苷类化合物

第三章苷类化合物课次：8、9课题：第三章苷类一、目的要求：1．说出苷的含义和结构特点、结构分类。

2．简述苷类的一般理化性状。

3．详述苷的水解作用及其水解前后结构、性质的变化规律。

4．简述苷和苷元的提取原理和提取方法。

5．详述氰苷结构、水解产物的结构特点及与药效、毒性的关系。

6．了解氰苷、硫苷、吲哚苷类中药的研究情况。

二、内容摘要：1．苷的含义、结构和分类。

2．苷的理化性质：一般形态、溶解性、旋光性、水解性、苷的非特征检识等。

3．苷类的一般提取方法。

4．氰苷、硫苷、吲哚苷的结构、性质和检识方法。

5．苦杏仁苷。

三、重点：1．苷的含义、结构和分类。

2．苷的水解作用及其水解前后结构、性质的变化规律。

3．苷类的一般提取方法。

四、难点：1．苷的水解作用及水解前后物质结构、溶液性质的变化规律。

2．氰苷、硫苷、吲哚苷的结构性质。

五、育人目标：通过典型氰苷－苦杏仁苷的结构、性质的学习，进一步认识毒性和药性的辩证关系及其在中药炮制和临床应用中的意义。

六、教学内容分析及教法设计：（一）教学过程：组织教学：检查学生出勤，填写教学日志，随机应变，组织好课堂纪律。

课程引入：以甜叶菊苷为例，说明苷在植物体中的广泛存在，再以苦杏仁为例，说明苷的水解与药物炮制的关系。

引出学习苷类的重要性。

展示目标：略进行新课：第三章苷类苷类，又称配糖体。

是糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等与另一类非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。

其中非糖部分称为苷元或配基，其连接的键则称为苷键。

1．单糖苷：由于单糖有α及β两种端基异构体。

因此形成的苷也有α-苷和β-苷之分。

在天然的苷类中，由D型糖衍生而成的苷；多为β-苷（例如β-D-葡萄糖苷），而由L型糖衍生的苷，多为α-苷（例如α-L-鼠李糖苷），但必须注意β-D-糖苷与a-L-糖苷的端基碳原子的绝对构型是相同的，例如：β-D-葡萄糖苷α-L-鼠李糖苷苷中与苷元连接的单糖最常见的有D 一葡萄糖，此外，还有D-芹糖、L-阿拉伯糖、D-木糖、D-核糖、D-鸡纳糖、L-鼠李糖、D-夫糖、D-甘露糖、D-半乳糖、D-果糖、D-葡萄糖醛酸及D-半乳糖醛酸。

（1）五碳醛糖：L一芹糖、β一木糖、L一阿拉伯糖、D一核糖（2）甲基五碳糖：D一鸡纳糖、L一鼠李糖、D一夫糖（3）六碳醛糖：D一葡萄糖、 D甘露糖、D－乳糖（4）六碳酮糖：L果糖（5）糖醛酸：D葡萄糖醛酸；L半乳糖醛酸2．寡糖苷：与苷元连接的双糖常见的有龙胆双糖、麦芽糖、冬绿糖、蚕豆糖、昆布双糖、槐糖。

芸香糖、新橙皮糖等。

叁糖以上苷只在强心苷中介绍，其它比较少见。

第一节结构与分类苷类涉及范围较广，苷元的结构类型差别很大，几乎各种类型的天然成分都可与糖结合成苷，且其性质和生物活性各异，在植物中的分布情况也不同。

由于这些原因，一般将苷类按不同的观点和角度作不同方式的分类。

一、按苷元的化学结构分类：根据苷元的结构可分为氰苷、香豆素苷、木脂素苷、蒽酮苷、黄酮苷等。

如苦杏仁苷。

七叶内酯苷、靛苷等。

苦杏仁苷（氰苷）、七叶内酯苷（香豆素苷）、靛苷（吲跺苷）。

二、接苷类在植物体户的存在状况介绍：原存在于植物体内的苷称为原生苷，水解后失去一部分糖的称为次生苷。

例如苦杏仁若是原生苷，水解后失去一分子葡萄糖而成的野樱苷就是次生苷。

三、苷键原子分类根据苷键原子的不同，可分为O-苷、S-苷、N-苷和C-苷，这是最常见的苷类分类方式。

其中最常见的是O-苷。

1．O-苷包括醇苷、酚苷、氰苷、酯苷等。

（1）醇苷是通过醉羟基与糖端基羟基脱水而成的苷，如具有致适应原作用的红景天苷。

杀虫抗菌作用的毛英苷，解痉止痛作用的掉牙美苷苷等都属于醇苷。

醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物，其中强心苷和皂苷是醇苷中的重要类型。

近年来发现的环苷，如从海星（Echinaster mpitus）中分得的海星环苷，是由三个糖单位与甾体 C-3、 C-6位键合而成的。

（2）酚苷是通过酚羟基而成的苷，如苯酚苷、茶酚苷。

蒽醌苷、香豆素苷、黄酮苷。

木脂体苷等都属于酚苷。

如天麻（Ga。

trndia elata）中的镇静有效成分天麻苷。

存在于柳树和杨树皮中的水杨苷。

（3）氰苷主要是指一类α-羟基腈的苷，现已发现50多种，分布十分广泛。

其特点是多数为水溶性，不易结晶、容易水解，尤其有酸和酶催化时水解更快。

生成的苷元。

（4）吲哚苷：豆科（Indigofer）植物属和寥蓝（Polygonu tinctoriu）中特有的靛苷是一种吲哚苷。

其苷元吲哚醇无色，易氧化成暗蓝色的靛蓝c，靛蓝具有反式结构，中药青黛就是粗制靛蓝，民间用以外涂治鳃腺炎，有抗病毒作用。

2．S-苷：糖端基羟基与苷元上筑基缩合而成的苷称为硫苷。

如萝卜中的萝卜苷，煮萝卜j 的特殊气味与含硫苷元的分解产物有关。

芥子苷是存在于十字花科植物中的一类硫苷，具有如下通式并几乎都以钾盐形式获得。

如黑芥子（Brassia nigra）中的黑芥子苷。

芥子背经其件存的芥子酶水解，生成的芥子油含有异硫氰酸酯类、葡萄糖和硫酸盐，具有止痛和消炎作用。

3．N-苷：糖上端基碳与苷元上氮原子相连的苷称为N-苷。

如生物化学中经常遇到的腺苷和鸟苷等。

在中药巴豆中也存在与腺苷结构相似的N-苷，称为巴豆苷。

4．C-苷：是一类糖基不通过O原子，而直接以C原子与苷元的C原子相连的苷类。

C-苷在总行生物及黄酮类化合物中最为常见。

C-苷常与O-苷共存。

它的形成是由苷元酚基所活化的邻或对位氢与糖的端基羟基脱水缩合而成的。

黄酮碳苷糖基一般在A环，局限于6或8位。

碳苷类具有溶解度小，难水解的共同特点。

如牡荆素、芦荟苷即是C-苷类。

除此之外，分类方法还有：①按苷的特殊性质分类，如皂苷。

②按生理作用分类，如强心苷。

③按糖的名称分类，如木糖苷、葡萄糖苷等。

④按连接单糖基的数目分类，如单糖苷、双糖苷、叁糖苷等。

⑤接连接的糖链数目分类。

第二节理化性质一、形态和溶解性苷类多是固体，其中糖基少的可结晶，糖基多的如皂苷，则多呈具有吸湿性的无定形粉末。

苷类～般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，例如穿心莲新苷是苦味的；有甜味的苷极少。

苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，其亲水性往往随糖基的增多而增大，大分子苦无如自醇等的单糖苷常可溶于低极性有机溶剂，如果糖基增多，则苷元所占比例相应变小，亲水性增加，在水中的溶解度也就增加。

因此用不同极性的溶剂顺次提取时，在各提取部位都有发现苷的可能。

C-苷与O-苷不同，无论在水或其他溶剂中的溶解度一般都较小。

二、旋光性多数苷类呈左旋，但水解后，由于生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋，比较水解前后旋光性的变化，也可用以检识苷类的存在，但必须注意，有些二糖或多糖的分子中也都有类似的苷键，因此一定在水解产物中找到苷元，才能确认有无苷类的存在。

三、苷健的裂解苷键裂解反应是研究多糖和苷类的重要反应。

通过苷键的裂解反应可使昔键切断，其目的在于了解组成苷类的苷元结构及所连接的糖的种类和组成，决定苷元与糖的连接方式及糖与糖的连接方式。

切断苷键有的可用酸、碱催化等化学方法，有的需采用酶和微生物等生物学方法。

1．酸催化水解：苷键具有缩醛结构，易为稀酸催化水解。

反应一般在水或稀醇溶液中进行。

常用的酸有盐酸、硫酸、乙酸、甲酸等。

水解反应是苷原子先质子化，然后断健生成阳碳离子或半椅型中间体，在水中溶剂化而成糖，酸催化水解的难易与苷键原子的电子云密度及其空间环境有密切的关系，只要有利于苷键原子的质子化就有利于水解，因此水解难易的规律可从苷键原子、糖、苷元三方面来讨论。

（1）按苷键原子不同，酸水解的易难顺序为：N-苷＞O-苷＞S-苷＞C-苷。

N易接受质子，最易水解，而C上无未共享电子对，不能质子化，很难水解。

（2）呋喃糖较吡喃糖苷易水解，水解速率大50～100倍。

这是由于五元呋喃环的平面性使各取代基处于重叠位置、形成水解中间体可使张力减少，故有利于水解。

所以在多糖中果糖最易水解下来，但当为了水解别的苷键而加剧水解条件时，就会破坏果糖。

在天然糖苷中，果糖和核糖都是呋喃糖，阿拉伯糖二者都有，葡萄糖、半乳糖、甘露糖一般为吡喃糖。

但一般酸水解难于确定是吡喃糖环还是呋喃糖环，这时可用甲醇解（HCI-MeOH），因为生成的呋喃糖甲苷和吡喃糖甲苷的层析行为不同。

（3）酮糖较醛糖易水解。

因为酮糖大多为呋喃糖结构，而且酮糖端基上接有一个大基团-CH3可以减少分子中的立体障碍，使反应有利于水解的方向。

（4）毗吨糖苷中叶哺环的C-5上取代基越大越难水解，因此五碳糖最易水解，其顺序为五碳糖＞甲基五碳糖＞六碳糖＞七碳糖。

如果接有-COOH，则最难水解。

（5）氨基糖较羟基糖难水解，羟基糖又较去氧糖难水解。

尤其是C-2上取代氨基的糖，因为它对质子的竞争性吸引使苷键原子质子比困难。

当羟基、氨基乙酸化后水解又变得容易了。

（6）苷元为小基因者，苷键横键的比苷键竖键的易于水解，因为横键上原子易于质子。

苷元为大基团者，苷键竖键的比横键的易于水解，因为苷的不稳定性促使水解。

难水解的苷类在剧烈的条件下，常可使昔元发生脱水，形成脱水苷元，而不能得到真正的苷元，如用二相水解法，即在反应液中加入与水不相混溶的有机溶剂（如苯），这就可使苷元一旦生成，立即溶于水不相混溶的有机溶剂中，以避免苷元与酸长时间接触，从而得到真正的苷元以供结构测定的需要。

2．碱催化水解：一般的苷键对稀碱是稳定的，不易被碱催化水解，故苷类多数是采用稀酸水解的，很少用碱水解，仅酯苷、酚苷、烯醇苷和p一吸电子基取代的苷等才易为碱所水解，如藏红花苦苦、靛苷、蜀黍苷等都可为碱所水解。

但有时水解后得到的是脱水苷元，例如在藏红花苦苷的结构中，其苷键的邻位碳原子上有受吸电子基活化的质子，加破后往往起消除反应，而生成双烯醛。

3．酶催化水解：由于酸碱催化水解条件总的说来比较剧烈，糖和苷元部分均有可能发生进一步的变化，使产物复杂化，而且无法区别苷键的构型。

与此相比，酶催化反应具有专属性高，条件温和的特点。

用酶水解苷键可以获知苷键的构型，可以保持苷无结构不变，还可以保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷元和糖、糖和糖之间的连接方式。

常用的酶有转化糖酶，水解β-果糖苷键。

麦芽糖酶专使α-葡萄糖苷键水解。

杏仁苷酶是一种β-葡萄糖苷水解酶，专属性较低，水解一般葡萄糖苷和有关六碳醛糖苷。

纤维素酶也是β葡萄糖背水解酶，穿心莲（Audngraphis pqniculata）中的穿心莲内酯19-卜D-葡萄糖苷用硫酸水解时将发生去氧和末端双键移位，而用纤维素酶水解可得到苷元。

此外蜗牛酶、高峰糖化酶、橙皮苷酶、柑桔苷酶等也常用于苷键水解。

虽然β-葡萄糖苷水解酶类水解氰苷的作用早已发现，但多数酶的确切作用至今尚不清楚，由于纯化酶很困难，目前使用的多数仍然为未提纯的混合酶。

例如杏仁苷酶就是一种混合酶，其中存在的β-葡萄糖苷酶水解苦杏仁苷认为是分段进行的。