第三章 苷類化合物

1、第三章一、概述一、概述糖類又稱碳水化合物（糖類又稱碳水化合物（carbohydratescarbohydrates），是植物光合作用的），是植物光合作用的初生產(chǎn)物，是一類豐富的天然產(chǎn)物，如：蔗糖、糧食初生產(chǎn)物，是一類豐富的天然產(chǎn)物，如：蔗糖、糧食( (淀粉淀粉) )、棉布的棉纖維等。棉布的棉纖維等。糖類、核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)糖類、核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)生命活動(dòng)所必需的四大類化合生命活動(dòng)所必需的四大類化合物。（物。（ 糖糖占植物干重占植物干重80809090，有些在抗腫瘤、抗肝，有些在抗腫瘤、抗肝炎、抗心血管病、抗衰老等方面具有獨(dú)特點(diǎn)生物活性，如如炎、抗心血管病、抗衰老等方面具有獨(dú)特點(diǎn)生物活性，如如人

2、參、靈芝、黃芪、枸杞子、香菇、刺五加等多糖多為其有人參、靈芝、黃芪、枸杞子、香菇、刺五加等多糖多為其有效成分效成分 ） v苷苷亦稱配糖體，具有多種生理活性。亦稱配糖體，具有多種生理活性。 單糖：?jiǎn)翁牵翰荒茉俦凰獬筛》肿拥奶遣荒茉俦凰獬筛》肿拥奶?。 如葡萄糖等。如葡萄糖等。低聚糖：水解后生成低聚糖：水解后生成 2 9 個(gè)單糖分子的糖。個(gè)單糖分子的糖。 如：蔗糖（如：蔗糖（D-葡萄糖葡萄糖-D果糖）果糖） 麥芽糖（葡萄糖麥芽糖（葡萄糖14葡萄糖）葡萄糖）多糖：水解后能生成多個(gè)單分子的，稱為多糖。多糖：水解后能生成多個(gè)單分子的，稱為多糖。 如：淀粉、纖維素等如：淀粉、纖維素等糖的構(gòu)型 絕對(duì)

3、構(gòu)型 端基碳原子的相對(duì)構(gòu)型 依C5-R取向 依C1-OH與C5-R相對(duì)位置 D-型 （向上） L-型（向下） -型 （同側(cè)） -型（異側(cè)） 多形成 D葡萄糖 - L鼠李糖 糖的結(jié)構(gòu)與分類糖的結(jié)構(gòu)與分類 五碳醛糖: D-木糖（xyl）; D-核糖（rib）; L-阿拉伯糖（ara） 甲基五碳糖: L-鼠李糖（rha） 六碳醛糖: D-葡萄糖（glc）; D-半乳糖（gal） 六碳酮糖: D-果糖（fru） 糖醛酸: D葡萄糖醛酸(glucuronic acid)； D半乳糖醛酸(galacturonic acid) 糖醇：D甘露醇(mannitol). 去氧糖（強(qiáng)心苷多見(jiàn)）: D洋地黃毒糖dig

4、itoxose） 氨基糖(動(dòng)物和菌類）: 2氨基2去氧D葡萄糖 （2-amino-2-deoxy-glucose）重要的雙糖重要的雙糖：龍膽二糖(gentiobiose) 麥芽糖(maltose)蕓香糖(rutinose) 槐糖 (sophorose)新橙皮糖( neohesperidose ) 低聚糖由2 9個(gè)單糖基組成植物體內(nèi)常見(jiàn)糖的哈沃斯（植物體內(nèi)常見(jiàn)糖的哈沃斯（Haworth）投影式結(jié)）投影式結(jié)構(gòu)：構(gòu)： D木糖（xyl） D核糖 （rib） L阿拉伯糖（ara） L鼠李糖 （rha） D葡萄糖（glc） D 半乳糖（gal） D 葡萄糖醛酸 D 半乳糖醛酸 H,O HOO HO HCO

