糖和苷類PPT課件

1、本章基本內(nèi)容 一、概述一、概述 二、結(jié)構(gòu)類型二、結(jié)構(gòu)類型 三、糖苷分類三、糖苷分類 四、糖和苷的理化性質(zhì)四、糖和苷的理化性質(zhì) 五、苷鍵的裂解五、苷鍵的裂解 六、糖的核磁共振性質(zhì)六、糖的核磁共振性質(zhì) 七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定 八、糖和苷的提取分離八、糖和苷的提取分離第1頁/共119頁一、概述糖類是多羥基醛或多羥基酮及其衍生物、聚合物的總稱。 是植物光合作用的初生產(chǎn)物，是一類豐富的天然產(chǎn)物，如：蔗糖、糧食(淀粉)、棉布的棉纖維等。糖類、核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)生命活動所必需的四大類化合物?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)：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。 第2頁

2、/共119頁一、概述單糖：不能水解的最簡單的多羥基內(nèi)半縮醛(酮)。 如葡萄糖等。低聚糖：水解后生成 2 9 個單糖分子的糖。 如：蔗糖（D-葡萄糖-D果糖） 麥芽糖（葡萄糖14葡萄糖）多糖：水解后能生成多個單分子的，稱為多糖。 如：淀粉、纖維素等第3頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型糖的表示式糖的表示式 單糖是多羥基醛或酮。從三碳糖至八碳糖天然界都有存在。以Fischer式表示如下： CH2OHCHOCHOCH3CHOCH2OHOCHOCH2OHD-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第4頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型 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

3、喃糖。具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖吡喃糖（pyranose）具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖呋喃糖（furanose） 糖處于游離狀態(tài)時用Fischer式表示 苷化后成環(huán)用Haworth式表示 CHOCH2OHOD-葡萄糖第5頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型FischerFischer與與HaworthHaworth的轉(zhuǎn)換及其相對構(gòu)型的轉(zhuǎn)換及其相對構(gòu)型CHOCH2OHOOCH2OHHOHOCH2OHOHHOD-葡萄糖異側(cè)同側(cè)異側(cè)同側(cè)第6頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型Fischer式式：（C1與C5的相對構(gòu)型）C1-OH與原C5（六碳糖）或C4（五碳糖）-OH，順式為，反式為。Haworth式：式：C1-OH與C5（或C4）上取

4、代基之間的關(guān)系：同側(cè)為，異側(cè)為。 OOOHOH第7頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型糖的絕對構(gòu)型（糖的絕對構(gòu)型（D D、L 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。 CCH2OHOHHCHOCCH2OHHOHCHO-OH甘油醛D 型L 型第8頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型 Fischer式中最后第二個碳原子上-OH向右的為D型，向左的為L型。Haworth式中C5向上為D型，向下為L型。 OCCH2OHOHHCHOCHOCH2OHCHOCH3CH3O-OH甘油醛D 型D-葡萄糖L-鼠李糖-D-葡萄糖-L-鼠李糖第9頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型戊

5、醛糖和已酮糖的絕對構(gòu)型判斷：吡喃型Hawor th式，由于原構(gòu)型標準（C4-OH和C5-OH）不參與成環(huán)，故可直接根據(jù)它們的位置判斷構(gòu)型。第10頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型即：戊醛糖的C4或已酮糖的C5-OH處于環(huán)上者為L構(gòu)型；環(huán)下者為D構(gòu)型。 習(xí)慣上將D型糖中C1-OH處環(huán)上者為 體，環(huán)下者為 體。在L型糖中相反。OCH2OHCHOCH2OHOCH2OHORRD-木糖（D-xylose）D-果糖（D-fructose）45第11頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型已醛糖由Fischer轉(zhuǎn)成呋喃型的Haworth，由于C5-C6部分成為環(huán)外側(cè)鏈，判斷構(gòu)型時仍以C5為標準，C5-R者為D型糖；C5-S者為L

6、型糖。 同樣，將D型糖中C1-OH處環(huán)上者為 體，環(huán)下者為 體。在L型糖中相反。OOHOHOHRD-呋喃半乳糖第12頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型環(huán)的構(gòu)象環(huán)的構(gòu)象 OOO1234(2)(3)(4)(5)OOC1式1C式1234512345第13頁/共119頁二、結(jié)構(gòu)類型 Angyal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： OOO-D-葡萄糖C1式1C式第14頁/共119頁三、糖苷分類 糖勻體糖勻體均由糖組成的物質(zhì)。如單糖、低聚糖、多糖等。1常見單糖（-ose） OCHOCH2OHCHOCH3CH3OCHOCH2OHOD-葡萄

