卫生部规划教材：天然药物化学：tanghegan

本章基本内容
一、概述
二、结构类型
三、糖苷分类
四、糖和苷的物理性质
五、糖的化学性质
六、苷键的裂解
七、糖的提取分离
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
一、概述
糖类又称碳水化合物 （ carbohydrates）, 是植
物光合作用的初生产物, 是一类丰富的天然产物,
如：蔗糖, 粮食 (淀粉 ),棉布的棉纤维等 。
糖类, 核酸, 蛋白质, 脂质
—— 生命活动所必需的四大类化合物 。
化学结构：多羟基内半缩醛 (酮 )及其缩聚物 。
根据其分子水解反应的情况, 可以分为单糖, 低聚
糖和多糖 。
一、概述
单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛 (酮 )。
如葡萄糖等 。
低聚糖：水解后生成 2 ~ 9 个单糖分子的糖 。
如：蔗糖 （ D-葡萄糖 -D果糖 ）
麦芽糖 （ 葡萄糖 1→ 4葡萄糖 ）
多糖：水解后能生成多个单分子的, 称为多糖 。
如：淀粉, 纤维素等
二、结构类型
㈠ 糖的表示式
单糖是多羟基醛或酮 。 从三碳糖至八碳糖天然
界都有存在 。 以 Fischer式表示如下：
C H
2
O H
C H O C H O
C H
3
C H O
C H
2
O H
O
C H O
C H
2
O H
D - 木糖 L - 鼠李糖 D - 葡萄糖 D - 果糖
五碳醛糖 甲基五碳醛糖 六碳醛糖 六碳酮糖
二、结构类型
单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构, 即成呋
喃糖和吡喃糖 。
具有 六元 环结构的糖 —— 吡喃糖 （ pyranose）
具有 五元 环结构的糖 —— 呋喃糖 （ furanose）
糖处游离状态时用 Fischer式表示
苷化后成环用 Haworth式表示
C H O
C H
2
O H
O
D-葡萄 糖
~
二、结构类型
㈡ Fischer与 Haworth的转换及其相对构型
C H O
C H
2
O H
O
O
C H
2
O H
H
OH
O
C H
2
O H
O H
H
O
D-葡萄糖
异侧
同侧
αβ 异侧
同侧
二、结构类型
Fischer式, （ C1与 C5的相对构型 ）
C1-OH与原 C5（ 六碳糖 ） 或 C4（ 五碳糖 ） -OH，
顺式为 α,反式为 β。
Haworth式：
C1-OH与 C5（或 C4）上取代基之间的关系：
同侧为 β,异侧为 α 。
二、结构类型
㈢ 糖的绝对构型（ D,L）
以 α -OH甘油醛为标准, 将单糖分子的编号
最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作比较而命
名分子构型的方法 。
C
C H
2
O H
O HH
C H O
C
C H
2
O H
HOH
C H O
α - O H 甘油醛
D 型 L 型
二、结构类型
Fischer式中最后第二个碳原子上 -OH向右的
为 D型, 向左的为 L型 。
Haworth式中 C5向上为 D型，向下为 L型。
O
C
C H
2
O H
O HH
C H O
C H O
C H
2
O H
C H O
C H
3
C H
3
O
α -OH 甘油醛D 型D-葡 萄糖 L-鼠 李糖
β -D- 葡萄糖 α -L- 鼠李糖
二、结构类型
戊醛糖和已酮糖的绝对构型判断：
吡喃型 Haworth式, 由于原构型标准 （ C4-OH
和 C5-OH） 不参与成环, 故可直接根据它们的位
置判断构型 。
二、结构类型
即：戊醛糖的 C4或已酮糖的 C5-OH处于环上
者为 L构型；环下者为 D构型 。
习惯上将 D型糖中 C1-OH处环上者为 ?体，环下
者为 ?体。在 L型糖中相反。
O
C H
2
O H
C H O
C H
2
O H
O
C H
2
O H
O R
R '
D-木糖
（ D-xylose）
D-果糖
（ D-fructose）
4 5
二、结构类型
已醛糖由 Fischer转成呋喃型的 Haworth,由于
C5-C6部分成为环外侧链, 判断构型时仍以 C5为
标准, C5-R者为 D型糖； C5-S者为 L型糖 。
同样，将 D型糖中 C1-OH处环上者为 ?体，环下
者为 ?体。在 L型糖中相反。
O
O H
O H
O H
R D-呋喃半乳糖
二、结构类型
㈣ 环的构象
O
O
O
1
23
4
( 2 )
( 3 )( 4 )
( 5 )
O
O
C1 式 1C 式
1
2
3
4
5 1
2
34
5
二、结构类型
Angyal用总自由能来分析构象式的稳定性,
比较二种构象式的总自由能差值, 能量低的是优
势构象 。
如：葡萄糖的二种构象式的比较：
O
O
O
β - D - 葡萄糖C1式 1C式
三、糖苷分类
㈠ 糖匀体
均由糖组成的物质。如单糖、低聚糖、多糖等。
1．常见单糖
O
C H O
C H
2
O H
C H O
C H
3
C H
3
O
C H O
C H
2
O H
O
D - 葡萄糖
L - 鼠李糖
β
α
β
α
D- 半乳 糖
三、糖苷分类
C H O
C H
2
O H
O
C H O
C H
2
O H
O
O
O
C H O
C H
2
O H
O R1
R2
O
R1
R2
- O H
- O H
β
α
β
α
D-甘露糖
β
α
D-木糖
D-果糖
β
α
β
α
当构成二糖或多糖时
呋喃
当游离存在时
吡喃
三、糖苷分类
2,氨基糖
是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。
O
O H
O
N H
2
O H
N H
3
2- 氨基 -2- 去氧 -D-glucose
三、糖苷分类
