第二章糖和苷课件.ppt

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1、天然药物化学,主讲：李家荣,Chemistry of Natural Products,糖和苷,概述,一、单糖的立体化学,二、糖和苷的分类,三、理化性质,四、苷键的裂解,五、糖和苷的提取分离,六、糖链的结构测定,七、糖的核磁共振性质,概述 糖是什么？,糖类又称碳水化合物，是植物光合作用的初生产物。如：蔗糖、粮食(淀粉)等。,定义: 多羟基醛(酮)及其衍生物、聚合物的总称。主要结构特征：多羟基内半缩醛(酮)及其缩聚物。,单糖的立体化学,主要内容和目的要求,一、单糖的三种结构表示法及其转化（掌握）二、单糖的绝对构型和相对构型（掌握）,重点单糖的三种结构表示法难点单糖的绝对构型和相对构型,重点与难点

2、,单糖结构的表示方法：,一、单糖的立体化学,Fischer投影式,Haworth投影式,优势构象式,单糖处游离状态时用Fischer式表示 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 具有五元环结构的糖呋喃糖 单糖在水溶液中或苷化后成环用Haworth式表示,单糖结构的表示方法：,一、单糖的立体化学,Fisher式 Haworth式成环状结构后，多了一个手性碳-端基碳,一、单糖的绝对构型,二、单糖的相对构型(端基差向异构体),单糖成环后新形成（即C1）的一个不对称碳原子称为端基），生成的一对端基异构体有、二种构型。 Fischer式：无法判断；Hawort

3、h式：两种情况。,单糖Fischer投影式中距碳基最远的那个不对称碳原子的构型（D、L型）。 Fischer式：其上-OH向右的为D型，向左的为L型； Haworth式：两种情况。,一、单糖的立体化学,绝对构型：以-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。相对构型：无法判断,Fischer式中的绝对和相对构型,情况一：如五碳吡喃糖等Haworth式中末端手性碳C-OH与羰基碳不成环而存在时顺思维习惯,Haworth式中的绝对和相对构型,绝对构型（看末端手性碳C-OH）：环上者为L（左）型；环下者为D（右）型。相对构型（看末端手性碳C-OH和

4、1位手性C-OH ）：同侧者为型；异侧者为型。,顺思维习惯,- D-木糖,Haworth式中的绝对和相对构型,情况二：如六碳吡喃糖、甲基五碳吡喃糖等Haworth式中末端手性碳C-OH与羰基碳成环而不存在时逆思维习惯,逆思维习惯,绝对构型（看末端手性碳C-R）：环上者为D（右） 型；环下者为L（左）型。相对构型（看末端手性碳C-R和1位手性C-OH ）：同侧者为型；异侧者为型。,-D-糖和-L-糖的端基碳原子的构型是一样的,一、单糖的立体化学,单糖的构象,能量低的是优势构象：C1式如：葡萄糖的二种构象式的比较：,1、http:/202.119.189.236:8087/ec3.0/C54/re

5、s/部分理论课课件(沈阳药科大学).rar2、http:/ 4、http:/218.77.12.142:92/怀化医学高等专科学校天然药物化学精品课程5、暨南大学天然药物化学精品课程6.http:/,课后延伸学习资源,1. 判断以下单糖的构型？,作业与思考,下次课预习内容,糖和苷的分类,糖和苷的分类,主要内容和目的要求,一、单糖的三种结构表示法及其转化（掌握）二、单糖的绝对构型和相对构型（掌握）,重点单糖的三种结构表示法难点单糖的绝对构型和相对构型,重点与难点,二、糖和苷的分类,单糖：不能水解的最简单的多羟基半缩醛(酮)。低聚糖 ：水解后生成 2 9 个单糖分子的糖。如：蔗糖 多糖 ：水解后能

