2020高中化學(xué)競賽講義設(shè)計天然產(chǎn)物化學(xué) 第四章 碳水化合物

1、2020高中化學(xué)競賽講義 天然產(chǎn)物化學(xué) 2020蘇州中學(xué)競賽講義 第四章 碳水化合物 一、概述 糖類又稱碳水化合物（carbohydrates），是植物光合作用的初生產(chǎn)物，是一類最豐富的天然產(chǎn)物，其與人類關(guān)系極為密切，食用的蔗糖、糧食的主要成分淀粉、棉布的棉纖維等。 糖類在中草藥中分布十分廣泛，常常占植物干重的80%90%。 糖類與核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)一起合稱生命活動所必需的四大類化合物。 從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看是多羥基內(nèi)半縮醛（酮）及其縮聚物。 根據(jù)其分子水解反應(yīng)的情況，可以分為單糖、低聚糖和多糖。 1單糖：不能水解的最簡單的多羥基內(nèi)半縮醛（酮）。 如葡萄糖等。 2低聚糖：水解后生成二、三、四、九個單

2、糖分子的糖。 如：蔗糖（D-葡萄糖-D果糖） 麥芽糖（葡萄糖14葡萄糖） 3多糖：水解后能生成多個單分子的，稱為多糖。 如：淀粉、纖維素等 由一種單糖組成均多糖 由二種以上單糖組成雜多糖 非糖。如：黃酮苷、皂苷等。+苷糖 二、結(jié)構(gòu)類型 糖的表示式 單糖是多羥基醛或酮。從三碳糖至八碳糖天然界都有存在。 Fischer式表示天然常見糖如下：以 CHOCHOCHOCHO O OHCH 2OHCHOHCHCH223 D-果糖D-葡萄糖D-木糖L-鼠李糖 五碳醛糖六碳酮糖六碳醛糖甲基五碳醛糖 單糖在水溶液中形成半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即成呋喃糖和吡喃糖。 ）具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖吡喃糖（pyranose 五元環(huán)結(jié)構(gòu)

3、的糖呋喃糖（furanose）具有 單糖處于環(huán)狀結(jié)構(gòu)時，可用Haworth式表示。 如：葡萄糖CHO O OHCH 2 糖D-葡萄 Haworth式表示）式表示，苷化后成環(huán)用（糖處游離狀態(tài)時用Fischer Haworth的轉(zhuǎn)換及其相對構(gòu)型Fischer與 HHOHCHOOH CC同側(cè) 異側(cè)OOOHCH2 單糖成環(huán)后新形成的一個不對稱碳原子稱為端基碳（anomeric carbon）。生成的一對差向異構(gòu)體（anomer）有、二種構(gòu)型。 從Fischer式看（C與C的相對構(gòu)型） 51C-OH與原C（六碳糖）或C（五碳糖）-OH，順式為，反式為。 415從Haworth式看 C-OH與C（或C）上

4、取代基之間的關(guān)系：同側(cè)為，異側(cè)為。 451糖的絕對構(gòu)型（D、L） 以-OH甘油醛為標準，將單糖分子的編號最大的不對稱碳原子的構(gòu)型與甘油醛作比較而命名分子構(gòu)型的方法。 CHOCHO OHCHOHCH OHCHOHCH22 L 型D 型 -OH甘油醛 L型。型，向左的為向右的為式中最后第二個碳原子上Fischer-OHD Haworth式中型，向下為DL型。向上為C5 CHOCHO CHOOHCHOHCHCH2CHOH32 環(huán)的構(gòu)象超出平面CC呋喃糖五元環(huán)接近在同一平面上。唯醛糖的、酮糖的43 ，幾乎是固定的結(jié)構(gòu)。0.5AO O41(2)(5) O 23(3)(4) 在溶液或固體狀態(tài)是都是椅式構(gòu)象

5、，呋喃糖六元環(huán)有船式和椅式構(gòu)象， 表示椅式（chair form）。便是不是C11C。C 5O514 O1423 23 式1C式C1處面下的處面上，C1、CO四個原子構(gòu)成的平面為準，CC以C、425314 簡稱1C。標為，簡稱CC1，反之C41用總自由能來分析構(gòu)象式的穩(wěn)定性，比較二種構(gòu)象式的總自由Angyal 能差值，能量低的是優(yōu)勢構(gòu)象。 如：葡萄糖的二種構(gòu)象式的比較： OO O 1C式C1式-D-葡萄糖 三、糖苷分類 糖勻體 指均由糖組成的物質(zhì)。如單糖、低聚糖、多糖等。 常見單糖1CHOCHOCHO O CH3OHCH CHCHOH223L-鼠李糖 D-葡萄糖D-半乳糖 R1O 呋喃-OHC

