厦门大学天然药物化学第2章 糖和苷

1、第二章 糖和苷本章基本内容 概述 结构类型 糖苷分类 糖和苷的物理性质 糖的化学性质 苷键的裂解 糖的提取分离 糖的鉴定和糖链结构的测定 基本概念 糖类（saccharide） 亦称碳水化合物（carbohydrate） 是植物光合作用的初生产物 同时也是绝大多数天然产物合成的初始原料 苷类（glycosides） 亦称苷或配糖体 是由糖或糖衍生物与另一非糖物质 (苷元, aglycone或配基, -genin) 通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元，脱水形成的简介 分布广泛，常常占植物干重的8090% 主要活性：抗肿瘤、抗肝炎、抗心血管疾病、抗衰老等 例：人参、灵芝、黄芪、枸杞子、香菇、刺五加

2、生命活动所必需的四大类化合物 糖类、核酸、蛋白质、脂质第1节 单糖的立体化学1、单糖的立体结构表示法 单糖 多羟基醛 (酮)类 水溶液中主要以环状半缩醛 (酮)形式存在 理论上，有多个位置上的OH可与C=O成环 由于环张力因素，自然界的糖存在形式为 5元氧环 (呋喃型糖，furanose) 6元氧环 (吡喃型糖，pyranose) 成苷后，缩 (酮)结构固定 单糖结构的3种表示方法 Fischer投影式 Haworth投影式 优势构象式HCHOOHOHHHOHHOHCH2OHOOFischer 式Haworth 式优势构象式Fischer投影式 基本规则 主C链上下排列 氧化程度高的在上 横前

3、竖后 缺点：不能真实表示单糖在水溶液中半缩醛 (酮)的环状存在形式D-D-葡萄糖葡萄糖HCHOOHOHHHOHHOHCH2OHCHOOHOHOHOHCH2OHCHOCH2OH2、Fischer与Haworth式的改换 Fischer式与Haworth式的改换 Fischer式成环保证环张力最小成环C取代基发生了旋转旋转: H的位置发生的变换的位置发生的变换 Fischer式右侧的在环下 Fischer式左侧的在环上CHOCH2OHOD-葡萄糖Fischer式与Haworth式的改换HCHOOHOHHHOHHOHCH2OHOOHOHOHOHOH-D-葡萄糖HOHOHHHOHHCH2OHOHHOH

4、OHOHHHOHHOH2COHHHOOOOHOHOHOHOH-D-葡萄糖HOHOHHHOHHCH2OHHOHOHOHOHHHOHHOH2CHOHHOOFischer 式Haworth 式Haworth 简式3、单糖的绝对构型 (D、L) 以-OH甘油醛为标准，将单糖分子的编号最大的不对称C原子的构型与甘油醛作比较而命名分子构型的方法CHOCHOHCH2OHD-羟基甘油醛CHOCOHHCH2OHL-羟基甘油醛Fischer式 Fischer式中，最后1个手性C上的OH 向右的为D型 向左的为L型D-葡萄糖CHOOHOHOHOHCH2OHCHOHOHCH2OHCHOOHOHOHCH2OHOHL-葡

5、萄糖D-羟基甘油醛Haworth式 最后1个手性C参与成环 依据最后1个手性C ：C5 (吡喃糖)或C4 (呋喃糖)上大取代基的方向向上为D型向下为L型 最后1个手性C (原构型标准) 未参与成环 依据该手性C原有构型判断呋喃型已醛糖吡喃型戊醛糖 吡喃型已酮糖OOHOHOHOHOHD-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖OOHOHOHOHOHL-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖OOHOHOHOHOOHOHOHOHD-呋喃核糖呋喃核糖L-呋喃木糖呋喃木糖 呋喃型已醛糖，C5-C6部分成为环外侧链 C5-R者为D型 C5-S者为L型OOHOHOHOHCH2OHD-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖D-呋喃半乳糖呋喃半乳糖RRHOH2COH

6、OOHOHOH 吡喃型戊醛糖 (C4-OH) 、吡喃型已酮糖 (C5-OH) 环上者为L构型: S构型 环下者为D构型: R构型D-木糖CHOOHOHOHCH2OHD-果糖CH2OHOOHOHOHCH2OHOOHOHOHOH4OOHOHOHOHOH54、单糖的相对构型 (,) C1-OH与最后1个手性C C5 (六碳糖)或C4 (五碳糖)上取代基间的相对构型 Fischer式 顺式为 反式为 Haworth式 同侧为 异侧为CHOOHOHOHOHCH2OHOOCH2OHHOH异侧OCH2OHOHH同侧O-D-葡萄糖-D-葡萄糖-D-葡萄糖-D-葡萄糖异侧同侧 最后1个手性C (原构型标准) 未

7、参与成环的Haworth式 先判断糖D、L构型，再判断、 习惯上D型糖中C1-OH处环上者为体环下者为体 在L型糖中相反处环上者为体环下者为体 -D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖RHOH2COHOOHOHOHOOHOHOHOH -D-吡喃木糖吡喃木糖OOHOHOHOH -L-L-吡喃阿拉伯糖吡喃阿拉伯糖5、单糖的优势构象式OOHOHOHOHOHOOHOHOHOHOHO1 (2)4 (5)3 (4)2 (3)O12345O12345(4)C1式, N式(1)C4式, A式 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如：葡萄糖的自由能差值，能量低的是优势构象。 二种构象式的比较： OO