5、 O HH OOO HO HO HCO O HH,O HOO HO HO HO HH,O HH,O HOO HO HO HH OOO HO HO HH,O HOO HO H O HH,O HOO HO HO HH,O HOO HO HO HC H3H,O HH,OHOOHCH3HOONH2OHOOHH,OHHOOOHOHH(OH)CH2OHD果糖（fru） D洋地黃糖 2氨基2去氧D葡萄糖 （digitoxose） （2-amino-2-deoxy-glucose） OOHOHOHCH3OOHOHOHOH,OHOOHOHOHOHOOHOHOHOH,OH蕓香糖(rutinose) 龍膽二糖(ge

6、ntiobiose) OH,OHOOOHOHHOOOHOHCH3HH,OHOOHOHOHOHOOOOHOHH新橙皮糖( neohesperidose ) 槐 糖(sophorose) 第二節(jié) 苷類化合物v（一）定義（一）定義 糖和非糖物質(zhì)通過(guò)糖的端基糖和非糖物質(zhì)通過(guò)糖的端基C原原子鏈接而成的化合物。子鏈接而成的化合物。v非糖部分稱為苷元，又稱配糖體。非糖部分稱為苷元，又稱配糖體。OO HO HOHO HO H+HOR H2OOO HO HOHO HO R苷原子苷鍵苷苷元 （非糖部分）二、苷的結(jié)構(gòu)與分類二、苷的結(jié)構(gòu)與分類1、氧苷：依苷元羥基的類型分為 醇苷：紅景天苷 酚苷：天麻苷、白藜蘆醇苷 酯

7、苷：山慈姑苷A、B 氰苷：苦杏仁苷 OOHOHOHOOHOOHOHOHOCHCNOOHOHOHOHOHO紅景天苷（醇苷） 苦杏仁苷（氰苷） CH2OHOglcCHOHOHOCHglc白藜蘆醇苷（酚苷） 天麻苷（酚苷）2、硫苷：黑芥子苷、白芥子苷3、氮苷：腺苷、鳥苷等，生化中多見(jiàn)。4、碳苷：蘆薈苷. CH2CHCH2CNSOSO3Kglc黑芥子苷（硫苷） NNNNNH2OOHOHHOCH2OOHOHOHOHOOOHOHCH2OHHOOHOHOHOOHCH2OHOCH2R腺苷（氮苷） 蘆薈苷（碳苷） 山慈姑苷A R=H山慈姑苷B R=OH (酯苷) 其他分類方法v按苷元類型：黃酮苷、蒽醌苷、香豆素

8、苷v按植物體內(nèi)存在狀態(tài)：原生苷、次生苷v按苷特殊性：皂苷v按生理作用：強(qiáng)心苷v按糖的種類和名稱：木糖苷、葡萄糖苷v按單糖基的數(shù)目：?jiǎn)翁擒?、雙糖苷v按糖鏈的數(shù)目：?jiǎn)翁擎溰?、雙糖鏈苷、三糖鏈苷 三、苷的理化性質(zhì)三、苷的理化性質(zhì) （一）性狀： 形態(tài) 均為固體，含糖基少 可成結(jié)晶 含糖基多 無(wú)定型粉末，有引濕性 顏色 取決于苷元（共軛系統(tǒng)的大小及助色團(tuán)的有無(wú)） 氣味 一般無(wú)味；個(gè)別對(duì)黏膜有刺激性（皂苷） （二）旋光性：苷都有旋光性（糖和/或苷元），且呈左旋，糖為右旋。溶解性 水 甲（乙）醇 乙醚（苯） 石油醚苷元（親脂性） - + + +（-）苷（親水性） + + - -苷鍵的裂解（ 酸水解、酶解、堿

