糖和苷类学习.pptx

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1、本章基本内容 一、概述一、概述 二、结构类型二、结构类型 三、糖苷分类三、糖苷分类 四、糖和苷的理化性质四、糖和苷的理化性质 五、苷键的裂解五、苷键的裂解 六、糖的核磁共振性质六、糖的核磁共振性质 七、糖链的结构测定七、糖链的结构测定 八、糖和苷的提取分离八、糖和苷的提取分离第1页/共119页一、概述糖类是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称。是植物光合作用的初生产物，是一类丰富的天然产物，如：蔗糖、粮食(淀粉)、棉布的棉纤维等。糖类、核酸、蛋白质、脂质生命活动所必需的四大类化合物。化学结构：多羟基内半缩醛(酮)及其缩聚物。根据其分子水解反应的情况，可以分为单糖、低聚糖和多糖。第2页/共

2、119页一、概述单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛(酮)。如葡萄糖等。低聚糖：水解后生成29个单糖分子的糖。如：蔗糖（D-葡萄糖-D果糖）麦芽糖（葡萄糖14葡萄糖）多糖：水解后能生成多个单分子的，称为多糖。如：淀粉、纤维素等第3页/共119页二、结构类型糖的表示式糖的表示式单糖是多羟基醛或酮。从三碳糖至八碳糖天然界都有存在。以Fischer式表示如下：第4页/共119页二、结构类型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（pyranose）具有五元环结构的糖呋喃糖（furanose）糖处于游离状态时用Fischer式表示 苷化后成环用Haworth式表

3、示第5页/共119页二、结构类型FischerFischer与与HaworthHaworth的转换及其相对构型的转换及其相对构型第6页/共119页二、结构类型Fischer式式：（C1与C5的相对构型）C1-OH与原C5（六碳糖）或C4（五碳糖）-OH，顺式为，反式为。Haworth式：式：C1-OH与C5（或C4）上取代基之间的关系：同侧为，异侧为。第7页/共119页二、结构类型糖的绝对构型（糖的绝对构型（D D、L L）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。第8页/共119页二、结构类型Fischer式中最后第二个碳原子上-OH向

4、右的为D型，向左的为L型。Haworth式中C5向上为D型，向下为L型。第9页/共119页二、结构类型戊醛糖和已酮糖的绝对构型判断：吡 喃 型 Haworth式，由 于 原 构 型 标 准（C4-OH和C5-OH）不参与成环，故可直接根据它们的位置判断构型。第10页/共119页二、结构类型即：戊醛糖的C4或已酮糖的C5-OH处于环上者为L构型；环下者为D构型。习惯上将D型糖中C1-OH处环上者为 体，环下者为 体。在L型糖中相反。D-木糖（D-xylose）D-果糖（D-fructose）45第11页/共119页二、结构类型已醛糖由Fischer转成呋喃型的Haworth，由于C5-C6部分成

5、为环外侧链，判断构型时仍以C5为标准，C5-R者为D型糖；C5-S者为L型糖。同样，将D型糖中C1-OH处环上者为 体，环下者为 体。在L型糖中相反。RD-呋喃半乳糖第12页/共119页二、结构类型环的构象环的构象第13页/共119页二、结构类型Angyal用总自由能来分析构象式的稳定性，比较二种构象式的总自由能差值，能量低的是优势构象。如：葡萄糖的二种构象式的比较：第14页/共119页三、糖苷分类 糖匀体糖匀体均由糖组成的物质。如单糖、低聚糖、多糖等。1常见单糖（-ose）第15页/共119页三、糖苷分类第16页/共119页三、糖苷分类2氨基糖 是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。第17页

6、/共119页三、糖苷分类3糖醇 单糖的醛或酮基还原成羟基后所得的多元醇。4去氧糖 单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖。第18页/共119页三、糖苷分类5糖醛酸(-uronic acid)(-uronic acid)单糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物。第19页/共119页重要的双糖：龙胆二糖(gentiobiose)麦芽糖(maltose)芸香糖(rutinose)槐糖 (sophorose)新橙皮糖(neohesperidose)低聚糖由2 9个单糖基组成第20页/共119页新橙皮糖(neohesperidose)槐 糖(sophorose)第21页/共119页三、糖苷分类糖杂体糖杂体苷

