糖和苷類化合物

糖和苷類化合物第1頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述二、單糖的立體化學(xué)三、糖和苷的分類四、苷類化合物的理化性質(zhì)五、苷鍵的裂解六、糖的核磁共振性質(zhì)七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定八、糖和苷的提取分離第三章糖和苷第2頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述

糖又稱作碳水化合物(carbohydrates)，是自然界存在的一類重要的天然產(chǎn)物，是生命活動所必需的一類物質(zhì)，和核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)一起稱為生命活動所必需的四大類化合物。按照其聚合程度可分為單糖、低聚糖（寡糖）和多糖等。

苷類又稱配糖體(glycoside)，是由糖或糖的衍生物等與另一非糖物質(zhì)通過其端基碳原子聯(lián)接而成的化合物。第3頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二糖和苷類的生理活性是多種多樣的，糖是植物光合作用的初生產(chǎn)物，通過它進而合成了植物中的絕大部分成分。所以糖類除了作為植物的貯藏養(yǎng)料和骨架之外，還是其它有機物質(zhì)的前體。一些具有營養(yǎng)、強壯作用的藥物，如山藥、何首烏、大棗等均含有大量糖類。苷類種類繁多，結(jié)構(gòu)不一，其生理活性也多種多樣，在心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及抗菌消炎，增強機體免疫功能、抗腫瘤等方面都具有不同的活性，苷類已成為當(dāng)今研究天然藥物中不可忽視的一類成分。許多常見的中藥例如人參、甘草、柴胡、黃芪、黃芩、桔梗、芍藥等都含有苷類。

一、概述第4頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述二、單糖的立體化學(xué)三、糖和苷的分類四、苷類化合物的理化性質(zhì)五、苷鍵的裂解六、糖的核磁共振性質(zhì)七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定八、糖和苷的提取分離第三章糖和苷第5頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二單糖結(jié)構(gòu)的表示方法：二、單糖的立體化學(xué)Fisher式Haworth式成環(huán)狀結(jié)構(gòu)后，多了一個手性碳------端基碳第6頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

離端基碳最遠的不對稱碳原子的構(gòu)型

D型／L型

(Haworth式限于羰基碳與該原子成環(huán)）二、單糖的立體化學(xué)絕對構(gòu)型:第7頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二Fischer式中最后第二個碳原子上-OH向右的為D型，向左的為L型。Haworth式中C5向上為D型，向下為L型。

二、單糖的立體化學(xué)第8頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

端基碳(anomericcarbon)的相對構(gòu)型

α型／β型(Haworth式限于羰基碳與該原子成環(huán)）

是C1相對于C5（C4）的構(gòu)型差向異構(gòu)體（相對構(gòu)型）二、單糖的立體化學(xué)第9頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二二、單糖的立體化學(xué)㈡Fischer與Haworth的轉(zhuǎn)換及其相對構(gòu)型第10頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二Fischer式：（C1與C5的相對構(gòu)型）C1-OH與原C5（六碳糖）或C4（五碳糖）-OH，順式為α，反式為β。Haworth式：C1-OH與C5（或C4）上取代基之間的關(guān)系：同側(cè)為β，異側(cè)為α。二、單糖的立體化學(xué)第11頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

吡喃糖(pyranose，六元環(huán))／呋喃糖(furanose，五元環(huán))，吡喃糖的優(yōu)勢構(gòu)象－－椅式。單糖的構(gòu)象：二、單糖的立體化學(xué)第12頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二二、結(jié)構(gòu)類型㈣環(huán)的構(gòu)象

1式式二、單糖的立體化學(xué)第13頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述二、單糖的立體化學(xué)三、糖和苷的分類四、苷類化合物的理化性質(zhì)五、苷鍵的裂解六、糖的核磁共振性質(zhì)七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定八、糖和苷的提取分離第三章糖和苷第14頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、糖和苷的分類一、單糖:

已發(fā)現(xiàn)200多種,3C~8C,多以結(jié)合態(tài)存在.可分為以下幾類:1、五碳醛糖(aldopentoses)

有L-阿拉伯糖(L-arabinose)，D-木糖(D-xylose)，D-來蘇糖(D-lyxose)，D-核糖(D-ribose)等。L-阿拉伯糖的結(jié)構(gòu)如下：第15頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、糖和苷的分類2、六碳醛糖(aldohexose)

常見的有D-葡萄糖(D-glucose)，D-甘露糖(D-mannose)，D-阿洛糖(D-allose)，D-半乳糖(D-galactose)等。其中以D-葡萄糖最為常見。第16頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、糖和苷的分類3、六碳酮糖(ketohexose,hexulose)

如D-果糖(D-fructose)，L-山梨糖(L-sorbose)等。下圖為α-D-果糖的結(jié)構(gòu)：返回4、甲基五碳糖

常見的有L-鼠李糖(L-rhamnose)，L-夫糖(L-fucose)和D-雞納糖(D-quinovose)。如L-鼠李糖的結(jié)構(gòu)。第17頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二5、支碳鏈糖糖鏈中含有支鏈，如D-芹糖(D-apiose)和D-金縷梅糖(D-hamamelose,結(jié)構(gòu)如下)三、糖和苷的分類第18頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二6、氨基糖(aminosugar)

單糖的一個或幾個醇羥基置換成氨基。如慶大霉素的結(jié)構(gòu)：7、去氧糖(deoxysugars)

