第二章第二章糖和苷糖和苷SaccharidesandGlycosides概概 述述一、糖一、糖(saccharides)：碳水化合物：碳水化合物(carbohydrates)，是自然界存在的一类重要，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。的天然产物，是生命活动所必需的一类物质。糖、核酸、蛋白质、脂质一同称为生命活动所糖、核酸、蛋白质、脂质一同称为生命活动所必需的四大类化合物。必需的四大类化合物。按照其聚合程度可分为单糖、低聚糖寡糖按照其聚合程度可分为单糖、低聚糖寡糖和多糖等。和多糖等。二、苷类又称配糖体二、苷类又称配糖体(glycosides)，是由糖，是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质经过半缩醛或糖的衍生物等与另一非糖物质经过半缩醛或半缩酮的羟基与苷元脱水构成的化合物。或半缩酮的羟基与苷元脱水构成的化合物。非糖体非糖体X糖糖XC、O、S、N非糖体：黄酮类、蒽醌类、生物碱类、萜类等非糖体：黄酮类、蒽醌类、生物碱类、萜类等三、糖和苷生理活性三、糖和苷生理活性糖类占植物干重糖类占植物干重8090，在天然药物治疗疾病，在天然药物治疗疾病中，可以看作是药效学物质根底的运载体。中，可以看作是药效学物质根底的运载体。糖具有生理活性，如香菇多糖、猪苓多糖、黄芪糖具有生理活性，如香菇多糖、猪苓多糖、黄芪多糖具有抗肿瘤活性，成为当今研讨领域的热点。多糖具有抗肿瘤活性，成为当今研讨领域的热点。苷类种类繁多，构造不一，其生理活性也多种多苷类种类繁多，构造不一，其生理活性也多种多样成为当今研讨天然药物中不可忽视的一类成分。样成为当今研讨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。芩、桔梗、芍药等都含有苷类。单糖构造表示方法：单糖构造表示方法：Fischer式Haworth式优势构象式一、单糖构造式的表示方法一、单糖构造式的表示方法 单糖是多羟基醛或酮，是组成糖及其衍生物的单糖是多羟基醛或酮，是组成糖及其衍生物的根本单元。根本单元。第一节第一节单糖的立体化学单糖的立体化学 单单糖糖在在水水溶溶液液中中构构成成半半缩缩醛醛环环状状构构造造，即即成成呋呋喃喃糖糖和和吡吡喃糖。喃糖。- D-Glc - D-Glc具有六元环构造的糖具有六元环构造的糖吡喃糖吡喃糖pyranosepyranose具有五元环构造的糖具有五元环构造的糖呋喃糖呋喃糖furanosefuranoseFischerFischer式式: :间隔羰基最远的手性碳原子上的羟间隔羰基最远的手性碳原子上的羟基在右侧的称为基在右侧的称为D D型糖，在左侧的称为型糖，在左侧的称为L L型糖。型糖。 D- D- D- D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖L-L-L-L-鼠李糖鼠李糖鼠李糖鼠李糖二、糖的绝对构型：二、糖的绝对构型：D D，L L L- L-鼠李糖鼠李糖L-RhaL-Rha D- D-葡萄糖葡萄糖(D-Glc)(D-Glc) HaworthHaworth式式: : 1) 1)甲基五碳、六碳吡喃型糖，五碳呋喃型糖，看那个手甲基五碳、六碳吡喃型糖，五碳呋喃型糖，看那个手性碳原子上的取代基的朝向，取代基向上性碳原子上的取代基的朝向，取代基向上-D-D型；型； 取代取代基向下基向下-L-L型。型。D-D-D-D-核糖核糖核糖核糖D-RibD-RibD-RibD-Rib五碳吡喃型糖：五碳吡喃型糖：C4-OHC4-OH在面下为在面下为 D D型糖，在面上型糖，在面上 为为L-L-型糖。型糖。D-D-D-D-木糖木糖木糖木糖D-XylD-XylD-XylD-XylD-D-甘露糖甘露糖 D-D-半乳糖半乳糖举例举例 一缘由：一缘由： 单糖成环后构成了一个新的手性碳原子，称为单糖成环后构成了一个新的手性碳原子，称为端基碳。该碳原子构成的一对异构体为端基差向异端基碳。该碳原子构成的一对异构体为端基差向异构体，有构体，有、两种构型。两种构型。三、糖的相对构型：三、糖的相对构型：、 端基碳上端基碳上H H被称为端基被称为端基H H，OHOH被称为端被称为端OHOH1 1、FischerFischer投影式：投影式： 新构成的羟基与间隔羰基最远的手性碳原子上新构成的羟基与间隔羰基最远的手性碳原子上的羟基在同侧时为的羟基在同侧时为构型，在异侧时为构型，在异侧时为构型。构型。-构型构型-构型构型二表示：二表示：甲基五碳、六碳吡喃型糖：甲基五碳、六碳吡喃型糖： C5-R C5-R与端基羟基在同与端基羟基在同侧为侧为构型，异侧为构型，异侧为构型。构型。-D-D-葡萄糖葡萄糖-D-D-葡萄糖葡萄糖2 2、HaworthHaworth投影式投影式五碳呋喃型糖：五碳呋喃型糖： C4-R C4-R与端基羟基在同侧为与端基羟基在同侧为型，型，异侧为异侧为型。型。-D-D-核糖核糖-D-D-核糖核糖五碳吡喃型糖：五碳吡喃型糖： C4-OH C4-OH与端基碳上的羟基在同侧的与端基碳上的羟基在同侧的为为型，在异侧为型，在异侧为型。型。