1、天然药物化学天然药物化学第二章第二章 糖和苷糖和苷 天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分2第二章第二章 糖和苷糖和苷 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学 第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类 第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质 第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解 第五节第五节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第六节第六节 糖链的结构测定糖链的结构测定第七章第七章 糖及苷的提取分离糖及苷的提取分离 天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分3概述概述第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学 糖又称作糖又称作碳水化合物碳水化合物(carbohydrates
2、)，是自然界存在的是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、脂质一起称为生命活动所必需的四大类化核酸、蛋白质、脂质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）和多合物。按照其聚合程度可分为单糖、低聚糖（寡糖）和多糖等。糖等。苷类又称配糖体苷类又称配糖体(glycoside)，是由糖或糖的衍生物等与，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。另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。天然药物化学天然药物化学nFischer投影式：投影式：n主碳链上
3、下排列主碳链上下排列n氧化程度较高的一端在上氧化程度较高的一端在上n水平方向的价键和与之相结合的基团水平方向的价键和与之相结合的基团指向纸面的前方指向纸面的前方n主碳链上下两端的价键和所结合的基主碳链上下两端的价键和所结合的基团指向纸面后方团指向纸面后方单糖结构的表示方法：单糖结构的表示方法：Fisher式式 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学以以D-葡萄糖为例葡萄糖为例天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分5 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学单糖结构的表示方法：单糖结构的表示方法：OHHHOHOHHOHHCH2OHCHOOCH2OHHHOHHOHOHHOHHO
4、CH2OHHHOHHOHOHHHOHOOOOFisher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-端基碳端基碳天然药物化学天然药物化学nHaworth式：式：nFischer投影式的右侧基团一律投影式的右侧基团一律写在写在Haworth式环的面下式环的面下n左侧基团一律写在面上左侧基团一律写在面上n将环状将环状Fischer式的成环碳原子式的成环碳原子旋转旋转120，使环张力为最小，使环张力为最小n再将此投影式向右倾倒再将此投影式向右倾倒90 单糖结构的表示方法：单糖结构的表示方法：Haworth式式Fisher式式 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立
5、体化学天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分7 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学绝绝 对对 构构 型：型：离端基碳最远的碳原子的构型离端基碳最远的碳原子的构型 D型型 L型型(Haworth式限于羰基碳与该原式限于羰基碳与该原子成环的）子成环的）OHHHOHOHHOHHCH2OHCHOOHHHOHOHHOHHCH2OHCHOOCH2OHHHOHHOHOHHOHOCH2OHHHOHHOHOHHOH D型L型 D型L型Fisher式式 Haworth式式 天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分8nHaworth式式n五碳吡喃型糖五碳吡喃型糖nC4位羟基面下位羟
6、基面下D型糖，型糖，C4位羟基面上位羟基面上L型糖型糖H,OHOOHOHOHD木糖 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学天然药物化学天然药物化学nHaworth式式n甲基五碳、六碳吡喃型糖、五碳呋喃型糖甲基五碳、六碳吡喃型糖、五碳呋喃型糖nC4-R或或C5-R在面下在面下L型糖，型糖，C4-R或或C5-R在面上在面上D型糖型糖2023年2月4日7时58分9H,OHOD鸡纳糖OHOHOHCH3H,OHOL鼠李糖OHOHOHCH3 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分10 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学差向异构体：差向异构