7、糖D-葡萄糖L-鼠李糖L-鼠李糖D-半乳 糖第15頁/共119頁三、糖苷分類CHOCH2OHOCHOCH2OHOOOCHOCH2OHOR1R2OR1R2-OH-OHD-甘露糖D-木糖D-果糖當構(gòu)成二糖或多糖時呋喃當 游 離 存 在 時吡喃第16頁/共119頁三、糖苷分類2氨基糖 是指單糖的伯或仲醇基置換成氨基的糖類。 OOHONH2OHNH32-氨 基-2-去氧-D-glucose第17頁/共119頁三、糖苷分類3糖醇 單糖的醛或酮基還原成羥基后所得的多元醇。4去氧糖 單糖分子的一個或二個羥基為氫原子代替的糖。 CH2OHCH2OHCH2397CHOCH3D-山梨醇D-毛地黃毒糖（ 2,6-二

8、去氧糖）第18頁/共119頁三、糖苷分類5糖醛酸(-uronic acid)(-uronic acid)單糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物。 OOCOOHC5-OH氧化成酸D-葡萄糖醛酸-第19頁/共119頁重要的雙糖：龍膽二糖(gentiobiose) 麥芽糖(maltose)蕓香糖(rutinose) 槐糖 (sophorose)新橙皮糖( neohesperidose ) 低聚糖由2 9個單糖基組成第20頁/共119頁OH,OHOOOHOHHOOOHOHCH3HH,OHOOHOHOHOHOOOOHOHH新橙皮糖( neohesperidose ) 槐 糖(sophorose) 第21頁/

9、共119頁三、糖苷分類糖雜體糖雜體苷 是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)通過糖的端基碳原子連接而成的一類化合物，又稱為配糖體。苷中的非糖部分稱為苷元(genin)或配基（aglycone）。OOHOHOHORO1H23456苷鍵原子 苷元 苷鍵端基碳原子D葡萄糖苷第22頁/共119頁三、糖苷分類苷的分類： 1按苷原子不同分類依苷元羥基的類型分為 醇苷：紅景天苷 酚苷：天麻苷、白藜蘆醇苷 酯苷：山慈姑苷A、B 氰苷：苦杏仁苷 OOOH紅 景 天 苷OOHOHOHOOHOOHOHOHOCHCN苦杏仁苷（氰苷）第23頁/共119頁三、糖苷分類CH2OHOglcOOCH2OHOOOROCHCN野櫻苷苦杏仁

10、苷天麻苷山慈菇苷AR=HR=-D-glc第24頁/共119頁三、糖苷分類氮苷：如腺苷 。硫苷：如蘿卜苷。碳苷：如牡荊素。 OSN-OSO3SOOglcOHOHOOH牡荊素-蘿卜 苷ONNNNNH2腺苷第25頁/共119頁三、糖苷分類2按苷元不同分類如：黃酮苷、蒽醌、香豆素、強心苷、皂苷等第26頁/共119頁三、糖苷分類4按端基碳構(gòu)型分 苷，多為L型； 苷，多為D型。 5按連接單糖個數(shù)分 1個糖單糖苷 2個糖雙糖苷 3個糖叁糖苷 第27頁/共119頁三、糖苷分類6按糖鏈個數(shù)分 1個位置成苷單糖鏈 2個位置成苷雙糖鏈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)

11、生 改變。第28頁/共119頁四、糖和苷的物理性質(zhì) （一）物理性質(zhì) 1.性狀： 形態(tài) 均為固體，含糖基少 可成結(jié)晶 含糖基多 無定型粉末，有引濕性 顏色 取決于苷元（共軛系統(tǒng)的大小及助色團的有無） 氣味 一般無味；個別對黏膜有刺激性（皂苷） 第29頁/共119頁四、糖和苷的理化性質(zhì) 2.溶解性溶解性 糖小分子極性大，水溶性好 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 （與羥基和碳的分擔比有關(guān)，即按-OH/C的分擔情況而定）苷親水性（與連接糖的數(shù)目、位置有關(guān)）苷元親脂性 第30頁/共119頁四、糖和苷的物理性質(zhì) 3.味覺味覺 單糖低聚糖甜味。 多糖無甜味

12、 （隨著糖的聚合度增高，則甜味減?。?苷類苦、甜等 （人參皂苷）（甜菊苷） 第31頁/共119頁四、糖和苷的物理性質(zhì) 4.旋光性及其在構(gòu)型測定中的應(yīng)用旋光性及其在構(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KlyneKlyne法法： 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。 第32頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)（二）糖的化學(xué)性質(zhì)1.氧化反應(yīng) 單糖的分子有醛（酮）、伯醇、仲醇和鄰二醇等結(jié)構(gòu)，氧化條件不同其產(chǎn)物也不同。如： CH2OHCHOBr2 / H2

13、OCH2OHCOOH稀 HNO3COOHCOOH第33頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì) 糖分子化學(xué)反應(yīng)的活潑性： 端基碳原子 伯碳 仲碳 （即C1-OH、C6-OH、C2 C3 C4-OH）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)。 第34頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)鄰羥基：RCCRHHOH OHIO4R-CHOR-CHO-+CCCHHOH OHHOHIO4R-CHOR-CHOHCOOH-2+第35頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)-羥基酮：-氨基醇：鄰二酮：RCCRHOH OIO4R-CHOR-COOH-

