沈阳药科大学天然药物化学课件——第二章-糖和苷

大家好大家好1天然药物化学天然药物化学 Chemistry of Natural Products Chemistry of Natural Products 卫生部规划教材卫生部规划教材第四版第四版2Natural Products Chemistry第二章 糖和苷糖和苷 (Saccharide and Glycoside)3基本内容基本内容v常见的几种单糖的结构特征；常见的几种单糖的结构特征；v糖的化学性质：过碘酸氧化、糖的化学性质：过碘酸氧化、Smith降解、醚化降解、醚化 反应、酰化反应、缩酮和缩醛反应，以及硼酸反应、酰化反应、缩酮和缩醛反应，以及硼酸 络合反应；络合反应；v苷键的裂解规律和特征苷键的裂解规律和特征；v糖的核磁共振谱学特征：糖上的质子在糖的核磁共振谱学特征：糖上的质子在1H-NMR 谱及碳原子信号在谱及碳原子信号在13C-NMR上出现的大致位上出现的大致位 置。根据置。根据J值判断多数糖苷端基碳原子构型。苷值判断多数糖苷端基碳原子构型。苷 化位移规律。化位移规律。4 基本要求基本要求 掌握掌握苷键的裂解规律和影响因素。苷键的裂解规律和影响因素。熟悉熟悉苷结构特征、分类和鉴别方法；及糖苷苷结构特征、分类和鉴别方法；及糖苷 的核磁性质和苷化位移规律。的核磁性质和苷化位移规律。5第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解第五节第五节 提取分离提取分离第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定 本本 章章 内内 容容6单糖（单糖（monosaccharide）：糖的基本单位，）：糖的基本单位，又称碳又称碳水水 化合物化合物(Carbohydrates),为多羟基的醛为多羟基的醛（polyhydroxylaldehyde)或多羟基酮或多羟基酮（polyhydroxyketone）。为重要的一次代谢产物为重要的一次代谢产物.具有醛基的单糖称为醛糖具有醛基的单糖称为醛糖（aldose），具有酮基的单糖称为为酮糖），具有酮基的单糖称为为酮糖（ketose）。）。第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学一一 糖的定义糖的定义7以以D-葡萄糖（葡萄糖（D-glucose）为例：）为例：Fischer投影式投影式Haworth式式Haworth简式简式优势构象式优势构象式第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学单糖的表示方法：单糖的表示方法：Fischer、Haworth、优势构象式、优势构象式二二 糖的表示方法糖的表示方法8 最早系统反应单糖立体结构的为最早系统反应单糖立体结构的为Fischer投影式投影式D、L-甘油醛甘油醛规则：规则：碳主链竖直放置，碳主链竖直放置，醛基（羰基）位于顶端，醛基（羰基）位于顶端，羟甲基位于底端，链上中羟甲基位于底端，链上中间碳上的取代基水平放置间碳上的取代基水平放置两端。两端。投影式中，水平键投影式中，水平键朝向平面前，竖直健位于朝向平面前，竖直健位于平面后平面后。第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学9部分单糖的部分单糖的Fischer投影式如下：投影式如下：D木糖木糖 D果糖果糖 D葡萄糖葡萄糖 L鼠李糖鼠李糖D-xylose D-fructose D-glucose L-rhamnose第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学10 D-glucose第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学11第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学三三 糖的氧环糖的氧环D-葡萄糖-D-萄萄呋喃糖-D-萄萄呋喃糖-D-萄萄吡喃糖-D-萄萄吡喃糖五元氧环呋喃环六元氧环吡喃环 单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构12第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学四四 糖的绝对构型糖的绝对构型 习惯上将单糖的最后一个手性碳原子（距离羰习惯上将单糖的最后一个手性碳原子（距离羰基最远的手性碳）的构型定为单糖的绝对构型。基最远的手性碳）的构型定为单糖的绝对构型。1 Fischer投影式中单糖投影式中单糖D、L构型的规定构型的规定 相对于左右旋（相对于左右旋（L、D）甘油醛而来，以距离醛）甘油醛而来，以距离醛基（或羰基）基（或羰基）最远的手性碳原子上的最远的手性碳原子上的OH而定而定，向，向右右为为D-构型构型；向；向左左为为L-构型构型。D、L-甘油醛甘油醛13D-构型构型L-构型构型第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学D-甘油醛甘油醛L-甘油醛甘油醛D-木糖木糖L-鼠李糖鼠李糖142 Haworth式中，绝对构型的判定：式中，绝对构型的判定：1)六碳醛糖和甲基五碳糖六碳醛糖和甲基五碳糖 构成的吡喃糖：构成的吡喃糖：C5上的上的取代基：向取代基：向上上为为D型，向型，向下下为为L型。型。