8、HOHOHOHOHOOHOHOHOHOHOOHOHOHOHOH(1)C4式, A式(4)C1式, N式第2节 糖和苷的分类1、单糖类 已发现的种类 200多种 38个C，其中五、六碳糖最多 存在形式 多为结合状态 仅有葡萄糖、果糖等少数为游离存在 词根 呋喃糖 -furanose 吡喃糖 -pyranose 配基-genin 苷-oside 糖-ose 糖醛酸 -uronic acid 氨基糖 -samine 糖醇-itol1) 五碳醛糖 (aldopentose) L-阿拉伯糖 (L-arabinose, Ara) D-木糖 (D-xylose, Xyl) D-核糖 (D-ribose, R

9、ib)CH2OHOHOHCHOOHCH2OHOHOHCHOOHCH2OHOHOHCHOOH-L-Arabinofuranose-D-Xylulofuranose-D-RibofuranoseOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOHOOHOHOHOHCHOCH2OHD-木糖OOH2) 六碳醛糖 (aldohexose) D-葡萄糖 (D-glucose, Glc) D-甘露糖 (D-mannose, Man) D-半乳糖 (D-galactose, Gal) D-阿洛糖 (D-allose, All)D-葡萄糖CHOOHOH

10、OHOHCH2OHOOHOHOHOHOHD-半乳糖CHOOHOHOHCH2OHOHOOHOHOHOHOHD-甘露糖CHOOHOHOHCH2OHOHOOHOHOHOHOH3) 六碳酮糖 D-果糖 (D-fructose, Fru) L-山梨糖 (L-sorbose)当构成二糖或多糖时呋喃当游离存在时吡喃-OH-OHOOHOHOHD-果糖CHOOOHOHOHCH2OHL-山梨糖CHOOOHOHCH2OHOHOOHOHOH4) 甲基五碳醛糖 L-鼠李糖 (L-rhamnose, Rha)L-鼠李糖L-鼠李糖OOHOHOHOHCHOOHOHOHCH3OH5) 支碳链糖 D-芹糖 (D-apicose,

11、 Api)OOHOHOHOHCHOOHCH2OHOHHOH2CD-芹糖 -D-芹糖6) 氨基糖 (amino sugar) 是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类 主要存在于动物和微生物中 龙虾甲壳中得到的葡萄糖胺 (2-氨基-2-去氧-D-葡萄糖)为第1个发现的 天然存在的大多为2-氨基-2-去氧醛糖 氨基取代后往往对药理活性有较大的影响OOHOHOHOHOHOOHOHOHNH2OHNH32-氨基-2-去氧-D-葡萄糖7) 去氧糖 (dexylsugars) 单糖分子的12个OH为H原子代替的糖 常见6-去氧糖、2,6-二去氧糖 主要存在于强心苷和微生物代谢产物中OOHOHOHOHOOHOHO

12、HOOHOHOHOH2,6-二去氧糖6-去氧糖2-去氧糖8) 糖醛酸 (uronic acid) 单糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物 存在于多糖、苷中 常见的类型：葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸 糖醛酸在水溶液中易环合成内酯，以平衡状态存在C6-OH氧化成酸OOHOHOHOHOHOCOOHOHOHOHOHOOHOOHOHOHOH2COHOOHOHOHCOOHOHOOHOHOHOOHOOHOHOC6-OH氧化成酸9) 糖醇 单糖的醛或酮基还原成OH后所得的多元醇 自然界分布很广 有的具有甜味 D-山梨醇 (D-sorbitol) D-甘露醇 (D-mannitol) D-木糖醇 (D-xylitol)D

13、-甘露醇CH2OHOHOHOHCH2OHOHD-山梨醇CH2OHOHOHOHCH2OHOHD-木糖醇CH2OHOHCH2OHOHOH木糖醇的制备玉米芯、花生壳、甘蔗渣中含有多聚戊糖，将其粉碎，加硫酸、水加热，水解生成木糖精制催化加氢，就得到木糖醇 10) 环醇 (cyclitols) 环状多羟基化合物，从生源看属单糖衍生物 游离或成苷 具有很好的水溶性 环六醇 (肌醇，inositols)，9个异构体OHOHOHOHOHOHcis-inositol2、低聚糖类 (oligosaccharides) 定义 2 9 个单糖分子 通过苷键结合而成的 直链或支链聚糖 分类 糖个数：双糖、三糖 是否具有

14、游离醛、酮C=O 还原糖 非还原糖 如： 蔗糖 (sucrose) -D-葡萄糖-(12)-D-果糖 麦芽糖 (maltose) -D-葡萄糖-(14)- -D-葡萄糖OOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOOHOHOHOH12环糊精 环糊精 (cyclodextrin) 由Bacillus macerans等菌产生的一种淀粉，可将淀粉水解为68个葡萄糖以1,4-环状结合的低聚糖 6、7、8聚体称为：、-环糊精 特点良好水溶性分子内侧具有疏水性，可包合脂溶性药物由于具有多个手性中心，可用于手性分离低聚糖的简明表示方法 p: 吡喃型 f: 呋喃型 更正： p67文字 p 68

