天然藥物化學(xué)81

1、OOCNCCH2RCH3NHNNONH2NOHO第八章第八章 苷類苷類3 123 34概述苷的理化性質(zhì)苷的提取分離苷的結(jié)構(gòu)測定一、概述一、概述定義： 苷類又稱配糖體(glycosides)，是由糖和糖的衍生物等與另一非糖物質(zhì)通過其端基碳原子聯(lián)接而成的化合物。 一、概述一、概述根據(jù)生物體內(nèi)的存在形式根據(jù)連接單糖基的個數(shù)根據(jù)苷元連接糖基的位置數(shù)根據(jù)苷鍵原子的不同原生苷、次級苷單糖鏈苷、二糖鏈苷氧苷、硫苷、氮苷、碳苷單糖苷、二糖苷、三糖苷苷類一、概述一、概述吲哚苷醇苷酚苷氰苷酯苷氧苷分類一、氧苷 苷元與糖基通過氧原子相連一、概述一、概述(1) 醇苷：醇苷：是通過醇羥基與糖端基羥基脫水而成的是通過醇羥

2、基與糖端基羥基脫水而成的苷苷 比較常見，如本書所講比較常見，如本書所講皂苷，強心苷皂苷，強心苷均屬此均屬此類。類。OOOHOOOO紅景天苷Rhodioloside毛茛苷Ranunculin一、概述一、概述(2) 酚苷酚苷：苷元的酚羥基與糖端基脫水而成的苷：苷元的酚羥基與糖端基脫水而成的苷 比較常見，如比較常見，如黃酮苷、蒽醌苷黃酮苷、蒽醌苷多屬此類。多屬此類。OHOOHOOOCOOHCOOHHHglcglcOOOHHOOHOHOrutinose番瀉苷ASennoside A蘆丁Rutin一、概述一、概述(3) 氰苷：主要是指-羥基腈的苷。 該類化合物多為水溶性，不易結(jié)晶，在酸和酶催化時易于水解

3、。生成的苷元-羥基腈很不穩(wěn)定，立即分解為醛(酮)和氫氰酸。而在堿性條件下苷元易發(fā)生異構(gòu)化。 OOCNCCH2RCH3R=H 亞麻氰苷 LinamaninR=CH3 百脈根苷 Lataustralin一、概述一、概述 該類化合物中的該類化合物中的芳香族氰苷芳香族氰苷，分解后生成，分解后生成苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和氫氰酸，因而苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和氫氰酸，因而可以用于鎮(zhèn)咳。如苦杏仁可用于鎮(zhèn)咳，正是由可以用于鎮(zhèn)咳。如苦杏仁可用于鎮(zhèn)咳，正是由于其中的于其中的苦杏仁苷苦杏仁苷(amygdaline)分解后可釋放分解后可釋放少量少量HCN的結(jié)果。的結(jié)果。一、概述一、概述苦杏仁苷酶稀酸濃酸OH-C

4、HCOOOONOOOOHHCNHO+OOOOHHCNHO+OOOCHNH4+OHCOOH+OH+NH3CH-OOCOOOO+OOOCHOHCOOH一、概述一、概述(4) 酯苷：苷元的羥基與糖端基脫水而成的苷。 酯苷的特點：苷鍵既有縮醛的性質(zhì)，又有酯的性質(zhì)，易為稀酸和稀堿水解。例如：存在郁金香屬植物如雜種郁金香(Tulipa hybrida)中的化合物山慈菇苷A (tuliposide A)，有抗真菌活性。 一、概述一、概述 但該化合物不穩(wěn)定，放置日久易起但該化合物不穩(wěn)定，放置日久易起?；仵；嘏排欧磻?yīng)，苷元由反應(yīng)，苷元由C1-OH轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)至C6-OH上，同時失去上，同時失去抗真菌活性。山慈茹苷

5、水解后立即環(huán)合生成山慈抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即環(huán)合生成山慈茹內(nèi)酯茹內(nèi)酯A (tulipalin A)。OOHOCH2OHCH2OOCH2OHOCH2OOCH2+GLuO一、概述一、概述 某些二萜和三萜醇苷常有雙糖鏈，其中一個糖鏈有接在羧基上成酯苷結(jié)構(gòu)，尤其在三萜皂苷中多見。如中藥地榆的根和根莖能涼血止血，除了含有鞣質(zhì)外，還含有烏蘇酸的苷，如地榆皂苷E (sanguisorbin E)是一個雙糖鏈的苷，其中一個為酯苷。一、概述一、概述(5) 吲哚苷： 指吲哚醇和糖形成的苷，在豆科和蓼科中有分布，苷元無色，但易氧化是暗藍色的靛藍，具有反式結(jié)構(gòu)，中藥青黛就是粗制靛藍，民間用以外涂治療腮腺炎，有

