第三章糖和苷類第二講

湖北醫(yī)藥學院藥學院Sunday,January15,2023王糾zhiziangel@163.com第三章糖和苷類化合物糖的提取分離與檢識苷的結構與分類苷的理化性質(zhì)

第2講2掌握：糖的檢識；苷類化合物的理化性質(zhì)。熟悉：苷鍵的裂解方法及特點。了解：多糖的提取流程。3（一）提取極性大，以水或稀醇提取

碳酸鈣或加熱回流破壞酶的活性。由于植物內(nèi)有能水解聚合糖的酶存在，須用適當方法破壞或抑制酶的作用，以保存糖的原存形式。

中性條件下提?。喝艄泊嬗兴嵝猿煞?，用碳酸鈣/鈉等中和四、糖的提取與分離4溶劑：熱水、稀堿如0.1～1mol/LNaOH或KOH、稀醇、稀鹽溶液或二甲基亞砜、稀酸如1%HAc等粘液質(zhì)、樹膠、木聚糖、菊糖、肝原可溶于熱水，不溶于乙醇；酸性多糖、半纖維素可溶于稀堿；堿性多糖可溶于稀酸；葡萄糖醛酸類酸性多糖的水溶液，用乙酸或鹽酸使成酸性后，再加乙醇或銅鹽等使生成不溶性絡合物或鹽類沉淀析出5可在提取液中加乙醇、甲醇、丙酮，使多糖沉淀進行初步純化，得粗多糖。

易溶于水的單糖及低聚糖：水或醇提取，然后用不同的有機溶劑萃取多糖：常用熱水、稀堿或稀酸溶液進行提取6糖類的提取流程7（二）分離純化分級沉淀法：不同濃度的低級醇梯度加入，使不同分子量的多糖分步沉淀按比例由小到大的順序向多糖溶液中加入甲醇或乙醇或丙酮，收集不同濃度下析出的沉淀為了多糖的穩(wěn)定，一般在pH78纖維素柱色譜法溶劑系統(tǒng)：水、稀乙醇、稀丙酮、水飽和正丁醇或異丙醇利用混合糖的溶液，流經(jīng)預先以另一種溶劑(如乙醇)混懸的纖維素柱，多糖在此多孔支持介質(zhì)上析出沉淀，再以遞減醇濃度的稀醇逐步洗脫，溶出各種多糖流出柱的先后順序通常是水溶性大的先出柱，水溶性差的最后出柱，與分級沉淀法正好相反。中性性多糖中可加入適量乙酸或甲酸，以提高分離效率纖維素柱層析還可用丙酮、水飽和丁醇、異丙醇、水飽和甲乙酮等，或用丁醇：乙酸：水(9：2：1)、乙酸乙酯：乙酸：水(7：2：2)等系統(tǒng)。混合溶液可調(diào)節(jié)其組成比例。酸性多糖層析時，可利用其和季銨鹽絡合沉淀的反應，在洗脫液中加少量十六烷基吡啶氯化物，可使分離軟骨硫酸鹽等多糖獲得好效果。9活性炭

