糖种类和构型的确定-2013沈阳药科大学

1、1 单糖及其构型的鉴定单糖及其构型的鉴定 单糖的绝对构型和相对构型单糖的绝对构型和相对构型 单糖结构的表示方法单糖结构的表示方法单糖及其构型的确定单糖及其构型的确定2以以D-葡萄糖（葡萄糖（D-glucose）为例：）为例：CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHFischer投影式投影式OHHHHOOHHHCH2OHHOHOOCH2OHOHHHOHOHHHOHHaworth式式OHaworth简式简式O优势构优势构象式象式一、单糖结构的表示方法一、单糖结构的表示方法3CHOOHHCH2OHCHOCH2OHHOHC1、糖链碳原子投影在一条上下排列的直线上；、糖链碳原子投影在一条上下排列的直线上

2、；CHOOHHCH2OH甘 油 醛甘 油 醛2、氧化度高的基团要排列在上端；、氧化度高的基团要排列在上端；3、取代基基团排列在左右两侧；、取代基基团排列在左右两侧；4、横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子；、横、竖两条直线的交叉点代表手性碳原子；5、排在横线上的基团，表示其在平面的上方、排在横线上的基团，表示其在平面的上方6、排在竖线上的基团，表示其在平面的下方、排在竖线上的基团，表示其在平面的下方 1. 单糖的单糖的Fischer式式4 单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构，即成呋喃糖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。和吡喃糖。 五元氧环称呋喃型糖五元氧环称呋喃型糖六元氧环称

3、吡喃型糖六元氧环称吡喃型糖OOHOHOHCH2OHOHOOHOHOHOHOH 2. 单糖的单糖的Haworth式式5CHOCOHCHHOCOHHCCH2OHOHHHCHOCOHCHHOCOHHCCH2OHOHHHHOHHOHCH2OH456HOH2CHOH456OHCOHCHHOCOHHCHHOH2CHCHOCOHCHHOCOHHCOHHHOH2CHCHOOOHOHOHOHCH2OHHFischer投影式与投影式与Haworth 式的转化式的转化 以以D-葡萄糖（葡萄糖（D-glucose)为例为例:6OOOOOO4C11C41,4BB1,42CO5H441414141245 呋喃型糖呋喃型糖

4、: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) 3. 单糖的构象式单糖的构象式71. 绝对构型（绝对构型（D / L 构型法）：构型法）：CHOOHHCH2OHCHOHHOCH2OHdexterlaevus甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛D-L-最早是用来标记甘油醛的立体结构最早是用来标记甘油醛的立体结构二、二、单糖的绝对构型和相对构型单糖的绝对构型和相对构型8CHOOHHCH2OHCHOHHOCH2OH甘油醛甘油醛D-甘油醛甘油醛L-Fischer投影式投影式 :最后一个手性中最后一个手性中心上的心上的OH：在右侧为在右侧为D型糖型糖,

5、在左在左侧为侧为L型糖型糖。D-CHOOHHOOHOHCH2OHHHL-9糖的糖的C1位形成差向异构体位形成差向异构体 C1-OH与最后一个手性中心上的与最后一个手性中心上的OH在同侧为在同侧为 构型构型, 在异侧为在异侧为 构型；构型；+2. 相对构型（相对构型（ ，构型构型）103. 绝对构型与相对构型的关系绝对构型与相对构型的关系D/L / 末端手性碳上羟基末端手性碳上羟基 末端手性碳上末端手性碳上羟基与羟基与端基碳端基碳上羟基的相对上羟基的相对关系关系绝对构型绝对构型相对构型相对构型描述的位置：描述的位置：描述的方式：描述的方式：两种方法：两种方法：11葡萄糖葡萄糖L-吡喃吡喃-六元环

6、形成氧环的大小：形成氧环的大小： 五元五元-呋喃，六元吡喃呋喃，六元吡喃末端手性碳取代羟基取向：末端手性碳取代羟基取向： 左左-L型，右型，右-D型型端基碳上羟基的相对位置：端基碳上羟基的相对位置： 与末端手性碳与末端手性碳-OH 同侧同侧- - 异侧异侧- -CCH2OHHOOHHOOOHH121) 五碳醛糖和六碳酮糖构成的吡喃糖五碳醛糖和六碳酮糖构成的吡喃糖：在二者吡喃型在二者吡喃型Haworth式，因原结构中式，因原结构中C4和和C5-OH不参与成环，故可直接根据其位置判断构型。不参与成环，故可直接根据其位置判断构型。五碳糖五碳糖的的C4或或六碳酮糖六碳酮糖的的C5-OH处于环上者为处于

