天然藥物化學-第七章-糖類

第七章糖類Saccharides甜糖尿病棒棒糖……….葡萄糖蔗糖糖類:又稱作碳水化合物(carbohydrates)，是植物光合作用的初生產(chǎn)物，除了作為植物的貯藏養(yǎng)料和骨架外，還是天然產(chǎn)物生物合成的前體。糖類及其衍生物在自然界廣泛存在，在植物中占其干重的80%-90%，很多常用中藥也含有大量的糖類。糖類化合物在許多基本的生命過程中起著十分重要的作用：細胞間識別和生物分子間的識別，腫瘤細胞轉(zhuǎn)移等等。

第七章糖類糖生物學與糖化學將是21世紀生命科學的前沿和熱點領(lǐng)域！第七章糖類糖的理化性質(zhì)2糖的結(jié)構(gòu)測定4糖的分類31糖的提取分離33糖的分類一、糖的分類常見的糖：分類依據(jù)：根據(jù)含有單糖基的個數(shù)可以將糖分為單糖（1），低聚糖（2-9）和多糖（≥10）。葡萄糖淀粉果糖蔗糖麥芽糖牛膝多糖一、糖的分類一、單糖：單糖是多羥基醛或酮類化合物，已發(fā)現(xiàn)200多種,含3C～8C,多以結(jié)合態(tài)存在，以五碳糖和六碳糖最多見。單糖碳原子數(shù)氧化程度

1.五碳醛糖5.糖醛酸2.六碳醛糖3.六碳酮糖4.去氧糖6.支碳鏈糖7.氨基糖8.單糖的衍生物1.五碳醛糖(aldopentoses)

有L-阿拉伯糖（L-arabinose,Ara），D-木糖(D-xylose,Xyl)，D-核糖(D-ribose)等。2.六碳醛糖(aldohexoses)

常見的有D-葡萄糖（D-glucose,Glu），D-甘露糖(D-mannose,Man)，D-半乳糖(D-galactose,Gal)等。3.六碳酮糖(ketohexose)

D-果糖(D-fructose,Fru)，L-山梨糖(L-sorbose)等。一、糖的分類一、糖的分類4.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。5.糖醛酸(uronicacid)單糖分子中的伯醇羥基氧化成羧基，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(galactocuronic)。去氧氧化一、糖的分類6.支碳鏈糖糖鏈中的H或OH被CH3，CH2OH或CHO取代而含有碳支鏈的糖，如D-芹糖(D-apiose)和D-金縷梅糖(D-hamamelose),7.氨基糖(aminosugar)單糖的一個或幾個醇羥基置換成氨基。

2-氨基-2-去氧-D-葡萄糖慶大霉素一、糖的分類8.單糖的衍生物（1）糖醇—單糖的醛基或酮基

被還原成羥基木糖醇D-山梨醇

(L-ebonymitol)(D-sorbitol)（2）環(huán)醇—環(huán)狀的多羥基化合物肌醇D-槲皮醇

(inositols)(quercitol)一、糖的分類二、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。二糖、三糖、四糖等按單糖基個數(shù)分按有無游離的醛基或酮基分寡糖的分類還原糖（如槐糖sophodrose，櫻草糖primverose）非還原糖（如海藻trehalose，蔗糖sucrose）一、糖的分類

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。（P189）還原糖和非還原糖：櫻草糖蔗糖非還原糖還原糖游離的醛基或酮基一、糖的分類是由10個以上的單糖基通過苷鍵連接而成以上至幾千與單糖和寡糖不同，無甜味，非還原性淀粉，肝糖元100三、多聚糖(polysaccharides,多糖)定義聚合度性質(zhì)舉例一、糖的分類多糖

水不溶的，直糖鏈型，主要形成動植物的支持組織。如纖維素，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。按功能分

由一種單糖組成——均多糖(homosaccharide)由二種以上單糖組成——雜多糖

(heterosaccharide)按組成分多聚糖是一大類化合物的總稱，越來越多的研究顯示，多糖對腫瘤，肝炎，心血管，抗衰老等方面具有獨特的生物活性，特別是在免疫調(diào)節(jié)方面。一、糖的分類代表多糖及其活性香菇多糖，均多糖，有免疫激活和抗腫瘤活性免疫促進劑或調(diào)節(jié)劑，同時具有抗病毒、抗腫瘤、抗衰老、抗輻射、抗應(yīng)激、抗氧化等作用人參多糖增強機體免疫功能。用于減輕腫瘤放化療引起的副作用第七章糖類糖的理化性質(zhì)2糖的結(jié)構(gòu)測定4糖的分類31糖的提取分離33糖的理化性質(zhì)二、糖的理化性質(zhì)羥基多，極性大，易溶于水。難溶于低極性的有機溶劑，呈晶形，有甜味。與單糖性質(zhì)相似。隨著聚合度的增加，性質(zhì)與單糖相差越來越大。多為無定形粉末，無甜味，一般不具還原性，有旋光活性，可水解成單糖，在水中的溶解度常隨分子量的增加而降低。單糖低聚糖多糖(一)物理性質(zhì)二、糖的理化性質(zhì)(二)單糖的立體化學1.單糖的氧環(huán)