6、HO CHOOCHO R2 O O當構(gòu)成二糖或多糖時 O OR1OHCH OHCH2OHCH吡喃-OH22 R2 D-果糖D-木糖D-甘露糖 當游離存在時 2氨基糖 是指單糖的伯或仲醇基置換成氨基的糖類。 ONHO3OHOH NH22-氨基-2-去氧-D-glucose 3糖醇OHCH2 后所得的多元醇稱糖醇。單糖的醛或酮基還原成羥基 OHCH2 D-山梨醇 去氧糖4 單糖分子的一個或二個羥基為氫原子代替的糖叫去氧糖。 CHO ，強心苷中較多見。上無通常在C-OH 2CH2 CH 3D-毛地黃毒糖 （2,6-二去氧糖） 糖醛酸5 單糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物。 COOHC5-OH氧化成酸

7、OO D-葡萄糖醛酸- 糖雜體 糖與非糖組成的化合物。 苷的分類： 苷原子（氧苷） 按苷原子不同分類1O苷元糖 氧苷 如：紅景天苷NH 2ONON NOHNO 氮苷：如腺苷。紅景天苷腺苷 硫苷：如蘿卜苷。-OH N-OSOglc3OOH SSOO OOH 蘿卜苷牡荊素 碳苷：如牡荊素。 按苷元不同分類2 如：黃酮苷、蒽醌、香豆素、強心苷、皂苷等。 3按苷鍵 醇苷：是通過醇羥基與糖端基羥基脫水而成的苷。如紅景天苷。 酚苷：是通過酚羥基而成的苷。如天麻苷。HCN OHCHCOOR2OHCHOO2 OOOglc 天麻苷R=H野櫻苷 山慈菇苷A-D-glc苦杏仁苷R= A。酯苷：苷元以-COOH和糖的

8、端基碳相連接的是酯苷。如山慈菇苷 氰苷：是指一類羥腈的苷。如野櫻苷。 4按端基碳構(gòu)型分 型； 苷，多為L 苷，多為 D型。 5按連接單糖個數(shù)分 個糖單糖苷 1 2個糖雙糖苷 個糖叁糖苷 3 按糖鏈個數(shù)分6 1 個位置成苷單糖鏈 個位置成苷雙糖鏈 2 7按生物體內(nèi)存在分 原級苷在植物體內(nèi)原存在的苷； 次級苷原級苷水解掉一個糖或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。例： HHCNCN COOCOO 苦杏仁酶OO +Glc 野櫻苷苦杏仁苷 四、糖和苷的物理性質(zhì) 溶解性 糖小分子極性大，水溶性好，隨著聚合度增高，水溶性下降。 多糖難溶于冷水，或溶于熱水成膠體溶液。 單糖極性 雙糖極性 （與羥基和碳的分擔(dān)比有關(guān)，即按-OH/C

9、 的分擔(dān)情況而定） 苷親水性（其大小與連接糖的數(shù)目、位置有關(guān)）。 苷元為親脂性。 味覺 單糖低聚糖甜味。 多糖無甜味（隨著糖的聚合度增高，則甜味減小）。 苷類苦（人參皂苷）、甜（甜菊苷）等。 旋光性及其在構(gòu)型測定中的應(yīng)用 具有多個不對稱碳原子用于苷鍵構(gòu)型的測定（即、苷鍵）。 多數(shù)苷類呈左旋。 利用旋光性 測定苷鍵構(gòu)型方法 Klyne法：將苷和苷元的分子旋光差與組成該苷的糖的一對甲苷的分子 旋光度進行比較，數(shù)值上相接近的一個便是與之有相同苷鍵的一個。 GM，知是豆甾醇的葡萄糖苷，苷元代表苷）（ G 例：有一苷=-273.03 DA ，求苷的構(gòu)型？代表苷元）=-210.04（A豆甾醇M ）=-66

10、.4=+308.6 （已知：葡萄糖甲苷 AG M=-273.03-(-210.04)=-62.99解：M-M= 接近，故該苷構(gòu)型為型。-66.4與題給出的型 五、糖的化學(xué)性質(zhì)糖的化學(xué)性質(zhì)在普通有機化學(xué)中已有所涉及，下面介紹的主要是一些 與糖的分離和結(jié)構(gòu)測定密切相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。 氧化反應(yīng)、伯醇、仲醇和鄰二醇等結(jié)構(gòu)，氧化條件不同其單糖的分子有醛（酮） 產(chǎn)物也不同，如： CHOCOOHCOOH OBr / HHNO稀223 OCOCCOOHO- OOOCOR伯C H羧酸OH醛 OHRO- HRHRO2酮COC C 仲醇R OHROHR 仲碳伯碳 化學(xué)反應(yīng)的活潑性：端基碳原子 ）-OHCC-OHC、C