14、+CCHHNH2OHIO4R-CHOR-CHONH3-+CCOORRIO4R-COOHR-COOH+第36頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)反應(yīng)特點：反應(yīng)定量進行（試劑與反應(yīng)物基本是1:1）；在水溶液中進行或有水溶液（否則不反應(yīng)）；反應(yīng)速度：順式 反式 （因順式易形成環(huán)式中間體）；游離單糖產(chǎn)物及消耗過碘酸用Fischer式計算; 成苷時糖產(chǎn)物及消耗過碘酸用Haworth式計算;在異邊而無扭轉(zhuǎn)余地的鄰二醇不起反應(yīng)。第37頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)FischerFischer式和HaworthHaworth式消耗過碘酸的計算： CHOCH2OHOIO4OCHOOHCOHOHOHCIO4D-葡萄

15、糖需消耗5分 子 過 碘 酸3-+2 HCOOH醚鍵開襲+HCOOH2-HCHO+2 HCOOH第38頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)在異邊無扭轉(zhuǎn)余地的鄰二醇： OOHOHOOHOOHOHOOH611,6 -D-葡 萄 呋 喃 糖 酐1,6 -D-半乳呋喃糖酐第39頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)用途：用途：推測糖中鄰二推測糖中鄰二-OH多少；多少； （試劑與反應(yīng)物基本是（試劑與反應(yīng)物基本是1:1）；）；同一分子式的糖，推測是吡喃糖還是呋喃糖；同一分子式的糖，推測是吡喃糖還是呋喃糖； OOHOHOHOROOHCH2OHORHIO4HIO4具鄰三 -OH可產(chǎn)生甲酸無甲酸產(chǎn)生第40頁/共119頁四

16、、糖和苷理化性質(zhì)推測低聚糖和多聚糖的聚合度；推測1,3連接還是1,4連接（糖與糖連接的位置）OOROROOROR-D-葡萄糖第41頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)2.2.糠醛形成反應(yīng)糠醛形成反應(yīng)（Molish反應(yīng)） 單糖濃 酸（410N）加熱-3H2O呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)礦酸（10%HCl）單糖脫水多糖RCHO糠 醛5-羥甲糠醛R= HR= CH2OH第42頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)Molish反應(yīng)： 樣品 + + 濃H H2 2SOSO4 4 + - + -萘酚 棕色環(huán)多糖、低聚糖、單糖、苷類Molish反應(yīng)= ？ 糠 醛 衍生物 +芳胺或酚類（苯酚、萘酚、 苯 胺 、 蒽 酮 等 ）縮 合顯

17、色第43頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)3.羥基反應(yīng)羥基反應(yīng)糖的-OH反應(yīng)醚化、酯化和縮醛（酮）化。反應(yīng)活性： 最高的半縮醛羥基（C1-OH） 其次是伯醇基（C6-OH） 仲醇次之。（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。） 第44頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)（1）醚化反應(yīng)（甲基化）甲醚化、甲基硅醚化、三苯甲醚化反應(yīng)Haworth法（不常用）含糖樣品 + Me2SO4 + 30%NaOH 醇-OH全甲全甲基化基化 （ 不 徹 底 ， 需 反復(fù)68次）判斷反應(yīng)是否完全的方法： 甲基化物可用紅外光譜測試，直到無-OH吸收峰為止。第45頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì) Purdi

18、e法 樣品 + MeI + Ag+ MeI + Ag2 2O O 全甲基化（醇-OH-OH） 只能用于苷，不宜用于還原糖（即有C1-OH的糖）。因Ag2O有氧化作用，可使C1-OH氧化。Hakomori法（箱守法） 樣品 + DMSO + NaH + MeI + DMSO + NaH + MeI 全甲基化 除C1-OH 外，其余的全部甲基化。（一次即可） 該反應(yīng)是在非水溶劑中，即二甲基亞砜（DMSO）溶液中進行反應(yīng)。第46頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)重氮甲烷法（CH2N2） 樣品 + CH2N2 / Et2O + MeOH 部分甲基部分甲基化化 （-COOH、-CHO等） （2）?；磻?yīng)（

19、酯化反應(yīng)） 羥基活性與甲基化反應(yīng)相同，即 （C1-OH、C6-OH、C3最難）（由于C2位取代后，引起的空間障礙，使得C3最難被酰化。） 利用?；膳袛嗵巧?OH數(shù)目、保護-OH等。 第47頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)（3）縮酮和縮醛化反應(yīng) 酮或醛在脫水劑如礦酸、無水ZnCl2、無水CuSO4等存在下可與多元醇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）。 酮類易與順鄰-OH生成 五元環(huán)狀物 醛類易與1,3-雙-OH生成 六元環(huán)狀物 第48頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì) 糖 + 丙酮 五元環(huán)縮酮 (異丙叉衍生物) 糖 + 丙酮 六元環(huán)縮酮 (雙異丙叉衍生物

