中药化学苷类-1

1、第4章 苷类（glycosides）目的要求l掌握掌握苷的定义与一般理化性质：苷的定义与一般理化性质：溶解性溶解性、旋光、旋光性、性、显色反应显色反应和色谱检识。和色谱检识。l熟悉熟悉常用的提取、分离方法。常用的提取、分离方法。l了解苷的分类和分布。了解苷的分类和分布。l了解苷的结构研究方法。了解苷的结构研究方法。教学内容教学内容第第1 1节节 苷的结构苷的结构第第2 2节节 苷的分类苷的分类第第3 3节节 苷的通性苷的通性第第4 4节节 苷键的裂解苷键的裂解第第5 5节节 苷的提取和分离苷的提取和分离第第6 6节节 苷的结构研究苷的结构研究第1节 苷的结构 糖糖或糖的衍生物或糖的衍生物 苷苷

2、 （配糖体、甙）（配糖体、甙） 非糖非糖部分（苷元、配基）部分（苷元、配基）1.苷元（非糖部分）v生物碱生物碱v醌类醌类v香豆素香豆素v木脂素木脂素v黄酮类黄酮类v甾体甾体v萜类萜类v2.糖（碳水化合物）v糖是植物光合作用的初生产物，可进一步合成植物中的糖是植物光合作用的初生产物，可进一步合成植物中的绝大部分成分。绝大部分成分。v单糖单糖：多羟基醛和酮，如五碳醛糖、六碳酮糖。：多羟基醛和酮，如五碳醛糖、六碳酮糖。 低聚糖低聚糖：2-92-9个单糖键合而成，如麦芽糖。个单糖键合而成，如麦芽糖。 多糖多糖：1010个以上单糖键合而成。个以上单糖键合而成。 均多糖，淀粉、纤维素等均多糖，淀粉、纤维素

3、等 杂多糖，中性杂多糖和酸性粘多糖杂多糖，中性杂多糖和酸性粘多糖 植物多糖，淀粉、树胶、粘液质植物多糖，淀粉、树胶、粘液质 动物多糖，糖原、甲壳素、透明质酸动物多糖，糖原、甲壳素、透明质酸五碳醛糖 六碳醛糖 六碳酮糖CHOHHOOHHOHHOHHCH2OHCH2OHOHHOOHHOHHCH2OHCHOHHOOHHOHHCH2OH单糖的种类：D-木糖木糖 D-葡萄糖葡萄糖 D-果糖果糖甲基五碳醛糖甲基五碳醛糖 支碳链糖支碳链糖 氨基糖氨基糖CHOOHHHHOOHHOHHCH3CHONH2HHHOOHHOHHCH2OHCHOHCHOOHHOHHCH2OH(天然多为天然多为2氨基氨基2去去氧醛糖氧醛

4、糖) 去氧糖 糖醛酸 糖醇CHOHHOHHOHHCH3(一个或两个羟一个或两个羟基被氢取代基被氢取代)CHOHOHOHHOHHCOOH(伯羟基被氧化伯羟基被氧化)CH2OHHHOHHOOHHOHHCH2OH(羰基被还原羰基被还原)用用Fischer和和Haworth投影式表示，如投影式表示，如D-Glucose 。CHOCH OH2HHOHHOHHOHOHOHHOHHHHOH2CH OHOHHOHHHHOH2CH OHHOHOHOHOOO单糖的结构：FischerHaworthvFischer投影式：将投影式：将距羰基最远的那个不对称碳的距羰基最远的那个不对称碳的构型构型定为整个糖分子的绝对构

5、型。定为整个糖分子的绝对构型。 羟基向羟基向右右D型；型； 羟基向羟基向左左L型。型。vHaworth投影式：投影式：距羰基最远不对称碳原子上的距羰基最远不对称碳原子上的取代基的朝向取代基的朝向 取代基向取代基向上上D型；型； 取代基向取代基向下下L型。型。单糖的相对构型：D型CHOHHOHHOOHHOHHCH2OHCHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCHOHHOHHOOHHHHOCH2OHCHOOHHHHOOHHHHOCH2OHL型v单糖成环后形成的一个不对称碳原子称为端基单糖成环后形成的一个不对称碳原子称为端基碳碳(anomericcarbon)，生成的一对生成的一对差向异构体差向异构

