2糖和苷-2-.ppt

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1、第三节糖和苷的理化性质第三节糖和苷的理化性质1.1.溶解性溶解性（1）糖小分子极性大，水溶性好 聚合度增大 水溶性下降。多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。单糖极性单糖极性 双糖极性双糖极性（与羟基和碳的分担比有关，即按-OH/C的分担情况而定）一、糖和苷的物理性质一、糖和苷的物理性质 （2）苷苷亲水性亲水性（与连接糖的数目、位置有关）（与连接糖的数目、位置有关）苷元苷元亲脂性亲脂性 溶解性：溶解性：苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元(如甾醇等

2、如甾醇等)的的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖基增多，单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，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。度也就增加。2.2.味觉味觉 单糖低聚糖甜味。多糖无甜味 （随着糖的聚合度增高，则甜味减小随着糖的聚合度增高，则甜味减小）苷类苷苷类类一一般般是是无无味味的的，但但也也有有很很苦苦的的和有甜味的，和有甜味的，苦 甜（比蔗糖甜300倍）（人参皂苷）（甜菊苷）二、糖的化学性质二、糖的化学性质（一）、氧化反应：（一）、氧化反应：单单糖糖分分子子中中有有醛醛(酮酮)羰羰基基、醇醇羟羟基基

3、和和邻邻二二醇醇等等结结构，均可以与一定的氧化剂发生氧化反应。构，均可以与一定的氧化剂发生氧化反应。其易氧化程度为 醛（酮）基伯醇基仲醇基 例如银镜反应（以例如银镜反应（以Ag+作为氧化剂作为氧化剂)，和斐林反，和斐林反应应(以以Cu2+作为氧化剂作为氧化剂)。但过碘酸和四醋酸铅的选择。但过碘酸和四醋酸铅的选择性较高，一般只作用于性较高，一般只作用于邻二羟基邻二羟基上。上。Ag+、Cu2+、Br2/H2O可将醛基氧化成羧基AgAg+、CuCu2+2+、BrBr2 2/H/H2 2O O糖分子化学反应的活泼性：端基碳原子端基碳原子 伯碳伯碳 仲碳仲碳 （即C1-OH、C6-OH、C2 C3 C4

4、-OH）以过碘酸反应为例来了解糖的氧化反应的应用过碘酸反应过碘酸反应主要作用于：邻二醇、-氨基醇、-羟基醛（酮）、邻二酮和某些活性次甲基等结构。邻羟基：-羟基酮：-氨基醇：邻二酮：反应特点：反应特点：反应定量进行（试剂与反应物基本是1:1）；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。FischerFischer式和式和HaworthHaworth式式消耗过碘酸的计算：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

5、是呋喃糖；推测低聚糖和多聚糖的聚合度；例：一多糖水解后仅例：一多糖水解后仅glc，经，经HIO4氧化共消耗氧化共消耗10个个分子分子HIO4，为，为14连接（通过波谱），那连接（通过波谱），那么是多少个糖？么是多少个糖？推测1,3连接还是1,4连接（糖与糖连接的位置）（二）、糠醛形成反应常用的酸：常用的酸：有机酸如硫酸、磷酸；无机酸如三氯乙酸、邻苯二甲酸、草酸。常常用用的的芳芳胺胺如苯胺、二苯胺、联苯胺；常常用用的的酚酚如苯酚、间苯酚、氨基酚、-萘酚、-萘酚。应用：应用：1、MolishMolish反应常用于糖和苷的检测反应。反应常用于糖和苷的检测反应。MolishMolish反应反应：样品样

6、品 +浓浓H H2 2SOSO4 4 +-+-萘酚萘酚 棕色棕色2、五碳糖、六碳糖、醛糖、酮糖及糖醛酸会形成不同的颜色可用于粗略区别。3、常用的糖的色谱显色剂：常用的糖的色谱显色剂：邻苯二甲酸邻苯二甲酸和和苯胺苯胺（三）、（三）、羟基反应羟基反应1 1缩酮和缩醛化反应缩酮和缩醛化反应 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和缩醛。酮酮类易与邻二醇邻二醇OH生成 五元环五元环状物 醛醛类易与1,3-二醇二醇OH生成 六元环六元环状物 糖+丙酮 五元环缩酮 (异丙叉衍生物)例：当糖具邻邻二二OHOH时，其生成五元环状物（异丙叉