7、体：单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，该原子成为单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，该原子成为端基碳，形成的一对异构体称为端基差向异构体，具端基碳，形成的一对异构体称为端基差向异构体，具有有、两种构型。两种构型。OCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHOHHOCH2OHHHOHHOHOHHOHH-D-L-D-L-C1相对于相对于C5的构型，因此的构型，因此-D-糖和糖和-L-糖的端基碳原子的糖的端基碳原子的构型是一样的。构型是一样的。Haworth式：式：1、五碳吡喃型糖，端基碳的羟基与、五碳吡喃型糖，端基碳的羟基与C4羟基
8、羟基同侧同侧型，异侧型，异侧 型型2、甲基五碳、六碳吡喃型糖、五碳呋喃型糖甲基五碳、六碳吡喃型糖、五碳呋喃型糖C4-R或或C5-R与与端基碳的羟基端基碳的羟基同侧同侧 型，异侧型，异侧型型Fischer式：式：新形成的羟基与距离端基碳最远的手性碳原子的羟基新形成的羟基与距离端基碳最远的手性碳原子的羟基同侧同侧型，异侧型，异侧 型型天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分11第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学单糖的构象：单糖的构象：呋喃型糖呋喃型糖:五元氧环五元氧环,信封式信封式 吡喃型糖吡喃型糖:椅式构象为优势构象椅式构象为优势构象(C1,1C式式)4C1式式,简称简称C1
9、式式1C4式式,简称简称1C式式天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分12a 键键 e 键的书写方法：键的书写方法：面上的碳面上的碳a键键在面上在面上 面下的碳面下的碳a键键在面下在面下 e 键键隔键平行隔键平行 第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学单糖的构象：单糖的构象：天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分13一、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(aldopentoses)有有L-阿拉伯糖阿拉伯糖(L-arabinose)，D-木糖木糖(D-xylose)
10、，D-来苏糖来苏糖(D-lyxose)，D-核糖核糖(D-ribose)等。等。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类H,OHOOHOHOHD木糖H,OHOOHOHD核糖O OH H天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分142、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-葡萄糖葡萄糖最为常见。最为常见。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类H,O HOD 葡 萄 糖O HO HO HH
11、2CO HH,O HOD 甘 露 糖O HO HO HH2CO H天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分153、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。下等。下 图为图为-D-果糖的结构：果糖的结构：第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类(OH)CH2OHOOHOHOHD-果糖(OH)CH2OHOOHOHOHL-山梨糖天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分16第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类H,OHOD鸡纳糖OHOHOHCH34、甲基五碳糖、甲基五碳糖 常见
12、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)。如。如L-鼠李糖的结构。鼠李糖的结构。H,OHOL鼠李糖OHOHOHCH3天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分175、支碳链糖、支碳链糖 糖链中含有支链，如糖链中含有支链，如D-芹糖芹糖(D-apiose)和和D-金缕梅糖金缕梅糖 (D-hamamelose,结构如下结构如下)第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类D-金缕梅糖金缕梅糖天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分186、氨基糖氨基糖(amino sugar)单糖的一个或几
13、个醇羟基置换成单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基。如庆大霉素的结构：氨基。如庆大霉素的结构：OCH2NH2NH2OOHONH2NH2OOHNHCH3OH绛红 糖胺 2-脱氧 链酶胺 加 洛 糖胺 第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分19 第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类7、去氧糖、去氧糖(deoxysugars)单糖分子的一个或二个羟基被氢原单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖，常见的有子取代的糖，常见的有6-去氧糖、甲基五碳糖、去氧糖、甲基五碳糖、2,6-二去氧二去氧糖及其糖及其3-O-甲醚等。该类糖在甲醚等。该类糖在强心苷强心苷