單糖分子的一個或二個羥基被氫原子取代的糖，常見的有6-去氧糖、甲基五碳糖、2,6-二去氧糖及其3-O-甲醚等。該類糖在強心苷和微生物代謝產(chǎn)物中多見，并有一些特殊的性質(zhì)。如L-黃花夾竹桃糖(L-thevetose)是2,6-二去氧糖的3-O-甲醚。三、糖和苷的分類第19頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二8、糖醛酸(uronicacid)

單糖分子中的伯醇基氧化成羧基，常結(jié)合成苷類或多糖存在，常見的如葡萄糖醛酸(glucuronicacid)和半乳糖醛酸(galactocuronicacid)。三、糖和苷的分類第20頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二糖醛酸易環(huán)合成內(nèi)酯，在水溶液中呈平衡狀態(tài)。三、糖和苷的分類二、低聚糖(oligosaccharides，寡糖)：由2～9個單糖通過苷鍵鍵合而成的直鏈或支鏈的聚糖稱低聚糖。分類：按單糖個數(shù)分為二糖、三糖等；按有無游離的醛基或酮基分為還原糖和非還原糖，若兩個糖均以端基脫水縮合形成的聚糖就沒有還原性。第21頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二化學(xué)命名：把除末端糖之外的叫糖基，并標明連接位置和苷鍵構(gòu)型。三、糖和苷的分類D-葡萄糖1α2β-D-果糖櫻草糖(primverose,還原糖)蔗糖(sucrose,非還原糖)6-O-β-D-xylopyranosyl-D-glucopyranose也可命名D-木糖1β6-D-葡萄糖2-O-β-D-glucopyranosylD-fructofuranose第22頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

植物中的三糖大多是以蔗糖為基本結(jié)構(gòu)再接上其它單糖而成的非還原性糖，四糖和五糖是三糖結(jié)構(gòu)再延長，也是非還原性糖。三、糖和苷的分類第23頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

三、多聚糖(polysaccharides,多糖)

是由10個以上的單糖基通過苷鍵連接而成。

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

分類：

1.按功能分

水不溶的，直糖鏈型,主要形成動植物的支持組織。

ex.纖維素，甲殼素

溶于熱水，形成膠體溶液多支鏈型,動植物的貯存養(yǎng)料。

ex.淀粉，肝糖元三、糖和苷的分類第24頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、糖和苷的分類2.按組成分

由一種單糖組成－－均多糖(homosaccharide)

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.第25頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二3.按來源分（1）植物多糖纖維素、淀粉、黏液質(zhì)、果聚糖、樹膠（2）菌類多糖豬苓多糖、茯苓多糖、靈芝多糖（3）動物多糖肝素、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、甲殼素三、糖和苷的分類第26頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二四、苷類(glycoside)(又稱配糖體)

苷類化合物的組成：苷元(配基)：非糖的物質(zhì)，常見的有黃酮，蒽醌，三萜等。苷類苷鍵：將二者連接起來的化學(xué)鍵，可通過

O,N,S等原子或直接通過C-C鍵相連。糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等)

苷類化合物的命名:以-in或–oside作后綴。三、糖和苷的分類第27頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二苷類化合物的分類：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。

三、糖和苷的分類第28頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一氧苷：苷元與糖基通過氧原子相連，根據(jù)苷元與糖縮合的基團的性質(zhì)不同，分為以下幾類：

醇苷：是通過醇羥基與糖端基脫水而成的苷。比較常見，如本書所講皂苷，強心苷均屬此類。

酚苷：苷元的酚羥基與糖端基脫水而成的苷。較常見，如黃酮苷、蒽醌苷多屬此類。三、糖和苷的分類第29頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

氰苷：主要是指α-羥基腈的苷。該類化合物多為水溶性，不易結(jié)晶，在酸和酶催化時易于水解。生成的苷元α-羥基腈很不穩(wěn)定，立即分解為醛(酮)和氫氰酸。而在堿性條件下苷元易發(fā)生異構(gòu)化。該類化合物中的芳香族氰苷，分解后生成苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和氫氰酸，因而可以用于鎮(zhèn)咳。如苦杏仁可用于鎮(zhèn)咳，正是由于其中的苦杏仁苷(amygdalin)分解后可釋放少量HCN的結(jié)果。三、糖和苷的分類第30頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、糖和苷的分類第31頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二酯苷：苷元的羥基與糖端基脫水而成的苷。酯苷的特點：苷鍵既有縮醛的性質(zhì)，又有酯的性質(zhì)，易為稀酸和稀堿水解。例如，存在于所有百合科植物，特別是郁金香屬植物如雜種郁金香中的化合物山慈菇苷A，有抗真菌活性。但該化合物不穩(wěn)定，放置日久易起酰基重排反應(yīng)，苷元由C1-OH轉(zhuǎn)至C6-OH上，同時失去抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即環(huán)合生成山慈茹內(nèi)酯A。

三、糖和苷的分類第32頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二二硫苷：是糖的端基OH與苷元上巰基縮合而成的苷。如蘿卜中的蘿卜苷。芥子苷是存在于十字花科植物中的一類硫苷，其通式如下，幾乎都是以鉀鹽的形式存在。經(jīng)其伴存的芥子酶水解，生成的芥子油含有異硫氰酸酯類、葡萄糖和硫酸鹽，具有止痛和消炎作用。三、糖和苷的分類第33頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三氮苷：糖的端基碳與苷元上氮原子相連的苷稱氮苷，是生物化學(xué)領(lǐng)域中的重要物質(zhì)。如核苷類化合物。四碳苷：