6、抗病毒作用。NHNHNNOOOOHglc(O)H+HH靛苷Indicum靛藍Indigo 一、概述一、概述二、硫苷 苷元上的巰基與糖或者糖的衍生物的半縮醛（半縮酮）羥基脫一分子水形成的化合物。OSCNCH2CH2OSO3-CHCHSOCH3 蘿卜苷 Glucoraphenin一、概述一、概述 芥子苷是存在于十字花科植物中的一類硫苷，其通式如下，幾乎都是以鉀鹽的形式存在。經(jīng)其伴存的芥子酶水解，生成的芥子油含有異硫氰酸酯類、葡萄糖和硫酸鹽，具有止痛和消炎作用。芥子苷通式R CHNHSOSO3-K+glcCHHNSOSO3-K+glcH2CHCH2C黑芥子苷 Sinigrin一、概述一、概述三、氮苷

7、 糖的端基碳與苷元上氮原子相連的苷稱氮苷，是生物化學(xué)領(lǐng)域中的重要物質(zhì)。如核苷類化合物腺苷(Adenosine):NHNNONH2NOHO一、概述一、概述四、碳苷 是一類糖基和苷元直接相連的苷。組成碳苷的苷元多為酚性化合物，如黃酮、查耳酮、色酮、蒽醌和沒食子酸等。尤其以黃酮碳苷最為常見。碳苷常與氧苷共存，它的形成是由苷元酚羥基所活化的鄰對位的氫與糖的端基羥基脫水縮合而成。一、概述一、概述 因此，在因此，在 碳苷分子中，糖總是連在有間二碳苷分子中，糖總是連在有間二酚或間苯三酚結(jié)構(gòu)的環(huán)上。黃酮碳苷的糖基均酚或間苯三酚結(jié)構(gòu)的環(huán)上。黃酮碳苷的糖基均在在A環(huán)的環(huán)的6-位或位或8-位位。碳苷類化合物具有。碳

8、苷類化合物具有溶解度溶解度小、難以水解的特點小、難以水解的特點。一、概述一、概述 如豆科植物葛和野葛如豆科植物葛和野葛的根中含有的的根中含有的葛根素葛根素( puerarin ) 有明顯的擴張有明顯的擴張冠狀動脈，增加冠脈流量，冠狀動脈，增加冠脈流量，降低血壓的作用。該化合物降低血壓的作用。該化合物即為異黃酮的碳苷，即為異黃酮的碳苷，8-位位直直接與葡萄糖相結(jié)合。接與葡萄糖相結(jié)合。OHOOHOHO葛根素第八章第八章 苷類苷類3 123 34概述苷的理化性質(zhì)苷的提取分離苷的結(jié)構(gòu)測定二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)一、一般形態(tài)和溶解性 形：苷類化合物多數(shù)是固體，其中糖基少的可以成結(jié)晶，糖基多的如皂

9、苷，則多呈具有吸濕性的無定無形粉末。HOOOOOHOHOHOOHOHHOOHOH人參皂苷Rg3Ginsenoside Rg3二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 味味：苷類一般是無味的，但也有很苦的和有甜味的，：苷類一般是無味的，但也有很苦的和有甜味的，如如甜菊苷甜菊苷 ( stevioside ) 是從甜葉菊的葉子中提取得到的，是從甜葉菊的葉子中提取得到的，屬于貝殼杉烷型四環(huán)二萜的多糖苷，比蔗糖甜屬于貝殼杉烷型四環(huán)二萜的多糖苷，比蔗糖甜300倍，臨倍，臨床上用于糖尿病患者作甜味劑用，無不良反應(yīng)。床上用于糖尿病患者作甜味劑用，無不良反應(yīng)。COOR1HOR2R1= glcR2= glc glc甜菊苷

10、 Stevioside21二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 溶解性：苷類的親水性與糖基的數(shù)目有密切的關(guān)系，往往隨著糖基的增多而增大，大分子苷元的苷元(如甾醇等)的單糖苷?？扇芙庥诘蜆O性的有機溶劑，如果糖基增多，則苷元占的比例相應(yīng)變小，親水性增加，在水中的溶解度也就增加。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)二、旋光性 多數(shù)苷類化合物呈左旋，但水解后，由于生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。因此，比較水解前后旋光性的變化，也可以用以檢識苷類化合物的存在。糖苷左旋水解糖右旋二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)Hudson規(guī)則規(guī)則一：一對糖或苷的端基差向異構(gòu)體的分子旋光差(2A)值取決于端基碳原子，與其他