7、衍生物）：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。二、糖的理化性质糖与丙酮生成五元环状缩酮糖与丙酮生成五元环状缩酮异丙叉衍生物异丙叉衍生物苯甲醛与糖生成六元环状缩醛苯甲醛与糖生成六元环状缩醛苯甲叉衍生物苯甲叉衍生物缩酮和缩醛化反应缩酮和缩醛化反应丙酮丙酮 应应 用：用：缩缩酮酮和和缩缩醛醛衍衍生生物物对对碱碱稳稳定定对对酸酸不不稳稳定定，可可以以作作为为某某些些羟羟基基的的保保护护剂剂，也也可可以以用用于于推推测测结结构构中中有有无无顺顺邻邻二二醇醇羟羟基基或或1，3-二二醇醇羟羟基基，还还可可以以推推测测特特定定的

8、的氧氧环大小。环大小。2.硼酸的络合反应 糖及其它许多具有邻二羟基的化合物可与硼酸（钼酸、铜氨、碱土金属等）生成络合物，借生成络合物的某些物理常数的改变，可用于糖、苷等化合物的分离、鉴定以及构型的确定。糖+硼酸 络合物 （酸性增加、可离子化）硼酸是一个弱酸，当和两个具有适当空间位置的硼酸是一个弱酸，当和两个具有适当空间位置的二羟基（二羟基（1，2或或1，3）结合形成五元或六元环状）结合形成五元或六元环状配合物，生成的硼酸络合物酸度增加，电导性和配合物，生成的硼酸络合物酸度增加，电导性和旋光度增大，并且得到下列三种状态的络合物：旋光度增大，并且得到下列三种状态的络合物：以上三种状态的硼酸络合物往

9、往同时存在，彼此以上三种状态的硼酸络合物往往同时存在，彼此间达到平衡状态，其组成可随溶液的间达到平衡状态，其组成可随溶液的pH值、硼酸值、硼酸和糖的比例和糖的比例 应用：络合产物具有酸性，可采用中和滴定的方法进行含量测定。络合产物可用离子交换法进行分离。络合产物可用电泳进行分离和鉴定。三、苷键的裂解三、苷键的裂解 苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物的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、所连糖的种类和组成、苷元与便地了解苷元的结构、所连糖的种类和组成、苷元与糖的连接方式以及

10、糖与糖的连接方式。糖的连接方式以及糖与糖的连接方式。常用苷键常用苷键裂解方法裂解方法1.酸催化水解：酸催化水解：苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。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。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有常用的酸有HCl，H2SO4，乙酸乙酸和和甲酸甲酸等。等。反应机理反应机理：苷键原子先质子化，然后断裂生成苷元：苷键原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而糖。和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而糖。以以氧苷氧苷为例，其机理为：为例，其机理为：脱苷元脱苷元互变互变溶剂化溶剂化脱质子脱质子质子化质子化 由上述

11、机理可以看出，影响水解难易程度的关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，主要键因素在于苷键原子的质子化是否容易进行，主要包括两个方面的因素：包括两个方面的因素：(1)苷键原子上的苷键原子上的电子云密度电子云密度；(2)苷键原子的苷键原子的空间环境空间环境。具体到化合物的结构，则有以下规律：具体到化合物的结构，则有以下规律：(1)按苷键原子的不同，酸水解易难程度为按苷键原子的不同，酸水解易难程度为：原因：原因：N最易接受质子，而最易接受质子，而C上无未共享电子上无未共享电子对，不能质子化。对，不能质子化。(2)呋喃糖苷较吡喃糖苷呋喃糖苷较吡喃糖苷的的水解