9、水解、乙酰解、 氧化開裂法等）（一）酸水解：反應(yīng)機(jī)理（以葡萄糖為例） OOHOHOHOHORHOOHOHOHOHHOROOHOHOHOHHOOHOHOHOHOHHOOHOHOHOHH2+2+H+-ROHOH-HH,OH苷鍵原子質(zhì)子化苷鍵原子質(zhì)子化 苷鍵斷裂苷鍵斷裂 陽(yáng)碳離子溶劑化陽(yáng)碳離子溶劑化 脫去氫離子脫去氫離子 酸水解難易的關(guān)鍵酸水解難易的關(guān)鍵 苷鍵原子周圍的電子云密度 （ 電子云密度大，易于接受質(zhì)子，水解容易） 空間環(huán)境（有利于接受質(zhì)子，水解就容易） 酸水解的規(guī)律 1與苷鍵原子有關(guān) : N苷 O苷 S苷 C苷(易于接受質(zhì)子) （無(wú)孤對(duì)電子）2 呋喃糖苷（酮糖） 吡喃糖苷（醛糖）（分子平面

10、性，張力大）3 五碳糖苷 甲基五碳糖苷 六碳糖苷 七碳糖苷 糖醛酸苷（空間位阻?。?（大）4 2氨基糖苷 2羥基糖苷 2去氧糖苷 脂肪族苷（苷元供電性）影響苷鍵原子質(zhì)子化的因素影響苷鍵原子質(zhì)子化的因素難水解的碳苷 苷元結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定的氧苷（皂苷）氧化開裂法 Smith降解法;兩相酸水解法（樣品+酸水+苯/氯仿）獲得真正苷元 OOHOHOHOHOROOHOHCCH2OHOOHIO4-OROHCORCH2OHBH4-H+CH2OHCHOHCH2OH+CHOCH2OHROH-D-葡萄糖苷 過(guò)碘酸 二元醛 四氫硼鈉 二元醇 稀酸室溫 苷元（O-苷） （氧化鄰二醇） （還原） （穩(wěn)定性差） （溫和）OOH

11、OHOHOHRIO4IO4-BH4-H+123CH2OHCHOHCH2OHCHOHCH2OHR-R-CHOHCOOH-D-葡萄糖苷（C-苷） 帶醛基的苷元 （二）酶水解：酶水解的特點(diǎn)及意義（二）酶水解：酶水解的特點(diǎn)及意義 條件溫和 高度專屬性：（水、3040） 苷酶 苷 （麥芽糖酶 水解 -葡萄糖苷鍵） 苷酶 苷 （苦杏仁酶 水解 -葡萄糖苷鍵 和其他六碳糖的苷鍵） 獲得真正苷元 苷鍵構(gòu)型（、）的判斷（三）堿水解（三）堿水解 v苷鍵的縮醛結(jié)構(gòu)（苷鍵原子的負(fù)電性）對(duì)稀堿（OH-）穩(wěn)定, 故苷很少用堿水解，而酯苷、酚苷、烯醇苷、吸電子基團(tuán)的苷類（苷鍵原子的正電性）易為堿水解。 （四）乙酰解多糖苷

12、醋酐+酸（濃硫酸、高氯酸、氯化鋅） 乙?；瘑翁恰⒁阴；途厶?選擇性水解 1,6-苷鍵 1,4-苷鍵和1,3-苷鍵 1,2-苷鍵 依鑒定結(jié)果 + 裂解規(guī)律 推斷多糖苷中糖與糖之間的連接位置 鑒定 薄層色譜氣相色譜 四、四、 苷的提取與分離苷的提取與分離提?。很盏拇嬖跔顟B(tài) 苷與酶共存 提取目的 （原生苷、次生苷、苷元） 原生苷 （科研、生產(chǎn)）溶解性差異 酶解 次生苷、苷元 （生產(chǎn)）提取原生苷提取原生苷 提取次生苷、苷元提取次生苷、苷元 設(shè)法抑制酶的活性（加熱、拌碳酸鈣、醇）避免與酸、堿接觸 極性溶劑（甲醇、乙醇、沸水）提取 利用酶的活性（加水、3040、2448）加酸水解或堿水解、預(yù)發(fā)酵等 有機(jī)