是一類糖基的端基碳原子和苷元碳原子直接相連的苷。組成碳苷的苷元多為酚性化合物，如黃酮、查耳酮、色酮、蒽醌和沒食子酸等。尤其以黃酮碳苷最為常見。碳苷常與氧苷共存，它的形成是由苷元酚羥基所活化的鄰對位的氫與糖的端基羥基脫水縮合而成。因此，在碳苷分子中，糖總是連在有間二酚或間苯三酚結(jié)構(gòu)的環(huán)上。黃酮碳苷的糖基均在A環(huán)的6位或8位。碳苷類化合物具有溶解度小、難以水解的特點。三、糖和苷的分類第34頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

如豆科植物葛和野葛的根中含有的葛根素(puerarin)對心血管系統(tǒng)有較強的活性，有明顯的擴張冠狀動脈，增加冠脈流量，降低血壓的作用。該化合物即為異黃酮的碳苷，8位直接與葡萄糖相結(jié)合。三、糖和苷的分類第35頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、糖和苷的分類第36頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述二、單糖的立體化學(xué)三、糖和苷的分類四、苷類化合物的理化性質(zhì)五、苷鍵的裂解六、糖的核磁共振性質(zhì)七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定八、糖和苷的提取分離第三章糖和苷第37頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一性狀：

形：苷類化合物多數(shù)是固體，其中糖基少的可以成結(jié)晶，糖基多的如皂苷，則多呈具有吸濕性的無定無形粉末。

味：苷類一般是無味的，但也有很苦的和有甜味的，如甜菊苷(stevioside),是從甜葉菊的葉子中提取得到的，屬于貝殼杉烷型四環(huán)二萜的多糖苷，比蔗糖甜300倍，臨床上用于糖尿病患者作甜味劑用，無不良反應(yīng)。

色：苷類化合物的顏色是由苷元的性質(zhì)決定的。糖部分沒有顏色。四、糖和苷的理化性質(zhì)(一)物理性質(zhì)第38頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二二溶解性：

化合物糖苷化以后，由于糖的引入，結(jié)構(gòu)中增加了親水性的羥基，因而親水性增強。苷類的親水性與糖基的數(shù)目有密切的關(guān)系，往往隨著糖基的增多而增大，大分子苷元的苷元（如甾醇等）的單糖苷?？扇芙庥诘蜆O性的有機溶劑，如果糖基增多，則苷元占的比例相應(yīng)變小，親水性增加，在水中的溶解度也就增加。因此，用不同極性的溶劑順次提取藥材時，在各提取部分都有發(fā)現(xiàn)苷類化合物的可能。碳苷與氧苷不同，無論在水中還是在其他溶劑中溶解度一般都較小。四、糖和苷的理化性質(zhì)(一)物理性質(zhì)第39頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三旋光性：多數(shù)苷類化合物呈左旋，但水解后，由于生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。因此，比較水解前后旋光性的變化，也可以用以檢識苷類化合物的存在。但必須注意，有些低聚糖或多糖的分子也都有類似的性質(zhì)，因此一定要在水解產(chǎn)物中肯定苷元的有無，才能判斷苷類的存在。四、糖和苷的理化性質(zhì)(一)物理性質(zhì)第40頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、氧化反應(yīng)：

單糖分子中有醛(酮)、醇羥基和鄰二醇等結(jié)構(gòu)，均可以與一定的氧化劑發(fā)生氧化反應(yīng)，一般都無選擇性。但過碘酸和四醋酸鉛的選擇性較高，一般只作用于鄰二羥基上。以過碘酸氧化反應(yīng)為例：過碘酸反應(yīng)的基本方式：作用緩和，選擇性高，限于同鄰二醇、α-氨基醇、α-羥基醛(酮)、鄰二酮和某些活性次甲基上，基本反應(yīng)如下：四、糖和苷的理化性質(zhì)(二)化學(xué)性質(zhì)第41頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二四、糖和苷的理化性質(zhì)(二)化學(xué)性質(zhì)第42頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二(2)糖的裂解四、糖和苷的理化性質(zhì)(二)化學(xué)性質(zhì)第43頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二(3)作用機理：先生成五元環(huán)狀酯的中間體。在酸性或堿性介質(zhì)中，過碘酸以一價的H2IO5－（水合離子）作用。結(jié)構(gòu)式見書(天然藥物化學(xué))。上述機理可以解釋在弱酸或中性介質(zhì)中，順式1,2-二元醇比反式的反應(yīng)快得多，因為順式結(jié)構(gòu)有利于五元環(huán)中間體的形成。在連續(xù)有三個鄰羥基的化合物中，如有一對順式的鄰羥基的，就比三個互為反式的容易氧化得多，故對同樣的六碳吡喃糖苷，半乳糖和甘露糖苷的氧化速率比葡萄糖苷高。

四、糖和苷的理化性質(zhì)(二)化學(xué)性質(zhì)第44頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

