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1、第二章 糖和苷,2023年1月19日2时46分,2,第二章 糖和苷,第一节 单糖的立体化学 第二节 糖和苷的分类 第三节 糖的化学性质 第四节 苷键的裂解 第五节 糖的核磁共振性质第六节 糖链的结构测定第七章 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,3,概述,第一节 单糖的立体化学,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。按照其聚合程度可分为单糖、低聚糖（寡糖）和多糖等。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
2、子联接而成的化合物。,Fischer投影式：主碳链上下排列氧化程度较高的一端在上水平方向的价键和与之相结合的基团指向纸面的前方主碳链上下两端的价键和所结合的基团指向纸面后方,单糖结构的表示方法：,Fisher式,第一节 单糖的立体化学,以D-葡萄糖为例,2023年1月19日2时46分,5,第一节 单糖的立体化学,单糖结构的表示方法：,Fisher式 Haworth式成环状结构后，多了一个手性碳-端基碳,Haworth式：Fischer投影式的右侧基团一律写在Haworth式环的面下左侧基团一律写在面上将环状Fischer式的成环碳原子旋转120，使环张力为最小再将此投影式向右倾倒90,单糖结构
3、的表示方法：,Haworth式,Fisher式,第一节 单糖的立体化学,2023年1月19日2时46分,7,第一节 单糖的立体化学,绝 对 构 型：,离端基碳最远的碳原子的构型 D型 L型(Haworth式限于羰基碳与该原子成环的）,Fisher式,Haworth式,2023年1月19日2时46分,8,Haworth式五碳吡喃型糖C4位羟基面下D型糖，C4位羟基面上L型糖,第一节 单糖的立体化学,Haworth式甲基五碳、六碳吡喃型糖、五碳呋喃型糖C4-R或C5-R在面下L型糖，C4-R或C5-R在面上D型糖,2023年1月19日2时46分,9,第一节 单糖的立体化学,2023年1月19日2时
4、46分,10,第一节 单糖的立体化学,差向异构体：,单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，该原子成为端基碳，形成的一对异构体称为端基差向异构体，具有、两种构型。,C1相对于C5的构型，因此-D-糖和-L-糖的端基碳原子的构型是一样的。,Haworth式：1、五碳吡喃型糖，端基碳的羟基与C4羟基同侧型，异侧 型2、甲基五碳、六碳吡喃型糖、五碳呋喃型糖C4-R或C5-R与端基碳的羟基同侧 型，异侧型,Fischer式：新形成的羟基与距离端基碳最远的手性碳原子的羟基同侧型，异侧 型,2023年1月19日2时46分,11,第一节 单糖的立体化学,单糖的构象：,呋喃型糖:五元氧环,信封式吡喃型糖:椅式构象
5、为优势构象(C1,1C式),4C1式,简称C1式,1C4式,简称1C式,2023年1月19日2时46分,12,a 键 e 键的书写方法：面上的碳a键在面上 面下的碳a键在面下 e 键隔键平行,第一节 单糖的立体化学,单糖的构象：,2023年1月19日2时46分,13,一、单糖:已发现200多种,3C8C,多以结合态存在.可分为以下几类:1、五碳醛碳(aldopentoses)有L-阿拉伯糖(L-arabinose)，D-木糖(D-xylose)，D-来苏糖(D-lyxose)，D-核糖(D-ribose)等。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,14,2、六碳醛糖(aldoh
6、exose)常见的有D-葡萄糖(D-glucose)，D-甘露糖(D-mannose)，D-阿洛糖(D-allose)，D-半乳糖(D-galactose)等。其中以D-葡萄糖最为常见。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,15,3、六碳酮糖(ketohexose,hexulose)如D-果糖(D-fructose)，L-山梨糖(L-sorbose)等。下 图为-D-果糖的结构：,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,16,第二节 糖和苷的分类,4、甲基五碳糖 常见的有L-鼠李糖(L-rhamnose)，L-夫糖(L-fucose)和 D-鸡纳糖(D-quin
7、ovose)。如L-鼠李糖的结构。,2023年1月19日2时46分,17,5、支碳链糖 糖链中含有支链，如D-芹糖(D-apiose)和D-金缕梅糖(D-hamamelose,结构如下),第二节 糖和苷的分类,D-金缕梅糖,2023年1月19日2时46分,18,6、氨基糖(amino sugar)单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基。如庆大霉素的结构：,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,19,第二节 糖和苷的分类,7、去氧糖(deoxysugars)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、甲基五碳糖、2,6-二去氧糖及其3-O-甲醚等。该类糖在强心苷和微生
8、物代谢产物中多见，并有一些特殊的性质。如L-黄花夹竹桃糖(L-thevetose)是2,6-二去氧糖的3-O-甲醚。,碳霉糖,2023年1月19日2时46分,20,8、糖醛酸(uronic acid)单糖分子中的伯醇基氧化成羧基，常结合成苷类或多糖存在，常见的如葡萄糖醛酸(glucuronic acid)和半乳糖醛酸(galactocuronic acid)。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,21,糖醛酸易环合成内酯，在水溶液中呈平衡状态。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,22,第二节 糖和苷的分类,二、低聚糖(oligosaccharides，寡糖
9、)：由29个单糖通 过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖。分类：按单糖个数分为 单糖、二糖、三糖等；按有无游离的醛基或酮基分为还原糖和非还原 糖，若两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖 就没有 还原性。,2023年1月19日2时46分,23,化学命名：把除末端糖之外的叫糖基，并标明连接位置和苷键构型。,D-葡萄糖 1 2-D-果糖,樱草糖(primverose,还原糖),蔗糖(sucrose,非还原糖),6-O-D-xylopyranosyl-,D-glucopyranose,也可命名 D-木糖 1 6-D-葡萄糖,2-O-D-glucopyranosyl,D-fructofuranose,第
10、二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,24,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。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,25,三、多聚糖(polysaccharides,多糖)是由10个以上的单糖基通过苷键连接而成。聚合度：100以上至几千 性质：与单糖和寡糖不同，无甜味，非还原性 分类：1.按功能分 水不溶的 直糖链型，主要形成动植物的支持组织。ex.纤维素，甲壳素 溶于热水 形成胶体溶液，多支链型，动植物的贮存养料。ex.淀粉，肝糖元,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分
11、,26,2.按组成分 由一种单糖组成均多糖(homosaccharide)由二种以上单糖组成杂多糖(heterosaccharide)系统命名：均多糖：在糖名后加字尾-an，如葡聚糖为glucan。杂多糖：几种糖名按字母顺序排列后，再加字尾-an，如葡萄甘露聚糖为glucomannan.,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,27,四、苷类(glycoside)(又称配糖体)苷的定义：糖或糖的衍生物（氨基糖、糖醛酸等）的端基碳上的羟基与另一非糖物质(苷元或配基）通过缩合而成的化合物称为苷。苷类化合物的组成：苷元(配基)：非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌，三萜等。苷类 苷键：将二者