7、是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。苷中的非糖部分称为苷元(genin)或配基（aglycone）。苷键原子 苷元 苷键端基碳原子D葡萄糖苷第22页/共119页三、糖苷分类苷的分类：1按苷原子不同分类氧苷、硫苷、氮苷、碳苷氧苷、硫苷、氮苷、碳苷（1 1）氧苷）氧苷依苷元羟基的类型分为 醇苷：红景天苷 酚苷：天麻苷、白藜芦醇苷 酯苷：山慈姑苷A、B 氰苷：苦杏仁苷 苦杏仁苷（氰苷）第23页/共119页三、糖苷分类第24页/共119页三、糖苷分类氮苷：如腺苷。硫苷：如萝卜苷。碳苷：如牡荆素。第25页/共119页三、糖苷分类2按苷元不同分类如：黄酮苷、

8、蒽醌、香豆素、强心苷、皂苷等第26页/共119页三、糖苷分类4按端基碳构型分苷，多为L型；苷，多为D型。5按连接单糖个数分1个糖单糖苷2个糖双糖苷3个糖叁糖苷第27页/共119页三、糖苷分类6按糖链个数分1个位置成苷单糖链2个位置成苷双糖链7按生物体内存在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。第28页/共119页四、糖和苷的物理性质（一）物理性质 1.性状：形态 均为固体，含糖基少 可成结晶 含糖基多 无定型粉末，有引湿性 颜色 取决于苷元（共轭系统的大小及助色团的有无）气味 一般无味；个别对黏膜有刺激性（皂苷）第29页/共119页四、糖和苷的理化性质 2.溶

9、解性溶解性糖小分子极性大，水溶性好聚合度增高水溶性下降。多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。单糖极性 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）苷亲水性（与连接糖的数目、位置有关）苷元亲脂性第30页/共119页四、糖和苷的物理性质 3.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）苷类苦、甜等 （人参皂苷）（甜菊苷）第31页/共119页四、糖和苷的物理性质 4.旋光性及其在构型测定中的应用旋光性及其在构型测定中的应用具有多个不对称碳原子用于苷键构型的测定（即、苷键）。多数苷类呈左旋。利用旋光性 测定苷键构型KlyneKlyne法法：将苷和苷元的分子

10、旋光差与组成该苷的糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较，数值上相接近的一个便是与之有相同苷键的一个。第32页/共119页四、糖和苷理化性质（二）糖的化学性质1.氧化反应单糖的分子有醛（酮）、伯醇、仲醇和邻二醇等结构，氧化条件不同其产物也不同。如：第33页/共119页四、糖和苷理化性质 糖分子化学反应的活泼性：端基碳原子 伯碳 仲碳（即C1-OH、C6-OH、C2 C3 C4-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。第34页/共119页四、糖和苷理化性质邻羟基：第35页/共119页四、糖和苷理化性质-羟基酮：

11、-氨基醇：邻二酮：第36页/共119页四、糖和苷理化性质反应特点：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）；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37页/共119页四、糖和苷理化性质FischerFischer式和HaworthHaworth式消耗过碘酸的计算：第38页/共119页四、糖和苷理化性质在异边无扭转余地的邻二醇：第39页/共119页四、糖和苷理化性质用途：用途：推测糖中邻二推测糖中邻二-OH多少；多少

12、；（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40页/共119页四、糖和苷理化性质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（糖与糖连接的位置）第41页/共119页四、糖和苷理化性质2.2.糠醛形成反应糠醛形成反应（Molish反应）第42页/共119页四、糖和苷理化性质Molish反应：样品 +浓H H2 2SOSO4 4 +-萘酚 棕色环多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反应=？第43页/共119页四、糖和苷理化性质3.羟基反应羟基反应糖的-OH反应醚化、酯化和缩醛（酮）化。反应活性

13、：最高的半缩醛羟基（C1-OH）其次是伯醇基（C6-OH）仲醇次之。（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44页/共119页四、糖和苷理化性质（1）醚化反应（甲基化）甲醚化、甲基硅醚化、三苯甲醚化反应Haworth法（不常用）含糖样品+Me2SO4+30%NaOH 醇-OH全全甲甲基化基化（不彻底，需反复68次）判断反应是否完全的方法：甲基化物可用红外光谱测试，直到无-OH吸收峰为止。第45页/共119页四、糖和苷理化性质 Purdie法 样品 +MeI+Ag+MeI+Ag2 2O O 全甲基化（醇-OH-OH）只能用于苷，不宜用于还原糖（即有C1-OH的糖）。因Ag2O