14、和和微生物代谢产物微生物代谢产物中多中多见，并有一些特殊的性质。如见，并有一些特殊的性质。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。OH3COOHCH3H,OH碳霉糖碳霉糖天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分208、糖醛酸糖醛酸(uronic acid)单糖分子中的伯醇基氧化成羧基，常单糖分子中的伯醇基氧化成羧基，常结合成苷类或多糖存在，常见的如葡萄糖醛酸结合成苷类或多糖存在，常见的如葡萄糖醛酸(glucuronic acid)和半乳糖醛酸和半乳糖醛酸(galactocuronic acid)。OOHOHHOCO
15、OHH,OHOOHOHOHCOOHH,OHOH,OHOHOOHHOH第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分21糖醛酸易环合成内酯，在水溶液中呈平衡状态。糖醛酸易环合成内酯，在水溶液中呈平衡状态。OOHOHHOCOOHH,OHOOHOHOHCOOHH,OHOH,OHOHOOHHOH第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分22第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类二、低聚糖二、低聚糖(oligosaccharides，寡糖，寡糖)：由由29个单糖通个单糖通 过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖
16、。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 就没有就没有 还原性。还原性。天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分23化学命名：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。把除末端糖之外的叫糖基，并标明连接位置和苷键构型。OOOOOH,OHOD-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)
17、蔗糖蔗糖(sucrose,非还原糖非还原糖)6-O-D-xylopyranosyl-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-O-D-glucopyranosylD-fructofuranose第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分24 植物中的三糖大多是以蔗糖为基本结构再接上其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。延长，也是非还原性糖。OOOOOOOOO第二节第二节 糖和苷的
18、分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分25 三三、多聚糖、多聚糖(polysaccharides,多糖多糖)是由是由10个以上的单糖基通过苷键连接而成。个以上的单糖基通过苷键连接而成。聚合度：聚合度：100以上至几千以上至几千 性质：性质：与单糖和寡糖不同，无甜味，非还原性与单糖和寡糖不同，无甜味，非还原性 分类：分类：1.按按功能功能分分 水不溶的水不溶的 直糖链型，主要形成动植物的支持组织。直糖链型，主要形成动植物的支持组织。ex.纤维素，甲壳素纤维素，甲壳素 溶于热水溶于热水 形成胶体溶液，多支链型，动植物的贮存养料。形成胶体溶液，多支链型，动植物的贮存养料
19、。ex.淀粉，肝糖元淀粉，肝糖元第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分26 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.第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类
20、天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分27四四、苷类、苷类(glycoside)(又称配糖体又称配糖体)苷的定义：糖或糖的衍生物（氨基糖、糖醛酸等）的端基碳上的羟基与另苷的定义：糖或糖的衍生物（氨基糖、糖醛酸等）的端基碳上的羟基与另一非糖物质一非糖物质(苷元或配基）通过缩合而成的化合物称为苷。苷元或配基）通过缩合而成的化合物称为苷。苷类化合物的组成：苷类化合物的组成：苷元苷元(配基配基)：非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌，：非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌，三萜等。三萜等。苷类苷类 苷键：将二者连接起来的化学键，通过苷键：将二者连接起来的化学键，通过O,N,S等原子或直接通过等原子或
21、直接通过 N-N键相连键相连 糖糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等)第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分28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、次级苷。根据生物体内的存在形式：分为原生苷、次级苷。根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷。根据苷元连接糖基的位置数：单糖链苷、二糖链苷根据苷元连接糖基的位置数：单糖链苷、二糖链苷。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。苷类化合物的命名