緩慢加入，充分吸附-水洗脫（無機鹽和AA-單糖）-10%稀醇（二糖）-15%稀醇（三糖）-…依次洗下分子量較大的糖-35-45%的稀醇即能洗下所有的單糖和低聚糖

大孔樹脂色譜法

遵從類似物吸附類似物的原則非極性或低極性溶劑同活性C10凝膠柱色譜法凝膠柱層析利用具有三維網(wǎng)狀結構的多孔性凝膠，可將多糖按分子大小和形狀不同分離開來。當含有混合溶質(zhì)的溶液流經(jīng)適當?shù)哪z柱時，小分子易擴散入孔中，而大的則不易擴散，各溶質(zhì)洗脫順序隨分子量由大及小，漸次流出。此法對于不同聚合度的糖類分離特別有效。方法快速、簡單，條件溫和。常用的凝膠有葡聚糖凝膠（sephadexG）、瓊脂糖凝膠（sepharosebio-gelA）、聚丙烯酰胺凝膠（bio-gelP）等常用的洗脫劑是各種濃度的鹽溶液及緩沖液,但它們的離子強度最好不低于0.02.出柱的順序是大分子的先出柱,小分子的后出柱在多糖分離時,通常是用孔隙小的凝膠如sephadexG-25、G-50等先脫去多糖中的無機鹽及小分子化合物,然后再用孔隙大的凝膠sephadexG-200等進行分離.凝膠柱層析法不適合于粘多糖的分離.11離子交換色譜法常用交換劑：陰或陽離子交換纖維素陽離子交換纖維素適于分離酸性、中性和粘多糖pH6時酸性多糖可吸附于交換劑上，中性多糖則不能被吸附。當用硼砂將交換劑預處理后，中性多糖與硼酸絡合后可增加酸性，可被陽離子交換纖維素吸附交換劑對多糖的吸附力與多糖的結構有關：酸性基團多的吸附力強，對于線性分子，分子量大的比小的吸附力強，直鏈分子比支鏈分子易吸附分離酸性多糖所用的洗脫劑通常是pH相同離子強度不同的緩沖液，分離中性多糖的洗脫劑則是不同濃度的硼砂溶液。12季銨鹽沉淀法，如十六烷基三甲銨鹽(CTA鹽)和十六烷基吡啶鹽(CP鹽)季銨鹽和酸性多糖陰離子可以形成不溶于水的沉淀，使酸性多糖自水溶液中沉淀出來，中性多糖留存在母液中而分離。若再利用硼酸絡合物，中性多糖亦可沉淀，或在高pH的條件下，增加中性醇羥基的解離度而使之沉淀。

13電泳法分子大小、形狀及所負電荷不同的多糖其在電場的作用下遷移速率是不同的

超速離心法：分子大小，沉積速率不同。14粗多糖除雜：蛋白質(zhì)、色素除蛋白：Sevag法、酶解法、三氟三氯乙烷法、三氯醋酸法

除色素：活性炭或氧化脫色。15（三）除雜多糖水溶液1）Sevag法：多糖水溶液1/5體積氯仿振搖20min，離心分出溶液交界處的變性蛋白氯仿/正丁醇=1/5體積161.脫去多糖中蛋白質(zhì)的方法2）酶解法：在樣品溶液中加入蛋白質(zhì)水解酶，如：胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等，使樣品中的蛋白質(zhì)降解。173）三氟三氯乙烷法：多糖溶液攪拌10min，離心處理2次無蛋白多糖一份三氟三氯乙烷溶液184）三氯醋酸法：多糖溶液5~10℃放置過夜離心，除去膠狀沉淀多糖3%三氯醋酸溶液，至不再渾濁191、α-萘酚濃硫酸反應（Molish反應）現(xiàn)象：兩液層界面呈現(xiàn)紫紅色環(huán)適用于：單糖、低聚糖、多糖和苷類，可用于區(qū)別苷和苷元。2、堿性酒石酸銅（Fehling）反應現(xiàn)象：產(chǎn)生磚紅色氧化亞銅沉淀適用于：單糖、還原性低聚糖3、氨性硝酸銀（Tollen’s）反應主要用于檢識還原糖

