第二章--糖和苷课件.ppt

主讲：李家荣主讲：李家荣Chemistry of Natural Products第二章第二章糖和苷糖和苷糖和苷糖和苷本章内容本章内容 概述概述一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类三、理化性质三、理化性质四、苷键的裂解四、苷键的裂解五、糖和苷的提取分离五、糖和苷的提取分离六、糖链的结构测定六、糖链的结构测定七、七、糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质概述概述 糖是什么？糖是什么？糖糖类类又又称称碳碳水水化化合合物物，是植物光合作用的初生产物。如：蔗糖、粮食(淀粉)等。v定义定义:多羟基醛多羟基醛(酮酮)及其衍生物、聚合物的总称。及其衍生物、聚合物的总称。v主要结构特征：主要结构特征：多羟基内半缩醛多羟基内半缩醛(酮酮)及其缩聚物。及其缩聚物。第一节第一节单糖的立体化学单糖的立体化学单糖的立体化学单糖的立体化学 主要内容和目的要求主要内容和目的要求l一、单糖的三种结构表示法及其转化一、单糖的三种结构表示法及其转化（掌握掌握）l二、单糖的绝对构型和相对构型二、单糖的绝对构型和相对构型（掌握）（掌握）重点重点单糖的三种结构表示法单糖的三种结构表示法难点难点单糖的绝对构型和相对构型单糖的绝对构型和相对构型重点与难点重点与难点单糖结构的表示方法：单糖结构的表示方法：一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学FischerFischer投影式投影式投影式投影式HaworthHaworth投影式投影式投影式投影式优势构象式优势构象式优势构象式优势构象式 单糖处游离状态时用Fischer式表示 单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构，即成呋喃糖和吡喃糖。具有六元环结构的糖吡喃糖 具有五元环结构的糖呋喃糖 单糖在水溶液中或苷化后成环用Haworth式表示 单糖结构的表示方法：单糖结构的表示方法：一、单糖的立体化学一、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-端基碳端基碳一、单糖的绝对构型一、单糖的绝对构型 二、单糖的相对构型二、单糖的相对构型(端基差向异构体端基差向异构体)单单糖糖成成环环后后新新形形成成（即即C1）的的一一个个不不对对称称碳碳原原子子称称为为端端基基），生生成成的的一一对对端端基基异异构构体体有有、二二种构型。种构型。Fischer式：式：无法判断无法判断；Haworth式：式：两种情况。单糖单糖Fischer投影式中距碳基最远的那个不对称投影式中距碳基最远的那个不对称碳原子的构型（碳原子的构型（D、L型）。型）。Fischer式：式：其其上-OH向右的为D型，向左的为L型；Haworth式：式：两种情况。一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学绝绝对对构构型型：以-OH甘油醛为标准，将单糖分子的编号最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作比较而命名分子构型的方法。相对构型：相对构型：无法判断无法判断Fischer式中的绝对和相对构型式中的绝对和相对构型情况一：如五碳吡喃糖等Haworth式中末端手性碳C-OH与羰基碳不成环而存在时顺思维习惯木糖4Haworth式中的绝对和相对构型式中的绝对和相对构型绝对构型（看末端手性碳绝对构型（看末端手性碳C-OH）：）：环上者为L（左）型；环下者为D（右）型。相对构型（看末端手性碳相对构型（看末端手性碳C-OH和和1位手性位手性C-OH）：）：同侧者为型；异侧者为型。顺思维习惯4-D-木糖Haworth式中的绝对和相对构型式中的绝对和相对构型情况二：如六碳吡喃糖、甲基五碳吡喃糖等Haworth式中末端手性碳C-OH与羰基碳成环而不存在时逆思维习惯逆思维习惯绝对构型（看末端手性碳绝对构型（看末端手性碳C-R）：）：环上者为D（右）型；环下者为L（左）型。相对构型（看末端手性碳相对构型（看末端手性碳C-R和和1位手性位手性C-OH）：）：同侧者为型；异侧者为型。-D-糖和糖和-L-糖的端基碳原子的构型是一样的糖的端基碳原子的构型是一样的一、单糖的立体化学一、单糖的立体化学单糖的构象 能量低的是优势构象：C1式如：葡萄糖的二种构象式的比较：1、http:/202.119.189.236:8087/ec3.0/C54/res/部分理论课课件(沈阳药科大学).rar2、http:/ 4、http:/218.77.12.142:92/怀化医学高等专科学校天然药物化学精品课程5、暨南大学天然药物化学精品课程6.http:/ 主要内容和目的要求主要内容和目的要求l一、单糖的三种结构表示法及其转化一、单糖的三种结构表示法及其转化（掌握掌握）l二、单糖的绝对构型和相对构型二、单糖的绝对构型和相对构型（掌握）（掌握）重点重点单糖的三种结构表示法单糖的三种结构表示法难点难点单糖的绝对构型和相对构型单糖的绝对构型和相对构型重点与难点重点与难点二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类单糖：不能水解的最简单的多羟基半缩醛(酮)。