12、速率大水解速率大50100倍。倍。原因原因：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。(3)酮糖较醛糖易水解酮糖较醛糖易水解 原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团-CH2OH。-D-葡萄糖葡萄糖-D-glucose-D-葡萄糖葡萄糖-D-glucose-D-果糖果糖-D-frutose-D-果糖果糖-D-frutose(4)吡喃糖苷中，吡喃环吡喃糖苷中，吡喃环C5上的取代基越大越难水解上的取代基越大越难水解。原因：原因：吡喃环吡喃环C5上的取代基对质子进攻上的取代基对质子进攻 有立体阻碍。有立体阻碍。12345五碳糖五碳糖甲基

13、五碳糖甲基五碳糖六碳糖六碳糖七碳糖七碳糖五位接五位接-COOH的糖的糖(5)易难顺序：易难顺序：2-去氧糖去氧糖2-羟基糖羟基糖2-氨基糖氨基糖 原因：原因：2-位羟基对苷原子的吸电子效应及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位氨基对质子的竞争性吸引2.乙酰解反应乙酰解反应 在多糖苷的结构研究中，为了确定糖与糖之间在多糖苷的结构研究中，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，所得产物为单糖、低聚糖及苷元的另一部分苷键，所得产物为单糖、低聚糖及苷元的酰化物。然后用薄层或气相色谱鉴定在水解产物中酰化

14、物。然后用薄层或气相色谱鉴定在水解产物中得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。反应用的试剂为反应用的试剂为乙酸酐乙酸酐与不同酸的混合液，与不同酸的混合液，常用常用的酸有的酸有硫酸、高氯酸或硫酸、高氯酸或Lewis酸酸(如氯化锌、三氟化硼如氯化锌、三氟化硼等等)。反应条件一般是：室温放置数天反应条件一般是：室温放置数天 乙酰解的反应机理与酸催化水解相似，它是以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。为进攻基团。二糖的乙酰解速率二糖的乙酰解速率1-6苷键苷键1-4苷键苷键1-3苷键苷键1-2苷键苷键 苷发生乙酰解的苷发生乙酰解的速度速度与糖苷键的与

15、糖苷键的位置位置有关。如果在苷键的有关。如果在苷键的邻位有可乙酰化的羟邻位有可乙酰化的羟基，则由于电负性，基，则由于电负性，可使乙酰解的速度减可使乙酰解的速度减慢。慢。下列为一种下列为一种五糖苷五糖苷的乙酰解过程，其分的乙酰解过程，其分子组成中含有子组成中含有D-木糖、木糖、D-葡萄糖、葡萄糖、D-鸡纳糖鸡纳糖和和D-葡萄糖葡萄糖-3-甲醚。当用甲醚。当用醋酐醋酐-ZnCl2乙酰解乙酰解后，后，TLC检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化物，并与标准品对照进行鉴定，由此可推出物，并与标准品对照进行鉴定，由此可推出苷分子中糖的连接方式。苷分子中糖的连接方式。+3.碱催化水解

16、碱催化水解-消除反应：消除反应：一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，故多数苷是采用稀酸水解。但是，故多数苷是采用稀酸水解。但是，酯苷、酚苷、氰酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷易为碱所水解苷、烯醇苷易为碱所水解，如藏红花苦苷、靛苷、，如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。蜀黍苷都都可为碱所水解。原因原因：其中藏红花苦苷苷键的邻位碳原子上有：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。除反应而生成双烯结构。例如例如藏红花苦苷藏红花苦苷的水解：的水解：4.酶催

17、化水解酶催化水解 酶水解的优点酶水解的优点:专属性高，条件温和专属性高，条件温和。用酶水用酶水解苷键可以获知苷键的构型，保持苷元的结构不变解苷键可以获知苷键的构型，保持苷元的结构不变，保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷，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。元和糖、糖和糖之间的连接方式。酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的专一性的认识。专一性的认识。目前使用的多为未提纯的目前使用的多为未提纯的混合酶混合酶。转化糖酶转化糖酶麦芽糖酶麦芽糖酶杏仁苷酶杏仁苷酶纤维素酶纤维素酶-果糖苷键果糖苷键-葡萄糖苷键葡萄糖苷键