15、图62-D-Fruf-D-Galp-(14)-D-Glcp-(14)-D-GlcpOOOHOHOOHOHOOOOHOHOHOHOOHOHOHOHOHOH3、多糖类 (polysaccharides) 10个以上单糖通过苷键结合而成 按生物体内功能分类动植物的支持组织：纤维素、甲壳素等 不溶于水 分子呈直线型动植物用于贮存养料的：淀粉、肝糖元等 可溶于热水成胶体溶液 分子呈支链型 按单糖组成分类 (-an)均多糖：由1种单糖组成 葡聚糖 (glucan), 果聚糖 (frucan)杂多糖：由2种以上单糖组成 葡萄甘露聚糖 (glucomannan), 半乳甘露聚糖 (galactomannan)

16、 许多多糖还含有O-乙酰基、N-乙酰基、磺酸酯等几个重要的多糖 香菇多糖：抗肿瘤 人参多糖：抗肿瘤、抗突变 女贞子多糖：免疫增强 茶叶多糖：抗凝血、抗血栓、降血脂-D-Glcp16-D-Glcp-(13)-D-Glcp-(13)-D-Glcp-(13)-D-Glcp-(13)-D-Glcp n-D-Glcp161) 植物多糖 淀粉 (starch) 由直链淀粉 (糖淀粉) +支链淀粉 (胶淀粉)组成 糖淀粉：(14)连接D-葡聚糖，溶于热水得澄明溶液，占1734% 胶淀粉： (14)或(16)连接D-葡聚糖，溶于热水呈粘胶状 呈螺旋状，每个螺环6个葡萄糖分子 碘分子、离子可进入螺环通道，形成有

17、色的包结化合物显色 平均聚合度越大，颜色越深 糖淀粉：蓝色 胶淀粉：因为有分支，平均聚合度只有2025，呈紫红色 纤维素 (cellulose) 聚合度30005000的(14)结合直链葡聚糖 直线状 人、肉食动物所含的-苷酶很少，故无法吸收 利用 微生物、原生动物、反刍动物可利用 果聚糖 (fructans) 菊淀粉 (inulin): D-Fru-(24)-D-Glc, 聚合度35，可用于测定肾清除率 levans: D-Fru-(26)-D-Glc，也有(21)分支 半纤维素 (hemicellulose) 杂多糖 可被碱水溶解的酸性多糖：支链上多有糖醛酸 树胶 (gum) 粘液质 (m

18、ucilage)、粘胶质 (pectic substance)2) 动物多糖 糖原 (glycogen) 结构类似淀粉，但聚合度较大、分支更高 遇碘：红褐色 甲壳素 (chitin) 由N-乙酰葡萄糖胺通过(14)连接而成 结构、稳定性与纤维素类似 酸性粘多糖 (acid mucopolysaccharide) 亦称：糖胺聚糖 (glycosaminoglycan) 由氨基己糖+糖醛酸组成的杂多糖 如：肝素硫酸软骨素透明质酸 常以蛋白质结合状态存在，统称：蛋白聚糖酸性粘多糖 肝素 (heparin) 由2种二糖单元A、B聚合而成 高度硫酸酯化的右旋多糖，糖链上常接有丝氨酸、小肽 很强的抗凝血作

19、用 硫酸软骨素 (chondroitin sulfate) 降血脂作用 动物组织的基础物质：包括A、B、C数种 A：软骨的主要成分 B：硫酸皮肤素，半乳糖胺L-伊杜糖醛酸双糖聚合物 透明质酸 (hyaluronic acid) 存在于眼球玻璃体、关节液中的酸性粘多糖 润滑、缓冲作用OOOHOSO3HOCOOHONHSO3HCH3OSO3HOOHOOOSO3HOONHSO3HCH3OSO3HOOHCOOHOHAB硫酸软骨素硫酸软骨素AOOOSO3HCOOHOHONHCOCH3CH2OHOHO3SOOOOOSO3HOCOOHOHONHCOCH3HO3SOOSO3HOCOOOSO3HOCOOHOHO

20、NHCOCH3OHOOH透明质酸透明质酸4、苷类 糖与非糖组成的化合物苷 分类 按苷原子不同分类：O、S、N、C-苷苷 按苷元不同分类：黄酮苷、蒽醌、香豆素、强心苷、皂苷 按端基碳构型分 苷，多为L型； 苷，多为D型。 按连接单糖个数分：单糖苷、双糖苷、叁糖苷 按糖链个数分 1个位置成苷单糖链 2个位置成苷双糖链 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1) O-苷 按苷键不同分类 醇苷是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷 酚苷是通过酚羟基而成的苷 酯苷苷元以-COOH和糖的端基碳相连接的是酯苷 氰苷-羟腈苷 己发现50多种-羟腈苷氧化偶氮类醇苷 红