-D-D-木糖木糖-D-D-木糖木糖一、单糖类一、单糖类monosaccharidemonosaccharide 天然单糖以五碳糖、六碳糖最多，多数在生物体内呈天然单糖以五碳糖、六碳糖最多，多数在生物体内呈结合形状，只需葡萄糖、果糖等少数单糖游离存在。结合形状，只需葡萄糖、果糖等少数单糖游离存在。糖类物质根据其能否水解和分子量的大小分为单糖、低聚糖类物质根据其能否水解和分子量的大小分为单糖、低聚糖和多糖糖和多糖一五碳醛糖一五碳醛糖aldopentosealdopentose L- L-阿拉伯糖阿拉伯糖L-L-arabinose,Ara)arabinose,Ara) D- D- D- D-核糖核糖核糖核糖 D-ribose,RibD-ribose,RibD-ribose,RibD-ribose,Rib D- D-木糖木糖D-xylose,XylD-xylose,Xyl第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类Classify of Saccharides and Glycosides Classify of Saccharides and Glycosides 二六碳醛糖二六碳醛糖aldohexosesaldohexoses D- D-葡萄糖葡萄糖D-glucose,GlcD-glucose,Glc D- D- D- D-甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖 D-mannose,ManD-mannose,ManD-mannose,ManD-mannose,Man D- D-半乳糖半乳糖D-allose,AllD-allose,All D- D-果糖果糖D-fructose,FruD-fructose,Fru L- L- L- L-山梨糖山梨糖山梨糖山梨糖L-sorboseL-sorboseL-sorboseL-sorbose三六碳酮糖三六碳酮糖ketohexose,hexulose)ketohexose,hexulose)四甲基五碳醛糖四甲基五碳醛糖 L- L- L- L-鼠李糖鼠李糖鼠李糖鼠李糖L-rhamaose,RhaL-rhamaose,RhaL-rhamaose,RhaL-rhamaose,Rha L- L-夫糖夫糖L-fucoseL-fucose五支碳链糖五支碳链糖 D- D-芹糖芹糖D-apioseD-apiose L- L-链酶糖链酶糖(L-rhamaose,Rha(L-rhamaose,Rha六氨基糖六氨基糖amino sugaramino sugar NH32-2-2-2-氨基氨基氨基氨基-2-2-2-2-去氧去氧去氧去氧-D-D-D-D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 D-glucosamingD-glucosamingD-glucosamingD-glucosaming七去氧糖七去氧糖deoxysugarsdeoxysugars 碳霉糖碳霉糖L-mycaroseL-mycarose八糖醛酸：单糖中的伯醇基被氧化成羧基的化合物。八糖醛酸：单糖中的伯醇基被氧化成羧基的化合物。 D- D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸 D-glucuronic acid D-glucuronic acid D- D-半乳糖醛酸半乳糖醛酸 D- galactocuronicD- galactocuronic九糖醇九糖醇 ：单糖中的羰基被复原成羟基的化合物。：单糖中的羰基被复原成羟基的化合物。 D- D-山梨醇山梨醇D-mannitol)D-mannitol) D- D- D- D-甘露醇甘露醇甘露醇甘露醇D-mannitolD-mannitolD-mannitolD-mannitol二、低聚糖二、低聚糖oligosaccharidesoligosaccharides 1.1.按含有单糖的个数分为二糖、三糖、四糖等。按含有单糖的个数分为二糖、三糖、四糖等。2.2.按能否含有游离醛基和酮基分复原糖和非复原糖。按能否含有游离醛基和酮基分复原糖和非复原糖。 具有游离醛基或酮基的糖为复原糖。具有游离醛基或酮基的糖为复原糖。 由半缩醛或半缩酮上的羟基经过脱水缩合而成的聚由半缩醛或半缩酮上的羟基经过脱水缩合而成的聚糖没有复原性，为非复原糖。糖没有复原性，为非复原糖。由由2 29 9个单糖经过苷键结合而成的直链或支链聚糖。个单糖经过苷键结合而成的直链或支链聚糖。 槐糖复原糖槐糖复原糖) )蔗糖非复原糖蔗糖非复原糖) )-D-Glcp-(12)-D-glcp-D-Fruf-(11)-D-Glcp化学命名：把除末端糖之外的叫糖基，并标明衔接位置化学命名：把除末端糖之外的叫糖基，并标明衔接位置和苷键构型。和苷键构型。 植物中的三糖大多是以蔗糖为根本构造再接上植物中的三糖大多是以蔗糖为根本构造再接上其它单糖而成的非复原性糖，四糖和五糖是三糖构其它单糖而成的非复原性糖，四糖和五糖是三糖构造再延伸，也是非复原性糖。造再延伸，也是非复原性糖。二糖：蔗糖二糖：蔗糖三糖：棉子糖三糖：棉子糖四糖：水苏糖四糖：水苏糖五糖：毛蕊糖五糖：毛蕊糖由十个以上单糖经过苷键衔接而成的糖称为多聚糖。