低聚糖：水解后生成 2 9 个单糖分子的糖。如：蔗糖 多糖：水解后能生成多个单分子的糖。如：淀粉二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类一、一、单糖单糖:1、五碳醛碳、五碳醛碳 如如L-阿拉伯糖，阿拉伯糖，D-木糖等。木糖等。L-阿拉伯糖的结构如下：阿拉伯糖的结构如下：二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类2、六碳醛糖、六碳醛糖 如如D-葡萄糖，葡萄糖，D-半乳糖等。半乳糖等。D-葡萄糖的结构如下：葡萄糖的结构如下：二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类3、六碳酮糖、六碳酮糖 如如D-果糖等。果糖等。D-果糖的结构如下：果糖的结构如下：-D-果糖果糖 二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类4、甲基五碳糖、甲基五碳糖 如如L-鼠李糖鼠李糖 L-鼠李糖的结构如下鼠李糖的结构如下:5、支碳链糖、支碳链糖 如下如下:二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类6、氨基糖氨基糖 单糖的单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基一个或几个醇羟基置换成氨基。如下结构：如下结构：二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类7、去氧糖、去氧糖 单糖分子的单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代一个或二个羟基被氢原子取代的糖。的糖。常见的有常见的有6-去氧糖、去氧糖、2,6-二去氧糖等。二去氧糖等。如如L-黄花黄花夹竹桃夹竹桃糖是糖是2,6-二去氧糖的二去氧糖的3-O-甲醚。甲醚。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类8、糖醛酸糖醛酸 单糖分子中的单糖分子中的伯醇基氧化成羧基。伯醇基氧化成羧基。如葡萄糖醛酸：如葡萄糖醛酸：二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类二、低聚糖二、低聚糖(寡糖寡糖)：由由29个单糖个单糖通过通过苷键苷键键合而成。键合而成。二糖：蔗糖二糖：蔗糖据单糖的个数据单糖的个数 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 还原糖：樱草糖还原糖：樱草糖据有无游离的醛或酮基据有无游离的醛或酮基 非还原糖：蔗糖，大多数非还原糖：蔗糖，大多数 的三、四、五糖等的三、四、五糖等如：二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类各是还原糖还是非还原糖各是还原糖还是非还原糖？植物中的植物中的三糖三糖大多是大多是以蔗糖为基本结构以蔗糖为基本结构再再接上其它单糖而成的接上其它单糖而成的非还原性糖非还原性糖，四糖和五糖四糖和五糖是三糖结构再延长，也是是三糖结构再延长，也是非还原性糖非还原性糖。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 三三、多糖、多糖 1定义：定义：是由是由10个以上的单糖个以上的单糖基通过苷键连接而成。基通过苷键连接而成。2性质：（性质：（其性质不同于单糖）其性质不同于单糖）二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类无甜味无甜味失去还原性失去还原性溶解性改变溶解性改变有些具有生物活性有些具有生物活性二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 3分类：分类：按功能分按功能分 形成动植物的支持组织：形成动植物的支持组织：为动植物储存养料：为动植物储存养料：如如纤维素纤维素、甲壳素甲壳素；分；分子呈子呈直链型直链型，不溶于水不溶于水.如如淀粉淀粉等；分子多为等；分子多为支链型支链型，可可溶于热水成胶体溶于热水成胶体溶液，可经溶液，可经酶解释放单糖以供应能量。酶解释放单糖以供应能量。