11、部分結(jié)構(gòu)關(guān)系很小，但有時鄰位效應(yīng)引起偏差。規(guī)則二：一對糖的端基差向異構(gòu)體的分子旋光(2B)值取決于分子其余部分手性碳原子的構(gòu)型，端基碳原子上的取代基對數(shù)值影響很小。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 分子旋光差法( Klyne 法)：將苷和苷元的分子旋光差與組成該糖的一對甲苷的分子旋光度進行比較，數(shù)值上相近的一個便是與之有相同苷鍵的一個。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)三、苷鍵的裂解 苷鍵的裂解反應(yīng)是一類研究多糖和苷類化合物的重要反應(yīng)。通過該反應(yīng)，可以使苷鍵切斷，從而更方便地了解苷元的結(jié)構(gòu)、所連糖的種類和組成、苷元與糖的連接方式以及糖與糖的連接方式。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)酸水解堿水解酶

12、水解氧化開裂常用苷鍵裂解方法二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)1. 酸催化水解： 苷鍵屬于縮醛結(jié)構(gòu)，易為稀酸催化水解。 反應(yīng)一般在水或稀醇溶液中進行。 常用的酸有HCl，H2SO4，乙酸和甲酸等。 二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 反應(yīng)機理：苷原子先質(zhì)子化，然后斷裂生成苷元和陽碳離子或半椅式的中間體，在水中溶劑化而糖。 以氧苷為例，其機理為：OHOROHOR+OHOHOHOHO+_H+H+-HORHOR+-H2OH2O_H+H+OHa+H脫苷元互變?nèi)軇┗撡|(zhì)子質(zhì)子化二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 由上述機理可以看出，影響水解難易程度的關(guān)鍵因素在于苷鍵原子的質(zhì)子化是否容易進行，主要包括兩個方面的

13、因素： (1) 苷原子上的電子云密度； (2) 苷原子的空間環(huán)境。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)具體到化合物的結(jié)構(gòu)，則有以下規(guī)律： (1) 按苷鍵原子的不同，酸水解易難程度為： 原因：N最易接受質(zhì)子，而C上無未共享電子對，不能質(zhì)子化。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) (2) 呋喃糖苷較吡喃糖苷呋喃糖苷較吡喃糖苷的的水解速率大水解速率大50100倍。倍。原因：呋喃環(huán)平面性，各鍵重疊，張力大。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)(3) 酮糖較醛糖易水解 原因：酮糖多呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)，且端基上接大基團-CH2OH。OOHOHHOOHCH2OHOOHOHOHCH2OHHOOOHOHOHOHCH2OHOOHOH

14、OHCH2OHOH-D-葡萄糖-D-glucose-D-葡萄糖-D-glucose-D-果糖-D-frutose-D-果糖-D-frutose二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)(4) 吡喃糖苷中，吡喃環(huán)吡喃糖苷中，吡喃環(huán)C5上的取代基越大越難水上的取代基越大越難水解。解。原因：吡喃環(huán)C5上的取代基對質(zhì)子進攻 有立體阻礙。12345五碳糖甲基五碳糖六碳糖七碳糖五位接-COOH的糖二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) (5) 2-去氧糖2-羥基糖2-氨基糖OOOOOOHNH2O 原因：2-位羥基對苷原子的吸電子效應(yīng)及2- 位氨基對質(zhì)子的競爭性吸引二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)(6) 芳香屬苷（如酚苷）

15、因苷元部分有供電子結(jié)構(gòu)，水解比脂肪屬苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。 原因：苷元的供電子效應(yīng)使苷原子的電子云 密度增大。芳香烴脂肪烴二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)(7) 苷元為小基團者，苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解，因為橫鍵上原子易于質(zhì)子化；苷元為大基團者，苷鍵豎鍵的比苷鍵橫鍵的易于水解，這是由于苷的不穩(wěn)定性促使水解。 二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)原因：小苷元在豎鍵時，環(huán)對質(zhì)子進攻有 立體位阻。OOOOHOHOOHOHOHHOOHOHOHOHOHHOHOOHOHHOR-smallR-smallR-bigR-bigHOCH2HOCH2HOCH2HOCH2二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)HC

