最新天然药物化学81教学课件.ppt

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1、天然药物化学天然药物化学81第八章第八章 苷类苷类3 123 34概述概述苷的理化性质苷的理化性质苷的提取分离苷的提取分离苷的结构测定苷的结构测定一、概述一、概述 该类化合物中的该类化合物中的芳香族氰苷芳香族氰苷，分解后生成苯，分解后生成苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和氢氰酸，因而可以甲醛（有典型的苦杏仁味）和氢氰酸，因而可以用于镇咳。如苦杏仁可用于镇咳，正是由于其中用于镇咳。如苦杏仁可用于镇咳，正是由于其中的的苦杏仁苷苦杏仁苷(amygdaline)分解后可释放少量分解后可释放少量HCN的结果。的结果。一、概述一、概述苦杏仁苷苦杏仁苷酶酶稀酸稀酸浓酸浓酸OHOH-一、概述一、概述(4)(4)酯苷

2、酯苷：苷元的羟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。酯酯苷苷的的特特点点：苷苷键键既既有有缩缩醛醛的的性性质质，又又有有酯酯的的性性质质，易易为为稀稀酸酸和和稀稀碱碱水水解解。例例如如：存存在在郁郁金金香香属属植植物物如如杂杂种种郁郁金金香香(Tulipa hybrida)中中的的化化合合物物山慈菇苷山慈菇苷A(tuliposide A)，有抗真菌活性。，有抗真菌活性。一、概述一、概述 但但该该化化合合物物不不稳稳定定，放放置置日日久久易易起起酰酰基基重重排排反反应应，苷苷元元由由C1-OH转转至至C6-OH上上，同同时时失失去去抗抗真真菌菌活活性性。山山慈慈茹茹苷苷水水解

3、解后后立立即即环环合合生生成成山山慈慈茹茹内内酯酯A(tulipalin A)。一、概述一、概述 某某些些二二萜萜和和三三萜萜醇醇苷苷常常有有双双糖糖链链，其其中中一一个个糖糖链链有有接接在在羧羧基基上上成成酯酯苷苷结结构构，尤尤其其在在三三萜萜皂皂苷苷中中多多见见。如如中中药药地地榆榆的的根根和和根根茎茎能能凉凉血血止止血血，除除了了含含有有鞣鞣质质外外，还还含含有有乌乌苏苏酸酸的的苷苷，如如地地榆榆皂皂苷苷E(sanguisorbin E)是是一一个个双双糖糖链链的的苷苷，其其中中一一个个为为酯酯苷苷。一、概述一、概述(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，指吲哚醇

4、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，苷元无色，但易氧化是暗蓝色的靛蓝，具有反式结构，中药青黛就是粗制中药青黛就是粗制靛蓝靛蓝，民间用以外涂治疗腮腺炎，民间用以外涂治疗腮腺炎，有抗病毒作用。有抗病毒作用。靛苷靛苷Indicum靛蓝靛蓝Indigo 一、概述一、概述二、二、硫苷硫苷 苷元上的苷元上的巯基巯基与糖或者糖的衍生物的半缩醛与糖或者糖的衍生物的半缩醛（半缩酮）（半缩酮）羟基羟基脱一分子水形成的化合物。脱一分子水形成的化合物。萝卜苷萝卜苷 Glucoraphenin一、概述一、概述 芥子苷芥子苷是存在于十字花科植物中的一类硫苷，是存在于十字花科

5、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，生成的芥子油含有异硫氰酸酯类、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。葡萄糖和硫酸盐，具有止痛和消炎作用。芥子苷通式芥子苷通式黑芥子苷黑芥子苷 Sinigrin一、概述一、概述三、三、氮苷氮苷 糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮苷，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。如核苷类化合物是生物化学领域中的重要物质。如核苷类化合物腺苷腺苷(Adenosine):(Adenosine):一、概述一、概述四、四

6、、碳苷碳苷 是一类糖基和苷元直接相连的苷。组成碳苷的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。尤其以醌和没食子酸等。尤其以黄酮碳苷黄酮碳苷最为常见。碳苷最为常见。碳苷常与氧苷共存，它的形成是由苷元酚羟基所活化的常与氧苷共存，它的形成是由苷元酚羟基所活化的邻对位的氢与糖的端基羟基脱水缩合而成。邻对位的氢与糖的端基羟基脱水缩合而成。一、概述一、概述 因此，在因此，在 碳苷分子中，糖总是连在有间二酚碳苷分子中，糖总是连在有间二酚或间苯三酚结构的环上。黄酮碳苷的糖基均在或间苯三酚结构的环上。黄酮碳苷的