22、：苷类化合物的命名：以以-in 或或 oside 作后缀。作后缀。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分29一一 氧苷：氧苷：苷元与糖基通过氧原子相连，根据苷元与糖缩合的基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：团的性质不同，分为以下几类：(1)醇苷：醇苷：是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。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。比较常见，如本书所讲皂苷，强心苷均属此类。(2)酚苷：酚苷：苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。较常见，如黄酮苷、
23、蒽醌苷多属此类。较常见，如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分30(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，在酸和酶催化时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。生成的苷元易于水解。生成的苷元-羟基腈很不稳定，立即分解为醛羟基腈很不稳定，立即分解为醛(酮酮)和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发生异构化。和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发生异构化。该类化合物中的芳香族氰苷，分解后生成苯甲醛（有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
24、酸，因而可以用于镇咳。如苦杏典型的苦杏仁味）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仁可用于镇咳，正是由于其中的苦杏仁苷(amygdalin)分分解后可释放少量解后可释放少量HCN的结果。的结果。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分31+稀 酸酶浓 酸稀 酸OOHOONOOOHCNHOOOOHCNHOOOOCHNH4+NH3CH-OOCOOOOOOOOH-COHCOOHCHOHCOOH苦杏仁苷第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分32(4)酯苷：酯苷：苷元的羟
25、基与糖端基脱水而成的苷。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。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郁金香(Tulipa hybrida)中的化合物山慈菇苷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，苷元由排反应，苷元由C1OH转至转至C6OH上，同时失去抗真菌活性。上，同时失去
26、抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯A(tulipalin A)。OOCH2OHCH2OOOCH2OHCH2OOOCH2H,OHglu+山慈菇苷山慈菇内酯A第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分33(5)吲哚苷：吲哚苷：指吲哚醇和糖形成的苷，在豆科和蓼科中有分布，苷元无色，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，具有反式结构，中药青黛就是粗制靛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，民间用以外涂治疗腮腺炎，有抗病毒作用。蓝，民间用以外涂治
27、疗腮腺炎，有抗病毒作用。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类靛靛 苷苷天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分34二二 硫苷：硫苷：是糖的端基是糖的端基OH与苷元上巯基缩合而成的苷。与苷元上巯基缩合而成的苷。如萝卜中的如萝卜中的萝卜苷。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，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。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。OSCNC
28、H2CH2CHCHSCH3OOSO3-RCNSOSO3glcKH2CCHCH2CNSOSO3glcK芥子苷通式黑芥子苷第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分35三三 氮苷：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。如核苷类化合物。要物质。如核苷类化合物。四四 碳苷：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，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如黄