6、生成多个单分子的糖。如：淀粉,二、糖和苷的分类,一、 单糖: 1 、五碳醛碳 如L-阿拉伯糖，D-木糖等。,L-阿拉伯糖的结构如下：,二、糖和苷的分类,2 、六碳醛糖 如D-葡萄糖，D-半乳糖等。,D-葡萄糖的结构如下：,二、糖和苷的分类,3 、六碳酮糖 如D-果糖等。 D-果糖的结构如下：,二、糖和苷的分类,4 、甲基五碳糖 如L-鼠李糖 L-鼠李糖的结构如下:,5 、支碳链糖 如下:,二、糖和苷的分类,6、 氨基糖 单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基。 如下结构：,二、糖和苷的分类,7 、去氧糖 单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖。 常见的有6-去氧糖、2,6-二去氧糖等。 如L-黄花

7、夹竹桃糖是2,6-二去氧糖的3-O-甲醚。,二、糖和苷的分类,8、 糖醛酸 单糖分子中的伯醇基氧化成羧基。 如葡萄糖醛酸：,二、糖和苷的分类,二、糖和苷的分类,二、低聚糖(寡糖)：由29个单糖通过苷键键合而成。,二糖：蔗糖据单糖的个数 三糖：棉子糖 四糖：水苏糖 五糖：毛蕊糖,还原糖：樱草糖据有无游离的醛或酮基 非还原糖：蔗糖，大多数 的三、四、五糖等,如：,二、糖和苷的分类,各是还原糖还是非还原糖？,植物中的三糖大多是以蔗糖为基本结构再接上其它单糖而成的非还原性糖，四糖和五糖是三糖结构再延长，也是非还原性糖。,二、糖和苷的分类,三 、多糖 1定义： 是由10个以上的单糖基通过苷键连接而成。

8、2性质：（其性质不同于单糖）,二、糖和苷的分类,无甜味失去还原性溶解性改变有些具有生物活性,二、糖和苷的分类,3分类： 按功能分,形成动植物的支持组织：为动植物储存养料：,如纤维素、甲壳素；分子呈直链型，不溶于水.,如淀粉等；分子多为支链型，可溶于热水成胶体溶液，可经酶解释放单糖以供应能量。,二、糖和苷的分类,甲壳素 1、降血脂、血糖和胆固醇2、抗疲劳、增免疫力及延缓衰老 3、对肝脏、肠道的保护作用 4、减肥5、 抑制癌细胞增长,甲壳素又称壳聚糖、几 丁质等，是继蛋白质、脂肪、糖维生素、微量元素之后的第六大生命要素。,二、糖和苷的分类,按组成分,按来源分,四 、苷类 (又称配糖体)定义：,二、

9、糖和苷的分类,糖或糖的衍生物 非糖物质（氨基糖，糖醛酸等） （黄酮，萜类等）,苷(glycosides),糖的端基碳原子,苷键、,化合物与糖结合成苷后：,水溶性增大，,生物活性或毒性降低或消失,稳定性增强，,挥发性降低，,分类：1、根据生物体内存在形式：分为原生苷、次级苷2、根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、3、根据苷元连接糖基的位置数：单、二糖链苷 4、根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、 碳苷。,二、糖和苷的分类,2苷的分类,生物体内存在方式分：,单糖链苷、二糖链苷,苷元上接糖链的位置分：,根据连接单糖基个数分：,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。

10、,单糖苷、二糖苷,按苷键原子不同分：,苷，多为L型；苷，多为D型。,按端基碳构型分：,按物理性质分：皂苷,按生物活性分：强心苷,黄酮苷，蒽醌苷等,按苷元结构特点分：,氧苷、硫苷、氮苷和碳苷,一 氧苷： 苷元与糖基通过氧原子相连，根据苷元与糖缩合的基团的性质不同，分为以下几类： 醇苷：是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。如本书所讲皂苷，强心苷均属此类。 酚苷：苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。,二、糖和苷的分类,二、糖和苷的分类,氰苷：主要是指-羟基腈的苷。 该类化合物中的芳香族氰苷，分解后生成苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和氢氰酸，因而可以用于镇咳。如苦杏仁可用于镇咳，正是

