第5章 糖与苷

1、第五章 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、脂质复习 单糖的立体化学重点：掌握几种结构式表示方法的互换；重点：掌握几种结构式表示方法的互换；单糖构型的判断单糖构型的判断 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

3、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HCHOOH

4、OHHHOHHOHCH2OHOOHOHOHOHOH-D-葡萄糖HOHOHHHOHHCH2OHOHHOHOHOHHHOHHOH2COHHHOOOOHOHOHOHOH-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

5、D-葡萄糖CHOOHOHOHOHCH2OHCHOHOHCH2OHCHOOHOHOHCH2OHOHL-葡萄糖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

6、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RRHOH2COHOOHOHOH 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 同侧为 异侧为 Haworth式 同侧为 异侧为CHOOHOHOHOHCH2OHOOCH2OHHOH异侧OCH2OHO

7、HH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式第2节 糖和苷的分类重点：认识几

8、种单糖的类型；重点：认识几种单糖的类型；掌握几种常用单糖的结构及英文缩写掌握几种常用单糖的结构及英文缩写（一）、单糖类及其衍生物 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 单糖-1) 五碳醛糖 (aldopentose) L-阿拉伯糖 (L-arabinose, Ara) D-木糖 (D-xylose, Xyl) D-核糖 (D-ribose

9、, Rib)OOHOHOHOHCHOCH2OHD-木糖OOH1) 五碳醛糖 (aldopentose) L-阿拉伯糖 (Larabinose, Ara) D-木糖 (D-xylose, Xyl) D-核糖 (D-ribose, Rib)CH2OHOHOHCHOOHCH2OHOHOHCHOOHCH2OHOHOHCHOOH-L-Arabinofuranose-D-Xylulofuranose-D-RibofuranoseOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOH2) 甲基五碳醛糖 L-鼠李糖 (L-rhamnose, Rha)L-鼠

10、李糖L-鼠李糖OOHOHOHOHCHOOHOHOHCH3OH3) 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 -葡 萄 糖CHOO HOHO HO HCH2OHOOHOHO HO HO HD -半 乳 糖CHOO HOHO HCH2OHOHOOHO HO HO HOHD -甘 露 糖CHOOHO HO HCH2OHOHOOHOHO HO HO H4) 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

11、喃当游离存在时吡喃-OH-OHOOHOHOHD-果糖CHOOOHOHOHCH2OHL-山梨糖CHOOOHOHCH2OHOHOOHOHOH5) 支碳链糖 D-芹糖 (D-apicose, Api)OOHOHOHOHCHOOHCH2OHOHHOH2CD-芹糖 -D-芹糖2 单糖衍生物-1）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-甘露醇CH2OHOHOHOHCH2OHOHD-山梨醇CH2OHOHOHOHCH2OHOHD-木糖醇CH2OHOHCH2OHO

12、HOH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 2）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3） 氨基糖 (amino sugar) 是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类 龙虾甲壳中得到的葡萄糖胺 (2-氨基-2-去氧-D

13、-葡萄糖)为第1个发现的OOHOHOHOHOHOOHOHOHNH2OHNH32-氨基-2-去氧-D-葡萄糖4) 去氧糖 (dexylsugars) 单糖分子的1个或几个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OOHOHOHOHOOHOHOHOOHOHOHOH2,6-二去氧糖6-去氧糖2-去氧糖（二）、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OOOHO

14、HOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOOOHOHOHOH12环糊精 环糊精 (cyclodextrin) 是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称 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3、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

15、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) 许多多糖还含有O-乙酰基、N-乙酰基、磺酸酯等1) 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-葡聚糖胶淀粉： (14)或(16)连接D-葡聚糖呈螺旋状，每个螺环6个葡萄糖分子 碘分子、离子可进入螺环通道，形成有色的包结化合物显色 纤维素 (cellulose) 聚合度30005000的(14)结合直链葡聚糖 直线状 果聚糖 (fructans) 菊淀粉 (inul

16、in): D-Fru-(24)-D-Glc, 聚合度35，可用于测定肾清除率 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 (mucilage)、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 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 很强的抗凝血作用 硫酸软骨素 (c

17、hondroitin 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AOOOSO3HCOOHOHONHCOCH3CH2OHOHO3SOOOOOSO3HOCOOHOHONHCOCH3HO3SOOSO3HOCOOOSO3HOCOOHOHONHCOCH3OHO

18、OH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 原生苷在植物体内原存在的苷 次生苷原生苷水解掉一部分糖或结构发生改变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 红景天苷 (rhod

19、ioloside) 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OOOHOHOHOH

20、OHOOHCOOHOOOHCOOHOOOHOHOHOHHHOOHOHOHOH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+COHCOOHR1R2+糖H+

21、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)NHOOOHOHOHOH

22、NHOHNONOHHH+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)NNNNNH2OOHOHOHNNNNHOOOHOHOHNNNHNNH2OOHOHOHONNNHNHOOOHO

23、HOHOACU4) 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的分担情况而定 聚合度

24、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 与组成该苷的糖的一对甲苷的分子

25、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 邻二酮：反应最慢

26、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-葡萄呋喃糖酐1,6

27、-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+HCHO2 HCO

28、OH+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 呋喃糖反式二醇OH

29、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间，对反应有利，因

30、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，即二甲基亚砜（DMSO）

31、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 + 酮 糖 + 丙酮

32、 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+CHOH2SO4-H2O四、

33、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 可在混有硼砂缓冲液的

34、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 (具体) 苷键

35、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 苷元构型易改变 两相水解法

36、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 电子云密度容易 苷键周

37、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OOOOOHOHOHOHHCOOHOOOHOHOHOHHOOOHOHOHOHHCNCOOHC

38、OOH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活化邻位H 与3-

39、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、酶催化水解反应 酶专属性高，

40、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OOHOHOHOROHOOHOROHCOHCCH2OHHOH2COOHORROHCH2OHC

41、HOCH2OHHOH2COH+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H+ R-CHO

42、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，可能会影响端基质子信号

43、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)101.5879.1478.5174.7071.2262.38OOHOHOHOHOOH3CO1JC1-

44、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-碳和糖端基手性相

45、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+9.2-2.9H3COCH

46、2RRR+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，除去两相间的变性

47、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 可与酸性多糖形成溶液pH

48、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：酸性、中性、粘多糖洗

49、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 待充分膨胀后装入层

50、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 活性炭柱 (15

51、%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、TLC (0.0

52、3M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+手性试剂非对映体化TMS化 方法 D，L-单糖与单一构型的手性试剂(L-)反应 1种单糖与2个手性试剂(D，L-)反应OHOH