1

第三章

苷 类

2

第一节 苷的结构和分类

苷的含义——糖和糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等与另一非糖物质通过糖的端基碳原

子连结而成的一类化合物。以葡萄糖为例。

3

O

OH

OH

OH

OR

O

1

H 23

4

5

6

β―D―葡萄糖苷

苷键原子 苷元

苷键

端基碳原子

4

苷 元 + 糖 苷

糖的构型 绝对构型 端基碳原子的相对构型

依 C5-R取向 依 C1-OH与C5-R相对位置

D- 型（向上）

L-型（向下）

β-型 （同侧）

ａ -型（异侧）

多形成

β―D―葡萄糖 ａ -- L―鼠李糖

5

糖的类型：单糖

五碳醛糖： D-木糖（ xyl） ;

D-核糖（ rib）； L-阿拉伯糖（ ara ）

甲基五碳糖： L-鼠李糖（ rha） 六碳醛糖： D-葡萄糖（ glc） ;

D-半乳糖（ gal） 六碳酮糖： D-果糖（ fru）

6

糖醛酸： D―葡萄糖醛酸 (glucuronic acid)；

D―半乳糖醛酸 (galacturonic acid)

糖醇 ： D―甘露醇 (mannitol).

去氧糖（强心苷多见）： D― 洋地黄毒

（ digitoxose）

氨基糖 (动物和菌类） : 2― ―氨基 2―去氧― D―葡萄糖（ 2-amino-2-deoxy-glucose）

7

低聚糖：由 2 — 9个单糖基组成

重要的双糖：龙胆二糖 (gentiobiose) 麦芽糖(maltose)

芸香糖 (rutinose) 槐糖(sophorose)

新橙皮糖 ( neohesperidose )

8

植物体内常见糖的哈沃斯（ Haworth）投影式结构： O

OH

OH

OH

H,OH

O

OHOH OH

H,OHO

OH

OH

OH

H,OHO

OHOH

OH

CH3 H,OH

D―木糖（ xyl ） D― 核糖 （ rib ） L―阿拉伯糖（ ara ） L― 鼠李糖 （ rha）

H,OHO

OH

OH

COOH

HOO

OH

OH

OH

COOH

H,OHO

OH

OH

OH

OH

H,OH H,OHO

OH

OH

OH

HO

D―葡萄糖（ glc ） D― 半乳糖（ gal ） D ― 葡萄糖醛酸 D ― 半乳糖醛酸

9

H,OH

O

OH

CH3

HO

O

NH2

OH

O

OH

H,OH

H

O

O

OH

OH

H

(OH)CH2OH

D―果糖（ fru ） D― 洋地黄糖 2― ―氨基 2―去氧― D― 葡萄糖 （ digitoxose ） （ 2-amino-2-deoxy-glucose）

O

OHOH

OH

CH3O

OH

OH

OH

O

H,OH

O

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

O

H,OH

芸香糖 (rutinose) 龙胆二糖 (gentiobiose)

10

O

H,OH

O

OOH

OH

H

O O

OHOH

CH3

H

H,OH

O

OH

OH

OH

OHO

O

OOH

OH

H

新橙皮糖 ( neohesperidose ) 槐 糖 (sophorose)

11

苷的结构分类：

1 、氧苷：依苷元羟基的类型分为 醇苷：红景天苷 酚苷：天麻苷、白藜芦醇苷 酯苷：山慈姑苷 A、 B 氰苷：苦杏仁苷

按苷键原子分类 氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。

12

O

OH

OH

OH

OOH

O

OH

OH

OH

O CH

CN

O

OH

OH

OH

OH

OHO 红景天苷（醇苷）

苦杏仁苷（氰苷）

13

CH2OH

Oglc

CHOH

OH

O

CH

glc

白藜芦醇苷（酚苷） 天麻苷（酚苷）

2、硫苷：黑芥子苷、白芥子苷3、氮苷：腺苷、鸟苷等，生化中多见。4、碳苷：芦荟苷 .

