得到的多元醇,还可确定苷中糖的类型.如联有葡萄糖,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;联有阿拉伯糖,木糖的C-苷经过降解后,其降解产物中有乙二醇;而联有鼠李糖,夫糖或鸡纳糖的C-苷经过降解后,其降解产物中应有丙二醇.五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解五、苷键的裂解OCH2OHOHOHRIO4-BH4-H+CH2OHCH2OHCHOHRCH2OHIO4-R CHOHCOOHOCH3OHOHOHRIO4-BH4-H+CH3CH2OHOHCHOHRCH2OHIO4-R CHOHCOOH+C-鼠 李糖苷一、概述一、概述二、单糖的立体化学二、单糖的立体化

48、学三、糖和苷的分类三、糖和苷的分类四、苷类化合物的理化性质四、苷类化合物的理化性质五、苷键的裂解五、苷键的裂解六、糖的核磁共振性质六、糖的核磁共振性质七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、糖和苷的提取分离八、糖和苷的提取分离第二章第二章 糖和苷糖和苷 NMR技术的发展，使得苷类化合物的结构鉴定比较容易进行。糖和苷类化合物NMR谱解析的难点：1 信号分布范围窄；2 偶合关系复杂。六、糖的六、糖的NMR特征特征 化学位移规律：端基质子：4.36.0ppm 特点：比较容易辨认 用途：1 确定糖基的个数 2 确定糖基的种类 3 2D-NMR谱上糖信号的归属 4 糖的位置的判断六、糖的六、糖的NMR特

49、征特征六、糖的六、糖的NMR特征特征六、糖的六、糖的NMR特征特征甲基质子：1.0ppm 特点：比较容易辨认 用途：1 确定甲基五碳糖的个数2 确定甲基五碳糖的种类3 确定甲基五碳糖的位置4 2D-NMR谱上甲基五碳糖 信号的归属六、糖的六、糖的NMR特征特征 其余质子信号：3.24.2ppm 特点:信号集中,难以解析 归属:往往需借助2D-NMR技术.六、糖的六、糖的NMR特征特征偶合常数：与两面角有关 两面角90度 J=0Hz；两面角0或180度 J8Hz；两面角60度 J4Hz对于糖质子 当2-H为直立键时，1位苷键的取向不同，1-H与2-H的两面角不同，偶合常数亦不同：-D-和-L-型

50、糖的1-H和2-H键 为双直立键，=180，J=68Hz -D-和-L-型糖的1-H为平伏键，2-H双直立键，=60，J=24Hz OHOHORHOHOHHOROHROC3HOHOORHC3HOH六、糖的六、糖的NMR特征特征 因此，六碳醛糖的优势构象为C1型，其中C2构型与D-葡萄糖相同的D-半乳糖、D-阿洛糖的优势构象中2-H均为直立键，其成苷键时，端基质子与2-H的偶合常数均为4Hz左右；而当其成苷时，端基质子与2-H的偶合常数均为8Hz左右。OHOHORHOHOHHOH2COHOHORHOHOHCH2OHOHOHORHOHOHHOH2C六、糖的六、糖的NMR特征特征-D-葡萄糖苷葡萄糖