资源简介

(共68张PPT)
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（Carbohydrates
and Glycosides）
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本章内容
第一节 单糖的立体化学
第二节 糖和苷的分类
第三节 糖的化学性质
第四节 苷键的裂解
第五节 糖的核磁共振性质
第六节 糖链结构的测定
第七节 糖及苷的提取分离
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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。
第四节 苷键的裂解
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裂解方法分类
按裂解程度：全裂解和部分裂解
按所用方法：均相水解和双相水解
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按催化剂：
一、酸催化水解反应
二、乙酰解反应
三、碱催化水解和β消除反应
四、酶催化水解反应
五、过碘酸裂解（Smith降解法）
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—、酸催化水解反应
催化剂：苷键属于缩醛结构，易为稀酸（稀盐酸、稀硫酸、乙酸、甲酸）催化水解。
机理：水解反应是苷原子先质子化，然后断键生成阳碳离子或半椅型的中间体，在水中溶剂化而成糖。
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O
O
R
H
+
+
O
O
R
H
+
- ROH
O
H
O
H
+
阳碳离子
半椅式
中间体
+
H
2
O
O
O
H
2
+
-
H
+
O
H
,
O
H
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酸水解的规律
（1）酸水解难易顺序：
C-苷 > S-苷 > O-苷 > N-苷
（2）氮原子在酰胺或嘧啶环上时，这类苷很难水解
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（3）酚苷及烯醇苷>醇苷
因p-π共轭作用，酚苷及烯醇苷的苷元在苷键原子质子化时，芳环或双键对苷键原子有一定的供电作用，故酚苷及烯醇苷比醇苷易于水解。
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（4）去氧糖 > 羟基糖 > 氨基糖
2,6-二去氧糖 > 2-去氧糖 >6-去氧糖 > 2-羟基糖 > 2-氨基糖
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（5）呋喃糖 > 吡喃糖 (50-100倍)
因五元呋喃环各取代基处在重叠位置，形成水解中间体可使张力减小，故有利于水解。
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（6）酮糖>醛糖
酮糖多为呋喃结构，而且酮糖端基碳原子上有-CH2OH大基团取代，水解反应可使张力减小。
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（7）吡喃糖苷中C5位的取代基越大越难水解,即:五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖>-COOH取代
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（8）苷元大小的影响
苷元为小基团苷键横键比竖键易水解（e>a） ——（横键易质子化）
>
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苷元为大基团苷键竖键比横键易水解( a > e )
（苷的不稳定性促使其易水解）
>
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酸水解方法
酸醇 HCl/甲醇
以甲醇对苷进行水解，生成的是糖的甲苷（非游离的糖）。而呋喃型糖甲苷与吡喃型糖甲苷的色谱行为不同，可资辨别。
两相水解法：对酸不稳定苷元用酸水/有机溶剂（后加）
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例题：
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二、乙酰解反应
1．常用试剂：醋酐 + 酸
所用酸如：H2SO4、HClO4、CF3COOH或
Lewis酸（ZnCl2、BF3）等。
2．反应条件：一般是在室温放置数天。
3．反应机理：
与酸催化水解相似，以CH3CO+(乙酰基，Ac）为进攻基团。
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※乙酰解反应易发生糖的端基异构化。
4、反应特点:
条件温和,操作简便;
可开裂部分苷键;
产物为单糖、低聚糖及苷元的酰化物，增加了酯溶性，有利于提纯，精制和鉴定
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三、碱催化水解和β消除反应
一般苷键对稀碱是稳定的，但某些特殊的苷易为碱水解，如：
酰苷；酚苷；与羰基共轭的烯醇苷；β-吸电子基取代的苷
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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
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四、酶催化水解反应
特点：反应条件温和、专属性高、可确定苷键构型, 根据获得的次级苷、低聚糖可推测苷元与糖及糖与糖的连接关系；能够获得原苷元等。
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常用的苷键水解酶
转化糖酶（水解β-果糖苷键）
麦芽糖酶（水解α-D-葡萄糖苷键）
纤维素酶（水解β- D-葡萄糖苷键）
杏仁苷酶（水解β-六碳醛糖苷键）