CH2 CH CH2 CN

S

OSO3K

glc 黑芥子苷（硫苷 ）

14

N

N N

N

NH2

O

OHOH

HOCH2O

OH

OH

OH

OH

O

O

OH OH

CH2OHH

O

OH

OH

OH

OOH

CH2OH

O

CH2

R

腺苷（氮苷）

芦荟苷（碳苷）

山慈姑苷 A R=H

山慈姑苷 B R=OH (酯苷 )

15

其他分类方法：按苷元类型：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷按植物体内存在状态：原生苷、次生苷按苷特殊性：皂苷按生理作用：强心苷按糖的种类和名称：木糖苷、葡萄糖苷按单糖基的数目：单糖苷、双糖苷 按糖链数目：单糖链苷、双糖链苷、三糖链苷

16

第二节 苷的性质 一、性状：

— ― 形态 均为固体，含糖基少 可成结晶

― 含糖基多 无定型粉末，有引湿性。

— 颜色 取决于苷元（共轭系统大小及助色团

有无）

— 气味 一般无味；个别对黏膜有刺激性（皂苷）

17

三、溶解性 水 甲（乙）醇 乙醚（苯）石油醚

苷元（亲脂性） - + + +（ -） 苷 （亲水性） + + - -

二、旋光性苷都有旋光性（糖和 /或苷元），

且呈左旋。糖为右旋。

18

苷键的裂解 （ 酸水解、酶解、碱水解、乙酰解、氧化开裂法等）

（一）酸水解：反应机理（以葡萄糖为例）

O

OH

OH

OH

OH

OR

H

O

OH

OH

OH

OH

H

OR O

OH

OH

OH

OH

HO

OH

OH

OH

OH

OH

H

O

OH

OH

OH

OH

H2

+ + 2+ +

+

+

H+

-ROH OH -HH,OH

19

苷键原子质子化 苷键断裂 阳碳离子溶剂化 脱去氢离子

酸水解难易的关键

影响苷键原子质子化的因素

20

苷键原子周围的电子云密度 （ 电子云密度大，易于接受

质子，水解容易）

空间环境（有利于接受质子，

水解就容易）

酸水解的规律

1. 与苷键原子有关 : N―苷 > O― 苷 > S―苷 > C―苷 (易于接受质子 ) （无孤对电子）2 ． 呋喃糖苷（酮糖） > 吡喃糖苷（醛糖）（分子平面性，张力大）

21

3 ．五碳糖苷 > 甲基五碳糖苷 > 六碳糖苷 > 七碳糖苷 > 糖 醛酸苷（空间位阻小） （大）

4． 2—氨基糖苷 < 2— 羟基糖苷 < 2—去氧糖苷 < 2， 3—去氧糖苷

（竞争性吸引质子） （无） （无）

5 ． 芳香族苷 > 脂肪族苷（苷元供电性）

22

难水解的碳苷苷元结构不太稳定的氧苷（皂苷）

— 氧化开裂法 Smith降解法 ;两相酸水解法（样品 +酸水 +苯 /氯仿）

获得真正苷元

23

O

OH

OH

OH

OH

OR O

OH

OHC CH2OH

O

OH

IO4- OR

OHC

OR

CH2OH

BH4-

H+

CH2OH

CHOH

CH2OH

++CHO

CH2OHROH

β-D- 葡萄糖苷 过碘酸 二元醛 四氢硼钠 二元醇 稀酸 室温 苷元

（ O- 苷） （氧化邻二醇） （还原） （稳定性差）（温和） O

OH

OH

OH

OH

R

IO4

IO4-

BH4-

H+

+

+

1

2

3

CH2OH

CHOH

CH2OH

CHOH

CH2OH

R

-

R-CHO HCOOH

β-D-葡萄糖苷（ C- 苷） 带醛基的苷元

24

（二）酶水解：酶水解的特点及意义

条件温和 高度专属性：（水、 30～ 40℃ ） – —— –ａ 苷酶 ａ

苷 （麦芽糖酶 水解 ａ -葡萄糖苷键） β– ——苷酶 β– 苷 （苦杏仁酶 水解

β- 葡萄糖苷键 和其他六碳糖的 β– 苷键） 获得真正苷元 苷键构型（ａ、 β）的判断

25

（三）碱水解 苷键的缩醛结构（苷键原子的负电性）对稀碱（ OH-）稳定 , 故苷很少用碱水解，而酯苷、酚苷、烯醇苷、 β–吸电子基团的苷类（苷键原子的正电性）易为碱水解。

26

（四）乙酰解

多糖苷

醋酐 +酸（浓硫酸、 高氯酸、氯化锌） 乙酰化单糖、

乙酰化低聚糖选择性水解

1,6- 苷键 > 1,4-苷键和 1,3- 苷键 > 1,2-苷键

依鉴定结果 + 裂解规律

推断多糖苷中糖与糖之间的连接位置

鉴定

薄层色谱气相色谱

27

第三节 苷的提取分离提取：

苷的存在状态 苷与酶共存 提取目的（原生苷、次

生苷、苷元） 原生苷

（科研、生产）

溶解性差异 酶解 次生苷、苷元

（生产）

28

提取原生苷 提取次生苷、苷元

设法抑制酶的活性（加热、拌碳酸钙、醇）

避免与酸、碱接触极性溶剂（甲醇、乙醇、

沸水）提取

利用酶的活性（加水、 30～ 40℃、 24～ 48

ｈ） 加酸水解或碱水解、预发酵等

有机溶剂（醇、苯、氯仿、石油醚）提取

提取液

浓缩

浓缩液（含大量极性杂质）

29

简单回流装置

简单回流装置

30

溶剂法（溶剂沉淀 -水液加丙酮或乙醚；溶剂萃取法 -乙酸乙酯、正丁醇）大孔树脂法（先水洗 -无机盐、糖、肽类，不同浓度的乙醇洗苷类）

分离： 色谱方法（为主）

反相硅胶色谱： Rp-18、 Rp-8（极性成分适用）； 水 -甲醇或水 -乙腈为流动相葡聚糖凝胶色谱： SephedexLH-20(有机相适用 )

不同浓度的乙醇为洗脱剂

各种单体成分

31

第四节 苷的检识

一、化学检识 苷 水 解 糖 + 苷元（鉴别特点和意义）

菲林试剂 阴性（ - ） 阳性（ + ） （ - ） 还原糖特有

多伦试剂 阴性（ - ） 阳性（ + ） （ - ） 还原糖特有

Molish 反应 阳性（ + ） 阳性（ + ） （ - ） 苷与苷元的鉴别

（ａ -萘酚、浓硫酸）

32

二、色谱检识 1 ． 薄层色谱（分配原理）

硅胶正相色谱 硅胶反相色谱

固定相 硅胶表面吸附的水 Rp-18 、 Rp-8

展开剂 正丁醇 -乙酸 - 水 氯仿 -甲醇

（ 4： 1： 5 ，上层） 氯仿 -甲醇 - 水 甲醇 -水

（ 65： 35： 10，下层） （三元系统）（二元系统）

适用范围 大多数苷（极性偏大） 极性较小的苷

33

2．纸色谱（分配原理）固定相： 水展开剂： 正丁醇 -乙酸 -水（ 4： 5： 1，上层）

正丁醇 -乙醇 -水（ 4： 2： 1）

水饱和的苯酚

34

显色剂： 苯胺 -邻苯二甲酸试剂，间苯二酚 -

盐酸试剂（薄层、纸层均可）

茴香醛 -硫酸、间苯二酚 - 硫酸、

ａ -萘酚 -硫酸（仅薄层适宜）

（主要针对苷中糖及糖的显色，针对苷元的显色见各章节）

35

第五节 苷类的结构研究苷类结构研究的一般程序

1.物理常数的测定：Mp. [ａ ]等。

2. ——分子式的测定 质谱分析法（广泛采用）电子轰击质谱（ EI-MS ）：不易获得分子离

子峰（极性大）

36

化学电离质谱（ CI-MS）场解吸质谱（ FD-MS）：常用快原子轰击质谱（ FAB-MS）：常用高分辨快原子轰击质谱（ HR-FAB-MS）：

能直接测出分子量。

37

3.组成苷的苷元、糖的鉴定

（ 1）苷元的结构鉴定（见各章节）

（ 2）糖的种类鉴定纸色谱（ PC）：分配原理， BAW系统，与对

照品共色谱鉴定

薄层色谱（ TLC）：硅胶（硼酸溶液或无机盐

溶液制- 增加上样量）

38

气相色谱（ GLC）：水解、制备 TMS衍生物（具挥发性），用对照品 tR鉴定

超导 FT-NMR光谱 : 苷中各糖的不同质子的δ、 J 与标准糖数据进行比较鉴定

苷中各糖的不同碳原子的 δ 与标准糖数据进行比较鉴定

39

（ 3）糖的数目的测定 光密度扫描法测定各糖斑点含量， 计算各糖分子比，推算组成苷的糖的数目质谱法测定苷及苷元的分子离子峰 计算其差值，求出糖的数目1H-NMR谱 : 端基质子的信号 （ δ 大 - 处于低场）数目

40

全乙酰化或全甲基化物乙酰氧基、甲氧基信号（ δ 、 J）的数目

13C-NMR谱 : 端基碳原子信号（ δ90 ～

112ppm ）的数目苷分子总碳信号数目减去苷元的碳信号数目 ,

推算糖的数目

41

4.苷元与糖、糖与糖之间连接位置的测定

（ 1 ）苷元与糖之间连接位置的测定

13C-NMR谱法：利用苷化位移规律，

将苷与苷元的碳谱相比较即可鉴别

42

醇羟基苷化，苷元ａ -碳向低场位移（ δ+4

～ 10ppm）， β-碳向高场位移（ -0.9～ -

4.6ppm）酚羟基苷化 ,苷元ａ - 碳向高场位移 ， β-碳向低场位移

43

（ 2）糖与糖之间连接位置的测定 化学方法 : 将全甲基化苷进行甲醇解，鉴定（与对照品共色谱），未全甲醚化的

单糖，游离羟基所在位置即糖与糖之间的

连接位置。 13C-NMR谱法：利用苷化位移规律，将苷与

相应单糖的碳谱数据相比较即可鉴别 。

44

糖与糖相连，内侧糖连接糖的碳原子移向低场（ δ4～ 7 ppm）

相邻碳原子移向高场（ δ -1～ -4

ppm）

45

5.糖与糖之间连接顺序的确定

苷 缓和酸水解、酶解

乙酰解全甲基化甲醇解

部分苷键断裂的裂解产物

推 断 分 析

46

（ 2）波谱分析法

质谱（MS ）法 :主要利用质谱中归属于有关糖基的碎片离子峰或各种分子离子脱糖基的碎片离子峰，可对糖的连接顺序作出判断。

EI-MS (需作成全甲基化、乙酰化或三甲基 硅醚化物 )常见各单糖及双糖的全乙酰化物、 TMS衍生物碎片离子峰见书 .

47

FD-MS 或 FAB-MS：常出现各种脱去不 同程度糖基的碎片离子峰。

核磁共振（ NMR）法： 13C-NMR谱碳原子的自旋 -弛豫时间（ T1 ）的大小推断。NT1 随糖链距离的增加而增大

48

6.苷键构型的确定（ 1 ——）利用酶水解法 (酶的专属性 )

（ 2）利用开勒（ Klyne）经验公式进行计算 Δ[M]D = [M] D苷 -[M] D苷元

49

与各糖的一对甲苷（ａ -、 β-）的分子比

旋度相比较，与ａ -甲苷接近，则该苷键构型为ａ -构型与 β-甲苷接近，则该苷键构型为 β-构型

50

（ 3）利用核磁共振（ NMR）确定苷键构型

13C-NMR谱：利用端基碳原子的化学位移判断苷键构型： 除 D-甘露糖、 L-鼠李糖外，绝大多数单糖甲苷，其ａ -型与 β-型的化学位移相差4ppm.

51

利用端基碳原子与端基质子的偶合常数判断苷键构型：

ａ - 甲苷 JC1-H1≈170Hz

β-甲苷 JC1-H1≈160Hz Δδ10ppm

52

1H-NMR谱：利用端基质子偶合常数的大小判断苷键构型

依据相邻碳原子上质子偶合常数的大小与二者之间的立体夹角有关

H-2ˊ为ａ键的糖（葡萄糖、木糖、半乳糖）

H-2ˊ为 e 键的糖（鼠李糖、甘露糖）

ａ - 苷键 β- 苷键 ａ - 苷键 β-苷键J1ˊ2 = 2～ 3.5Hz J1ˊ2ˊ= 6～ 9Hz J1ˊ2ˊ= 2 Hz J1ˊ2ˊ2 Hz

(Jae、Ф60O) （ Jaa、 180 ） （ Jee、 60 ） （ Jae、 60O ）

J1ˊ2 不相等 J1ˊ2相等

意义

可以用于构型的判断 不能用于构型的判断

53

O

H

H

HH

H

OH

OHOH

OR

CH2OH

2'1'

O

H

H

HH

OR

OH

OHOH

H

CH2OH

1'2'

2'

1'

O

H

H

CH3

OHH

OH

OH

H

H

OR

2'

1'

O

H

H

CH3

OHH

OH

OH

H

OR

H

ａ -D- 葡萄糖苷 ａ -L- 鼠李糖苷J1ˊ2 = Jae = 2～ 3 Hz J1ˊ2 = Jae = 2 Hz

β-D- 葡萄糖苷 β-L-鼠李糖苷 J1ˊ2 = Jaa = 6～ 9 Hz J1ˊ2 = Jae = 2 Hz

54

波谱分析在糖苷结构测定中的应用总结

MS 1H-NMR 13C-NMR

糖种类 糖各质子的 δ、 J 糖的碳信号 （与标准糖对照） （与标准糖对照）

55

苷元与糖 苷化位移规律

连接位置 （苷与苷元碳谱相比较）

糖与糖 苷化位移规律

连接位置 （苷与各糖碳谱相比较）

MS 1H-NMR 13C-NMR

糖数目 分子量之差 端基质子信号数 端基碳信号数 （ 苷 - 苷元） （位于低场） （ δ90～ 112ppm） 衍生物信号数 碳信号之差 （甲氧基特征 ） （苷 -苷元信号差） （乙酰氧基特征）

56

糖与糖 各糖碎片离子峰 自旋 -弛豫时间

连接顺序 （与特征性末端糖 （末端糖的 NT1最大） 双糖数据相比较）

苷键构型 端基质子 J1-2 端基碳 δ ａ -型 2～3Hz (ａ、 β相差 4ppm) β-型 6～ 9Hz 端基碳 JC-H （ H-2ˊ为ａ

键） ａ - 甲苷 170Hz β- 甲苷 160Hz （ Δδ10ppm）

57

苷类思考题：1、掌握苷的组成特点（含义）。

2、熟悉糖的分类，掌握重要糖的结构及构型（绝对、相对构型）的判断方法。

3、熟悉苷的分类方法，掌握重要的分类方法及代表化合物。

4、熟悉苷类的一般性状、旋光性，掌握其溶解性的一般规律。

58

5、熟悉苷类裂解的一般方法。

6、掌握酸水解的原理、关键及影响酸水解的因素（水解规律）。

7、熟悉二相酸水解的方法，掌握该法在苷键裂解中的意义。

8、掌握酶解的特点及在苷键裂解中的重要意义。

9、掌握酶解的最佳条件及意义。

59

10、掌握抑制或杀灭酶活性的常用方法及意义。

11、熟悉常用的乙酰解试剂、方法及在低聚糖苷结构研究中的作用。

12、掌握氧化开裂法（ Smith降解法）用于苷键裂解的原理及意义。

13、掌握以提取苷为目的时应该注意的问题及提取方法。

60

14 、掌握以提取苷元为目的时应该采取的措施 及提取方法。

15、掌握大孔树脂法在富集、纯化总苷类成分的原理和方法。

16、掌握反相色谱法分离苷类成分的原理、条件和方法。

17、掌握 SephedexLH-20分离苷类成分的原理、条件和方法。

61

18 、掌握糖和苷理化检识的方法、特点及鉴别意义。

19、掌握色谱法检识糖和苷的原理、条件和方法。

20、熟悉苷类结构研究的一般程序。

21、总结并掌握质谱法在苷类结构中的作用。

62

22、掌握纸色谱法用于鉴别组成苷的糖的种类 的原理、条件和方法。

23、熟悉核磁共振氢谱、碳谱用于糖的种类鉴别的依据。

24、熟悉质谱、氢谱及碳谱用于苷中糖的数目测定的依据。

25、掌握苷化位移规律的概念、位移规律及在结构测定中的应用。

63

26、掌握碳谱用于测定苷元与糖之间连接位置的依据和方法。

27、掌握化学方法用于测定糖与糖连接位置的 原 理和方法。

28、掌握碳谱用于糖与糖之间连接位置原理和方法。

29、熟悉苷类常用的甲基化反应试剂和方法。

64

30、熟悉水解法、质谱法、碳谱法用于测定

糖与糖连接顺序的依据和方法。

31、掌握酶解法用于苷键构型判断的依据

和方法。

32、掌握用开勒经验公式计算判断苷键构

型的方法。

65

33、掌握核磁共振氢谱法用于苷键构型确定的原理、方法及适应范围。

34、熟悉核磁共振碳谱法用于苷键构型确定的依据和方法。

35、综述碳谱法在糖苷结构测定中的应用。