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 甲壳素甲壳素 1、降血脂、血糖和胆固醇、降血脂、血糖和胆固醇2、抗疲劳、增免疫力及延缓衰老、抗疲劳、增免疫力及延缓衰老 3、对肝脏、肠道的保护作用、对肝脏、肠道的保护作用 4、减肥、减肥5、抑制癌细胞增长抑制癌细胞增长 甲壳素又称壳聚糖、几甲壳素又称壳聚糖、几 丁质等，是继蛋白质、脂丁质等，是继蛋白质、脂肪、糖维生素、微量元素之后的肪、糖维生素、微量元素之后的第六大生命要素第六大生命要素。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 均多糖均多糖：由一种单糖组成：由一种单糖组成 杂多糖杂多糖：由两种以上单糖组成：由两种以上单糖组成按组成分按组成分 植物多糖植物多糖 动物多糖动物多糖 按来源分按来源分 四四、苷类、苷类(又称配糖体又称配糖体)定义：定义：定义：定义：二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 糖或糖的衍生物 非糖物质（氨基糖，糖醛酸等）（黄酮，萜类等）苷(glycosides)糖的端基碳原子苷键、化合物与糖结合成苷后：化合物与糖结合成苷后：水溶性增大，水溶性增大，生物活性或毒性降低或消失生物活性或毒性降低或消失稳定性增强，稳定性增强，挥发性降低，挥发性降低，分类：分类：1、根据生物体内存在形式：分为原生苷、次级苷、根据生物体内存在形式：分为原生苷、次级苷2、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、3、根据苷元连接糖基的位置数：单、二糖链苷、根据苷元连接糖基的位置数：单、二糖链苷 4、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。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类2 2苷的分类苷的分类 生物体内存在方式分：生物体内存在方式分：单糖链苷、二糖链苷单糖链苷、二糖链苷苷元上接糖链的位置分：苷元上接糖链的位置分：根据连接单糖基个数分：根据连接单糖基个数分：原级苷原级苷在植物体内原存在的苷；在植物体内原存在的苷；次级苷次级苷原级苷水解掉一个糖或结构发原级苷水解掉一个糖或结构发 生改变。生改变。单糖苷、二糖苷单糖苷、二糖苷 按苷键原子不同分：按苷键原子不同分：苷，多为苷，多为L型；型；苷，多为苷，多为D型。型。按端基碳构型分：按端基碳构型分：按物理性质分：按物理性质分：皂苷皂苷按生物活性分：按生物活性分：强心苷强心苷黄酮苷，蒽醌苷等黄酮苷，蒽醌苷等按苷元结构特点分：按苷元结构特点分：氧苷、硫苷、氮苷和碳苷氧苷、硫苷、氮苷和碳苷一一 氧苷：氧苷：苷元与糖基通过苷元与糖基通过氧原子相连氧原子相连，根据苷元与糖，根据苷元与糖缩合的基团的性质不同，分为以下几类：缩合的基团的性质不同，分为以下几类：(1)醇苷：醇苷：是通过是通过醇羟基与糖端基脱水醇羟基与糖端基脱水而成的苷。而成的苷。如本书所讲皂苷，强心苷均属此类。如本书所讲皂苷，强心苷均属此类。(2)酚苷：酚苷：苷元的苷元的酚羟基与糖端基脱水酚羟基与糖端基脱水而成的苷。而成的苷。如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 氰苷：氰苷：主要是指主要是指-羟基腈羟基腈的苷。的苷。该类化合物中的芳香族氰该类化合物中的芳香族氰苷，分解后生成苯甲醛（有典苷，分解后生成苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和型的苦杏仁味）和氢氰酸氢氰酸，因，因而可以用于而可以用于镇咳镇咳。如。如苦杏仁苦杏仁可可用于镇咳，正是由于其中的苦用于镇咳，正是由于其中的苦杏仁苷杏仁苷(amygdalin)分解后可分解后可释放少量释放少量HCN的结果。的结果。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类(4)酯苷：酯苷：苷元的苷元的羟基与糖端基脱水羟基与糖端基脱水而成的苷。而成的苷。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 例如，例如，郁金香郁金香属植物如杂种郁属植物如杂种郁金香中的化合物金香中的化合物山慈菇苷，有山慈菇苷，有抗抗真菌活性真菌活性。(5)吲哚苷：吲哚苷：指指吲哚醇和糖形成吲哚醇和糖形成的苷，在豆科和蓼科中的苷，在豆科和蓼科中有分布，有分布，中药青黛中药青黛就是粗制靛蓝，民间用以外就是粗制靛蓝，民间用以外涂涂治疗腮腺炎，有抗病毒作用治疗腮腺炎，有抗病毒作用。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类二二 硫苷：硫苷：是是糖的端基糖的端基OH与苷元上巯基缩合与苷元上巯基缩合而而成的苷。成的苷。【举例举例】萝卜中的萝卜苷萝卜中的萝卜苷。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类二二 硫苷：硫苷：芥子苷芥子苷是存是存在于在于十字花科植物十字花科植物中中的一类硫苷，其通式的一类硫苷，其通式如下，几乎都是以钾如下，几乎都是以钾盐的形式存在。