D-L-六碳醛糖构成的呋喃型，六碳醛糖构成的呋喃型，因因C5、C6部分成为环外侧部分成为环外侧链，构型判断仍以链，构型判断仍以C5为标准，为标准，C5-R者为者为D型糖型糖,C5-S者者为为L型糖。型糖。R第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学152 Haworth式中，绝对构型的判定：式中，绝对构型的判定：2)五碳醛糖构成的吡喃糖：五碳醛糖构成的吡喃糖：C4上的取代基：向上的取代基：向上上为为L型，向型，向下下为为D型。型。L-D-第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学3)五碳醛糖构成的呋喃糖：五碳醛糖构成的呋喃糖：C4上的取代基：向上的取代基：向上上为为D型，向型，向下下为为L型。型。L-D-16第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学五五 糖的端基差向异构糖的端基差向异构差向异构体差向异构体：具有多个手性中心的化合物，只：具有多个手性中心的化合物，只有一个手性中心不同而形成的异构体。有一个手性中心不同而形成的异构体。端基差向异构体端基差向异构体：单糖成环后形成了一个新的：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，具有异构体称为端基差向异构体，具有、两种构两种构型。型。17第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学1 Fischer投影式中端基差向异构体构型的确定投影式中端基差向异构体构型的确定同同异异：C1-OH（端基碳）与距离羰基最远的手（端基碳）与距离羰基最远的手性碳原子上的性碳原子上的OH在同侧者为在同侧者为型型,异侧者为异侧者为型型.五五 糖的端基差向异构糖的端基差向异构异异同同D-glucose182 Haworth式中式中端基差向异构体构型的确定端基差向异构体构型的确定：1)六碳醛糖和甲基五碳糖构成的吡喃糖：六碳醛糖和甲基五碳糖构成的吡喃糖：-第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学同同异异：C1-OH（端基碳）与距离羰基最远的手（端基碳）与距离羰基最远的手性碳原子上的性碳原子上的C5-OH 在同侧者为在同侧者为 型型,异侧者异侧者为型为型.192 Haworth式中端基差向异构体构型的确定：式中端基差向异构体构型的确定：2)五碳醛糖构成的吡喃糖：五碳醛糖构成的吡喃糖：C1-OH和和C4-OH 在同在同侧侧 者为者为 型型,异侧者为异侧者为型型.第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学-3)五碳醛糖构成的呋喃糖：五碳醛糖构成的呋喃糖：C1-OH和和C4-取代基在取代基在 同侧者为同侧者为 型型,异侧者为异侧者为型型.-20第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学、表示的是糖端基碳的相对构型，从表示的是糖端基碳的相对构型，从端基碳绝对构型来看：端基碳绝对构型来看：-D和和-L，-D和和 L型糖（优势构象一样时）的端基碳的绝对型糖（优势构象一样时）的端基碳的绝对构型是一样的构型是一样的-D-L21第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学六六 糖的构象糖的构象 单糖的构象式单糖的构象式呋喃型糖呋喃型糖:五元氧环五元氧环,信封式信封式吡喃型糖吡喃型糖:椅式构象为优势构象椅式构象为优势构象(C1,1C式式)4C1式式,简称简称C1式式1C4式式,简称简称1C式式22第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学六六 糖的构象糖的构象a 键键 e 键的书写方法：键的书写方法：面上的碳面上的碳a键键在面上在面上 面下的碳面下的碳a键键在面下在面下 e 键键隔键平行隔键平行23D型糖型糖L型糖型糖RSRRSSRS规律规律1：D型糖采取型糖采取C1式更稳定，式更稳定，L型葡萄糖采取型葡萄糖采取1C式。式。规律规律2：-构型的端基构型的端基OH总是处于平伏键。总是处于平伏键。以以DL-葡葡萄萄糖糖为为例例总总结结：24必须记住的十种常见单糖：必须记住的十种常见单糖：23423525第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解第五节第五节 提取分离提取分离第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定 本本 章章 内内 容容26一一一一.糖的分类（按照糖单位数目）糖的分类（按照糖单位数目）糖的分类（按照糖单位数目）糖的分类（按照糖单位数目）1.单糖单糖:(1)单糖：单糖：五碳醛糖五碳醛糖,六碳醛糖六碳醛糖,六碳酮糖六碳酮糖,甲基五碳醛糖甲基五碳醛糖,支碳链糖支碳链糖 (2)单糖衍生物单糖衍生物:氨基糖氨基糖,去氧糖去氧糖,糖醛酸糖醛酸,糖醇糖醇,环醇环醇第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类27天然界的单糖从三碳糖至八碳糖都有存在。天然界的单糖从三碳糖至八碳糖都有存在。