天然药物化学_第2章_糖和苷Saccharide&Glycosides 武汉理工大学.ppt

第二章第二章天然药物化学天然药物化学 Nature Medicinal chemistry糖和苷糖和苷武汉理工大学制药工程系武汉理工大学制药工程系Carbohy第二章第二章 糖和苷糖和苷本章基本内容本章基本内容一、概述一、概述二、二、结结构构类类型型三、糖苷分三、糖苷分类类四、糖和苷的物理性四、糖和苷的物理性质质五、糖的化学性五、糖的化学性质质六、苷六、苷键键的裂解的裂解七、糖的提取分离七、糖的提取分离八、糖的八、糖的鉴鉴定和糖定和糖链结链结构的构的测测定定一、概述一、概述糖糖类类又又称称碳碳水水化化合合物物（carbohydrates），是是植植物物光光合合作作用用的的初初生生产产物物，是是一一类类丰丰富富的的天天然然产产物物，如如：蔗蔗糖糖、粮食粮食(淀粉淀粉)、棉布的棉纤维等。、棉布的棉纤维等。糖糖类类、核核酸酸、蛋蛋白白质质、脂脂质质生生命命活活动动所所必必需需的的四大类化合物。四大类化合物。化化学学结结构构：多多羟羟基基内内半半缩缩醛醛(酮酮)及及其其缩缩聚聚物物。根根据据其分子水解反应的情况，可以分为单糖、低聚糖和多糖。其分子水解反应的情况，可以分为单糖、低聚糖和多糖。一、概述一、概述单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛(酮酮)。如葡萄糖等。如葡萄糖等。低聚糖：水解后生成低聚糖：水解后生成29个单糖分子的糖。个单糖分子的糖。如：蔗糖（如：蔗糖（D-葡萄糖葡萄糖-D果糖）果糖）麦芽糖（葡萄糖麦芽糖（葡萄糖14葡萄糖）葡萄糖）多糖：水解后能生成多个单分子的，称为多糖。多糖：水解后能生成多个单分子的，称为多糖。如：淀粉、纤维素等如：淀粉、纤维素等二、结构类型二、结构类型糖的表示式糖的表示式单单糖糖是是多多羟羟基基醛醛或或酮酮。从从三三碳碳糖糖至至八八碳碳糖糖天天然然界界都都有有存存在。以在。以Fischer式表示如下：式表示如下：二、结构类型二、结构类型单单糖糖在在水水溶溶液液中中形形成成半半缩缩醛醛环环状状结结构构，即即成成呋呋喃糖和吡喃糖。喃糖和吡喃糖。具有具有六元六元环结构的糖环结构的糖吡喃糖（吡喃糖（pyranose）具有具有五元五元环结构的糖环结构的糖呋喃糖（呋喃糖（furanose）糖处游离状态时用糖处游离状态时用Fischer式表示式表示苷化后成环用苷化后成环用Haworth式表示式表示 二、结构类型Fischer与与Haworth的转换及其相对构型的转换及其相对构型二、结构类型二、结构类型Fischer式：式：（C1与与C5的相对构型）的相对构型）C1-OH与原与原C5（六碳糖）或（六碳糖）或C4（五碳糖）（五碳糖）-OH，顺式为顺式为，反式为，反式为。Haworth式：式：C1-OH与与C5（或（或C4）上取代基之间的关系：）上取代基之间的关系：同侧为同侧为，异侧为，异侧为。二、结构类型二、结构类型糖的绝对构型（糖的绝对构型（D、L）以以-OH甘油醛为标准，甘油醛为标准，将单糖分子的编号最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作将单糖分子的编号最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作比较而命名分子构型的方法。比较而命名分子构型的方法。二、结构类型二、结构类型 Fischer式式中中最最后后第第二二个个碳碳原原子子上上-OH向向右右的为的为D型，向左的为型，向左的为L型。型。Haworth式中式中C5向上为向上为D型，向下为型，向下为L型。型。二、结构类型二、结构类型戊醛糖和已酮糖的绝对构型判断戊醛糖和已酮糖的绝对构型判断：吡吡喃喃型型Haworth式式，由由于于原原构构型型标标准准（C4-OH和和C5-OH）不不参参与与成成环环，故故可可直直接接根根据据它它们们的位置判断构型。的位置判断构型。二、结构类型二、结构类型即即：戊戊醛醛糖糖的的C4或或已已酮酮糖糖的的C5-OH处处于于环环上上者者为为L构构型；环下者为型；环下者为D构型构型。习惯上将习惯上将D型糖中型糖中C1-OH处环上者为处环上者为 体，环下者为体，环下者为 体。体。在在L型糖中相反。型糖中相反。D-木糖木糖（D-xylose）D-果糖果糖（D-fructose）45二、结构类型二、结构类型已已醛醛糖糖由由Fischer转转成成呋呋喃喃型型的的Haworth，由由于于C5-C6部部分分成成为为环环外外侧侧链链，判判断断构构型型时时仍仍以以C5为为标标准准，C5-R者为者为D型糖；型糖；C5-S者为者为L型糖。型糖。同样，将同样，将D型糖中型糖中C1-OH处环上者为处环上者为 体，环下者为体，环下者为 体。体。在在L型糖中相反。型糖中相反。