11、 （即C-OH、43261以過碘酸反應(yīng)為例來了解糖的氧化反應(yīng)的應(yīng)用。 過碘酸反應(yīng)主要作用于： 鄰二醇、-氨基醇、-羥基醛（酮）、鄰二酮和某些活性次甲基等結(jié)構(gòu)。 -HHIO 4+R-CHOR-CHOH鄰二醇 CCRR CCH OHOH OOH -HHHIO2 4+ +HCOOHR-CHOR-CHOCCC OHOHOH -HIO 4+R-COOHR-CHO-羥基酮RCRC OOH-HHIO4 +NHR-CHOR-CHO-氨基醇CC 3 NHOH2 （）反應(yīng)特點： ；1）1反應(yīng)定量進行（試劑與反應(yīng)物基本是： （否則不反應(yīng)）；在水溶液中進行或有水溶液 ；反應(yīng)速度：順式 反式（因順式易形成環(huán)式中間體）

12、游離單糖，產(chǎn)物及消耗過碘酸用Fischer式計算； Haworth成苷時糖，產(chǎn)物及消耗過碘酸用式計算； CHO - OIO3 4O+2 HCOOH CHOOHC 醚鍵開襲 OHCH2- IO2OHD-葡萄糖 4+2 HCOOHHCHOOH OHC+需消耗5分子過碘酸 HCOOH 在異邊而無扭轉(zhuǎn)余地的鄰二醇不起反應(yīng)，如： 6O OHOOHO OHOH1OHO OH 1,6-D-半乳呋喃糖酐1,6-D-葡萄呋喃糖酐 ）用途：（ ；（試劑與反應(yīng)物基本是1：1）-OH推測糖中鄰二多少； ；對同一分子式的糖來說，推測吡喃糖還是呋喃糖 OHCH2OHO OOROROH OHOH HIOHIO44 無甲酸產(chǎn)

13、生具鄰三-OH可產(chǎn)生甲酸 推測低聚糖和多聚糖的聚合度； 連接（糖與糖連接位置）1,3連接還是1,4推測 連接，即端基碳連接） （糖與糖連接都是半縮醛-OH 半縮醛羥基 HO氣 ClH +OHCRRHOHRC OR ORClH氣醇醛縮醛HCR+半縮醛 ORROH 反應(yīng)）Molish糠醛形成反應(yīng)（ 濃酸（410N）單糖呋喃環(huán)結(jié)構(gòu) O-3H加熱2 礦酸 多糖單糖脫水 ）10%HCl（ SOC-HR= H糠醛 42CHOR葡萄糖 O-3 HR= CHOH5-羥甲糠醛22縮合+糠醛衍生物芳胺或酚類顯色 Molish反應(yīng)： 樣品 + 濃HSO + -萘酚 棕色環(huán) 42*多糖、低聚糖、單糖、苷類，與Moli

14、sh反應(yīng)均為（+）。 羥基反應(yīng) 糖的-OH反應(yīng)：醚化、酯化和縮醛（酮）化。 活性最高的半縮醛羥基（C-OH），其次是伯醇基（C-OH），仲醇次之。 61（伯醇因其處于末端的空間，對反應(yīng)有利，因此活性高于仲醇。） 1醚化反應(yīng)（甲基化） 除苷鍵上甲氧基外，其余甲醚鍵對稀酸堿都很穩(wěn)定，須用濃氫碘酸或氫溴酸才能開裂。（） Haworth法（不常用） 含糖樣品 + MeSO + 30%NaOH 醇-OH全甲基化（需反復(fù)68次） 42 （硫酸二甲酯） （濃堿） （甲基化物可用紅外光譜測試直到無-OH吸收峰為止） 制備成甲苷用限量試劑，即克分子比11時，可得甲苷。 Purdie法 樣品 + MeI + Ag

15、O 全甲基化（醇-OH） 2只能用于苷，不宜用于還原糖（即有C-OH的糖）。因AgO有氧化作21用，可使C-OH氧化。 1Hakomori法（箱守法） 全甲基化（一次即可） + DMSO + NaH + MeI 樣品 DMSO）溶液中進行反應(yīng)。該反應(yīng)是在非水溶劑中，即二甲基亞砜（ ）重氮甲烷法（CHN22 等）（-COOH、-CHOO + MeOH 樣品 + CHN/ Et 部分甲基化222 ?；磻?yīng)（酯化反應(yīng)）2 -OH、C最難）-OH羥基活性與甲基化反應(yīng)相同（C、C316 C位取代后，引起的空間障礙，使得C最難被?；?。由于32 數(shù)目、保護-OH等。利用酰化可判斷糖上-OH 3縮酮和縮醛化反