最简单的醛糖最简单的醛糖 甘油醛（甘油醛（glyceraldehyde）最简单的酮糖最简单的酮糖 二羟基丙酮（二羟基丙酮（1,3dihydroxyacetone）甘油醛甘油醛二羟基丙酮二羟基丙酮第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学282.低聚糖类低聚糖类 2-9个单糖通过苷键结合而成的直链或支链聚个单糖通过苷键结合而成的直链或支链聚糖。糖。3.多聚糖类多聚糖类 (1)植物多糖植物多糖:淀粉淀粉,纤维素纤维素,果聚糖果聚糖,半纤维素半纤维素,树胶树胶,粘液质。粘液质。(2)动物多糖动物多糖:糖原糖原,甲壳素甲壳素,肝素肝素,硫酸软骨素硫酸软骨素,透明质酸。透明质酸。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类29二二二二 苷的分类苷的分类苷的分类苷的分类 苷苷(配糖体配糖体):由糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等由糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等的端基碳上的羟基与另一非糖物质（苷元）通过缩的端基碳上的羟基与另一非糖物质（苷元）通过缩合形成的化合物称为苷，故有合形成的化合物称为苷，故有苷和苷和苷之分苷之分。分类：分类：根据生物体内的存在形式根据生物体内的存在形式:原生苷原生苷,次生苷次生苷 根据所连单糖的个数根据所连单糖的个数:单糖苷单糖苷,双糖苷等双糖苷等 根据糖链的数目根据糖链的数目:单糖链苷单糖链苷,双糖链苷双糖链苷 根据苷元的不同根据苷元的不同:黄酮苷黄酮苷,蒽醌苷蒽醌苷 根据生物活性或特性根据生物活性或特性:强心苷强心苷,皂苷皂苷 根据根据苷键原子苷键原子:氧苷氧苷,氮苷氮苷,硫苷硫苷,碳苷碳苷第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类30根据苷键原子分类根据苷键原子分类:1.氧苷氧苷(O-苷苷)醇苷醇苷:苷元为醇。如：苷元为醇。如：红景天苷红景天苷第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类酚苷：酚苷：苷元为酚。如：苷元为酚。如：天麻苷天麻苷 氰苷氰苷:指苷元为指苷元为-羟腈羟腈形成的苷形成的苷,易分易分解成醛或酮和氢氰酸。解成醛或酮和氢氰酸。如：苦杏仁苷如：苦杏仁苷31 酯苷酯苷(酰苷酰苷):):苷元的苷元的羧酸羧酸基与糖或糖衍生物的半缩醛基与糖或糖衍生物的半缩醛(半缩酮半缩酮)羟羟基脱水缩合成苷基脱水缩合成苷.如：如：山慈菇苷山慈菇苷A第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类1.氧苷氧苷(O-苷苷)吲哚苷吲哚苷:苷元为苷元为吲哚醇吲哚醇 如：靛苷如：靛苷根据苷键原子分类根据苷键原子分类:322.硫苷硫苷:苷元的苷元的巯基巯基与糖或糖的衍生物的半缩醛与糖或糖的衍生物的半缩醛(半缩酮半缩酮)羟基脱水缩合成苷羟基脱水缩合成苷.如：白芥子苷如：白芥子苷第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类根据苷键原子分类根据苷键原子分类:3.氮苷氮苷(N-苷苷):苷元的苷元的胺基胺基与糖或糖的衍生物的半缩醛与糖或糖的衍生物的半缩醛(半缩半缩酮酮)羟基脱水缩合成苷化合物羟基脱水缩合成苷化合物.如：腺苷如：腺苷33 4.碳苷（碳苷（C-苷）苷）:苷元苷元碳上的氢碳上的氢与糖或糖的衍生物的半缩醛与糖或糖的衍生物的半缩醛(半缩酮半缩酮)羟基脱水缩合成苷羟基脱水缩合成苷.苷元多为间苯二酚、间苯三酚类化苷元多为间苯二酚、间苯三酚类化合物，常见黄酮、蒽醌、酚酸类。合物，常见黄酮、蒽醌、酚酸类。如：牡荆素如：牡荆素第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类根据苷键原子分类根据苷键原子分类:34第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解第五节第五节 提取分离提取分离第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定 本本 章章 内内 容容35一一 一般性质一般性质 1.溶解性：溶解性：糖糖:小分子糖极性大小分子糖极性大,水溶度大水溶度大;多糖多糖随聚合度增随聚合度增大大,水溶度下降水溶度下降.2.极性极性:单糖单糖双糖双糖叁糖叁糖 苷的极性苷的极性:苷元苷元单糖苷单糖苷双糖苷双糖苷 伯碳伯碳 仲碳仲碳 银镜反应银镜反应(Tollen reaction):以以Ag+为氧化剂为氧化剂 费林反应费林反应(Fehling reaction):以以Cu2+为氧化剂为氧化剂 过碘酸反应过碘酸反应:氧化邻二羟基等氧化邻二羟基等,生成醛等生成醛等.主要作用于：主要作用于：邻邻二二醇醇、-氨氨基基醇醇、-羟羟基基醛醛（酮酮）、邻邻二二酮酮和某些活性次甲基等结构和某些活性次甲基等结构第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质38邻羟基：邻羟基：第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质39-羟基酮：羟基酮：-氨基醇：氨基醇：邻二酮：邻二酮：第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质40反应特点反应特点：反应定量进行（试剂与反应物基本是反应定量进行（试剂与反应物基本是1:1）；）；在水溶液中进行或有水溶液（否则不反应）；在水溶液中进行或有水溶液（否则不反应）；反应速度：顺式反应速度：顺式 反式反式 （因顺式易形成环式中间体）；（因顺式易形成环式中间体）；游离单糖产物及消耗过碘酸用游离单糖产物及消耗过碘酸用Fischer式计算式计算;成苷时糖产物及消耗过碘酸用成苷时糖产物及消耗过碘酸用Haworth式计算式计算;在异侧不能扭转的邻二醇不起反应。