12、连接起来的化学键，通过O,N,S等原子或直接通过 N-N键相连 糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等),第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,28,苷类化合物的分类：根据生物体内的存在形式：分为原生苷、次级苷。根据连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷。根据苷元连接糖基的位置数：单糖链苷、二糖链苷。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。,苷类化合物的命名：以-in 或 oside 作后缀。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,29,一 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。
13、比较常见，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。较常见，如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,30,氰苷：主要是指-羟基腈的苷。该类化合物多为水溶性，不易结晶，在酸和酶催化时易于水解。生成的苷元-羟基腈很不稳定，立即分解为醛(酮)和氢氰酸。而在碱性条件下苷元易发生异构化。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，正是由于其中的苦杏仁苷(amygdalin)分解后可释放少量HCN的结果。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,31,第二
14、节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,32,酯苷：苷元的羟基与糖端基脱水而成的苷。酯苷的特点：苷键既有缩醛的性质，又有酯的性质，易为稀酸和稀碱水解。例如，存在于所有百合科植物，特别是郁金香属植物如杂种郁金香(Tulipa hybrida)中的化合物山慈菇苷A(tuliposide A)，有抗真菌活性。但该化合物不稳定，放置日久易起酰基酰基重排反应，苷元由C1OH转至C6OH上，同时失去抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯A(tulipalin A)。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,33,(5)吲哚苷：指吲哚醇和糖形成的苷，在豆科和蓼科中有分布，苷
15、元无色，但易氧化是暗蓝色的靛蓝，具有反式结构，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。,第二节 糖和苷的分类,靛 苷,2023年1月19日2时46分,34,二 硫苷：是糖的端基OH与苷元上巯基缩合而成的苷。如萝卜中的萝卜苷。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。经其伴存的芥子酶水解，生成的芥子油含有异硫氰酸酯类、葡萄糖和硫酸盐，具有止痛和消炎作用。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,35,三 氮苷：糖的端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
16、的苷。组成碳苷的苷元多为酚性化合物，如黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌和没食子酸等。尤其以黄酮碳苷最为常见。碳苷常与氧苷共存，它的形成是由 苷元酚羟基所活化的邻对位的氢与糖的端基羟基脱水缩合而成。因此，在 碳苷分子中，糖总是连在有间苯二酚或间苯三酚结构的环上。黄酮碳苷的糖基均在A环的6位或8位。碳苷类化合物具有溶解度小、难以水解的特点。,第二节 糖和苷的分类,2023年1月19日2时46分,36,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，8位直接与葡萄糖相结合。,第二节 糖和苷的分类,
17、2023年1月19日2时46分,37,一、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生氧化反应，一般都无选择性。1.-CHO的氧化反应,第三节 糖的化学性质,还原糖，邻二酚羟基，邻三酚羟基（+）水解前（-），水解后（+），低聚糖、多聚糖、苷,2023年1月19日2时46分,38,第三节 糖的化学性质,2.邻二羟基的氧化反应 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：（1）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，基本反应如下：,2023年1月19日2时46分,3
18、9,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,40,(2)作用机理：先生成五元环状酯的中间体。在酸性或碱性介质中，过碘酸以一价的H2IO5（水合离子）作用。上述机理可以解释在弱酸或中性介质中，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，故对同样的六碳吡喃糖苷，半乳糖和甘露糖苷的氧化速率比葡萄糖苷高。,第三节 糖的化学性质,另外,有些结构刚性较强，使得反式邻二醇固定在环的两侧而无扭转的可能，此时虽有邻二醇也不能发生过碘酸反应。因此，对阴性结果的判断应慎重。,2023
19、年1月19日2时46分,41,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,42,(3)反应特点：反应定量进行；在水溶液中进行或有水溶液（否则不反应）；反应速度：顺式 反式（因顺式易形成环式中间体）；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;在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应。,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,43,(4)用途：推测糖中邻二-OH多少；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖；,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,44,推测低聚糖和多聚糖的聚合度；推测1,3连接还是1,4连接（糖
20、与糖连接的位置）,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,45,二、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，再脱水生成同样的产物。五碳糖生成的是糠醛（R=H），甲基五碳糖生成的是5-甲糠醛（R=CH3)，六碳糖生成的是5-羟甲糠醛(R=CH2OH)。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。,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,46,Molish反应：样品+浓H2SO4+-萘酚 棕色环多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反
21、应均为阳性,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,47,三、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）C2-OH次之。羟基活性顺序C1C6C2C4C3（伯醇因其处于末端的空间，对反应有利，因此活性高于仲醇。）,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,48,（一）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