16、應(yīng)等存在下可與多元醇無水CuSO、酮或醛在脫水劑如礦酸、無水ZnCl42 ）。的二個有適當空間位置的羥基易形成環(huán)狀縮酮（ketal）和縮醛（acetal 狀物順鄰?fù)愐着c-OH生成五元環(huán) 狀物雙-OH生成六元環(huán)1,3-醛類易與 五元環(huán)縮酮 稱：異丙叉衍生物，即丙酮加成物。糖 + 丙酮 雙異丙叉衍生物。 六元環(huán)縮酮 糖+ 丙酮 例： 時：當糖具有順鄰-OHO HSOO42OO+ - HOMeMeO2O O 1,2;3,4-二-O-異丙叉-D-半乳吡喃糖-D-半乳糖 時：易轉(zhuǎn)變?yōu)檫秽墙Y(jié)構(gòu)。-OH無順鄰當糖結(jié)構(gòu)中 O轉(zhuǎn)變成呋O硫酸 O 丙酮 喃糖結(jié)構(gòu)O OD-葡萄糖呋喃糖 1,2;5,6-二-O-

17、異丙叉-D-葡萄糖 當單糖制成縮醛或縮酮之后，氧環(huán)大小不一定和原來游離糖相同。 + 苯甲醛 六元環(huán)狀縮醛（稱：苯甲叉衍生物）糖 H 例：HCO56O -OH葡萄糖甲苷（具有1,3雙結(jié)構(gòu)） + 苯甲醛 O OMe反式的4,6-O-苯甲叉-D- 葡萄吡喃糖甲苷 苯甲叉衍生物分：順式、反式 C1式）較穩(wěn)定內(nèi)位（順式有兩種構(gòu)象O H-內(nèi)位（式）穩(wěn)定性差1C 如：半乳吡喃糖甲苷HC 56HOO HOHCOMe56 OOO OMe 順式（H-內(nèi)位）順式（O-內(nèi)位） 4,6-O-苯甲叉-D-半乳吡喃糖甲苷 利用縮醛或縮酮反應(yīng)可以保護游離的羥基。 3-O-甲基葡萄糖的反應(yīng)例如：制備 縮醛對酸敏感縮醛對堿穩(wěn)定O

18、O OO HClNaOHO MeOOHHH SO)(CHMeOOH432OO2OO 3-O-甲基葡萄糖 1,2;5,6-二-O-異丙叉-D-葡萄糖 -OH總之，以上方法主要目的是保護。 例如確定苷元與糖、糖與糖之間的連接位置方法如下： 為糖與-OH保護后，經(jīng)水解，再通過光譜分析，游離-OH可將糖進行 糖與苷元的連接位置。 羰基反應(yīng) + （多為水溶性的）糖腙苯肼 還原糖 糖脎（較難溶于水） + 3還原糖 分子苯肼 PhHPhCH=NHNHCHOPhCH=NHNHN2 2 PhNHNH PhNHNH PhNHNH222NOCOHHCOHCH H NRRRPhN 糖OHH糖腙糖脎C2R 。C去氧糖不

19、能成脎（因2-OH上無）2 糖的鑒定、分離和純化。應(yīng)用 硼酸絡(luò)合反應(yīng)可與許多試劑生成絡(luò)合物，借生成絡(luò)合物的某些物理常糖的鄰二-OH 數(shù)的改變，可以有助于糖的分離、鑒定和構(gòu)型推定。 重要的如：硼酸絡(luò)合物、鉬酸絡(luò)合物、銅氨離子絡(luò)合物等。 （酸性增加、可離子化） 糖 + 硼酸 絡(luò)合物 Lewis酸。HBO是接受電子對的33 1絡(luò)合反應(yīng)分二步進行 的絡(luò)合物，易失水而成平面形的中性酯。先生成1：1 - OHO+OH+BOBOHHH 332 OOHOH 二個-OH地位不適宜易產(chǎn)生中性脂 O+BOH OH 2OI 的螺環(huán)狀絡(luò)合物，四面體結(jié)構(gòu)：二個-OH地位適宜，則繼續(xù)生成21 固定，增加酸性。- OHOO+