14、有氧化作用，可使C1-OH氧化。Hakomori法（箱守法）样品 +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）该反应是在非水溶剂中，即二甲基亚砜（DMSO）溶液中进行反应。第46页/共119页四、糖和苷理化性质重氮甲烷法（CH2N2）样品+CH2N2/Et2O+MeOH 部部分分甲甲基基化化 （-COOH、-CHO等）（2）酰化反应（酯化反应）羟基活性与甲基化反应相同，即（C1-OH、C6-OH、C3最难）（由于C2位取代后，引起的空间障碍，使得C3最难被酰化。）利用酰化可判断糖上-OH数目、保护-OH等。第47页/共119页

15、四、糖和苷理化性质（3）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生成六元环状物第48页/共119页四、糖和苷理化性质糖+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：当糖具有有顺顺邻邻-OH时，其生成五元环状物（异丙叉衍生物）：第49页/共119页四、糖和苷理化性质 当糖结构中无无顺顺邻邻-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50页/共119页四、糖和苷理化

16、性质糖+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51页/共119页四、糖和苷理化性质4.羰基反应羰基反应还原糖+苯肼 糖腙（多为水溶性的）还原糖+3分子苯肼 糖脎（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。第52页/共119页四、糖和苷理化性质5.硼酸络合反应硼酸络合反应糖的邻二-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

17、接受电子对的Lewis酸）第53页/共119页四、糖和苷理化性质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54页/共119页五、苷键的裂解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。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55页/共119页五、苷键的裂解 酸催化水解反应酸催化水解反应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

18、成阳碳离子或半椅型的中间体，在水中溶剂化而成糖。第56页/共119页 苷键原子周围的电子云密度（电子云密度大，易于接受质子，水解容易）空间环境（有利于接受质子，水解就容易）酸水解的规律 影响苷键原子质子化的因素第57页/共119页 1与苷键原子有关:N苷 O苷 S苷 C苷 (易于接受质子)（无孤对电子）2 2N-N-苷的N N原子在酰氨及嘧啶环上时，很难水解。3.3.酚苷及烯醇苷比其它醇苷易水解。4 2-氨基糖苷 2-羟基糖苷 6-去氧糖苷 2-去氧糖苷 吡喃糖苷（醛糖）（分子平面性，张力大）6 五碳糖苷 甲基五碳糖苷 六碳糖苷 七碳糖苷 糖醛酸苷7.当苷元为小基团时,横键苷键易水解；当苷元为

19、大基团时,竖键苷键易水解。芳香族苷 脂肪族苷 （苷元供电性）酸水解的规律：第59页/共119页五、苷键的裂解 乙酰解反应1 1常用试剂：醋酐 +酸 所 用 酸 如：H H2 2SOSO4 4、HClOHClO4 4、CFCF3 3COOHCOOH或 LewisLewis酸（ZnClZnCl2 2、BFBF3 3）等。2 2反应条件：一般是在室温放置数天。3 3反应机理：与酸催化水解相似，以CHCH3 3COCO+(乙酰基，AcAc）为进攻基团。第60页/共119页多糖苷 醋酐+酸（浓硫酸、高氯酸、氯化锌）乙酰化单糖、乙酰化低聚糖 选择性水解 1,6-苷键 1,4-苷键和1,3-苷键 1,2-苷

20、键 依鉴定结果+裂解规律 推断多糖苷中糖与糖之间的连接位置 鉴定 薄层色谱气相色谱 第61页/共119页五、苷键的裂解 乙酰解反应乙酰解反应易发生糖的端基异构化。第62页/共119页六、苷键的裂解 乙酰解反应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63页/共119页五、苷键的裂解 乙酰解反应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。乙酰解法可以开裂一部分苷键而保留另一部分苷键。第64页/共119页五、苷键的裂解 碱催化水解和-消除反应碱催化水解碱催化水解通常苷键对