16、H2OHHOHOHHHONNNNNH2(8) N-苷易接受質(zhì)子，但當(dāng)N處于酰胺或嘧啶位置時，N-苷也難于用礦酸水解。 原因：吸電子共軛效應(yīng)，減小了N上的電子云 密度。C NH2OOHCH2OHHNOHOHHHO二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 2. 雙相水解雙相水解 注意：對酸不穩(wěn)定的苷元，為了防止水解注意：對酸不穩(wěn)定的苷元，為了防止水解引起皂元結(jié)構(gòu)的改變，可用兩相水解反應(yīng)（例引起皂元結(jié)構(gòu)的改變，可用兩相水解反應(yīng)（例如如仙客來皂苷的水解仙客來皂苷的水解）。）。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)3. 酸催化甲醇解 機理與酸水解相似，用甲醇作為溶劑。4. 乙酰解反應(yīng) 在多糖苷的結(jié)構(gòu)研究中，為了確定糖

17、與糖之間的連接位置。常應(yīng)用乙酰解開裂一部分苷鍵，保留另一部分苷鍵，然后用薄層或氣相色譜鑒定在水解產(chǎn)物中得到的乙?；瘑翁呛鸵阴；途厶?。 二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 反應(yīng)用的試劑為反應(yīng)用的試劑為乙酸酐乙酸酐與不同酸的混合液，與不同酸的混合液， 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(如氯化鋅、如氯化鋅、三氟化硼等三氟化硼等)。 乙酰解的反應(yīng)機理與酸催化水解相似，它乙酰解的反應(yīng)機理與酸催化水解相似，它是以是以CH3CO+為進攻基團。為進攻基團。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)二糖的乙酰解速率1-6苷鍵1-4苷鍵1-3苷鍵1-2苷鍵 苷發(fā)生乙酰解的速度與糖苷鍵的位置有關(guān)

18、。如果在苷鍵的鄰位有可乙?；牧u基，則由于電負性，可使乙酰解的速度減慢。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 下列為一種下列為一種五糖苷五糖苷的乙酰解過程，其分的乙酰解過程，其分子組成中含有子組成中含有D-木糖、木糖、D-葡萄糖、葡萄糖、D-雞納糖雞納糖和和D-葡萄糖葡萄糖-3-甲醚。當(dāng)用甲醚。當(dāng)用醋酐醋酐-ZnCl2乙酰解乙酰解后，后，TLC檢出了單糖、四糖和三糖的乙?；?，檢出了單糖、四糖和三糖的乙?；铮⑴c標(biāo)準品對照進行鑒定，由此可推出苷分子并與標(biāo)準品對照進行鑒定，由此可推出苷分子中糖的連接方式。中糖的連接方式。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)OOHOHOHOOHOHMeOOHOOROOH

19、OHOOHOMeOHHOH2COOHOH2CO(AcO)3O+ZnCl3OOAcOAcMeOOAcOOOAcOAcOOAcOMeOAcOcAOH2COOAccAOH2COAcOOAcOAcOAcOAcOOAcOAcOAcOAcMeOOAcOOOAcOAcOOAcOMeOAccAOH2COcAOH2COAcOAC+二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)5. 堿催化水解-消除反應(yīng)： 一般的苷對堿是穩(wěn)定的，不易被堿催化水解，故多數(shù)苷是采用稀酸水解。但是，酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和-吸電子基取代的苷易為堿所水解，如藏紅花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可為堿所水解。但有時得到的是脫水苷元。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化

20、性質(zhì)CHHOHOglcCOHOglcOH-OH-CHO 原因：其中藏紅花苦苷苷鍵的鄰位碳原子上有受吸電子基團活化的氫原子，當(dāng)用堿水解時引起消除反應(yīng)而生成雙烯結(jié)構(gòu)。例如藏紅花苦苷的水解：二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)6. 酶催化水解 酶水解的優(yōu)點: 專屬性高，條件溫和。用酶水解苷鍵可以獲知苷鍵的構(gòu)型，保持苷元的結(jié)構(gòu)不變，保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖，以便獲知苷元和糖、糖和糖之間的連接方式。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì) 酶降解反應(yīng)的效果取決于酶的純度以及對酶的專一性的認識。目前使用的多為未提純的混合酶。轉(zhuǎn)化糖酶麥芽糖酶杏仁苷酶纖維素酶-果糖苷鍵-葡萄糖苷鍵-葡萄糖苷鍵-葡萄糖苷鍵二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)7. 過碘酸裂解反應(yīng) 用過碘酸氧化1,2-二元醇的反應(yīng)可以用于苷鍵的水解，稱為Smith裂解，是一種溫和的水解方法。適用的情況:苷元結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的苷和C-苷。 不適用的情況: 苷元上也有1,2-二元醇。二、苷的理化性質(zhì)二、苷的理化性質(zhì)反應(yīng)的基本方法:OOROHOHCH2OHHOOCH2OHOHCOH