20、OOH+BHHB OOOOHOH IIIII 三種狀態(tài)在硼酸溶液中同時存在，、II、以上IIII彼此間處于平衡狀態(tài)。 -OH對二2的空間要求 開環(huán)化合物： ；）-OH越多，越易造成有利地位（順鄰二碳鏈上 -OH -OH（如：乙二醇，二個 互相排斥成180角，而不利于反應(yīng)） ：-OH環(huán)上的二）（ 鄰位易，間、對位次之；-OH芳環(huán) 五元、六元脂環(huán)順易，反鄰二-OH不作用； 后再絡(luò)-C(OH)-COOH水化成 -羥酸（HO-C-COOH）可絡(luò)合（3 ；合） 。 無作用 -羥酸 ）3應(yīng)用（ 絡(luò)合后，中性可變?yōu)樗嵝?，因此可進行酸堿中和滴定； 可進行離子交換法分離； 可進行電泳鑒定； 在混有硼砂緩沖液的硅

21、膠薄層上層析。 六、苷鍵的裂解研究苷類的化學(xué)結(jié)構(gòu)，必須了解苷元結(jié)構(gòu)、糖的組成、糖和糖的連接 方式，以及苷元和糖的連接方式等。 為此必先使用某種方法使苷鍵切斷。 酸催化水解反應(yīng) 苷鍵屬于縮醛結(jié)構(gòu)，易為稀酸催化水解。水解反應(yīng)是苷原子先質(zhì)子化，然后斷鍵生成陽碳離子或半椅型的中間 體，在水中溶劑化而成糖。 陽碳離子O+H H OOO+O+OH+- ROH- H H2+ OROHOR H,OH 2O H半椅式 中間體 反應(yīng)機制表明，苷原子的堿度，亦即苷原子上的電子密度，以及它的空間環(huán)境，對水解難易有很大關(guān)系。 酸水解的規(guī)律： 苷原子不同，酸水解難易順序為：N O S C （C-苷最難水解，從堿度比較也是

22、上述順序） 呋喃糖苷較吡喃糖苷易水解。 因五元呋喃環(huán)的頰性使各取代基處在重疊位置，形成水解中間體可使張力減小，故有利于水解。 酮糖較醛糖易水解 酮糖多為呋喃結(jié)構(gòu)，而且酮糖端基碳原子上有-CHOH大基團取代，水2解反應(yīng)可使張力減小。 吡喃糖苷中： 吡喃環(huán)C上取代基越大越難水解，水解速度為： 5 五碳糖 甲基五碳糖 六碳糖 七碳糖 C上有-COOH取代時，最難水解 5 （因誘導(dǎo)使苷原子電子密度降低）。 有氨基取代的糖較-OH糖難水解，-OH糖又較去氧糖難水解。 2,3-二去氧糖 2-去氧糖 3-去氧糖 羥基糖 2-氨基糖 在構(gòu)象相同的糖中：a鍵（豎鍵）-OH多則易水解。 芳香屬苷較脂肪屬苷易水解。

23、如：酚苷 萜苷、甾苷 （因苷元部分有供電結(jié)構(gòu)，而脂肪屬苷元無供電結(jié)構(gòu)） 苷元為小基團苷鍵橫鍵比豎鍵易水解，即e a （橫鍵易質(zhì)子化） 苷元為大基團苷鍵豎鍵比橫鍵易水解，即a e （苷的不穩(wěn)定性促使其易水解） 乙酰解反應(yīng) 酸+ 常用試劑：醋酐1 、酸（ZnClBF）等。所用酸如：HSO、HClO、CFCOOH或Lewis324234 2反應(yīng)條件：一般是在室溫放置數(shù)天。 3反應(yīng)機理：O+ ）為進攻基團。 與酸催化水解相似，以CHCO（即 乙?；?， Ac C3Me OAcOAcO OAcOAcAcO+OAcOAcOAc OAcOAcOAOOAOAOA+OAc+H,OAcAcO HOAcOAcOAc+

24、OAcOAc OAcOAc OOAc_OAcOAcOAcCH 2OAcOAcOAc 注意：乙酰解反應(yīng)易發(fā)生糖的端基異構(gòu)化。 4反應(yīng)速率： 苷鍵鄰位有電負性強的基團（如環(huán)氧基）可使反應(yīng)變慢。 （乙酰解易難程度） -苷鍵的葡萄糖雙糖的反應(yīng)速率： 2）4）（13）（1）（ 16（1 5用途提純和鑒，可用于增加親脂性?；梢员Ｗo苷元上的-OH，使苷元 定。 苷鍵。開襲一部分乙酰解法可以苷鍵而保留另一部分 堿催化水解和消除反應(yīng) 一般苷鍵對稀堿是穩(wěn)定的，但某些特殊的苷如： 吸電子基取代的苷易為堿水解、烯醇苷、- 酯苷、酚苷-OO HCO-OHOC56OO-OOH56OH 脫水-O-OOHOH 1,6-葡萄