五、糖的檢識204、色譜檢識21有紙色譜和薄層色譜，常用含水的溶劑系統(tǒng)為展開劑，常用顯色劑有苯胺-鄰苯二甲酸試劑、三苯四氮鹽試劑等。紙色譜正丁醇-冰醋酸-水(4：1：5)上層醋酸乙酯-吡啶-水(2：1：2)水飽和苯酚薄層色譜硅膠色譜正丁醇-冰醋酸-水(4：1：5)上層氯仿-甲醇-水(65：35：10)下層纖維素色譜原理及條件同紙色譜亦稱配糖體，是由糖與非糖物質(zhì)結合而成的。該類化合物不少都是天然藥物的生物活性成分，具有多種生理活性。非糖部分稱為苷元，又稱配糖體。苷糖非糖（苷元)水解+第二節(jié)苷類化合物一、苷(glycosides)的定義與結構22geninoraglycone苷鍵：苷中的苷元與糖之間的化學鍵稱為苷鍵。苷原子：苷元上形成苷鍵以連接糖的原子，稱為苷鍵原子，也稱為苷原子。常見的有O、N、S、C。苷的構型：α-苷和β-苷。成苷的常見單糖：D-葡萄糖，L-阿拉伯糖、D-木糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸等，也有去氧糖等其他糖。23由于單糖有α及β二種端基異構體，因此在形成苷類時就有二種構型的苷，即α-苷和β-苷。在天然的苷類中，由D-型糖衍生而成的苷多為β-苷，而由L-型糖衍生而成的苷多為α-苷。苷類結構主要由三部分（苷元、苷鍵、糖）組成，可變因素較多，尤其是非糖物質(zhì)，即苷元部分，種類繁多，十分復雜。因此，苷的分類也有多種方法：二、苷的分類24按苷鍵原子不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷按在植物體內(nèi)的存在狀況：原生苷、次生苷按苷分子中所含單糖基的數(shù)目：單糖苷、二糖苷、三糖苷等按苷分子中糖鏈的數(shù)目：單糖鏈苷、二糖鏈苷、三糖鏈苷等251.氧苷(O-苷)：苷鍵原子為O，因苷元不同分：

1）醇苷：由苷元的醇羥基與糖半縮醛（酮）脫水而成的苷。

（一）按苷鍵原子不同分類26Rhodioloside(紅景天苷)Ranunculin(毛茛苷)2）酚苷：由苷元的酚羥基與糖上的半縮醛羥基脫水縮合而成的苷。

27Gastrodin(天麻苷)如：苯酚苷

Hydrojuglone(氫化胡桃葉醌苷)28萘酚苷Chrysophamolmonoglycoside(大黃酚苷)

29蒽醌苷30香豆素苷黃酮苷Esculin(七葉苷)Baicalin(黃芩苷)是一類羥基腈與糖分子的端基羥基間縮合的衍生物苦杏仁苷(Amygdalin)31Cyanogenicglycoside即生成氰的苷，尤其α-羥基腈很不穩(wěn)定，一經(jīng)酶或酸、堿作用，立即生成氫氰酸，誤食該類植物有中毒危險。3）氰苷(cyanogenicglycosides)含α-OH氰苷、γ-OH氰苷、氧化偶氮基等32苦杏仁苷類的物質(zhì)本身無毒，但當它們被β-葡萄糖苷酶代謝分解后，就會產(chǎn)生有毒的氫氰酸和苯甲醛屬于氰苷的還有百部根苷、垂盆草苷、亞麻氰苷等亞麻氰苷R＝H