22、环状物,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,49,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）：,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,50,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）。,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,51,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。,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,52,（二）硼酸络合
23、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）,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,53,硼酸络合反应的应用：络合后，中性可变为酸性，因此可进行酸碱中和滴定；可进行离子交换法分离；可进行电泳鉴定；在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析。,第三节 糖的化学性质,2023年1月19日2时46分,54,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。
24、为此必先使用某种方法使苷键切断。酸催化水解反应 乙酰解反应 碱催化水解和消除反应 酶催化水解反应 氧化开裂法（Smith降解法）,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,55,一、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。,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,56,酸水解的规律：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）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。酮糖
25、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。,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,57,吡喃糖苷中：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 C5上有-COOH取代时，最难水（因诱导使苷原子电子密度降低）氨基取代的糖较-OH糖难水解，-OH糖又较去氧糖难水解。2,6-二去氧糖 2-去氧糖 3-去氧糖 羟基糖 2-氨基糖,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,58,在构象相同的糖中:a键(竖键)-OH多则易水解。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
26、结构，而脂肪属苷元无供电结构）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）,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,59,二、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。,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,60,乙酰解反应易发生糖的端基异构化。,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,61,
27、4反应速率：苷键邻位有电负性强的基团（如环氧基）可使反应变慢。-苷键的葡萄糖双糖的反应速率：（乙酰解易难程度）（16）（14）（13）（12）,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,62,5用途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。乙酰解法可以开袭一部分苷键而保留另一部分苷键。,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,63,三、碱催化水解和消除反应 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-吸电子基取代的苷,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,64,C1-OH与C2-OH：反式易水解，其产物为1
28、,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,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,65,-消除反应：苷键的-位有吸电子基团者，使-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13或14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-羟基糖酸。,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,66,-消除反应作用过程：,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,67,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
29、-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,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,68,四、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-葡萄糖苷键 纤维素酶（cellulase）同上 麦芽糖酶（maltase）水解-葡萄糖苷键,第四节 苷键的裂解,2023年1月19日2时46分,69,一、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
30、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。,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,70,2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,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,71,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
31、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,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,72,3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。,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,73,5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