RD-呋喃半乳糖呋喃半乳糖二、结构类型二、结构类型环的构象环的构象 二、结构类型二、结构类型 Angyal用用总总自自由由能能来来分分析析构构象象式式的的稳稳定定性性，比比较较二二种构象式的总自由能差值，能量低的是优势构象。种构象式的总自由能差值，能量低的是优势构象。如：葡萄糖的二种构象式的比较：如：葡萄糖的二种构象式的比较：三、糖苷分类三、糖苷分类 糖匀体糖匀体均由糖组成的物质。如单糖、低聚糖、多糖等。均由糖组成的物质。如单糖、低聚糖、多糖等。1常见单糖常见单糖三、糖苷分类三、糖苷分类三、糖苷分类三、糖苷分类2氨基糖氨基糖是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。三、糖苷分类三、糖苷分类3糖醇糖醇 单糖的单糖的醛或酮基醛或酮基还原成还原成羟基羟基后所得的多元醇。后所得的多元醇。4去氧糖去氧糖 单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖。三、糖苷分类三、糖苷分类5糖醛酸糖醛酸单糖分子中单糖分子中伯醇基氧化成羧基伯醇基氧化成羧基的化合物。的化合物。三、糖苷分类三、糖苷分类糖杂体糖杂体糖与非糖组成的化合物糖与非糖组成的化合物苷苷苷的分类：苷的分类：1按苷原子不同分类按苷原子不同分类氧苷氧苷如：红景天苷如：红景天苷 三、糖苷分类三、糖苷分类氮苷：如腺苷氮苷：如腺苷。硫苷：如萝卜苷。硫苷：如萝卜苷。碳苷：如牡荆素。碳苷：如牡荆素。三、糖苷分类三、糖苷分类2按苷元不同分类按苷元不同分类如：黄酮苷、蒽醌、香豆素、强心苷、皂苷等如：黄酮苷、蒽醌、香豆素、强心苷、皂苷等3按苷键不同分类按苷键不同分类醇苷：是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷。如红景天苷。醇苷：是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷。如红景天苷。酚苷：是通过酚羟基而成的苷。如天麻苷。酚苷：是通过酚羟基而成的苷。如天麻苷。酯酯苷苷：苷苷元元以以-COOH和和糖糖的的端端基基碳碳相相连连接接的的是是酯酯苷苷。如如山山慈慈菇菇苷苷A。氰苷：是指一类氰苷：是指一类羟腈的苷。如野樱苷。羟腈的苷。如野樱苷。三、糖苷分类三、糖苷分类三、糖苷分类三、糖苷分类4按端基碳构型分按端基碳构型分苷，多为苷，多为L型；型；苷，多为苷，多为D型。型。5按连接单糖个数分按连接单糖个数分1个糖个糖单糖苷单糖苷2个糖个糖双糖苷双糖苷3个糖个糖叁糖苷叁糖苷 三、糖苷分类三、糖苷分类6按糖链个数分按糖链个数分1个位置成苷个位置成苷单糖链单糖链2个位置成苷个位置成苷双糖链双糖链7按生物体内存在分按生物体内存在分原级苷原级苷在植物体内原存在的苷；在植物体内原存在的苷；次级苷次级苷原级苷水解掉一个糖或结构发生原级苷水解掉一个糖或结构发生改变。改变。四、糖和苷的物理性质四、糖和苷的物理性质 溶解性溶解性糖糖小分子极性大，水溶性好小分子极性大，水溶性好聚合度增高聚合度增高水溶性下降。水溶性下降。多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。单糖极性单糖极性双糖极性双糖极性（与羟基和碳的分担比有关，即按（与羟基和碳的分担比有关，即按-OH/C的分担情况而定）的分担情况而定）苷苷亲水性亲水性（与连接糖的数目、位置有关）（与连接糖的数目、位置有关）苷元苷元亲脂性亲脂性四、糖和苷的物理性质四、糖和苷的物理性质 味觉味觉单糖单糖低聚糖低聚糖甜味。甜味。多糖多糖无甜味无甜味（随着糖的聚合度增高，则甜味减小）（随着糖的聚合度增高，则甜味减小）苷类苷类苦、甜等苦、甜等（人参皂苷）（甜菊苷）（人参皂苷）（甜菊苷）四、糖和苷的物理性质四、糖和苷的物理性质 旋光性及其在构型测定中的应用旋光性及其在构型测定中的应用具具有有多多个个不不对对称称碳碳原原子子用用于于苷苷键键构构型型的的测测定定（即即、苷键）。苷键）。多数苷类呈左旋。多数苷类呈左旋。利用利用旋光性旋光性测定苷键构型测定苷键构型Klyne法法：将将苷苷和和苷苷元元的的分分子子旋旋光光差差与与组组成成该该苷苷的的糖糖的的一一对对甲甲苷苷的的分分子子旋旋光光度度进进行行比比较较，数数值值上上相相接接近近的的一一个个便便是是与与之之有有相同苷键的一个。相同苷键的一个。五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应 氧化反应氧化反应单单糖糖的的分分子子有有醛醛（酮酮）、伯伯醇醇、仲仲醇醇和和邻邻二二醇醇等等结结构构，氧化条件不同其产物也不同。氧化条件不同其产物也不同。如：如：五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应糖分子化学反应的活泼性：糖分子化学反应的活泼性：端基碳原子端基碳原子伯碳伯碳仲碳仲碳（即（即C1-OH、C6-OH、C2C3C4-OH）以过碘酸反应为例来了解糖的氧化反应的应用以过碘酸反应为例来了解糖的氧化反应的应用过碘酸反应过碘酸反应主要作用于：主要作用于：邻邻二二醇醇、-氨氨基基醇醇、-羟羟基基醛醛（酮酮）、邻邻二二酮酮和和某某些些活活性次甲基等结构。