25、糖酐；C-OH與C-OH：反式易水解，其產(chǎn)物為21 順式產(chǎn)物為正常的糖。 判斷苷鍵構(gòu)型利用水解產(chǎn)物可 -消除反應(yīng)： 在堿液中與苷鍵起 苷鍵的-位有吸電子基團者，使位氫活化，- 消除反應(yīng)。消除反應(yīng)而開裂，稱- 作用機理：連接的聚糖中，還原端的游離醛（或酮）鄰位氫活化4113或在的單糖逐個被剝多糖還原端能使或4-O-苷鍵起消除反應(yīng)。這樣堿而與3-O- 。落，對非還原端則無影響。剝落生成的是-羥基糖酸 -CHOCOOH苷鍵位CHOCHOCOOHCHO OHHOHOOHOHOH- OHRO互變- ORCHCHCHCHRO重排222+ OHOHOHOHOHOH OHOHOHOHOHOH OHCHOHCH

26、OHOHCHCHOHCHOHCH222222苷鍵3-脫氧-D- 3-脫氧-D-3-O-代糖核已糖酸阿拉伯已糖酸 用途： 。還原糖的取代方式可從多糖剝落反應(yīng)生成的糖酸中了解 代的糖可形成3-O-3-脫氧糖酸 羥甲基糖酸-2-脫氧3-代的糖可形成4-O- 二個以上取代的還原糖難生成糖酸 酶催化水解反應(yīng) 。真正苷元用酶水解苷鍵可以獲知苷鍵的構(gòu)型，可保持苷元結(jié)構(gòu)不變的 酶的專屬性高，選擇性地催化水解某一構(gòu)型的苷。 葡萄糖苷鍵如：苦杏仁酶（emulsin）水解- 纖維素酶（ cellulase）同上。 麥芽糖酶（maltase）水解-葡萄糖苷鍵 -果糖苷鍵轉(zhuǎn)化糖酶（invertase）水解 降解法）氧化

27、開裂法（Smith （除酶解外，其它方法可能得到的是次級苷元）可得到原苷元。 NaBH）、稀酸HIO試劑：過碘酸（）、四氫硼鈉（44 反應(yīng)過程：- ORORBHCHOH+OOROIOO42HCHO4+ROH OHCCHOHOH還原2水解OHCH 氧化2OHCOHCHCHOH22 苷元二元醇二元醛苷 以上簡要介紹了主要苷鍵的水解方法，對于一些特殊的苷鍵，要采取 一些特殊的水解方法。 如：糖醛酸的苷鍵很難用稀酸水解可采用特殊的選擇性水解反應(yīng)紫外光照射法、四醋酸鉛分解法 等。值得注意的是：有些苷鍵極不穩(wěn)定，在較弱的酸性或在水或稀醇液中 稍長時間加熱即能水解。因此，在保存苷時，要注意環(huán)境，防止水解。七

28、、糖的提取分離 提取 主要為溶劑法水、稀醇（單糖、低聚糖、多糖） 糖類的提取可根據(jù)它們對乙醇和水的溶解度不同，而采用冷熱水、冷 熱稀醇等條件。 苷類分子的極性隨著糖基的增多而增大?？筛鶕?jù)其極性大小，來選擇 相適應(yīng)的溶劑。 由于植物體內(nèi)有水解酶共存，必須采用適當?shù)钠茐幕蛞种泼傅姆椒ǎ拍芴嶂瞥鲈嫘问降奶呛蛙疹?。方法?采集新鮮材料迅速加熱干燥冷凍保存等。 分離 1活性炭柱色譜 概述 用途分離水溶性物質(zhì)較好，如：氨基酸、糖類及某些苷類。 特點對于活性炭柱色譜來說： 樣品上柱量大，分離效果較好，適合大量制備； 來源容易，價格廉； 缺點：無測定其吸附力級別的理想方法。 分類： 粉末狀活性炭顆粒細，總

29、表面積大，吸附力及吸附量大。 顆粒狀活性炭顆粒較上者大，吸附力及吸附量也較上者次之。 綿綸-活性炭以錦綸為粘合劑，將粉末狀活性炭制成顆粒，吸附力最弱。 活性炭對物質(zhì)的吸附規(guī)律活性炭因為是非極性吸附劑，故與硅膠、氧化鋁相反，對非極性物質(zhì)具有較強的親和能力，在水中對該類物質(zhì)表現(xiàn)出強的吸附能力。溶劑極性降低，則活性炭對該類物質(zhì)的吸附能力也隨之降低。 活性炭在水溶液中的吸附力最強，在有機溶劑中吸附力較弱。 吸附規(guī)律：（） 對極性基團（如-COOH、-NH、-OH等）多的化合物吸附力大于極2性基團少的化合物。（指分子量相當?shù)膬蓚€化合物的比較） 對芳香族化合物吸附力大于脂肪族化合物。（極性基團相同） 對分