在异侧不能扭转的邻二醇不起反应。第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质41第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质 以以D-葡萄糖为例对其葡萄糖为例对其Fischer式和式和Haworth式消耗式消耗过碘酸的计算：过碘酸的计算：需要需要5 5分子过碘酸分子过碘酸42在异侧不能扭转的邻二醇不起反应，如：在异侧不能扭转的邻二醇不起反应，如：第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质1,6-D-葡萄呋喃糖酐葡萄呋喃糖酐1,6-D-葡萄呋喃糖酐葡萄呋喃糖酐43用途用途：推测糖中邻二推测糖中邻二-OH多少多少；（试剂与反应物基本是（试剂与反应物基本是1:1）；）；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖；第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质具有三羟基可产生甲酸具有三羟基可产生甲酸无甲酸产生无甲酸产生44推测低聚糖和多聚糖的聚合度推测低聚糖和多聚糖的聚合度；推测推测1,3连接还是连接还是1,4连接连接（糖与糖连接的位置）（糖与糖连接的位置）鉴别糖的种类：氨基糖反应中有氨气产生鉴别糖的种类：氨基糖反应中有氨气产生第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质-D-glucose45二、化学性质二、化学性质 2.糠醛形成反应糠醛形成反应（Molish反应）反应）第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质单糖单糖浓酸浓酸（4-10N）加热加热 -3H2O呋喃环结构呋喃环结构多糖多糖矿酸矿酸10%HCl单糖单糖脱水脱水糠醛糠醛5-羟甲糠醛羟甲糠醛46Molish反应：反应：样品样品+浓浓H2SO4 +-萘酚萘酚 棕色环棕色环多糖、低聚糖、单糖、苷类多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反应反应均为阳性均为阳性第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质糠醛衍生物糠醛衍生物芳胺或酚类芳胺或酚类+显色显色（苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮）（苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮）47二、化学性质二、化学性质3.羟基反应羟基反应 糖的糖的-OH反应反应醚化、酯化和缩醛（酮）化醚化、酯化和缩醛（酮）化。反应活性顺序：反应活性顺序：半半缩缩醛醛羟羟基基（C1-OH）伯伯醇醇基基（C6-OH）仲仲醇醇（伯伯醇醇因因其其处处于于末末端端的的空空间间，对对反反应应有有利利，因因此此活活性性高于仲醇。）高于仲醇。）第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质483.1 醚化反应（甲基化）醚化反应（甲基化）Haworth法（不常用）法（不常用）含含糖糖样样品品+Me2SO4+30%NaOH 醇醇-OH全全甲甲基基化化（需反复多次）（需反复多次）用红外光谱判断是否有用红外光谱判断是否有-OH吸收峰吸收峰 制备成甲苷制备成甲苷 用限量试剂，即克分子比用限量试剂，即克分子比1 1时，可得甲苷。时，可得甲苷。第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质493.1 醚化反应（甲基化）醚化反应（甲基化）Purdic法法 样品样品+MeI+Ag2O 全甲基化（醇全甲基化（醇-OH）只只能能用用于于苷苷，不不宜宜用用于于还还原原糖糖（即即有有C1-OH的的糖糖）。因。因Ag2O有氧化作用，可使有氧化作用，可使C1-OH氧化。氧化。Hakomori法（箱守法）法（箱守法）样品样品+DMSO+NaH+MeI 全甲基化（一次）全甲基化（一次）该该 反反 应应 是是 在在 非非 水水 溶溶 剂剂 中中，即即 二二 甲甲 基基 亚亚 砜砜（DMSO）溶液中进行反应。）溶液中进行反应。第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质503.1 醚化反应（甲基化）醚化反应（甲基化）重氮甲烷法（重氮甲烷法（CH2N2）样品样品+CH2N2/Et2O+MeOH 部分甲基化部分甲基化 （-COOH、-CHO等）等）3.2酰化反应（酯化反应）酰化反应（酯化反应）羟羟基基活活性性与与甲甲基基化化反反应应相相同同，即即C1-OH、C6-OH较较易易、C3最最难难。