7、环上者为L构构型；环下者为型；环下者为D构型。构型。 C1-OH与与C4 或或C5-OH处于处于同侧同侧为为 ，异侧异侧为为。OORRCH2OHOCH2OHCHOCH2OH45(2) Haworth式中，构型的判定：式中，构型的判定：13(2) Haworth式中，构型的判定：式中，构型的判定：2)五碳呋喃碳、六碳醛糖或甲基五碳醛糖构成的吡喃五碳呋喃碳、六碳醛糖或甲基五碳醛糖构成的吡喃糖：糖：C4（C5）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。OOHCH2OHHD- L-D- L-C1-OH与与C4（C5）上取代基之间的关系：上取代基之间的关系： 同侧同侧为为，异

8、侧异侧为为。14(2) Haworth式中，构型的判定：式中，构型的判定： 3) 六碳醛糖或甲基五碳糖构成的呋喃糖：六碳醛糖或甲基五碳糖构成的呋喃糖： 因因C5、C6部分成为环外侧链，由于对于部分成为环外侧链，由于对于5位羟基的位羟基的写法并无约定俗成的规定，因此，写法并无约定俗成的规定，因此，无法通过无法通过Haworth式判断它们的绝对构型及相对构型。式判断它们的绝对构型及相对构型。OOHHOHOHOHOH15CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHD-glucoseCHOHHOOHHHHOHHOCH2OHL-glucoseD型糖型糖L型糖型糖RSRRSSRS 以以DL-葡葡萄萄糖糖为为例

9、例总总结：结：OOHOHOHOHOHCH2OH -D -D -LOOHOHOHOHOHCH2OH -L-D-DOHOHOOHOHOHOH -L -LOHOH2CHOHOOHOHOH16171.化学位移化学位移： 糖端基质子：糖端基质子： 4.3-6.0 C6-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: 3.2-4.22.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(1C式式) 苷键为苷键为 -D ( -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; 苷键为苷键为 -D( -L)型型,

10、 端基质子为横键端基质子为横键, J=2-4Hz. 三、糖的波谱特征三、糖的波谱特征18OORHHOHOORHHOH18060。-D-glucose-D-glucoseC1-HC2-H近180 （ 双面角）J=68 Hz。C1-HC2-H近60（ 双面角）J=34 Hz。D-葡萄糖葡萄糖可通过可通过J J值来判定端基碳构型值来判定端基碳构型19无法通过无法通过J值来判定值来判定C1-HC2-H都约为60o (双面角）-L-鼠李糖 -L-鼠李糖 20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 呋喃型糖偶合常数变化不大呋喃型糖偶合常数变化不大, ,不能用端基质子不能用端基质子偶合常数判断苷

11、键构型偶合常数判断苷键构型 -D-甘露糖 -D-甘露糖C1-HC2-H都约为60o (双面角）21偶合常数偶合常数1JC1-H1:吡喃糖吡喃糖:(优势构象优势构象1C 或或C1式式) 端基氢处于平伏键，端基氢处于平伏键， 160-170Hz，多为，多为 -型苷键型苷键;端基氢处于直立键，端基氢处于直立键， 150-160Hz，多为，多为 -型苷键。型苷键。上述规律可用于优势构象为上述规律可用于优势构象为C1或或1C式糖苷键构型的判定。式糖苷键构型的判定。鼠李糖鼠李糖优势构象优势构象1C式式, -L型型, 160-170Hz, -L型型150-160Hz；甘；甘露糖优势构象露糖优势构象C1式式,

12、 -D型型, 160-170Hz, -D型型, 150-160Hz。-L-鼠李糖苷鼠李糖苷-D-甘露糖苷甘露糖苷22 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 20232.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化位移苷化位移. 应用应用: 推测糖与苷元推测糖与苷元,糖与糖的连接