百脈苷R＝CH34）酯苷：是苷元的羧基與糖上端羥基縮合而成的苷類，此類苷鍵既有縮醛的性質(zhì)，又有酯的性質(zhì)，易為稀酸或稀堿水解。如：

TuliposideA(山慈菇苷A)郁金香屬植物如雜種郁金香中的化合物山慈菇苷，有抗真菌活性。水解后，苷元立即環(huán)合成山慈菇內(nèi)酯A和B33

土槿乙酸葡萄糖苷R＝COOH（有強抑制腫瘤細胞生長作用）土槿甲素葡萄糖苷R＝CH3345）吲哚苷吲哚醇與糖結合的苷35靛苷菘苔苷2.硫苷(S-苷)：苷鍵原子為硫，是糖上端基羥基與苷元上的巰基縮合而成的苷。如：OHOHHOOCOOHSCCHCHCH=CHSCH3O22NOSO3-36這類苷不多，常存在于十字花科植物中glucoraphenin(蘿卜苷)黑芥子苷R＝H2CHC＝CH237芥子酶常與硫苷伴存，當這些植物原料與水接觸或加水研磨時，被酶解生成異硫氰酸酯類（芥子油）、硫酸根離子和glc。3.氮苷(N-苷)：苷鍵原子為N，是苷元上胺基與糖縮合而成的一類苷。N苷是生化領域的重要物質(zhì)，如核苷是核酸的重要組成部分。38Adenosine(腺苷)Crotonside(巴豆苷)其結構與腺苷相似水解后產(chǎn)生的苷元巴豆毒素具有較強的毒性，能抑制蛋白質(zhì)的合成4.碳苷(C-苷)：是糖基直接接在碳原子上的苷類。天然藥物中常見的碳苷以黃酮類為多。如：特點：在各類溶劑中溶解度小，難水解39碳苷的形成是由苷元酚羥基所活化的鄰位或?qū)ξ坏臍渑c糖的端基羥基脫水縮合而成。組成碳苷的苷元有黃酮類、蒽醌和沒食子酸等。Aloin(蘆薈苷)

Vitexin(牡荊素)存在于馬鞭草科和?？浦参镏械狞S酮碳苷類，也是山楂的主要成分之一，近年來在毛茛科金蓮花屬植物的花和莖葉中也的發(fā)現(xiàn)抗腫瘤、降壓、抗炎及解痙作用最早獲得的蒽酮碳苷40蘆薈屬植物中的致瀉有效成分之一原生苷：原存在于植物體內(nèi)的苷為原生苷次生苷:原生苷經(jīng)水解失去一部分糖后形成的苷

原生苷

次生苷（二）根據(jù)在植物體內(nèi)的存在狀況41

單糖苷

三糖苷

雙糖苷（三）根據(jù)苷分子中所含單糖的數(shù)目42按苷元的化學結構類型：香豆素苷、蒽醌苷、黃酮苷等按苷的生理作用分類：強心苷按苷的特殊物理性質(zhì)分類：皂苷按糖的種類或名稱分類：葡萄糖苷、木糖苷、去氧糖苷等按其植物來源分類，例如人參皂苷、柴胡皂苷等。43

三、苷的理化性質(zhì)物理性質(zhì)：性狀溶解性旋光性

苷鍵裂解44形：均為固體。有晶形或具吸濕性的無定形粉末（含糖基多少）味：一般無味(苦：人參皂苷、甜：甜菊苷)色：糖部分沒有顏色,苷類化合物的顏色是由苷元的性質(zhì)決定的，取決于其共軛系統(tǒng)的大小和助色團的多少。有些對黏膜具有刺激作用，如皂苷、強心苷45(一）

性狀：苷元——弱親水性、親脂性苷——親水性強于苷元。與連接糖的數(shù)目、位置有關，糖基越多，水溶性越大屬極性較大物質(zhì)，在甲醇、乙醇和含水正丁醇等極性大的有機溶劑中有較大S，一般也能溶于水苷類的親水性與糖基的數(shù)目有密切的關系，往往隨著糖基的增多而增大，大分子苷元的單糖苷?？扇芙庥诘蜆O性的有機溶劑，若糖基增多，則苷元占的比例相應變小，親水性增加，在水中的溶解度也就增加。用不同極性的溶劑順次提取藥材時，除揮發(fā)油和石油醚等非極性部分外，在各提取部分都有發(fā)現(xiàn)苷類化合物的可能。碳苷無論在水中還是在其他溶劑中S一般都較小(二）溶解性46苷類化合物具旋光性，多數(shù)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。旋光度的大小與苷元和糖的結構以及苷元與糖、糖與糖的連接方式有關。具有多個不對稱碳原子利用旋光性→測定苷鍵構型Klyne法(分子旋光差法)：將苷和苷元的分子旋光差與組成該苷的糖的一對甲苷的分子旋光度進行比較，數(shù)值上相接近的一個便是與之有相同苷鍵的一個(三）旋光性