21、景天苷 (rhodioloside) 强壮增强适应力 毛茛苷 (ranunculin) 杀虫、杀菌 京尼平苷 (geniposide) 栀子 泻下、利胆 甘草酸 抗肿瘤 海星环苷OHOOOHOHOHOH红景天苷红景天苷OOHOHOHOHOOO毛茛苷毛茛苷OCOOCH3HOH2COOOHOHOHOH京尼平苷京尼平苷OOCOOHOHOOCOHOHOOHOOCOHOHOH甘草酸甘草酸OOOONaOOCOHOHOOOHOHOOHOOHOHOH海星环苷海星环苷酚苷 天麻苷 (gastrodin) 镇静 番泻苷A (sennoside A) 泻下 芦丁 (rutin) 软化血管 秦皮素 抗菌天麻苷天麻苷O

22、OOHOHOHOHOHOOHCOOHOOOHCOOHOOOHOHOHOHHHOOHOHOHOH番泻苷 A番泻苷 AOOOHOHOOHOHrutinose芦丁芦丁OOOOOHOHOHOH秦皮素秦皮素氰苷 (cyanogenic glycoside) -羟氰苷 体内产生HCN发挥镇咳作用，过量死亡 服用乳糖竞争体内的-葡萄糖苷酶预防中毒、提高LD50COHNOROOHOHOHCONOOHOHOHOHRR=H 野樱苷 glc 苦杏仁苷R=H 亚麻氰苷 CH3 百脉根苷稀H+，酶浓H+OH-HCN+OR1R2+COR1R2N糖COCOO-R1R2糖COHCOOHR1R2+糖糖NH3NH4+COHCOO

23、HR1R2+糖H+氰苷 -羟氰苷 垂盆草苷：降低谷丙转氨酶 稀碱，水解异垂盆草苷 氧偶氮苷类 苏铁苷 (cycasin)、新苏铁苷 (neocycasin) 肝脏内代谢CH2N2毒性OOHOHOHOHONOH.+OOHOHOHOOCN-OHOOHOHOHOOCNOH垂盆草苷异垂盆草苷OOOOHOOHR1R2N NO酯苷 (酰苷) 酯苷的苷键 酯的性质 缩醛的性质OOHOHOHOHOOOHOOHOHOHOHOHOO+山慈菇苷 AOHOHHOH2COOOOHOHOHOOOHOHOHO RR=H 瓜子金皂苷乙 Glc 瓜子金皂苷丁吲哚苷 靛苷 (indicant) 菘蓝苷 (isatan B)NHO

24、OOHOHOHOHNHOHNONOHHH+O靛苷靛蓝NHOOOHOHOHOHONHOHOOHOHHOOCOHOH+OH-菘蓝苷果糖酮酸2) S-苷 萝卜苷 (glucoraphenin) 黑芥子苷 (sinigrin) 白芥子苷 (sinalbin)OOHOHOHOHSNROSO3-RNameSO萝卜苷-CH2CH=CH2黑芥子苷 OH白芥子苷 3) N-苷 腺苷 (adenosine) 鸟苷 (guanosine) 胞苷 (cytidine) 尿苷 (uridine) 巴豆苷 (crotonoside)NNNNNH2OOHOHOHNNNNHOOOHOHOHNNNHNNH2OOHOHOHONN

25、NHNHOOOHOHOHOACU4) C苷 活性C，电子云密度高，易形成C苷 苷元多为间苯二酚、间苯三酚 主要为黄酮、查耳酮、蒽醌、蒽酮、酚酸等 化学性质：难以水解 消化道中的部分微生物可以水解R1R2NameHGlc牡荆素GlcH异牡荆素GlcGlc三色堇素OOOHOHOHR2R1OOHOHOOHOHGlcOOHOHOOHOHGlc芒果苷异芒果苷OHOHCH2OHH GlcOOHOHCH2OHH GlcO芦荟苷OOOHOHOHCOOHOHGlc胭脂酸OOOHOHH3COOOHOHOH矮地茶素第3节 糖的化学性质物理性质 溶解性 糖 小分子极性大，水溶性好 单糖极性 双糖极性 与-OH/C的分

26、担情况而定 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 苷：亲水性 与连接糖的数目、位置有关 苷元：亲脂性 味觉 单糖低聚糖：甜 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、甜菊苷旋光性 旋光性 具有加和性，可用于苷键构型的测定M=+A+BM=-A+B端基C的旋光贡献 C1=1/2 (MM) 规则1对糖或苷的端基异构体分子旋光差为2A，只与端基旋光性有关分子旋光和2B：只与下端有关，与端基C无关D系糖型比型更右旋L系糖型比型更左旋OHOHOHOCH2OHHROOHOHOHOCH2OHORH-A+AB Klyne法 将苷和苷元的分子旋光差 与组成该苷的

27、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 摩尔旋光度M=M/100=M/(100cL)一、氧化反应 单糖基团的活泼性顺序 半缩醛 (酮) 伯醇 仲醇2-OH 3,4-OHe键-OH a键-OH 反应条件与产物 -CHO-COOH银镜反应：Ag+Ag弗林反应：Cu2+Cu2O 砖红色Br2/H2O ：褪色 HNO3: 醛糖糖二酸 HIO4、Pb(Ac)4氧化：邻二醇-OHCHOOHOHOHOHCH2OHCOOHOHOHOHOHCOOHCOOHOHOHOHOHCH2OHBr2/H2O稀HNO3过碘酸反应 主要作用于 邻二醇 -氨基醇 -羟基醛(酮): 反应较慢