6、体(anomers)有有、两种构型。两种构型。单糖的差向异构体：CHOCH OH2HHOHHOHHOHOHOHHOHHHHOH2CH OHOHHOHHHHOH2CH OHHOHOHOHOOO同側为同側为-D-C1-OH与与C5取代基取代基异側为异側为-D-v差向异构体，差向异构体，-L-型型和和-D-型型的糖，其端的糖，其端基碳的基碳的绝对构型绝对构型是是一样一样的。的。C1为R构型C1为R构型 天然界存在的单糖天然界存在的单糖多为五元或六元氧环多为五元或六元氧环的形式，的形式，是因为它们的张力最小所致。是因为它们的张力最小所致。 实验证明天然界吡喃糖均以椅式构象存在。实验证明天然界吡喃糖均以

7、椅式构象存在。 通常通常D-系吡喃糖的椅式构象中又以系吡喃糖的椅式构象中又以C1-OH在在e键上即键上即构型为其优势构象。构型为其优势构象。OOO1414信封式1C式C1式OH单糖的氧环：OHHOOHHHOHOHHHOH-PyranoseformOHHOOHHHHOHHOHOH-PyranoseformOHHHHOOHHHOHHOHO-FuranoseformHOHHHOOHHHOHHOHO-Furanoseform葡萄糖葡萄糖 glucose glucose GlcGlc阿洛糖阿洛糖 allose allose AllAll半乳糖半乳糖 galactose galactose Gal Gal

8、甘露糖甘露糖 mannose mannose Man Man鼠李糖鼠李糖 rhamnose rhamnose Rha Rha木木 糖糖 xylose xylose Xyl Xyl果果 糖糖 fructose fructose Fru Fru阿拉伯糖阿拉伯糖 arabinose Araarabinose Ara常见的单糖：常见的单糖：OOHOHH,OHOHOOHOHH,OHOHCH3OOHOHH,OHOHCH2OHOOHOHOHOHCH2OHOOHOHH,OHOHOOHOHOHCH2OHCOOHOOOHOHCH2OHH,OHD-xylose五碳醛糖D-quinovose甲基五碳醛糖D-gluco

9、se六碳醛糖D-fructose六碳酮糖D-glucuronic acid 糖醛酸D-maltose 二糖木糖木糖鸡纳糖鸡纳糖葡糖糖葡糖糖果糖果糖葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸麦芽糖麦芽糖3.苷的生成v苷苷：糖或糖的衍生物与另一非糖物质：糖或糖的衍生物与另一非糖物质( (苷元或配基苷元或配基) )通过糖通过糖的端基碳原子连接而成的化合物，天然界多为的端基碳原子连接而成的化合物，天然界多为- -构型。构型。v苷是糖的衍生物，是糖在植物体内的一种储存形式，因为苷是糖的衍生物，是糖在植物体内的一种储存形式，因为苷经水解后能释放出糖。苷经水解后能释放出糖。CH OH2OOOHOHOHHOH O3+-H O2CH

10、 OHOH2+OOHHOOHOHHOv苷元：苷元：- -OHOH、-COOH-COOH、-NH-NH2 2、-SH-SH或活泼或活泼H H（-H-H）。v糖：端基碳的糖：端基碳的- -OHOH（-OH-OH）。v苷键：糖端基碳与苷原子之间的键。苷键：糖端基碳与苷原子之间的键。v苷原子：苷键与苷元相连的原子，如苷原子：苷键与苷元相连的原子，如O O、N N、S S、C C。HOHglc(1-2)glcglc(1-6)glcHOHHOHOOOHOHOHCH2OHOOHOHOHCH2OOHOHOHCH2OHOOOHOHOCH2OHOHOH人参皂甙Rb1OO2H2O第2节 苷的分类l按苷键原子：按苷键

11、原子：O-O-苷、苷、S-S-苷、苷、N-N-苷、苷、C-C-苷苷l按苷元化学结构：蒽醌苷、黄酮苷等按苷元化学结构：蒽醌苷、黄酮苷等l按植物的存在状况：原生苷、次生苷按植物的存在状况：原生苷、次生苷l按糖的名称：葡萄糖苷、鼠李糖苷等按糖的名称：葡萄糖苷、鼠李糖苷等l按糖的个数：单糖苷、二糖苷等按糖的个数：单糖苷、二糖苷等l按生理活性：皂苷、强心苷等按生理活性：皂苷、强心苷等O-苷苷(O键苷键苷)：苷键原子为苷键原子为O,因苷元不同分：因苷元不同分： 醇苷醇苷 酚苷酚苷 氰苷氰苷 酯苷酯苷 吲哚苷吲哚苷1.按苷键原子不同分类醇苷：醇苷：由苷元由苷元醇羟基与糖醇羟基与糖端系质子脱水而成。端系质子脱