21、碱稳定，不易被碱水解。而酰苷、酚苷、与羰基共轭的烯醇苷、苷键位有吸电子基团的苷易被碱水解。第65页/共119页六、苷键的裂解六、苷键的裂解 碱催化水解碱催化水解C1-OH与C2-OH：反式易水解，其产物为1,6-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 酚苷和酯苷：C2-OH与苷键成反式易于碱水解，得到1,6-糖苷；成顺式则得到正常的糖。第66页/共119页五、苷键的裂解 碱催化水解和-消除反应-消除反应 苷键位有吸电子基团可使位氢活化，有利于OH-的进攻，因此可与苷键发生消除反应而开裂苷键。（1）在13或14连接的聚糖中，还原端的游离醛（或酮）能使邻位氢活化而与3-O-或4-

22、O-苷键起消除反应。因此能够使聚糖还原端的单糖逐个剥落，对非还原端则无影响。（2）13连接聚糖还原端剥落所形成的产物是3-脱氧糖酸，14连接聚糖的产物是3-脱氧-2-羟甲基糖酸。由此可推断还原糖的取代方式。第67页/共119页第68页/共119页五、苷键的裂解五、苷键的裂解 酶催化水解反应酶催化水解反应酶催化水解反应 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。常用苷键水解酶有：转化糖酶 （水解-果糖苷键）苦杏仁酶（emulsin）水解六碳醛糖苷键 纤维素酶（cellulase）-D-葡萄糖苷键 麦芽糖酶（maltase）水解-D-葡

23、萄糖苷键第69页/共119页五、苷键的裂解 过碘酸裂解反应过碘酸裂解反应（过碘酸裂解反应（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级苷元）试剂：过碘酸(HIO4)、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸反应过程：-D-葡萄糖苷 过碘酸 二元醛 四氢硼钠 二元醇 稀酸室温 苷元（O-苷）（氧化邻二醇）（还原）（稳定性差）（温和）第70页/共119页五、苷键的裂解 氧化开裂法氧化开裂法（氧化开裂法（SmithSmith降解法）降解法）特点：反应条件温和、易得到原苷元；可通过产物推测糖的种类、糖与糖的连接方式以及氧环大小。适用范围：苷元不稳定的苷和碳苷（得到连有一个醛

24、基的苷元），不适合苷元上有邻二醇羟基或易被氧化的基团的苷。第71页/共119页应用：确定苷键构型、氧环大小、优势构象、糖的种类、糖与糖的连接位置及连接顺序等。糖和苷类化合物NMR谱解析的难点：1 信号分布范围窄；2 偶合关系复杂。六、糖的NMR特征第72页/共119页（一）糖的1H-NMR特征化学位移规律：端基质子：4.36.0 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 糖的位置的判断六、糖的NMR特征第73页/共119页六、糖的NMR特征第74页/共119页六、糖的NMR特征第75页/共119页甲基质子：1.0 特点：比较容易辨认

25、 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 信号的归属六、糖的NMR特征第76页/共119页其余质子信号：3.24.2 特点:信号集中,难以解析 归属:往往需借助2D-NMR技术.六、糖的NMR特征第77页/共119页偶合常数：邻位偶合时与两面角有关 两面角90度：J=0Hz；两面角0或180度：J8Hz；两面角60度：J4Hz对于糖质子当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，J=68Hz -D-和-L-型糖的1-H为平伏键，

26、2-H双直立键，=60，J=24Hz 六、糖的NMR特征第78页/共119页 因此，六碳醛糖的优势构象为C1式，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左右。六、糖的NMR特征-D-葡萄糖苷 -D-半乳糖苷 -D-阿洛糖苷第79页/共119页 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=4H

27、z。六、糖的NMR特征第80页/共119页 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。六、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-甘露糖苷第81页/共119页 例如：-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。六、糖的NMR特征第82页/共119页 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

28、用该方法判断。六、糖的NMR特征第83页/共119页（二）糖的13C-NMR特征糖上碳信号可分为几类，大致范围为：1.CH3 18 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 62 C5或C6 3.CHOH 7085 糖氧环上的C2C4 4.端基碳 95105 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。六、糖的NMR特征第84页/共119页 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，-型的为97101，而-型的为103106ppm，便此可区别-和-异构体

29、。六、糖的NMR特征第85页/共119页（三）苷化位移（glycosidation shiftglycosidation shift）概念：糖与苷元成苷后，苷元的-C、-C和糖的端基碳的化学位移值均发生了改变，这种改变称为苷化位移(glycosidation shift，GS)，苷化位移值与苷元的结构有关，与糖的种类关系不大 用途：苷化位移在推测糖与苷元、糖与糖的连接位置、某些苷元被苷化碳的绝对构型和碳氢信号归属上具有重要的作用。此外，糖与糖通过苷键相连虽然并不称为苷，但苷化位移规律对其同样适用。六、糖的NMR特征第86页/共119页六、糖的NMR特征苷化位移苷化位移（glycosidatio