具有盐的形式存在。具有止痛和消炎止痛和消炎作用。作用。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类三三 氮苷：氮苷：糖的糖的端基碳与苷元上氮原子相连端基碳与苷元上氮原子相连的苷称的苷称氮苷，是氮苷，是生物化学领域中的重要物质生物化学领域中的重要物质。如。如核核苷类苷类化合物。化合物。四四 碳苷：碳苷：是一类是一类糖基和苷元直接相连糖基和苷元直接相连的苷。组成的苷。组成碳苷的苷元多为碳苷的苷元多为酚性化合物酚性化合物，如，如黄酮、查耳黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌酮、色酮、蒽醌等。等。碳苷类化合物具有溶解碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。度小、难以水解的特点。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 如豆科植物如豆科植物葛和野葛葛和野葛的根的根中含有的中含有的葛根素葛根素(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，有明显的有明显的扩张冠状动脉，增扩张冠状动脉，增加冠脉流量，降低血压的作加冠脉流量，降低血压的作用用。该化合物即为异黄酮的。该化合物即为异黄酮的碳苷碳苷。二、糖和苷的分类二、糖和苷的分类 课堂小结课堂小结:1、总结本次课所讲授的内容。1）掌握糖和苷的结构特征、分类及苷类化合物的含义；2）掌握苷的溶解度与分子结构的内在联系，检识糖、苷类化合物反应机理与应用。作业与思考题作业与思考题:1、简述日常生活吃过的单糖？2、多糖中有没有苷键？3、做天然药物化学习题集和中药化学习题集中有关糖和苷一二级结构命名题；选作其他题。课后学习网络资源课后学习网络资源:1、http:/ 2、http:/202.119.189.236:8087/ec3.0/C54/res/部分理论课课件(沈阳药科大学).rar3、http:/ 糖和苷（二）糖和苷（二）复习提问：复习提问：1、回顾上次课内容2、简述日常生活吃过的单糖？3、多糖中有没有苷键？4、苷和苷键的定义？5、根据苷键原子的不同，可分哪些苷？6、根据提问情况进行点评。目的要求：目的要求：1、掌握糖和苷的一般理化性质：溶解性、旋光性、化学性质和检识方法。2、掌握苷键的裂解规律和影响因素。重点与难点：重点与难点：重点：重点：苷键酸催化水解、酶催化水解及过碘酸氧化裂解难点：难点：讲解苷键的酸催化水解和过碘酸氧化裂解的规律 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、理化性质四、理化性质五、苷键的裂解五、苷键的裂解六、糖和苷的提取分离六、糖和苷的提取分离七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、八、糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第二章第二章 糖和苷糖和苷一一 性状：性状：形：形：苷类化合物多数是苷类化合物多数是固体固体，多呈具有，多呈具有吸湿吸湿性的无定无形粉末性的无定无形粉末。味：味：苷类苷类一般是无味的，但也有很苦的和有一般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，甜味的，如甜菊苷如甜菊苷(stevioside),是从甜叶菊是从甜叶菊的叶子中提取得到的，临床上用于的叶子中提取得到的，临床上用于糖尿病糖尿病患者患者作甜味剂用，无不良反应。作甜味剂用，无不良反应。三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质(一一)物理性质物理性质 色：色：苷类化苷类化合物的颜色是合物的颜色是由苷元的性质由苷元的性质决定的。决定的。糖部糖部分没有分没有 颜色颜色。二二 溶解性：溶解性：苷苷由于糖的引入，结构中增加了亲水性的羟基，由于糖的引入，结构中增加了亲水性的羟基，因而亲水性比苷元增强。因而亲水性比苷元增强。苷类的亲水性与苷类的亲水性与糖基的数目糖基的数目有密切的关系：有密切的关系：随着随着糖基的增多而增大糖基的增多而增大 1、大分子苷元大分子苷元的苷元的单糖苷常可溶解于低极性的的苷元的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂。有机溶剂。2、如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水、如果糖基增多，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。性增加，在水中的溶解度也就增加。3、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。