30、子量大的化合物吸附力大于分子量小的化合物，即：多糖 單糖。 對于糖的吸附力：多糖 低聚糖 單糖 活性炭的預(yù)處理 一般預(yù)處理： 活性炭（加熱150，45小時）除去大多數(shù)被吸附的氣體 嚴格預(yù)處理： 0.2mol/L枸櫞酸緩沖液洗滌后用蒸餾水反復(fù)洗 23mol/L HCl煮沸幾次后用蒸餾水反復(fù)洗 +等，使活力增Ca、Na 目的除去混雜的金屬離子，如：Fe、強。 柱色譜 裝柱： 活性炭 + 蒸餾水 （浸泡1小時）攪拌（排除氣泡） 活性炭/HO 倒入柱中 2（若流速慢，則需與硅藻土（1：1）混合后，再用蒸餾水調(diào)成糊狀裝柱。） ：上樣樣品/HO，濃度2550%（可適當增加或減少，如為10%濃度）； 2上樣

31、量適情況而定，一般1克糖用100克活性炭。 洗脫： 洗脫順序為HO、10%、20%、30%、50%、70%的乙醇液 2 無機鹽 二糖 三糖 多糖 單糖等 2纖維素色譜 原理與PC相同，屬分配層析。 溶劑系統(tǒng)：水、丙酮、水飽和的正丁醇等。 用水溶性的溶劑如HAc：HO進行展開時，其原理屬吸附層析。 23離子交換柱色譜 除水提液中的酸、堿性成分和無機離子； 制成硼酸絡(luò)合物強堿性陰離子交換樹脂（不同濃度硼酸鹽液洗脫） 4凝膠柱色譜 葡聚糖凝膠的性質(zhì)及其類型 葡聚糖 + 交聯(lián)劑（環(huán)氧氯丙烷） 交聯(lián)葡聚糖 （醚橋形式，交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)） 為水不溶性的白色球狀顆粒。 在酸性環(huán)境中能水解，在堿中穩(wěn)定。 凝膠顆

32、粒的表面有許多孔隙，孔隙大小決定于葡聚糖與交聯(lián)劑的配比及反應(yīng)條件。 交聯(lián)度大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)緊密孔隙小吸水膨脹少 小 疏松 大 大 常用商品名稱及型號： 代表葡聚糖凝膠 G葡聚糖凝膠（商品名：Sephadex G） 表示吸水量乘以10，即 G-10 10 1.0ml/g的吸水量 G-15 等 G-200 ）Sepharose，Bio-Gel A瓊脂糖凝膠（ ）聚丙烯酰胺凝膠（Bio-Gel P 羥丙?；宦?lián)葡聚糖凝膠（Sephadex LH-20） （為親脂性的，可在有機溶劑中進行分離的分子篩） 操作過程 HO中進行。除葡聚糖凝膠LH-20外，均在2 將凝膠在適當?shù)娜芤褐薪荩ㄒ话銥橄疵搫?待充分

33、膨脹后裝入層析柱； 用洗脫液洗脫； 收集、回收溶液，干燥。 洗脫溶劑的選擇 。分離中性物質(zhì)水及電解質(zhì)溶液（酸、堿、鹽溶液及緩沖液） -丙酮等）。水有機溶液（水-甲醇、水-乙醇、+ 阻滯較大的組分水 可用有機溶液進行溶脹（如：CHCl、丁醇、二氧六環(huán)等）LH-203 （適用于：有機物質(zhì)的分離，如：脂類、固醇類等。） 5季銨氫氧化物沉淀法 季銨氫氧化物是一類乳化劑。 季銨氫氧化物沉淀+酸性糖（含-COOH） CTA-OH (cetyl trimethyl ammonium hydroxide)?Me +-.MeCNHOH 3316Me 分級沉淀或分級溶解法6可得到各部濃度，在糖的水溶液中，逐步加入

34、乙醇，即逐漸增大EtOH 分的沉淀物。 蛋白質(zhì)除去法7用分級沉淀法得到的多糖，常夾雜有較多的蛋白質(zhì)，為除之，通常選擇能使蛋白質(zhì)沉淀而使多糖不沉淀的試劑來處理，如：酚、三氯乙酸、鞣 酸等。 注意：處理時間要短，溫度要低避免多糖降解?；旌希┰诒苊?Sevag法（用氯仿：戊醇或丁醇4：三氟三氯乙烷法和 降解上有較好效果。 多糖液（含蛋白質(zhì)） （加蛋白質(zhì)水解酶如：胰蛋白酶、胃蛋白酶等） 使蛋白質(zhì)大分子進行降解 法 Sevag 糖的提取分離實例 詳見教材（第三版）P101實例一地黃根中單糖和低聚糖的分離 取鮮根 、HO提熱 EtOH2 陰陽離子交換樹脂（除酸堿成分） 中性成分 活性炭柱（15%HOAc處

35、理） 以HO、稀EtOH5、10、15、25% 2 順次洗脫，經(jīng)PC檢定，合并 D-葡萄糖 D-半乳糖 D-果糖 蔗糖 棉子糖 甘露三糖 水蘇糖 毛蕊糖 （雙糖）（三糖） （四糖）（五糖） 八、糖的鑒定和糖鏈結(jié)構(gòu)的測定 糖的鑒定 在中草藥成分分離工作中，或在苷和多糖的水解產(chǎn)物中，常常會得到一些單糖成分，須要加以證明。目前發(fā)現(xiàn)新單糖須要進行結(jié)構(gòu)決定的機會較少，多數(shù)工作為進行糖的印證。 糖的水溶性很大，且不易獲得結(jié)晶，有些物理常數(shù)不易測定，給印證工作帶來困難，以往用化學(xué)方法制成衍生物，再作分離鑒定，手續(xù)繁復(fù)。 現(xiàn)多采用各種色譜技術(shù)，對糖類進行鑒定。 1紙層析 展開系統(tǒng)：常用水飽和的有機溶劑展開。如

36、： 正丁醇：醋酸：水（4：1：5上層）BAW 正丁醇：乙醇：水（4：1：2.2）BEW 水飽和苯酚等溶劑系統(tǒng)。 展開方式：上行、下行、徑向 顯色劑： 可利用糖的還原性或形成糠醛后引起的一些呈色反應(yīng)。 如：鄰苯二甲酸苯胺 硝酸銀試劑（使還原糖顯棕黑色） 三苯四氮唑鹽試劑（單糖和還原性低聚糖呈紅色） 3,5-二羥基甲苯鹽酸試劑（酮糖呈紅色） 過碘酸-聯(lián)苯胺（糖、苷和多元醇中有鄰二-OH結(jié)構(gòu)顯蘭底白斑）。 2薄層層析 可采用（硼酸液 + 無機鹽）+ 硅膠 制板 硼酸液或無機鹽的水液代水制板）0.03M吸附劑：硅膠（用常用的無機鹽0.3M磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉 0.02M乙酸鈉 0.02M硼酸鹽緩沖液

37、 0.1M亞硫酸氫鈉/HO 2特點增加糖在固定相中的溶解度，使硅膠薄層吸附能力下降，利于斑點集中，又可增加樣品的承載量。 顯色劑：除紙層析應(yīng)用的以外，還有HSO/HO或乙醇液 224 茴香醛-硫酸試劑 苯胺-二苯胺磷酸試劑 等 3氣相層析 將糖制備成三甲基硅醚（增加其揮發(fā)性） 醛糖用NaBH還原成多元醇（制成乙?；锘蛉阴；铮?4 （避免形成端基異構(gòu)體） 4離子交換層析 糖的硼酸絡(luò)合物可進行離子交換層析 優(yōu)：不必制成衍生物，而直接用水溶液進行分離（與氣相比較） 儀器糖自動分析儀（automatic carbohydrate analyzer） 顯色：3,5-二羥基甲苯-濃硫酸 波長：42

38、5nm 上樣量：每種組成不超過1mg 洗脫劑：四硼酸鉀的緩沖溶液 5液相色譜 填充材料化學(xué)修飾的硅膠 優(yōu)：不必制備成衍生物。 適合分析對熱不穩(wěn)定的、不揮發(fā)的低聚糖和多糖。分析單糖和低聚糖，其靈敏度不及氣相層析。 糖鏈結(jié)構(gòu)的測定 主要解決三個問題 單糖的組成、糖之間的連接位置和順序、苷鍵構(gòu)型 1單糖的組成 低聚糖、多糖的結(jié)構(gòu)分析，首先要了解由哪些單糖所組成，各種單糖之間的比例如何。 一般是將苷鍵全水解，用PC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。 也可用GLC或HPLC對單糖定性定量。 GLC常以甘露醇或肌醇為內(nèi)標，用已知單糖作標準。 2單糖之間連接位置的決定 將糖鏈全甲基化水解甲基化單糖的定性和定量（氣相層析） （甲基化單糖中游離-OH的部位就是連接位置） 13C-NMR測定：主要歸屬各碳信號，以確定產(chǎn)生苷化位移的碳。 3糖鏈連接順序的決定 緩和水解法將糖鏈水解成較小的片段，然后分析