由由于于C2位位取取代代后后，引引起起的的空空间障碍，使得间障碍，使得C3最难被酰化。）最难被酰化。）利用酰化可判断糖上利用酰化可判断糖上-OH数目、保护数目、保护-OH等。等。第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质513.3 缩酮和缩醛化反应缩酮和缩醛化反应 酮酮或或醛醛在在脱脱水水剂剂如如矿矿酸酸、无无水水ZnCl2、无无水水CuSO4等等存存在在下下可可与与多多元元醇醇的的二二个个有有适适当当空空间间位位置置 的的 羟羟 基基 易易 形形 成成 环环 状状 缩缩 酮酮（ketal）和和 缩缩 醛醛（acetal）。）。酮类酮类易与易与顺邻顺邻-OH生成生成 五元环状物五元环状物 醛类醛类易与易与1,3-双双-OH生成生成 六元环状物六元环状物 第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质52 糖糖 +丙酮丙酮 五元环缩酮五元环缩酮 (异丙叉衍生物异丙叉衍生物)六碳醛糖六碳醛糖 +丙酮丙酮 多为双异丙叉衍生物多为双异丙叉衍生物 例：例：第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质53二、化学性质二、化学性质4.羰基反应羰基反应还原糖还原糖+苯肼苯肼 糖腙糖腙（多为水溶性的）（多为水溶性的）还原糖还原糖+3分子苯肼分子苯肼 糖脎糖脎（较难溶于水）（较难溶于水）*2-去氧糖不能成脎（因C2上无-OH）。应用应用糖的鉴定、分离和纯化。糖的鉴定、分离和纯化。第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质54 糖糖的的邻邻二二-OH可可与与许许多多试试剂剂生生成成络络合合物物，借借生生成成络络合合物物的的某某些些物物理理常常数数的的改改变变，可可以以有有助助于于糖糖的的分分离、离、鉴定鉴定和和构型构型推定。推定。重重要要的的如如：硼硼酸酸络络合合物物、钼钼酸酸络络合合物物、铜铜氨氨离离子子络合物等。络合物等。糖+硼酸 络合物 （酸性增加、可离子化）（H3BO3是接受电子对的是接受电子对的Lewis酸）酸）第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质二、化学性质二、化学性质5.5.硼酸络合反应硼酸络合反应55硼酸络合反应的硼酸络合反应的应用应用：络络合合后后，中中性性可可变变为为酸酸性性，因因此此可可进进行行酸酸碱碱中中和滴定；和滴定；可进行离子交换法分离；可进行离子交换法分离；可进行电泳鉴定；可进行电泳鉴定；在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上色谱。在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上色谱。第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质56第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解第五节第五节 提取分离提取分离第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定 本本 章章 内内 容容57六、苷键的裂解一一一一 苷键裂解的目的和应用苷键裂解的目的和应用苷键裂解的目的和应用苷键裂解的目的和应用 为为鉴鉴定定苷苷的的结结构构，如如糖糖和和糖糖的的连连接接方方式式、苷苷元元和糖的连接方式、糖的种类、个数等。和糖的连接方式、糖的种类、个数等。二二二二 苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：1.酸催化水解反应酸催化水解反应 2.乙酰解反应乙酰解反应 3.碱催化水解碱催化水解 4.酶催化水解反应酶催化水解反应 5.氧化开裂法（氧化开裂法（Smith降解法）降解法）第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解58二二二二 苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：1.1.酸催化水解反应酸催化水解反应 苷键属缩醛结构，易为稀酸水解。苷键属缩醛结构，易为稀酸水解。反反应应机机理理：苷苷原原子子先先质质子子化化，然然后后断断键键生生成成阳阳碳碳离子或半椅型的中间体，在水中溶剂化而成糖。离子或半椅型的中间体，在水中溶剂化而成糖。半椅型半椅型第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解59酸水解的规律：酸水解的规律：难易顺序难易顺序:C-苷苷S-苷苷O-苷苷N-苷苷醇苷醇苷酚苷酚苷,烯醇苷烯醇苷2-氨基糖氨基糖2-羟基糖羟基糖6-去氧糖去氧糖2-去氧糖去氧糖 2,6-二二去氧糖去氧糖(苷苷)吡喃糖苷吡喃糖苷呋喃糖苷呋喃糖苷;醛糖苷醛糖苷酮糖苷酮糖苷糖醛酸糖醛酸七碳糖七碳糖六碳糖六碳糖甲基五碳糖甲基五碳糖五碳糖五碳糖第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解60在构象相同的糖中在构象相同的糖中:a键键(竖键竖键)-OH多则易水解多则易水解。芳香苷较脂肪属苷易水解芳香苷较脂肪属苷易水解。