13、溶劑（醇、苯、氯仿、石油醚）提取 提取液 濃縮濃縮液（含大量極性雜質(zhì)） 溶劑法（溶劑沉淀-水液加丙酮或乙醚；溶劑萃取法-乙酸乙酯、正丁醇）大孔樹脂法（先水洗-無(wú)機(jī)鹽、糖、肽類，不同濃度的乙醇洗苷類）分離： 色譜方法（為主） 反相硅膠色譜：Rp-18、Rp-8（極性成分適用）； 水-甲醇或水-乙腈為流動(dòng)相葡聚糖凝膠色譜：SephedexLH-20(有機(jī)相適用) 不同濃度的乙醇為洗脫劑各種單體成分 五、五、 苷的檢識(shí)苷的檢識(shí) 水解苷 糖 + 苷元 （鑒別特點(diǎn)和意義）菲林試劑 陰性（-） 陽(yáng)性（+） （-） 還原糖特有多倫試劑 陰性（-） 陽(yáng)性（+） （-） 還原糖特有Molish反應(yīng) 陽(yáng)性（+）

14、陽(yáng)性（+） （-） 苷與苷元的鑒別（-萘酚、濃硫酸）二色譜檢識(shí)二色譜檢識(shí) 1 薄層色譜（分配原理） 硅膠正相色譜 硅膠反相色譜固定相 硅膠表面吸附的水 Rp-18、 Rp-8展開劑 正丁醇-乙酸-水（4：1：5 ，上層） 氯仿-甲醇 氯仿-甲醇-水（65：35：10，下層） 甲醇-水 （三元系統(tǒng)） （二元系統(tǒng)）適用范圍 大多數(shù)苷（極性偏大） 極性較小的苷 v固定相 水v展開劑 正丁醇-乙酸-水（4：5：1，上層）v正丁醇-乙醇-水（4：2：1）v水飽和的苯酚v顯色劑 苯胺-鄰苯二甲酸試劑，間苯二酚-鹽酸試劑（薄層、紙層均可）v茴香醛-硫酸、間苯二酚-硫酸、-萘酚-硫酸（僅薄層適宜）v（主要針對(duì)

15、苷中糖及糖的顯色，針對(duì)苷元的顯色見(jiàn)各章節(jié)）2紙色譜（分配原理）紙色譜（分配原理）六、六、 苷類的結(jié)構(gòu)研究苷類的結(jié)構(gòu)研究苷類結(jié)構(gòu)研究的一般程序：苷類結(jié)構(gòu)研究的一般程序： 1.物理常數(shù)的測(cè)定。Mp. 等。2.分子式的測(cè)定質(zhì)譜分析法（廣泛采用）v電子轟擊質(zhì)譜（EI-MS）：不易獲得分子離子峰（極性大）v化學(xué)電離質(zhì)譜（CI-MS）v場(chǎng)解吸質(zhì)譜（FD-MS）：常用v快原子轟擊質(zhì)譜（FAB-MS）：常用v高分辨快原子轟擊質(zhì)譜（HR-FAB-MS）：能直接測(cè)出分子式 3.組成苷的苷元、糖的鑒定組成苷的苷元、糖的鑒定 （1）苷元的結(jié)構(gòu)鑒定（見(jiàn)各章節(jié)）（2）糖的種類鑒定v紙色譜（PC）：分配原理，BAW系統(tǒng)，與