47（四）苷鍵的裂解

為此必先使用某種方法使苷鍵切斷裂解程度：全裂解、部分裂解酸催化水解反應、乙酰解反應、堿催化水解和β消除反應、酶催化水解反應、氧化開裂法（Smith降解法）48裂解苷糖－O－苷元糖和糖的連接方式糖的組成苷元結構苷元和糖的連接方式苷鍵具有縮醛的結構，在稀酸或酶的作用下，苷鍵可發(fā)生斷裂，水解成為苷元和糖。水解蘆丁為黃色粉末，[α]D23+13.82(EtOH)+49了解苷元的結構、糖的種類和組成；確定苷元與糖、糖與糖之間的連接方式1、酸催化水解

苷糖非糖（苷元）稀酸+（H2O或稀EtOH）反應溶媒：水或稀醇催化劑：稀鹽酸、稀硫酸、乙酸、甲酸等。50苷鍵具有半縮醛結構，易為稀酸催化水解。機理：苷鍵原子先質(zhì)子化，然后斷裂生成苷元和糖的陽碳離子中間體，該中間體與水形成糖，并釋放催化劑質(zhì)子。質(zhì)子化51脫苷元C+中間體溶劑化脫質(zhì)子由上述機理可以看出，影響水解難易程度的關鍵因素在于苷鍵原子的質(zhì)子化是否容易進行。主要包括三個方面的因素：1)苷原子上的堿度

2)苷原子上的電子云密度

3)苷原子的空間環(huán)境52

氮原子堿度高，易于接受質(zhì)子，故氮苷最易于發(fā)生酸水解。而碳原子上無游離電子對，難質(zhì)子化，故碳苷很難發(fā)生水解。若苷鍵N處于酰胺N或嘧啶環(huán)中N位置時，因?；娮幼饔?，使N的電子云密度降低，難于質(zhì)子化，致該N苷難水解

酸水解的難易順序為：

（1）C-苷﹥S-苷﹥O-苷﹥N-苷＞＞＞53由于五元呋喃環(huán)的平面性使環(huán)上各取代基處于重疊位置，張力較大，形成水解中間體可使張力減少，故有利于水解。（2）吡喃環(huán)＞呋喃環(huán)54果糖、核糖苷等多為呋喃苷，較易水解；葡萄糖、半乳糖、鼠李糖等醛糖苷多為吡喃苷，較難水解；阿拉伯糖苷兩者兼有。（3）醛糖苷＞酮糖苷55酮糖苷較醛糖苷易于水解，因為酮糖大多為呋喃糖結構。糖醛酸苷﹥七碳糖苷﹥六碳糖苷﹥甲基五碳糖苷﹥五碳糖苷(4)吡喃糖苷中，吡喃環(huán)C5上的取代基越大越難水解，因此五碳糖最易水解。56原因：C5上的取代基對質(zhì)子進攻有立體阻礙

>>>>原因：C2上吸電子取代基對質(zhì)子的競爭性吸引和誘導效應，使苷鍵原子的電子云密度降低，質(zhì)子化困難所致。(5)氨基糖苷較羥基糖苷難于水解，而羥基糖苷又較去氧糖苷（尤2-去氧）難于水解572-氨基糖苷﹥2-羥基糖苷﹥6-去氧糖苷﹥2-去氧糖苷﹥2、6-去氧糖苷吸電性：NH2>OH>CH2

