第二章 糖和苷.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,糖 和 苷,本章基本内容,一、概述,二、,单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、糖和苷的理化性质,五、苷键的裂解,六、糖的鉴定和糖链结构的测定,七、,苷,的提取分离,一、概述,糖类又称碳水化合物（,carbohydrates,），,是植物光合作用的初生产物，是一类丰富的天然产物，如：蔗糖、粮食,(,淀粉,),、棉布的棉纤维等。,糖类、核酸、蛋白质、脂质,生命活动所必需的四大类化合物。,（,糖,占植物干重,80,90,，有些在抗肿瘤、抗肝炎、抗心血管病、抗衰老等方面具有独特点生物活性，如如人参、灵芝、黄芪、枸杞子、香菇、刺五加等多糖多为其有效成分）,苷,亦称配糖体，具有多种生理活性。,一、概述,单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛,(,酮,),。,如葡萄糖等。,低聚糖：水解后生成,2 9,个单糖分子的糖。,如：蔗糖（,D-,葡萄糖,-D,果糖）,麦芽糖（葡萄糖,14,葡萄糖）,多糖：水解后能生成多个单分子的，称为多糖。,如：淀粉、纤维素等,二、,单糖的立体化学,一、糖的绝对构型,Haworth D,、,C,5,R,在环平面之上,L,、,C,5,R,在环平面之下,二、糖的相对构型,端基碳的异构,C1,OH,与,C5R,同侧为,体,D,L,C1,OH,与,C5R,异侧为,体,一般天然界多由,D,、,L,的,糖构象具多，并,为其优势构象。,D,L,三、糖和苷的分类,(,一）单糖,1,、,5,C,醛糖,D,xyl,（,木糖）,L,arab,（,阿拉伯糖）,2,、,甲基,5 C,醛糖,L,rha,（,鼠李糖）,3,、,6C,醛糖,D,glc,（,葡萄糖）,D,gal,（,半乳糖）,4,、,6C,酮糖,D,fru,（,果糖）,L,sor,（,山梨糖）,5,、糖醛酸,D,glc,A D,gal A,6,、,去氧糖,红霉糖 碳霉糖,（二）低聚糖,（,2,9,个单糖的聚合物）,1,、双糖 芸香糖 （,L,rha1,D,glc6,）,龙胆二糖（,Dglc,1,6,）,麦芽糖 （,Dglc,1,glc4,）,槐糖 （,Dglc,1,2,）,芸香糖 海藻糖,（,二）低聚糖,双糖,蔗糖,三糖,棉子糖,四糖,水苏糖,五糖,毛蕊糖,（,三）多糖,1,、淀粉,2,、纤维素,3,、葡聚糖类：,香菇多糖、昆布多糖、,灵芝多糖,4,、果聚糖,5,、树胶,6,、粘液质,7,、动物多糖,糖原、,肝素,、,甲壳素、,硫酸软骨素,五、苷类,（一）定义,糖和非糖物质通过糖的端基,C,原子链接而成的化合物。,非糖部分称为苷元，又称配糖体。,（二）分类,1,、分类方法,1,）按苷元结构分,蒽醌、香豆素、黄酮、皂苷等,2,）按存在状态分,原生苷：生物体内原存在的苷次生苷：水解后，失去一部分的苷,（原生苷）苦杏仁苷,glc,野樱苷（次生苷）,3,）按苷键构型分,苷、,苷,4,）按糖的个数分,单糖苷、双糖苷、三糖苷,5,）按糖链个数分,单糖链苷、双糖链苷,6,）按苷原子分,O,苷、,N,苷、,S,苷、,C,苷,2,、按苷原子分,O,苷、,N,苷、,S,苷、,C,苷,（,1,）,O,苷：醇苷、酚苷、氰苷、酯苷、吲哚,1,）醇苷,R,OH,毛茛苷 红景天苷,2,）酚苷,Ph,OH,天麻苷 氢化胡桃叶醌苷,3,）,氰苷,含,OH,睛的苷、,OH,氰苷、氧化偶氮基类,亚麻氰苷,R,H,百脉苷,R,CH,3,4,）,酯苷,R,CO,OH,山慈姑苷,A,土槿乙酸葡萄糖苷,R,COOH,（,有强抑制肿瘤细胞生长 作用）,土槿甲素葡萄糖苷,R,CH3,5,）吲哚苷 吲哚醇与糖结合的苷,靛苷 菘苔苷,（,2,）,S,苷,萝卜苷,R,H,2,CHC,CH,2,黑芥子苷,（,3,）,N,苷,腺苷 巴豆苷,（,4,）,C,苷,芦荟苷 异牡荆素,四、,糖的理化学性质,（一）溶解性,糖,小分子极性大，水溶性好,聚合度增高,水溶性下降,多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。