性次甲基等结构。五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应邻羟基：邻羟基：五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应-羟基酮：羟基酮：-氨基醇：氨基醇：邻二酮：邻二酮：五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应反应特点：反应特点：反应反应定量定量进行（试剂与反应物基本是进行（试剂与反应物基本是1:1）；）；在在水溶液水溶液中进行或中进行或有水溶液有水溶液（否则不反应）；（否则不反应）；反应速度：反应速度：顺式顺式反式反式（因顺式易形成环式中间体）；（因顺式易形成环式中间体）；游离游离单糖产物及消耗过碘酸用单糖产物及消耗过碘酸用Fischer式计算式计算;成苷成苷时糖产物及消耗过碘酸用时糖产物及消耗过碘酸用Haworth式计算式计算;在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应。在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应。五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应FischerFischer式和式和HaworthHaworth式消耗过碘酸的计算式消耗过碘酸的计算：五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应在异边无扭转余地的邻二醇：在异边无扭转余地的邻二醇：五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应用途：用途：推测糖中邻二推测糖中邻二-OH多少；多少；（试剂与反应物基本是（试剂与反应物基本是1:1）；）；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖；同一分子式的糖，推测是吡喃糖还是呋喃糖；五、糖的化学性质五、糖的化学性质氧化反应氧化反应推测低聚糖和多聚糖的聚合度；推测低聚糖和多聚糖的聚合度；推测推测1,3连接还是连接还是1,4连接连接（糖与糖连接的位置）（糖与糖连接的位置）五、糖的化学性质五、糖的化学性质糠醛形成反应糠醛形成反应糠醛形成反应（糠醛形成反应（Molish反应）反应）五、糖的化学性质五、糖的化学性质糠醛形成反应糠醛形成反应Molish反应：反应：样品样品+浓浓H2SO4+-萘酚萘酚棕色环棕色环多糖、低聚糖、单糖、苷类多糖、低聚糖、单糖、苷类Molish反应反应=？五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应羟基反应羟基反应糖的糖的-OH反应反应醚化、酯化和缩醛（酮）化。醚化、酯化和缩醛（酮）化。反应活性：反应活性：最高的半缩醛羟基（最高的半缩醛羟基（C1-OH）其次是伯醇基（其次是伯醇基（C6-OH）仲醇次之。仲醇次之。（伯伯醇醇因因其其处处于于末末端端的的空空间间，对对反反应应有有利利，因因此此活活性性高高于于仲醇。）仲醇。）五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应1醚化反应（甲基化）醚化反应（甲基化）Haworth法（不常用）法（不常用）含糖样品含糖样品+Me2SO4+30%NaOH醇醇-OH全甲基化全甲基化（需反复（需反复68次）次）判断反应是否完全的方法：判断反应是否完全的方法：甲基化物可用红外光谱测试，直到无甲基化物可用红外光谱测试，直到无-OH吸收峰为止。吸收峰为止。制制备备成成甲甲苷苷用用限限量量试试剂剂，即即克克分分子子比比1 1时时，可可得得甲甲苷。苷。五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应Purdie法法样品样品+MeI+Ag2O全甲基化（醇全甲基化（醇-OH）只只能能用用于于苷苷，不不宜宜用用于于还还原原糖糖（即即有有C1-OH的的糖糖）。因因Ag2O有氧化作用，可使有氧化作用，可使C1-OH氧化。氧化。Hakomori法（箱守法）法（箱守法）样品样品+DMSO+NaH+MeI全甲基化全甲基化（一次即可）（一次即可）该该反反应应是是在在非非水水溶溶剂剂中中，即即二二甲甲基基亚亚砜砜（DMSO）溶液中进行反应。溶液中进行反应。五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应重氮甲烷法（重氮甲烷法（CH2N2）样品样品+CH2N2/Et2O+MeOH部分甲基化部分甲基化（-COOH、-CHO等）等）2酰化反应（酯化反应）酰化反应（酯化反应）羟基活性与甲基化反应相同，即羟基活性与甲基化反应相同，即（C1-OH、C6-OH、C3最难）最难）（由由于于C2位位取取代代后后，引引起起的的空空间间障障碍碍，使使得得C3最最难难被酰化。）