11、由于其中的苦杏仁苷(amygdalin)分解后可释放少量HCN的结果。,二、糖和苷的分类,酯苷：苷元的羟基与糖端基脱水而成的苷。,二、糖和苷的分类,例如，郁金香属植物如杂种郁金香中的化合物山慈菇苷，有抗真菌活性。,(5) 吲哚苷： 指吲哚醇和糖形成的苷，在豆科和蓼科中有分布，中药青黛就是粗制靛蓝，民间用以外涂治疗腮腺炎，有抗病毒作用。,二、糖和苷的分类,二 硫苷：是糖的端基OH与苷元上巯基缩合而成的苷。 【举例】萝卜中的萝卜苷。,二、糖和苷的分类,二 硫苷： 芥子苷是存在于十字花科植物中的一类硫苷，其通式如下，几乎都是以钾盐的形式存在。具有止痛和消炎作用。,二、糖和苷的分类,三 氮苷： 糖的端

12、基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮苷，是生物化学领域中的重要物质。如核苷类化合物。四 碳苷： 是一类糖基和苷元直接相连的苷。组成碳苷的苷元多为酚性化合物，如黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌等。碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。,二、糖和苷的分类,如豆科植物葛和野葛的根中含有的葛根素(puerarin)对心血管系统有较强的活性，有明显的扩张冠状动脉，增加冠脉流量，降低血压的作用。该化合物即为异黄酮的碳苷。,二、糖和苷的分类,课堂小结:1、总结本次课所讲授的内容。1）掌握糖和苷的结构特征、分类及苷类化合物的含义；2）掌握苷的溶解度与分子结构的内在联系，检识糖、苷类化合物反应机理与应用。,作业与思考题:

13、1、简述日常生活吃过的单糖？2、多糖中有没有苷键？3、做天然药物化学习题集和中药化学习题集中有关糖和苷一二级结构命名题；选作其他题。,课后学习网络资源:1、http:/ 2、http:/202.119.189.236:8087/ec3.0/C54/res/部分理论课课件(沈阳药科大学).rar3、http:/,糖和苷（二）,复习提问：1、回顾上次课内容2、简述日常生活吃过的单糖？3、多糖中有没有苷键？4、苷和苷键的定义？5、根据苷键原子的不同，可分哪些苷？6、根据提问情况进行点评。,目的要求： 1、掌握糖和苷的一般理化性质：溶解性、旋光性、化学性质和检识方法。2、掌握苷键的裂解规律和影响因素。

14、,重点与难点：重点：苷键酸催化水解、酶催化水解及过碘酸氧化裂解难点：讲解苷键的酸催化水解和过碘酸氧化裂解的规律,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、理化性质,五、苷键的裂解,六、糖和苷的提取分离,七、糖链的结构测定,八、糖的核磁共振性质,第二章 糖和苷,一 性状： 形：苷类化合物多数是固体，多呈具有吸湿性的无定无形粉末。 味：苷类一般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，如甜菊苷(stevioside),是从甜叶菊的叶子中提取得到的，临床上用于糖尿病患者作甜味剂用，无不良反应。,三、糖和苷的理化性质 (一) 物理性质,色：苷类化合物的颜色是由苷元的性质决定的。糖部分没有 颜色 。,

15、二 溶解性： 苷由于糖的引入，结构中增加了亲水性的羟基，因而亲水性比苷元增强。 苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系：随着糖基的增多而增大 1、大分子苷元的苷元的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂。 2、如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水性增加，在水中的溶解度也就增加。 3、碳苷与氧苷不同，无论在水中还是在其他溶剂中溶解度一般都较小。,三、糖和苷的理化性质 (一) 物理性质,三 旋光性： 多数苷类化合物呈左旋，但水解后，由于生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。,三、糖和苷的理化性质 (一) 物理性质,一 、氧化反应： 单糖分子中有醛(酮)、醇羟基和邻二醇等结构，均可以与一定的氧化剂发