29、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。见。碳苷常与氧苷共存，它的形成是由碳苷常与氧苷共存，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，糖总是连在碳苷分子中，糖总是连在有间苯二酚或间苯三酚结构的环上。黄酮碳苷的糖基均在有间苯二酚或间苯三酚结构的环上。黄酮碳苷的糖基均在A环的环的6位或位或8位。碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。位。碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时5
30、8分36OOHOHOO 如豆科植物葛和野葛的根中含如豆科植物葛和野葛的根中含有的葛根素有的葛根素(puerarin)对心血管对心血管系统有较强的活性，有明显的扩系统有较强的活性，有明显的扩张冠状动脉，增加冠脉流量，降张冠状动脉，增加冠脉流量，降低血压的作用。该化合物即为异低血压的作用。该化合物即为异黄酮的碳苷，黄酮的碳苷，8位直接与葡萄糖相位直接与葡萄糖相结合。结合。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分37一一、氧化反应：、氧化反应：单糖分子中有醛单糖分子中有醛(酮酮)、醇羟基和邻二醇等结构，均可以与一定的氧化、醇羟基和邻二醇等结构，均可以
31、与一定的氧化剂发生氧化反应，一般都无选择性。剂发生氧化反应，一般都无选择性。1.-CHO的氧化反应的氧化反应第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质还原糖，邻二酚羟基，还原糖，邻二酚羟基，邻三酚羟基（邻三酚羟基（+）水解前（水解前（-），水解后（），水解后（+），），低聚糖、多聚糖、苷低聚糖、多聚糖、苷天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分38第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质2.邻二羟基的氧化反应邻二羟基的氧化反应 过碘酸和四醋酸铅的选择性较高，一般只作用于邻二羟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：基上。以过碘酸氧化反应为例：（1）过碘
32、酸反应的过碘酸反应的基本方式：基本方式：作用缓和，选择性高，限于同作用缓和，选择性高，限于同邻二醇、邻二醇、-氨基醇、氨基醇、-羟基醛羟基醛(酮酮)、邻二酮和某些活性次甲基上、邻二酮和某些活性次甲基上，基本反应如，基本反应如下：下：天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分39CCOHOHIO4-CHO+OHCCCOHOIO4-CHO+COOHCCCOHOH2IO4-CHO+OHCCCNH2OH2IO4-CHO+OHCOHHCOOH+NH3第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分40(2)作用机理：作用机理：先生成先生成五元环状酯的中
33、间体五元环状酯的中间体。在酸性或碱性介质中，过碘酸以。在酸性或碱性介质中，过碘酸以一价的一价的H2IO5（水合离子）作用。（水合离子）作用。上述机理可以解释在弱酸或中性介质中，顺式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反应快二元醇比反式的反应快 得多，因为顺式结构有利于五元环中间体的形成。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，就比三个互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，就比三个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为反式的容易氧化得多，故对同样的六碳吡喃糖苷，半乳
34、糖和甘露糖苷的氧化速率比葡萄糖苷高。氧化速率比葡萄糖苷高。第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学n另外另外,有些结构刚性较强，使得反式邻二醇有些结构刚性较强，使得反式邻二醇固定在环的两侧而无扭转的可能，此时虽固定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，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。对阴性结果的判断应慎重。2023年2月4日7时58分41第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分42(3)反应特点：反应特点：反应反应定量定量进行；进行；在在水溶液水溶液中进行或中进行或
35、有水溶液有水溶液（否则不反应）；（否则不反应）；反应速度：反应速度：顺式顺式 反式反式 （因顺式易形成环式中间体）；（因顺式易形成环式中间体）；游离游离单糖产物及消耗过碘酸用单糖产物及消耗过碘酸用Fischer式计算式计算;成苷成苷时糖产物及消耗过碘酸用时糖产物及消耗过碘酸用Haworth式计算式计算;在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应。在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应。第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分43(4)用途：用途：推测糖中邻二推测糖中邻二-OH多少；多少；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还