20、) 例：當糖具有順鄰有順鄰-OH時，其生成五元環(huán)狀物（異丙叉衍生物）： OOMeMeOOOOO+H2SO4- H2O -D-半 乳 糖1,2;3,4-二-O-異 丙 叉- -D-半 乳 吡 喃 糖第49頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì) 當糖結(jié)構(gòu)中無順鄰無順鄰-OH時，則易轉(zhuǎn)變?yōu)檫秽墙Y(jié)構(gòu)，再生成五元環(huán)狀物（異丙叉衍生物） 。 OOOOOD-葡萄糖轉(zhuǎn) 變 成 呋呋喃糖硫酸丙 酮1,2;5,6-二 -O-喃 糖 結(jié) 構(gòu)異 丙 叉-D-葡 萄 糖第50頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)糖 + 苯甲醛 六元環(huán)狀縮醛 （苯甲叉衍生物）例如：葡萄糖甲苷 + 苯甲醛 (具1,3-OH結(jié)構(gòu))以上方法主要目的是保

21、護-OH。OOOHC6H5OMe反式 的 4,6-O-苯 甲 叉 - -D-葡 萄 吡 喃 糖 甲 苷第51頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)4.羰基反應(yīng)羰基反應(yīng)還原糖 + 苯肼 糖腙 （多為水溶性的）還原糖 + 3分子苯肼 糖脎 （較難溶于水） 2-去氧糖不能成脎（因C2上無-OH）。應(yīng)用應(yīng)用糖的鑒定、分離和純化。 CHOHRCHOPhNHNH2CHOHRCH=NHNH2PhPhNHNH2CRCH=NHNH2PhOPhNHNH2NNHNNHROHHPhPh糖脎糖腙糖C2第52頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)5.硼酸絡(luò)合反應(yīng)硼酸絡(luò)合反應(yīng) 糖的鄰二-OH可與許多試劑生成絡(luò)合物，借生成絡(luò)合物的某些物

22、理常數(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。 糖 + 硼酸 絡(luò)合物 （酸性增加、可離子化）（H3BO3是接受電子對的Lewis酸）第53頁/共119頁四、糖和苷理化性質(zhì)硼酸絡(luò)合反應(yīng)的應(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膠薄層上層析。 第54頁/共119頁五、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) 乙酰解反應(yīng) 堿催化水解和消除反應(yīng) 酶催化水解反應(yīng) 氧

23、化開裂法（Smith降解法） 第55頁/共119頁五、苷鍵的裂解 酸催化水解反應(yīng)酸催化水解反應(yīng)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。 OO ROO ROHOHOOH2OH,OH H+ H+- ROH+陽碳離子半 椅 式中間體+H2O+- H+第56頁/共119頁 苷鍵原子周圍的電子云密度 （ 電子云密度大，易于接受質(zhì)子，水解容易） 空間環(huán)境（有利于接受質(zhì)子，水解就容易） 酸水解的規(guī)律 影響苷鍵原子質(zhì)子化的因素第57頁/共119頁 1與苷鍵原子有關(guān) : N苷 O苷 S苷 C苷 (易于接受質(zhì)子) （無

24、孤對電子）2 2N-N-苷的N N原子在酰氨及嘧啶環(huán)上時，很難水解。3.3.酚苷及烯醇苷比其它醇苷易水解。4 2-氨基糖苷 2-羥基糖苷 6-去氧糖苷 2-去氧糖苷 吡喃糖苷（醛糖）（分子平面性，張力大）6 五碳糖苷 甲基五碳糖苷 六碳糖苷 七碳糖苷 糖醛酸苷7.當苷元為小基團時,橫鍵苷鍵易水解；當苷元為大基團時,豎鍵苷鍵易水解。 芳香族苷 脂肪族苷 （苷元供電性）酸水解的規(guī)律：第59頁/共119頁五、苷鍵的裂解 乙酰解反應(yīng)1 1常用試劑：醋酐 + + 酸 所用酸如：H H2 2SOSO4 4、HClOHClO4 4、CFCF3 3COOHCOOH或LewisLewis酸（ZnClZnCl2

25、2、BFBF3 3）等。2 2反應(yīng)條件：一般是在室溫放置數(shù)天。3 3反應(yīng)機理： 與酸催化水解相似，以CHCH3 3COCO+ +( (乙?；?，AcAc）為進攻基團。 第60頁/共119頁多糖苷 醋酐+酸（濃硫酸、高氯酸、氯化鋅） 乙酰化單糖、乙?；途厶?選擇性水解 1,6-苷鍵 1,4-苷鍵和1,3-苷鍵 1,2-苷鍵 依鑒定結(jié)果 + 裂解規(guī)律 推斷多糖苷中糖與糖之間的連接位置 鑒定 薄層色譜氣相色譜 第61頁/共119頁五、苷鍵的裂解 乙酰解反應(yīng)乙酰解反應(yīng)易發(fā)生糖的端基異構(gòu)化。 OOAcOAcOAcOAcOAcOOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcORHOOAcOA

26、cOAcOAcOAcAcOOAcOAcCH2OAcAcOOAcH,OAcOAcOAcOAcOAc+_第62頁/共119頁六、苷鍵的裂解 乙酰解反應(yīng)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。 -苷鍵的葡萄糖雙糖的反應(yīng)速率： （乙酰解易難程度） （16）（14）（13）（12） 第63頁/共119頁五、苷鍵的裂解 乙酰解反應(yīng)5用途?；梢员Ｗo苷元上的-OH，使苷元增加親脂性，可用于提純和鑒定。乙酰解法可以開裂一部分苷鍵而保留另一部分苷鍵。 第64頁/共119頁五、苷鍵的裂解 堿催化水解和-消除反應(yīng)堿催化水解堿催化水解 通常苷鍵對堿穩(wěn)定，不易被堿水解。而酰苷、酚苷、與羰基共軛的

27、烯醇苷、苷鍵位有吸電子基團的苷易被堿水解。第65頁/共119頁六、苷鍵的裂解六、苷鍵的裂解 堿催化水解堿催化水解C1-OH與C2-OH： 反式易水解，其產(chǎn)物為1,6-葡萄糖酐； 順式產(chǎn)物為正常的糖。 利用水解產(chǎn)物可判斷苷鍵構(gòu)型 OOHO C6H5OOOC6H5OOOOOOHOH脫水-OH-苯 酚 -葡萄糖苷1,6-葡萄糖酐酚苷和酯苷： C2-OH與苷鍵成反式易于堿水解，得到1,6-糖苷；成順式則得到正常的糖第66頁/共119頁五、苷鍵的裂解 堿催化水解和-消除反應(yīng)-消除反應(yīng) 苷鍵位有吸電子基團可使位氫活化，有利于OH- 的進攻，因此可與苷鍵發(fā)生消除反應(yīng)而開裂苷鍵。 （1）在13或14連接的聚糖

28、中，還原端的游離醛（或酮）能使鄰位氫活化而與3-O- 或4-O-苷鍵起消除反應(yīng)。因此能夠使聚糖還原端的單糖逐個剝落，對非還原端則無影響。 （2） 13連接聚糖還原端剝落所形成的產(chǎn)物是3-脫氧糖酸，14連接聚糖的產(chǎn)物是3-脫氧-2-羥甲基糖酸。由此可推斷還原糖的取代方式。第67頁/共119頁OHROOHOHCH2OHCHOHOHOHROOHOHCH2OHCHOCH457OHOHOHCH2OHCHOCH2467OOHOHCH2OHCHOCH2476OHOHOHCH2OHCOOHCH2485OHOHOHCH2OHCOOH- OR+互 變重 排-3-脫 氧 -D-阿拉 伯 已 糖 酸 核 已 糖 酸3

29、-脫 氧 -D-苷 鍵 位苷 鍵3-O-代 糖第68頁/共119頁五、苷鍵的裂解五、苷鍵的裂解 酶催化水解反應(yīng)酶催化水解反應(yīng)酶催化水解反應(yīng) 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)不變的真正苷元。 酶專屬性高，選擇性地催化水解某一構(gòu)型的苷。常用苷鍵水解酶有： 轉(zhuǎn)化糖酶 （水解-果糖苷鍵） 苦杏仁酶（emulsin）水解六碳醛糖苷鍵 纖維素酶（cellulase）-D-葡萄糖苷鍵 麥芽糖酶（maltase）水解-D-葡萄糖苷鍵第69頁/共119頁五、苷鍵的裂解 過碘酸裂解反應(yīng)過碘酸裂解反應(yīng)（過碘酸裂解反應(yīng)（SmithSmith降解法）降解法） 可得到原苷元（除酶解外，其它方法可能得到的是次

30、級苷元）試劑：過碘酸(HIO4)、四氫硼鈉(NaBH4)、稀酸反應(yīng)過程： OOHOHOHOHOROOHOHCCH2OHOOHIO4-OROHCORCH2OHBH4-H+CH2OHCHOHCH2OH+CHOCH2OHROH-D-葡萄糖苷 過碘酸 二元醛 四氫硼鈉 二元醇 稀酸室溫 苷元（O-苷） （氧化鄰二醇） （還原） （穩(wěn)定性差） （溫和）第70頁/共119頁五、苷鍵的裂解 氧化開裂法氧化開裂法（氧化開裂法（SmithSmith降解法）降解法）特點：反應(yīng)條件溫和、易得到原苷元；可通過產(chǎn)物推測糖的種類、糖與糖的連接方式以及氧環(huán)大小。適用范圍：苷元不穩(wěn)定的苷和碳苷（得到連有一個醛基的苷元），不適