16、生氧化反应，一般都无选择性。但过碘酸和四醋酸铅的选择性较高，一般只作用于邻二羟基上。以过碘酸氧化反应为例： 过碘酸反应的基本方式： 作用缓和，选择性高，限于同邻二醇、-氨基醇、 -羟基醛(酮)、邻二酮和某些活性次甲基上。,三、糖和苷的理化性质 (二) 化学性质,三、糖和苷的理化性质 (二) 化学性质,(2) 糖的裂解,三、糖和苷的理化性质 (二) 化学性质,(3) 作用规律：先生成五元环状酯的中间体。 顺式1,2-二元醇比反式的反应快得多，因为顺式结构有利于五元环中间体的形成。 在连续有三个邻羟基的化合物中，如有一对顺式的邻羟基的，就比三个互为反式的容易氧化得多(4) 应用： 对糖的结构的推测

17、。,三、糖和苷的理化性质 (二) 化学性质,二、糠醛形成反应： 单糖的浓酸(410N)作用下，失三分子水，生成具有呋喃环结构的糠醛类化合物。 多糖则在矿酸存在下先水解成单糖 糠醛衍生物和许多芳胺、酚类可缩合成有色物质，可用于糖的显色和检出。如Molish试剂是浓硫酸和-萘酚。,三、糖和苷的理化性质 (二) 化学性质,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、苷类化合物的理化性质,五、苷键的裂解,六、糖和苷的提取分离,七、糖链的结构测定,八、糖的核磁共振性质,第二章 糖和苷,苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物的重要反应。通过该反应，可以使苷键切断，从而更方便地了解苷元的结构、所连

18、糖的种类和组成、苷元与糖的连接方式、糖与糖的连接方式。 常用的方法有酸水解、碱水解、酶水解、氧化开裂等。 一 、酸催化水解： 苷键属于缩醛结构，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HCl, H2SO4, 乙酸和甲酸等。 反应的机理是：苷原子先质子化。其机理为：,四、苷键的裂解,机理质子化 脱苷元 互变 溶剂化 脱质子 由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关键因素在于苷键原子的质子化是否容易进行，有利于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。主要包括两个方面的因素： (1) 苷原子上的电子云密度 (2) 苷原子的空间环境,四、苷键的裂解,具体到化合物的结构，则有以下规

19、律：按苷键原子的不同，酸水解难易程度为：N- 苷 O-苷S-苷C-苷 原因：N最易接受质子，而C上无未共享电子对，不能质子化。(2) 呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解 原因：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。 (3) 酮糖较醛糖易水解。 原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团-CH2OH 。,四、苷键的裂解,四、苷键的裂解,(4) 吡喃糖苷中，吡喃环C5上的取代基越大越难水解， 故有：五碳糖甲基五碳糖六碳糖七碳糖5 位接-COOH的糖 原因：吡喃环C5上的取代基对质子进攻有立体阻 碍。(5) 2-去氧糖2-羟基糖2-氨基糖 原因：2位羟基对苷原子的吸电子效应及2位氨基 对质子的竞争性吸引,(6) 芳香

20、属苷（如酚苷）因苷元部分有供电子结构，水解比脂肪属苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。即芳香苷脂肪苷 原因：？因共轭，苷元的供电子效应使苷原子的电子云密度增大。,四、苷键的裂解,(7) 苷元为小基团者，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化； 苷元为大基团者，苷键竖键的比 苷键横键的易于水解，这是 由于苷的不稳定性促使水解。 原因：小苷元在竖键时，环对质子进攻有立体阻碍。,四、苷键的裂解,（8） N-苷易接受质子，但当N处于酰胺或嘧啶位置时，N-苷也难于用矿酸水解。 原因：吸电子共轭效应，减小了N上的电子云密度。 例：P79 朱砂莲苷 酰胺,四、苷键的裂解,二 、乙酰解反应,在多