7、糖基均在A环环的的6-位或位或8-位位。碳苷类化合物具有。碳苷类化合物具有溶解度小、难以溶解度小、难以水解的特点水解的特点。一、概述一、概述 如豆科植物葛和野葛的如豆科植物葛和野葛的根中含有的根中含有的葛根素葛根素(puerarin)有明显的扩张冠状动脉，增有明显的扩张冠状动脉，增加冠脉流量，降低血压的作加冠脉流量，降低血压的作用。该化合物即为异黄酮的用。该化合物即为异黄酮的碳苷，碳苷，8-位位直接与葡萄糖相直接与葡萄糖相结合。结合。葛根素葛根素第八章第八章 苷类苷类3 123 34概述概述苷的理化性质苷的理化性质苷的提取分离苷的提取分离苷的结构测定苷的结构测定二、苷的理化性质二、苷的理化性质

8、一、一般形态和溶解性一、一般形态和溶解性 形：形：苷类化合物多数是固体，其中糖基少的可以苷类化合物多数是固体，其中糖基少的可以成结晶，糖基多的如皂苷，则多呈具有成结晶，糖基多的如皂苷，则多呈具有吸湿性吸湿性的无定的无定无形粉末。无形粉末。人参皂苷人参皂苷Rg3Ginsenoside Rg3二、苷的理化性质二、苷的理化性质 味味：苷类一般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，如：苷类一般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，如甜菊苷甜菊苷(stevioside)是从甜叶菊的叶子中提取得到的，是从甜叶菊的叶子中提取得到的，属于属于贝壳杉烷型四环二萜的多糖苷，比蔗糖甜贝壳杉烷型四环二萜的多糖苷，比蔗糖甜30

9、0倍，临床上用倍，临床上用于糖尿病患者作甜味剂用，无不良反应。于糖尿病患者作甜味剂用，无不良反应。R1=glcR2=glc glc甜菊苷甜菊苷 Stevioside21二、苷的理化性质二、苷的理化性质 溶解性：溶解性：苷类的亲水性与糖基的数目有密切苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元的苷元的苷元(如甾醇等如甾醇等)的单糖苷常可溶解于低极性的有的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，机溶剂，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。亲水性增加，在水中

10、的溶解度也就增加。二、苷的理化性质二、苷的理化性质二、二、旋光性旋光性 多数多数苷类苷类化合物呈化合物呈左旋左旋，但水解后，由于生成，但水解后，由于生成的的糖糖常是常是右旋右旋的，因而使混合物呈右旋。因此，比的，因而使混合物呈右旋。因此，比较水解前后旋光性的变化，也可以用以检识苷类化较水解前后旋光性的变化，也可以用以检识苷类化合物的存在。合物的存在。糖苷左旋糖苷左旋水解水解糖右旋糖右旋二、苷的理化性质二、苷的理化性质Hudson规则规则规则一：一对糖或苷规则一：一对糖或苷的端基差向异构体的的端基差向异构体的分子旋光差分子旋光差(2A2A)值取值取决于决于端基碳端基碳原子，与原子，与其他部分结构

11、关系很其他部分结构关系很小，但有时邻位效应小，但有时邻位效应引起偏差。引起偏差。规则二：一对糖的端规则二：一对糖的端基差向异构体的分子基差向异构体的分子旋光旋光(2B2B)值取决于分值取决于分子子其余其余部分手性碳原部分手性碳原子的构型，端基碳原子的构型，端基碳原子上的取代基对数值子上的取代基对数值影响很小。影响很小。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 分子旋光差法分子旋光差法(Klyne 法法)：将苷和苷元的分子：将苷和苷元的分子旋光差与组成该糖的一对甲苷的分子旋光度进行旋光差与组成该糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较，数值上相近的一个便是与之有相同苷键的比较，数值上相近的一个便是与之有相同苷键

12、的一个。一个。二、苷的理化性质二、苷的理化性质三、三、苷键的裂解苷键的裂解 苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物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，可以使苷键切断，从而的重要反应。通过该反应，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、更方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以及糖与糖的连接方式。苷元与糖的连接方式以及糖与糖的连接方式。二、苷的理化性质二、苷的理化性质常用苷键常用苷键裂解方法裂解方法二、苷的理化性质二、苷的理化性质1.酸催化水解酸催化水解：苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化

13、水解。反应一般在水或稀醇溶液中进行。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有常用的酸有HCl，H2SO4，乙酸乙酸和和甲酸甲酸等。等。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 反应机理反应机理：苷原子先质子化，然后断裂生成苷元：苷原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而糖。和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而糖。以以氧苷氧苷为例，其机理为：为例，其机理为：脱苷元脱苷元互变互变溶剂化溶剂化脱质子脱质子质子化质子化二、苷的理化性质二、苷的理化性质 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因素在于苷键原子的质子化是否容易进行，主