28、邻二酮：反应最慢 某些活性次甲基等结构RCCRHHOH OHIO4-R-CHOR-CHO+CCCHHOH OHHOHIO4-2R-CHOR-CHO+HCOOHRCCROOHHIO4-R-CHOR-COOH+CCHHNH2OH-IO4R-CHOR-CHO+NH3CCROHOOIO4R-COOHR-COOH+反应特点 反应条件 含水溶液（否则不反应） 避光 反应特点 反应定量进行 降解产物稳定 生成的HIO3可滴定 反应速度 顺式 反式 中、酸性条件下：顺式易形成环式中间体 碱性条件下：速度相差不大 吡喃糖 呋喃糖 在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应OOHOHOOH61OOHOHOOH1,6-D-

29、葡萄呋喃糖酐1,6-D-半乳呋喃糖酐反应机制 与邻二醇形成五无环状酯中间体 HIO4形成离子pH7: HIO4H2IO5-，6面体 a,e-OH可通过半船式扭曲共平面 e,e-OH无法共平面pH7: HIO4H3IO62-，8面体 a,e; e,e-OH均可形成中间体 形成中间体 将-OH氧化为C=OIOOHOHOO-I-OOOOO-O-HHRCCRHHOHOH-R-CHOR-CHO+H2IO5-RCCRHHOIOOOOHOH2+HIO4消耗量的确定 单糖：按Fischer式计算 成苷：按Haworth式某处 活性CH2：多消耗1分子HIO4CH2CHOCH2OHIO43-CHOCH2CHO+

30、HCHO2 HCOOH+CHOCHOOHIO42HCHO2 HCOOH+IO4D-葡萄糖CHOOHOHOHOHCH2OHOOHOHOHOHOH3 IO4-OOHCCHOOH+2 HCOOHOHOHCOH+2 HCOOHHCHO2 IO4-+HCOOH醚键开裂用途 推测糖中邻二-OH多少 推测吡喃糖、呋喃糖 推测低、多聚糖聚合度 推测1,3连接还是1,4连接 糖与糖连接的位置-D-葡萄糖OOHOHOROHOROOHROOHOHOROOHOHOHOHORHOH2COHOOHOHORHIO4HIO4HCOOH无HCOOH产生Pb(Ac)4氧化 氧化能力较HIO4强 室温下可氧化草酸 立体选择性更高

31、呋喃糖反式二醇OH不能氧化 需要在有机溶剂中进行 HAc, 二氧六环 多糖类物质使用受限二、糠醛形成反应糖类型RName五碳糖H糠醛甲基五碳糖CH35-甲基糠醛六碳糖CH3OH5-羟甲基糠醛六碳糖醛酸COOH5-羧基糠醛ORCHOOROHOHOHOH呋喃环结构，浓酸单糖矿酸多糖O3H-10N)(4 (10%HCl)2Molish反应 样品 + 浓H2SO4 + -萘酚 棕色环 多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反应= ？ )( 酮等苯酚、萘酚、苯胺、蒽显色芳胺或酚类糠醛衍生物缩合三、羟基反应 反应活性 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

32、间，对反应有利，因此活性高于仲醇 反应类型：醚化、酯化和缩醛（酮）化1、醚化反应 (甲基化) Haworth法（不常用） 含糖样品 + Me2SO4 + 30%NaOH 醇-OH全甲基化 需反复68次 判断反应是否完全的方法：IR测试直到无-OH吸收峰为止 用途：制备成甲苷，用限量试剂，即克分子比1 1时，可得甲苷 Purdie法 样品 + MeI + Ag2O 全甲基化 (醇-OH) 只能用于苷，不宜用于还原糖 (即有C1-OH的糖)，Ag2O有氧化作用C1-OH氧化 Hakomori法 (箱守法) 样品 + DMSO + NaH + MeI 全甲基化：一次即可 该反应是在非水溶剂中，即二甲

33、基亚砜（DMSO）溶液中进行反应 重氮甲烷法 (CH2N2) 样品 + CH2N2 / Et2O + MeOH 得到：部分甲基化产物，-COOH、-CHO等2、酰化反应 (酯化反应) OH活性与甲基化反应相同 即：C1-OHC6-OHC3-OH 由于C2位取代后空间障碍C3-OH最难 用途 判断糖上-OH数目 保护-OH等3、缩酮和缩醛化反应 酮或醛 + 多元醇 (有2个有适当空间位置的OH) 脱水剂如矿酸、无水ZnCl2、无水CuSO4等存在下 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 目的:保护-OH糖 +

34、 酮 糖 + 丙酮 五元环缩酮 (异丙叉衍生物) 有顺邻-OH时五元环状物 无顺邻-OH时转变为呋喃糖结构是再生成五元环状物OOHOHOHOHOH+O-D-半乳糖OOOOHOO1,2,3,4-二-O-异丙叉-D-半乳吡喃糖OOHOHOHOHOHOOHOHOHOHOH-D-葡萄糖OOHOOOO1,2,5,6-二-O-异丙叉-D-半乳吡喃糖H2SO4丙酮转变为呋喃型H2SO4-H2O糖 + 醛 糖 + 苯甲醛 六元环状缩醛 (苯甲叉衍生物) 葡萄糖甲苷 + 苯甲醛 具1,3-OH结构OOOOHOHOCH3H4,6-O-苯丙叉-D-葡萄吡喃糖甲苷OOHOHOHOHOCH3-D-葡萄糖甲苷+CHOH2