3,糖醇
单糖的 醛或酮基 还原成 羟基 后所得的多元醇 。
4,去氧糖
单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖 。
C H
2
O H
C H
2
O H
C H
2
397
C H O
C H
3
D-山梨醇
D-毛地黄毒糖
（ 2,6 -二去氧糖）
三、糖苷分类
5,糖醛酸
单糖分子中 伯醇基氧化成羧基 的化合物。
O O
C O O H
α
C 5 - O H 氧化成酸
D - 葡萄糖醛酸-
三、糖苷分类
㈡ 糖杂体
糖与非糖组成的化合物 —— 苷
苷的分类：
1,按苷原子不同分类
⑴ 氧苷
如：红景天苷
O O
O H
红景天苷
三、糖苷分类
⑵ 氮苷：如腺苷 。
⑶ 硫苷：如萝卜苷 。
⑷ 碳苷：如牡荆素 。
O S
N - O S O
3
S
O
O
g l c
OH
O H O
O H
牡荆素
-
萝卜 苷
O
N
N
N
N
N H
2
腺苷
三、糖苷分类
2,按苷元不同分类
如：黄酮苷, 蒽醌, 香豆素, 强心苷, 皂苷等
3,按苷键不同分类
⑴ 醇苷：是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的
苷 。 如红景天苷 。
⑵ 酚苷：是通过酚羟基而成的苷 。 如天麻苷 。
⑶ 酯苷：苷元以 -COOH和糖的端基碳相连接的是
酯苷 。 如山慈菇苷 A。
⑷ 氰苷：是指一类 α 羟腈的苷 。 如野樱苷 。
三、糖苷分类
C H
2
O H
O
g l c
O
O
C H
2
O HO
O
O R
O
C
H
CN
野樱苷
苦杏仁苷
β
天麻苷 山慈菇苷A
R =H
R= - D - g l c
三、糖苷分类
4,按端基碳构型分
α苷, 多为 L型；
β苷, 多为 D型 。
5,按连接单糖个数分
1个糖 —— 单糖苷
2个糖 —— 双糖苷
3个糖 —— 叁糖苷
三、糖苷分类
6,按糖链个数分
1个位置成苷 —— 单糖链
2个位置成苷 —— 双糖链
7,按生物体内存在分
原级苷 —— 在植物体内原存在的苷；
次级苷 —— 原级苷水解掉一个糖或结构发生
改变 。
四、糖和苷的物理性质
㈠ 溶解性
糖 —— 小分子极性大, 水溶性好
聚合度增高 水溶性下降 。
多糖难溶于冷水, 或溶于热水成胶体溶液 。
单糖极性 > 双糖极性
（ 与羟基和碳的分担比有关, 即按 -OH/C的分担
情况而定 ）
苷 —— 亲水性 （ 与连接糖的数目, 位置有关 ）
苷元 —— 亲脂性
四、糖和苷的物理性质
㈡ 味觉
① 单糖 ~低聚糖 —— 甜味 。
② 多糖 —— 无甜味
（ 随着糖的聚合度增高, 则甜味减小 ）
③ 苷类 —— 苦, 甜等
（ 人参皂苷 ） （ 甜菊苷 ）
四、糖和苷的物理性质
㈢ 旋光性及其在构型测定中的应用
具有多个不对称碳原子 —— 用于苷键构型的测
定 （ 即 α,β苷键 ） 。
多数苷类呈左旋 。
利用 旋光性 → 测定苷键构型
Klyne法,
将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷的糖的
一对甲苷的分子旋光度进行比较, 数值上相接近
的一个便是与之有相同苷键的一个 。
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
㈠ 氧化反应
单糖的分子有 醛 （ 酮 ）, 伯醇, 仲醇 和 邻二醇
等结构, 氧化条件不同其产物也不同 。
如：
CH
2
OH
CHO
Br 2 / H 2 O
C H
2
O H
COOH
稀 HNO 3
COOH
COOH
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
糖分子化学反应的活泼性：
端基碳原子 > 伯碳 > 仲碳
（ 即 C1-OH,C6-OH,C2 C3 C4-OH）
以 过碘酸反应 为例来了解糖的氧化反应的应用
过碘酸反应
主要作用于：
邻二醇, α -氨基醇, α -羟基醛 （ 酮 ）, 邻
二酮和某些活性次甲基等结构 。
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
邻羟基：
R C C R '
H H
O H O H
I O 4
R - C H O R ' - C H O
-
+
C C C
H H
O H O H
H
O H
I O 4
R - C H O R ' - C H O H C O O H
-2
+ +
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
?-羟基酮：
?-氨基醇：
邻二酮：
R C C R '
H
O H O
I O 4
R - C H O R '- C O O H
-
+
C C
H H
N H 2 O H
I O 4
R - C H O R ' - C H O N H 3
-
+ +
C
C
O
O
R
R '
I O 4
R - C O O H R '- C O O H+
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
反应特点：
① 反应 定量 进行 （ 试剂与反应物基本是 1:1） ；
② 在 水溶液 中进行或 有水溶液 （ 否则不反应 ） ；
③ 反应速度,顺式 > 反式
（ 因顺式易形成环式中间体 ） ；
④ 游离 单糖产物及消耗过碘酸用 Fischer式计算 ;
成苷 时糖产物及消耗过碘酸用 Haworth式计算 ;
⑤ 在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应 。
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
Fischer式和 Haworth式 消耗过碘酸的计算：
