2013年执业中药师中药化学辅导讲义第三章

　　第三章 糖和苷类化合物

　　(一)糖类化合物

　　1、 糖是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称

　　2、 糖的分类：

　　单糖：不能再被简单地水解成更小分子的糖，是糖类物质的最小单位。多为无色晶体，有旋光性，味甜，易溶于水，难溶于无水乙醇，不溶于极性小的有机溶剂。

　　低聚糖(寡糖)：有2-9个单糖通过糖苷键聚合而成的糖，能被水解成相应数目的单糖。易溶于水，难溶或几乎不溶于乙醇等有机溶剂。

　　多糖：由10个以上的单糖分子通过苷键聚合而成，分子量较大。由一种单糖组成的多糖为均多糖，由两种以上单糖组成的为杂多糖。(水不溶：纤维素、半纤维素、甲壳素，水溶：菊糖、粘液质、果胶、树胶)

　　植物多糖：纤维素、淀粉、粘液质、果聚糖(菊糖)、树胶

　　菌类多糖：猪苓、茯苓、灵芝、香菇

　　动物多糖：肝素、透明质酸、硫酸软骨素、甲壳素

　　3、 结构类型：Fischer式(C1-OH与原C5或C4-OH)：相对构型—顺式为α，反式为β

　　绝对构型--向右为D型，向左为L型

　　Haworth式(C1-OH与C5或C4上取代基之间的关系)：

　　相对构型--同侧为β，异侧为α 绝对构型--向上为D型，向下为L型

　　(二)苷类化合物glycosides

　　1、 苷(配糖体)是糖和糖的衍生物与非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的一类化合物

　　苷元(配基)—苷中的非糖部分

　　苷键—苷中的苷元与糖之间的化学键

　　苷键原子—苷元上形成苷键以连接糖的原子

　　2、苷的分类

　　1)按苷键原子分类：氧苷、氮苷、硫苷、碳苷(溶解度小，难溶于水，难水解)

　　氧苷：苷元通过氧原子和糖相连接而成的苷

　　醇苷—苷元通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷。如红景天苷、毛茛苷

　　酚苷—苷元中的酚羟基与糖脱水而成的苷。如天麻苷

　　酯苷--苷元以-COOH和糖缩合而成的苷(缩醛和酯的性质，易被稀酸稀碱水解)如山慈菇苷

　　氰苷--是指一类α羟腈的苷。如野樱苷、杏仁苷

　　吲哚苷--吲哚醇中羟基与糖缩合，如靛苷

　　氮苷：糖上的端基碳与苷元上氮原子连接而成—巴豆苷

　　碳苷：糖基的端基碳原子直接与苷元碳原子相连接而成的苷(碳苷分子中，糖总是连接着有间二酚或间三酚结构的芳香环)—芦荟苷、牡荆素

　　硫苷：糖的半缩醛羟基与苷元上巯基缩合而成的苷—黑芥子苷(硫苷被芥子酶解生成异硫氰酸酯类芥子油、硫酸根和葡萄糖)

　　△苦杏仁苷(原生苷、单糖链苷、双糖苷、氧苷、氰苷)在人体内会缓慢分解生成不稳定的a-羟基苯乙腈，进而分解成为具有苦杏仁味的苯甲醛和氢氰酸。小剂量口服时，由于释放少量氢氰酸，对呼吸中枢产生抑制而镇咳，大剂量时因氢氰酸能使延髓生命中枢先兴奋而后麻痹，并能抑制酶的活性而阻断生物氧化链，从而引起中毒，严重者甚至导致死亡。

　　2)按苷元的化学结构：蒽醌苷、黄酮苷、吲哚苷、香豆素苷

　　3)苷在植物体内的存在状况分：原生苷—原存在于植物体内的苷(杏仁苷)

　　次生苷—原生苷水解失去一部分糖后生成的苷(野樱苷)

　　4)根据糖的名称分：葡萄糖苷、去氧糖苷、木糖苷

　　5)连接单糖基的数目分：单糖苷、双糖苷、三糖苷

　　6)按照糖连接的糖链数：单糖链苷、双糖链苷

　　7)按照理化性质或生理活性分类：皂苷、强心苷等

　　3、苷类的性状：多数固体(糖基少完好晶型、糖基多吸湿性无定形粉末)、无色、无味，个别有色、有味

　　4、旋光性：多为左旋，水解后生成糖呈右旋(水解前后旋光度的对比-检识苷类存在)