21、糖苷的结构研究中，为了确定糖与糖之间的连接位置常应用乙酰解开裂一部分苷键，保留另一部分苷键，然后用薄层或气相色谱鉴定。 反应用的试剂为乙酸酐与不同酸的混合液， 常用的酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸(如氯化锌、三氟化硼等)。,四、苷键的裂解,反应机理： 乙酰解的反应机理与酸催化水解相似，它是以CH3CO+为进攻基团。 乙酰解的速度： 苷发生乙酰解的速度与糖苷键的位置有关。 苷键的乙酰解一般以1-6苷键最易断裂，其次为1-4苷键和1-3 苷键，而以1-2苷键最难开裂。,四、苷键的裂解,四、苷键的裂解,三、碱催化水解： 一般的苷对碱是稳定的，但是，酯苷(烯醇苷、酚苷)和-吸电子基取代的苷易为碱所水解

22、,如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。例如藏红花苦苷的水解：,四、苷键的裂解,原因：其中藏红花苦苷苷键的邻位碳原子上有受吸电子基团活化的氢原子，当用碱水解时引起消除反应而生成双烯结构。,四、酶催化水解 优点: 专属性高,条件温和. 应用：用酶水解苷键可以获知苷键的构型，可以保持苷元的结构不变，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。,四、苷键的裂解,四、酶催化水解 麦芽糖酶-水解-葡萄糖苷键 杏仁苷酶-水解-葡萄糖苷键,专属性较低 纤维素酶-水解-葡萄糖苷键,四、苷键的裂解,五、过碘酸裂解反应,用过碘酸氧化1,2-二元醇的反应可以用于苷键的水解,称

23、为Smith裂解,是一种温和的水解方法. 适用的情况:苷元结构不稳定, C-苷 不适用的情况: 苷元上也有1,2-二元醇反应的基本方法:,四、苷键的裂解,应用于碳苷的情况:,四、苷键的裂解,该反应的应用:,苷元不稳定的苷,以及碳苷用此法进行水解,可得到完整的苷元,这对苷元的研究具有重要的意义.,四、苷键的裂解,四、苷键的裂解,课堂小结:1、总结本次课所讲授的内容。第三节 糖的化学性质 氧化反应；糠醛形成反应（Molish反应）；羟基反应：醚化反应（甲基化）、酰化反应（酯化反应）、缩酮和缩醛化反应；羰基反应；和硼酸络合反应。第四节 苷键的裂解 酸催化水解反应；乙酰解反应；碱催化水解和消除反应；酶

24、催化水解反应和氧化开裂法（Smith降解法）。,作业与思考题:1、苷键裂解的常用方法有哪些？各有何优缺点？酸水解的反应机理如何？2、如何识别天然药物中可能存在糖和苷类成分？Molish反应阳性说明一定是苷类成分存在吗？,课后学习网络资源:1、维普资讯网-中文期刊门户专业文章阅2、http:/202.119.189.236:8087/ec3.0/C54/res/部分理论课课件(沈阳药科大学).rar3、http:/,糖和苷（三）,复习提问：1、回顾上次课内容2、一般糖和苷类化合物可以用什么试剂来鉴别？3、不同的苷键原子形成的苷酸催化水解的难易程度怎样?4、酶催化水解的专属性？5、根据提问情况进行

25、点评。,目的要求： 1、熟悉糖的核磁共振谱学特征：糖上的质子在1H-NMR谱上出现的大致位置。糖上的碳原子信号在13C-NMR上出现的大致位置。2、掌握根据J值判断多数糖苷端基碳原子构型的方法3、了解糖的提取分离,重点与难点：重点：苷键构型的决定方法难点： NMR色谱在确定糖和苷类结构及苷键构型上的意义,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、苷类化合物的理化性质,五、苷键的裂解,六、糖和苷的提取分离,七、糖链的结构测定,八、糖的核磁共振性质,第二章 糖和苷,概述,讨论引入糖是有效成分？还是无效成分？,概述,香菇多糖，是一种胸腺依靠性免疫调节剂，对肿瘤的生长均有抑制活性 ，临床用于