13、位置糖与糖的连接位置, 苷元苷元被苷化碳的绝对构型及碳氢信号归属被苷化碳的绝对构型及碳氢信号归属.OOCH2CH2R+5.06.5 -3.55.024苷元为环醇，若苷元为环醇，若-C无烷基取代，与链状仲醇的苷无烷基取代，与链状仲醇的苷化位移规律一致；有烷基取代，苷化位移与苷元化位移规律一致；有烷基取代，苷化位移与苷元位及糖的端基碳手性有关。位及糖的端基碳手性有关。苷元位及糖的端基碳构型相同，-C向低场位移约6ppm，糖端基碳向低场位移4ppm左右。苷元位及糖的端基碳构型不同， -C向低场位移约10ppm，糖端基碳向低场位移7ppm左右。25TLCHPLCGC单糖的鉴定方法单糖的鉴定方法26标准

14、糖糖腈乙酸酯衍生物的制备标准糖糖腈乙酸酯衍生物的制备(1) 反应原理反应原理 单糖和盐酸羟胺在吡啶中经加热后，反应生成糖肟，糖肟与乙酸酐在加热条件下，继续反应生成具有挥发性的糖腈乙酸酯衍生物。反应式如下：（用于确定糖的种类）（用于确定糖的种类） 27(2) 实验方法实验方法 1 mg标准糖与5 mg盐酸羟胺均匀混合，加入0.4 ml的吡啶，90恒温水浴加热1小时，生成糖醇。反应物冷却至室温后，加入0.6 ml乙酸酐，90水浴加热1小时，即生成糖腈乙酸酯衍生物溶液，所得样品即可用GC分析。282. GC实验条件实验条件进样器温度：270进 样 量：1.0L分 流 比：10：1载 气：氦气柱 流

15、速：1.0ml/min色 谱 柱：DM-5（30mm），内径0.25mm，膜厚0.25m柱 温：160(2/min) 195(10/min,6min) 230(5min) 检 测 器：FID 280(氮气体积流量： 30 ml/min，氢气体积流量：40 ml/min空气体积流量： 3400ml/min）293. 实验结果实验结果对标准糖D-半乳糖进行了检测，得到结果如下：测试化合物测试化合物D-半乳糖标准品半乳糖标准品30（确定糖的种类及绝对构型）反应原理 单糖和L-半胱氨酸甲酯盐酸盐在吡啶中加热反应生成2-（多羟基烃)-噻唑-4-羧酸甲酯，与三甲基硅烷咪唑在加热的条件下，继续反应生成相应的

16、具有挥发性的三甲基硅醚化衍生物。Duan and Qiu* et al. J. Nat. Prod. 2009, 72, 实验方法1mg 标准单糖加入1 mL 无水吡啶和2 mg L-半胱氨酸甲酯盐酸盐，混合均匀，60加热2 h, 反应产物吹干，干燥，加入0.2 mL三甲基硅烷咪唑， 60加热2 h后，将反应液转移至2 mL 水中，用等体积环己烷萃取三次，合并萃取液浓缩，制成单糖的糖噻唑三甲基硅醚衍生物，取0.5mL 环己烷溶解，即可用于气相分析。323. GC实验条件实验条件进样器温度：270进 样 量：1.0L分 流 比：10：1载 气：氦气柱 流 速：1.0ml

17、/min色 谱 柱：HP-5（30mm），内径0.32mm，膜厚0.25m柱 温：160(4/min) 200(keep5min,10/min) 240(keep10min) 检 测 器：FID 280(氮气体积流量： 30 ml/min)氢气体积流量：40 ml/min空气体积流量： 3400ml/min）3334 由于芹糖是支链碳糖，在形成呋喃环的过程中，3位会成为不对称的碳原子，因此会形成以下四种形式的异构体：HCHOOHOHHOH2CCH2OH-D-erythro-OHOCH2OHOHOH-D-erythro- -L-threo-OHOOHCH2OHOH -L-threo-（三）芹糖构

18、型的确定（三）芹糖构型的确定35 日本学者Tadashi等人研究以上四种形式的呋喃糖甲苷的氢核磁共振性质，其中端基氢化学位移和偶合常数及端基碳化学位移如下所示：-D-erythro-OHOCH2OHOHOCH3-D-erythro- -L-threo-OHOOHCH2OHOCH3 -L-threo-1234NO.HC12345.01(4.9Hz)4.99(3.7Hz)5.20(4.3Hz)4.97(1.2Hz)103.9110.2105.4111.236 从芹菜中分离的得到含芹糖的化合物A，其端基氢信号位于5.35(1H,brs)，碳信号位于108.2，可以确定芹糖为-D-赤式或者-L-苏式中的一种，此时通过NOE效应来确定。5.35 (1H,br s)108.