36、是呋喃糖；OO HO HO HO ROOHC H2O HO RHIO4HIO4具 邻 三-OH可 产 生 甲 酸无 甲 酸 产 生第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分44推测低聚糖和多聚糖的聚合度；推测低聚糖和多聚糖的聚合度；推测推测1,3连接还是连接还是1,4连接连接（糖与糖连接的位置）（糖与糖连接的位置）OOROROOROR-D-葡 萄 糖第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分45二、糠醛形成反应：二、糠醛形成反应：单糖的浓酸单糖的浓酸(410N)作用下，失三分子水，生成具有呋喃环结构
37、的糠作用下，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。物。五碳糖生成的是糠醛（五碳糖生成的是糠醛（R=H），），甲基五碳糖生成的是甲基五碳糖生成的是5-甲糠醛（甲糠醛（R=CH3)，六碳糖生成的是六碳糖生成的是5-羟甲糠醛羟甲糠醛(R=CH2OH)。糠醛衍生物和许多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芳胺、酚类可缩合成有色物质，可用于糖的显色和检出出。如。如Molish试剂试剂是浓硫酸和是浓硫酸和-萘酚。萘酚。ORCHO第三节第三节 糖的化学性质糖的
38、化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分46Molish反应：反应：样品样品+浓浓H2SO4 +-萘酚萘酚 棕色环棕色环多糖、低聚糖、单糖、苷类多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反应反应均为阳性均为阳性第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分47三、羟基反应三、羟基反应糖的糖的-OH反应反应醚化、酯化和缩醛（酮）化。醚化、酯化和缩醛（酮）化。反应活性：反应活性：最高的半缩醛羟基（最高的半缩醛羟基（C1-OH）其次是伯醇基（其次是伯醇基（C6-OH）C2-OH次之。次之。羟基活性顺序羟基活性顺序C1C6C2C4C3（伯醇因其
39、处于末端的空间，对反应有利，因此活性高于（伯醇因其处于末端的空间，对反应有利，因此活性高于仲醇。）仲醇。）第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分48（一）缩酮和缩醛化反应（一）缩酮和缩醛化反应 酮或醛在脱水剂如矿酸、无水酮或醛在脱水剂如矿酸、无水ZnCl2、无水、无水CuSO4等存在下可与多元醇的二个有适当空间位置等存在下可与多元醇的二个有适当空间位置的羟基易形成环状缩酮（的羟基易形成环状缩酮（ketal）和缩醛（）和缩醛（acetal）。）。酮类易与顺邻酮类易与顺邻-OH生成生成 五元环状物五元环状物 醛类易与醛类易与1,3-双双-OH生成
40、生成 六元环状物六元环状物 第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分49 糖糖+丙酮丙酮 五元环缩酮五元环缩酮 (异丙叉衍生物异丙叉衍生物)糖糖+丙酮丙酮 六元环缩酮六元环缩酮(双异丙叉衍生物双异丙叉衍生物)例：当糖例：当糖具有顺邻具有顺邻-OH时，其生成五元环状物（异丙叉衍生物）：时，其生成五元环状物（异丙叉衍生物）：OOMeMeOOOOO+H2SO4-H2O-D-半 乳 糖1,2;3,4-二-O-异 丙 叉-D-半 乳 吡 喃 糖第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分50当糖结构中当糖结构
41、中无顺邻无顺邻-OH时，则易转变为呋喃糖结构，再生时，则易转变为呋喃糖结构，再生成五元环状物（异丙叉衍生物）成五元环状物（异丙叉衍生物）。OOOOOD-葡萄糖转变成呋呋喃糖硫酸丙 酮1,2;5,6-二-O-喃糖结构异丙叉-D-葡萄糖第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分51糖糖+苯甲醛苯甲醛 六元环状缩醛六元环状缩醛 （苯甲叉衍生物）（苯甲叉衍生物）例如：例如：葡萄糖甲苷葡萄糖甲苷+苯甲醛苯甲醛(具具1,3-OH结构结构)以上方法主要目的是保护以上方法主要目的是保护-OH。OOOHC6H5OMe反式的 4,6-O-苯 甲 叉-D-葡萄吡喃糖
42、甲 苷第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分52（二）（二）硼酸络合反应硼酸络合反应 糖的邻二糖的邻二-OH可与许多试剂生成络合物，借生成络合物的某些物理常数可与许多试剂生成络合物，借生成络合物的某些物理常数的改变，可以有助于糖的分离、鉴定和构型推定。的改变，可以有助于糖的分离、鉴定和构型推定。重要的如：硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子络合物等。重要的如：硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子络合物等。糖糖+硼酸硼酸 络合物（络合物（酸性增加、可离子化酸性增加、可离子化）（H3BO3是接受电子对的是接受电子对的Lewis酸）酸）第三节第三节 糖的化
43、学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分53硼酸络合反应的应用：硼酸络合反应的应用：络合后，中性可变为酸性，因此可进行酸碱中和滴定；络合后，中性可变为酸性，因此可进行酸碱中和滴定；可进行离子交换法分离；可进行离子交换法分离；可进行电泳鉴定；可进行电泳鉴定；在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析。在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析。第三节第三节 糖的化学性质糖的化学性质天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分54 研究苷类的化学结构，必须了解苷元结构、糖的组成、糖和研究苷类的化学结构，必须了解苷元结构、糖的组成、糖和糖的连接方式，以及苷元和糖的连接方式等。糖的连