被酰化。）利用酰化可判断糖上利用酰化可判断糖上-OH数目、保护数目、保护-OH等。等。五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应3缩酮和缩醛化反应缩酮和缩醛化反应酮酮或或醛醛在在脱脱水水剂剂如如矿矿酸酸、无无水水ZnCl2、无无水水CuSO4等等存存在在下下可可与与多多元元醇醇的的二二个个有有适适当当空空间间位位置置的的羟羟基基易易形成环状缩酮（形成环状缩酮（ketal）和缩醛（）和缩醛（acetal）。）。酮类易与顺邻酮类易与顺邻-OH生成生成五元环状物五元环状物醛类易与醛类易与1,3-双双-OH生成生成六元环状物六元环状物五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应糖糖+丙酮丙酮五元环缩酮五元环缩酮(异丙叉衍生物异丙叉衍生物)糖糖+丙酮丙酮六元环缩酮六元环缩酮(双异丙叉衍生物双异丙叉衍生物)例例：当当糖糖具具有有顺顺邻邻-OH时时，其其生生成成五五元元环环状状物物（异异丙丙叉叉衍衍生物）：生物）：五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应当当糖糖结结构构中中无无顺顺邻邻-OH时时，则则易易转转变变为为呋呋喃喃糖糖结构，再生成五元环状物（异丙叉衍生物）结构，再生成五元环状物（异丙叉衍生物）。五、糖的化学性质五、糖的化学性质羟基反应羟基反应糖糖+苯甲醛苯甲醛六元环状缩醛六元环状缩醛（苯甲叉衍生物）（苯甲叉衍生物）例如：例如：葡萄糖甲苷葡萄糖甲苷+苯甲醛苯甲醛(具具1,3-OH结构结构)以上方法主要目的是保护以上方法主要目的是保护-OH。五、糖的化学性质五、糖的化学性质羰基反应羰基反应 羰基反应羰基反应还原糖还原糖+苯肼苯肼糖腙糖腙（多为水溶性的）（多为水溶性的）还原糖还原糖+3分子苯肼分子苯肼糖脎糖脎（较难溶于水）（较难溶于水）2-去氧糖不能成脎（因去氧糖不能成脎（因C2上无上无-OH）。）。应用应用糖的鉴定、分离和纯化。糖的鉴定、分离和纯化。五、糖的化学性质五、糖的化学性质硼酸络合反应硼酸络合反应硼酸络合反应硼酸络合反应糖糖的的邻邻二二-OH可可与与许许多多试试剂剂生生成成络络合合物物，借借生生成成络络合合物物的的某某些些物物理理常常数数的的改改变变，可可以以有有助助于于糖糖的的分分离离、鉴鉴定定和和构型推定。构型推定。重要的如：硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子络合物等。重要的如：硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子络合物等。糖糖+硼酸硼酸络合物络合物（酸性增加、可离子化酸性增加、可离子化）（H3BO3是接受电子对的是接受电子对的Lewis酸）酸）五、糖的化学性质五、糖的化学性质硼酸络合反应硼酸络合反应硼酸络合反应的应用：硼酸络合反应的应用：络络合合后后，中中性性可可变变为为酸酸性性，因因此此可可进进行行酸酸碱碱中和滴定；中和滴定；可进行离子交换法分离；可进行离子交换法分离；可进行电泳鉴定；可进行电泳鉴定；在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析。在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析。六、苷键的裂解六、苷键的裂解研研究究苷苷类类的的化化学学结结构构，必必须须了了解解苷苷元元结结构构、糖糖的的组组成、糖和糖的连接方式，以及苷元和糖的连接方式等。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。为此必先使用某种方法使苷键切断。酸催化水解反应酸催化水解反应乙酰解反应乙酰解反应碱催化水解和碱催化水解和消除反应消除反应酶催化水解反应酶催化水解反应氧化开裂法（氧化开裂法（Smith降解法）降解法）六、苷键的裂解六、苷键的裂解酸催化水解反应酸催化水解反应酸催化水解反应酸催化水解反应苷苷键键属属于于缩缩醛醛结结构构，易易为为稀稀酸酸催催化化水水解解。水水解解反反应应是是苷苷原原子子先先质质子子化化，然然后后断断键键生生成成阳阳碳碳离离子子或或半半椅椅型型的的中中间间体，在水中溶剂化而成糖。体，在水中溶剂化而成糖。六、苷键的裂解六、苷键的裂解酸催化水解反应酸催化水解反应酸水解的规律酸水解的规律：苷原子不同，酸水解难易顺序：苷原子不同，酸水解难易顺序：NOSC（C-苷最难水解，从碱度比较也是上述顺序）苷最难水解，从碱度比较也是上述顺序）呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。