16、對(duì)照品共色譜鑒定v薄層色譜（TLC）：硅膠（硼酸溶液或無(wú)機(jī)鹽溶液制 - 增加上樣量）v氣相色譜（GLC）：水解、制備TMS衍生物（具揮發(fā)性），用對(duì)照品tR鑒定v超導(dǎo)FT-NMR光譜: 苷中各糖的不同質(zhì)子的、J 與標(biāo)準(zhǔn)糖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較鑒定v苷中各糖的不同碳原子的 與標(biāo)準(zhǔn)糖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較鑒定（3）糖的數(shù)目的測(cè)定）糖的數(shù)目的測(cè)定 光密度掃描法測(cè)定各糖斑點(diǎn)含量，計(jì)算各糖分子比，推算組成苷的糖的數(shù)目質(zhì)譜法測(cè)定苷及苷元的分子離子峰（分子量），計(jì)算其差值，求出糖的數(shù)目 1H-NMR譜: 端基質(zhì)子的信號(hào)（大 - 處于低場(chǎng)）數(shù)目全乙?；蛉谆镆阴Ｑ趸⒓籽趸盘?hào)（、J）的數(shù)目 13C-NMR譜: 端基碳原子信

17、號(hào)（90112ppm）的數(shù)目 苷分子總碳信號(hào)數(shù)目減去苷元的碳信號(hào)數(shù)目,推算糖的數(shù)目 4、苷元與糖、糖與糖之間連接位置的測(cè)定、苷元與糖、糖與糖之間連接位置的測(cè)定 （1）苷元與糖之間連接位置的測(cè)定）苷元與糖之間連接位置的測(cè)定 13C-NMR譜法：利用苷化位移規(guī)律，將苷與苷元的碳譜相比較即可鑒別v醇羥基苷化，苷元-碳向低場(chǎng)位移（+410ppm），-碳向高場(chǎng)位移（-0.9-4.6ppm）v酚羥基苷化,苷元-碳向高場(chǎng)位移 ，-碳向低場(chǎng)位移 化學(xué)方法: 將苷的全甲基化物進(jìn)行甲醇解，鑒定（與對(duì)照品共色譜）未全甲醚化的單糖，游離羥基所在位置即糖與糖之間的連接位置。v13C-NMR譜法：利用苷化位移規(guī)律，將苷與

18、相應(yīng)單糖的碳譜數(shù)據(jù)相比較即可鑒別 。糖與糖相連，內(nèi)側(cè)糖連接糖的碳原子移向低場(chǎng)（47 ppm）相鄰碳原子移向高場(chǎng)（ -1-4 ppm）（2）糖與糖之間連接位置的測(cè)定）糖與糖之間連接位置的測(cè)定5、糖與糖之間連接順序的確定、糖與糖之間連接順序的確定 苷 緩和酸水解、酶解 乙酰解 全甲基化甲醇解 部分苷鍵斷裂的裂解產(chǎn)物 推 斷 分 析 波譜分析法波譜分析法 質(zhì)譜（MS）法 :主要利用質(zhì)譜中歸屬于有關(guān)糖基的碎片離子峰或各種分子離子脫糖基的碎片離子峰，可對(duì)糖的連接順序作出判斷。EI-MS (需作成全甲基化、乙?；蛉谆杳鸦? 常見(jiàn)各單糖及雙糖的全乙酰化物、TMS衍生物碎片離子峰見(jiàn)書。FD-MS 或F

19、AB-MS：常出現(xiàn)各種脫去不同程度糖基的 碎片離子峰。 核磁共振（NMR）法：13C-NMR譜碳原子的自旋-弛豫時(shí)間（T1）的大小推斷。 NT1 隨糖鏈距離的增加而增大6、苷鍵構(gòu)型的確定、苷鍵構(gòu)型的確定v（1）利用酶水解法(酶的專屬性)v（2）利用開勒（Klyne）經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算vMD = M D苷-M D苷元與各糖的一對(duì)甲苷（-、-）的分子比旋度相比較，與-甲苷接近，則該苷鍵構(gòu)型為-構(gòu)型與-甲苷接近，則該苷鍵構(gòu)型為-構(gòu)型（3）利用核磁共振（）利用核磁共振（NMR）確定苷鍵構(gòu)型）確定苷鍵構(gòu)型13C-NMR譜：利用端基碳原子的化學(xué)位移判斷苷鍵構(gòu)型：除D-甘露糖、L-鼠李糖外，絕大多數(shù)單糖甲苷，