如：酚苷如：酚苷 萜苷、甾苷萜苷、甾苷（因因苷苷元元部部分分有有供供电电结结构构，而而脂脂肪肪属属苷苷元元无无供供电电结构）结构）苷元为小基团苷元为小基团苷键苷键横横键比键比竖竖键易水解键易水解(e a)（横键易质子化）（横键易质子化）苷元为大基团苷元为大基团苷键苷键竖竖键比键比横横键易水解键易水解(a e)（苷的不稳定性促使其易水解）（苷的不稳定性促使其易水解）第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解61二二二二 苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：2.乙酰解反应乙酰解反应 常用试剂：常用试剂：醋酐醋酐+酸酸 所所用用酸酸如如：H2SO4、HClO4、CF3COOH或或Lewis酸（酸（ZnCl2、BF3）等。）等。反应条件：反应条件：一般是在室温放置数天。一般是在室温放置数天。反应机理：反应机理：与与酸酸催催化化水水解解相相似似，以以CH3CO+(乙乙酰酰基基，Ac）为进攻基团。为进攻基团。第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解62乙酰解反应易发生糖的端基异构化乙酰解反应易发生糖的端基异构化。第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解63乙酰解应用乙酰解应用酰酰化化可可以以保保护护苷苷元元上上的的-OH，使使苷苷元元增增加加亲亲脂脂性，可用于提纯和鉴定。性，可用于提纯和鉴定。乙乙酰酰解解法法可可以以开开裂裂一一部部分分苷苷键键而而保保留留另另一一部部分分苷键。苷键。第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解-苷键的葡萄糖双糖的反应速率：苷键的葡萄糖双糖的反应速率：（乙酰解难易程度）（乙酰解难易程度）（16）（14）（13）（12）64二二二二 苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：3.3.碱催化水解碱催化水解 一一般般苷苷键键对对稀稀碱碱是是稳稳定定的的，但但某某些些特特殊殊的的苷苷易易为碱水解，如：为碱水解，如：酯酯苷苷、酚酚苷苷、与与羰羰基基共共轭轭的的烯烯醇醇苷苷、-吸吸电电子子基取代的苷基取代的苷 第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解65C1-OH与与C2-OH：反式易水解，其产物为反式易水解，其产物为1,6-葡萄糖酐；葡萄糖酐；顺式产物为正常的糖。顺式产物为正常的糖。利用水解产物可判断苷键构型利用水解产物可判断苷键构型。第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解66二二二二 苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：4.酶催化水解反应酶催化水解反应特点特点：反应条件温和，专属性高；保持苷元结：反应条件温和，专属性高；保持苷元结构不变，判断苷键构型。构不变，判断苷键构型。常用的水解酶：常用的水解酶：杏仁苷酶：只水解杏仁苷酶：只水解-六碳醛糖苷键六碳醛糖苷键麦芽糖酶：麦芽糖酶：只水解只水解-D-葡萄糖糖苷键葡萄糖糖苷键纤维素酶：纤维素酶：只水解只水解-D-葡萄糖糖苷键葡萄糖糖苷键蜗牛酶：蜗牛酶：只水解只水解-苷键苷键转化糖酶：转化糖酶：只水解只水解-果糖苷键果糖苷键第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解67二二二二 苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：5.氧化开裂法（氧化开裂法（Smith降解法）降解法）试剂：试剂：过碘酸过碘酸(HIO4)、四氢硼钠、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸、稀酸 反应过程：反应过程：分三步反应。分三步反应。(1)NaIO4氧化开裂成醛氧化开裂成醛;(2)NaBH4还原成醇还原成醇;(3)酸化水解酸化水解.第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解68特点特点:条件温和，易得到原苷元条件温和，易得到原苷元 适合于苷元不稳定的苷和碳苷的裂解适合于苷元不稳定的苷和碳苷的裂解.第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解二二二二 苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：苷键裂解法：5.氧化开裂法（氧化开裂法（Smith降解法）降解法）69第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解第五节第五节 提取分离提取分离第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定 本本 章章 内内 容容70 一、提取一、提取 提取提取单糖、低聚糖、苷常用水或稀醇提取。单糖、低聚糖、苷常用水或稀醇提取。多糖用水或稀碱液提取多糖用水或稀碱液提取精制：精制：水提醇沉法水提醇沉法:醇溶为苷醇溶为苷,低聚糖低聚糖;沉淀为多糖沉淀为多糖 系统分离法系统分离法:EtOAc层层:单糖苷单糖苷;正丁醇层正丁醇层:低聚糖苷低聚糖苷,单糖单糖.第五节第五节 提取分离提取分离71 二、分离二、分离1.