因因五五元元呋呋喃喃环环的的颊颊性性使使各各取取代代基基处处在在重重叠叠位位置置，形形成成水水解解中间体可使张力减小，故有利于水解。中间体可使张力减小，故有利于水解。酮糖较醛糖易水解酮糖较醛糖易水解酮酮糖糖多多为为呋呋喃喃结结构构，而而且且酮酮糖糖端端基基碳碳原原子子上上有有-CH2OH大大基团取代，水解反应可使张力减小。基团取代，水解反应可使张力减小。六、苷键的裂解六、苷键的裂解酸催化水解反应酸催化水解反应吡喃糖苷中：吡喃糖苷中：吡吡喃喃环环C5上上取取代代基基越越大大越越难难水水解解，水水解解速速度度为为：五五碳碳糖糖甲基五碳糖甲基五碳糖六碳糖六碳糖七碳糖七碳糖C5上有上有-COOH取代时，最难水解取代时，最难水解（因诱导使苷原子电子密度降低）（因诱导使苷原子电子密度降低）氨氨基基取取代代的的糖糖较较-OH糖糖难难水水解解，-OH糖糖又又较较去去氧氧糖糖难难水水解。解。2,3-二去氧糖二去氧糖2-去氧糖去氧糖3-去氧糖去氧糖羟基糖羟基糖2-氨基糖氨基糖六、苷键的裂解六、苷键的裂解酸催化水解反应酸催化水解反应在构象相同的糖中在构象相同的糖中:a键键(竖键竖键)-OH多则易水解。多则易水解。芳香属苷较脂肪属苷易水解芳香属苷较脂肪属苷易水解。如：酚苷如：酚苷萜苷、甾苷萜苷、甾苷（因苷元部分有供电结构，而脂肪属苷元无供电结构）（因苷元部分有供电结构，而脂肪属苷元无供电结构）苷元为苷元为小小基团苷键基团苷键横横键比键比竖竖键键易水解易水解(ea)（横键易质子化）（横键易质子化）苷元为苷元为大大基团苷键基团苷键竖竖键比键比横横键键易水解易水解(ae)（苷的不稳定性促使其易水解）（苷的不稳定性促使其易水解）六、苷键的裂解六、苷键的裂解乙酰解反应乙酰解反应乙酰解反应乙酰解反应1常用试剂：醋酐常用试剂：醋酐+酸酸所所用用酸酸如如：H2SO4、HClO4、CF3COOH或或Lewis酸酸（ZnCl2、BF3）等。）等。2反应条件：一般是在室温放置数天。反应条件：一般是在室温放置数天。3反应机理：反应机理：与与酸酸催催化化水水解解相相似似，以以CH3CO+(乙乙酰酰基基，Ac）为为进进攻攻基团。基团。六、苷键的裂解六、苷键的裂解乙酰解反应乙酰解反应乙酰解反应易发生糖的端基异构化。乙酰解反应易发生糖的端基异构化。六、苷键的裂解六、苷键的裂解乙酰解反应乙酰解反应4反应速率：反应速率：苷苷键键邻邻位位有有电电负负性性强强的的基基团团（如如环环氧氧基基）可可使使反反应变慢。应变慢。-苷键的葡萄糖双糖的反应速率：苷键的葡萄糖双糖的反应速率：（乙酰解易难程度）（乙酰解易难程度）（16）（14）（13）（12）六、苷键的裂解六、苷键的裂解乙酰解反应乙酰解反应5用途用途酰酰化化可可以以保保护护苷苷元元上上的的-OH，使使苷苷元元增增加亲脂性，可用于提纯和鉴定。加亲脂性，可用于提纯和鉴定。乙乙酰酰解解法法可可以以开开袭袭一一部部分分苷苷键键而而保保留留另另一部分苷键。一部分苷键。六、苷键的裂解六、苷键的裂解碱催化水解碱催化水解碱催化水解和碱催化水解和消除反应消除反应一一般般苷苷键键对对稀稀碱碱是是稳稳定定的的，但但某某些些特特殊殊的的苷苷易为碱水解，如：易为碱水解，如：酯苷酯苷酚苷酚苷烯醇苷烯醇苷-吸电子基取代的苷吸电子基取代的苷六、苷键的裂解六、苷键的裂解碱催化水解碱催化水解C1-OH与与C2-OH：反式易水解，其产物为反式易水解，其产物为1,6-葡萄糖酐；葡萄糖酐；顺式产物为正常的糖。顺式产物为正常的糖。利用水解产物可判断苷键构型利用水解产物可判断苷键构型六、苷键的裂解六、苷键的裂解碱催化水解碱催化水解-消除反应：消除反应：苷苷键键的的-位位有有吸吸电电子子基基团团者者，使使-位位氢氢活活化化，在在碱碱液中与苷键起消除反应而开裂，称液中与苷键起消除反应而开裂，称。作用机理：作用机理：在在13或或14连连接接的的聚聚糖糖中中，还还原原端端的的游游离离醛醛（或或酮酮）邻邻位位氢氢活活化化而而与与3-O-或或4-O-苷苷键键起起消消除除反反应应。这这样样碱碱能能使使多多糖糖还还原原端端的的单单糖糖逐逐个个被被剥剥落落，对对非非还还原原端端则无影响。剥落生成的是则无影响。剥落生成的是-羟基糖酸。羟基糖酸。六、苷键的裂解六、苷键的裂解碱催化水解碱催化水解-消除反应作用过程：消除反应作用过程：六、苷键的裂解六、苷键的裂解碱催化水解碱催化水解用途：用途：可可从从多多糖糖剥剥落落反反应应生生成成的的糖糖酸酸中中了了解解还还原原糖的取代方式。糖的取代方式。3-O-代的糖可形成代的糖可形成3-脱氧糖酸脱氧糖酸4-O-代的糖可形成代的糖可形成3-脱氧脱氧-2-羟甲基糖酸羟甲基糖酸二个以上取代的还原糖二个以上取代的还原糖难生成糖酸难生成糖酸六、苷键的裂解六、苷键的裂解酶催化水解反应酶催化水解反应酶催化水解反应酶催化水解反应用用酶酶水水解解苷苷键键可可以以获获知知苷苷键键的的构构型型，可可保保持持苷苷元元结结构不变的构不变的真正苷元真正苷元。