C H O
C H
2
O H
O
I O
4 O
C H OO H C
O H
O H
O H C
I O
4D-葡 萄糖
需消耗 5 分子过碘酸
3
-
+
2 HCOO H
醚键开袭
+
HC O O H
2
-
HCHO + 2 HCOO H
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
在异边无扭转余地的邻二醇：
O
O H
O H
O
OH
O
O H
O H
O
O H
6
1
1,6 β - D - 葡萄呋喃糖酐 1,6 α - D - 半乳呋喃糖酐
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
用途：
① 推测糖中邻二 -OH多少；
（ 试剂与反应物基本是 1:1） ；
② 同一分子式的糖, 推测是吡喃糖还是呋喃糖；
O
O H
O H
O H
O R
O
OH
C H
2
O H
O R
H I O
4
H I O
4
具邻三 -OH 可产生甲酸 无甲酸产生
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
③ 推测低聚糖和多聚糖的聚合度；
④ 推测 1,3连接还是 1,4连接
（ 糖与糖连接的位置 ）
O
O R
O R ' O
O R
O R '
β -D- 葡萄糖
五、糖的化学性质 ㈡糠醛形成反应
㈡ 糠醛形成反应 （ Molish反应 ）
单糖
浓酸 （ 4~10N ）
加热 - 3 H 2 O
呋喃环结构
矿酸
（ 1 0 % H C l ）
单糖 脱水多糖
R C H O 糠醛
5- 羟甲糠醛
R = H
R = C H 2 OH
五、糖的化学性质 ㈡糠醛形成反应
Molish反应,
样品 + 浓 H2SO4 + α -萘酚 → 棕色环
多糖, 低聚糖, 单糖, 苷类 —— Molish反应 =？
糠醛衍生物 + 芳胺或酚类
（苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮等）
缩合
显色
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
㈢ 羟基反应
糖的 -OH反应 —— 醚化, 酯化和缩醛 （ 酮 ） 化 。
反应活性：
最高的半缩醛羟基 （ C1-OH）
其次是伯醇基 （ C6-OH）
仲醇次之 。
（ 伯醇因其处于末端的空间, 对反应有利, 因此
活性高于仲醇 。 ）
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
1,醚化反应 （ 甲基化 ）
① Haworth法 （ 不常用 ）
含糖样品 + Me2SO4 + 30%NaOH → 醇 -OH全甲基化
（ 需反复 6~8次 ）
判断反应是否完全的方法：
甲基化物可用红外光谱测试, 直到无 -OH吸收
峰为止 。
制备成甲苷 ——
用限量试剂, 即克分子比 1∶ 1时, 可得甲苷 。
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
② Purdie法
样品 + MeI + Ag2O → 全甲基化 （ 醇 -OH）
只能用于苷, 不宜用于还原糖 （ 即有 C1-OH的
糖 ） 。 因 Ag2O有氧化作用, 可使 C1-OH氧化 。
③ Hakomori法 （ 箱守法 ）
样品 + DMSO + NaH + MeI → 全甲基化
（ 一次即可 ）
该反应是在 非水 溶剂中, 即二甲基亚砜
（ DMSO） 溶液中进行反应 。
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
④ 重氮甲烷法 （ CH2N2）
样品 + CH2N2 / Et2O + MeOH → 部分甲基化
（ -COOH,-CHO等 ）
2,酰化反应 （ 酯化反应 ）
羟基活性与甲基化反应相同, 即
（ C1-OH,C6-OH,C3最难 ）
（ 由于 C2位取代后, 引起的空间障碍, 使得 C3最
难被酰化 。 ）
利用酰化可判断糖上 -OH数目, 保护 -OH等 。
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
3,缩酮和缩醛化反应
酮或醛在脱水剂如矿酸, 无水 ZnCl2,无水
CuSO4等存在下可与多元醇的二个有适当空间位
置 的 羟 基 易 形 成 环 状 缩 酮 （ ketal ） 和缩醛
（ acetal） 。
酮 类易与 顺邻 -OH生成 —— 五元环 状物
醛 类易与 1,3-双 -OH生成 —— 六元环 状物
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
糖 + 丙酮 → 五元环缩酮 (异丙叉衍生物 )
糖 + 丙酮 → 六元环缩酮 (双异丙叉衍生物 )
例：当糖具 有顺邻 -OH时, 其生成五元环状物 （ 异
丙叉衍生物 ）,
O
O
M e M e
O
O
O
O
O
+
H 2 SO 4
- H 2 O
α - D - 半乳糖
1,2;3,4- 二 -O- 异丙叉
- α - D - 半乳吡喃糖
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
当糖结构中 无顺邻 -OH时, 则易转变为呋喃糖
结构, 再生成五元环状物 （ 异丙叉衍生物 ） 。O O
O
O
O
D-葡萄 糖
转变成呋
呋喃糖
硫酸
丙酮
1,2;5,6- 二 -O-
喃糖结构
异丙叉 -D- 葡萄糖
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
糖 + 苯甲醛 → 六元环状缩醛
（ 苯甲叉衍生物 ）
例如：
葡萄糖甲苷 + 苯甲醛 ?