18、-葡萄糖苷键葡萄糖苷键-葡萄糖苷键葡萄糖苷键5.过碘酸裂解反应过碘酸裂解反应（SmithSmith降解法）降解法）用过碘酸氧化用过碘酸氧化1,2-二元醇的反应可以用于苷键的二元醇的反应可以用于苷键的水解，称为水解，称为Smith裂解裂解，是一种温和的水解方法。适，是一种温和的水解方法。适用的情况用的情况:苷元结构不稳定的苷和苷元结构不稳定的苷和C-苷。苷。不适用的情况不适用的情况:苷元上有苷元上有1,2-二元醇二元醇。试试剂剂：过过碘碘酸酸(HIOHIO4 4)、四四氢氢硼硼钠钠(NaBHNaBH4 4)、稀稀酸酸反应过程：反应过程：该反应的应用该反应的应用:苷元不稳定的苷，以及碳苷用此法进苷

19、元不稳定的苷，以及碳苷用此法进行水解，可得到行水解，可得到完整的苷元完整的苷元，这对苷元的，这对苷元的研究具有重要的意义。此外，从降解得到研究具有重要的意义。此外，从降解得到的多元醇，还可确定苷中的多元醇，还可确定苷中糖的类型糖的类型：一：一：提取提取 1.酶对糖及其苷类提取的影响酶对糖及其苷类提取的影响 通常含糖及其苷类化合物的天然药材组织中往往同时含有通常含糖及其苷类化合物的天然药材组织中往往同时含有酶，共存酶能促使苷键裂解，故药材粉碎后，受潮、冷水浸泡酶，共存酶能促使苷键裂解，故药材粉碎后，受潮、冷水浸泡都能促使它们的相互接触致使苷键裂解，生成次生苷乃至苷元，都能促使它们的相互接触致使苷

20、键裂解，生成次生苷乃至苷元，因此：因此：欲提取原始苷时，需杀酶，欲提取原始苷时，需杀酶，60%以上乙醇、甲醇或以上乙醇、甲醇或80以以上处理上处理；植物体内苷常与其对应的水解酶共存，所以要采用杀酶保苷的方法植物体内苷常与其对应的水解酶共存，所以要采用杀酶保苷的方法。破坏或抑制植物体内酶的方法：破坏或抑制植物体内酶的方法：采集新鲜材料采集新鲜材料迅速加热干燥迅速加热干燥冷冻保存等冷冻保存等第四节 糖和苷的提取分离2.2.提取糖及苷类溶剂的选择提取糖及苷类溶剂的选择主要为溶剂法主要为溶剂法水、稀醇水、稀醇（单糖、低聚糖、多糖）（单糖、低聚糖、多糖）一一般般来来说说，糖糖、苷苷类类具具多多羟羟基基，

21、极极性性较较大大，难难溶溶于于低低极极性性有有机机溶溶剂剂，大大多多在在甲甲醇醇、乙乙醇醇、丙丙酮酮、正正丁丁醇醇、乙乙酸酸乙乙酯酯中中溶解度较大，提取效率较好，又能抑制酶，故为优选溶剂；溶解度较大，提取效率较好，又能抑制酶，故为优选溶剂；水水也也为为常常用用溶溶剂剂，尤尤其其是是糖糖的的提提取取，可可选选用用热热水水提提取取，但但杂杂质质较较多多，同同时时应应注注意意共共存存有有机机酸酸的的影影响响，必必要要时时可可用用缓缓冲冲液。液。糖类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。稀醇等条件。苷类苷类分

22、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。适应的溶剂。二、分离二、分离1 1季铵盐沉淀法季铵盐沉淀法季季铵铵盐盐及及其其氢氢氧氧化化物物是是一一类类乳乳化化剂剂，可可与与酸酸性性糖糖形成不溶性沉淀，常用于酸性多糖的分离形成不溶性沉淀，常用于酸性多糖的分离。2 2分级沉淀或分级溶解法分级沉淀或分级溶解法利用各种多糖在不同浓度的低级醇或丙酮中具有不同溶解度的性质，逐次按比例由小到大的顺序向多糖溶液中加入甲醇或乙醇或丙酮，收集不同浓度下析出的沉淀，反复溶解与沉淀。该方法适合于分离溶解度相差较大的多糖。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。3.离子交换色谱常用交换剂为阳离子或阴离子交换纤维素。阳离子交换纤维素适用于分离酸性、中性多糖。