(6)脂肪族苷﹥芳香族苷芳香族苷其苷元部分有供電子結構＞58某些酚苷(蒽醌苷、香豆素苷)不加酸只加熱也可水解苷元為小基團時：e>a（平伏鍵易質(zhì)子化）大基團時：a>e（由于苷元在直立健不穩(wěn)，脫去有利于中間體穩(wěn)定而促使直立健水解容易）二相酸水解法，即在反應混合液中加入與水不相混溶的有機溶劑（如氯仿、苯等），苷元一旦生成即進入有機相，避免與酸長時間接觸，從而獲得真正的苷元59酸催化水解常采用稀酸，對于難水解的苷類化合物采用濃酸等較為劇烈的條件，但可能使苷元發(fā)生脫水等變化，為防止結構發(fā)生變化，可用二相酸水解法由于一般的苷鍵屬于縮醛結構，對稀堿較穩(wěn)定，不易于被堿催化水解，故苷很少用堿催化水解，水解時多數(shù)采用酸催化水解或酶水解。602、堿催化水解But，酯苷、酚苷、烯醇苷和β位吸電子基團的苷類易被堿催化水解。芳環(huán)具有吸電作用，端基碳上氫酸性增強，有利于OH-的進攻61苷元有強吸電子基，使苷原子電子云密度大大下降，而有利于OH-進攻，形成親核反應。如：上述化合物可用堿水解，其中藏紅花苦苷苷鍵鄰位碳原子上有受吸電子基團活化的氫原子，當用堿水解時還能起消除反應而生成雙烯結構。62難以水解或不穩(wěn)定的苷，應用酸水解法往往會使苷元脫水、異構化等，而得不到真正的苷元，而酶水解條件溫和（30℃-40℃）不會破壞苷元的結構，可以得到真正的苷元。特點:專屬性、選擇性、溫和性、不可逆性。酶的高度專屬性和水解的漸進性，還可提供更多的結構信息:可保持原苷元;可獲知苷鍵構型;可得到次生苷633、酶催化水解酶的種類1)麥芽糖酶—水解α-glc苷鍵2)苦杏仁酶—水解β-六碳醛糖苷(專屬性低）3)轉(zhuǎn)化糖酶—水解β-fru苷鍵(蔗糖、棉子糖等）4)纖維素酶—水解β-glc苷鍵（蝸牛酶）5)芥子苷酶—水解S苷（專屬性最強）

64酶有高度專屬性，不僅α–苷酶只能水解α–苷，β-苷酶只能水解β-苷，某些酶的專屬性和糖及苷元的結構都有關系。目前使用的多為未提純的混合酶。65β-glc苷鍵66β-glc苷鍵注：時間變化，酶解產(chǎn)物會隨之而改變注：pH是影響酶解的一個重要因素，酶解產(chǎn)物會隨pH變化而改變。異硫氰酸酯腈+硫磺67在多糖苷的結構研究中，為了確定糖與糖之間的連接位置，常應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)物中得到的乙酰化單糖和乙?；途厶恰?84、乙酰解反應方式：苷乙酰化苷乙酰化糖醋酐+少量濃硫酸+AcO-R（室溫放置1-10天）試劑：酸酐與酸(常用硫酸、高氯酸和Lewis酸等）脫苷元69凡是能夠接受外來電子對的分子、離子或原子團稱為路易斯酸（Lewisacid)，即電子對接受體，簡稱受體；常見的Lewis酸：⒈正離子、金屬離子：鈉離子、烷基正離子、硝基正離子⒉受電子分子（缺電子化合物）：三氟化硼、三氯化鋁、三氧化硫、二氯卡賓⒊分子中的極性基團：羰基、氰基在有機化學中Lewis酸是親電試劑

乙酰解反應的機理與酸催化水解相似，它是以CH3CO+為進攻基團。70機理規(guī)律苷發(fā)生乙酰解反應的速度與糖苷鍵的位置有關。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。

二糖的乙酰解規(guī)律（難易程度）：1→2苷鍵(難)﹥1→3苷鍵﹥1→4苷鍵?1→6苷鍵用乙酐-ZnCI2乙酰解后，TLC檢出了單糖、四糖和三糖的乙酰化物，并與標準品對照進行鑒定，由此可推出苷分子中糖的連接方式。71在多糖苷的結構研究中，為了確定糖與糖之間的連接位置，過去常用甲醇解反應，