35、SO4-H2O四、羰基反应 还原糖 + 苯肼 糖腙 (易溶于水) + 2分子苯肼 糖脎 (难溶于水) 2-去氧糖不能成脎：C2上无-OH 应用：糖的鉴定、分离和纯化C OHCHOHRC OHCHHRN NHC OCHRN NHC NCHRN NHNHPhNHNH2PhNHNH2PhNHNH2还原糖糖腙糖脎五、硼酸络合反应 糖的邻二-OH可与许多试剂生成络合物物理常数的改变有助于糖的分离、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 中性酸性，应用 酸碱中和滴定 离子交换法分离 电泳鉴定 可

36、在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析第4节 苷键的裂解 了解苷元结构、糖的组成、连接方式 方法 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） 一、酸催化水解 苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解 苷原子先质子化 断键生成阳碳离子或半椅型的中间体 水中溶剂化而成糖HOOOHOHOHOHRHOO+OHOHOHOHRHO+OHOHOHOHHHOOHOHOHOHOH.H+OH2.OH2.abaOOHOHOHOHOHHHOHOH+OHOHOHOHbH+.酸水解的规律 (总) 总规律 (反应容易) 苷原子的电子云密度 质子化位阻 环张力 (稳定性)酸水解的规律

37、 (具体) 苷键 N O S C苷 酰亚胺苷？ 构型 苷元为小基团 ( e a )：质子化位阻小 苷元为大基团 ( a e )：稳定性 苷元 酚苷、烯醇苷 醇苷 醇苷：叔OH仲OH伯OH 糖 取代基的I效应 2,3-二去氧糖 2-去氧糖 3-去氧糖 羟基糖 糖醛酸2-氨基糖 糖醛酸：难 (-I效应) 氨基糖：难 (-NH2-NH3+，强烈-I效应) 呋喃糖吡喃糖；酮糖醛糖 (稳定性、张力) 糖a键多：易 (稳定性) C5-取代基大小：越大越难 (质子化位阻) 七碳糖 六碳糖甲基五碳糖 五碳糖 NOOOOOHOOHOHOHOH朱砂莲苷酸水解的方法 酸水水解法 5%HCl 得到游离的糖 苷元构型易

38、改变 两相水解法 酸水+CHCl3 (有机相) 水层：糖 有机层：苷元，构型保持不变 温和酸水解 0.3% HCOOH, CH3COOH 选择性开裂易开裂的苷键 盐酸甲醇水解 5%HCl+MeOH 直接醚化半缩醛OH：能够确定糖氧环大小 (呋喃、吡喃)二、乙酰解反应 试剂：醋酐 + 酸 H2SO4、HClO4、CF3COOH Lewis酸 (ZnCl2、BF3) 反应条件：一般是在室温放置数天。 反应机理 与酸催化水解相似 但以CH3CO+为进攻基团 用途 保护苷元上的-OH、增加亲脂性 部分开裂苷键：鉴别多糖连接方式反应规律 易发生异构化 糖的端基 糖cis-C2, 3-OH 反应速率 电子

39、云密度容易 苷键周围有电负性强的基团 (如环氧基)：难 -苷键易断 -苷键的葡萄糖双糖的反应速率 (16) (14) (13) (12) 乙酰化OH电子云密度密度难难伯OH仲OH叔OH酚OHCOOHOAcOAcOOAcOAcOAcOAcOAcOOAcOAcOAcOAcC+AcOAcOOAcOAcOAcHOAcOAcOOAcOAcOAc+OAcAcOOAcOAcCH2OAcOAcAcO三、碱催化水解 一般苷键对稀碱是稳定的，但苷元上有吸e基团直接与苷原子相连时，易为碱水解 酯苷 酚苷 烯醇苷 -吸电子基取代的苷：-消除反应OOOOOHOHOHOHHCOOHOOOHOHOHOHHOOOHOHOHO

40、HHCNCOOHCOOH海韭菜苷水杨苷4-OH香豆素苷OOHOHOHOOHOROOHOHOHOHOH+RCOOHOH-/H2O C1-OH与C2-OH 反式易水解1,6-葡萄糖酐 发生了二次Walden转换 顺式正常的糖* 利用水解产物可判断苷键构型 苯酚-葡萄糖苷1,6-葡萄糖酐OOHOHOOOHC6H5HOH-OOHOHO-OOHC6H5OOHOHOO-OOHOHOHOOH-脱水OH-消除反应 苷键-位有吸e基团-H活化利于OH-进攻与苷键共同发生消除开裂 例：()-CN蜀黍苷OOOHOHOHOHOHCNHOOOHOHOHOHOHCOOHHOHOHCOOHOH-OH- 糖还原端，游离的CO