空間位置合適時，分子內(nèi)的羰基易與羥基發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)，生成半縮醛（酮）類化合物。單糖在水溶液中主要是以半縮醛（酮）的形式存在的。由于五、六元環(huán)張力最小，所以天然糖都以五元氧環(huán)(呋喃糖)或六元氧環(huán)(吡喃糖)的形式存在。二、糖的理化性質(zhì)2.單糖的絕對構(gòu)型

-L-鼠李糖，

-D-葡萄糖，

D-葡萄糖-1-α2-β-D-果糖羥基的具體位置決定D/L成環(huán)狀結(jié)構(gòu)后，多了一個手性碳-端基碳決定/Fisher式Haworth式二、糖的理化性質(zhì)絕對構(gòu)型D/L的判斷：根據(jù)離端基碳最遠的手性碳原子的構(gòu)型確定D型／L型(Haworth式限于羰基碳與該原子成環(huán)的）D型L型-OH在右側(cè)為D型-OH在左側(cè)為L型C5上取代基向上為D型C5上取代基向下為L型二、糖的理化性質(zhì)3.單糖差向異構(gòu)體：α型／β型判斷端基碳(anomericcarbon)的相對構(gòu)型分為α型／β型，在fisher投影式中，新行成的羥基與距端基碳最遠的手性碳上羥基同側(cè)者為α型，異側(cè)者為β型。同側(cè)α型異側(cè)β型同側(cè)β型異側(cè)α型二、糖的理化性質(zhì)

β-D-α-L-α-D-β-L-是C1相對于C5的構(gòu)型，因此β-D-糖和α-L-糖的端基碳原子的構(gòu)型是一樣的。二、糖的理化性質(zhì)4.單糖的構(gòu)象：吡喃糖的優(yōu)勢構(gòu)象——椅式（C1或1C式）。二、糖的理化性質(zhì)氧化反應(yīng)與硼酸的絡(luò)合反應(yīng)醚化反應(yīng)?；磻?yīng)糠醛形成反應(yīng)糖的基本反應(yīng)二、糖的理化性質(zhì)(三)氧化反應(yīng)：單糖分子中有醛(酮)羰基、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)，一般無選擇性。例如銀鏡反應(yīng)（以Ag+作為氧化劑)，和斐林反應(yīng)(以Cu2+作為氧化劑)，可將醛基氧化為羧基。而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，而且要有合適的空間位置。過碘酸氧化反應(yīng)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。二、糖的理化性質(zhì)（1)過碘酸反應(yīng)

基本方式：作用緩和，選擇性高，限于鄰二醇、α-氨基醇、α-羥基醛(酮)、鄰二酮和某些活性次甲基?；痉磻?yīng)如下：二、糖的理化性質(zhì)作用機理：先形成五元環(huán)狀酯的中間體。在酸性或中性介質(zhì)中，過碘酸以一價的H2IO5－（水合離子）作用。上述機理可以解釋在酸性或中性介質(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。在具有三個連續(xù)鄰羥基的化合物中，有一對順式鄰羥基的就比三個互為反式的容易氧化得多。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)。

二、糖的理化性質(zhì)糖的裂解(Smith降解)：二、糖的理化性質(zhì)(2)四醋酸鉛反應(yīng)需在非水溶液如醋酸、二氧六環(huán)等溶劑中進行。對立體結(jié)構(gòu)要求更嚴格，兩個鄰羥基必須處在同一平面上才能較快作用。

五元環(huán)上順反鄰二羥基的氧化難易程度相差很大，六元環(huán)不顯著。二、糖的理化性質(zhì)五、醚化反應(yīng)糖及苷的甲醚化反應(yīng)：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。

(3)Kuhn改良法經(jīng)典現(xiàn)代(4)Hakomori法(1)Haworth法(2)Purdic法二、糖的理化性質(zhì)(1)Haworth法：用硫酸二甲酯和氫氧化鈉(或碳酸鈉、碳酸鉀)，可使醇羥基甲醚化。甲醚化能力較弱，欲進行全甲醚化反應(yīng)，必須進行多次反應(yīng)。(2)Purdic法：用碘甲烷和氧化銀為試劑(丙酮或四氫呋喃中進行)，可使醇羥基甲醚化，氧化銀具有氧化性，只能用于苷的甲醚化，而不能用于還原糖的甲醚化。(3)Kuhn改良法：