季铵盐沉淀法：季铵盐沉淀法：用于酸性多糖的分离用于酸性多糖的分离2.分级沉淀或分级溶解：分级沉淀或分级溶解：多糖在不同浓度的醇或丙多糖在不同浓度的醇或丙 酮中具有不同的溶解度。酮中具有不同的溶解度。3.离子交换色谱：离子交换色谱：适用于分离酸性适用于分离酸性,中性多糖和粘中性多糖和粘 多糖多糖4.纤维素柱色谱：纤维素柱色谱：兼有吸附色谱和分配色谱的性质兼有吸附色谱和分配色谱的性质5.纸色谱纸色谱:单糖的鉴定单糖的鉴定,展开剂展开剂BAW(n-BuOH:HAc:H2O 4:1:5,上相上相);极性小极性小,Rf值大值大.第五节第五节 提取分离提取分离72二、分离二、分离6.凝胶柱色谱凝胶柱色谱 常用凝胶常用凝胶:葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶(ephadex G),琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶(epharose Bio-gel),聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝胶(Bio-gel P)等等.洗脱剂洗脱剂:各种浓度的盐溶液及缓冲液各种浓度的盐溶液及缓冲液 分离多糖分离多糖,按分子大小和形状不同分离按分子大小和形状不同分离第五节第五节 提取分离提取分离73第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类第三节第三节 糖的理化性质糖的理化性质第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解第五节第五节 提取分离提取分离第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定 本本 章章 内内 容容74 一、糖的一、糖的一、糖的一、糖的1 1HNMRHNMR性质性质性质性质1.化学位移化学位移：糖端基质子：糖端基质子：4.3-6.0C6-CH3（鼠李糖）（鼠李糖）:1.0(3H,d,J=6Hz),其它碳上质子其它碳上质子:3.2-4.2第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质2.偶合常数偶合常数:J1,2判断苷键构型判断苷键构型吡喃型糖吡喃型糖C1式式苷键为苷键为-D或或-L型型,当当端基质子端基质子和和C2-H为竖键为竖键,J=6-8Hz;C2-H为为横键横键,J=2-4Hz.苷键为苷键为-D或或-L型型,端基质子为横键端基质子为横键,J=2-4Hz.75第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质D-葡萄糖葡萄糖可通过可通过J 值来判定端基碳构型值来判定端基碳构型76无法通过无法通过J值来判定值来判定第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质77所以无法通过所以无法通过J值来判断构型值来判断构型第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质 呋喃型糖偶合常数变化不大呋喃型糖偶合常数变化不大,不能用端基质子偶不能用端基质子偶合常数判断苷键构型合常数判断苷键构型78二、糖的二、糖的二、糖的二、糖的1313CNMRCNMR性质性质性质性质 1.化学位移及化学位移及偶合常数偶合常数端基碳：端基碳：95-105;CH-OH(C2、C3、C4)7085 CH2-OH(C6)62 左右左右 CH3 20第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质79Glc的一般的一般13C-NMR谱规律谱规律第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质80偶合常数偶合常数1JC1-H1:吡喃糖吡喃糖:(优势构象优势构象C1式式)-D或或-L型苷键型苷键,170-175Hz;-D或或-L型苷键型苷键,160-165Hz，用于苷键的判，用于苷键的判定。定。鼠李糖鼠李糖优势构象优势构象1C式式,-L型型,170-175Hz,-L型型160-165Hz第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质812.苷化位移苷化位移(Glycosylation shift,GS)定义定义：糖与苷元成苷后：糖与苷元成苷后,苷元的苷元的-C,-C和糖的和糖的端基碳的化学位移值发生了变化端基碳的化学位移值发生了变化,这种变化称这种变化称苷苷化位移化位移.应用应用:推测糖与苷元推测糖与苷元,糖与糖的连接位置糖与糖的连接位置,苷元被苷元被苷化碳的绝对构型及碳氢信号归属苷化碳的绝对构型及碳氢信号归属.第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质82规律规律：苷化位移值与苷元的结构有关，与糖的种类无苷化位移值与苷元的结构有关，与糖的种类无关。如：苷元为链状结构，端基碳的苷化位移关。如：苷元为链状结构，端基碳的苷化位移随着随着苷元为伯、仲、叔基而递减苷元为伯、仲、叔基而递减，苷元的，苷元的-C、-C变化不大。变化不大。