(具 1,3-OH结构 )
以上方法主要目的是保护 -OH。
O
O
O
H
C
6
H
5
O M e
反式的 4,6-O- 苯甲叉 -α -D -
葡萄吡喃糖甲苷
五、糖的化学性质 ㈣羰基反应
㈣ 羰基反应
还原糖 + 苯肼 → 糖腙 （ 多为水溶性的 ）
还原糖 + 3分子苯肼 → 糖脎 （ 较难溶于水 ）
? 2-去氧糖不能成脎 （ 因 C2上无 -OH） 。
应用 —— 糖的鉴定, 分离和纯化 。
CH O H
R
C H O
P h N H N H
2
CH O H
R
C H = N H N H
2
P h
P h N H N H
2
C
R
C H = N H N H
2
P h
O
P h N H N H
2
N
N
H
N
N
H
R
O HH
P h
P h
糖脎
糖腙糖
C2
五、糖的化学性质 ㈤硼酸络合反应
㈤ 硼酸络合反应
糖的邻二 -OH可与许多试剂生成络合物, 借生成
络合物的某些物理常数的改变, 可以有助于糖的
分离, 鉴定和构型推定 。
重要的如：硼酸络合物, 钼酸络合物, 铜氨离子
络合物等 。
糖 + 硼酸 → 络合物
（ 酸性增加, 可离子化 ）
（ H3BO3是接受电子对的 Lewis酸 ）
五、糖的化学性质 ㈤硼酸络合反应
硼酸络合反应的 应用：
① 络合后, 中性可变为酸性, 因此可进行酸碱中
和滴定；
② 可进行离子交换法分离；
③ 可进行电泳鉴定；
④ 在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析 。
六、苷键的裂解
研究苷类的化学结构, 必须了解苷元结构,
糖的组成, 糖和糖的连接方式, 以及苷元和糖的
连接方式等 。
为此必先使用某种方法使苷键切断 。
㈠酸催化水解反应
㈡乙酰解反应
㈢碱催化水解和 β消除反应
㈣酶催化水解反应
㈤氧化开裂法 （ Smith降解法 ）
六、苷键的裂解 ㈠ 酸催化水解反应
㈠ 酸催化水解反应
苷键属于缩醛结构, 易为稀酸催化水解 。 水解
反应是苷原子先质子化, 然后断键生成阳碳离子
或半椅型的中间体, 在水中溶剂化而成糖 。
O
O R
O
O R
O
H
O
H
O
O H
2
O
H,O H
H+
+
H
+
- RO H
+
阳碳离子 半椅式
中间体
+ H 2 O + - H
+
六、苷键的裂解 ㈠ 酸催化水解反应
酸水解的规律：
⑴ 苷原子不同, 酸水解难易顺序,N > O > S > C
（ C-苷最难水解, 从碱度比较也是上述顺序 ）
⑵ 呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解 。
因五元呋喃环的颊性使各取代基处在重叠位置,
形成水解中间体可使张力减小, 故有利于水解 。
⑶ 酮糖较醛糖易水解
酮糖多为呋喃结构, 而且酮糖端基碳原子上有 -
CH2OH大基团取代, 水解反应可使张力减小 。
六、苷键的裂解 ㈠ 酸催化水解反应
⑷ 吡喃糖苷中：
① 吡喃环 C5上取代基越大越难水解, 水解速度
为：五碳糖 > 甲基五碳糖 > 六碳糖 > 七碳糖
② C5上有 -COOH取代时, 最难水解
（ 因诱导使苷原子电子密度降低 ）
⑸ 氨基取代的糖较 -OH糖难水解, -OH糖又较去氧
糖难水解 。
2,3-二去氧糖 > 2-去氧糖 > 3-去氧糖
> 羟基糖 > 2-氨基糖
六、苷键的裂解 ㈠ 酸催化水解反应
⑹ 在构象相同的糖中, a键 (竖键 )-OH多则易水解 。
⑺ 芳香属苷较脂肪属苷易水解 。
如：酚苷 > 萜苷, 甾苷
（ 因苷元部分有供电结构, 而脂肪属苷元无供电
结构 ）
⑻ 苷元为 小 基团苷键 横 键比 竖 键 易水解 ( e > a )
（ 横键易质子化 ）
苷元为 大 基团苷键 竖 键比 横 键 易水解 ( a > e )
（ 苷的不稳定性促使其易水解 ）
六、苷键的裂解 ㈡ 乙酰解反应
㈡ 乙酰解反应
1,常用试剂：醋酐 + 酸
所用酸如,H2SO4,HClO4,CF3COOH或 Lewis酸
（ ZnCl2,BF3） 等 。