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五、过碘酸裂解反应（smith降解法）
所用试剂为：NaIO4、NaBH4
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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。
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适用范围：
苷元不稳定的苷和碳苷（得到连有一个醛基的苷元），不适合苷元上有邻二醇羟基或易被氧化的基团的苷。
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碳苷的裂解
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第五节 糖的核磁共振性质
糖的1H-NMR 性质
糖的13C-NMR性质
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一、糖的1H-NMR 性质
端基质子——δ4.3～6.0 ppm左右
甲基五碳糖——δ1.0 ppm左右
其它质子——δ3.2~4.2 ppm
1．化学位移：
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偶合常数与二面角有关
当二面角位90°时，偶合常数为0
当二面角为90°—180°时，随着角度的增大偶合常数变大
当二面角为0-90°时，随着角度变小，偶合常数增大
2 ．偶合常数：
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糖的C1-H与C2-H的偶合常数，常用于确定苷键构型
1、吡喃型糖
2、优势构象为C1式
3、糖的2-位羟基在平伏键上
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如：D-葡萄糖
O
O
R
H
H
O
H
O
O
R
H
H
O
H
180
60
。
。
-D-glucose
-D-glucose
C
1
-H
C
2
-H
近180 （双面角）
J=6~8 Hz
。
C
1
-H
C
2
-H
近60（双面角）
J=2~4 Hz
。
α
β
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还有一些糖由于其结构上的原因，而无法利用1H-NMR来判断相对构型。如：
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再如：
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二、糖的13C-NMR性质
（一）化学位移及偶合常数
CH2OH δ62左右，
CH3 δ18左右，
端基碳δ95~105
CHOHδ68-85
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β-D和α-L型苷键端基碳化学位移大于100，β- L和α-D型则小于100。
呋喃糖C3 和C5的化学位移值多大于80，可区别氧环的大小
碳谱的作用
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吡喃糖中端基质子处于横键时。其端基碳氢的偶合常数为170－175 Hz；处于竖键时则为 160－165Hz。
α-D或β-L型苷键 J=170~175 Hz
β-D或α-L型苷键 J=160~165 Hz
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二、苷化位移
糖与苷元成苷后，苷元的α-C、β-C和糖的端基碳的化学位移值均发生了改变，称为苷化位移。
苷化位移与苷元结构有关，与糖的种类关系不大。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作用。
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1.伯醇苷
成苷后，苷元α-C向低场位移约8个化学位移单位，
β-C向高场位移约4个化学位移单位，
糖的端基碳向高场位移1-2个化学位移单位（与甲苷比）。
O
O
C
H
2
C
H
2
R
+5.0~7.0
-4
α
β
-1-2
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(1). 两个β-C均为仲碳的苷
前手性碳（潜对称碳）：对称碳原子增加一个取代基后，变为非对称碳，称之为~。
分为pro-R和pro-S两种。
2. 环仲醇苷
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规定：
在环醇的仲碳的e键上增加一个基团，并将该基团的优先序列定为第三，按R,S规则命名，当为R构型时称该碳为pro-R碳，反之为pro-S碳。当氢原子在面下时,顺时针旋转为R, 当氢原子在面上时,则相反.
R
H
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成苷后α-C向低场位移7个单位，
端基碳向高场位移约1~4个单位（与甲苷比）
β-C的前手性构型与端基碳构型相同时，向高场位移约2个单位；不同时，向高场位移约4个单位。
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(2).一个β-C为仲碳，另一个为叔碳或季碳的苷
α-C与糖的端基碳构型相同时，α-C向低场位移约5个单位；
不同时α-C向低场位移约10个单位。 β-C和端基碳的变化较复杂。
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3.叔醇苷
成苷后α-C向低场位移约7个单位；β-C向高场位移约5个单位；端基碳向高场位移约7个单位。
4.酯苷和酚苷
α-C向高场位移，区别于上述苷。
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规律
同五异十其余七
同小异大
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第六节 糖链的结构测定
主要解决的问题——单糖的组成、单糖的绝对构型测定,糖之间的连接位置和顺序、苷键构型等.
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（一）纯度测定
多糖纯度的测定方法
超离心法: 组分均一的多糖为单峰
高压电泳法：制成硼酸配合物，在电场中的相对迁移率不同。
凝胶柱色谱法
旋光测定法：比较两次沉淀的比旋光
其他方法
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（二）分子量的测定
单糖、低聚糖及其苷的分子量大都采用质谱法
快原子轰击质谱（FAB-MS）
电喷雾质谱（ESI-MS）
多糖的分子量测定
基质辅助激光解析电离质谱或基质辅助激光解析电离飞行时间质谱
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（三）单糖的鉴定
低聚糖、多糖的结构分析，首先要了解由哪些单糖所组成，各种单糖之间的比例如何。
一般是将苷键全水解，用PC或TLC检出单糖的种类，经显色后用薄层扫描仪求得各种糖的分子比。
也可用GC或HPLC对单糖定性定量。
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（四）单糖绝对构型的测定
GC法—引入新的手性中心
HPLC法
手性柱色谱法
手性检测器法
旋光比较法
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（五）糖连接位置的测定
①将糖链全甲基化→水解→甲基化单糖的定性和定量（气相层析）
（甲基化单糖中游离-OH的部位就是连接位置）
②13C-NMR测定：主要归属各碳信号，以确定产生苷化位移的碳。
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①全甲基化
②水解
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（六）糖链连接顺序的确定
① 部分水解法：将糖链水解成较小的片段，然后分析这些低聚糖的连接顺序。
② 质谱分析。
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（七）苷键构型及氧环的确定
苷键构型确定
-核磁共振法，酶解法，红外法，分子旋光差法
糖的氧环测定
-13C-NMR法，红外法，甲醇解法，Smith降解法等
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第七节 糖及苷的提取分离
一、提取
单糖、低聚糖及苷类化合物常用水或稀醇、醇作提取溶剂。
之后用不同极性溶剂进行萃取。
①新鲜药材，速干，冷冻保存。
　②提取时宜用沸水、醇
　 ③先用碳酸钙拌和后再用沸水提取。
提取原生苷：——抑制酶活性
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多糖的提取
常用溶剂：冷水、热水、热或冷的
NaOH 或KOH溶液，热或冷的HAc或苯酚
等。
步骤：先脱脂——水提—碱提—沉淀
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（二）分离
1．季铵盐沉淀法
2．分级沉淀或分级溶解法
3．离子交换柱色谱
4．纤维素柱色谱
5.凝胶柱色谱
6．制备性区域电泳
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1．季铵氢氧化物沉淀法
季铵盐及其氢氧化物是一类乳化剂，可与酸性多糖形成不溶性沉淀，常用于酸性多糖的分离。（常用：十六烷基三甲胺的溴化物及其氢氧化物，十六烷基吡啶的氢氧化物）
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（二）分级沉淀或分级溶解法
在糖的水溶液中，逐步加入甲醇,乙醇或丙酮，即可得到各部分的沉淀物。
适合分离溶解度相差较大的单糖.
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（三）离子交换柱色谱
将离子交换和纤维素色谱结合起来制成一些列离子交换纤维素。
阳离子型适合分离酸性、中性多糖和黏多糖。
中性多糖需用硼砂交换剂处理
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（四）纤维素柱色谱
既有吸附色谱的性质,又有分配色谱的性质.
洗脱溶剂:不同浓度的水和乙醇溶液.
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（五）凝胶柱色谱
（六）制备性区域电泳
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1、苷键裂解的各种方法及其特点；
（如：酸解、乙酰解、碱解、酶解、Smith降解等）
2、1H-NMR及13C-NMR在糖苷中的应用
（糖端基碳、甲基、羟甲基的化学位移值、苷化位移定义及用途。）
3、简单了解糖链的结构测定方法
4、简单了解糖及苷的提取分离方法
*
谢谢！

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