最新-天然藥物化學(xué)糖和苷-課件

Chapter-2

糖和苷

SaccharidesandGlycosides

OrganicChemistryChapter-2

糖和苷

SaccharidShandongUniversityatWeihai第二章糖和苷第一節(jié)單糖的立體化學(xué)第二節(jié)糖和苷的分類第三節(jié)糖的化學(xué)性質(zhì)第四節(jié)苷鍵的裂解第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第六節(jié)糖鏈的結(jié)構(gòu)測定第七節(jié)糖及苷的提取分離CompanyLogo第二章糖和苷第一節(jié)單糖的立體化學(xué)Company2概述█糖類：又稱碳水化合物(carbohydrates)，是植物光合作用的初級產(chǎn)物.█苷類(glycosides):亦稱苷或配糖體，是由糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元或配基)通過糖的半縮醛或半縮酮羥基與苷元脫水形成的一類化合物.CompanyLogo概述█糖類：█苷類(glycosides):Compa3什么是糖：多羥基醛或酮.Fischer式表示如下：EmilFischer(UniversityofBerlin)1891年提出投影式.□D、L絕對構(gòu)型1.單糖的立體化學(xué)CompanyLogo什么是糖：多羥基醛或酮.EmilFischer□D、L4·水溶液中---半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)CompanyLogo·水溶液中---半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)CompanyLogo5端基的相對構(gòu)型：α,β

構(gòu)型CompanyLogo端基的相對構(gòu)型：α,β構(gòu)型CompanyLogo6·Haworth投影式：1926年提出具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖---吡喃糖(pyranose)具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖---呋喃糖(furanose)WalterNormanHaworth

BirminghamUniversityTheNobelPrizeinChemistry1937"forhisinvestigationsoncarbohydratesandvitaminC"CompanyLogo·Haworth投影式：1926年提出具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)7也可表示為平面結(jié)構(gòu)：CompanyLogo也可表示為平面結(jié)構(gòu)：CompanyLogo8D-glucose的端基異構(gòu)：端基的相對構(gòu)型：α,β

構(gòu)型CompanyLogoD-glucose的端基異構(gòu)：端基的相對構(gòu)型：α,β構(gòu)型C9Haworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷CompanyLogoHaworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷Co10Haworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷(羰基與最遠不對稱碳成環(huán))CompanyLogoHaworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷(羰11六碳呋糖：無法判斷D/L(羰基不是與最遠不對稱碳成環(huán))CompanyLogo六碳呋糖：無法判斷D/L(羰基不是與最遠不對稱碳成環(huán))Co12酮糖中的D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型：CompanyLogo酮糖中的D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型：CompanyLogo13█Fischer式與Haworth式相互轉(zhuǎn)化

最遠端不對稱C旋轉(zhuǎn)120度，然后與C-1環(huán)化.CompanyLogo█Fischer式與Haworth式相互轉(zhuǎn)化Compan14█差向異構(gòu)---只有一個手性C構(gòu)型不同阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘露糖艾杜糖半乳糖塔羅糖CompanyLogo█差向異構(gòu)---只有一個手性C構(gòu)型不同阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘15█變旋現(xiàn)象CompanyLogo█變旋現(xiàn)象CompanyLogo16█單糖的構(gòu)象環(huán)的翻轉(zhuǎn)4C1

1C4優(yōu)勢構(gòu)象CompanyLogo█單糖的構(gòu)象環(huán)的翻轉(zhuǎn)4C117船式椅式半椅式歪斜式呋喃糖(furanose)：信封式扭曲式吡喃糖(pyranose)CompanyLogo船式18第二節(jié)糖和苷的分類糖的分類糖的分類糖的分類單糖類Monosaccharides五碳、六碳糖居多低聚糖類Oligosaccharides2－9個單糖結(jié)合而成多聚糖類Polysacchrides10個以上單糖連接而成CompanyLogo第二節(jié)糖和苷的分類糖的分類糖的分類糖的分類Company192.1.單糖(monosaccharides)五碳醛糖L-arabinoseCompanyLogo2.1.單糖(monosaccharides)五碳醛糖L-20常見五碳醛糖CompanyLogo常見五碳醛糖CompanyLogo21六碳醛糖D-glucoseCompanyLogo六碳醛糖CompanyLogo22六碳醛糖CompanyLogo六碳醛糖CompanyLogo23六碳酮糖D－fructoseCompanyLogo六碳酮糖CompanyLogo24甲基五碳醛糖L-rhamnoseCompanyLogo甲基五碳醛糖L-rhamnoseCompanyLogo25甲基五碳醛糖：CompanyLogo甲基五碳醛糖：CompanyLogo26支碳鏈糖D－apioseCompanyLogo支碳鏈糖CompanyLogo27氨基糖：單糖上的一個或幾個醇羥基被氨基置換后形成的糖。去氧糖：單糖上的一個或幾個醇羥基被氫原子取代后形成的糖。CompanyLogo氨基糖：單糖上的一個或幾個醇羥基被氨基置換后形成的糖。去氧糖28糖醛酸：單糖分子中的伯醇基氧化成羧基D－glucuronicacidCompanyLogo糖醛酸：單糖分子中的伯醇基氧化成羧基CompanyLogo29糖醇：單糖的醛或酮基還原成羥基所得。環(huán)醇：環(huán)狀的多羥基化合物。CompanyLogo糖醇：單糖的醛或酮基還原成羥基所得。環(huán)醇：環(huán)狀的多羥基化合物302.2.低聚糖(寡糖oligosaccharides)由2～9個單糖通過苷鍵結(jié)合而成.低聚糖類二糖三糖四糖還原糖非還原糖CompanyLogo2.2.低聚糖(寡糖oligosaccharides)二糖31麥芽糖乳糖纖維二糖蔗糖□命名方法：以末端糖為母體，其他的為糖基，并標(biāo)明糖與糖的連接位置、糖的成環(huán)形式以及苷鍵的構(gòu)型等。CompanyLogo麥芽糖乳糖纖維二糖蔗糖□命名方法：以末端糖為母體，其他的為322.3.多聚糖有10個以上單糖通過苷鍵連接而成的糖類.

聚合度：100以上至幾千.性質(zhì)：與單糖和寡糖不同,無甜味,非還原性.·按功能分a.水不溶的，直糖鏈型，主要形成動植物的支持組織：纖維素，甲殼素b.溶于熱水形成膠體溶液，多支鏈型，動植物的貯存養(yǎng)料：淀粉，肝糖元·按組成分

a.由一種單糖組成---均多糖(homosaccharide)

b.由二種以上單糖組成---雜多糖(heterosaccharide)·系統(tǒng)命名：均多糖：在糖名后加字尾-an,如葡聚糖為glucan.雜多糖：幾種糖名按字母順序排列后,再加字尾-an,如葡萄甘露聚糖為glucomannan.CompanyLogo2.3.多聚糖有10個以上單糖通過苷鍵連接而成的糖類.Co33

由直鏈糖淀粉(20%)和支鏈膠淀粉(80%)組成·淀粉(Starch)直鏈部分重復(fù)單位：麥芽糖支鏈部分：每10個麥芽糖重復(fù)單位有一個[(1→6)-α-]支鏈CompanyLogo由直鏈糖淀粉(20%)和支鏈膠淀粉(80%)組成·淀粉34·糖原(Glycogan)動物的儲存能量，結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉類似，只是每5個左右麥芽糖單位就有一個支鏈.聚合度更大.·纖維素(Cellulose)植物細胞壁，聚合度3000-5000，分子結(jié)構(gòu)直線狀CompanyLogo·糖原(Glycogan)CompanyLogo35·甲殼素(Chitin)N-乙酰葡萄糖胺1β→4反向鏈接·肝素(Heparin)

硫酸酯化抗凝血作用,治療血栓.·其它多糖

粘液質(zhì)、卡拉膠、硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸等.CompanyLogo·甲殼素(Chitin)CompanyLogo36·定義：配糖體，是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元aglycone)通過糖的半縮醛或半縮酮羥基與苷元脫水形成的一類化合物.·命名：以-in或–oside作后綴.2.4.苷類(Glycoside)

抗疲勞抗衰老提高腦力體力機能

高山紅景天(Rhoaiolasacha)CompanyLogo·定義：配糖體，是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元agl37

根據(jù)生物體內(nèi)的存在形式：分為原生苷、次級苷.

根據(jù)連接單糖基的個數(shù)：單糖苷、二糖苷、三糖苷…….

根據(jù)苷元連接糖基的位置數(shù)：單糖鏈苷、二糖鏈苷…….

根據(jù)苷鍵原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷.█苷類化合物的分類：CompanyLogo█苷類化合物的分類：CompanyLogo38醇苷酚苷氰苷酯苷藥效：抗菌殺蟲垂盆草Sedumsarmentosum

2.4.1.氧苷CompanyLogo藥效：抗菌殺蟲垂盆草2.4.1.氧苷CompanyLog392.4.2.硫苷：糖端基OH與苷元巰基縮合而成.2.4.3.氮苷：生物化學(xué)中的重要物質(zhì).CompanyLogo2.4.2.硫苷：2.4.3.氮苷：CompanyLo402.4.4.碳苷：糖端基碳與碳原子相鏈接.

苷元多為酚類.

?碳苷類溶解度小，難溶于水.野葛

Pueraria

lobata

(Willd)

Ohwi

CompanyLogo2.4.4.碳苷：糖端基碳與碳原子相鏈接.?碳苷類溶41第三節(jié)

糖和苷的理化性質(zhì)█苷類物理性質(zhì)形：一般是無定形粉末，糖類一般是結(jié)晶.味：一般無味，也有很苦或很甜的.例：甜菊苷(stevioside)，比蔗糖甜300倍，用作糖尿病患者的甜味劑.溶解度：隨糖的增加，親水性增大.(碳苷不易溶解)旋光性：有旋光.甜葉菊SteviarebanianumBertoniCompanyLogo第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)█苷類物理性質(zhì)甜葉菊Company42█糖類化學(xué)性質(zhì)1>氧化反應(yīng)：過碘酸氧化：通過環(huán)狀過度態(tài)，氧化順鄰二羥基.(PbAc4可氧化反式二醇)CompanyLogo█糖類化學(xué)性質(zhì)1>氧化反應(yīng)：CompanyLogo43機理：應(yīng)用：對糖的結(jié)構(gòu)的推測，如糖和苷中氧環(huán)的形式，碳原子的構(gòu)型，多糖中糖的連接位置，和聚合度的決定.CompanyLogo機理：應(yīng)用：CompanyLogo442>糠醛的形成反應(yīng)單糖在濃酸作用下，脫水，生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物.多糖先水解成單糖，然后再脫水生成相同的產(chǎn)物.糖醛酸先脫羧，再形成糠醛.CompanyLogo2>糠醛的形成反應(yīng)CompanyLogo45應(yīng)用：檢測糖類原理：糖在濃酸的作用下發(fā)生糠醛反應(yīng)，所生成的糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合生成有色物質(zhì)。試劑：有機酸:(三氯乙酸、草酸等)或無機酸（硫酸、磷酸等）酚或胺類：含有活潑亞甲基并有共軛未飽和系統(tǒng)的化合物，如：苯酚，萘酚，苯胺。?Molish反應(yīng)：濃硫酸和-萘酚糠醛與-萘酚縮合物紫色CompanyLogo應(yīng)用：檢測糖類糠醛與-萘酚縮合物紫色CompanyLo46紙層析檢驗糖CompanyLogo紙層析檢驗糖CompanyLogo47醚化

3>羥基反應(yīng)：醚化、酯化、縮醛(酮)化甲基苷：CompanyLogo醚化3>羥基反應(yīng)：醚化、酯化、縮醛(酮)化48機理：CompanyLogo機理：CompanyLogo49乙酰化（acetylation）CompanyLogo乙?；╝cetylation）CompanyLogo50選擇性去酰基：去?；篊ompanyLogo選擇性去?；喝ヵ；篊ompanyLogo51苯甲酰化(Benzoylation)控制條件，部分?；?；產(chǎn)物更易結(jié)晶，以便x-ray單晶衍生分析.CompanyLogo苯甲?；?Benzoylation)控制條件，部分?；?；Co52縮醛和縮酮化

酮或醛在脫水劑存在下和多元醇中的兩個OH縮合成環(huán)狀縮酮(ketal)或縮醛(acetal).異丙叉衍生物用途：保護羥基.CompanyLogo縮醛和縮酮化異丙叉衍生物用途：保護羥基.Comp53苯甲叉衍生物CompanyLogo苯甲叉衍生物CompanyLogo54

羰基反應(yīng)

?糖苯腙：glycoside+苯肼

?糖月殺：glycoside+過量苯肼，100?C5>硼酸絡(luò)合物可用于中和滴定、離子交換、電泳CompanyLogo羰基反應(yīng)可用于中和滴定、離子交換、電泳Company554.苷鍵的裂解CompanyLogo4.苷鍵的裂解CompanyLogo56▉

常用的方法有酸水解、堿水解、酶水解、氧化開裂等.a.酸催化水解：

?原理：苷鍵具有縮醛結(jié)構(gòu)，易為稀酸催化水解.

?試劑：鹽酸、硫酸、乙酸、甲酸等.?機理：苷原子先質(zhì)子化，然后斷鍵生成陽碳離子或半椅型中間體，在水中溶劑化而成糖.CompanyLogo▉常用的方法有酸水解、堿水解、酶水解、氧化開裂等.Comp57?水解規(guī)律：苷鍵水解的難易與苷鍵原子的’電子云密度’及其’空間環(huán)境’有密切的關(guān)系，只要有利于苷鍵原子的質(zhì)子化就有利于水解.按苷鍵原子不同:酸水解的難易順序為：

N-苷>O-苷>S-苷>C-苷（堿性強，易質(zhì)子化）.按糖的不同:①呋喃糖苷>吡喃糖苷(呋喃環(huán)是平面，張力大)；②酮糖>醛糖易水解(酮糖多為呋喃環(huán))；③吡喃糖苷中吡喃環(huán)的C-5上取代基越大越難水解，因此五碳糖最易水解，其順序為：五碳糖>六碳糖>七碳糖，如果接有-COOH,則最難水解(位阻)；④氨基糖>羥基糖難水解;羥基糖>去氧糖難水解，尤其是C-2上取代氨基的糖更難。CompanyLogo?水解規(guī)律：苷鍵水解的難易與苷鍵原子的’電子云密度’及58按苷元不同酚苷水解比脂肪屬苷(如萜苷、甾苷)容易得多。某些酚苷(如蒽醌苷、香豆素苷)不用酸，只加熱也可能水解成苷元。苷元為小基團者.苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解.(位阻)二相水解法---用于苷元酸不穩(wěn)定.在酸水解反應(yīng)液中加入與水不相混容的有機溶劑，使苷元生成后立即溶于水不相混溶的有機溶劑中，以避免苷元與酸長時間接觸而脫水生成次生苷元.CompanyLogo按苷元不同CompanyLogo59b.酸催化甲醇解在酸的甲醇溶液中進行甲醇解，多糖或苷可生成一對保持環(huán)形的甲基糖苷的異構(gòu)體。應(yīng)用：①甲基糖苷在呋喃糖環(huán)和吡喃糖環(huán)的區(qū)別判斷；②糖鏈中單糖之間的連接位置確定；③苷鍵構(gòu)型的判定。？CompanyLogob.酸催化甲醇解？CompanyLogo60c.堿催化水解一般的苷鍵對稀堿是穩(wěn)定的，不易被堿催化水解，故苷類多數(shù)是用稀酸水解的，很少用堿水解，僅酯苷、酚苷、稀醇苷和β-吸電子基取代的苷等才易為堿所水解.藏紅花Crocussativus

L功效：活血去瘀、調(diào)經(jīng)、主治血滯閉經(jīng)、痛經(jīng)、產(chǎn)后腹痛、跌打損傷等癥，并有興奮子宮作用。CompanyLogoc.堿催化水解藏紅花CompanyLogo61堿水解機理CompanyLogo堿水解機理CompanyLogo62CH3CO+AcO-d.乙酰解反應(yīng)乙酰解所用的試劑是醋酐和酸，常用的酸有H2SO4、HClO4、CF3COOH和ZnCl2、BF3（lewis酸）等。

－苷鍵葡萄糖雙糖乙酰解的難易程度是：（1－2）>（1－3）>（1－4）>（1－6）CompanyLogoCH3CO+AcO-d.乙酰解反應(yīng)乙酰解所用的試劑是醋酐和63CompanyLogoCompanyLogo64苷鍵的裂解－酶催化水解酶催化反應(yīng)具有專屬性高，條件溫和的特點。常用的酶有：①轉(zhuǎn)化酶（水解β-果糖苷鍵）。②麥芽糖酶（水解α-葡萄糖苷鍵）。③杏仁酶（水解β-葡萄糖苷和有關(guān)六碳醛糖苷），專屬性較低；纖維素酶（水解β-葡萄糖苷）。應(yīng)用：①可以獲知苷鍵的構(gòu)型；②可以保持苷元結(jié)構(gòu)不變；③還可以保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖，以便獲知苷元和糖、糖和糖之間的連接方式CompanyLogo苷鍵的裂解－酶催化水解酶催化反應(yīng)具有專屬性高，條件溫和的特點65苷鍵的裂解－過碘酸裂解（Smith降解）是過碘酸氧化反應(yīng)經(jīng)改進，用于割裂具有1，2-二元醇糖苷鍵的溫和反應(yīng)，（該方法又稱SMITH裂解法）。這種方法對苷元結(jié)構(gòu)容易改變的苷以及C-甙的水解特別適宜。而不適宜苷元上也具有1，2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類；該反應(yīng)在水解產(chǎn)物中得不到完整的糖分子。CompanyLogo苷鍵的裂解－過碘酸裂解（Smith降解）是過碘酸氧化反應(yīng)經(jīng)改66苷鍵的裂解－過碘酸裂解步驟：第一步在水或稀醇溶液中，用NaIO4在室溫條件下將糖氧化裂解為二元醛；第二步將二元醛用NaBH4還原為醇，以防醛與醛進一步縮合而使水解困難，第三步調(diào)節(jié)pH2左右，室溫放置讓其水解。CompanyLogo苷鍵的裂解－過碘酸裂解CompanyLogo67苷鍵的裂解－糖醛酸苷的選擇性水解特殊的苷鍵裂解方法：光解法四醋酸鉛分解法醋酐－吡啶分解法微生物培養(yǎng)法等。CompanyLogo苷鍵的裂解－糖醛酸苷的選擇性水解特殊的苷鍵裂解方法：Comp68第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)█糖的1HNMR性質(zhì)：糖的端基質(zhì)子信號在4.3~6.0甲基五碳糖的甲基信號在1.0左右其余信號在3.2~4.2左右根據(jù)化學(xué)位移和偶合常數(shù)判斷苷鍵構(gòu)型。J＝6－8HzJ＝2－4HzCompanyLogo第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)█糖的1HNMR性質(zhì)：Com69CompanyLogoCompanyLogo70糖的核磁共振性質(zhì)▓C2質(zhì)子處于橫鍵上，無法根據(jù)偶合常數(shù)（0-5Hz）確定苷鍵構(gòu)型CompanyLogo糖的核磁共振性質(zhì)▓C2質(zhì)子處于橫鍵上，無法根據(jù)偶合常數(shù)（071█糖的13CNMR性質(zhì)化學(xué)位移：-CH3

18;-CH2OH62;-CHOH68~85端基碳C1:95～105（b－D和a－L型苷鍵大于100，a－D和b－L型苷鍵小于100）根據(jù)95～105區(qū)域碳信號的個數(shù)和化學(xué)位移值來推測低聚糖、苷中所含糖的個數(shù)和苷鍵構(gòu)型。根據(jù)1JC1-H1值區(qū)別苷鍵構(gòu)型。糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo█糖的13CNMR性質(zhì)糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLo72糖的13CNMR性質(zhì)▓苷化位移（glycosylationshift,GS）糖與苷元成苷后，苷元的α－C、β－C和糖的端基碳的化學(xué)位移值均發(fā)生了改變，稱為苷化位移。與苷元結(jié)構(gòu)有關(guān)，與糖的種類關(guān)系不大。推測糖與苷元、糖與糖連接位置糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo糖的13CNMR性質(zhì)糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo73苷化位移一般規(guī)律：苷元α-C向低場位移，β–C向高場位移，端基碳向低場位移。糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo苷化位移一般規(guī)律：苷元α-C向低場位移，β–C向高場位移，端74伯醇苷糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo伯醇苷糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo75環(huán)醇苷兩個b－C均為仲碳糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo環(huán)醇苷糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo76環(huán)醇苷一個b－C為仲碳，另一個為叔碳或季碳糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo環(huán)醇苷糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo77叔醇苷糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo叔醇苷糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo78酚苷和酯苷a－C通常向高場位移糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo酚苷和酯苷糖的核磁共振性質(zhì)CompanyLogo79CompanyLogoCompanyLogo80CompanyLogoCompanyLogo81CompanyLogoCompanyLogo82CompanyLogoCompanyLogo83第六節(jié)糖鏈的結(jié)構(gòu)測定□糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：?苷元結(jié)構(gòu)?糖的種類?苷元與糖的鏈接位置?糖與糖的鏈接位置，鏈接方式CompanyLogo第六節(jié)糖鏈的結(jié)構(gòu)測定□糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：Comp84純度測定超離心法高壓電泳法：硼酸絡(luò)合后電泳凝膠柱色譜法旋光度測定法其他方法：官能團摩爾比恒定法、示差折射法、HPLC法分子量測定單糖、低聚糖及其苷：EIMS（衍生化）、FDMS、FIMS、FABMS、ESIMS多糖：MALDIMS、MALDI-TOF-MS物理法：沉降法、光散射法、粘度法、滲透壓法糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：CompanyLogo純度測定分子量測定糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：CompanyLog85

單糖的鑒定苷鍵全部酸水解，然后用紙色譜或薄層色譜檢出單糖的種類等，薄層掃描法測定糖之間分子比。氣相色譜和HPLC可以同時進行定性定量。糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：CompanyLogo單糖的鑒定糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：CompanyLogo86糖連接位置的測定全甲基化水解1H-NMR苷化位移糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：CompanyLogo糖連接位置的測定糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：CompanyLogo87糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：糖鏈連接順序的確定①早期主要是緩和酸水解法；②近年質(zhì)譜分析用的較多（FD、FAB、ESI）；③利用2D-NMR如HMBC譜中的遠程相關(guān)關(guān)系。苷鍵構(gòu)型的確定①酶解法；②核磁共振法；

③分子旋光差法CompanyLogo糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)：糖鏈連接順序的確定苷鍵構(gòu)型的確定Comp88第七節(jié)糖及苷的提取分離提?。疹惒捎盟虼紡闹参镏刑崛≤疹惢衔?。若提取的是原生苷，需抑制或破壞酶的活性；若提取的是次生苷或苷元，需利用酶的活性將其部分水解或全水解。抑制酶活性的方法：①加入一定量的碳酸鈣；②采用甲醇、乙醇提取③將藥材直接放入沸水中提??；④新鮮藥材需迅速干燥冷凍保存

盡量勿與酸和堿接觸。否則，得到的不是原生苷，而是已水解失去一部分糖的次生苷，甚至是苷元。如果要得到次生苷，可發(fā)酵利用酶的活性。CompanyLogo第七節(jié)糖及苷的提取分離提?。疹怌ompanyLo89提取－多糖的提取水提/甲醇、乙醇、丙酮沉淀除去蛋白的方法：Sevag法酶解法三氟三氯乙烷法三氯醋酸法提?。嗵堑姆蛛x季銨鹽沉淀法分解沉淀或分級溶解法離子交換色譜纖維素柱色譜凝膠柱色譜制備型區(qū)域電泳糖及苷的提取分離CompanyLogo提取－多糖的提取提?。嗵堑姆蛛x糖及苷的提取分離Compan90ThankYou!OrganicChemistryThankYou!OrganicChemistryShandongUniversityatWeihaiChapter-2

糖和苷

SaccharidesandGlycosides

OrganicChemistryChapter-2

糖和苷

SaccharidShandongUniversityatWeihai第二章糖和苷第一節(jié)單糖的立體化學(xué)第二節(jié)糖和苷的分類第三節(jié)糖的化學(xué)性質(zhì)第四節(jié)苷鍵的裂解第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)第六節(jié)糖鏈的結(jié)構(gòu)測定第七節(jié)糖及苷的提取分離CompanyLogo第二章糖和苷第一節(jié)單糖的立體化學(xué)Company93概述█糖類：又稱碳水化合物(carbohydrates)，是植物光合作用的初級產(chǎn)物.█苷類(glycosides):亦稱苷或配糖體，是由糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元或配基)通過糖的半縮醛或半縮酮羥基與苷元脫水形成的一類化合物.CompanyLogo概述█糖類：█苷類(glycosides):Compa94什么是糖：多羥基醛或酮.Fischer式表示如下：EmilFischer(UniversityofBerlin)1891年提出投影式.□D、L絕對構(gòu)型1.單糖的立體化學(xué)CompanyLogo什么是糖：多羥基醛或酮.EmilFischer□D、L95·水溶液中---半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)CompanyLogo·水溶液中---半縮醛環(huán)狀結(jié)構(gòu)CompanyLogo96端基的相對構(gòu)型：α,β

構(gòu)型CompanyLogo端基的相對構(gòu)型：α,β構(gòu)型CompanyLogo97·Haworth投影式：1926年提出具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖---吡喃糖(pyranose)具有五元環(huán)結(jié)構(gòu)的糖---呋喃糖(furanose)WalterNormanHaworth

BirminghamUniversityTheNobelPrizeinChemistry1937"forhisinvestigationsoncarbohydratesandvitaminC"CompanyLogo·Haworth投影式：1926年提出具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)98也可表示為平面結(jié)構(gòu)：CompanyLogo也可表示為平面結(jié)構(gòu)：CompanyLogo99D-glucose的端基異構(gòu)：端基的相對構(gòu)型：α,β

構(gòu)型CompanyLogoD-glucose的端基異構(gòu)：端基的相對構(gòu)型：α,β構(gòu)型C100Haworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷CompanyLogoHaworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷Co101Haworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷(羰基與最遠不對稱碳成環(huán))CompanyLogoHaworth投影式中D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型的判斷(羰102六碳呋糖：無法判斷D/L(羰基不是與最遠不對稱碳成環(huán))CompanyLogo六碳呋糖：無法判斷D/L(羰基不是與最遠不對稱碳成環(huán))Co103酮糖中的D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型：CompanyLogo酮糖中的D/L構(gòu)型、端基α/β構(gòu)型：CompanyLogo104█Fischer式與Haworth式相互轉(zhuǎn)化

最遠端不對稱C旋轉(zhuǎn)120度，然后與C-1環(huán)化.CompanyLogo█Fischer式與Haworth式相互轉(zhuǎn)化Compan105█差向異構(gòu)---只有一個手性C構(gòu)型不同阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘露糖艾杜糖半乳糖塔羅糖CompanyLogo█差向異構(gòu)---只有一個手性C構(gòu)型不同阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘106█變旋現(xiàn)象CompanyLogo█變旋現(xiàn)象CompanyLogo107█單糖的構(gòu)象環(huán)的翻轉(zhuǎn)4C1

1C4優(yōu)勢構(gòu)象CompanyLogo█單糖的構(gòu)象環(huán)的翻轉(zhuǎn)4C1108船式椅式半椅式歪斜式呋喃糖(furanose)：信封式扭曲式吡喃糖(pyranose)CompanyLogo船式109第二節(jié)糖和苷的分類糖的分類糖的分類糖的分類單糖類Monosaccharides五碳、六碳糖居多低聚糖類Oligosaccharides2－9個單糖結(jié)合而成多聚糖類Polysacchrides10個以上單糖連接而成CompanyLogo第二節(jié)糖和苷的分類糖的分類糖的分類糖的分類Company1102.1.單糖(monosaccharides)五碳醛糖L-arabinoseCompanyLogo2.1.單糖(monosaccharides)五碳醛糖L-111常見五碳醛糖CompanyLogo常見五碳醛糖CompanyLogo112六碳醛糖D-glucoseCompanyLogo六碳醛糖CompanyLogo113六碳醛糖CompanyLogo六碳醛糖CompanyLogo114六碳酮糖D－fructoseCompanyLogo六碳酮糖CompanyLogo115甲基五碳醛糖L-rhamnoseCompanyLogo甲基五碳醛糖L-rhamnoseCompanyLogo116甲基五碳醛糖：CompanyLogo甲基五碳醛糖：CompanyLogo117支碳鏈糖D－apioseCompanyLogo支碳鏈糖CompanyLogo118氨基糖：單糖上的一個或幾個醇羥基被氨基置換后形成的糖。去氧糖：單糖上的一個或幾個醇羥基被氫原子取代后形成的糖。CompanyLogo氨基糖：單糖上的一個或幾個醇羥基被氨基置換后形成的糖。去氧糖119糖醛酸：單糖分子中的伯醇基氧化成羧基D－glucuronicacidCompanyLogo糖醛酸：單糖分子中的伯醇基氧化成羧基CompanyLogo120糖醇：單糖的醛或酮基還原成羥基所得。環(huán)醇：環(huán)狀的多羥基化合物。CompanyLogo糖醇：單糖的醛或酮基還原成羥基所得。環(huán)醇：環(huán)狀的多羥基化合物1212.2.低聚糖(寡糖oligosaccharides)由2～9個單糖通過苷鍵結(jié)合而成.低聚糖類二糖三糖四糖還原糖非還原糖CompanyLogo2.2.低聚糖(寡糖oligosaccharides)二糖122麥芽糖乳糖纖維二糖蔗糖□命名方法：以末端糖為母體，其他的為糖基，并標(biāo)明糖與糖的連接位置、糖的成環(huán)形式以及苷鍵的構(gòu)型等。CompanyLogo麥芽糖乳糖纖維二糖蔗糖□命名方法：以末端糖為母體，其他的為1232.3.多聚糖有10個以上單糖通過苷鍵連接而成的糖類.

聚合度：100以上至幾千.性質(zhì)：與單糖和寡糖不同,無甜味,非還原性.·按功能分a.水不溶的，直糖鏈型，主要形成動植物的支持組織：纖維素，甲殼素b.溶于熱水形成膠體溶液，多支鏈型，動植物的貯存養(yǎng)料：淀粉，肝糖元·按組成分

a.由一種單糖組成---均多糖(homosaccharide)

b.由二種以上單糖組成---雜多糖(heterosaccharide)·系統(tǒng)命名：均多糖：在糖名后加字尾-an,如葡聚糖為glucan.雜多糖：幾種糖名按字母順序排列后,再加字尾-an,如葡萄甘露聚糖為glucomannan.CompanyLogo2.3.多聚糖有10個以上單糖通過苷鍵連接而成的糖類.Co124

由直鏈糖淀粉(20%)和支鏈膠淀粉(80%)組成·淀粉(Starch)直鏈部分重復(fù)單位：麥芽糖支鏈部分：每10個麥芽糖重復(fù)單位有一個[(1→6)-α-]支鏈CompanyLogo由直鏈糖淀粉(20%)和支鏈膠淀粉(80%)組成·淀粉125·糖原(Glycogan)動物的儲存能量，結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉類似，只是每5個左右麥芽糖單位就有一個支鏈.聚合度更大.·纖維素(Cellulose)植物細胞壁，聚合度3000-5000，分子結(jié)構(gòu)直線狀CompanyLogo·糖原(Glycogan)CompanyLogo126·甲殼素(Chitin)N-乙酰葡萄糖胺1β→4反向鏈接·肝素(Heparin)

硫酸酯化抗凝血作用,治療血栓.·其它多糖

粘液質(zhì)、卡拉膠、硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸等.CompanyLogo·甲殼素(Chitin)CompanyLogo127·定義：配糖體，是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元aglycone)通過糖的半縮醛或半縮酮羥基與苷元脫水形成的一類化合物.·命名：以-in或–oside作后綴.2.4.苷類(Glycoside)

抗疲勞抗衰老提高腦力體力機能

高山紅景天(Rhoaiolasacha)CompanyLogo·定義：配糖體，是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)(苷元agl128

根據(jù)生物體內(nèi)的存在形式：分為原生苷、次級苷.

根據(jù)連接單糖基的個數(shù)：單糖苷、二糖苷、三糖苷…….

根據(jù)苷元連接糖基的位置數(shù)：單糖鏈苷、二糖鏈苷…….

根據(jù)苷鍵原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷.█苷類化合物的分類：CompanyLogo█苷類化合物的分類：CompanyLogo129醇苷酚苷氰苷酯苷藥效：抗菌殺蟲垂盆草Sedumsarmentosum

2.4.1.氧苷CompanyLogo藥效：抗菌殺蟲垂盆草2.4.1.氧苷CompanyLog1302.4.2.硫苷：糖端基OH與苷元巰基縮合而成.2.4.3.氮苷：生物化學(xué)中的重要物質(zhì).CompanyLogo2.4.2.硫苷：2.4.3.氮苷：CompanyLo1312.4.4.碳苷：糖端基碳與碳原子相鏈接.

苷元多為酚類.

?碳苷類溶解度小，難溶于水.野葛

Pueraria

lobata

(Willd)

Ohwi

CompanyLogo2.4.4.碳苷：糖端基碳與碳原子相鏈接.?碳苷類溶132第三節(jié)

糖和苷的理化性質(zhì)█苷類物理性質(zhì)形：一般是無定形粉末，糖類一般是結(jié)晶.味：一般無味，也有很苦或很甜的.例：甜菊苷(stevioside)，比蔗糖甜300倍，用作糖尿病患者的甜味劑.溶解度：隨糖的增加，親水性增大.(碳苷不易溶解)旋光性：有旋光.甜葉菊SteviarebanianumBertoniCompanyLogo第三節(jié)糖和苷的理化性質(zhì)█苷類物理性質(zhì)甜葉菊Company133█糖類化學(xué)性質(zhì)1>氧化反應(yīng)：過碘酸氧化：通過環(huán)狀過度態(tài)，氧化順鄰二羥基.(PbAc4可氧化反式二醇)CompanyLogo█糖類化學(xué)性質(zhì)1>氧化反應(yīng)：CompanyLogo134機理：應(yīng)用：對糖的結(jié)構(gòu)的推測，如糖和苷中氧環(huán)的形式，碳原子的構(gòu)型，多糖中糖的連接位置，和聚合度的決定.CompanyLogo機理：應(yīng)用：CompanyLogo1352>糠醛的形成反應(yīng)單糖在濃酸作用下，脫水，生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物.多糖先水解成單糖，然后再脫水生成相同的產(chǎn)物.糖醛酸先脫羧，再形成糠醛.CompanyLogo2>糠醛的形成反應(yīng)CompanyLogo136應(yīng)用：檢測糖類原理：糖在濃酸的作用下發(fā)生糠醛反應(yīng)，所生成的糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合生成有色物質(zhì)。試劑：有機酸:(三氯乙酸、草酸等)或無機酸（硫酸、磷酸等）酚或胺類：含有活潑亞甲基并有共軛未飽和系統(tǒng)的化合物，如：苯酚，萘酚，苯胺。?Molish反應(yīng)：濃硫酸和-萘酚糠醛與-萘酚縮合物紫色CompanyLogo應(yīng)用：檢測糖類糠醛與-萘酚縮合物紫色CompanyLo137紙層析檢驗糖CompanyLogo紙層析檢驗糖CompanyLogo138醚化

3>羥基反應(yīng)：醚化、酯化、縮醛(酮)化甲基苷：CompanyLogo醚化3>羥基反應(yīng)：醚化、酯化、縮醛(酮)化139機理：CompanyLogo機理：CompanyLogo140乙?；╝cetylation）CompanyLogo乙酰化（acetylation）CompanyLogo141選擇性去?；喝ヵ；篊ompanyLogo選擇性去?；喝ヵ；篊ompanyLogo142苯甲?；?Benzoylation)控制條件，部分?；划a(chǎn)物更易結(jié)晶，以便x-ray單晶衍生分析.CompanyLogo苯甲酰化(Benzoylation)控制條件，部分酰化；Co143縮醛和縮酮化

酮或醛在脫水劑存在下和多元醇中的兩個OH縮合成環(huán)狀縮酮(ketal)或縮醛(acetal).異丙叉衍生物用途：保護羥基.CompanyLogo縮醛和縮酮化異丙叉衍生物用途：保護羥基.Comp144苯甲叉衍生物CompanyLogo苯甲叉衍生物CompanyLogo145

羰基反應(yīng)

?糖苯腙：glycoside+苯肼

?糖月殺：glycoside+過量苯肼，100?C5>硼酸絡(luò)合物可用于中和滴定、離子交換、電泳CompanyLogo羰基反應(yīng)可用于中和滴定、離子交換、電泳Company1464.苷鍵的裂解CompanyLogo4.苷鍵的裂解CompanyLogo147▉

常用的方法有酸水解、堿水解、酶水解、氧化開裂等.a.酸催化水解：

?原理：苷鍵具有縮醛結(jié)構(gòu)，易為稀酸催化水解.

?試劑：鹽酸、硫酸、乙酸、甲酸等.?機理：苷原子先質(zhì)子化，然后斷鍵生成陽碳離子或半椅型中間體，在水中溶劑化而成糖.CompanyLogo▉常用的方法有酸水解、堿水解、酶水解、氧化開裂等.Comp148?水解規(guī)律：苷鍵水解的難易與苷鍵原子的’電子云密度’及其’空間環(huán)境’有密切的關(guān)系，只要有利于苷鍵原子的質(zhì)子化就有利于水解.按苷鍵原子不同:酸水解的難易順序為：

N-苷>O-苷>S-苷>C-苷（堿性強，易質(zhì)子化）.按糖的不同:①呋喃糖苷>吡喃糖苷(呋喃環(huán)是平面，張力大)；②酮糖>醛糖易水解(酮糖多為呋喃環(huán))；③吡喃糖苷中吡喃環(huán)的C-5上取代基越大越難水解，因此五碳糖最易水解，其順序為：五碳糖>六碳糖>七碳糖，如果接有-COOH,則最難水解(位阻)；④氨基糖>羥基糖難水解;羥基糖>去氧糖難水解，尤其是C-2上取代氨基的糖更難。CompanyLogo?水解規(guī)律：苷鍵水解的難易與苷鍵原子的’電子云密度’及149按苷元不同酚苷水解比脂肪屬苷(如萜苷、甾苷)容易得多。某些酚苷(如蒽醌苷、香豆素苷)不用酸，只加熱也可能水解成苷元。苷元為小基團者.苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解.(位阻)二相水解法---用于苷元酸不穩(wěn)定.在酸水解反應(yīng)液中加入與水不相混容的有機溶劑，使苷元生成后立即溶于水不相混溶的有機溶劑中，以避免苷元與酸長時間接觸而脫水生成次生苷元.CompanyLogo按苷元不同CompanyLogo150b.酸催化甲醇解在酸的甲醇溶液中進行甲醇解，多糖或苷可生成一對保持環(huán)形的甲基糖苷的異構(gòu)體。應(yīng)用：①甲基糖苷在呋喃糖環(huán)和吡喃糖環(huán)的區(qū)別判斷；②糖鏈中單糖之間的連接位置確定；③苷鍵構(gòu)型的判定。？CompanyLogob.酸催化甲醇解？CompanyLogo151c.堿催化水解一般的苷鍵對稀堿是穩(wěn)定的，不易被堿催化水解，故苷類多數(shù)是用稀酸水解的，很少用堿水解，僅酯苷、酚苷、稀醇苷和β-吸電子基取代的苷等才易為堿所水解.藏紅花Crocussativus

L功效：活血去瘀、調(diào)經(jīng)、主治血滯閉經(jīng)、痛經(jīng)、產(chǎn)后腹痛、跌打損傷等癥，并有興奮子宮作用。CompanyLogoc.堿催化水解藏紅花CompanyLogo152堿水解機理CompanyLogo堿水解機理CompanyLogo153CH3CO+AcO-d.乙酰解反應(yīng)乙酰解所用的試劑是醋酐和酸，常用的酸有H2SO4、HClO4、CF3COOH和ZnCl2、BF3（lewis酸）等。

－苷鍵葡萄糖雙糖乙酰解的難易程度是：（1－2）>（1－3）>（1－4）>（1－6）CompanyLogoCH3CO+AcO-d.乙酰解反應(yīng)乙酰解所用的試劑是醋酐和154CompanyLogoCompanyLogo155苷鍵的裂解－酶催化水解酶催化反應(yīng)具有專屬性高，條件溫和的特點。常用的酶有：①轉(zhuǎn)化酶（水解β-果糖苷鍵）。②麥芽糖酶（水解α-葡萄糖苷鍵）。③杏仁酶（水解β-葡萄糖苷和有關(guān)六碳醛糖苷），專屬性較低；纖維素酶（水解β-葡萄糖苷）。應(yīng)用：①可以獲知苷鍵的構(gòu)型；②可以保持苷元結(jié)構(gòu)不變；③還可以保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖，以便獲知苷元和糖、糖和糖之間的連接方式CompanyLogo苷鍵的裂解－酶催化水解酶催化反應(yīng)具有專屬性高，條件溫和的特點156苷鍵的裂解－過碘酸裂解（Smith降解）是過碘酸氧化反應(yīng)經(jīng)改進，用于割裂具有1，2-二元醇糖苷鍵的溫和反應(yīng)，（該方法又稱SMITH裂解法）。這種方法對苷元結(jié)構(gòu)容易改變的苷以及C-甙的水解特別適宜。而不適宜苷元上也具有1，2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類；該反應(yīng)在水解產(chǎn)物中得不到完整的糖分子。CompanyLogo苷鍵的裂解－過碘酸裂解（Smith降解）是過碘酸氧化反應(yīng)經(jīng)改157苷鍵的裂解－過碘酸裂解步驟：第一步在水或稀醇溶液中，用NaIO4在室溫條件下將糖氧化裂解為二元醛；第二步將二元醛用NaBH4還原為醇，以防醛與醛進一步縮合而使水解困難，第三步調(diào)節(jié)pH2左右，室溫放置讓其水解。CompanyLogo苷鍵的裂解－過碘酸裂解CompanyLogo158苷鍵的裂解－糖醛酸苷的選擇性水解特殊的苷鍵裂解方法：光解法四醋酸鉛分解法醋酐－吡啶分解法微生物培養(yǎng)法等。CompanyLogo苷鍵的裂解－糖醛酸苷的選擇性水解特殊的苷鍵裂解方法：Comp159第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)█糖的1HNMR性質(zhì)：糖的端基質(zhì)子信號在4.3~6.0甲基五碳糖的甲基信號在1.0左右其余信號在3.2~4.2左右根據(jù)化學(xué)位移和偶合常數(shù)判斷苷鍵構(gòu)型。J＝6－8HzJ＝2－4HzCompanyLogo第五節(jié)糖的核磁共振性質(zhì)█糖的1HNMR性質(zhì)：Com160CompanyLogoCompanyLogo161糖的核磁共振性質(zhì)▓C2質(zhì)子處于橫鍵上，無法根據(jù)偶合常數(shù)（0-5Hz）確定苷鍵構(gòu)型CompanyLogo糖的核磁共振性質(zhì)▓C2質(zhì)子處于橫鍵上，無法根據(jù)偶合常數(shù)（0162█糖的13CNMR性質(zhì)化學(xué)位移：-CH3

18;-CH2OH62;-CHOH68~85