　　5、苷类的溶解性：苷-亲水性(随糖基数目的增加而增大)，苷元-亲脂性

　　6、苷键的裂解：酸水解、酶水解、碱水解、氧化开环

　　(1)酸催化水解：试剂――稀酸(盐酸、硫酸、乙酸、甲酸)、溶剂――水或稀醇

　　机理：苷键原子首先发生质子化。然后苷键断裂生成苷元和糖的阳碳离子中间体，在水中溶剂化，再脱去氢离子而形成糖分子。

　　水解易难的规律：aN-苷>O-苷>S-苷>C-苷 b呋喃糖苷>吡喃糖苷

　　c酮糖(呋喃结构)>醛糖 d五碳糖苷>甲基五碳糖苷>六碳糖苷>七碳糖苷>糖醛酸苷

　　e 2、3-去氧糖苷 > 2-去氧糖苷 > 3-去氧糖苷> 2-羟基糖苷> 2-氨基糖苷

　　f 芳香族苷>脂肪族苷

　　避免苷元脱水-难水解、对酸不稳定：①两相酸水解法(在反应混合溶液中加入与水不相混溶的有机溶剂，苷元一旦生成即刻进入有机相，避免与酸长时间接触，获得真正的苷元)②改变水解条件

　　(2)碱催化水解：(β-消除反应)具酯性质苷可发生碱水解：酯苷、酚苷、烯醇苷、β吸电子取代的苷(羰基、羧基)。这些苷键有酯的性质，遇碱可以发生水解，β-位有吸电子基使α-氢活化，碱液中易与苷键起消除反应使苷键裂解。脂肪族苷元和糖形成的苷对碱稳定。

　　(3)酶催化水解：

　　专属性很强：特定酶只水解糖的特定构型的苷键

　　条件温和： ①保护糖和苷元结构 ②保留部分苷键得次级苷

　　常用的酶： 麦芽糖酶α─选择性地水解α-葡萄糖苷键

　　苦杏仁苷酶β─水解一般的β-葡萄糖苷键和六碳醛糖苷 转化糖酶─水解β-果糖苷键 纤维素酶──水解β-葡萄糖苷键 芥子苷酶──水解芥子苷

　　(4)乙酰解反应：特点:开裂一部分苷键,保留另一部分苷键

　　试剂：乙酸酐与不同酸的混合液 用途:确定糖与糖之间的连接位置

　　易难顺序：1→6﹥ 1→4﹥ 1→3 ﹥ 1→2

　　(5)氧化开裂法：最常用Smith降解法(邻二醇结构)

　　反应过程：①试剂 NaIO4 --- (邻二羟基)→二元醛+甲酸②试剂 NaBH4 --- (二元醛) →二元醇③室温下稀酸水解——苷元+多元醇+羟基乙醛(碳苷：醛基苷元)

　　(三)苷类的提取与分离

　　1、苷类的提取：

　　提取中需考虑的几个问题：a 破坏酶 ①加温、沸水煮(>80℃)②加乙醇( >60℃ )或加甲乙醇提取③加碳酸钙或硫酸铵处理④烘干药材(< 60℃ )

　　b 避免酸、碱接触(碳酸钙、碳酸钠中和酸，尽量在中性条件下提取)

　　c 溶剂的选择 ①多用乙醇、甲醇、醋酸乙酯 ②沸水不宜用于含淀粉多者,有时用含有机酸缓冲剂控制pH以防水解③亲脂性强者用氯仿等亲脂性溶剂

　　2、苷类的分离：溶剂法、大孔树脂法

　　色谱法：吸附色谱 吸附剂：常用氧化铝和硅胶 洗脱剂：氯仿—甲醇、氯仿—甲醇—水

　　铅盐处理法：利用铅盐在水或稀醇中能够沉淀出多种类型植物成分的性质，达到除去杂质，提纯苷类的目的。

　　·用法　① 沉淀杂质，苷类留在溶液中。

　　② 沉淀苷类，杂质留在溶液中(需收集沉淀，脱铅处理，释放出苷类)。

　　·常用的铅盐

　　中性醋酸铅(Pb(Ac)2) ── 可与具有邻二酚羟基、羧基及多元酚结构的苷类结合生成沉淀。

　　碱式醋酸铅(Pb(OH)Ac) ─ 除以上外，尚可以与单元酚以及中性大分子物质如中性皂苷、糖类等结合生成沉淀。

　　柱色谱分离法 ──── 获得苷的单体

　　(四)糖和苷类的检识

　　(1)Molish反应：a-萘酚乙醇+浓硫酸→两液面间有紫色环→糖或苷类，碳苷和糖醛酸(-)

　　根据单糖微溶于乙醇或甲醇，而多糖不溶的性质，将样品的醇提液进行F，如产生砖红色氧化亚铜沉淀，说明有游离糖。反应液滤去沉淀，再将除去了游离糖的滤液进行M，如(+)，说明存在苷类。

　　正丁醇提取物一般不含单糖、低聚糖、多糖，蒸去溶剂后进行M，如(+)说明有苷类。

　　(2)菲林反应Fehling：红砖色沉淀→含有还原糖 多伦反应Tollen：银镜→还原糖

　　将反应滤液酸水解后再进行F和T，如(+)，存在多糖或苷类。

　　(五)苷类的结构研究

　　苷键构型的确定：酶水解

　　Klyne经验公式进行计算 △[M]D=[M]D(苷)-[M]D(苷元)

　　利用NMR谱： J=6～9Hz → d，b ;J=2～3.5Hz → d,a