30、n shift）糖苷化后，端基碳和苷元-C化学位移值均向低场移动，而邻碳稍向高场移动（偶而也有向低场移动的），对其余碳的影响不大。第87页/共119页六、糖的NMR特征苷元位有取代时的苷化位移：苷元-碳手性和糖端基手性都为R（或S）时，苷化位移值与苷元为位无取代的环醇相同。如：第88页/共119页六、糖的NMR特征苷元-碳和糖端基碳手性不同时，端基碳和-碳的苷化位移值比苷元为-无取代的相应碳的苷化位移值大约为3.5。第89页/共119页六、糖的NMR特征酯苷、酚苷的苷化位移：酯苷、酚苷的苷化位移：当糖与-OH形成酯苷键或酚苷键时，其苷化位移值较特殊，端基碳和苷元-碳均向高场位移。第90页/共1

31、19页苷化位移规律苷化位移规律（表 2 23 3）第91页/共119页三、苷化位移1.苷化位移值和苷元的结构有关，与糖的种类无关。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 +7.5 72.1 -0.2 六、糖的NMR特征第92页/共119页苷元 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.

32、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.苷元若为链状结构，端基碳的苷化位移随着苷元为伯、仲、叔基而递减，但对苷元的碳和碳的苷化位移影响不大，例如：同为葡萄糖的苷，苷元不同，其苷化位移范围为第93页/共119页3.苷元为环醇时的苷化位移规律 （教材P9193）若羟基的位无烷基取代，则碳与端基碳的苷化位移值与开链的仲醇相似。如果羟基的位有烷基取代，那么碳和端基碳的苷化位移与苷元的碳的手性及糖的端基手性都有关系。具体可分为两种情况：1)苷元的碳的手性及

33、糖的端基手性R或S，即二者相同，则碳与端基碳的苷化位移值与位无烷基取代的环醇时相同，即与开链的仲醇相似，即5ppm左右。六、糖的NMR特征第94页/共119页六、糖的NMR特征2)苷元的碳的手性及糖的端基手性不相同，则碳与端基碳的苷化位移值比位无烷基取代的环醇相应的碳的苷化位移大3.5左右，即大约10。3)同五异十其余七：4)同小异大：指碳5)酯苷和酚苷：特殊，-C向高场位移。第95页/共119页多糖是生物大分子化合物，像蛋白质一样也具有一、二、三、四级结构。糖和苷的共性是糖链，在含有低聚糖的苷中，糖链的测定占主要地位，苷元的组成种类繁多，本节将重点介绍糖链的测定方法。主要涉及三个问题：单糖组

34、成；糖的连接顺序和位置；苷键构型。七、糖链结构的测定第96页/共119页7.1 纯度测定多糖属于高分子化合物，其纯度不能用小分子化合物的标准判断，即使是一种多糖纯品，其微观也并不均一。通常所说的多糖纯品实质上是一定分子量范围的均一组分。其纯度只代表相似链长的平均分布。七、糖链结构的测定第97页/共119页多糖纯度测定方法超离心法高压电泳法凝胶柱色谱法旋光测定法其它方法：如HPLC、示差折射法等。通常要确定一种多糖的均一性，至少要有两种以上的方法才能确定。七、糖链结构的测定第98页/共119页7.2 分子量的测定单糖、低聚糖及其苷的分子量测定目前大多用质谱法。如电喷雾质谱（electrospra

35、y ionization,ESIMS）及近年来发展起来的基质辅助激光电离质谱或基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDIMS或MALDI-TOF-MS）可测定多糖、蛋白质等高分子化合物的分子量。所测得的多糖分子量是一种统计平均值。七、糖链结构的测定第99页/共119页7.3 糖连接位置的测定甲基化法-将糖链全甲基化，然后水解苷键，用GC鉴定所获得的甲基化单糖，其中游离-OH的部位就是连结位置,全甲基化的单糖即为末端糖。NMR法-目前常使用 13C-NMR 方法，主要是通过归属各碳信号，以确定产生苷化位移的碳。七、糖链结构的测定近年二维NOE相关谱和远程同核(或异核)相关谱(如13C-1H C