26、癌症治疗。 茯苓多糖具有抑制肿瘤生长,调节机体免疫作用，临床上茯苓多糖口服液 ，用于肿瘤患者放化疗脾胃气虚症者。 紫菜多糖有抗肿瘤流感衰老、免疫调节、抗突变、抗辐射、抗衰老、抗溃疡、抗内毒素以及对肿瘤化疗的减毒增效作用等多种药理作用.,概述,糖又称作碳水化合物(carbohydrates)，是自然界存在的一类重要的天然产物，是生命活动所必需的一类物质，和核酸、蛋白质、脂质一起称为生命活动所必需的四大类化合物。,苷类又称配糖体(glycoside)，是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。,糖和苷类的生理活性是多种多样的，糖是植物光合作用的初生产物，通过它进而合成了植

27、物中的绝大部分成分。一些具有营养、强壮作用的药物，如山药、何首乌、大枣等均含有大量糖类。,概述,概述,一 、提取 在提取时还必明确提取的目的，即要求提取的是原生苷、次生苷，还是苷元，然后根据要求进行提取，因为其提取方法是有差别的。 提原生苷 苷类常与水解苷类的酶共存，因此在提取时，必须抑制酶的活性，如不加注意，则往往提到的就不是原生苷。 常用的方法是在中药中加CaCO3,或用甲醇、乙醇或沸水提取，同时提取过程中要尽量勿与酸或碱接触，以免苷类水解。,五、糖及苷类的提取和分离,五、糖及苷类的提取和分离,黄芩的炮制-热水烫,二 、 分离方法 1 溶剂处理法 2 铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法 4 柱

28、色谱分离法,五、糖及苷类的提取和分离,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、苷类化合物的理化性质,五、苷键的裂解,六、糖和苷的提取分离,七、糖链的结构测定,八、糖的核磁共振性质,第二章 糖和苷,多糖的结构测定与常见天然产物有许多不同之处,本节不做详细介绍.只介绍其结构鉴定的一般程序。 一 、 纯度的测定 TLC，熔点，色谱鉴别 二 、 分子量及分子式的测定 近年来广泛应用质谱分析的方法则定分子量和分子式。,六、糖链结构的测定,三、 组成苷的苷元和单糖的鉴定 将苷用稀酸或酶进行水解，使生成苷元和各种单糖，然后再对这些水解产物进行签定。 (一) 苷元的结构鉴定 苷元的结构类型不一，其

29、方法将在有关章节中逐一介绍。 (二) 组成苷中糖的种类鉴定 1、通常采用PC、TLC等方法对水解液进行鉴定 2、也可以直接通过解析苷的或二维NMR谱进行鉴定。,六、糖链结构的测定,(三)苷中糖的数目的测定 1、采用光密度扫描法测定备单糖斑点的含量，算出各单糖的分子比，以推测组成苷的糖的数目。 2、利用质谱测定苷和苷元的分子量，然后计算其差值，并由此求出糖的数目。 3、利用氢谱，根据出现的糖端基质子的信号数目来确定苷中糖分子的数目 4、将苷制成全乙酰化或全甲基化衍生物，根据在氢谱中出现的乙酰氧基或甲氧基信号的数目，推测出所含糖的数目。,六、糖链结构的测定,四、苷分子中苷元和糖、糖和糖之间连接位置

30、的确定 (一)苷元和糖之间连接位置的确定 1、以前通过分析由化学降解或酶解得到的产物来确定糖与苷元之间的连接位置 2、现在这种方法逐渐被NMR谱的解析所取代。 13C-NMR谱中，苷元羟基因与糖结合成苷，故可产生苷化位移。利用苷化位移规律，将苷和苷元的碳谱相比较，就可以很容易地辨别出苷元的哪个碳原子与糖相连接。,六、糖链结构的测定,(二)糖与糖之间连接位置的确定 可采用化学方法或光谱(NMR)分析法进行。 1化学方法部分水解法 1）以缓和酸水解和酶水解法最为常用。缓和酸水解多使用低浓度的无机强酸或中强度的有机酸(如草酸)进行水解，可使苷中的部分糖水解脱去。例如：,六、糖链结构的测定,2）利用苷