由十个以上单糖经过苷键衔接而成的糖称为多聚糖。三、多聚糖类三、多聚糖类polysaccharidespolysaccharides3 3：按来源：植物多糖；动物多糖：按来源：植物多糖；动物多糖分类：分类：1 1、按功能：不溶于水的作为动植物的支持组织的多糖；、按功能：不溶于水的作为动植物的支持组织的多糖； 溶于水的作为动植物的储存养料的多糖。溶于水的作为动植物的储存养料的多糖。 2 2、按单糖组成：均多糖、按单糖组成：均多糖(homosaccharide) (homosaccharide) 由同种单糖组由同种单糖组 成和杂多糖成和杂多糖(heterosaccharide)(heterosaccharide)由多种单糖组成由多种单糖组成杂多糖：几种糖名按字母顺序陈列后，再加字尾杂多糖：几种糖名按字母顺序陈列后，再加字尾-an-an， 如葡萄甘露聚糖为如葡萄甘露聚糖为glucomannan.glucomannan.系统命名：系统命名：均多糖：在糖名后加字尾均多糖：在糖名后加字尾-an-an，如葡聚糖为，如葡聚糖为glucanglucan。常见植物多糖常见植物多糖 1. 1.淀粉淀粉starchstarch 2. 2.纤维素纤维素cellulosecellulose 3. 3.果聚糖果聚糖fructans )fructans ) 4. 4.半纤维素半纤维素 hemicellucose hemicellucose 5. 5.树胶树胶gumgum 6. 6.粘液质粘液质mucilagemucilage一定义一定义 ： 苷是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质苷是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质苷元脱水构成的一类化合物。新生成化学键为苷键。苷元脱水构成的一类化合物。新生成化学键为苷键。四、苷类四、苷类(glycoside) (glycoside) (又称配糖体又称配糖体) )二组成：二组成：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。苷键：将二者衔接起来的化学键，可经过苷键：将二者衔接起来的化学键，可经过O,N,SO,N,S等原子等原子 或直接经过或直接经过N-NN-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) )苷类化合物的命名：苷类化合物的命名： 以以 -in -in 或或 oside oside 作后缀。作后缀。苷类苷类n1 1、根根据据苷苷元元的的化化学学构构造造类类型型：分分为为黄黄酮酮苷苷、蒽蒽醌醌苷苷、苯丙素苷等。苯丙素苷等。n2 2、根根据据苷苷某某些些特特殊殊性性质质或或生生理理活活性性：分分为为皂皂苷苷、强强心苷等。心苷等。 n3 3、根根据据在在生生物物体体内内是是原原生生还还是是次次生生：分分为为原原生生苷苷在在植植物物体体内内原原存存在在的的苷苷和和次次生生苷苷从从原原生生苷苷中中脱脱掉一个以上单糖的苷。掉一个以上单糖的苷。n 4 4、根据衔接单糖基的个数：、根据衔接单糖基的个数： 1 1个糖个糖单糖苷单糖苷n 2 2个糖个糖双糖苷双糖苷n 3 3个糖个糖叁糖苷叁糖苷三分类：三分类：n5 5、根据苷元衔接糖基的位置数：、根据苷元衔接糖基的位置数： n 1 1个位置成苷个位置成苷单糖链苷单糖链苷n 2 2个位置成苷个位置成苷双糖链苷双糖链苷n6 6、按端基碳构型：分、按端基碳构型：分苷，多为苷，多为L L型；型；n 苷，多为苷，多为D D型。型。n7 7、根据苷键原子的不同：分为氧苷、根据苷键原子的不同：分为氧苷O O苷、苷、氮苷氮苷N N苷、硫苷苷、硫苷S S苷、碳苷苷、碳苷C C苷苷等。在天然界中最常见的为等。在天然界中最常见的为O O苷。苷。根据苷元成苷官能团的不同将氧苷分为以下几类：根据苷元成苷官能团的不同将氧苷分为以下几类： 醇苷、酚苷、氰苷、酯苷、吲哚苷。醇苷、酚苷、氰苷、酯苷、吲哚苷。1 1氧苷氧苷醇苷：苷元上的醇羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或醇苷：苷元上的醇羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。红景天苷红景天苷红景天苷红景天苷甘草酸甘草酸甘草酸甘草酸酚苷：苷元上的酚羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酚苷：苷元上的酚羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。天然药物中为数很酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。