36、OSY及HMBC谱)等技术亦广泛用于确定苷元的连糖位置。第100页/共119页7.4 糖链连接顺序的决定 通过1H-NMR谱，观察两糖之间质子的远程偶合而确定其连接顺序。七、糖链结构的测定第101页/共119页7.4 糖链连接顺序的决定MS法 主要利用质谱中归属于有关糖基的碎片离子峰或各种分子离子脱糖基的碎片离子峰，可对糖的连接顺序作出判断。在EI-MS中，由于苷类是非挥发性的，常制备成全乙酰化物、全甲基化物或全三甲基硅醚化物等进行测定。在它们的MS谱中，常出现各种特征性的糖基离子峰全乙酰化的单糖及低聚糖的特征性碎片离子峰，这些特征峰的存在均可提示该糖处于糖链的末端位置。利用苷的FD-MS谱或

37、FAB-MS谱，有时亦能确定糖与糖之间的连接顺序。七、糖链结构的测定第102页/共119页7.5 苷键构型的确定 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 利用端基质子的偶合常数 2 利用-苷键和-苷键的端基碳的化学位移差别 3 利用2D-NMR谱（三）分子旋光差法（klyne法）七、糖链结构的测定第103页/共119页七、糖苷的

38、提取分离 提取提取提取主要为溶剂法水、稀醇（单糖、低聚糖、多糖）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。明确提取目的：原生苷？次生苷？第104页/共119页七、糖苷的提取分离 提取提取提取 破坏或抑制植物体内酶的方法：1.采集新鲜材料迅速加热干燥冷冻保存；2.用沸水或醇提取；3.用碳酸钙拌和后再用沸水提。第105页/共119页七、糖苷的提取分离 分离1.糖的分离糖的分离 季铵盐沉淀法 分级沉淀或分级溶解法 离子交换柱色谱 纤维素色谱 凝胶柱色谱 制备性区域电泳第106页/共119页七、糖苷的提取分离 分离季铵盐沉淀法季铵盐及其氢氧化物是一类乳化剂。第107页/

39、共119页七、糖苷的提取分离 分离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。适用范围：分离溶解度差异大的多糖。第108页/共119页七、糖苷的提取分离 分离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）阳离子交换纤维素适用于分离酸性、中性多糖及粘多糖。第109页/共119页七、糖苷的提取分离 分离纤维素柱色谱原理与PC相同，属分配层析。溶剂系统：水、丙酮、水饱和的正丁

40、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。出柱先后顺序：水溶性大的先出柱。第110页/共119页七、糖苷的提取分离 分离凝胶柱色谱常用商品名称及型号：葡聚糖凝胶（商品名：Sephadex G）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111页/共119页七、糖苷的提取分离 分离制备性区域电泳适用于分子大小、形状及所负电荷不用的多糖。第112页/共119页七、糖苷的提取分离 分离蛋白质除去法用分级沉淀法得到的多糖，常夹杂有较多的蛋

41、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113页/共119页七、糖苷的提取分离 分离2.苷的分离苷的分离 极性大，分离困难。极性大，分离困难。先精制除杂先精制除杂溶剂法（溶剂沉淀-水液加丙酮或乙醚；溶剂萃取法-乙酸乙酯、正丁醇）大孔树脂法（先水洗-无机盐、糖、肽类，不同浓度的乙醇洗苷类）第114页/共119页七、糖苷的提取分离 分离2.苷的分离苷的分离 色谱法分离色谱法分离反相硅胶色谱：Rp-18、Rp-8（极性成

42、分适用）；水-甲醇或水-乙腈为流动相葡聚糖凝胶色谱：SephedexLH-20(有机相适用)不同浓度的乙醇为洗脱剂第115页/共119页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。）第116页/共119页复习思考题：复习思考题：1.名词解释苷原生苷次生苷乙酰解反应酶解反应Smith降解Molish反应相对构型与绝对构型D与L构型与构型1C与C1构象式全甲基化甲醇解苷化位移端基碳氧苷2.问答题（1）简述苷键裂解的方法、使用范围及优缺点。（2）如何从中药材中提取分离苷类成分，要注意哪些问题？（3）简述糖链结构测定常用的方法和程序。（4）确定苷键构型的方法有哪些？各有哪些局限性。第117页/共119页The EndThe End第118页/共119页感谢您的观看！第119页/共119页