31、的乙酰解，使开裂一部分苷键，保留另一部分苷键，分析水解产物中得到的乙酰化低聚糖，也可以确定糖的连接顺序。 3）此外还可以将苷的全甲基化物进行甲醇解（类似于水解），然后分析其甲醇解产物，也可以获得有关糖与糖之间连接顺序的信息。,六、糖链结构的测定,一般方法是：先将苷进行全甲基化，然后用含69盐酸的甲醇进行甲醇解（类似于水解） ，即可得到末完全甲醚化的各种单糖，而连接在最末端的一定是全甲醚化的单糖。根据这些甲醚化的单糖中羟基的位置，即可对糖与糖之间的连接位置作出判断。,采用的方法通常是将这些甲醚化的单糖进行了TLC鉴定，并与标准品对照。近来亦有用GC-MS联用仪对其进行鉴定的报道。全甲基化苷的甲醇

32、解反应如下：,六、糖链结构的测定,如： 上式中，苷通过全甲基化及甲醇解反应后，将甲醇解的产物进行TLC鉴定。由于后者是全甲基化的木糖，因此可推断木糖是在末端，而前者是未完全甲醚化的葡萄糖，在其C3位上有一羟基，因此可推断它不仅与苷元相连，并在C3位上与木糖相连接。,六、糖链结构的测定,苷的甲基化反应常用的方法主要有以下四种，前两种为经典的方法,后两种是半微量的现代方法。 (1)Haworth法：用硫酸二甲酯和氢氧化钠(或碳酸钠、碳酸钾)，其缺点是甲基化能力较弱，如果欲进行全甲基化反应，必须进行多次反应才能达到目的， (2)Purdie法：用碘甲烷和氧化银为试剂(一般可在丙酮或四氢呋喃中进行)，

33、但因氧化银具有氧化作用，只能用于苷的甲基化而不能用于还原糖的甲基化。,六、糖链结构的测定,(3)Kuhn改良法：在二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，加入碘甲烷和氧化银或硫酸二甲酯及氢氧比钡(或氧化钡) 。本法的缺点是反应较缓慢。(4) Hakomari法(箱守法)：在二甲基亚砜(DMSO)溶液中，加入氢化钠，以碘甲烷进行甲基化反应，可以迅速完成。,六、糖链结构的测定,此法反应迅速、完全、无需特殊装置、可在室温下连续反应，是目前最常用的全甲基化方法。但因在反应中，所用二甲亚砜和NaH均呈强碱性，故分子中有酯键的苷类不宜用本法，而应采用Kuhn改良法进行全甲基化。,六、糖链结构的测定,五、苷键构型的确

34、定 糖与苷元之间的苷键及糖与糖之间的苷键属于缩醛键，因而都存在有糖端基碳原子的构型问题。确定苷键构型的方法主要有以下几种。 (一)利用酶水解进行测定 如麦芽糖酶一般能水解的为-苷键，能被苦杏仁苷酶水解的大多为-苷键。利用酶解法推断苷键构型时需注意并非所有的-苷键都能被苦杏仁苷酶所水解。 (二)利用NMR谱法测定 1 利用糖端基C1-H和C2-H的偶合常数 2 利用糖端基质子C1-C和C1-H的偶合常数 3 利用糖端基C1的13CNMR特征,六、糖链结构的测定,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、苷类化合物的理化性质,五、苷键的裂解,六、糖和苷的提取分离,七、糖链的结构测定,八、

35、糖的核磁共振性质,第二章 糖和苷,一 、糖的1HNMR特征,化学位移规律： 端基质子： 4.36.0ppm 特点：比较容易辨认 用途：1 、确定糖基的个数 2、 确定糖基的种类 3 、2D-NMR谱上糖信号的归属 4 、糖的位置的判断,七、糖的NMR特征,七、糖的NMR特征,甲基质子： 1.0ppm 特点：比较容易辨认 用途：1、 确定甲基五碳糖的个数2 、确定甲基五碳糖的种类3 、确定甲基五碳糖的位置4 、2D-NMR谱上甲基五碳糖 信号的归属,七、糖的NMR特征,其余质子信号： 3.24.2ppm 特点: 信号集中,难以解析 归属: 往往需借助2D-NMR技术.,七、糖的NMR特征,1.对