12、水而成。OOHHOOHOHOOOHOHHOOHOOORhodioloside(红景天苷红景天苷) Ranunculin(毛茛苷毛茛苷)COOHOOOHHOOHOOOHHOOHOCOHOOC醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物Glycyrrhizin(甘草皂苷甘草皂苷A)OOHOHOHHOHOH CO2酚苷：酚苷：由由苷元的酚羟基与糖苷元的酚羟基与糖上的半缩醛羟基上的半缩醛羟基脱水缩合而成的苷。天然药物中为数甚多，根脱水缩合而成的苷。天然药物中为数甚多，根据苷元不同又有：据苷元不同又有：苯酚苷苯酚苷，如：，如：Gastrodin(天麻苷天麻苷)萘酚苷，萘酚苷，

13、如：如：OHOOHOHOHOOHOHHydrojuglone (氢化胡桃叶醌苷氢化胡桃叶醌苷)蒽醌苷，蒽醌苷，如：如：OHHOOOOCH3HOOHOHOHO大黄酚苷大黄酚苷Chrysophamol monoglycosideOOOHOHHOOHOCOOHOHO香豆素苷香豆素苷，如：，如：OOCH OH2HOOHOHOHOOEsculin(七叶苷七叶苷)黄酮苷黄酮苷，如：，如：Baicalin(黄芩苷黄芩苷)OOHOHHO2CH OHOCNCH氰苷氰苷(cyanogenic glycosides)，是一类是一类羟基腈羟基腈与糖与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物。分子的端基羟基间缩合的衍生物。Pru

14、nasin(野樱苷野樱苷)！-羟基腈很不稳定，一经酶或酸、碱作用，羟基腈很不稳定，一经酶或酸、碱作用，立即立即生成氢氰酸生成氢氰酸，误食该类植物有中毒危险。，误食该类植物有中毒危险。CHCNOOO苦杏仁苷（镇咳）CR1R2O-糖CN碱浓酸稀酸or 酶CR1R2O + 糖 + HCNCR1R2OHCOOH+ 糖 + NH4+CR1R2O-糖COO- + NH3稀酸CR1R2OHCOOH+ 糖glcOHOHHO2CH OHOOOCH OH2酯苷酯苷：是苷元的：是苷元的羧基与糖上端羟基缩合羧基与糖上端羟基缩合而而成的苷类，此类苷键既有缩醛的性质，又有酯成的苷类，此类苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，

15、易为稀酸或稀碱水解。如：的性质，易为稀酸或稀碱水解。如：Tuliposide A(山慈菇苷山慈菇苷A)OOHOHOHHOONH吲哚苷吲哚苷：是：是吲哚醇羟基与糖脱水缩吲哚醇羟基与糖脱水缩合的苷合的苷类。如：类。如：indicum(靛苷靛苷)OHOHHOOCOOHSCCH CH CH=CHSCH3O22NOSO3-硫苷：硫苷：苷键原子为硫，是苷键原子为硫，是糖上端基羟基与苷糖上端基羟基与苷元上的巯基缩合元上的巯基缩合而成的苷。如：而成的苷。如：glucoraphenin(萝卜苷萝卜苷)NNNNOHOHOOHNH22NHOHHOHOONNNNHO氮苷：氮苷：苷键原子为苷键原子为N，是苷元上是苷元上

16、胺基与糖缩合胺基与糖缩合而成的一类苷。如核苷是核酸的重要组成部分，而成的一类苷。如核苷是核酸的重要组成部分，N苷是生化领域的重要物质。如：苷是生化领域的重要物质。如：Adenosine(腺苷腺苷) crotonside(巴豆苷巴豆苷)OOHOOHOOHOHOHOHCH OH2碳苷：碳苷：是是糖基直接接在碳原子上糖基直接接在碳原子上的苷类。天的苷类。天然药物中常见的碳苷以黄酮类为多。如：然药物中常见的碳苷以黄酮类为多。如：Vitexin(牡荆素牡荆素)2.按植物存在状况分类v原生苷：原存在于植物体内的苷。原生苷：原存在于植物体内的苷。v次生苷：原生苷经水解后失去部分糖的苷。次生苷：原生苷经水解后

