2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章 糖和苷

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　　三、按苷鍵原子分類

　　1.O-苷 (最常見的一類苷)

　　(1)醇苷：通過醇羥基與糖端基羥基脫水而成的苷，(環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)提供2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章糖和苷)如具有致適應(yīng)原作用的紅景天苷，殺蟲抗菌作用的毛莨苷，解痙止痛作用的獐芽菜苦苷等都屬于醇苷。

　　(2)酚苷：通過酚羥基而成的苷，如苯酚苷、萘酚苷、蒽醌苷、香豆素苷、黃酮苷、木脂素苷等。如天麻苷。

　　(3)氰苷：主要是指α-羥腈的苷。此類苷多數(shù)為水溶性，易水解，生成的苷元α-羥腈很不穩(wěn)定，立即分解為醛(酮)和氫氰酸。在堿性條件下苷元容易發(fā)生異構(gòu)化。如苦杏仁苷。

　　(4)酯苷：以其苷元的羧基和糖的端基碳相連接而成，酯苷的苷鍵既有縮醛性質(zhì)又有脂的性質(zhì)，易為稀酸和稀堿所水解。如山慈菇苷A。

　　(5)吲哚苷

　　2.S-苷　蘿卜苷和芥子苷。芥子苷經(jīng)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。

　　3.N-苷　巴豆苷。

　　4.C-苷　是一類不通過O原子，而直接以C原子與苷元的C原子相連的苷類。牡荊素、蘆薈苷。

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　　四、其他分類方法

　　1.按苷的特殊性質(zhì)分類，如皂苷;

　　2.按生理作用分類，如強心苷;

　　3.按糖的名稱分類，(環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)提供2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章糖和苷)如木糖苷、葡萄糖苷;

　　4.按連接單糖基的數(shù)目分類，如單糖苷、雙糖苷、叁糖苷;

　　5.按連接的糖鏈數(shù)目分類，如單糖鏈苷、雙糖鏈苷等。

　　第三節(jié)　化學(xué)性質(zhì)

　　一、糖的化學(xué)性質(zhì)

　　1.氧化反應(yīng)

　　單糖分子中有醛(酮)基、伯醇基、仲醇基和鄰二醇基結(jié)構(gòu)單元。

　　(1)Fehling反應(yīng)：在堿性試劑下，Ag+及Cu2+可將醛基氧化成羧基，分別生成金屬銀及磚紅色的氧化亞銅。。

　　(2)溴水：氧化糖的醛基生成糖酸。溴水只氧化醛糖不氧化酮糖。

　　(3)過碘酸氧化反應(yīng)

　　在糖苷類和多元醇的結(jié)構(gòu)研究中，過碘酸氧化反應(yīng)是一個常用的反應(yīng)。該反應(yīng)的特點是：①不僅能氧化鄰二醇，而且對于α-氨基醇、α-羥基醛 (酮)、α-羥基酸、鄰二酮、酮酸和某些活性次甲基也也可氧化，只是對于α-羥基醛(酮)反應(yīng)慢，對酮酸反應(yīng)非常慢。②在中性和弱酸性條件下，對順式鄰二醇羥基的氧化速度比反式快得多，，如對于α-D-甘露醇吡喃糖甲苷的反應(yīng)速度大大快于β-D-葡萄吡喃糖甲苷;但在弱堿性條件下順式和反式鄰二醇羥基的反應(yīng)速度相差不大。。③對固定在環(huán)的異邊并無扭曲余地的鄰二醇羥基不反應(yīng)，如過碘酸不與1，6-β-D-葡萄呋喃糖酐反應(yīng)。④對開裂鄰二醇羥基的反應(yīng)幾乎是定量進行的，生成的HIO>3可以滴定，最終的降解產(chǎn)物(如甲醛、甲酸等)也比較穩(wěn)定。⑤反應(yīng)在水溶液中進行。通過測定HIO3的消耗量以及最終的降解產(chǎn)物，可以推測出糖的種類、糖的氧環(huán)大小(吡喃糖或呋喃糖)、糖與糖的連接位置、分子中鄰二醇羥基的數(shù)目以及碳的構(gòu)型等。

　　2.羥基反應(yīng)

　　(1)醚化反應(yīng)：醚化最常用的糖及苷的醚化反應(yīng)有甲醚化、三甲基硅醚化和三苯甲醚化等。。常用的甲醚化方法有Haworth法、Purdic法、Kuhn法>、、Hakomorii法(箱守法)等等。

　　(2)酰化反應(yīng)：�；磻�(yīng)最常用的糖及苷的酰化反應(yīng)是乙酰化和甲苯磺�；�。如對甲苯磺�；磻�(yīng)，乙�；磻�(yīng)所用試劑多為醋酐。。

　　(3)縮醛和縮酮化反應(yīng)：酮或醛在脫水劑作用下易與具有適當(dāng)空間的1，3-二醇羥基或鄰二醇羥基生成環(huán)狀的縮醛或縮酮。

　　(4)硼酸絡(luò)合反應(yīng)：許多具有鄰二羥基的化合物可與硼酸、鉬酸、銅氨、堿金屬等試劑反應(yīng)生成絡(luò)合物，使它們的理化性質(zhì)發(fā)生較大改變，據(jù)此可用于糖、苷等化合物的分離、鑒定以及構(gòu)型的確定。

　　與硼酸的絡(luò)合反應(yīng)對羥基位置的要求比較嚴(yán)格，只有處在同一平面上的羥基才能形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。

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　　3.羰基反應(yīng)

　　除了發(fā)生上述氧化反應(yīng)外，糖的羰基還可被催化氫化或金屬氫化物還原，(環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)提供2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章糖和苷)其產(chǎn)物叫糖醇。此外，具有醛或酮羰基的單糖可與苯肼反應(yīng)，首先生成腙，表現(xiàn)出非常好的晶形和溶點點。

　　4.苷類化合物的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)

　　苷類化合物和苷原是一對母子關(guān)系，一般來講，苷元是一個親脂性成分，當(dāng)苷元和糖連接形成苷以后，會變成一個親水性的成分。因此，在一般意義上，苷元具有親脂性，有非常好的結(jié)晶狀態(tài)，而苷類化合物具有親水性，一般來講，是一個無定形的粉末。但是苷的親水性的大小，實際上變化是很大的，因為苷類化合物是由苷元和糖兩部分連接起來的，假如在一個化合物的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，苷元部分的極性很小，上面連的糖也很少，此時的苷所表現(xiàn)出來的極性，也不會很大;假如苷元本身極性就比較大，上面又連了很多的糖，最終所形成的苷的極性肯定也會非常大。因此，苷的極性的大小，是由苷元的極性和苷中糖的極性兩部分綜合作用以后，所表現(xiàn)出來的一種性質(zhì)。因此在分析苷的極性的大小的時候，一定要分析組成這個苷的苷元的極性如何，糖的極性如何。

　　C-苷，在親脂性或親水性的溶劑當(dāng)中，它的極性都不是特別的理想，這是它與其它苷類化合物一個顯著的區(qū)別。苷類化合物因為在分子結(jié)構(gòu)中都有糖，苷類化合物都會表現(xiàn)很強的旋光性，而苷元可能會表現(xiàn)旋光性，也可能沒有旋光性，有沒有旋光取決于分子結(jié)構(gòu)當(dāng)中，是不是存在手性碳原子，是不是存在對稱的因素，因此需要具體的結(jié)構(gòu)作具體的分析。

　　二、苷鍵的裂解

　　1.酸催化水解

　　苷鍵具有縮醛結(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。常用的酸有鹽酸、硫酸、乙酸、甲酸等等。其機制是苷原子先質(zhì)子化，然后斷鍵生成陽碳離子或半椅型中間體，在水中溶劑化而成糖。

　　(1)按苷鍵原子不同，酸水解的易難順序為：N--苷>O--苷>S--苷>C--苷。。

　　(2)吡喃糖苷中吡喃環(huán)的C-5上取代基越大越難水解，因此五碳糖最易水解，其順序為五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖。。如果接有-COOH，則最難水解。

　　(3)氨基糖較羥基糖難水解，羥基糖又較去氧糖難水解。

　　(4)呋喃糖苷較吡喃糖苷易于水解，酮糖較醛糖易水解。。

　　2.堿催化水解

　　僅酯苷、酚苷、烯醇苷和β-吸電子基取代的苷等才能被水解。

　　3.酶催化水解

　　酶催化反應(yīng)具有專屬性高，條件溫和的特點。常用的酶有轉(zhuǎn)化糖酶、麥芽糖酶、杏仁苷酶和纖維素酶等。

　�、俎D(zhuǎn)化糖酶：β-果糖苷水解;

　　②麥芽糖酶：α-葡萄糖苷水解;

　�、坌尤受彰福阂环Nβ-葡萄糖苷水解酶，專屬性較低，水解一般β-葡萄糖苷和有關(guān)六碳醛糖苷;

　　④纖維素酶：β-葡萄糖苷水解酶。

　　pH條件對酶水解反應(yīng)是十分重要的，例如：芥子苷酶水解芥子苷，在pH 7時酶解生成異硫氰酸酯，在pH 3-4時酶解則生成腈和硫黃。

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　　三、苷類的顯色反應(yīng)

　　糖的顯色反應(yīng)中最重要的是Molish反應(yīng)。

　　苷元的結(jié)構(gòu)多種多樣，(環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)提供2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章糖和苷)Molishh試劑由濃硫酸和和α--萘酚組成。�？蓹z識糖和苷的存在。苷類化合物由苷元和糖兩部分組成，故苷類化合物能發(fā)生相應(yīng)的苷元和糖的各種顯色反應(yīng)。硫酸兼有水解苷鍵的作用，生成的單糖在濃硫酸的作用下，失去3分子水，生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的醛類化合物。由五碳糖生成的是糠醛，甲基五碳糖生成的是5-甲糠醛，六碳糖生成的是5-羥甲糠醛。這些糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合成有色物質(zhì)，借此來檢識糖和苷類化合物的存在。

　　A型題：

　　用于檢識化合物中是否含糖的結(jié)構(gòu)單元的顯色反應(yīng)是(　)

　　A.Keddle反應(yīng)

　　B.Legal反應(yīng)

　　C.Molish反應(yīng)

　　D.Liebermann-Burchard反應(yīng)

　　E.Raymond反應(yīng)

　　[答疑編號111030101]

　　『正確答案』C

　　X型題：

　　能與Molish試劑成陽性反應(yīng)的化合物有(　)

　　A.山萘酚

　　B.蘆丁

　　C.芹菜素-7-O-葡萄糖

　　D.木犀草素-7-O-葡萄糖

　　E.橙皮苷

　　[答疑編號111030102]

　　『正確答案』BCDE

　　B型題：

　　A.三氯乙酸反應(yīng)

　　B. Molish反應(yīng)

　　C.中性醋酸鉛試劑

　　D.紅外光譜

　　E.Girard試劑

　　區(qū)別三萜皂苷元和三萜皂苷(　)

　　[答疑編號111030103]

　　『正確答案』B

　　A.蛋白質(zhì)

　　B.多糖

　　C.氨基酸

　　D.昆蟲變態(tài)激素

　　E.甾醇

　　具有Molish反應(yīng)的是(　)

　　[答疑編號111030104]