天然药物中为数很多多, ,如：如：天麻苷天麻苷天麻苷天麻苷氰苷：是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物，氰苷：是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物，根据羟基与腈基的位置不同有：根据羟基与腈基的位置不同有： 主要有主要有-羟腈的苷羟腈的苷, ,如：如：苦杏仁苷苦杏仁苷苦杏仁苷苦杏仁苷亚麻氰苷亚麻氰苷亚麻氰苷亚麻氰苷-羟基腈很不稳定易在酸和酶的催化作用下水解得到羟基腈很不稳定易在酸和酶的催化作用下水解得到-羟腈羟腈苷元，它的性质不稳定很快就分解为醛或酮和氢氰酸，氢氰酸苷元，它的性质不稳定很快就分解为醛或酮和氢氰酸，氢氰酸是止咳的有效成分，也容易引起人和动物中毒。是止咳的有效成分，也容易引起人和动物中毒。酯苷酰苷：苷元上的羧基与糖或糖的衍生物的半缩醛或酯苷酰苷：苷元上的羧基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。山慈菇苷山慈菇苷山慈菇苷山慈菇苷A A A A吲哚苷：是吲哚醇羟基与糖脱水生成的苷。吲哚苷：是吲哚醇羟基与糖脱水生成的苷。靛苷靛苷靛苷靛苷菘蓝苷菘蓝苷菘蓝苷菘蓝苷 苷元上的巯基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半苷元上的巯基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。萝卜苷萝卜苷萝卜苷萝卜苷2硫苷硫苷 苷元上的氨基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半苷元上的氨基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。腺苷腺苷腺苷腺苷巴豆苷巴豆苷巴豆苷巴豆苷3氮苷氮苷 苷元碳上的氢与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩苷元碳上的氢与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物。异牡荆素异牡荆素芦荟苷芦荟苷4碳苷碳苷碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。一、溶解性一、溶解性多多OH：亲水性，苷比相应的苷元水溶性强。：亲水性，苷比相应的苷元水溶性强。糖分子中糖分子中OH减少，亲水性下降。如去氧糖、减少，亲水性下降。如去氧糖、甲基糖、甲氧基糖苷的水溶性均小于非去氧甲基糖、甲氧基糖苷的水溶性均小于非去氧糖。糖。二、氧化反响二、氧化反响糖分子中的醛基、酮基、醇羟基，易被氧糖分子中的醛基、酮基、醇羟基，易被氧化，天然药物中的糖多构成苷，故有应意图化，天然药物中的糖多构成苷，故有应意图义的主要是醇羟基的氧化，尤其是选择性作义的主要是醇羟基的氧化，尤其是选择性作用于邻二羟基的氧化反响将有助于糖的立体用于邻二羟基的氧化反响将有助于糖的立体构造推断。构造推断。第三节第三节糖的化学性质糖的化学性质 根本方式：根本方式：作用缓和，选择性高，限于同邻二醇、作用缓和，选择性高，限于同邻二醇、-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，根、邻二酮和某些活性次甲基上，根本反响如下：本反响如下：一过碘酸氧化反响一过碘酸氧化反响是缓和而选择性极高的糖的邻二羟基氧化反是缓和而选择性极高的糖的邻二羟基氧化反响，尤其是开裂响，尤其是开裂1，2-二元醇反响几乎是定量二元醇反响几乎是定量进展的。进展的。 糖的裂解糖的裂解过碘酸氧化反响的速度过碘酸氧化反响的速度反响速度顺式大于反式，这是由其反响机理决反响速度顺式大于反式，这是由其反响机理决议的。议的。可见顺式五元环状酯中间体的构成，同时该反可见顺式五元环状酯中间体的构成，同时该反响速度也受介质响速度也受介质pH的影响。的影响。过碘酸反响的终产物甲醛、甲酸均较稳定，可过碘酸反响的终产物甲醛、甲酸均较稳定，可被定量测定，用以推测糖的构造。被定量测定，用以推测糖的构造。二糠醛构成反响二糠醛构成反响糠醛及衍生物与糠醛及衍生物与-萘酚缩合物萘酚缩合物Molish 反响：反响：试剂：浓试剂：浓H2SO4H2SO4，萘酚萘酚MolishMolish反响用途：用来鉴别糖和苷，区别苷和苷元。反响用途：用来鉴别糖和苷，区别苷和苷元。糠醛衍生物芳胺或酚类糠醛衍生物芳胺或酚类缩合缩合显色显色苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮等苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮等样品浓样品浓H2SO4H2SO4 萘酚萘酚棕色环棕色环单糖、低聚糖、多糖、苷单糖、低聚糖、多糖、苷第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解 苷键的裂解反响就是使苷键切断，从而更方便地了解苷元的苷键的裂解反响就是使苷键切断，从而更方便地了解苷元的构造、所连糖的种类和组成、苷元与糖的衔接方式、糖与糖的构造、所连糖的种类和组成、苷元与糖的衔接方式、糖与糖的衔接方式。衔接方式。按照所用催化剂的不同可分为酸催化水解、碱按照所用催化剂的不同可分为酸催化水解、碱催化水解、酶水解和过碘酸裂解等。催化水解、酶水解和过碘酸裂解等。