32、-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,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,74,二、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513C-NMR在糖链结构测定中的应用,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,75,1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
33、定性定量。GLC常以甘露醇或肌醇为内标，用已知单糖作标准。,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,76,2单糖之间连接位置的决定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）13C-NMR测定：主要归属各碳信号，以确定产生苷化位移的碳。,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,77,3糖链连接顺序的决定 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。质谱分析。4苷键构型的决定 分子旋光差（klyne法）酶催化水解方法 1H-NMR判断糖苷键的相对构型 其它,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,7
34、8,1H-NMR判断糖苷键的相对构型在糖的1H-NMR中：端基质子5.0 左右 其它质子3.54.5 可通过C1-H与C2-H的偶合常数，来判断苷键的构型（、）例如：D-葡萄糖,糖链的结构测定,1H-NMR的化学位移有机物分子中的H与独立的质子不同，由于化学环境（周围电子）不同，引起核磁共振信号位置的变化称为化学位移,2023年1月19日2时46分,79,D-葡萄糖,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,80,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。条件：1、吡喃型糖 2、优势构象为C1 3、C2-OH在e键上（F式
35、右侧）,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,81,再如：其它 IR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：,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,82,513C-NMR在糖链结构测定中的应用端基碳97106 一般在13C-NMR谱中：如：D-葡萄糖,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,83,D-葡萄糖苷 C1型 97101 ppm 型 103106 ppm CH-OH(C2、C3、C4)7085 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。苷键
36、JC-H170Hz 苷键JC-H160Hz,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,84,苷化位移（glycosidation shift）糖苷化后，端基碳和苷元-C、-C化学位移值均发生了改变，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。,糖链的结构测定,伯醇苷苷与苷元比，-C向低场位移约8个化学位移单位，-C向高场位移约4个化学位移单位苷与该糖的甲苷比，端基碳向高场位移约1-2个化学位移单位,2023年1月19日2时46分,85,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,86,糖链的结构测定,2023年1月19日2时46分,87,一、提取 主要为溶剂法水、稀醇（单
37、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,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,88,二、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,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,89,1活性炭柱色谱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）上样量大，分离效果较好，适
38、合大量制备；来源容易，价格廉；缺点：无测定其吸附力级别的理想方法。,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,90,分类：粉末状活性炭颗粒细，总表面积大，吸附力及吸附量大。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。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。,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,91,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
39、 单糖等,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,92,2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。,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,93,3离子交换柱色谱除水提液中的酸、碱性成分和无机离子；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）,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,94,二、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.
40、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）,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,95,操作过程：除LH-20外，均在H2O中进行。将凝胶在适当的溶液中浸泡（多为洗脱剂）；待充分膨胀后装入层析柱；用洗脱液洗脱；收集、回收溶液，干燥。,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,96,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
41、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),第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,97,5季铵氢氧化物沉淀法季铵氢氧化物是一类乳化剂。,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,98,6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=24时进行 处理酸性多糖时，为防酸水解苷键，操作宜迅速。,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,99,7蛋白质除去法 用分级沉淀法
42、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。,第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,100,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),第七节 糖及苷的提取分离,2023年1月19日2时46分,101,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。）,