20、其-型與-型的化學(xué)位移相差4ppm.利用端基碳原子與端基質(zhì)子的偶合常數(shù)判斷苷鍵構(gòu)型：-甲苷 JC1-H1170Hz-甲苷J(rèn)C1-H1160Hz 10ppm1H-NMR譜：譜：利用端基質(zhì)子偶合常數(shù)的大小判斷苷鍵構(gòu)型利用端基質(zhì)子偶合常數(shù)的大小判斷苷鍵構(gòu)型依據(jù)依據(jù)相鄰碳原子上質(zhì)子偶合常數(shù)的大小與二者之間的立體夾角有關(guān) H-2為鍵的糖（葡萄糖、木糖、半乳糖） H-2為e鍵的糖 （鼠李糖、甘露糖） -苷鍵 -苷鍵 -苷鍵 -苷鍵J12 = 23.5Hz J12= 69Hz J12= 2 Hz J122 Hz(Jae、60O) （Jaa、180） （Jee、60） （Jae、60O） J12不相等 J12

21、相等 意義 可以用于構(gòu)型的判斷 不能用于構(gòu)型的判斷 OHHHHHOHOHOHORCH2OH21OHHHHOROHOHOHHCH2OH1221OHHCH3OHHOHOHHHOR21OHHCH3OHHOHOHHORH-D-葡萄糖苷 -L-鼠李糖苷 J12 = Jae = 23 Hz J12 = Jae = 2 Hz -D-葡萄糖苷 -L-鼠李糖苷 J12 = Jaa = 69 Hz J12 = Jae = 2 Hz 波譜分析在糖苷結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用總結(jié)波譜分析在糖苷結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用總結(jié) MS 1H-NMR 13C-NMR糖種類 糖各質(zhì)子的、J 糖的碳信號(hào) （與標(biāo)準(zhǔn)糖對(duì)照） （與標(biāo)準(zhǔn)糖對(duì)照）糖數(shù)目 分

22、子量之差 端基質(zhì)子信號(hào)數(shù) 端基碳信號(hào)數(shù) （ 苷-苷元） （位于低場(chǎng)） （90112ppm） 衍生物信號(hào)數(shù) 碳信號(hào)之差 （甲氧基特征 ） （苷-苷元信號(hào)差） （乙酰氧基特征）苷元與糖 苷化位移規(guī)律連接位置 （苷與苷元碳譜相比較）糖與糖 苷化位移規(guī)律連接位置 （苷與各糖碳譜相比較）糖與糖 各糖碎片離子峰 自旋-弛豫時(shí)間連接順序 （與特征性末端糖 （末端糖的NT1最大） 雙糖數(shù)據(jù)相比較）苷鍵構(gòu)型 端基質(zhì)子J1-2 端基碳 -型23Hz (、相差4ppm) -型69Hz 端基碳JC-H （H-2為鍵） -甲苷 170Hz -甲苷 160Hz （10ppm）思考題思考題1、掌握苷的組成特點(diǎn)（含義）。2、熟悉糖的分類，掌握重要糖的結(jié)構(gòu)及構(gòu)型（絕對(duì)、相對(duì)構(gòu)型）的判斷方法。3、熟悉苷的分類方法，掌握重要的分類方法及代表化合物。4、熟悉苷類的一般性狀、旋光性，掌握其溶解性的一般規(guī)律。5、熟悉苷類裂解的一般方法。6、掌握酸水解的原理、關(guān)鍵及影響酸水解的因素（水解規(guī)律）。7、熟