31、合苷元上有鄰二醇羥基或易被氧化的基團的苷。第71頁/共119頁 應(yīng)用：確定苷鍵構(gòu)型、氧環(huán)大小、優(yōu)勢構(gòu)象、糖的種類、糖與糖的連接位置及連接順序等。 糖和苷類化合物NMR譜解析的難點： 1 信號分布范圍窄； 2 偶合關(guān)系復(fù)雜。六、糖的NMR特征第72頁/共119頁（一 ）糖的1H-NMR特征 化學(xué)位移規(guī)律： 端基質(zhì)子： 4.36.0 特點：比較容易辨認 用途：1 確定糖基的個數(shù) 2 確定糖基的種類 3 2D-NMR譜上糖信號的歸屬 4 糖的位置的判斷六、糖的NMR特征第73頁/共119頁六、糖的NMR特征第74頁/共119頁六、糖的NMR特征第75頁/共119頁甲基質(zhì)子： 1.0 特點：比較容易辨

32、認 用途：1 確定甲基五碳糖的個數(shù)2 確定甲基五碳糖的種類3 確定甲基五碳糖的位置4 2D-NMR譜上甲基五碳糖 信號的歸屬六、糖的NMR特征第76頁/共119頁 其余質(zhì)子信號： 3.24.2 特點: 信號集中,難以解析 歸屬: 往往需借助2D-NMR技術(shù).六、糖的NMR特征第77頁/共119頁偶合常數(shù)：鄰位偶合時與兩面角有關(guān) 兩面角90度：J=0Hz；兩面角0或180度： J8Hz；兩面角60度：J4Hz對于糖質(zhì)子 當2-H為直立鍵時，1位苷鍵的取向不同，1-H與2-H的兩面角不同，偶合常數(shù)亦不同： -D-和-L-型糖的1-H和2-H鍵 為雙直立鍵，=180，J=68Hz -D-和-L-型糖

33、的1-H為平伏鍵， 2-H雙直立鍵，=60，J=24Hz OHOHORHOHOHHOROHROC3HOHOORHC3HOH六、糖的NMR特征第78頁/共119頁 因此，六碳醛糖的優(yōu)勢構(gòu)象為C1式，其中C2構(gòu)型與D-葡萄糖相同的D-半乳糖、D-阿洛糖的優(yōu)勢構(gòu)象中2-H均為直立鍵，其成苷鍵時，端基質(zhì)子與2-H的偶合常數(shù)均為4Hz左右；而當其成苷時，端基質(zhì)子與2-H的偶合常數(shù)均為8Hz左右。OHOHORHOHOHHOH2COHOHORHOHOHCH2OHOHOHORHOHOHHOH2C六、糖的NMR特征- D-葡萄糖苷 -D-半乳糖苷 -D-阿洛糖苷第79頁/共119頁 例如： - D-葡萄糖和-D

34、-葡萄糖的混合物在氫譜上顯示兩個端基質(zhì)子信號，不僅化學(xué)位移有差別，偶合常數(shù)差別也很明顯。其中- D-葡萄糖的端基質(zhì)子信號為4.6，J=8Hz。而- D-葡萄糖的端基質(zhì)子信號為5.2，J=4Hz。六、糖的NMR特征第80頁/共119頁 但是當2-H為平伏鍵的情況下，1-H無論處于平伏鍵還是直立鍵，與2-H的兩面夾角均約60度，故不能用該法判斷苷鍵構(gòu)型。OHOHORHOHOHHOROHROC3OHHOORHC3OHHOHOHORHOHOHHOH2COHOHORHOHOHHOCH2六、糖的NMR特征 因此，六碳醛糖中C2構(gòu)型與葡萄糖不一致的D-甘露糖的苷鍵，就不能用端基質(zhì)子的偶合常數(shù)來判斷其構(gòu)型。-

35、D-甘露糖苷 -D-甘露糖苷第81頁/共119頁 例如： - D-甘露糖和-D-甘露糖的混合物在氫譜上雖顯示兩個端基質(zhì)子信號，化學(xué)位移有差別，但偶合常數(shù)差別很不明顯。六、糖的NMR特征第82頁/共119頁 同樣，甲基五碳糖中的L-鼠李糖的C2構(gòu)型雖與D-葡萄糖相同，但其優(yōu)勢構(gòu)象為1C式，2-H為平伏鍵，其苷鍵的構(gòu)型亦不能用該方法判斷。CH2OHHHHCHOOHOHOHOHHCH3HOHOHCHOOHHHHOHOHOHORHOHOHHOH2COCH3HOHOHOHORH六、糖的NMR特征第83頁/共119頁（二） 糖的13C-NMR特征 糖上碳信號可分為幾類，大致范圍為： 1. CH3 18 甲