另外，有些結(jié)構(gòu)剛性較強，使得反式鄰二醇固定在環(huán)的兩側(cè)而無扭轉(zhuǎn)的可能，此時雖有鄰二醇也不能發(fā)生過碘酸反應(yīng)。因此，對陰性結(jié)果的判斷應(yīng)慎重。(4)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，都有很大的用處。四、糖和苷的理化性質(zhì)(二)化學(xué)性質(zhì)第45頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二二、糠醛形成反應(yīng)：單糖的濃酸(4~10N)作用下，失三分子水，生成具有呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)的糠醛類化合物。多糖則在礦酸存在下先水解成單糖，再脫水生成同樣的產(chǎn)物。由五碳糖生成的是糠醛（R=H），甲基五碳糖生成的是5-甲糠醛（R=Me)，六碳糖生成的是5-羥甲糠醛(R=CH2OH)。糠醛衍生物和許多芳胺、酚類可縮合成有色物質(zhì)，可用于糖的顯色和檢出。如Molish試劑是濃硫酸和α-萘酚（P49）。四、糖和苷的理化性質(zhì)(二)化學(xué)性質(zhì)第46頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述二、單糖的立體化學(xué)三、糖和苷的分類四、苷類化合物的理化性質(zhì)五、苷鍵的裂解六、糖的核磁共振性質(zhì)七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定八、糖和苷的提取分離第三章糖和苷第47頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

苷鍵的裂解反應(yīng)是一類研究多糖和苷類化合物的重要反應(yīng)。通過該反應(yīng)，可以使苷鍵切斷，從而更方便地了解苷元的結(jié)構(gòu)、所連糖的種類和組成、苷元與糖的連接方式、糖與糖的連接方式。常用的方法有酸水解、堿水解、酶水解、氧化開裂等。

一、酸催化水解：苷鍵屬于縮醛結(jié)構(gòu)，易為稀酸催化水解。反應(yīng)一般在水或稀醇溶液中進行。常用的酸有HCl,H2SO4,乙酸和甲酸等。反應(yīng)的機理是：苷原子先質(zhì)子化，然后斷裂生成苷元和陽碳離子或半椅式的中間體，在水中溶劑化而成糖。以氧苷為例，其機理為：五、苷鍵的裂解第48頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二機理質(zhì)子化脫苷元互變?nèi)軇┗撡|(zhì)子由上述機理可以看出，影響水解難易程度的關(guān)鍵因素在于苷鍵原子的質(zhì)子化是否容易進行，有利于苷原子質(zhì)子化的因素，就可使水解容易進行。主要包括兩個方面的因素：

(1)苷原子上的電子云密度

(2)苷原子的空間環(huán)境五、苷鍵的裂解第49頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二具體到化合物的結(jié)構(gòu)，則有以下規(guī)律：按苷鍵原子的不同，酸水解難易程度為：N-苷

>O-苷>S-苷>C-苷原因：N最易接受質(zhì)子，而C上無未共享電子對，不能質(zhì)子化。(2)呋喃糖苷較吡喃糖苷易水解，水解速率大50~

100倍。原因：呋喃環(huán)平面性，各鍵重疊，張力大。圖(3)酮糖較醛糖易水解。原因：酮糖多呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)，且端基上接大基團-CH2OH

。圖五、苷鍵的裂解第50頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二五、苷鍵的裂解(4)吡喃糖苷中，吡喃環(huán)C5上的取代基越大越難水解，故有：五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖>5

位接-COOH的糖原因：吡喃環(huán)C5上的取代基對質(zhì)子進攻有立體阻礙。圖(5)2-去氧糖>2-羥基糖>2-氨基糖原因：2位羥基對苷原子的吸電子效應(yīng)及2位氨基對質(zhì)子的競爭性吸引第51頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二(6)芳香屬苷（如酚苷）因苷元部分有供電子結(jié)構(gòu)，水解比脂肪屬苷（如萜苷、甾苷等）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。即芳香苷>脂肪苷原因：苷元的供電子效應(yīng)使苷原子的電子云密度增大。五、苷鍵的裂解第52頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二(7)苷元為小基團者，苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解，因為橫鍵上原子易于質(zhì)子化；苷元為大基團者，苷鍵豎鍵的比苷鍵橫鍵的易于水解，這是由于苷的不穩(wěn)定性促使水解。原因：小苷元在豎鍵時，環(huán)對質(zhì)子進攻有立體阻礙。五、苷鍵的裂解第53頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二（8）N-苷易接受質(zhì)子，但當(dāng)N處于酰胺或嘧啶位置時，N-苷也難于用礦酸水解。原因：吸電子共軛效應(yīng)，減小了N上的電子云密度。例：朱砂蓮苷酰胺

注意：對酸不穩(wěn)定的苷元，為了防止水解引起皂元結(jié)構(gòu)的改變，可用兩相水解反應(yīng)。（例仙客來皂苷的水解）五、苷鍵的裂解第54頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二二、乙酰解反應(yīng)

在多糖苷的結(jié)構(gòu)研究中，為了確定糖與糖之間的連接位置．常應(yīng)用乙酰解開裂一部分苷鍵，保留另一部分苷鍵，然后用薄層或氣相色譜鑒定在水解產(chǎn)物中得到的乙酰化單糖和乙?；途厶?。反應(yīng)用的試劑為乙酸酐與不同酸的混合液，常用的酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸(如氯化鋅、三氟化硼等)。乙酰解的反應(yīng)機理與酸催化水解相似，它是以CH3CO+為進攻基團。五、苷鍵的裂解第55頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

苷發(fā)生乙酰解的速度與糖苷鍵的位置有關(guān)。如果在苷鍵的鄰位有可乙?；牧u基，則由于電負性，可使乙酰解的速度減慢。從二糖的乙酰解速率可以看出，苷鍵的乙酰解一般以1--6苷鍵最易斷裂，其次為1--4苷鍵和1--3