三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质 (一一)物理性质物理性质三三 旋光性：旋光性：多数多数苷类化合物呈左旋苷类化合物呈左旋，但水解后，由，但水解后，由于生成的于生成的糖常是右旋糖常是右旋的，因而使的，因而使混合物呈右混合物呈右旋旋。三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质(一一)物理性质物理性质一一、氧化反应：、氧化反应：单糖分子中有单糖分子中有醛醛(酮酮)、醇羟基和邻二醇、醇羟基和邻二醇等结构，等结构，均可以与一定的氧化剂发生氧化反应，均可以与一定的氧化剂发生氧化反应，一般都无选择一般都无选择性性。但。但过碘酸和四醋酸铅的选择性较高，一般只作用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于邻二羟基上。以过碘酸氧化反应为例：。以过碘酸氧化反应为例：(1)过碘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。三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质(2)糖的裂解糖的裂解三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质(3)作用规律：作用规律：先生成先生成五元环状酯的中间体五元环状酯的中间体。顺式顺式1,2-二元醇比反式的反应快得多，因为顺式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。结构有利于五元环中间体的形成。在连续有在连续有三个邻羟基三个邻羟基的化合物中，如有的化合物中，如有一对顺式一对顺式的邻羟基的邻羟基的，就比三个互为的，就比三个互为反式反式的容易氧化得多的容易氧化得多(4)应用：应用：对糖的结构的推测。对糖的结构的推测。三、糖和苷的理化性质三、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：二、糠醛形成反应：单糖单糖的的浓酸浓酸(410N)作用下作用下，失三分子水失三分子水，生成具有生成具有呋喃环结构的糠醛类呋喃环结构的糠醛类化合物。化合物。多糖多糖则在矿酸存在下则在矿酸存在下先水解成单糖先水解成单糖 糠醛衍生物和许多糠醛衍生物和许多芳胺、酚类可缩合成芳胺、酚类可缩合成有色物质，可用于糖的显色和检出有色物质，可用于糖的显色和检出。如。如Molish试剂试剂是浓硫酸和是浓硫酸和-萘酚。萘酚。三、糖和苷的理化性质三、糖和苷的理化性质(二二)化学性质化学性质一、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、糖和苷的提取分离六、糖和苷的提取分离七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、八、糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第二章第二章 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，重要反应。通过该反应，可以使苷键切断，从而更方可以使苷键切断，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。糖的连接方式、糖与糖的连接方式。常用的方法有酸水解、碱水解、酶水解、氧化开常用的方法有酸水解、碱水解、酶水解、氧化开裂等。裂等。一一、酸催化水解：、酸催化水解：苷键属于苷键属于缩醛结构缩醛结构，易为，易为稀酸催化水解稀酸催化水解。反应一般在反应一般在水或稀醇溶液水或稀醇溶液中进行。中进行。常用的常用的酸有酸有HCl,H2SO4,乙酸和甲酸乙酸和甲酸等。等。反应的反应的机理机理是：苷原子先质子化。其机理为：是：苷原子先质子化。其机理为：四、苷键的裂解四、苷键的裂解机理机理质子化质子化 脱苷元脱苷元 互变互变 溶剂化溶剂化 脱质子脱质子 由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关键由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关键因素在于因素在于苷键原子的质子化是否容易进行苷键原子的质子化是否容易进行，有利于，有利于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。主要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：包括两个方面的因素：(1)苷原子上的苷原子上的电子云密度电子云密度 (2)苷原子的苷原子的空间环境空间环境四、苷键的裂解四、苷键的裂解具体到化合物的结构，则有以下规律：具体到化合物的结构，则有以下规律：(1)按按苷键原子苷键原子的不同，酸水解难易程度为：的不同，酸水解难易程度为：N-苷苷 O-苷苷S-苷苷C-苷苷 原因：原因：N最易接受质子最易接受质子，而，而C上无未共享电子对，上无未共享电子对，不能质子化不能质子化。