36、基五碳糖的C6，一般有幾個信號(扣除苷元中的甲基)可表示有幾個甲基五碳糖存在。 2. CH2OH 62 C5或C6 3. CHOH 7085 糖氧環(huán)上的C2C4 4. 端基碳 95105 端基C1或C2，在此范圍內(nèi)有幾個信號可視為有幾種糖存在于糖鏈的重復(fù)單位中。六、糖的NMR特征第84頁/共119頁 一般來說，碳原子上有-OH的較帶-OH的，信號較在高場處。如具有C1構(gòu)象的D-葡萄糖苷的端基碳信號，-型的為97101，而-型的為103106ppm，便此可區(qū)別-和-異構(gòu)體。六、糖的NMR特征第85頁/共119頁（三）苷化位移（glycosidation shiftglycosidation sh

37、ift） 概念：糖與苷元成苷后，苷元的-C、-C和糖的端基碳的化學(xué)位移值均發(fā)生了改變， 這種改變稱為苷化位移(glycosidation shift，GS)，苷化位移值與苷元的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與糖的種類關(guān)系不大 用途：苷化位移在推測糖與苷元、糖與糖的連接位置、某些苷元被苷化碳的絕對構(gòu)型和碳氫信號歸屬上具有重要的作用。 此外，糖與糖通過苷鍵相連雖然并不稱為苷，但苷化位移規(guī)律對其同樣適用。六、糖的NMR特征第86頁/共119頁六、糖的NMR特征苷化位移苷化位移（glycosidation shift） 糖苷化后，端基碳和苷元-C化學(xué)位移值均向低場移動，而鄰碳稍向高場移動（偶而也有向低場移動的），對其余碳

38、的影響不大。 OOCH2CH2R+5.06.5 -3.55.0第87頁/共119頁六、糖的NMR特征苷元位有取代時的苷化位移：苷元-碳手性和糖端基手性都為R（或S）時，苷化位移值與苷元為位無取代的環(huán)醇相同。如： OORR+ 3.4+ 6.8- 0.6- 4.7R-R第88頁/共119頁六、糖的NMR特征苷元-碳和糖端基碳手性不同時，端基碳和-碳的苷化位移值比苷元為-無取代的相應(yīng)碳的苷化位移值大約為3.5。 OORS+ 7.6+10.6+ 0.2- 1.7相應(yīng)增加約 3.5 ppmR-S第89頁/共119頁六、糖的NMR特征酯苷、酚苷的苷化位移：酯苷、酚苷的苷化位移：當糖與-OH形成酯苷鍵或酚苷

39、鍵時，其苷化位移值較特殊，端基碳和苷元-碳均向高場位移。 OOHOHOHOH-D-GlcC1= 101.1- 0.7- 0.9+ 1.6+ 0.8酚 苷鍵酚 苷鍵第90頁/共119頁苷化位移規(guī)律苷化位移規(guī)律（表 2 23 3）第91頁/共119頁三、苷化位移1. 苷化位移值和苷元的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與糖的種類無關(guān)。例如： C1 位移 C2 位移 - D-葡萄糖 96.7 75.1甲基- D-葡萄糖苷 104.0 +8.3 74.1 -1.0- D-半乳糖 97.3 72.9甲基- D-半乳糖 104.5 +8.3 71.7 -0.8-L-鼠李吡喃糖 95.1 71.9甲基- -L-鼠李糖苷 102.6

40、 +7.5 72.1 -0.2 六、糖的NMR特征第92頁/共119頁 苷元 端基碳 苷元碳 苷元碳-CH3 +5.0+7.5 +6.0+7.5-CH2CH2R +5.0+6.5 +5.0+6.5 -3.5-5.0-CH(CH2R)2 +3.4+4.5 +5.0+8.0 -3.0-3.5-C(CH2R)3 -0.5+0.5 +6.5+7.5 -2.5-3.0六、糖的NMR特征 2. 苷元若為鏈狀結(jié)構(gòu)，端基碳的苷化位移隨著苷元為伯、仲、叔基而遞減，但對苷元的碳和碳的苷化位移影響不大，例如：同為葡萄糖的苷，苷元不同，其苷化位移范圍為第93頁/共119頁3.苷元為環(huán)醇時的苷化位移規(guī)律 （教材P919

41、3） 若羥基的位無烷基取代，則碳與端基碳的苷化位移值與開鏈的仲醇相似。如果羥基的位有烷基取代，那么碳和端基碳的苷化位移與苷元的碳的手性及糖的端基手性都有關(guān)系。具體可分為兩種情況：1) 苷元的碳的手性及糖的端基手性R或S，即二者相同，則碳與端基碳的苷化位移值與位無烷基取代的環(huán)醇時相同，即與開鏈的仲醇相似，即5ppm左右。六、糖的NMR特征第94頁/共119頁六、糖的NMR特征2) 苷元的碳的手性及糖的端基手性不相同，則碳與端基碳的苷化位移值比位無烷基取代的環(huán)醇相應(yīng)的碳的苷化位移大3.5左右，即大約10。3) 同五異十其余七：4) 同小異大：指碳5) 酯苷和酚苷：特殊，-C向高場位移。第95頁/共

42、119頁 多糖是生物大分子化合物，像蛋白質(zhì)一樣也具有一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。糖和苷的共性是糖鏈，在含有低聚糖的苷中，糖鏈的測定占主要地位，苷元的組成種類繁多，本節(jié)將重點介紹糖鏈的測定方法。主要涉及三個問題：單糖組成；糖的連接順序和位置；苷鍵構(gòu)型。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第96頁/共119頁7.1 純度測定 多糖屬于高分子化合物，其純度不能用小分子化合物的標準判斷，即使是一種多糖純品，其微觀也并不均一。通常所說的多糖純品實質(zhì)上是一定分子量范圍的均一組分。其純度只代表相似鏈長的平均分布。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第97頁/共119頁多糖純度測定方法超離心法高壓電泳法凝膠柱色譜法旋光測定法其它方法：如HPLC、示差

43、折射法等。通常要確定一種多糖的均一性，至少要有兩種以上的方法才能確定。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第98頁/共119頁7.2 分子量的測定 單糖、低聚糖及其苷的分子量測定目前大多用質(zhì)譜法。如電噴霧質(zhì)譜（electrospray ionization, ESIMS）及近年來發(fā)展起來的基質(zhì)輔助激光電離質(zhì)譜或基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜（MALDIMS或MALDI-TOF-MS）可測定多糖、蛋白質(zhì)等高分子化合物的分子量。 所測得的多糖分子量是一種統(tǒng)計平均值。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第99頁/共119頁7.3 糖連接位置的測定 甲基化法-將糖鏈全甲基化，然后水解苷鍵，用GC鑒定所獲得的甲基化單糖，其中游離-OH的

44、部位就是連結(jié)位置,全甲基化的單糖即為末端糖。 NMR法-目前常使用 13C-NMR 方法，主要是通過歸屬各碳信號，以確定產(chǎn)生苷化位移的碳。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定近年二維NOE相關(guān)譜和遠程同核(或異核)相關(guān)譜(如13C-1H COSY及HMBC譜)等技術(shù)亦廣泛用于確定苷元的連糖位置。第100頁/共119頁7.4 糖鏈連接順序的決定OOAcOOHOOOAcHOOAcHHAcOAcOAcOAcOOAcHAcOH3.893.66 通過1H-NMR譜，觀察兩糖之間質(zhì)子的遠程偶合而確定其連接順序。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第101頁/共119頁7.4 糖鏈連接順序的決定MS法 主要利用質(zhì)譜中歸屬于有關(guān)糖基的碎片離子峰

45、或各種分子離子脫糖基的碎片離子峰，可對糖的連接順序作出判斷。在EI-MS中，由于苷類是非揮發(fā)性的，常制備成全乙?；?、全甲基化物或全三甲基硅醚化物等進行測定。在它們的MS譜中，常出現(xiàn)各種特征性的糖基離子峰全乙?；膯翁羌暗途厶堑奶卣餍运槠x子峰，這些特征峰的存在均可提示該糖處于糖鏈的末端位置。 利用苷的FD-MS譜或FAB-MS譜，有時亦能確定糖與糖之間的連接順序。 七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第102頁/共119頁7.5 苷鍵構(gòu)型的確定 糖與苷元之間的苷鍵及糖與糖之間的苷鍵屬于縮醛鍵，因而都存在有糖端基碳原子的構(gòu)型問題。確定苷鍵構(gòu)型的方法主要有以下幾種。 (一)利用酶水解進行測定 如麥芽糖酶一般能水解

46、的為-苷鍵，能被苦杏仁苷酶水解的大多為-苷鍵。利用酶解法推斷苷鍵構(gòu)型時需注意并非所有的-苷鍵都能被苦杏仁苷酶所水解。 (二)利用NMR譜法測定 1 利用端基質(zhì)子的偶合常數(shù) 2 利用-苷鍵和-苷鍵的端基碳的化學(xué)位移差別 3 利用2D-NMR譜 （三）分子旋光差法（klyne法）七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第103頁/共119頁七、糖苷的提取分離 提取提取提取 主要為溶劑法水、稀醇（單糖、低聚糖、多糖） 苷類分子的極性隨著糖基的增多而增大。可根據(jù)其極性大小，來選擇相適應(yīng)的溶劑。明確提取目的：原生苷？ 次生苷？ 第104頁/共119頁七、糖苷的提取分離 提取提取提取 破壞或抑制植物體內(nèi)酶的方法： 1.采集新鮮材料迅速加熱干燥冷凍保存； 2.用沸水或醇提?。?3.用碳酸鈣拌和后再用沸水提。第105頁/共119頁七、糖苷的提取分離 分離1. 糖的分離糖的分離 季銨鹽沉淀法 分級沉淀或分級溶解法 離子交換柱色譜 纖維素色譜 凝膠柱色譜 制備性