苷鍵，而以1--2苷鍵最難開裂。下列為一種五糖苷的乙酰解過程，其分子組成中含有D-木糖、D-葡萄糖、D-雞納糖和D-葡萄糖-3-甲醚。當(dāng)用醋酐-ZnCl2乙酰解后，TLC檢出了單糖、四糖和三糖的乙?；?，并與標準品對照進行鑒定，由此可推出苷分子中糖的連接方式。五、苷鍵的裂解第56頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二五、苷鍵的裂解第57頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二五、苷鍵的裂解

乙?；磻?yīng)的操作較為簡單，條件較溫和。一般可將苷類溶于醋酐或醋酐與冰醋酸的混合液中，加入3％一5％量的濃硫酸，在室溫下放置1—10天，將反應(yīng)液倒入冰水中．并以碳酸氫鈉中和至pH3—4，再用氯仿萃取其中的乙?；?，然后通過柱色譜分離，就可獲得單一的成分，這些單一成分再用TLC或GC進行鑒定。第58頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、堿催化水解：一般的苷對堿是穩(wěn)定的，不易被堿催化水解，故多數(shù)苷是采用稀酸水解。但是，酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和β-吸電子基取代的苷易為堿所水解,如藏紅花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可為堿所水解。但有時得到的是脫水苷元。例如藏紅花苦苷的水解：

原因：其中藏紅花苦苷苷鍵的鄰位碳原子上有受吸電子基團活化的氫原子，當(dāng)用堿水解時引起消除反應(yīng)而生成雙烯結(jié)構(gòu)。五、苷鍵的裂解第59頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二四、酶催化水解酶水解的優(yōu)點:

專屬性高,條件溫和.用酶水解苷鍵可以獲知苷鍵的構(gòu)型，可以保持苷元的結(jié)構(gòu)不變，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。酶降解反應(yīng)的效果取決于酶的純度以及對酶的專一性的認識.例

轉(zhuǎn)化糖酶--------水解β-果糖苷鍵

麥芽糖酶--------水解α-葡萄糖苷鍵

杏仁苷酶--------水解β-葡萄糖苷鍵,專屬性較低

纖維素酶--------水解β-葡萄糖苷鍵目前使用的多為未提純的混合酶。五、苷鍵的裂解第60頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二五、過碘酸裂解反應(yīng)

用過碘酸氧化1,2-二元醇的反應(yīng)可以用于苷鍵的水解,稱為Smith裂解,是一種溫和的水解方法.

適用的情況:苷元結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,C-苷不適用的情況:苷元上也有1,2-二元醇反應(yīng)的基本方法:五、苷鍵的裂解第61頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二應(yīng)用于碳苷的情況:五、苷鍵的裂解第62頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二該反應(yīng)的應(yīng)用:

苷元不穩(wěn)定的苷,以及碳苷用此法進行水解,可得到完整的苷元,這對苷元的研究具有重要的意義.此外,從降解得到的多元醇,還可確定苷中糖的類型.如聯(lián)有葡萄糖,甘露糖,半乳糖或果糖的C-苷經(jīng)過降解后,其降解產(chǎn)物中有丙三醇;聯(lián)有阿拉伯糖,木糖的C-苷經(jīng)過降解后,其降解產(chǎn)物中有乙二醇;而聯(lián)有鼠李糖,夫糖或雞納糖的C-苷經(jīng)過降解后,其降解產(chǎn)物中應(yīng)有丙二醇.五、苷鍵的裂解第63頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二五、苷鍵的裂解第64頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述二、單糖的立體化學(xué)三、糖和苷的分類四、苷類化合物的理化性質(zhì)五、苷鍵的裂解六、糖的核磁共振性質(zhì)七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定八、糖和苷的提取分離第三章糖和苷第65頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

NMR技術(shù)的發(fā)展，使得苷類化合物的結(jié)構(gòu)鑒定比較容易進行。糖和苷類化合物NMR譜解析的難點：

1信號分布范圍窄；2偶合關(guān)系復(fù)雜。六、糖的NMR特征第66頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、糖的1HNMR特征

化學(xué)位移規(guī)律：端基質(zhì)子：4.3~6.0ppm

特點：比較容易辨認用途：1確定糖基的個數(shù)

2確定糖基的種類

32D-NMR譜上糖信號的歸屬

4糖的位置的判斷六、糖的NMR特征第67頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二六、糖的NMR特征第68頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二六、糖的NMR特征第69頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二甲基質(zhì)子：~1.0ppm

特點：比較容易辨認用途：1確定甲基五碳糖的個數(shù)2確定甲基五碳糖的種類3確定甲基五碳糖的位置42D-NMR譜上甲基五碳糖信號的歸屬六、糖的NMR特征第70頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

其余質(zhì)子信號：3.2~4.2ppm

特點:信號集中,難以解析

歸屬:往往需借助2D-NMR技術(shù).六、糖的NMR特征第71頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二偶合常數(shù)：與兩面角有關(guān)兩面角90度J=0Hz；兩面角0或180度J~8Hz；兩面角60度J~4Hz對于糖質(zhì)子

當(dāng)2-H為直立鍵時，1位苷鍵的取向不同，1-H與2-H的兩面角不同，偶合常數(shù)亦不同：

β-D-和α-L-型糖的1-H和2-H鍵

為雙直立鍵，φ=180，J=6~8Hz

α-D-和-L-型糖的1-H為平伏鍵，

2-H雙直立鍵，φ=60，J=2~4Hz

六、糖的NMR特征第72頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

因此，六碳醛糖的優(yōu)勢構(gòu)象為C1型，其中C2構(gòu)型與D-葡萄糖相同的D-半乳糖、D-阿洛糖的優(yōu)勢構(gòu)象中2-H均為直立鍵，其成α苷鍵時，端基質(zhì)子與2-H的偶合常數(shù)均為4Hz左右；而當(dāng)其成β苷時，端基質(zhì)子與2-H的偶合常數(shù)均為8Hz左右。六、糖的NMR特征β-D-葡萄糖苷α-D-半乳糖苷β-D-阿洛糖苷第73頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

例如：β-D-葡萄糖和α-D-葡萄糖的混合物在氫譜上顯示兩個端基質(zhì)子信號，不僅化學(xué)位移有差別，偶合常數(shù)差別也很明顯。其中β-D-葡萄糖的端基質(zhì)子信號為δ4.6，J=8Hz。而α-D-葡萄糖的端基質(zhì)子信號為δ5.2，J=4Hz。六、糖的NMR特征第74頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

但是當(dāng)2-H為平伏鍵的情況下，1-H無論處于平伏鍵還是直立鍵，與2-H的兩面夾角均約60度，故不能用該法判斷苷鍵構(gòu)型。六、糖的NMR特征

因此，六碳醛糖中C2構(gòu)型與葡萄糖不一致的D-甘露糖的苷鍵，就不能用端基質(zhì)子的偶合常數(shù)來判斷其構(gòu)型。β-D-甘露糖苷α-D-甘露糖苷第75頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

例如：β-D-甘露糖和α-D-甘露糖的混合物在氫譜上雖顯示兩個端基質(zhì)子信號，化學(xué)位移有差別，但偶合常數(shù)差別很不明顯。六、糖的NMR特征第76頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

同樣，甲基五碳糖中的L-鼠李糖的C2構(gòu)型雖與D-葡萄糖相同，但其優(yōu)勢構(gòu)象為1C式，2-H為平伏鍵，其苷鍵的構(gòu)型亦不能用該方法判斷。六、糖的NMR特征第77頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

對于這類糖的苷，可以利用糖苷的1-H的化學(xué)位移不同來區(qū)別。另外，用門控偶技術(shù)可以得到端基質(zhì)子和端基碳的偶合常數(shù)，即1JC1-H1來區(qū)別。如吡喃糖苷的1-H是橫鍵質(zhì)子(α-苷鍵)時，該J值為170Hz，而1-H是豎鍵質(zhì)子(β-苷鍵)時，該J值為160Hz。六、糖的NMR特征第78頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二二、糖的13CNMR特征

糖上碳信號可分為幾類，大致范圍為：

1.CH3~18ppm甲基五碳糖的C6，一般有幾個信號(扣除苷元中的甲基)可表示有幾個甲基五碳糖存在。

2.CH2OH~62ppmC5或C63.CHOH70~85ppm糖氧環(huán)上的C2~C44.-O-CH-O-98~100ppm端基C1或C2,，在此范圍內(nèi)有幾個信號可視為有幾種糖存在于糖鏈的重復(fù)單位中。六、糖的NMR特征第79頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

一般來說，碳原子上有α-OH的較帶β-OH的，信號較在高場處。如具有C1構(gòu)象的D-葡萄糖苷的端基碳信號，α-型的為97~101，而β-型的為103~106ppm，便此可區(qū)別α-和β-異構(gòu)體。六、糖的NMR特征第80頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二三、苷化位移

概念：(見教材P68)1.苷化位移值和苷元的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與糖的種類無關(guān)。例如：C1位移C2位移

β-D-葡萄糖96.775.1甲基-β-D-葡萄糖苷104.0+8.374.1-1.0β-D-半乳糖97.372.9甲基-β-D-半乳糖104.5+8.371.7-0.8α-L-鼠李吡喃糖95.171.9甲基-α-L-鼠李糖苷102.6+7.572.1-0.2六、糖的NMR特征第81頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

苷元端基碳苷元α碳苷元β碳-CH3+5.0~+7.5+6.0~+7.5-CH2CH2R+5.0~+6.5+5.0~+6.5-3.5~-5.0-CH(CH2R)2+3.4~+4.5+5.0~+8.0-3.0~-3.5-C(CH2R)3-0.5~+0.5+6.5~+7.5-2.5~-3.0六、糖的NMR特征2.苷元若為鏈狀結(jié)構(gòu)，端基碳的苷化位移隨著苷元為伯、仲、叔基而遞減，但對苷元的α碳和β碳的苷化位移影響不大，例如：同為葡萄糖的苷，苷元不同，其苷化位移范圍(ppm)為第82頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二3.苷元為環(huán)醇時的苷化位移規(guī)律若羥基的β位無烷基取代，則α碳與端基碳的苷化位移值與開鏈的仲醇相似。如果羥基的β位有烷基取代，那么α碳和端基碳的苷化位移與苷元的α碳的手性及糖的端基手性都有關(guān)系。具體可分為兩種情況：1)苷元的α碳的手性及糖的端基手性R或S，即二者相同，則α碳與端基碳的苷化位移值與β位無烷基取代的環(huán)醇時相同，即與開鏈的仲醇相似，即5ppm左右。六、糖的NMR特征第83頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二六、糖的NMR特征2)苷元的α碳的手性及糖的端基手性不相同，則α碳與端基碳的苷化位移值比β位無烷基取代的環(huán)醇相應(yīng)的碳的苷化位移大3.5ppm左右，即大約10ppm。3)同五異十其余七：4)同小異大：指β碳5)酯苷和酚苷：特殊，α-C向高場位移。第84頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二一、概述二、單糖的立體化學(xué)三、糖和苷的分類四、苷類化合物的理化性質(zhì)五、苷鍵的裂解六、糖的核磁共振性質(zhì)七、糖鏈的結(jié)構(gòu)測定八、糖和苷的提取分離第三章糖和苷第85頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

多糖的結(jié)構(gòu)測定與常見天然產(chǎn)物有許多不同之處,本節(jié)不做詳細介紹.天然產(chǎn)物中的苷類成分多為固體化合物．其結(jié)構(gòu)鑒定應(yīng)通過以下各項程序進行：

一、純度的測定

TLC，熔點，色譜鑒別

二、分子量及分子式的測定近年來廣泛應(yīng)用質(zhì)譜分析的方法則定分子量和分子式。苷類化合物一般極性較大，無揮發(fā)性，遇熱氣化時易于分解，采用電子轟擊質(zhì)譜(EI—MS)常常不能獲得分子離子峰。

現(xiàn)多采用化學(xué)電離質(zhì)譜(CI-MS)、場解吸質(zhì)譜(FD-MS)、快原子轟擊質(zhì)譜(FAB-MS)和電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)等方法來獲得分子離子蜂，尤其是ESI-MS及FAB-MS兩種質(zhì)譜法更是目前測定苷類分子量常用的方法。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第86頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)的基本原理

ESI是在毛細管的出口處施加一高電壓，所產(chǎn)生的高電場使從毛細管流出的液體霧化成細小的帶電液滴，隨著溶劑蒸發(fā)，液滴表面積縮小，導(dǎo)致分析物以單電荷或多電荷離子的形式進入氣相。電噴霧離子化的特點是產(chǎn)生多電荷離子而不是碎片離子，使質(zhì)量電荷比降低到多數(shù)質(zhì)量分析儀都可以檢測的范圍，因而大大擴張了分子量的分析范圍。離子的真實分子量可以根據(jù)質(zhì)荷比及所帶電荷數(shù)計算出，一般由計算機軟件完成。電噴霧質(zhì)譜可忍受少量的鹽和緩沖液，但鹽和緩沖液的存在會使儀器的靈敏度降低。電噴霧質(zhì)譜的優(yōu)點是它可以方便地與多種分離技術(shù)聯(lián)用，如液質(zhì)聯(lián)用和毛細管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用等。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第87頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

三、組成苷的苷元和單糖的鑒定將苷用稀酸或酶進行水解，使生成苷元和各種單糖，然后再對這些水解產(chǎn)物進行簽定。

(一)苷元的結(jié)構(gòu)鑒定苷元的結(jié)構(gòu)類型不一，需要通過某些化學(xué)反應(yīng)先確定其結(jié)構(gòu)類型和基本母核結(jié)構(gòu)，再按照所屬類型分別進行研究，其方法將在有關(guān)章節(jié)中逐一介紹。

(二)組成苷中糖的種類鑒定通常采用PC、TLC等方法對水解液進行鑒定，也可以直接通過解析苷的或二維NMR譜進行鑒定。糖類的PC常用的展開劑大多為含水的溶劑系統(tǒng)，如正丁醇-醋酸-水(4:1:5)，EtOAc-吡啶-水(2:1:2)等，其Rf值與溶劑的含水量有關(guān)，因此配制展開劑時必須注意，尤其對于三元組成的展開刑，其混合比例更應(yīng)力求正確，并需用標準品同時點樣作為對照。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第88頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

糖類的TLC常選用硅膠薄層，由于糖的極性強，一般點樣量不能大于5ug，但這一缺點在用硼酸溶液或一些無機鹽的水溶液代替水調(diào)制吸附劑進行鋪板，就能顯著提高上樣量，并改善分離效果。制備這種硅膠薄層時，所用的鹽一般是強堿弱酸(或中強酸)的鹽，如0.3mol/L的磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉的水溶液。用這種鹽溶液制備的硅膠板分離糖時，其上樣量可達400~500ug。糖類硅膠薄層色譜常用的展開劑為正丁醇-丙酮-水、正丁醇-醋酸-水或正丁醇-吡啶-水。糖的PC或TLC所用的顯色劑有些是相同的，其顯色原理主要是利用糖的還原性或由于形成糖醛后引起的呈色反應(yīng)。有些顯色劑不僅可以決定糖的斑點的位置，尚可區(qū)分其類型。常用的顯色劑有苯胺-鄰苯二甲酸試劑、三苯四氮鹽試劑(TTC試劑)、間苯二酚-鹽酸試劑、雙甲酮-磷酸試劑等。這些顯色劑對不同的糖往往顯不同的顏色，如苯胺-鄰苯二甲酸試劑對已醛糖和糖醛酸顯棕色，對戊醛糖顯紅色。間苯二酚-鹽酸試劑對已醛糖顯紫色，對糖醛酸和戊醛糖顯藍色。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第89頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

有些顯色劑中含有硫酸，因此只能用于TLC。例如茴香醛-硫酸試劑、間苯二酚-硫酸試劑、α-萘酚-硫酸試劑、百里酚-硫酸試劑、酚-硫酸試劑等。噴后一般要在100℃左右加熱數(shù)分鐘至斑點顯現(xiàn)。以CMC-Na為粘合劑的硅膠薄層，在使用含濃硫酸的顯色劑時亦應(yīng)注意加熱的溫度與時間。利用近年發(fā)展起來的二維NMR譜，也可以有效地鑒定苷分子中糖的種類。如二維1H-1H相關(guān)譜(1H-1HCOSY)、1H-13C相關(guān)譜(1H-13CCOSY)等亦可用來鑒定苷中組成糖的種類。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第90頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

(三)苷中糖的數(shù)目的測定利用PC或TLC法鑒定苷水解液中糖的種類，還可進一步采用光密度掃描法測定備單糖斑點的含量，算出各單糖的分子比，以推測組成苷的糖的數(shù)目。近年測定苷中糖的數(shù)目大多是通過光譜測定完成的。例如，利用質(zhì)譜測定苷和苷元的分子量，然后計算其差值，并由此求出糖的數(shù)目。利用氫譜，根據(jù)出現(xiàn)的糖端基質(zhì)子的信號數(shù)目來確定苷中糖分子的數(shù)目；或是將苷制成全乙?；蛉谆苌铮鶕?jù)在氫譜中出現(xiàn)的乙酰氧基或甲氧基信號的數(shù)目，推測出所含糖的數(shù)目。常見的是利用碳譜，根據(jù)出現(xiàn)的糖端基碳信號的數(shù)目(一般位于90~112ppm處)，或者根據(jù)苷分子總的碳信號數(shù)目與苷元碳信號數(shù)目的差值，推斷出糖的數(shù)目。此外利用二維1H-1H相關(guān)譜和1H-13C相關(guān)譜，也是確定苷中糖的數(shù)目的有效方法。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第91頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

四、苷分子中苷元和糖、糖和糖之間連接位置的確定

(一)苷元和糖之間連接位置的確定以前通過分析由化學(xué)降解或酶解得到的產(chǎn)物來確定糖與苷元之間的連接位置，現(xiàn)在這種方法逐漸被NMR譜的解析所取代。

13C-NMR譜是確定苷元與糖之間連接位置的有效方法。在碳譜中，苷元羥基因與糖結(jié)合成苷，故可產(chǎn)生苷化位移。利用苷化位移規(guī)律，將苷和苷元的碳譜相比較，就可以很容易地辨別出苷元的哪個碳原子與糖相連接。近年二維NOE相關(guān)譜和遠程同核(或異核)相關(guān)譜(如13C-1HCOSY及HMBC譜)等技術(shù)亦廣泛用于確定苷元的連糖位置。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第92頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二(二)糖與糖之間連接位置的確定

可采用化學(xué)方法或光譜(NMR)分析法進行。

1．化學(xué)方法部分水解法以緩和酸水解和酶水解法最為常用。緩和酸水解多使用低濃度的無機強酸或中強度的有機酸(如草酸)進行水解，可使苷中的部分糖水解脫去。例如：

七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第93頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二由于在水解產(chǎn)物中檢出木糖．因此可以確定木糖連接在末端。利用苷的乙酰解，使開裂一部分苷鍵，保留另一部分苷鍵，分析水解產(chǎn)物中得到的乙?；途厶牵部梢源_定糖的連接順序。此外還可以將苷的全甲基化物進行甲醇解，然后分析其甲醇解產(chǎn)物，也可以獲得有關(guān)糖與糖之間連接順序的信息。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定

一般方法是：先將苷進行全甲基化，然后用含6％~9％鹽酸的甲醇進行甲醇解，即可得到末完全甲醚化的各種單糖，而連接在最末端的一定是全甲醚化的單糖。根據(jù)這些甲醚化的單糖中羥基的位置，即可對糖與糖之間的連接位置作出判斷。第94頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

采用的方法通常是將這些甲醚化的單糖進行了TLC鑒定，并與標準品對照。近來亦有用GC-MS聯(lián)用儀對其進行鑒定的報道。全甲基化苷的甲醇解反應(yīng)如下：七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第95頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

如：

上式中，苷通過全甲基化及甲醇解反應(yīng)后，將甲醇解的產(chǎn)物進行TLC鑒定，可知除苷元以外．所得到的兩種甲醚化單糖為2,3,4-三-O-甲基吡喃木糖甲苷和2,4,6-三-O-甲基吡喃葡萄糖甲苷。由于前者是全甲基化的木糖，因此可推斷木糖是在末端，而后者是未完全甲醚化的葡萄糖，在其C3位上有一羥基，因此可推斷它不僅與苷元相連，并在C3位上與木糖相連接。七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第96頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二

苷的甲基化反應(yīng)常用的方法主要有以下四種，前兩種為經(jīng)典的方法,后兩種是半微量的現(xiàn)代方法。

(1)Haworth法：用硫酸二甲酯和氫氧化鈉(或碳酸鈉、碳酸鉀)，可使醇羥基甲基化。其缺點是甲基化能力較弱，如果欲進行全甲基化反應(yīng)，必須進行多次反應(yīng)才能達到目的，

(2)Purdie法：用碘甲烷和氧化銀為試劑(一般可在丙酮或四氫呋喃中進行)，可使醇羥基甲基化，但因氧化銀具有氧化作用，只能用于苷的甲基化．而不能用于還原糖的甲基化。

七、糖鏈結(jié)構(gòu)的測定第97頁，共107頁，2023年，2月20日，星期二(3)Kuhn改良法：在二甲