酶专属性高，选择性地催化水解某一构型的苷。酶专属性高，选择性地催化水解某一构型的苷。如：如：苦杏仁酶（苦杏仁酶（emulsin）水解水解-葡萄糖苷键葡萄糖苷键纤维素酶（纤维素酶（cellulase）同上同上麦芽糖酶（麦芽糖酶（maltase）水解水解-葡萄糖苷葡萄糖苷键键六、苷键的裂解六、苷键的裂解氧化开裂法氧化开裂法氧化开裂法（氧化开裂法（Smith降解法）降解法）可得到原苷元可得到原苷元（除酶解外，其它方法可能得到的是次级苷元）（除酶解外，其它方法可能得到的是次级苷元）试剂：过碘酸试剂：过碘酸(HIO4)、四氢硼钠、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸、稀酸反应过程：反应过程：七、糖的提取分离七、糖的提取分离提取提取提取提取主要为溶剂法主要为溶剂法水、稀醇（单糖、低聚糖、多糖）水、稀醇（单糖、低聚糖、多糖）糖糖类类的的提提取取可可根根据据它它们们对对乙乙醇醇和和水水的的溶溶解解度度不不同同，而采用冷热水、冷热稀醇等条件。而采用冷热水、冷热稀醇等条件。苷苷类类分分子子的的极极性性随随着着糖糖基基的的增增多多而而增增大大。可可根根据据其其极极性大小，来选择相适应的溶剂。性大小，来选择相适应的溶剂。破坏或抑制植物体内酶的方法破坏或抑制植物体内酶的方法：采集新鲜材料采集新鲜材料迅速加热干燥迅速加热干燥冷冻保存等冷冻保存等七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离分离分离1活性炭柱色谱活性炭柱色谱2纤维素色谱纤维素色谱3离子交换柱色谱离子交换柱色谱4凝胶柱色谱凝胶柱色谱5季铵氢氧化物沉淀法季铵氢氧化物沉淀法6分级沉淀或分级溶解法分级沉淀或分级溶解法7蛋白质除去法蛋白质除去法七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离1活性炭柱色谱活性炭柱色谱概述概述用途用途分离水溶性物质较好分离水溶性物质较好如：氨基酸、糖类及某些苷类。如：氨基酸、糖类及某些苷类。特点：特点：（对于活性炭柱色谱）（对于活性炭柱色谱）上样量大，分离效果较好，适合大量制备；上样量大，分离效果较好，适合大量制备；来源容易，价格廉；来源容易，价格廉；缺点：无测定其吸附力级别的理想方法。缺点：无测定其吸附力级别的理想方法。七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离分类：分类：粉粉末末状状活活性性炭炭颗颗粒粒细细，总总表表面面积积大大，吸附力及吸附量大。吸附力及吸附量大。颗颗粒粒状状活活性性炭炭颗颗粒粒较较上上者者大大，吸吸附附力力及吸附量也较上者次之。及吸附量也较上者次之。绵绵纶纶-活活性性炭炭以以锦锦纶纶为为粘粘合合剂剂，将将粉粉末末状活性炭制成颗粒，吸附力最弱。状活性炭制成颗粒，吸附力最弱。七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离活性炭对物质的吸附规律活性炭对物质的吸附规律对对分分子子量量大大的的化化合合物物吸吸附附力力大大于于分分子子量量小小的的化化合合物物，即：多糖即：多糖单糖单糖活活性性炭炭在在水水溶溶液液中中的的吸吸附附力力最最强强，在在有有机机溶溶剂剂中中吸吸附力较弱。洗脱顺序：附力较弱。洗脱顺序：H2O、10%、20%、30%、50%、70%乙醇液乙醇液无机盐无机盐二糖二糖三糖三糖多糖多糖单糖等单糖等七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离2纤维素色谱纤维素色谱原理与原理与PC相同，属分配层析。相同，属分配层析。溶剂系统：水、丙酮、水饱和的正丁醇等。溶剂系统：水、丙酮、水饱和的正丁醇等。用用水水溶溶性性的的溶溶剂剂如如HAc：H2O进进行行展展开开时时，其原理属吸附层析。其原理属吸附层析。七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离3离子交换柱色谱离子交换柱色谱除水提液中的酸、碱性成分和无机离子；除水提液中的酸、碱性成分和无机离子；制制成成硼硼酸酸络络合合物物强强碱碱性性阴阴离离子子交交换换树脂（不同浓度硼酸盐液洗脱）树脂（不同浓度硼酸盐液洗脱）七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离4凝胶柱色谱凝胶柱色谱常用商品名称及型号：常用商品名称及型号：葡葡聚聚糖糖凝凝胶胶（商商品品名名：SephadexG）G-10、G-15、G-200等等10表示吸水量乘以表示吸水量乘以10，即，即1.0ml/g的吸水量的吸水量琼脂糖凝胶（琼脂糖凝胶（Sepharose，Bio-GelA）聚丙烯酰胺凝胶（聚丙烯酰胺凝胶（Bio-GelP）羟羟丙丙酰酰基基交交联联葡葡聚聚糖糖凝凝胶胶（SephadexLH-20）（亲亲脂脂性，可在有机溶剂中进行分离的分子筛）性，可在有机溶剂中进行分离的分子筛）七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离操作过程：操作过程：除除LH-20外，均在外，均在H2O中进行。中进行。将将凝凝胶胶在在适适当当的的溶溶液液中中浸浸泡泡（多多为为洗洗脱脱剂剂）；待充分膨胀后装入层析柱；待充分膨胀后装入层析柱；用洗脱液洗脱；用洗脱液洗脱；收集、回收溶液，干燥。收集、回收溶液，干燥。七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离洗脱溶剂的选择：洗脱溶剂的选择：分离中性物质分离中性物质水及电解质溶液水及电解质溶液（酸、碱、盐溶液及缓冲液）（酸、碱、盐溶液及缓冲液）阻滞较大的组分阻滞较大的组分水水+有机溶液有机溶液（水（水-甲醇、水甲醇、水-乙醇、水乙醇、水-丙酮等）丙酮等）LH-20可可用用有有机机溶溶液液进进行行溶溶胀胀（如如：CHCl3、丁丁醇醇、二二氧六环等）氧六环等）(适用：有机物质的分离，如：脂类、固醇类等适用：有机物质的分离，如：脂类、固醇类等)七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离5季铵氢氧化物沉淀法季铵氢氧化物沉淀法季铵氢氧化物是一类乳化剂。季铵氢氧化物是一类乳化剂。七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离6分级沉淀或分级溶解法分级沉淀或分级溶解法在在糖糖的的水水溶溶液液中中，逐逐步步加加入入乙乙醇醇，即即逐逐渐渐增增大大EtOH浓度，可得到各部分的沉淀物。浓度，可得到各部分的沉淀物。为使多糖稳定，多糖通常在为使多糖稳定，多糖通常在pH=7时进行时进行酸性多糖在酸性多糖在pH=24时进行时进行处理酸性多糖时，为防酸水解苷键，操作宜迅速。处理酸性多糖时，为防酸水解苷键，操作宜迅速。七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离7蛋白质除去法蛋白质除去法用用分分级级沉沉淀淀法法得得到到的的多多糖糖，常常夹夹杂杂有有较较多多的的蛋蛋白白质质，为为除除之之，通通常常选选择择能能使使蛋蛋白白质质沉沉淀淀而而使使多多糖糖不不沉沉淀淀的的试试剂来处理，如：酚、三氯乙酸、鞣酸等。剂来处理，如：酚、三氯乙酸、鞣酸等。注意：处理时间要短，温度要低。注意：处理时间要短，温度要低。（避免多糖降解）（避免多糖降解）三三氟氟三三氯氯乙乙烷烷法法和和Sevag法法（用用氯氯仿仿：戊戊醇醇或或丁丁醇醇4：1混合）在避免降解上有较好效果。混合）在避免降解上有较好效果。七、糖的提取分离七、糖的提取分离分离分离糖的提取分离实例糖的提取分离实例地黄根中单糖和低聚糖的分离地黄根中单糖和低聚糖的分离取取鲜鲜根根热热EtOH、H2O提提阴阴阳阳离离子子交交换换树树脂脂（除除酸酸碱碱成分）得中性成分成分）得中性成分活性炭柱（活性炭柱（15%HOAc处理）处理）以以H2O、稀、稀EtOH（5、10、15、25%顺次洗脱）顺次洗脱）,经经PC检定，合并检定，合并D-葡葡萄萄糖糖D-半半乳乳糖糖D-果果糖糖蔗蔗糖糖棉棉子子糖糖甘甘露露三三糖糖水水苏糖苏糖(四糖四糖)毛蕊糖毛蕊糖(五糖五糖)八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定糖的鉴定糖的鉴定1纸层析纸层析展开系统：展开系统：常用水饱和的有机溶剂展开常用水饱和的有机溶剂展开。如：正丁醇：醋酸：水（如：正丁醇：醋酸：水（4：1：5上层）上层）BAW水饱和苯酚等溶剂系统。水饱和苯酚等溶剂系统。显显色色剂剂：邻邻苯苯二二甲甲酸酸苯苯胺胺、硝硝酸酸银银试试剂剂(使使还还原原糖糖显显棕棕黑黑色色)、三三苯苯四四氮氮唑唑盐盐试试剂剂（单单糖糖和和还还原原性性低低聚聚糖糖呈呈红红色色）、3,5-二羟基甲苯盐酸试剂二羟基甲苯盐酸试剂（酮糖呈红色）（酮糖呈红色）等。等。八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定2薄层层析薄层层析可用（硼酸液可用（硼酸液+无机盐）无机盐）+硅胶硅胶制板制板吸附剂：硅胶吸附剂：硅胶（用（用0.03M硼酸液或无机盐的水液代水制板）硼酸液或无机盐的水液代水制板）常用的无机盐：常用的无机盐：0.3M磷酸氢二钠或磷酸二氢钠磷酸氢二钠或磷酸二氢钠0.02M乙酸钠乙酸钠0.02M硼酸盐缓冲液硼酸盐缓冲液0.1M亚硫酸氢钠亚硫酸氢钠/H2O八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定 硼酸与无机盐制板的特点：硼酸与无机盐制板的特点：增增加加糖糖在在固固定定相相中中的的溶溶解解度度，使使硅硅胶胶薄薄层层吸吸附附能能力力下降，利于斑点集中，又可增加样品的承载量。下降，利于斑点集中，又可增加样品的承载量。