44、接方式，以及苷元和糖的连接方式等。为此必先使用某种方法使苷键切断。为此必先使用某种方法使苷键切断。酸催化水解反应酸催化水解反应 乙酰解反应乙酰解反应 碱催化水解和碱催化水解和消除反应消除反应 酶催化水解反应酶催化水解反应 氧化开裂法（氧化开裂法（Smith降解法）降解法）第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分55一、酸催化水解反应一、酸催化水解反应 苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。水解反应是苷原子先苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。水解反应是苷原子先质子化，然后断键生成阳碳离子或半椅型的中间体，在水中溶剂质子化，然后断键生成阳碳离子或半椅型
45、的中间体，在水中溶剂化而成糖。化而成糖。OO ROO ROHOHOOH2OH,OH H+H+-ROH+阳碳离子半 椅 式中间体+H2O+-H+第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分56酸水解的规律酸水解的规律：苷原子不同，酸水解难易顺序：苷原子不同，酸水解难易顺序：N O S C （C-苷最难水解，从碱度比较也是上述顺序）苷最难水解，从碱度比较也是上述顺序）呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。因五元呋喃环的颊性使各取代基处在重叠位置，形成水解中间体可因五元呋喃环的颊性使各取代基处在重叠位置，形成水解中间体可使张力减小，故有利于水解。
46、使张力减小，故有利于水解。酮糖较醛糖易水解酮糖较醛糖易水解酮糖多为呋喃结构，而且酮糖端基碳原子上有酮糖多为呋喃结构，而且酮糖端基碳原子上有-CH2OH大基团取代，大基团取代，水解反应可使张力减小。水解反应可使张力减小。第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分57吡喃糖苷中：吡喃糖苷中：吡喃环吡喃环C5上取代基越大越难水解上取代基越大越难水解，水解速度为：五碳糖，水解速度为：五碳糖 甲甲基五碳糖基五碳糖 六碳糖六碳糖 七碳糖七碳糖 C5上有上有-COOH取代时，最难水取代时，最难水 （因诱导使苷原子电子密度降低）（因诱导使苷原子电子密度降低）氨基取代
47、的糖较氨基取代的糖较-OH糖难水解，糖难水解，-OH糖又较去氧糖难水解。糖又较去氧糖难水解。2,6-二去氧糖二去氧糖 2-去氧糖去氧糖 3-去氧糖去氧糖 羟基糖羟基糖 2-氨基糖氨基糖 第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分58在构象相同的糖中在构象相同的糖中:a键键(竖键竖键)-OH多则易水解。多则易水解。芳香属苷较脂肪属苷易水解芳香属苷较脂肪属苷易水解。如：酚苷如：酚苷 萜苷、甾苷萜苷、甾苷（因苷元部分有供电结构，而脂肪属苷元无供电结构）（因苷元部分有供电结构，而脂肪属苷元无供电结构）苷元为苷元为小小基团苷键基团苷键横横键比键比竖竖键键易水解
48、易水解(e a)（横键易质子化）（横键易质子化）苷元为苷元为大大基团苷键基团苷键竖竖键比键比横横键键易水解易水解(a e)（苷的不稳定性促使其易水解）（苷的不稳定性促使其易水解）第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分59二、乙酰解反应二、乙酰解反应1常用试剂：醋酐常用试剂：醋酐+酸酸 所用酸如：所用酸如：H2SO4、HClO4、CF3COOH或或Lewis酸（酸（ZnCl2、BF3）等。）等。2反应条件：一般是在室温放置数天。反应条件：一般是在室温放置数天。3反应机理：反应机理：与酸催化水解相似，以与酸催化水解相似，以CH3CO+(乙酰基，乙酰基
49、，Ac）为进攻基团。）为进攻基团。第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分60乙酰解反应易发生糖的端基异构化。乙酰解反应易发生糖的端基异构化。OOAcOAcOAcOAcOAcOOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcORHOOAcOAcOAcOAcOAcAcOOAcOAcCH2OAcAcOOAcH,OAcOAcOAcOAcOAc+_第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分614反应速率：反应速率：苷键邻位有电负性强的基团（如环氧基）可使反苷键邻位有电负性强的基团（如环氧基）可使反应变
50、慢。应变慢。-苷键的葡萄糖双糖的反应速率：苷键的葡萄糖双糖的反应速率：（乙酰解易难程度）（乙酰解易难程度）（16）（14）（13）（12）第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分625用途用途酰化可以保护苷元上的酰化可以保护苷元上的-OH，使苷元增加亲，使苷元增加亲脂性，可用于提纯和鉴定。脂性，可用于提纯和鉴定。乙酰解法可以开袭一部分苷键而保留另一部乙酰解法可以开袭一部分苷键而保留另一部分苷键。分苷键。第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解天然药物化学天然药物化学2023年2月4日7时58分63三、碱催化水解和三、碱催化水解和消除反应消除反应 一般苷键