(2)呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解 原因：原因：呋喃环平呋喃环平面性，各键重叠，张力大面性，各键重叠，张力大。(3)酮糖较醛糖易水解酮糖较醛糖易水解。原因：原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团-CH2OH 。四、苷键的裂解四、苷键的裂解四、苷键的裂解四、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。(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(6)芳香属苷（如酚苷）芳香属苷（如酚苷）因苷元部分有供因苷元部分有供电子结构，电子结构，水解比脂肪属苷水解比脂肪属苷（如萜苷、（如萜苷、甾苷等）甾苷等）容易容易得多。即芳香苷得多。即芳香苷脂肪苷脂肪苷 原因：？因共轭，原因：？因共轭，苷元的供电子效应苷元的供电子效应使苷原子的电子云密度增大。使苷原子的电子云密度增大。四、苷键的裂解四、苷键的裂解(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 为为横键上原子易于质子化横键上原子易于质子化；苷元为大基团者苷元为大基团者，苷键，苷键竖键的比竖键的比 苷键横键的易于水解苷键横键的易于水解，这是，这是 由于由于苷的不稳定性苷的不稳定性促使水解。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。四、苷键的裂解四、苷键的裂解（8）N-苷易接受质子，但当苷易接受质子，但当N处于酰胺或嘧处于酰胺或嘧啶啶位置时，位置时，N-苷也苷也难于用矿酸水解难于用矿酸水解。原因：原因：吸电子共轭效应，减小了吸电子共轭效应，减小了N上的上的电子云密度。电子云密度。例：例：P79 朱砂莲苷朱砂莲苷 酰胺酰胺 四、苷键的裂解四、苷键的裂解二二、乙酰解反应、乙酰解反应 在多糖苷的结构研究中，为了在多糖苷的结构研究中，为了确定糖确定糖与糖之间的连接位置与糖之间的连接位置常应用乙酰解常应用乙酰解开开裂一部分苷键，保留另一部分苷键裂一部分苷键，保留另一部分苷键，然，然后用后用薄层或气相色谱鉴定薄层或气相色谱鉴定。反应用的反应用的试剂试剂为为乙酸酐与不同酸的混乙酸酐与不同酸的混合液合液，常用的常用的酸有硫酸、高氯酸或酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸酸(如氯化锌、三氟化硼等如氯化锌、三氟化硼等)。四、苷键的裂解四、苷键的裂解 反应机理：反应机理：乙酰解的乙酰解的反应机理与酸催化水解相似反应机理与酸催化水解相似，它是以它是以CH3CO+为进攻基团。为进攻基团。乙酰解的速度：乙酰解的速度：苷发生苷发生乙酰解的速度与糖苷键的位置有乙酰解的速度与糖苷键的位置有关关。苷键的乙酰解一般以苷键的乙酰解一般以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苷键苷键最难开裂最难开裂。四、苷键的裂解四、苷键的裂解四、苷键的裂解四、苷键的裂解三、碱催化水解：三、碱催化水解：一般的苷对碱是稳定的一般的苷对碱是稳定的，但是，但是，酯苷酯苷(烯醇苷、烯醇苷、酚苷酚苷)和和-吸电子基取代的苷易为碱所水解吸电子基取代的苷易为碱所水解,如如藏红花藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。例如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。例如藏红花苦苷的水解：苦苷的水解：四、苷键的裂解四、苷键的裂解 原因：原因：其中藏红花苦苷苷键的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邻位碳原子上有受吸电子基团活化的氢原子，当用碱水解时引起消除的氢原子，当用碱水解时引起消除反应而生成双烯结构。反应而生成双烯结构。四、酶催化水解四、酶催化水解 优点优点:专属性高专属性高,条件温和条件温和.应用：应用：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，可以保持苷元的结构不变，还可以保留部分苷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、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。糖和糖之间的连接方式。四、苷键的裂解四、苷键的裂解四、酶催化水解四、酶催化水解 麦芽糖酶麦芽糖酶-水解水解-葡萄糖苷键葡萄糖苷键 杏仁苷酶杏仁苷酶-水解水解-葡萄糖苷键葡萄糖苷键,专属性较低专属性较低 纤维素酶纤维素酶-水解水解-葡萄糖苷键葡萄糖苷键四、苷键的裂解四、苷键的裂解五、过碘酸裂解反应五、过碘酸裂解反应 用用过过碘酸碘酸氧化氧化1,2-二元醇的反应二元醇的反应可以用于苷键的可以用于苷键的水解水解,称为称为Smith裂解裂解,是一种是一种温和温和的水解方法的水解方法.适用的情况适用的情况:苷元结构不稳定苷元结构不稳定,C-苷苷 不适用的情况不适用的情况:苷元上也有苷元上也有1,2-二元醇二元醇反应的基本方法反应的基本方法:四、苷键的裂解四、苷键的裂解应用于应用于碳苷碳苷的情况的情况:四、苷键的裂解四、苷键的裂解该该反应的应用反应的应用:苷元苷元不稳定的苷不稳定的苷,以及碳苷用此法进行水以及碳苷用此法进行水解解,可得到完整的苷元可得到完整的苷元,这对苷元的研究具有这对苷元的研究具有重要的意义重要的意义.四、苷键的裂解四、苷键的裂解四、苷键的裂解四、苷键的裂解 课堂小结课堂小结:1、总结本次课所讲授的内容。第三节 糖的化学性质 氧化反应；糠醛形成反应（Molish反应）；羟基反应：醚化反应（甲基化）、酰化反应（酯化反应）、缩酮和缩醛化反应；羰基反应；和硼酸络合反应。第四节 苷键的裂解 酸催化水解反应；乙酰解反应；碱催化水解和消除反应；酶催化水解反应和氧化开裂法（Smith降解法）。作业与思考题作业与思考题:1、苷键裂解的常用方法有哪些？各有何优缺点？酸水解的反应机理如何？2、如何识别天然药物中可能存在糖和苷类成分？Molish反应阳性说明一定是苷类成分存在吗？课后学习网络资源课后学习网络资源:1、维普资讯网-中文期刊门户专业文章阅2、http:/202.119.189.236:8087/ec3.0/C54/res/部分理论课课件(沈阳药科大学).rar3、http:/ 糖和苷（三）糖和苷（三）复习提问：复习提问：1、回顾上次课内容2、一般糖和苷类化合物可以用什么试剂来鉴别？3、不同的苷键原子形成的苷酸催化水解的难易程度怎样?4、酶催化水解的专属性？5、根据提问情况进行点评。目的要求：目的要求：1、熟悉糖的核磁共振谱学特征：糖上的质子在1H-NMR谱上出现的大致位置。糖上的碳原子信号在13C-NMR上出现的大致位置。2、掌握根据J值判断多数糖苷端基碳原子构型的方法3、了解糖的提取分离 重点与难点：重点与难点：重点：重点：苷键构型的决定方法难点：难点：NMR色谱在确定糖和苷类结构及苷键构型上的意义一、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、糖和苷的提取分离六、糖和苷的提取分离七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、八、糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第二章第二章 糖和苷糖和苷 概述概述讨论引入讨论引入糖是有效成分？还是无效成分？糖是有效成分？还是无效成分？概述概述 香菇多糖香菇多糖，是一种胸腺依靠性免疫调节剂，对肿瘤的生，是一种胸腺依靠性免疫调节剂，对肿瘤的生长均有抑制活性长均有抑制活性，临床用于癌症治疗。临床用于癌症治疗。茯苓多糖茯苓多糖具有抑制肿瘤生长具有抑制肿瘤生长,调节机体免疫作用，调节机体免疫作用，临床上临床上茯苓多糖口服液茯苓多糖口服液，用于肿瘤患者放化疗脾胃气虚症者。，用于肿瘤患者放化疗脾胃气虚症者。紫菜多糖紫菜多糖有抗肿瘤流感衰老、免疫调节、抗突变、抗辐有抗肿瘤流感衰老、免疫调节、抗突变、抗辐射、抗衰老、抗溃疡、抗内毒素以及对肿瘤化疗的减毒增效射、抗衰老、抗溃疡、抗内毒素以及对肿瘤化疗的减毒增效作用等多种药理作用作用等多种药理作用.概述概述 糖又称作糖又称作碳水化合物碳水化合物(carbohydrates)(carbohydrates)，是自是自然界存在的一类重要的天然产物，是生命活动所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、脂质一起称必需的一类物质，和核酸、蛋白质、脂质一起称为生命活动所必需的四大类化合物。为生命活动所必需的四大类化合物。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。糖和苷类的糖和苷类的生理活性是多种多样生理活性是多种多样的，糖是植物光合的，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。成分。一些具有一些具有营养、强壮作用营养、强壮作用的药物，如的药物，如山药、何首乌、山药、何首乌、大枣大枣等均含有大量糖类。等均含有大量糖类。概述概述 概述概述 一一、提取、提取 在提取时还在提取时还必明确提取的目的必明确提取的目的，即要求提取的是即要求提取的是原生苷、次生苷，还是苷元，然后根据要求进行提取，原生苷、次生苷，还是苷元，然后根据要求进行提取，因为其提取方法是有差别的。因为其提取方法是有差别的。提提原生苷原生苷 苷类常与水解苷类的酶共存苷类常与水解苷类的酶共存，因此在提取时，必，因此在提取时，必须须抑制酶的活性抑制酶的活性，如不加注意，则往往提到的就不是如不加注意，则往往提到的就不是原生苷。原生苷。常用的方法是在中药中加常用的方法是在中药中加CaCO3,或用甲醇、乙或用甲醇、乙醇或沸水提取醇或沸水提取，同时提取过程中要尽量，同时提取过程中要尽量勿与酸或碱接勿与酸或碱接触触，以免苷类水解以免苷类水解。五、糖及苷类的提取和分离五、糖及苷类的提取和分离 五、糖及苷类的提取和分离五、糖及苷类的提取和分离黄芩的炮制黄芩的炮制-热水烫热水烫二二、分离方法分离方法 1 溶剂处理法溶剂处理法 2 铅盐沉淀法铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法大孔树脂处理法 4 柱色谱分离法柱色谱分离法五、糖及苷类的提取和分离五、糖及苷类的提取和分离一、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、糖和苷的提取分离六、糖和苷的提取分离七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定八、八、糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第二章第二章 糖和苷糖和苷 多糖的结构测定与常见天然产物有许多不同多糖的结构测定与常见天然产物有许多不同之处之处,本节不做详细介绍本节不做详细介绍.只介绍其结构鉴定的一只介绍其结构鉴定的一般程序。般程序。一一、纯度的测定纯度的测定 TLC，熔点，色谱鉴别熔点，色谱鉴别 二二、分子量及分子式的测定分子量及分子式的测定 近年来广泛应用近年来广泛应用质谱分析质谱分析的方法则定分子量的方法则定分子量和分子式。和分子式。六、糖链结构的测定六、糖链结构的测定 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 将苷用将苷用稀酸或酶进行水解，使生成苷元和各种单糖，稀酸或酶进行水解，使生成苷元和各种单糖，然后再对这些水解产物进行签定。然后再对这些水解产物进行签定。(一一)苷元的结构鉴定苷元的结构鉴定 苷元的结构类型不一，苷元的结构类型不一，其方法将在有关章节中逐一其方法将在有关章节中逐一介绍。介绍。(二二)组成苷中糖的种类鉴定组成苷中糖的种类鉴定 1、通常采用通常采用PC、TLC等方法对水解液进行鉴定等方法对水解液进行鉴定 2、也可以直接通过解析苷的或、也可以直接通过解析苷的或二维二维NMR谱进行鉴定。谱进行鉴定。六、糖链结构的测定六、糖链结构的测定 (三三)苷中糖的数目的测定苷中糖的数目的测定 1、采用、采用光密度扫描法光密度扫描法测定备单糖斑点的含量，测定备单糖斑点的含量，算出各单糖的分子比，以推测组成苷的糖的数目。算出各单糖的分子比，以推测组成苷的糖的数目。2、利用质谱测定苷和苷元的分子量，然后计利用质谱测定苷和苷元的分子量，然后计算其差值，并由此求出糖的数目算其差值，并由此求出糖的数目。3、利用氢谱，根据出现的糖端基质子的信号利用氢谱，根据出现的糖端基质子的信号数目来确定苷中糖分子的数目数目来确定苷中糖分子的数目 4、将苷制成全乙酰化或全甲基化衍生物，根、将苷制成全乙酰化或全甲基化衍生物，根据在氢谱中出现的乙酰氧基或甲氧基信号的数目，据在氢谱中出现的乙酰氧基或甲氧基信号的数目，推测出所含糖的数目。推测出所含糖的数目。六、糖链结构的测定六、糖链结构的测定 四、苷分子中苷元和糖、糖和糖之间连接位置的四、苷分子中苷元和糖、糖和糖之间连接位置的确定确定 (一一)苷元和糖之间连接位置的确定苷元和糖之间连接位置的确定 1、以前通过分析由、以前通过分析由化学降解或酶解化学降解或酶解得到的产得到的产物来确定糖与苷元之间的连接位置物来确定糖与苷元之间的连接位置 2、现在这种方法逐渐被、现在这种方法逐渐被NMR谱的解析所取代谱的解析所取代。13C-NMR谱谱中，苷元羟基因与糖结合成苷，中，苷元羟基因与糖结合成苷，故可产生故可产生苷化位移苷化位移。利用苷化位移规律，。利用苷化位移规律，将苷和将苷和苷元的碳谱相比较，就可以很容易地辨别出苷元苷元的碳谱相比较，就可以很容易地辨别出苷元的哪个碳原子与糖相连接。的哪个碳原子与糖相连接。六、糖链结构的测定六、糖链结构的测定(二二)糖与糖之间连接位置的确定糖与糖之间连接位置的确定 可采用化学方法或光谱可采用化学方法或光谱(NMR)分析法进行。分析法进行。1化学方法部分水解法化学方法部分水解法 1）以）以缓和酸水解和酶水解法最为常用缓和酸水解和酶水解法最为常用。缓和酸水缓和酸水解解多使用低浓度的无机强酸或中强度的有机酸多使用低浓度的无机强酸或中强度的有机酸(如草酸如草酸)进行水解，可进行水解，可使苷中的部分糖水解脱去使苷中的部分糖水解脱去。例如：。例如：六、糖链结构的测定六、糖链结构的测定 2）利用苷的乙酰解，使开裂一部分苷键，保留另一）利用苷