2,反应条件：一般是在室温放置数天 。
3,反应机理：
与酸催化水解相似, 以 CH3CO+(乙酰基, Ac）
为进攻基团 。
六、苷键的裂解 ㈡ 乙酰解反应
※ 乙酰解反应易发生糖的端基异构化 。
O
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
O
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
O R
H
O
O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
A c O
O A c
O A c
C H
2
O A c
A c O O A c
H,O A c
O A c
O A c
O A c
O A c
+
+
+
+
_
_
α
β
六、苷键的裂解 ㈡ 乙酰解反应
4,反应速率：
⑴ 苷键邻位有电负性强的基团 （ 如环氧基 ） 可
使反应变慢 。
⑵ β -苷键的葡萄糖双糖的反应速率：
（ 乙酰解易难程度 ）
（ 1→ 6） >>（ 1→ 4） >>（ 1→ 3） >>（ 1→ 2）
六、苷键的裂解 ㈡ 乙酰解反应
5,用途
⑴ 酰化可以保护苷元上的 -OH,使苷元增加亲脂性,
可用于提纯和鉴定 。
⑵ 乙酰解法可以开袭一部分苷键而保留另一部分
苷键 。
六、苷键的裂解 ㈢ 碱催化水解
㈢ 碱催化水解和 β 消除反应
一般苷键对稀碱是稳定的, 但某些特殊的苷
易为碱水解, 如：
酯苷
酚苷
烯醇苷
β -吸电子基取代的苷
六、苷键的裂解 ㈢ 碱催化水解
C1-OH与 C2-OH：
反式易水解, 其产物为 1,6-葡萄糖酐；
顺式产物为正常的糖 。
利用水解产物可 判断苷键构型
O
O H
O C
6
H
5
O
O
O C
6
H
5
O
O
O
O
O
OH
OH
脱水
-
-
-
OH
-
-
苯酚 β -葡萄 糖苷
1,6-葡萄 糖酐
六、苷键的裂解 ㈢ 碱催化水解
β -消除反应：
苷键的 β -位有吸电子基团者, 使 α -位氢活化,
在碱液中与苷键起消除反应而开裂, 称 ~。
作用机理：
在 1→ 3或 1→ 4连接的聚糖中, 还原端的游离醛
（ 或酮 ） 邻位氢活化而与 3-O-或 4-O-苷键起消除反
应 。 这样碱能使多糖还原端的单糖逐个被剥落, 对
非还原端则无影响 。 剥落生成的是 α -羟基糖酸 。
六、苷键的裂解 ㈢ 碱催化水解
β -消除反应作用过程,O H
R O
O H
O H
C H
2
O H
C H O
H
O H
O H
R O
O H
O H
C H
2
O H
C H O
C H457
O H
O H
O H
C H
2
O H
C H O
C H
2
467
O
O H
O H
C H
2
O H
C H O
C H
2
476
OH
O H
O H
C H
2
O H
C O O H
C H
2
485
O H
O H
O H
C H
2
O H
C O O H
-
-
- O R
+
互变 重排
-
3 - 脱氧- D -
阿 拉伯已糖酸 核已糖酸
3 - 脱氧- D -
苷键 β 位
苷键
3 - O - 代糖
六、苷键的裂解 ㈢ 碱催化水解
用途：
可从多糖剥落反应生成的糖酸中了解 还原糖
的取代方式 。
3-O-代的糖可形成 —— 3-脱氧糖酸
4-O-代的糖可形成 —— 3-脱氧 -2-羟甲基糖酸
二个以上取代的还原糖 —— 难生成糖酸
六、苷键的裂解 ㈣ 酶催化水解反应
㈣ 酶催化水解反应
用酶水解苷键可以获知苷键的构型, 可保持苷
元结构不变的 真正苷元 。
酶专属性高, 选择性地催化水解某一构型的苷 。
如：
苦杏仁酶 （ emulsin） —— 水解 —— β -葡萄糖苷
键
纤维素酶 （ cellulase） —— 同上
麦芽糖酶 （ maltase） —— 水解 —— α -葡萄糖苷
六、苷键的裂解 ㈤氧化开裂法
㈤ 氧化开裂法 （ Smith降解法 ）
可得到原苷元
（ 除酶解外, 其它方法可能得到的是次级苷元 ）
试剂：过碘酸 (HIO4),四氢硼钠 (NaBH4),稀酸
反应过程：
O O R O
O R
O H C
O H C
H O H
2
C
C H
2
O H
O O R
R O H
C H
2
O H
C H O
C H
2
O H
H O H
2
C
O H+ +
IO 4
- BH
4
-
H
+
氧化 还原 水解
苷 二元醛 二元醇 苷元
七、糖的提取分离 ㈠ 提取
㈠ 提取
主要为溶剂法 —— 水, 稀醇 （ 单糖, 低聚糖,
多糖 ）
糖类 的提取可根据它们对乙醇和水的溶解度不
同, 而采用冷热水, 冷热稀醇等条件 。
苷类 分子的极性随着糖基的增多而增大 。 可根
据其极性大小, 来选择相适应的溶剂 。
破坏或抑制植物体内酶的方法,
采集新鲜材料 —— 迅速加热干燥 —— 冷冻保存等
七、糖的提取分离 ㈡分离
㈡ 分离
1,活性炭柱色谱
2,纤维素色谱
3,离子交换柱色谱
4,凝胶柱色谱
5,季铵氢氧化物沉淀法
6,分级沉淀或分级溶解法
7,蛋白质除去法
七、糖的提取分离 ㈡分离
1,活性炭柱色谱
⑴ 概述
用途 —— 分离水溶性物质较好
如：氨基酸, 糖类及某些苷类 。
特点,（ 对于活性炭柱色谱 ）
① 上 样量大, 分离效果较好, 适合大量制备；
② 来源容易, 价格廉；
③ 缺点：无测定其吸附力级别的理想方法 。
七、糖的提取分离 ㈡分离
分类,
① 粉末状活性炭 —— 颗粒细, 总表面积大, 吸附
力及吸附量大 。
② 颗粒状活性炭 —— 颗粒较上者大, 吸附力及吸
附量也较上者次之 。
③ 绵纶 -活性炭 —— 以锦纶为粘合剂, 将粉末状
活性炭制成颗粒, 吸附力最弱 。
七、糖的提取分离 ㈡分离
⑵ 活性炭对物质的吸附规律
对分子量大的化合物吸附力大于分子量小的化合
物, 即：多糖 > 单糖
活性炭在水溶液中的吸附力最强, 在有机溶剂中
吸附力较弱 。 洗脱顺序：
H2O,10%,20%,30%,50%,70%乙醇液
无机盐 → 二糖 → 三糖 → 多糖
单糖等
七、糖的提取分离 ㈡分离
2,纤维素色谱
原理与 PC相同, 属分配层析 。
溶剂系统：水, 丙酮, 水饱和的正丁醇等 。
用水溶性的溶剂如 HAc,H2O进行展开时, 其原
理属吸附层析 。
七、糖的提取分离 ㈡分离
3,离子交换柱色谱
① 除水提液中的酸, 碱性成分和无机离子；
② 制成硼酸络合物 —— 强碱性阴离子交换树脂
（ 不同浓度硼酸盐液洗脱 ）
七、糖的提取分离 ㈡分离
4,凝胶柱色谱
常用商品名称及型号：
葡聚糖凝胶 （ 商品名,Sephadex G）
G-10,G-15,G-200等
[10— 表示吸水量乘以 10,即 1.0ml/g的吸水量 ]
琼脂糖凝胶 （ Sepharose,Bio-Gel A）
聚丙烯酰胺凝胶 （ Bio-Gel P）
羟丙酰基交联葡聚糖凝胶 （ Sephadex LH-20）
（ 亲脂性, 可在有机溶剂中进行分离的分子筛 ）
七、糖的提取分离 ㈡分离
操作过程：
除 LH-20外, 均在 H2O中进行 。
① 将凝胶在适当的溶液中浸泡 （ 多为洗脱剂 ） ；
② 待充分膨胀后装入层析柱；
③ 用洗脱液洗脱；
④ 收集, 回收溶液, 干燥 。
七、糖的提取分离 ㈡分离
洗脱溶剂的选择：
分离中性物质 —— 水及电解质溶液
（ 酸, 碱, 盐溶液及缓冲液 ）
阻滞较大的组分 —— 水 +有机溶液
（ 水 -甲醇, 水 -乙醇, 水 -丙酮等 ）
LH-20可用有机溶液进行溶胀 （ 如,CHCl3,丁醇,
二氧六环等 ）
(适用：有机物质的分离, 如：脂类, 固醇类等 )
七、糖的提取分离 ㈡分离
5,季铵氢氧化物沉淀法
季铵氢氧化物是一类乳化剂 。
C
1 6
H
3 3
N
M e
M e
M e
O H
季铵 氢氧化物 + 酸性糖（ 含- C O O H ） 沉淀
C TA - O H
( c e t y l t r i m e t h y l a m m o n i u m h y d r o x i d e )
.
-+
七、糖的提取分离 ㈡分离
6,分级沉淀或分级溶解法
在糖的水溶液中, 逐步加入乙醇, 即逐渐增大
EtOH浓度, 可得到各部分的沉淀物 。
为使多糖稳定, 多糖通常在 pH=7时进行
酸性多糖在 pH=2~4时进行
处理酸性多糖时, 为防酸水解苷键, 操作宜迅
速 。
七、糖的提取分离 ㈡分离
7,蛋白质除去法
用分级沉淀法得到的多糖, 常夹杂有较多的蛋
白质, 为除之, 通常选择能使蛋白质沉淀而使多
糖不沉淀的试剂来处理, 如：酚, 三氯乙酸, 鞣
酸等 。
注意：处理时间要短, 温度要低 。
（ 避免多糖降解 ）
三氟三氯乙烷法和 Sevag法 （ 用氯仿：戊醇或丁醇
4,1混合 ） 在避免降解上有较好效果 。
七、糖的提取分离 ㈡分离
㈢ 糖的提取分离实例
地黄根中单糖和低聚糖的分离
取鲜根 → 热 EtOH,H2O提 → 阴阳离子交换树脂
（ 除酸碱成分 ） 得中性成分
活性炭柱 （ 15%HOAc处理 ）
以 H2O,稀 EtOH（ 5,10,15、
25% 顺次洗脱 ）,经 PC检定, 合并
D-葡萄糖 D-半乳糖 D-果糖 蔗糖 棉子糖 甘露
三糖 水苏糖 (四糖 ) 毛蕊糖 (五糖 )
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
㈠ 糖的鉴定
1,纸层析
展开系统,常用水饱和的有机溶剂展开 。
如：正丁醇：醋酸：水 （ 4,1,5上层 ） BAW
水饱和苯酚等溶剂系统 。
显色剂,邻苯二甲酸苯胺, 硝酸银试剂 (使还原糖
显棕黑色 ),三苯四氮唑盐试剂 （ 单糖和还原性低
聚糖呈红色 ）, 3,5-二羟基甲苯盐酸试剂 （ 酮糖
呈红色 ） 等 。
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
2,薄层层析
可用 （ 硼酸液 + 无机盐 ） + 硅胶 → 制板
吸附剂：硅胶
（ 用 0.03M硼酸液或无机盐的水液代水制板 ）
常用的无机盐,0.3M磷酸氢二钠或磷酸二氢钠
0.02M乙酸钠
0.02M硼酸盐缓冲液
0.1M亚硫酸氢钠 /H2O
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
硼酸与无机盐制板的特点：
增加糖在固定相中的溶解度, 使硅胶薄层吸附
能力下降, 利于斑点集中, 又可增加样品的承载
量 。
显色剂：除纸层析应用的以外, 还用如：
H2SO4/H2O或乙醇液
茴香醛 -硫酸试剂
苯胺 -二苯胺磷酸试剂 等
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
3,气相层析
将糖制备成三甲基硅醚 （ 增加其挥发性 ）
将醛糖用 NaBH4还原成多元醇 （ 避免形成端基异
构体 ） 制成乙酰化物或三氟乙酰化物 。
4,液相色谱
填充材料 —— 化学修饰的硅胶
优：不必制备成衍生物 。
适合分析对热不稳定, 不挥发的低聚糖和多糖 。
分析单糖和低聚糖, 其灵敏度不及气相层析 。
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
5,离子交换层析
糖的硼酸络合物 —— 可进行离子交换层析
优：不必制成衍生物, 而直接用水溶液进行分离
（ 与气相比较 ）
糖自动分析仪：
显 色,3,5-二羟基甲苯 -浓硫酸
波 长,425nm
上样量：每种组成不超过 1mg
洗脱剂：四硼酸钾的缓冲溶液
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
㈡ 糖链结构的测定
主要解决的问题 —— 单糖的组成, 糖之间的
连接位置和顺序, 苷键构型
1,单糖的组成
2,单糖之间连接位置的决定
3,糖链连接顺序的决定
4,苷键构型的决定
5,13C-NMR在糖链结构测定中的应用
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
1,单糖的组成
低聚糖, 多糖的结构分析, 首先要了解由哪
些单糖所组成, 各种单糖之间的比例如何 。
一般是将苷键全水解, 用 PC检出单糖的种类,
经显色后用薄层扫描仪求得各种糖的分子比 。
也可用 GLC或 HPLC对单糖定性定量 。
GLC常以甘露醇或肌醇为内标, 用已知单糖作
标准 。
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
2,单糖之间连接位置的决定
① 将糖链全甲基化 → 水解 → 甲基化单糖的定性和
定量 （ 气相层析 ）
（ 甲基化单糖中游离 -OH的部位就是连接位置 ）
② 13C-NMR测定：主要归属各碳信号, 以确定产
生苷化位移的碳 。
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
3,糖链连接顺序的决定
① 缓和水解法：将糖链水解成较小的片段, 然后
分析这些低聚糖的连接顺序 。
② 质谱分析 。
4,苷键构型的决定
⑴ 分子旋光差 （ klyne法 ）
⑵ 酶催化水解方法
⑶ 1H-NMR判断糖苷键的相对构型
⑷ 其它
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
⑶ 1H-NMR判断糖苷键的相对构型
在糖的 1H-NMR中：
端基质子 —— δ5.0 ppm左右
其它质子 —— δ3.5~4.5 ppm
可通过 C1-H与 C2-H的偶合常数, 来判断苷键的
构型 （ α,β）
例如,D-葡萄糖
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
D-葡萄糖
O
O R
H
H
O H
O
O R
H
H
O H
180
60
。
。
- D - g l u c o s e
- D - g l u c o s e
C
1
-H
C
2
-H
近1 8 0 （ 双面角）
J= 6 ~ 8 H z
。 C 1 -H
C
2
-H
近6 0 （ 双面角）
J= 3 ~ 4 H z
。
α
β
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
用 1H-NMR可判断一些糖的相对构型, 但还有一
些糖由于其结构上的原因, 而无法利用 1H-NMR来判
断相对构型 。 如：
O
O R
H
O H
H
O
O R
O H
H
H
-D -甘 露糖 -D -甘 露糖
C
1
-H
C
2
-H
都约为60 （ 双面角）
。
αβ
所以无法从 J 值判断构型
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
再如：
⑷ 其它
IR—— α 葡萄糖苷在 770,780 cm-1有强吸收峰；
MS—— 葡萄糖苷乙酰化物 331碎片峰强度,α >
β
O
O R
M e
H
O H
H
O O R
M e
H
O H
H
C
1
-H
C
2
-H
都约为60 （ 双面角）
-L -鼠 李糖-L -鼠 李糖α β
所以无法从 J 值判断构型
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
5,13C-NMR在糖链结构测定中的应用
端基碳 —— δ 97~106 ppm
一般在 13C-NMR谱中：
如,D-葡萄糖
~100~ ~78~ ~62~
C1 C3 C5
C2 C4 C6
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
D-葡萄糖苷 C1—— α型 97~101 ppm
β型 103~106 ppm
CH-OH (C2,C3,C4) 70~85 ppm
CH2-OH (C6) 62 左右
CH3 < 20 ppm
用门控去偶技术, 可判断呋喃糖的端基碳与端基
质子的偶合常数 。
α苷键 JC-H≈ 170Hz β苷键 JC-H≈ 160Hz
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
苷化位移 （ glycosidation shift）
糖苷化后, 端基碳和苷元 α-C化学位移值均
向低场移动, 而邻碳稍向高场移动 （ 偶而也有向
低场移动的 ）, 对其余碳的影响不大, 这种苷化
前后的化学变化, 称苷化位移 。
O
O C H
2
C H
2
R
+ 5,0~6,5
- 3,5~5,0
α β
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
苷元 β位有取代时的苷化位移：
① 苷元 α-碳手性和糖端基手性都为 R（ 或 S） 时,
苷化位移值与苷元为 ?位无取代的环醇相同 。
如：
O
O
R
R
+ 3, 4 + 6, 8
- 0, 6
- 4, 7
R- R
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
② 苷元 α -碳和糖端基碳手性不同时, 端基碳和
α -碳的苷化位移值比苷元为 β -无取代的相应碳
的苷化位移值大约为 3.5ppm。
O
O
R
S
+ 7, 6 + 1 0, 6
+ 0, 2
- 1, 7
相应增加约 3, 5 pp m
R- S
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
酯苷, 酚苷的苷化位移：
当糖与 -OH形成酯苷键或酚苷键时, 其苷化位移值
较特殊, 端基碳和苷元 α -碳均向高场位移 。
O
O H
O H
OH O H
- D - G l c
β
C 1 = 1 0 1, 1
- 0, 7- 0, 9
+ 1, 6
+ 0, 8
酚 苷键
八、糖的鉴定和糖链结构的测定
三萜类化合物 —— 齐墩果酸,OH
C O O H
- D - G l c
β
- D - G l c
β
C 1 = 1 0 6, 9
C 1 = 9 5, 7
+ 0, 3
- 0, 8
- 0, 2
- 3, 9
- 1, 2
+ 1 0, 3
+ 0, 3
3
4
17
22
15
酯苷键
醇苷键
本章重点内容
掌握常见几种单糖的结构 （ Haworth式 ） ；
掌握化学反应的特点及应用；
掌握苷键裂解的各种方法及其特点；
（ 如：酸解, 碱解, 酶解, Smith降解等 ）
1H-NMR及 13C-NMR在糖苷中的应用
（ 如：苷键构型的测定, 化学位移值大致区间,
糖端基碳的化学位移值, 利用 J值判断苷键构型,
苷化位移 （ 含酚苷和酯苷 ） 等 。 ）
The End