41、活化邻位H 与3-O-或4-O-苷键起消除反应 碱使多糖还原端单糖逐个剥落，对非还原端无影响 生成的是-脱氧糖酸 用途：从生成的糖酸了解还原糖的取代方式 3-O-代的糖可3-脱氧糖酸 4-O-代的糖可3-脱氧-2-羟甲基糖酸 二个以上取代的还原糖难生成糖酸 HCHOOHROHHOHHOHCH2OH3-O-代糖苷键-位苷键CHOOHROHHOHHOHCH2OH-CHOOHC HHOHHOHCH2OHCHOOCH2HOHHOHCH2OHCOOHOHCH2HOHHOHCH2OHCOOHCH2HOHHOHCH2OHOHOH-OR-互变重排3-脱氧-D-阿拉伯已糖酸3-脱氧-D-核已糖酸+四、酶催化水解

42、反应 酶专属性高，选择性地催化水解某一构型的苷 苦杏仁酶 (emulsin)：-6C醛糖苷 蜗牛酶：-苷键 纤维素酶 (cellulase)：-D-葡萄糖苷 麦芽糖酶 (maltase)：-D-葡萄糖苷 转化糖酶 (invertase)：-D-果糖苷 酶：提取纯化困难，使用微生物代替 用途 判断苷键构型 得到的苷元保持结构不变 提取分离时，注意杀酶保苷!五、氧化开裂法 (Smith降解法) 试剂: HIO4 (NaIO4)+ NaBH4 + 稀H+ 反应条件温和，可得到原苷元 不适用于含邻二醇OH的苷元 可用于C苷的水解OOHOHOHOROHOOHOROHCOHCCH2OHHOH2COOHOR

43、ROHCH2OHCHOCH2OHHOH2COH+苷二元醛二元醇苷元2IO4-氧化BH4-还原H+水解具真正的缩醛结构缩醛结构很弱的酸很弱的酸即可水解例：人参皂甙Rb1水解OOHOHOHOOOOHOHOHOHOHOOOHOHOOHOOHOHOHOHginsenoside Rb1OHOHOHOHOOHOOHOHOOHOOHOHOHOHOHOHO20(S)-原原人参二醇20(S)-protopanaxadiol20(R)-次皂甙20(S, R)-人参二醇20(S, R)-panaxadiolIO4-, BH4-, H+HOAcHClC苷的Smith裂解 HIO4 (NaIO4)+ NaBH4 + 稀

44、H+ R-CHO FeCl3 糖C1，C2间开裂的产物 例：葡萄糖碳苷阿拉伯糖OOHOHOHROH+OHOHOHROHOHRCHOIO4-a. IO4-b. BH4-c. H+六、糖醛酸苷的选择性水解 由于酸水难水解，反应剧烈苷元破坏 光解法 Pb(Ac)4分解 法 醋酐-吡啶分解法 微生物培养法 醚键相连的苷 水解无法得到苷元 例：芍药新苷 (lactiflorin)OOHOHOOOHOOOO第5节 糖的NMR性质其它波谱学特征 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： 一、1H-NMR 非信号峰 TMS 溶剂峰D2O溶剂 4.8，可能会

45、影响端基质子信号 随T改变而改变：-0.01/K 水峰：4.8 杂质峰：看积分比化学位移 端基质子：4.36.0 黄酮3-D-Glc: 5.36.0 黄酮其它位置的-D-Glc: 4.85.2 醇苷：80 端基C：95105100：多数的-D、-L苷 少数降为98：酯苷、酚苷 (注意1H-NMR的数值)、叔醇苷100：多数的-D、-L苷*特殊：D-arabinoseQC37-C.ESP10210098969492908886848280787674727068666462Chemical Shift (ppm)101.5879.1478.5174.7071.2262.38OOHOHOHOHOO

46、H3CO1JC1-H1与苷键构型 吡喃糖 C1式165 (170175) Hz: -D、-L 1C式：鼠李糖，相反!-L： 160170 Hz-L： 150160 Hz 呋喃糖：无法判断苷化位移 (glycosidation shift) 定义 糖苷化后 端基碳 多向低场移动 酯苷：稍向高场! 醇苷元 -C：向低场移动 -C：多向高场移动 酚、酯苷元 -C：向高场移动 -C：稍向低场移动 其余碳的影响不大 这种苷化前后的化学变化，称苷化位移OOOHOHOHOHR+ 5.06.5-3.55.0OHOOHOOOHOHOHOH101.1-0.9+1.6-0.7+ 0.8苷元位有取代时的苷化位移 苷元

47、-碳和糖端基手性相同(同为R或S)时：与苷元为-无取代的环醇相同 苷元-碳和糖端基碳手性不同时：苷化位移值增大3.5R-ROOOHOHOHOH+3.4+ 6.8-4.7-0.6RRR-SOOOHOHOHOH+7.6+ 10.6-1.7-0.2SR相应增加约3.5 ppm例：齐墩果酸OHCOOH+ 10.3-1.2+0.3OOHOHOHOHOH106.9OOHOHOHOHOH95.7-3.9-0.2-0.813C-NMR的取代基位移 -OH的甲基化位移 无论醇、酚-OH，甲基化后，-C低场位移，-C高场位移H3COR-3.1OCH3+3.3-3.0-0.8-1.0H3CORR+10.5+9.2-