显色剂：除纸层析应用的以外，还用如：显色剂：除纸层析应用的以外，还用如：H2SO4/H2O或乙醇液或乙醇液茴香醛茴香醛-硫酸试剂硫酸试剂苯胺苯胺-二苯胺磷酸试剂二苯胺磷酸试剂等等八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定3气相层析气相层析将糖制备成三甲基硅醚将糖制备成三甲基硅醚（增加其挥发性）（增加其挥发性）将将醛醛糖糖用用NaBH4还还原原成成多多元元醇醇（避避免免形形成成端端基基异异构构体体）制成乙酰化物或三氟乙酰化物。制成乙酰化物或三氟乙酰化物。4液相色谱液相色谱填充材料填充材料化学修饰的硅胶化学修饰的硅胶优：不必制备成衍生物。优：不必制备成衍生物。适合分析对热不稳定、不挥发的低聚糖和多糖。适合分析对热不稳定、不挥发的低聚糖和多糖。分析单糖和低聚糖，其灵敏度不及气相层析。分析单糖和低聚糖，其灵敏度不及气相层析。八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定5离子交换层析离子交换层析糖的硼酸络合物糖的硼酸络合物可进行离子交换层析可进行离子交换层析优优：不不必必制制成成衍衍生生物物，而而直直接接用用水水溶溶液液进进行行分分离离（与气相比较）（与气相比较）糖自动分析仪：糖自动分析仪：显显色：色：3,5-二羟基甲苯二羟基甲苯-浓硫酸浓硫酸波波长：长：425nm上样量：每种组成不超过上样量：每种组成不超过1mg洗脱剂：四硼酸钾的缓冲溶液洗脱剂：四硼酸钾的缓冲溶液八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定糖链结构的测定糖链结构的测定主主要要解解决决的的问问题题单单糖糖的的组组成成、糖糖之之间间的的连连接接位置和顺序、苷键构型位置和顺序、苷键构型1单糖的组成单糖的组成2单糖之间连接位置的决定单糖之间连接位置的决定3糖链连接顺序的决定糖链连接顺序的决定4苷键构型的决定苷键构型的决定513C-NMR在糖链结构测定中的应用在糖链结构测定中的应用八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定1单糖的组成单糖的组成低低聚聚糖糖、多多糖糖的的结结构构分分析析，首首先先要要了了解解由由哪哪些些单单糖糖所组成，各种单糖之间的比例如何。所组成，各种单糖之间的比例如何。一一般般是是将将苷苷键键全全水水解解，用用PC检检出出单单糖糖的的种种类类，经经显色后用薄层扫描仪求得各种糖的分子比显色后用薄层扫描仪求得各种糖的分子比。也可用也可用GLC或或HPLC对单糖定性定量。对单糖定性定量。GLC常以甘露醇或肌醇为内标，用已知单糖作标准。常以甘露醇或肌醇为内标，用已知单糖作标准。八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定2单糖之间连接位置的决定单糖之间连接位置的决定将将糖糖链链全全甲甲基基化化水水解解甲甲基基化化单单糖糖的的定定性性和定量（气相层析）和定量（气相层析）（甲基化单糖中游离（甲基化单糖中游离-OH的部位就是连接位置）的部位就是连接位置）13C-NMR测测定定：主主要要归归属属各各碳碳信信号号，以以确确定定产生苷化位移的碳。产生苷化位移的碳。八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定3糖链连接顺序的决定糖链连接顺序的决定缓缓和和水水解解法法：将将糖糖链链水水解解成成较较小小的的片片段段，然然后后分分析析这些低聚糖的连接顺序。这些低聚糖的连接顺序。质谱分析。质谱分析。4苷键构型的决定苷键构型的决定分子旋光差（分子旋光差（klyne法）法）酶催化水解方法酶催化水解方法1H-NMR判断糖苷键的相对构型判断糖苷键的相对构型其它其它八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定1H-NMR判断糖苷键的相对构型判断糖苷键的相对构型在糖的在糖的1H-NMR中：中：端基质子端基质子5.0ppm左右左右其它质子其它质子3.54.5ppm可可通通过过C1-H与与C2-H的的偶偶合合常常数数，来来判判断断苷苷键键的的构构型（型（、）例如：例如：D-葡萄糖葡萄糖八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定D-葡萄糖葡萄糖八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定用用1H-NMR可可判判断断一一些些糖糖的的相相对对构构型型，但但还还有有一一些些糖糖由由于于其其结结构构上上的的原原因因，而而无无法法利利用用1H-NMR来来判判断断相相对对构构型型。如：如：八、糖的鉴定和糖链结构的测定八、糖的鉴定和糖链结构的测定再如：再如：其它其它IR葡萄糖苷在葡萄糖苷在770、780cm-1有强吸收峰；有强吸收峰