　　『正確答案』B

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　　第四節(jié)　提取分離方法

　　在提取分離方法里苷類化合物是有苷和苷元的區(qū)分，苷類化合物和苷元它們是一對母子關(guān)系，苷在適當(dāng)?shù)臈l件下能轉(zhuǎn)變?yōu)檐赵＼帐且粋€親水性的成分，苷元是一個親脂性的成分苷的親水性的大小取決于苷元部分，以及在形成苷的時候所連的糖這樣兩個部分(環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)提供2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章糖和苷)。

　　苷在植物體里邊的存在狀況有原生苷和次生苷的區(qū)分，在提取分離苷類化合物時，有時候需要提取的是原生苷，有時候需要提取的是次生苷，有的時候又需要提取的是苷元。

　　在提取原生苷的時，首先要盡量設(shè)法破壞或抑制酶的活性，以避免原生被酶解，常用的方法是采用甲醇、乙醇或沸水提取，或者在藥材原料中拌入一定量的無機鹽(如碳酸鈣)。其次是在提取過程中要注意避免與酸或堿接觸，以防酸或堿破壞欲提取成分的結(jié)構(gòu)。

　　提取次生苷時要利用酶的活性。

　　采用溶劑萃取法分離時，一般可用乙醚或氯仿萃取得到苷元，用醋酸乙酯萃取得到單糖苷，用正丁醇萃取得到多糖苷。

　　練習(xí)題

　　X型題

　　從中藥里提取原生苷可采用的方法有(　)

　　A.水浸泡法

　　B.沸水煮沸法

　　C.乙醇提取法

　　D.乙醚提取法

　　E.酸水提取法

　　[答疑編號111030301]

　　『正確答案』BC

　　A型題

　　要從含苷類中藥中得到較多的有生物活性的游離的苷原，最好的方法是(　)

　　A.用乙醇提取，回收乙醇，加酸水解以后用乙醚來萃取

　　B.用乙醚直接來萃取

　　C.用水提取，提取液加酸水解以后萃取

　　D.用水提取，提取液直接用乙醚來萃取

　　E.用乙醇提取，回收乙醇以后，用乙醚來萃取

　　[答疑編號111030302]

　　『正確答案』A

　　第五節(jié)　結(jié)構(gòu)測定

　　苷是由糖和苷元兩部分組成的。

　　苷的分解，首先了解基本的分子量的大小，就把苷通過水解的辦法變成兩部分，變成苷元部分、糖部分，然后分別對苷元部分、糖部分分別來進行結(jié)構(gòu)研究，最后將兩部分結(jié)構(gòu)，拼揍在一起，還原成一個苷的完整的結(jié)構(gòu)。

　　一、糖的鑒定

　　(一)紙色譜

　　展開劑以正丁醇-乙醇-水和水飽和的苯酚兩種系統(tǒng)應(yīng)用最為普遍。正丁醇醋酸水簡稱BAW系統(tǒng)，B代表正丁醇，A代表醋酸，W代表水。比例為 4:1:5的上層溶液。糖類的紙色譜常用顯色劑有：硝酸銀試劑;三苯四氮唑鹽試劑;苯胺-鄰苯二甲酸鹽試劑;3,5-二羥基甲苯-鹽酸試劑;過碘酸加聯(lián)苯胺試劑等。

　　在用紙層吸來進行分離，最常見的糖是葡萄糖和鼠李糖，這兩個糖Rf值的大小一般的規(guī)律是，鼠李糖因為極性，小于葡萄糖，在用紙色譜檢識時，鼠李糖的Rf值一般大于葡萄糖。不同的糖Rf值的大小都會有比較大的差別。

　　常用顯色劑有：硝酸銀試劑，使還原糖顯棕黑色;三苯四氮唑鹽試劑，使單糖和還原性低聚糖呈紅色;苯胺-鄰苯二甲酸鹽試劑，使單糖中的五碳糖和六碳糖所呈顏色略有區(qū)別;3，5-二羥基甲苯-鹽酸試劑，使酮糖和含酮糖的低聚糖呈紅色;過碘酸加聯(lián)苯胺，使糖、苷和多元醇中有鄰羥基結(jié)構(gòu)者呈藍底白邊。

　　(二)薄層色譜

　　糖的極性大，在硅膠薄層上進行層析時，點樣量不宜過多。若點樣太多，斑點就會明顯拖尾，Rf值也下降，使一些Rf值相近的糖難以獲得滿意的分離。若硅膠用0.03mol/L硼酸溶液或一些無機鹽的水溶液代替水調(diào)制吸附劑涂鋪薄層，則樣品承載量可明顯增加，分離效果也有改善。

　　(三)氣相色譜

　　(四)離子交換色譜

　　(五)液相色譜

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　　二、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定(環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)提供2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章糖和苷)

　　測定糖鏈的結(jié)構(gòu)主要解決三個問題：單糖的組成;糖與糖的連接位置和順序;苷鍵的構(gòu)型。

　　(一)分子量的測定　苷的分子量測定目前大多采用質(zhì)譜法。但由于其極性大導(dǎo)致熱揮發(fā)性差，電子轟擊法(EI)和化學(xué)電離(CI)常不能得到理想的結(jié)果，一般采用場解吸(FD)、快原子轟擊(FAB)、電噴霧(ESI)等方法獲得[M+H]+、[M+Na]+等準(zhǔn)分子離子峰。

　　(二)單糖的鑒定　苷中糖鏈的研究首先要了解由哪些單糖所組成，各種單糖之間的比例如何。一般是將苷鍵全部酸水解，然后用紙色譜檢出單糖的種類。經(jīng)顯色后用薄層掃描儀求得各種糖的分子比。單糖的定性定量也可以通過苷全甲基化并水解后得到的甲基化單糖的氣相色譜決定，但需要各種各樣的甲基化單糖作標(biāo)準(zhǔn)品。

　　(三)單糖之間連接位置的確定

　　單糖之間連接位置的確定的兩種方法是：苷全甲基化甲醇解，13CNMR苷化位移。

　　將苷全甲基化，然后水解苷鍵，鑒定所有獲得的甲基化單糖，其中游離的一OH的部位就是連接位置。水解要盡可能溫和，否則會發(fā)生去甲基化反應(yīng)和降解反應(yīng)。

　　(四)糖鏈連接順序的確定

　　早期決定糖連接順序的方法主要是緩和水解法，即用稀酸(包括有機酸)水解、酶解、乙酰解、堿水解等方法，將苷的糖鏈水解成較小的片段(各種低聚糖)，然后分析這些低聚糖的連接順序，從低聚糖的結(jié)構(gòu)推測整個糖鏈的結(jié)構(gòu)。Smith裂解法也廣泛用于糖連接順序的決定，只是分析碎片的工作比較繁瑣。

　　近年質(zhì)譜分析也已用于糖鏈連接順序的研究。在快原子轟擊質(zhì)譜(FABMS)中有時會出現(xiàn)苷分子中依次脫去末端糖的碎片離子峰。如果單糖的質(zhì)量不同，可由此確定糖的連接順序。

　　目前，2D-NMR和NOE差譜技術(shù)在確定糖鏈連接位置和順序的研究中有了廣泛的應(yīng)用。如在以下化合物HMBC譜中可以觀察到1″-H和7-C，1′″-H和3″-C以及l(fā)″″-H和6″′-C的遠程相關(guān)，由此可判斷糖與苷元及單糖之間的連接順序。

　　(五)苷健構(gòu)型的確定

　　糖與糖之間的苷鍵和糖與非糖部分的苷鍵，本質(zhì)上都是縮醛鍵，也都存在端基碳原子的構(gòu)型問題。測定苷鍵構(gòu)型的問題主要有三種方法，即酶催化水解方法、分子旋光差法(Klyne法)和NMR法。

　　1.利用酶水解進行測定　如麥芽糖酶能水解的為α一苷鍵，而杏仁苷酶能水解的為β一苷鍵。但必須注意并非所有的β一苷鍵都能為杏仁苷酶所水解。

　　2.利用Klyne經(jīng)驗公式進行計算

　　Klyne根據(jù)前人的經(jīng)驗，得出一個計算公式，即先測定未知苷鍵構(gòu)型的苷及其水解所得苷元的旋光度，再通過計算得到其分子比旋[M]D，然后用苷的分子比旋[M]D苷減去苷元的分子比旋[M]D苷元，求得其差值為△[M]D。公式如下：

　　△[M]D=[M] D苷一[M] D苷元

　　3.利用NMR進行測定　1HNMR：葡萄糖，β-苷鍵JH1-H2=6～8Hz，α-苷鍵JH1-H2=3～4Hz。注意鼠李糖、甘露糖不能用上法鑒別。

　　13CNMR：1JC1-H1=170Hz(α-苷鍵)，1JC1-H1=160Hz(β-苷鍵)。

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　　練習(xí)題

　　X型題

　　苷類化合物確定糖鏈結(jié)構(gòu)要解決的問題是(環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)提供2016年執(zhí)業(yè)藥師《中藥化學(xué)》分章復(fù)習(xí)筆記第三章糖和苷)

　　A.糖鏈中糖的元素比

　　B.糖鏈中糖的種類和比例

　　C.糖之間的連接位置

　　D.糖之間的連接順序

　　E.糖之間苷鍵的構(gòu)型

　　[答疑編號111030303]

　　『正確答案』BCDE

　　確定苦杏仁苷苷鍵的構(gòu)型，可選用的方法有

　　A.苦杏仁酶酶解法

　　B.1H—NMR譜端基H的J值

　　C.13C—NMR譜端基C的lJch值

　　D. 13C—NMR譜端基C的δ值

　　E. 1H—NMR譜端基H的δ值

　　[答疑編號111030304]

　　『正確答案』ABCD

　　確定苷鍵構(gòu)型的方法有

　　A. 酸水解法

　　B. 堿水解法

　　C. 酶催化水解法

　　D. 克分子比旋光差(Klyne)法

　　E. NMR法

　　[答疑編號111030305]

　　『正確答案』CDE

　　B型題

　　(1～5)

　　A.糖的種類

　　B.苷元的種類

　　C.苷的分子量

　　D.單糖間連接位置

　　E.苷鍵的構(gòu)型

　　1.苷經(jīng)酸水解后有機溶劑層的薄層色譜可檢識

　　[答疑編號111030306]

　　『正確答案』B

　　2.苷經(jīng)酸水解后水層的紙色譜可檢識

　　[答疑編號111030307]

　　『正確答案』A

　　3.苷的1HNMR譜中的JH1—H2 可確定

　　[答疑編號111030308]

　　『正確答案』E

　　4.苷的13CNMR譜的苷化位移可確定

　　[答疑編號111030309]

　　『正確答案』D

　　5.苷的FAB-MS可確定

　　[答疑編號111030310]

　　『正確答案』C

　　第六節(jié)　苦杏仁中所含苷類化合物

　　苦杏仁苷是一種氰苷，易被酸和酶所催化水解。水解所得到的苷元α-羥基苯乙腈很不穩(wěn)定，易分解生成苯甲醛和氫氰酸。其中苯甲醛具有特殊的香味，通常將此作為鑒別苦杏仁苷的方法。其具體操作為：取本品數(shù)粒，加水共研，發(fā)出苯甲醛的特殊香氣。此外，苯甲醛可使三硝基苯酚試紙顯磚紅色的反應(yīng)也可用來鑒定苦杏仁苷的存在。具體操作為：取苦杏仁數(shù)粒，搗碎，稱取約0.1g，置試管中，加水?dāng)?shù)滴使?jié)駶�，試管中懸掛一條三硝基苯酚試紙，用軟木塞塞緊，置溫水浴中，10分鐘后，試紙顯磚紅色。反應(yīng)式見前。

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