17、失去部分糖的苷。OO苦杏仁甙（原生甙）CNOOOH苦杏仁甙酶OOCN 野樱甙（次生甙）+OOH H,OH第3节 苷的通性l一般形态一般形态 无色无色（与苷元有关）（与苷元有关） 无味无味（苦、甜）（苦、甜） 固体固体（糖基少为晶形，糖基多为无定形）（糖基少为晶形，糖基多为无定形）l旋光度旋光度 左旋左旋（水解后生成糖，多为右旋）（水解后生成糖，多为右旋）l溶解度溶解度 糖：亲水（数目及性质）糖：亲水（数目及性质） 苷元：亲脂（结构）苷元：亲脂（结构）第4节 苷键的裂解l苷键是苷分子特有的化学键，由糖的端基碳上形苷键是苷分子特有的化学键，由糖的端基碳上形成的缩醛结构，故对酸不稳定，易裂解生成糖和

18、成的缩醛结构，故对酸不稳定，易裂解生成糖和苷元。苷元。l为了研究苷的结构，常采用各种方法为了研究苷的结构，常采用各种方法切断苷键切断苷键。如如酸催化水解酸催化水解、乙酰解乙酰解、酶催化水解酶催化水解、碱催化水碱催化水解解、氧化裂解氧化裂解等。等。1.酸催化水解v酸催化水解反应机理酸催化水解反应机理：苷键先质子化苷键先质子化，然后，然后断断键生成糖阳离子中间体键生成糖阳离子中间体，然后在水中溶剂化而成，然后在水中溶剂化而成糖。因此，苷类的酸催化水解发生的难易必然受糖。因此，苷类的酸催化水解发生的难易必然受到苷键原子本身的电子状态、空间环境等因素影到苷键原子本身的电子状态、空间环境等因素影响。有利

19、于苷键原子质子化的，就有利于水解。响。有利于苷键原子质子化的，就有利于水解。v影响酸催化水解反应难易的因素：影响酸催化水解反应难易的因素：苷键原子的电子密度苷键原子的电子密度：电子密度升高，质子化能力：电子密度升高，质子化能力增强，水解易发生。如增强，水解易发生。如N与与C，故故NOSC。糖上取代基（空间位阻）：糖上取代基（空间位阻）：一般说一般说取代基增多取代基增多，水，水解难度增大；同时，解难度增大；同时，取代基的性质取代基的性质不同也将直接影不同也将直接影响其水解难易。如：响其水解难易。如： 五碳糖苷五碳糖苷甲基五甲基五六六七七糖醛酸苷糖醛酸苷 2,3-去氧去氧 2-去氧去氧 3-去氧去

20、氧 2-羟基羟基 2-氨基氨基苷分子的稳定性及其水解产物的稳定性苷分子的稳定性及其水解产物的稳定性苷分子内苷分子内张力张力增大，有利于水解。如五增大，有利于水解。如五元环糖易于六元环糖。元环糖易于六元环糖。苷键为苷键为竖键竖键的易于横键。的易于横键。水解产物的水解产物的稳定性稳定性：产物苷元和糖稳定：产物苷元和糖稳定将有利于水解，如：芳苷易于脂苷。将有利于水解，如：芳苷易于脂苷。 2.乙酰解v机理同酸催化水解机理同酸催化水解（CH3CO+进攻），可开进攻），可开裂部分苷键而保存另一部分苷键，水解产裂部分苷键而保存另一部分苷键，水解产物有乙酰化的低聚糖，由此经物有乙酰化的低聚糖，由此经TLC、GC分分析可获得糖种类及其连接方式的部分信息。析可获得糖种类及其连接方式的部分信息。 甙乙酰化甙甙元乙酰解(AcO)2O+酸OOOOOHOOROOOHOOOMeOMe(AcO)2OZnCl2AcOOAcH, OAcOAcOAcOOAcH, OAcOAcMeOOOAcOOOOAcOMeOAcAcOAcOAcOAcOAcOH, OAcOOOAcOOOOAcOMeOAcAcOAcOAcOAcOH, OAcOAcOOAcOAcOMe五糖甙（R=甙元基）四乙酰木糖四乙酰鸡纳糖乙酰化三糖乙酰化四糖+3.Smith降解（氧化开裂反应）v是过碘酸氧化反应经改进（氧化是过碘酸氧化反应经改进（