在二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，加入碘甲烷和氧化銀或硫酸二甲酯及氫氧比鋇(或氧化鋇)，在攪拌下進行甲醚化。本法的缺點是反應(yīng)較緩慢。二、糖的理化性質(zhì)(4)Hakomori法(箱守法)：反應(yīng)步驟——在二甲基亞砜(DMSO)溶液中，加入氫化鈉，以碘甲烷進行甲醚化反應(yīng)。二甲亞砜甲基亞磺酰陰碳離子苷甲苷此法反應(yīng)迅速、完全、無需特殊裝置、可在室溫下連續(xù)反應(yīng)，是目前最常用的全甲醚化方法。二、糖的理化性質(zhì)(六)?；磻?yīng)最常用的是乙酰化和對甲苯磺?；阴；噭橐宜狒c不同酸的混合液，常用的酸有硫酸、高氯酸及Lewis酸(如氯化鋅、三氟化硼等)。

乙?；磻?yīng)在分離，鑒定和合成糖類時最常用。糖乙?；磻?yīng)無選擇性，但端基羥基的乙?；瘲l件不同可得不同的立體異構(gòu)體：D-葡萄糖：醋酐氯化鋅

a-乙?；?/p>

醋酐醋酸鈉β-乙?；锒?、糖的理化性質(zhì)糖與丙酮生成五元環(huán)狀縮酮——異丙叉衍生物苯甲醛與糖生成六元環(huán)狀縮醛——苯甲叉衍生物(七)縮酮和縮醛化反應(yīng)丙酮二、糖的理化性質(zhì)(八)糠醛形成反應(yīng)單糖在濃酸(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。糠醛R=H5-甲糠醛R=Me5-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。第七章糖類糖的理化性質(zhì)2糖的結(jié)構(gòu)測定4糖的分類31糖的提取分離33糖的提取分離三、糖的提取分離1溶于冷水和溫乙醇——用醇溫浸，鉛鹽沉淀，除去其他物質(zhì)后結(jié)晶溶于溫水，難溶于冷水，不溶于乙醇——溫水浸，鉛鹽沉淀蛋白質(zhì)后脫鉛，乙醇沉淀溶于冷水不溶于乙醇——水提，鉛鹽沉淀，脫鉛后乙醇沉淀難溶于水，可溶于稀堿——用稀NaOH提取，加醇沉淀析出1.糖的提取234三、糖的提取分離化學沉淀法離子交換法鉛鹽和活性炭法雜質(zhì)的去除主要有3種2.糖的分離三、糖的提取分離Sevag

法酶解法三氟三氯乙烷法三氯醋酸法脫除蛋白質(zhì)的方法三、糖的提取分離糖的分離方法①鈣、鍶及鋇復(fù)鹽形式法②鉛鹽沉淀法③分級沉淀或分級溶解法④活性炭柱色譜⑤纖維素柱色譜⑥淀粉柱色譜⑦離子交換法⑧季銨鹽沉淀法⑨凝膠柱色譜⑩制備型區(qū)域電泳第七章糖類糖的理化性質(zhì)2糖的結(jié)構(gòu)測定4糖的分類31糖的提取分離33糖的結(jié)構(gòu)測定四、糖的結(jié)構(gòu)測定12345純度的測定分子量的測定單糖種類的鑒定連接位置的鑒定苷鍵構(gòu)型的鑒定基本步驟四、糖的結(jié)構(gòu)測定(一)純度的測定超離心法，高壓電泳法，凝膠柱色譜法，旋光測定法……(二)分子量的測定近年來廣泛應(yīng)用質(zhì)譜分析的方法測定分子量和分子式。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。

四、糖的結(jié)構(gòu)測定

(三)單糖的鑒定1.多糖的完全水解常用稀酸水解，注意掌握適合的條件使多聚糖完全水解，又不使水解下來的單糖變化或重新聚合。2.糖的紙色譜（PC）糖類的PC常用的展開劑大多為含水的溶劑系統(tǒng)，其中以正丁醇-醋酸-水和用水飽和的苯酚兩種系統(tǒng)應(yīng)用得最普遍，如正丁醇-醋酸-水(4:1:5)，乙酸乙酯-吡啶-水(2:1:2)等。3.糖的薄層色譜（TLC）四、糖的結(jié)構(gòu)測定糖的薄層色譜（TLC）吸附劑: