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2016年執業藥師考試《中藥化學》復習筆記（第三章）
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第三章 糖和苷
第一節 糖的分類
單糖是多羥基醛或酮，是組成糖類及其衍生物的基本多元。習慣上將單糖Fischer投影式中距羰基最遠的不對稱碳原子的構型定為整個糖分子的絕對構型，其羥基向右的為D-型，向左的為L-型。
根據成環的C原子多少，可分為五碳糖(呋喃糖)、六碳糖(吡喃糖)。單糖成環后新形成的一個不對稱碳原子成為端基碳，生成的一對差向異構體有αβ兩種構型。
常見的單糖有：五碳醛糖(如D-核糖、D-木糖、L-阿拉伯糖)、六碳醛糖(如D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖)、甲基五碳醛糖(如D-雞納糖、L-鼠李糖、D-夫糖)、六碳酮糖(如D-果糖)、糖醛酸(D-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸)等。
由2～9分子個單糖通過苷鍵結合而成的直鏈或支鏈聚糖稱為低聚糖，或寡糖。常見的二糖有：龍膽二糖、麥芽糖、冬綠糖、蠶豆糖、昆布二糖、槐糖、蕓香糖、新橙皮糖等。龍膽二糖、麥芽糖、蕓香糖和新橙皮糖需要了解其結構。
由10個以上單糖通過苷鍵連接而成的糖稱為多聚糖，或多糖。分兩類：一類是動植物的支持組織，該類成分不溶于水，分子呈直鏈型，如纖維素;一類是動植物的貯存養料，可溶于熱水成膠體溶液，多數分子呈支鏈型，如淀粉。其中，淀粉由直鏈的糖淀粉和支鏈的膠淀粉組成。糖淀粉遇碘顯藍色，膠淀粉遇碘顯紫紅色。
第二節 苷的分類
苷類又稱配糖體，是糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸、去氧糖等與另一非湯武之通過糖的端基碳原子連接而成的化合物。其中糖部分稱為苷元或配基，其連接的鍵叫苷鍵
一、按苷元的化學結構分類
可分為：氰苷、香豆素苷、木脂素苷、黃酮苷、蒽醌苷、吲哚苷等。
二、按苷類在植物體內的存在狀況分類
存在于植物體內的苷稱為原生苷，水解后失去一部分糖的稱為次生苷。苦杏仁苷是原生苷，水解后失去一分子葡萄糖而成的野櫻苷就是次生苷。
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，如具有致適應原作用的紅景天苷，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。此類苷多數為水溶性，易水解，生成的苷元α-羥腈很不穩定，立即分解為醛(酮)和氫氰酸。在堿性條件下苷元容易發生異構化。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又有脂的性質，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。
四、其他分類方法
1.按苷的特殊性質分類，如皂苷;
2.按生理作用分類，如強心苷;
3.按糖的名稱分類，如木糖苷、葡萄糖苷;
4.按連接單糖基的數目分類，如單糖苷、雙糖苷、叁糖苷;
5.按連接的糖鏈數目分類，如單糖鏈苷、雙糖鏈苷等。
第三節 化學性質
一、糖的化學性質
1.氧化反應
單糖分子中有醛(酮)基、伯醇基、仲醇基和鄰二醇基結構單元。
(1)Fehling反應：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
在糖苷類和多元醇的結構研究中，過碘酸氧化反應是一個常用的反應。該反應的特點是：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)反應慢，對酮酸反應非常慢。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速度相差不大。。③對固定在環的異邊并無扭曲余地的鄰二醇羥基不反應，如過碘酸不與1，6-β-D-葡萄呋喃糖酐反應。④對開裂鄰二醇羥基的反應幾乎是定量進行的，生成的HIO>3可以滴定，最終的降解產物(如甲醛、甲酸等)也比較穩定。⑤反應在水溶液中進行。通過測定HIO3的消耗量以及最終的降解產物，可以推測出糖的種類、糖的氧環大小(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目以及碳的構型等。
2.羥基反應
(1)醚化反應：醚化最常用的糖及苷的醚化反應有甲醚化、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：酰化反應最常用的糖及苷的酰化反應是乙酰化和甲苯磺酰化。如對甲苯磺酰化反應，乙酰化反應所用試劑多為醋酐。。
(3)縮醛和縮酮化反應：酮或醛在脫水劑作用下易與具有適當空間的1，3-二醇羥基或鄰二醇羥基生成環狀的縮醛或縮酮。
(4)硼酸絡合反應：許多具有鄰二羥基的化合物可與硼酸、鉬酸、銅氨、堿金屬等試劑反應生成絡合物，使它們的理化性質發生較大改變，據此可用于糖、苷等化合物的分離、鑒定以及構型的確定。
與硼酸的絡合反應對羥基位置的要求比較嚴格，只有處在同一平面上的羥基才能形成穩定的絡合物。
3.羰基反應
除了發生上述氧化反應外，糖的羰基還可被催化氫化或金屬氫化物還原，其產物叫糖醇。此外，具有醛或酮羰基的單糖可與苯肼反應，首先生成腙，表現出非常好的晶形和溶點點。
4.苷類化合物的化學性質和物理性質
苷類化合物和苷原是一對母子關系，一般來講，苷元是一個親脂性成分，當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，有非常好的結晶狀態，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構當中，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，所表現出來的一種性質。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別。苷類化合物因為在分子結構中都有糖，苷類化合物都會表現很強的旋光性，而苷元可能會表現旋光性，也可能沒有旋光性，有沒有旋光取決于分子結構當中，是不是存在手性碳原子，是不是存在對稱的因素，因此需要具體的結構作具體的分析。
二、苷鍵的裂解
1.酸催化水解
苷鍵具有縮醛結構，易為稀酸催化水解。反應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
酶催化反應具有專屬性高，條件溫和的特點。常用的酶有轉化糖酶、麥芽糖酶、杏仁苷酶和纖維素酶等。
①轉化糖酶：β-果糖苷水解;
②麥芽糖酶：α-葡萄糖苷水解;
③杏仁苷酶：一種β-葡萄糖苷水解酶，專屬性較低，水解一般β-葡萄糖苷和有關六碳醛糖苷;
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。
三、苷類的顯色反應
糖的顯色反應中最重要的是Molish反應。
苷元的結構多種多樣，，Molishh試劑由濃硫酸和和α--萘酚組成。。可檢識糖和苷的存在。苷類化合物由苷元和糖兩部分組成，故苷類化合物能發生相應的苷元和糖的各種顯色反應。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，生成具有呋喃環結構的醛類化合物。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，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構單元的顯色反應是( )
A.Keddle反應
B.Legal反應
C.Molish反應
D.Liebermann-Burchard反應
E.Raymond反應
[答疑編號111030101]
『正確答案』C
X型題：
能與Molish試劑成陽性反應的化合物有( )
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
B. Molish反應
C.中性醋酸鉛試劑
D.紅外光譜
E.Girard試劑
區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
B.多糖
C.氨基酸
D.昆蟲變態激素
E.甾醇
具有Molish反應的是( )
[答疑編號111030104]
『正確答案』B
第四節 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分，苷類化合物和苷元它們是一對母子關系，苷在適當的條件下能轉變為苷元。苷是一個親水性的成分，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。
苷在植物體里邊的存在狀況有原生苷和次生苷的區分，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構。
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 結構測定
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構研究，最后將兩部分結構，拼揍在一起，還原成一個苷的完整的結構。
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應用最為普遍。正丁醇醋酸水簡稱BAW系統，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;過碘酸加聯苯胺，使糖、苷和多元醇中有鄰羥基結構者呈藍底白邊。
(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
二、糖鏈的結構測定
測定糖鏈的結構主要解決三個問題：單糖的組成;糖與糖的連接位置和順序;苷鍵的構型。
(一)分子量的測定 苷的分子量測定目前大多采用質譜法。但由于其極性大導致熱揮發性差，電子轟擊法(EI)和化學電離(CI)常不能得到理想的結果，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準品。
(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，否則會發生去甲基化反應和降解反應。
(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，從低聚糖的結構推測整個糖鏈的結構。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。
近年質譜分析也已用于糖鏈連接順序的研究。在快原子轟擊質譜(FABMS)中有時會出現苷分子中依次脫去末端糖的碎片離子峰。如果單糖的質量不同，可由此確定糖的連接順序。
目前，2D-NMR和NOE差譜技術在確定糖鏈連接位置和順序的研究中有了廣泛的應用。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″″-H和6″′-C的遠程相關，由此可判斷糖與苷元及單糖之間的連接順序。
(五)苷健構型的確定
糖與糖之間的苷鍵和糖與非糖部分的苷鍵，本質上都是縮醛鍵，也都存在端基碳原子的構型問題。測定苷鍵構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經驗公式進行計算
Klyne根據前人的經驗，得出一個計算公式，即先測定未知苷鍵構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)。
練習題
X型題
苷類化合物確定糖鏈結構要解決的問題是
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.糖之間苷鍵的構型
[答疑編號111030303]
『正確答案』BCDE
確定苦杏仁苷苷鍵的構型，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.苷鍵的構型
1.苷經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 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：取本品數粒，加水共研，發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也可用來鑒定苦杏仁苷的存在。具體操作為：取苦杏仁數粒，搗碎，稱取約0.1g，置試管中，加水數滴使濕潤，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。反應式見前。
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