当苷元为当苷元为环醇环醇时，羟基的时，羟基的-位无烷基取代，则位无烷基取代，则-C和端基碳的苷化位移值与开链的仲醇相似，和端基碳的苷化位移值与开链的仲醇相似，若有烷基取代，则苷化位移值与若有烷基取代，则苷化位移值与-C和糖的端基和糖的端基碳手性都有关系。具体如下：碳手性都有关系。具体如下：第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质83苷元苷元位有取代时的苷化位移：位有取代时的苷化位移：苷苷元元-碳碳手手性性和和糖糖端端基基手手性性都都为为R（或或S）时时，苷化位移值苷化位移值与苷元为与苷元为-位无取代的环醇相同位无取代的环醇相同。如：如：第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质84苷苷元元-碳碳和和糖糖端端基基碳碳手手性性不不同同时时，端端基基碳碳和和-碳碳的的苷苷化化位位移移值值比比苷苷元元为为-无无取取代代的的相相应应碳碳的的苷苷化位移值大约为化位移值大约为3.5个化学位移单位。个化学位移单位。第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质85酯苷、酚苷的苷化位移：酯苷、酚苷的苷化位移：当当糖糖与与-OH形形成成酯酯苷苷键键或或酚酚苷苷键键时时，其其苷苷化化位位移移值值较特殊，端基碳和苷元较特殊，端基碳和苷元-碳均向高场位移。碳均向高场位移。第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质86第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质酯苷、酚苷的苷化位移：酯苷、酚苷的苷化位移：87第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类第三节第三节 糖和苷的理化性质糖和苷的理化性质第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解第五节第五节 提取分离提取分离第六节第六节 糖的核磁共振性质糖的核磁共振性质第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定 本本 章章 内内 容容881.1.纯度测定纯度测定多糖纯品实质上是一定分子量范围的均一组分多糖纯品实质上是一定分子量范围的均一组分.常用方法常用方法:超离心法超离心法 高压电泳法高压电泳法(制成硼酸络合物制成硼酸络合物)凝胶色谱法凝胶色谱法 旋光测定法旋光测定法(分级沉淀分级沉淀,测比旋测比旋度度)第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定892.分子量测定分子量测定质谱法质谱法FDMS（场解析质谱）（场解析质谱）FABMS（快原子轰击质谱）（快原子轰击质谱）ESIMS（电喷雾质谱）（电喷雾质谱）MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解析电离飞（基质辅助激光解析电离飞行时间质谱）行时间质谱）第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定903.单糖的鉴定单糖的鉴定全水解全水解PC,TLC:与单糖对照品比较与单糖对照品比较-鉴定糖的种类鉴定糖的种类薄层扫描薄层扫描:测定单糖的分子比测定单糖的分子比气相色谱气相色谱,HPLC等定性定量分析等定性定量分析第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定914.糖连接位置的测定糖连接位置的测定糖链糖链(多糖多糖,苷苷)全甲基化全甲基化水解水解甲基化单糖甲基化单糖气相色谱定性定量分析气相色谱定性定量分析(游离羟基的部位为糖游离羟基的部位为糖的连接位置的连接位置)1HNMR:全乙酰化全乙酰化,测测1HNMR,CHOAc,CHOR,CH2OAc,CH2OR的质子信号化学位移不同的质子信号化学位移不同苷化位移苷化位移第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定925.糖链连接顺序的确定糖链连接顺序的确定部分水解法部分水解法:稀酸水解稀酸水解,甲醇解甲醇解,乙酰解乙酰解,碱水解等碱水解等质谱分析质谱分析:FABMS,FDMS,CIMS等等,分析质谱碎片分析质谱碎片(从外侧糖依次裂解从外侧糖依次裂解)13CNMR的弛豫时间的弛豫时间:外侧糖的自旋弛豫时间外侧糖的自旋弛豫时间T1比内比内侧糖大侧糖大.2DNMR(H-H COSY,HMQC,HMBC,NOESY,HOHAHA等等)第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定936.苷键构型的确定苷键构型的确定(和和 型型)核磁共振法；核磁共振法；糖端基质子糖端基质子JH1,2,;端基碳端基碳JC1,H1和和 化学位移化学位移酶解法；酶解法；分子旋光差法分子旋光差法(Klyne法法):将苷和苷元的分子旋将苷和苷元的分子旋 光差与组成该苷的糖的一对甲苷光差与组成该苷的糖的一对甲苷(和和 型型)的的 分子旋光度比较分子旋光度比较,数值相近的一个便是与之有数值相近的一个便是与之有 相同苷键者相同苷键者.红外法红外法：葡萄糖苷在葡萄糖苷在770、780 cm-1有强吸收有强吸收 峰。峰。第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定94The End 95