48、2.9H3COCH2RRR+3.7-4.513C-NMR的取代基位移 -OH的酰化位移 醇-OH： -C低场位移，-C高场位移 酚-OH： -C高场位移，-C低场位移AcOR-3.9OAc-4.1+6.1AcORR+2.4+3.6-3.4AcOCH2RRR+11.1-3.2第7节 糖和苷的提取分离一、提取 杀酶保苷 采集新鲜材料 迅速加热干燥；冷冻保存 溶剂法：水；稀醇 (单糖、低聚糖、多糖) 糖类: 冷热水、冷热稀醇 苷类: 根据极性大小，选择相适应的溶剂蛋白质除去法 粗多糖，常夹杂有较多的蛋白质 方法 Sevag法 CHCl3+戊醇(丁醇)+多糖水溶液 5：1：25剧烈振摇20 min离心

49、，除去两相间的变性蛋白 温和，但要重复5次 三氟三氯乙烷法 多糖水溶液+CF3-CCl3 1:1搅拌10 min离心取水层，2次 温和 三氯醋酸法 多糖水溶液，滴加3%CCl3COOH至不继续混浊为止510过夜离心除沉淀 酶解法 多糖水溶液+胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、链蛋白酶等 糖Pr的处理 硼氢化钾+稀OH- 注意：处理时间要短，温度要低 避免多糖降解二、分离1. 季铵氢氧化物沉淀法2. 分级沉淀或分级溶解法3. 活性炭柱色谱4. 纤维素色谱5. 离子交换柱色谱6. 凝胶柱色谱7. 制备性区域电泳* 蛋白质除去法 (提取)1、季铵盐沉淀法 季铵盐&氢氧化物 是一类乳化剂 可与酸

50、性多糖形成溶液pH或含硼砂缓冲液 (糖酸性)中性多糖 常用的季铵盐CTAB (十六烷基三甲胺溴化物)&氢氧化物 (CTA-OH)CP-OH (十六烷基吡啶) 操作 110% CTAB或CP-OH，搅拌下滴加于0.11% 多糖溶液中 (pH 单糖 洗脱顺序 水有机溶剂 (EtOH)H2O10%20%30%50%70%EtOH 无机盐单糖 二糖 三糖 多糖4、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 洗脱顺序 水EtOH 水溶性大先出无机盐单糖 二糖 三糖 多糖5、离子交换柱色谱 纤维素改性离子交换纤维素 阳离子：CM-cellulose等用于分离：酸

51、性、中性、粘多糖洗脱剂：pH相同，离子强度不同的缓冲液吸附力 (变大) 酸性基团多 MW大 直链 阴离子：DEAE-cellulose等中性多糖硼酸络合物洗脱剂：不同浓度硼酸盐液6、凝胶柱色谱 常用商品名称及型号 葡聚糖凝胶：Sephadex G-10、G-15、G-200等10表示吸水量乘以10，即1.0ml/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 操作过程： 将凝胶在适当的溶液中浸泡 (多为洗脱剂) 除LH-20外，均在H2O中进行

52、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 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 (MeOH, EtOH, 丙酮) 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7、制备性区域电泳 装柱 水+玻璃粉胶状物 冷却夹层 电泳缓冲液：0.05M硼砂/水 电泳 上端+，下端- 1.22V/cm, 3035 mA 512 hr 处理：推出、切割、洗脱、检测三、糖的提取分离实例 地黄根中单糖和低聚糖的分离 鲜地黄根热EtOH、H2O提 阴阳离子交换树脂 (除酸碱成分)得中性成分

53、 活性炭柱 (15%HOAc处理)H2O、5、10、15、25%EtOH 顺次洗脱 PC检定，合并 产物：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6节糖的结构测定单糖、低聚糖多糖一、糖的鉴定 (单糖、低聚糖)1. PC2. TLC3. GC4. HPLC5. ILC1、PC 展开系统：常用水饱和的有机溶剂展开。 正丁醇：醋酸：水（4：1：5上层）BAW 水饱和苯酚等溶剂系统 显色剂 邻苯二甲酸+苯胺 (使还原糖显棕黑色) 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）2

54、、TLC (0.03M硼酸液 + 无机盐) + 硅胶 制板 常用的无机盐 0.02M硼酸盐缓冲液 0.3M磷酸氢二钠或磷酸二氢钠 0.02M乙酸钠 0.1M亚硫酸氢钠 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 可增加样品的承载量 显色剂 除纸层析应用的以外 H2SO4/H2O或乙醇液 茴香醛-硫酸试剂 苯胺-二苯胺磷酸试剂3、GC 将糖制备成三甲基硅醚 增加其挥发性 醛糖 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、HPLC 填充材料 化学修饰的硅胶，如-NH2柱 Sugar D 特点 不必制备成衍生物 适合分析对热不稳定、不挥发的低聚糖、多糖 分析单糖和低聚糖，灵敏度不及GC5、离子交换层析 糖的硼酸络合物: 可进行离子交换层析 不必制成衍生物 直接用水溶液进行分离 糖自动分析仪 显色：3,5-二羟基甲苯-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 二、单糖绝对构型确定 对映异构体的分离原则 衍生化，引入新的手性中心非对映体 色谱柱具备手性 方法 GC HPLC 手性色谱法: 昂贵 旋光检测器：仪器昂贵 旋光比较法：样品用量大1、GC 单糖+手性