,（与羟基和碳的分担比有关，即按,-OH/C,的分担情况而定）,苷,亲水性,（与连接糖的数目、位置有关）,苷元,亲脂性,味觉,单糖,低聚糖,甜味。,多糖,无甜味,（随着糖的聚合度增高，则甜味减小）,苷类,苦、甜等,（人参皂苷）（甜菊苷）,旋光性及其在构型测定中的应用,具有多个不对称碳原子,用于苷键构型的测定（即,、,苷键）。,多数苷类呈左旋。,利用旋光性,测定苷键构型,Klyne,法,：,（分子旋光差法）,将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷的糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较，数值上相接近的一个便是与之有相同苷键的一个。,（四）糠醛形成反应,（,Molish,反应）,糖和苷的定性反应,单糖、苷、多糖 浓盐酸 糠醛,萘酚,紫色络合物,试管反应,观察界面紫红色为正反应,显色剂,苯胺邻苯二甲酸,用,TCL,、,PC,的显色,五、苷键的裂解,苷元结构,糖的组成,苷,裂解,糖,O,苷元,糖和糖的连接方式,苷元和糖的连接方式。,为此必先使用某种方法使苷键切断。,酸催化水解反应,乙酰解反应,碱催化水解和,消除反应,酶催化水解反应,氧化开裂法（,Smith,降解法）,（,一）,酸催化水解,1,、机制,亲电反应,反应难易与苷原子的电子云密度有关,2,、水解难易规律,（,1,）苷原子,N,苷,O,苷,S,苷,C,苷,（,2,）呋喃糖苷（酮糖）,吡喃糖苷（醛糖）因五元环张力大，内能高，形成中间体才稳定。酮糖（果糖）,C,1,CH,2,OH,大取代基,（,3,）吡喃糖苷中，,C,5,取代基越大越难水解：,5C,糖苷,CH,3,5C,糖苷,6 C,碳糖 苷,7C,糖 苷,糖醛酸苷,(4),糖上取代基的影响,去氧糖,羟基糖,氨基糖,吸电性：,NH,2,OH CH,25),苷元结构类型,芳香族,脂肪族,(6),苷元 小基团时：,e a,（,平伏键易质子化）,大基团时：,a e,（,由于苷元在直立健不稳，脱去有利于中间体稳定而,促使直立健水解容易）,（二）,乙酰解反应,1,、试剂：醋酐加酸：,H,2,SO,4,、,HCIO,4,、,CF,3,COOH,、,ZnCl,2,2,、,机理,与酸水解相似，属于亲电反应，进攻基团围,CH,3,CO,3,、,特点,开裂一部分苷键，保留一部分苷键,4,、研究对象及产物,适于对多糖链接方式，产物为乙酰化低聚糖,5,、,Dglc,双糖苷的乙酰解速度：,（乙酰解易难程度）,（,16,）,（,14,）,（,13,）,（,12,三）,碱催化水解,（一般苷的半缩醛型醚键应对碱稳定）,1,、水解对象,酯苷、酚苷、烯醇苷、,吸电子基取代的苷,2,、特点,苷元均有强吸电子基，使苷原子电子云密度大大下降，而有利于,OH,进攻，形成亲核反应。,（四）,酶催化水解,1,、特点,（,1,）可保持原苷元,（,2,）可获知苷键构型,（,3,）可得到次生苷,2,、酶的种类,（,1,）麦芽糖酶,可水解,glc,苷键,（,2,）苦杏仁酶,水解,glc,苷键（专属性低）,（,3,）转化糖酶,水解,fru,苷键（蔗糖、棉子,糖等）,（,4,）纤维素酶,水解,glc,苷键（蜗牛酶）,（,5,）芥子苷酶,水解,S,苷（专属性最强）,（五）,过碘酸裂解反应,（,smith,降解,）,1,、水解对象,C,苷、皂苷,2,、特点,避免剧烈水解，可获得完整苷元。,3,、机理：,六、,糖的鉴定和糖链结构的测定,（一）单糖的鉴定,1,、,PC,、,TLC,单糖种类（对照品比,Rf,）,2,、,GC,、,HPLC,单糖的定性、定量,3,、溶剂系统,PCBAW,系统,（正丁醇：醋 酸：水,4:1:5,上层）,几种常见糖的,PC,中,Rf,值：,L,rha,D,xyl,D,fru,D,arab,D,glc,D,gal D,galA,D,glcA,多糖,甲醇解，制备三甲基硅醚衍生物，用,GC,进行定性、定量,（二）糖链接位置的决定,1,、化学方法,全甲基化后甲醇解,龙胆二糖,甲基化,有游离,OH,的部位就是糖的连接点，全甲基化的单糖就是末端糖,2,、,13,CNMR,法,苷化位移,醇苷,-C,向低场位移,4,10ppm,-C,向高场位移,0.5,5ppm,酚苷,-C,向高场位移,-C,向低场位移,（,三）糖链连接顺序的决定,1,、水解法,缓和酸水解法,可使糖的部分苷键水解,酶水解,只水解特定的糖,乙酰解,开裂一部分苷键，保留一部分苷键,2,、波谱解析法,（,1,）,MS,法,根据,MS,裂解碎片的质量可推测不同糖的种类。,（,2,）,NMR,法,利用自旋驰豫时间（,T,1,）,大小来推测糖的连接顺序,（在多糖中，外测糖比内侧糖的,T,1,值大驰豫时间长）,如：,R,gal,glc,rha,glc,xyl,NT,1,NT,2,NT,3,NT,4,NT,5,驰豫时间：,NT,5,NT,4,NT,3,NT,2,NT,1,（,在苷中，末端糖的驰豫时间最长，依次递减，与苷元相连的糖驰豫时间最短）,七、,苷键构型的确定,1,、利用酶水解进行确定,麦芽糖酶,水解,苷,苦杏仁酶,水解,苷,2,、利用,klyne,经验公式进行测定,（分子旋光差法）,Klyne,经验公式,M,苷,D,M,苷元,D,M,糖,D,M,苷,D,M,苷元,D,M,D,与已知糖甲苷比,M,D,M,D,与哪一种接近就可确定其为哪种构型,（,注意：此法只适合单糖苷，或两个苷的结构在糖的连接末端仅差一个单糖的分子。）,分子旋光度,M,D,计算方法,M,D,=,D,分子量,100,3,、利用,NMR,光谱确定苷键构型,（,1,）,1,HNMR,利用偶合常数,J,H1,，,H2,Dglc,J,aa,6,8 Hz,（,也适合于,xyl,、,gal,）,L,rha,J,ae,2,3 Hz,（,2,）,13,CNMR,体比,体,4ppm,（,rha,、,甘露糖除外）,J J,C1,H1,J,C1,H1,约,10Hz,八、苷的提取分离,（一）提取,1,、提取苷应注意问题,（,1,）破坏酶的活性,1,）,80,以上加热,2,）,60,以上醇提取,3,）加入,CaCO,3,后沸水煮,2,）注意酸碱条件防止苷水解,（,3,）根据需要采取不同方法提取苷,苷元,酸水解,原生苷,防止水解,次生苷,酶解,2,、常用的方法,系统溶剂提取法,中药,/,EtOH,提 回收,EtOH,水层,水层,pet,萃取,脱脂,CHCL,3,/Et,2,O,萃取,苷元,EtOAc,萃取,单糖苷、低级性苷,n-BuOH,萃取,极性大的苷类,（二）分离,1,、溶剂处理法,碱溶酸沉法,对酸性苷,结晶法,适于含量高的苷类,2,、,Pb,2,盐沉淀法,中性,Pb,2,可沉淀含,COOH,、,邻二酚羟基的成分,碱性,Pb,2,可沉淀以上官能团单酚羟基、中性皂苷、多元醇。,3,、大孔树脂纯化法,1,）分类,非极性、中等极性、极性、强极性,（苷的总提取物,水,不同浓度的醇洗；苷按极性 不同被洗脱）,2,）,方法 苷的提取物,弱极性大孔树脂,水洗,10,乙醇洗,30,乙醇洗,50,乙醇洗,70,乙醇洗,水杂 苷由强极性到弱极性依次洗下,4,、柱色谱分离法,1,）正相分配色谱（常用）,大多数苷,2,）反相分配色谱,皂苷、某些亲水性苷,3,）葡聚糖凝胶,适于分子量不同的苷类（蒽醌、二蒽酮类）,4,）聚酰胺,适于黄酮、蒽醌类,The End,