苷键的裂解方法有以几种分类方法：苷键的裂解方法有以几种分类方法：按裂解的程度可分为：全裂解和部分裂解；按裂解的程度可分为：全裂解和部分裂解；按所用的方法可分为均相水解和双相水解；按所用的方法可分为均相水解和双相水解；一、酸催化水解一、酸催化水解苷键属于缩醛构造，易为稀酸催化水解。苷键属于缩醛构造，易为稀酸催化水解。反响普通在水或稀醇溶液中进展。反响普通在水或稀醇溶液中进展。常用的酸有常用的酸有HCl, H2SO4, HCl, H2SO4, 乙酸和甲酸等。乙酸和甲酸等。苷键原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离苷键原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化成糖。子或半椅式的中间体，在水中溶剂化成糖。一反响的机理：一反响的机理：以氧苷为例，其机理为：以氧苷为例，其机理为：脱质子脱质子质子化质子化脱苷元脱苷元互变互变溶剂化溶剂化阳碳离子阳碳离子半椅型半椅型这主要包括两个方面的要素：这主要包括两个方面的要素： (1) (1) 苷键原子上的电子云密度苷键原子上的电子云密度 (2) (2) 苷键原子的空间环境苷键原子的空间环境 由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关键要素在于苷键原子的质子化能否容易进展，有利键要素在于苷键原子的质子化能否容易进展，有利于苷键原子质子化的要素，就可使水解容易进展。于苷键原子质子化的要素，就可使水解容易进展。N-N-苷苷O-O-苷苷S-S-苷苷C-C-苷苷1 1、苷键原子的不同，酸水解难易程度不同，其水解易难顺序为：、苷键原子的不同，酸水解难易程度不同，其水解易难顺序为：二酸水解难易程度规律：二酸水解难易程度规律：2 2、糖部分：、糖部分：1 1呋喃糖苷吡喃糖苷呋喃糖苷吡喃糖苷2 2酮糖苷醛糖苷酮糖苷醛糖苷3 3吡喃糖苷中：吡喃糖苷中： 吡喃环吡喃环C5C5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 甲基五碳糖甲基五碳糖 六碳糖六碳糖 七碳糖七碳糖 C5 C5上有上有-COOH-COOH取代时，最难水解取代时，最难水解 去氧糖水解的难易顺序去氧糖水解的难易顺序 2,6-2,6-二去氧糖苷二去氧糖苷2-2-去氧糖苷去氧糖苷6-6-去氧糖苷羟基糖苷去氧糖苷羟基糖苷2-2-氨基糖苷氨基糖苷3 3、苷元部分：、苷元部分：1 1芳香属苷芳香属苷 脂肪属苷脂肪属苷如：酚苷如：酚苷 萜苷、甾苷萜苷、甾苷2 2当苷元为小基团时当苷元为小基团时, ,横键苷键易水解；横键苷键易水解； 当苷元为大基团时当苷元为大基团时, ,竖键苷键易水解。竖键苷键易水解。( (三局限性三局限性1 1、有时会导致苷元构造改动、有时会导致苷元构造改动2 2、不能反响糖和糖的衔接位置、不能反响糖和糖的衔接位置四两相水解法四两相水解法 对酸不稳定的苷元，为了防止水解引起苷元构造的改动，对酸不稳定的苷元，为了防止水解引起苷元构造的改动，可用两相水解反响。可用两相水解反响。在水解液稀在水解液稀H H/H2O/H2O中参与与水不相混溶的有机溶剂如苯中参与与水不相混溶的有机溶剂如苯等，使水解产生的苷元立刻进入有机相，防止苷元与酸长时等，使水解产生的苷元立刻进入有机相，防止苷元与酸长时间接触而遭到破坏。间接触而遭到破坏。通常苷键对碱稳定，不易被碱水解。通常苷键对碱稳定，不易被碱水解。而酯苷、酚苷、与羰基共轭的烯醇苷、苷键而酯苷、酚苷、与羰基共轭的烯醇苷、苷键位有位有吸电子基团的苷易被碱水解。吸电子基团的苷易被碱水解。二、碱催化水解二、碱催化水解C2-OHC2-OH与苷键成反式易于碱水解，得到与苷键成反式易于碱水解，得到1,6-1,6-糖酐；成糖酐；成顺式那么得到正常的糖。顺式那么得到正常的糖。常用的苷键水解酶：常用的苷键水解酶： 转化糖酶水解转化糖酶水解-果糖苷键果糖苷键 麦芽糖酶水解麦芽糖酶水解-D-D-葡萄糖苷键葡萄糖苷键 纤维素酶水解纤维素酶水解- D- D-葡萄糖苷键葡萄糖苷键 杏仁苷酶水解杏仁苷酶水解-六碳醛糖苷键六碳醛糖苷键 芥子苷酶水解芥子苷键芥子苷酶水解芥子苷键S S苷键苷键三、酶催化水解反响三、酶催化水解反响1 1、反响条件温暖。、反响条件温暖。特点：特点：2 2、用酶水解苷键可以获知苷键的构型。、用酶水解苷键可以获知苷键的构型。3 3、可坚持苷元构造不变的真正苷元。、可坚持苷元构造不变的真正苷元。4 4、酶专属性高，选择性地催化水解某一构型的苷。、酶专属性高，选择性地催化水解某一构型的苷。特点：特点：1 1、反响条件温暖、易得到原苷元；、反响条件温暖、易得到原苷元； 2 2、可经过产物推测糖的种类、糖与糖的衔接方式以、可经过产物推测糖的种类、糖与糖的衔接方式以 及氧环大小。及氧环大小。四、过碘酸裂解反响四、过碘酸裂解反响SmithSmith降解法降解法所用试剂为：所用试剂为：NaIO4NaIO4、NaBH4NaBH4、稀酸、稀酸适用范围：苷元不稳定的苷和碳苷得到连有一个醛基的苷元适用范围：苷元不稳定的苷和碳苷得到连有一个醛基的苷元不适宜：苷元上有邻二醇羟基或易被氧化的基团的苷。不适宜：苷元上有邻二醇羟基或易被氧化的基团的苷。运用于碳苷的情况运用于碳苷的情况: : 一化学位移规律：一化学位移规律： 端基质子：端基质子：4.34.36.0ppm6.0ppm 特点特点: :比较容易识别，能确定糖基的种类和个数比较容易识别，能确定糖基的种类和个数 甲基质子：甲基质子：1.0ppm1.0ppm 特点特点: :比较容易识别能确定甲基五碳糖的种类和个数比较容易识别能确定甲基五碳糖的种类和个数 糖上其他质子信号：糖上其他质子信号：3.23.24.2ppm4.2ppm 特点特点: : 信号集中信号集中, ,难以解析难以解析第五节第五节 糖的糖的NMRNMR特征特征一、糖的一、糖的1H-NMR1H-NMR特征特征二苷键相对构型判别二苷键相对构型判别，1 1、利用、利用1-H/2-H1-H/2-H巧合常数巧合常数J J判别：判别： 二面角二面角9090度度 J J0Hz0Hz； 二面角二面角0 0或或180180度度 J J6 68Hz8Hz； 二面角二面角6060度度 J J2 24Hz4Hz (1) (1)当当2-H2-H为直立键为直立键a a键时，键时，1 1位苷键的取向不同，位苷键的取向不同，1-H1-H与与2-H2-H的两面角不同，巧合常数亦不同：的两面角不同，巧合常数亦不同：-D-D-和和-L-L-型糖：型糖：1-H1-H和和2-H2-H键为双直立键，键为双直立键， =180 =180，J J6 68Hz8Hz-D-D-和和-L-L-型糖：型糖：1-H1-H为平伏键，为平伏键，2-H2-H双直立键，双直立键， 6060，J J2 24Hz4Hz可经过可经过C1-HC1-H与与C2-HC2-H的巧合常数，来判别苷键的构型的巧合常数，来判别苷键的构型、 苷苷JH1JH1H2H26 68Hz8Hz 苷苷JH1JH1H2H2 2 24Hz4HzD-D-葡萄糖葡萄糖 (2) (2)当当2-H2-H为平伏键为平伏键e e键的情况下，键的情况下，1-H1-H无论处无论处于平伏键还是直立键，与于平伏键还是直立键，与2-H2-H的两面夹角均约的两面夹角均约6060度，度，故不能用该法判别苷键构型。故不能用该法判别苷键构型。-D-甘露糖苷甘露糖苷 -D-甘露糖苷甘露糖苷 2 2、利用门控偶技术可以得到端基质子和端基碳的、利用门控偶技术可以得到端基质子和端基碳的巧合常数，即巧合常数，即1JC1-H11JC1-H1来区别。来区别。如吡喃糖苷如吡喃糖苷 当当1-H1-H是横键质子是横键质子(-(-苷键苷键) )时，时，J=170HzJ=170Hz， 当当1-H1-H是竖键质子是竖键质子(-(-苷键苷键) )时，时，J=160HzJ=160Hz。二、糖的二、糖的13C-NMR13C-NMR特征特征 、糖上碳信号可分为几类，大致范围为：、糖上碳信号可分为几类，大致范围为： CH318( CH318(甲基五碳糖的甲基五碳糖的C6)C6)； CH2OH62(C5 CH2OH62(C5或或C6)C6)； CHOH7085(C2C3C4) CHOH7085(C2C3C4)； 端端基基碳碳9511095110-型型的的为为9797101101，而而-型型的为的为103103106ppm106ppm； 糖上甲氧基碳糖上甲氧基碳6565。 2 2、苷化位移、苷化位移GSGS 苷化位移值和苷元的构造有关，与糖的种类无关。苷化位移值和苷元的构造有关，与糖的种类无关。例例如如： C1 C1 位位移移 C2 C2 位移位移 -D-D-葡葡 萄萄 糖糖 96.7 96.7 75.175.1甲甲基基-D-D-葡葡萄萄糖糖苷苷 104.0 104.0 +8.3 +8.3 74.1 74.1 -1.0-1.0-D-D-半半 乳乳 糖糖 97.3 97.3 72.972.9甲甲基基-D-D-半半乳乳糖糖 104.5 104.5 +8.3 +8.3 71.7 71.7 -0.8-0.8-L-L-鼠鼠李李吡吡喃喃糖糖 95.1 95.1 71.971.9甲甲基基-L-L-鼠鼠李李糖糖苷苷 102.6 102.6 +7.5 +7.5 72.1 72.1 -0.2 -0.2 定义：糖苷化后，端基碳和苷元定义：糖苷化后，端基碳和苷元-C-C化学位移值均向化学位移值均向低场挪动，而邻碳稍向高场挪动偶而也有向低场挪低场挪动，而邻碳稍向高场挪动偶而也有向低场挪动的，对其他碳的影响不大，这种苷化前后的化学动的，对其他碳的影响不大，这种苷化前后的化学变化，称苷化位移。变化，称苷化位移。3 3、13C-NMR13C-NMR意义意义 CH3CH3扣扣除除苷苷元元CH3CH3信信号号后后可可提提示示甲甲基基五五碳碳糖糖的的存在数存在数1818；9511095110间示苷分子中糖的个数；间示苷分子中糖的个数；端基碳的详细峰值可推断苷键构型；端基碳的详细峰值可推断苷键构型；由由13C-NMR13C-NMR中中苷苷化化位位移移可可推推断断糖糖与与苷苷元元的的衔衔接接位置。位置。 一、研讨糖链构造的普通程序一、研讨糖链构造的普通程序 一纯度鉴定一纯度鉴定多糖的纯度鉴定：多用比旋度法多糖的纯度鉴定：多用比旋度法(恒定不改动恒定不改动)；高压电泳法，熔点，高压电泳法，熔点，TLC、HPLC。糖的衍生物苷的纯度鉴定：糖的衍生物苷的纯度鉴定：TLC、HPLC。第六节第六节糖链的构造测定糖链的构造测定二分子量测定二分子量测定单糖、低聚糖及其苷的分子量测定：目前单糖、低聚糖及其苷的分子量测定：目前主要用主要用MS法，但由于它们为多羟基化合物，法，但由于它们为多羟基化合物，普通普通EI-MS往往测得的最高质量峰为往往测得的最高质量峰为M-H2O，而并非分子离子峰；所以，多采用，而并非分子离子峰；所以，多采用FD-MS、FAB-MS等。等。多多糖糖的的分分子子量量测测定定：目目前前仍仍沿沿用用经经典典高高分分子子化化合合物物分分子子量量的的测测定定方方法法，如如粘粘度度法法、沉沉降降法法等等，甚至仅仅测定标示其平均分子量。甚至仅仅测定标示其平均分子量。( (三三) ) 组成苷的苷元和单糖的鉴定组成苷的苷元和单糖的鉴定 将苷用稀酸或酶进展水解，使生成苷元和各种单将苷用稀酸或酶进展水解，使生成苷元和各种单糖，然后再对这些水解产物进展鉴定。糖，然后再对这些水解产物进展鉴定。1 1、苷元的构造鉴定、苷元的构造鉴定 苷元的构造类型不一，需求经过某些化学反响先苷元的构造类型不一，需求经过某些化学反响先确定其构造类型和根本母核构造，再按照所属类型确定其构造类型和根本母核构造，再按照所属类型分别进展研讨，其方法将在有关章节中逐一引见。分别进展研讨，其方法将在有关章节中逐一引见。2 2、组成苷中糖的种类鉴定、组成苷中糖的种类鉴定 通常采用通常采用PCPC、TLCTLC、GCGC或或HPLCHPLC等方法对水解液进展等方法对水解液进展鉴定，也可以直接经过解析苷的二维鉴定，也可以直接经过解析苷的二维NMRNMR谱进展鉴定。谱进展鉴定。 3 3、苷中糖的数目的测定、苷中糖的数目的测定 利用利用PCPC或或TLCTLC法鉴定苷水解液中糖的种类，法鉴定苷水解液中糖的种类，也可进一步采用薄层扫描法测定单糖斑点的含量，也可进一步采用薄层扫描法测定单糖斑点的含量，算出各单糖的分子比，推测糖的数目。算出各单糖的分子比，推测糖的数目。 近年来：近年来： 利用质谱测定苷和苷元的分子量的差值，求出糖利用质谱测定苷和苷元的分子量的差值，求出糖的数目。的数目。 利用氢谱，根据端基质子的信号数目确定糖分子利用氢谱，根据端基质子的信号数目确定糖分子的数目；的数目； 利用碳谱，根据端基碳信号的数目利用碳谱，根据端基碳信号的数目( (普通位于普通位于9090112ppm112ppm处处) )，或者根据苷分子总的碳信号数目与苷，或者根据苷分子总的碳信号数目与苷元碳信号数目的差值，推断出糖的数目。元碳信号数目的差值，推断出糖的数目。 此外利用二维此外利用二维1H-1H1H-1H相关谱和相关谱和1H-13C1H-13C相关谱，也相关谱，也是确定苷中糖的数目的有效方法。是确定苷中糖的数目的有效方法。四单糖间、糖与苷元间衔接位置确实定四单糖间、糖与苷元间衔接位置确实定 1、苷元与糖间衔接位置确实定、苷元与糖间衔接位置确实定以前经过化学降解或酶解得到的产物来确定，现以前经过化学降解或酶解得到的产物来确定，现逐渐被逐渐被13C-NMR谱苷化位移法的方法所取代。谱苷化位移法的方法所取代。将将苷苷或或低低聚聚糖糖先先行行甲甲醚醚化化或或乙乙酰酰化化，测测得得其其13C-NMR谱谱，然然后后将将其其水水解解，再再测测其其水水解解产产物物的的13C-NMR谱谱，归归属比较其变化，以推断苷键的衔接位置。属比较其变化，以推断苷键的衔接位置。水解前后水解前后：C229.732.0-2.3C377.070.9+6.1C434.338.4-4.1因成苷引起的化学位移变化，专业上称之为苷化位因成苷引起的化学位移变化，专业上称之为苷化位移移glycosidationshift。2 2、糖链衔接顺序确实定、糖链衔接顺序确实定 经典方法：缓和水解；酶解；乙酰解等经典方法：缓和水解；酶解；乙酰解等 这这些些方方法法都都是是将将苷苷部部分分裂裂解解成成次次级级苷苷或或低低聚聚糖糖，再分析鉴定糖的碎片。再分析鉴定糖的碎片。 虽虽然然经经典典方方法法至至今今尚尚有有一一定定的的实实践践运运用用价价值，但日新月异的波谱技术已正在取代其角色。值，但日新月异的波谱技术已正在取代其角色。 2019-6-4 69MS法测定糖链衔接顺序法测定糖链衔接顺序技术技术FD-MS、FAB-MS等。等。优点优点不用制备衍生物不用制备衍生物,用量小用量小,准确准确,简便。简便。2019-6-4 70NMR法测定糖链衔接顺序法测定糖链衔接顺序是将糖及其苷类衍生物全乙酰化后，测定察是将糖及其苷类衍生物全乙酰化后，测定察看两糖之间质子的远程巧合或看两糖之间质子的远程巧合或NOE效应，以期效应，以期确定糖的衔接顺序。确定糖的衔接顺序。五苷键构型确实定五苷键构型确实定 糖糖与与苷苷元元之之间间的的苷苷键键及及糖糖与与糖糖之之间间的的苷苷键键属属于于缩缩醛醛键键，因因此此都都存存在在有有糖糖端端基基碳碳原原子子的的构构型型问问题题。确确定定苷键构型的方法主要有以下几种。苷键构型的方法主要有以下几种。 1 1、利用酶水解进展测定、利用酶水解进展测定 如如麦麦芽芽糖糖酶酶普普通通能能水水解解的的为为-苷苷键键，能能被被苦苦杏杏仁仁苷苷酶酶水水解解的的大大多多为为-苷苷键键。利利用用酶酶解解法法推推断断苷苷键键构构型型时时需需留留意意并并非非一一切切的的-苷苷键键都都能能被被苦苦杏杏仁仁苷苷酶酶所所水解。水解。 2 2、利用、利用NMRNMR谱法测定谱法测定 1 1利用端基质子的巧合常数利用端基质子的巧合常数 2 2利利用用-苷苷键键和和-苷苷键键的的端端基基碳碳的的化化学学位位移差别移差别 3 3利用利用2D-NMR2D-NMR谱谱糖糖和和苷苷类类的的提提取取分分别别必必需需首首先先全全面面分分析析所所研研讨讨的的天天然然药药物物中中糖糖和和苷苷类类成成分分的的性性质质及及共共存存成成分分的的情情况况，方方能能设设计计合合理理的的方方案案，但但要要对对类类型型繁繁多多、构构造造复复杂杂、性性质质差差别别明明显显的的糖糖及及其其苷苷类类提提出出共共同同的的根根本本提提取取分分别别方方案案，实实属属难难事事。但但以以下下问问题题那那么么是是提提取取分分别别糖糖及及其其苷苷类类成成分分时时必必需需思思索索的的共共同同点。点。第七节第七节 糖和苷的提取与分别糖和苷的提取与分别 酶对糖及其苷类提取的影响酶对糖及其苷类提取的影响 通常天然药材组织中往往同时含有酶，共存酶能通常天然药材组织中往往同时含有酶，共存酶能促使苷键裂解，故药材粉碎后，受潮、冷水浸泡都能促使苷键裂解，故药材粉碎后，受潮、冷水浸泡都能促使它们的相互接触致使苷键裂解，生成次生苷乃至促使它们的相互接触致使苷键裂解，生成次生苷乃至苷元，影响原有成分及其作用，因此：苷元，影响原有成分及其作用，因此：欲提取原始苷时，需抑制或杀酶，欲提取原始苷时，需抑制或杀酶，采集新颖资料采集新颖资料迅速加热枯燥迅速加热枯燥冷冻保管；冷冻保管；或者或者60%以上乙醇、甲醇或以上乙醇、甲醇或80以上水处置。以上水处置。欲提取次生苷或苷元，需利用酶，如发酵等。欲提取次生苷或苷元，需利用酶，如发酵等。一、提取分别糖及苷时须思索的问题一、提取分别糖及苷时须思索的问题糖类具多羟基，极性较大，易溶于水，难溶于糖类具多羟基，极性较大，易溶于水，难溶于低极性有机溶剂，但苷类化合物的溶解度那么因低极性有机溶剂，但苷类化合物的溶解度那么因苷元性质不同而有较大差别。苷元性质不同而有较大差别。普普通通说说来来，糖糖苷苷类类成成分分大大多多在在甲甲醇醇、乙乙醇醇、丙丙酮酮、正正丁丁醇醇、乙乙酸酸乙乙酯酯中中溶溶解解度度较较大大，提提取取效效率率较较好好，又又能能抑抑制制酶酶，故故为为优优选选溶溶剂剂；然然而而，水水也也为为常常用用溶溶剂剂，尤尤其其是是糖糖的的提提取取，可可选选用用热热水水提提取取，但但杂杂质质较较多多，同同时时应应留留意意共共存存有有机机酸酸的影响，必要时可用缓冲液。的影响，必要时可用缓冲液。二、提取糖及苷类溶剂的选择二、提取糖及苷类溶剂的选择三、杂质的除去三、杂质的除去 蛋白质去除法蛋白质去除法酚酚、三三氯氯醋醋酸酸、鞣鞣酸酸：与与蛋蛋白白质质生生成成沉沉淀淀而而不不使使多糖沉淀。多糖沉淀。留留意意：处处置置时时间间应应尽尽能能够够的的短短，并并在在低低温温下下进进展展，以免多糖降解。以免多糖降解。由由于于糖糖及及其其苷苷类类分分子子中中多多羟羟基基的的存存在在，难难以以结结晶晶析析出出，假假设设混混有有少少量量杂杂质质，纯纯化化结结晶晶更更难难，故故需需采取多种方法方能到达分别目的。采取多种方法方能到达分别目的。1、分级沉淀法、分级沉淀法是利用多数糖可溶于水，三糖以下是利用多数糖可溶于水，三糖以下尚可溶于乙醇，随着聚合度的增大，在尚可溶于乙醇，随着聚合度的增大，在乙醇中溶解度逐渐降低的性质，在糖的乙醇中溶解度逐渐降低的性质，在糖的水溶液中分次参与乙醇，使醇浓度渐增，水溶液中分次参与乙醇，使醇浓度渐增，从而到达对糖进展粗略分别目的的方法。从而到达对糖进展粗略分别目的的方法。沉淀普通在沉淀普通在pH7时进展。时进展。 四、分别四、分别凝胶层析法凝胶层析法对于不同聚合度的糖类及其水溶性成分对于不同聚合度的糖类及其水溶性成分的分别特别有效，方法快速、简单、条的分别特别有效，方法快速、简单、条件温暖。件温暖。洗脱顺序：随分子量由大及小，渐次流出。洗脱顺序：随分子量由大及小，渐次流出。离子交换纤维素层析法离子交换纤维素层析法DEAE纤纤维维素素二二甲甲胺胺基基乙乙基基纤纤维维素素和和ECTEOLA3-氯氯-1，2-环环氧氧丙丙烷烷三三乙乙醇醇胺胺纤纤维维素素：分分别别酸酸性性、中中性性多多糖糖和和粘粘多多糖糖；ECTEOLA还还常常用用于于肝肝素素、硫硫酸酸软软骨素和透明质酸等粘多糖的分别。骨素和透明质酸等粘多糖的分别。商陆根提取分别实例商陆根提取分别实例DEAE-DEAE-纤维素柱色谱纤维素柱色谱除蛋白，透析，醇沉除蛋白，透析，醇沉商陆根商陆根沉淀物沉淀物沉淀物沉淀物H2OH2OEtOHEtOH水提液水提液水提液水提液枯燥枯燥沉淀物沉淀物浓缩，加浓缩，加2 2倍量乙醇倍量乙醇醇液醇液醇液醇液醇液醇液粗多糖粗多糖3g3g水水0.05mol/L NaOAc0.05mol/L NaOAcEtOHEtOH液液残渣残渣残渣残渣0.1mol/L NaOAc0.1mol/L NaOAc0.1mol/L NaOAc0.1mol/L NaOAc0.5mol/L NaOAc0.5mol/L NaOAc0.5mol/L NaOAc0.5mol/L NaOAc超滤浓缩超滤浓缩超滤浓缩超滤浓缩浓缩液浓缩液浓缩液浓缩液2 2倍量乙醇倍量乙醇2 2倍量乙醇倍量乙醇PEP-1PEP-1沉淀物沉淀物PEP-2PEP-2沉淀物沉淀物