14、要键因素在于苷键原子的质子化是否容易进行，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。二、苷的理化性质二、苷的理化性质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)按苷键原子的不同，酸水解易难程度为：按苷键原子的不同，酸水解易难程度为：原因：原因：N最易接受质子，而最易接受质子，而C上无未共享电子上无未共享电子对，不能质子化。对，不能质子化。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 (2)呋喃糖苷较吡喃糖苷呋喃糖苷较吡喃糖苷的的水解速率大水解速率大50100倍。倍。原因原因：呋喃环平面性

15、，各键重叠，张力大。：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。二、苷的理化性质二、苷的理化性质(3)酮糖较醛糖易水解酮糖较醛糖易水解 原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团-CH2OH。-D-葡萄糖葡萄糖-D-glucose-D-葡萄糖葡萄糖-D-glucose-D-果糖果糖-D-frutose-D-果糖果糖-D-frutose二、苷的理化性质二、苷的理化性质(4)吡喃糖苷中，吡喃环吡喃糖苷中，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。原因：原因：吡喃环吡喃环C5上的取代基对质子进攻上的取代基对质子进攻 有立体阻碍。有立体阻碍。12345五碳糖

16、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五位接五位接-COOH的糖的糖二、苷的理化性质二、苷的理化性质 (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-位羟基对苷原子的吸电子效应及位羟基对苷原子的吸电子效应及2-位氨基对质子的竞争性吸引位氨基对质子的竞争性吸引二、苷的理化性质二、苷的理化性质(6)芳香属苷（如酚苷）因苷元部分有芳香属苷（如酚苷）因苷元部分有供电子结构供电子结构，水解比脂肪属苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。水解比脂肪属苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。原因：原因：苷元的供电子效应使苷原子的电子云苷元的供电子效应使苷原子的电子云 密度增大。密度增大。芳香

17、烃芳香烃脂肪烃脂肪烃二、苷的理化性质二、苷的理化性质(7)苷元为苷元为小基团小基团者，苷键者，苷键横键横键的比苷键竖键的的比苷键竖键的易于水解，因为横键上原子易于质子化；苷元为易于水解，因为横键上原子易于质子化；苷元为大基团大基团者，苷键者，苷键竖键竖键的比苷键横键的易于水解，的比苷键横键的易于水解，这是由于苷的不稳定性促使水解。这是由于苷的不稳定性促使水解。二、苷的理化性质二、苷的理化性质原因：原因：小苷元在竖键时，环对质子进攻有小苷元在竖键时，环对质子进攻有 立体位阻。立体位阻。二、苷的理化性质二、苷的理化性质(8)N-苷易接受质子，但当苷易接受质子，但当N处于酰胺或嘧啶位置处于酰胺或嘧啶

18、位置时，时，N-苷也难于用矿酸水解苷也难于用矿酸水解。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上的电子云上的电子云 密度。密度。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 2.双相水解双相水解 注意：对酸不稳定的苷元，为了防止水解引注意：对酸不稳定的苷元，为了防止水解引起皂元结构的改变，可用两相水解反应（例如起皂元结构的改变，可用两相水解反应（例如仙仙客来皂苷的水解客来皂苷的水解）。）。二、苷的理化性质二、苷的理化性质3.酸催化甲醇解酸催化甲醇解 机理与酸水解相似，用甲醇作为溶剂。机理与酸水解相似，用甲醇作为溶剂。4.乙酰解反应乙酰解反应 在多糖苷的结构研究中，为了确定糖与糖之间在多糖

19、苷的结构研究中，为了确定糖与糖之间的连接位置。常应用乙酰解开裂一部分苷键，保留的连接位置。常应用乙酰解开裂一部分苷键，保留另一部分苷键，然后用薄层或气相色谱鉴定在水解另一部分苷键，然后用薄层或气相色谱鉴定在水解产物中得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。产物中得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 反应用的试剂为反应用的试剂为乙酸酐乙酸酐与不同酸的混合液，与不同酸的混合液，常用的酸有常用的酸有硫酸、高氯酸或硫酸、高氯酸或Lewis酸酸(如氯化锌、三如氯化锌、三氟化硼等氟化硼等)。乙酰解的反应机理与酸催化水解相似，它是乙酰解的反应机理与酸催化水解相似，它是以以CH3CO+为进

20、攻基团。为进攻基团。二、苷的理化性质二、苷的理化性质二糖的乙酰解速率二糖的乙酰解速率1-6苷键苷键1-4苷键苷键1-3苷键苷键1-2苷键苷键 苷发生乙酰解的苷发生乙酰解的速度速度与糖苷键的与糖苷键的位置位置有关。如果在苷键的有关。如果在苷键的邻位有可乙酰化的羟邻位有可乙酰化的羟基，则由于电负性，基，则由于电负性，可使乙酰解的速度减可使乙酰解的速度减慢。慢。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 下列为一种下列为一种五糖苷五糖苷的乙酰解过程，其分子的乙酰解过程，其分子组成中含有组成中含有D-木糖、木糖、D-葡萄糖、葡萄糖、D-鸡纳糖和鸡纳糖和D-葡萄糖葡萄糖-3-甲醚。当用甲醚。当用醋酐醋酐-ZnCl

21、2乙酰解乙酰解后，后，TLC检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化物，并检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化物，并与标准品对照进行鉴定，由此可推出苷分子中糖与标准品对照进行鉴定，由此可推出苷分子中糖的连接方式。的连接方式。二、苷的理化性质二、苷的理化性质+二、苷的理化性质二、苷的理化性质5.碱催化水解碱催化水解-消除反应消除反应：一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，故多数苷是采用稀酸水解。但是，故多数苷是采用稀酸水解。但是，酯苷、酚苷、氰酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和苷、烯醇苷和-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，如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都

22、可为碱所水解。如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。但有时得到的是脱水苷元。但有时得到的是脱水苷元。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 原因原因：其中藏红花苦苷苷键的邻位碳原子上有：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的氢原子，当用碱水解时引起消受吸电子基团活化的氢原子，当用碱水解时引起消除反应而生成双烯结构。除反应而生成双烯结构。例如例如藏红花苦苷藏红花苦苷的水解：的水解：二、苷的理化性质二、苷的理化性质6.酶催化水解酶催化水解 酶水解的优点酶水解的优点:专属性高，条件温和专属性高，条件温和。用酶水用酶水解苷键可以获知苷键的构型，保持苷元的结构不变解苷键可以获知苷键的构型，

23、保持苷元的结构不变，保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷，保留部分苷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。元和糖、糖和糖之间的连接方式。二、苷的理化性质二、苷的理化性质 酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的专一性的认识。专一性的认识。目前使用的多为未提纯的目前使用的多为未提纯的混合酶混合酶。转化糖酶转化糖酶麦芽糖酶麦芽糖酶杏仁苷酶杏仁苷酶纤维素酶纤维素酶-果糖苷键果糖苷键-葡萄糖苷键葡萄糖苷键-葡萄糖苷键葡萄糖苷键-葡萄糖苷键葡萄糖苷键二、苷的理化性质二、苷的理化性质7.过碘酸裂解反应过碘酸裂解反应 用过碘酸氧化用过碘酸

24、氧化1,2-二元醇的反应可以用于苷键的二元醇的反应可以用于苷键的水解，称为水解，称为Smith裂解裂解，是一种温和的水解方法。适，是一种温和的水解方法。适用的情况用的情况:苷元结构不稳定的苷和苷元结构不稳定的苷和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。二、苷的理化性质二、苷的理化性质反应的基本方法反应的基本方法:二、苷的理化性质二、苷的理化性质应用于应用于碳苷碳苷的情况的情况:二、苷的理化性质二、苷的理化性质 该反应的应用该反应的应用:苷元不稳定的苷，以及碳苷用此法进行水苷元不稳定的苷，以及碳苷用此法进行水解，可得到解，可得到完整的苷元完整的苷元，这对

25、苷元的研究具有，这对苷元的研究具有重要的意义。此外，从降解得到的多元醇，还重要的意义。此外，从降解得到的多元醇，还可确定苷中可确定苷中糖的类型糖的类型：二、苷的理化性质二、苷的理化性质乙二醇乙二醇葡萄糖，甘露糖，葡萄糖，甘露糖，半乳糖或果糖的半乳糖或果糖的C-苷苷丙二醇丙二醇阿拉伯糖，木糖的阿拉伯糖，木糖的C-苷苷鼠李糖，夫糖或鸡鼠李糖，夫糖或鸡纳糖的纳糖的C-苷苷丙三醇丙三醇降解降解产物产物二、苷的理化性质二、苷的理化性质二、苷的理化性质二、苷的理化性质8.糖醛酸苷的选择性水解反应糖醛酸苷的选择性水解反应 (1)光分解法：用紫外线将皂苷元裂解出来，具有光分解法：用紫外线将皂苷元裂解出来，具有选择性选择性;(2)四醋酸铅四醋酸铅-醋酐法：用于葡萄糖醛酸的裂解醋酐法：用于葡萄糖醛酸的裂解;(3)醋酐醋酐-吡啶分解法：只能裂解多聚糖的葡萄糖吡啶分解法：只能裂解多聚糖的葡萄糖醛酸皂苷。醛酸皂苷。二、苷的理化性质二、苷的理化性质(5)土壤微生物淘汰培养法土壤微生物淘汰培养法(4)化学修饰化学修饰-水解法水解法