36、象：六碳吡喃醛糖的优势构象为C1型2-H为直立键时糖质子P99平直 -D- -D-小大（适用对象更小） 当六碳醛糖的优势构象为C1型2-H为直立键时，1位苷键的取向不同，1-H与2-H的两面角不同，偶合常数亦不同： -D-和-L-型糖的1-H和2-H键 为双直立键，=180，Jaa=68Hz -D-和-L-型糖的1-H为平伏键， =60，Jae=24Hz,七、糖的NMR特征,因此，六碳醛糖的优势构象为C1型，其中C2构型与D-葡萄糖相同的D-半乳糖、D-阿洛糖的优势构象中2-H均为直立键，其成苷键时，端基质子与2-H的偶合常数均为4Hz左右；而当其成苷时，端基质子与2-H的偶合常数均为8Hz左

37、右。,七、糖的NMR特征,- D-葡萄糖苷 -D-半乳糖苷 -D-阿洛糖苷,例如： - D-葡萄糖和-D-葡萄糖的混合物在氢谱上显示两个端基质子信号，不仅化学位移有差别，偶合常数差别也很明显。其中- D-葡萄糖的端基质子信号为4.6，J=8Hz。而- D-葡萄糖的端基质子信号为5.2，J=4Hz。,七、糖的NMR特征,但是当2-H为平伏键的情况下，1-H无论处于平伏键还是直立键，与2-H的两面夹角均约60度，故不能用该法判断苷键构型。,七、糖的NMR特征,因此，六碳醛糖中C2构型与葡萄糖不一致的D-甘露糖的苷键，就不能用端基质子的偶合常数来判断其构型。,-D-甘露糖苷 -D-甘露糖苷,例如：

38、- D-甘露糖和-D-甘露糖的混合物在氢谱上虽显示两个端基质子信号，化学位移有差别，但偶合常数差别很不明显。,七、糖的NMR特征,同样，甲基五碳糖中的L-鼠李糖的C2构型虽与D-葡萄糖相同，但其优势构象为1C式，2-H为平伏键，其苷键的构型亦不能用该方法判断。,七、糖的NMR特征,2.对象：大多数吡喃糖平直 -D- -D-大小（适用对象更大） 利用端基质子和端基碳的偶合常数，即JC1-H1来区别。如吡喃糖苷的1-H是平伏键质子(-D苷键)时，该J值为170-175Hz，而1-H是直立键质子( -D苷键)时，该J值为160-165Hz。,七、糖的NMR特征,3. 糖的13CNMR特征,糖上碳信号

39、可分为几类，大致范围为： 1. CH3 18ppm 甲基五碳糖的C6，一般有几个信号(扣除苷元中的甲基)可表示有几个甲基五碳糖存在。 2. CH2OH 62ppm C5或C6 3. CHOH 7085ppm 糖氧环上的C2C4 4. -O-CH-O- 98100ppm 端基C1或C2, 在此范围内有几个信号可视为有几种糖存在于糖链的重复单位中。,七、糖的NMR特征,一般来说，碳原子上有-OH的较带-OH的，信号较在高场处。如具有C1构象的D-葡萄糖苷的端基碳信号，-D型的为97101101ppm，便此可区别-和-异构体。,七、糖的NMR特征,课堂小结:1、总结本次课所讲授的内容；重点掌握苷键构型的决定方法,作业与思考题:1、杀酶保苷的方法有哪些？2、从天然药物中提取苷类成分需要考虑哪些问题？3、如何确定苷键的的相对构型和绝对构型？4、用酸水解苷以获得苷元时，为防止苷元结构发生改变，在操作中可采用什么措施？,课后学习网络资源:1、http:/61.187.179.69/ec2006/C263/zjjs-4.htm南华大学天然药物化学精品课程2、http:/202.119.189.236:8087/ec3.0/C54/res/部分理论课课件(沈阳药科大学).rar3、http:/,