糖苷ppt课件.ppt

3.糖苷,-苷类(glycoside)是糖或糖醛酸等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。其中非糖部分就称为苷元（aglycon）,其联接的键则称为苷键。,1,糖的端基碳与苷元分子中的OH、COOH、SH、NH2脱水，形成不同的苷键。,例如葡萄糖苷（D-Glu）。,2,3.1单糖的立体化学,单糖结构的三种表示方法Fischer投影式Haworth投影式优势构象式,3,D-葡萄糖(D-glucose),1,2,3,4,5,6,Fischer投影式,R,R,R,S,4,将分子结构投影到纸面上，横线与竖线的交叉点表示碳原子；碳链尽量放在垂直方向上，命名中编号最小的碳原子置于上端，其他基团放在水平方向上；垂直方向碳链指向纸面后方，水平方向碳链指向纸面前方（横前竖后）；投影式只能在纸面上旋转(180n)，不能脱离纸面翻转；投影式中的基团两两交换的次数不能是奇数,Fischer投影式,5,糖在水溶液中主要是以环状半缩醛或半缩酮的形式存在。,Haworth投影式,-D-吡喃葡萄糖,-D-呋喃葡萄糖,6,右下左上（与Fischer投影式对应）成环碳原子(C4或C5)旋转120环上-OH可不标出五元氧环的糖呋喃糖六元氧环的糖吡喃糖,Haworth投影式特点,7,以甘油醛为标准，将单糖分子中编号最大的不对称碳原子的构型与甘油醛作比较来命名糖分子的绝对构型。,甘油醛,*,*,糖的绝对构型表示法：采用D/L法,8,Fischer投影式中，距离羰基最远的C*（即编号最大的C*）上-OH处于右侧者为D-型糖；处于左侧者为L-型糖。Haworth式中C5-R（R：烃基）处于环平面上方者为D型糖；C5-R处于环平面下方者则为L型糖。,9,D-甘油醛,5,5,10,11,端基碳：单糖成环后所形成的一个新的手性碳原子（C*）端基差向异构体：由端基手性碳原子所形成的一对旋光异构体，有、之分。Fischer投影式中，新生成的半缩醛羟基与单糖分子中确定构型的C*上的-OH处于同侧者为型；处于异侧者为型。,差向异构化现象,12,-D-葡萄糖,-D-葡萄糖,新生成的半缩醛羟基,13,Haworth投影式中，对于五碳吡喃型糖，其端基C的羟基（C1-OH）与C4-OH处于同侧者为型；处于异侧者为型。Haworth投影式中，对于五碳呋喃型糖，C4-R与端基C的羟基（C1-OH）处于同侧者为型，处于异侧者为型。,14,-D-葡萄吡喃糖苷,-D-葡萄吡喃糖苷,15,-D-葡萄呋喃糖苷,-D-葡萄呋喃糖苷,1,4,4,1,（异侧）,（同侧）,16,呋喃糖五元环接近在同一平面上。吡喃型糖六元氧环不在同一平面上，有船式和椅式两类可能的构象。,3(4),4(5),2(3),1(2),1,4,5,2,3,4,5,3,2,1,4C1,1C4,C1式或N式NormalForm正常式,1C式或A式AlternativeForm交替式,优势构象式,（）内为酮糖的编号,17,以C2、C3、C5、O四个原子构成的平面为准，C4处面上，C1处面下的标为4C1，简称C1式或N式;如C4处面下，C1处面上者则称为1C4式，简称1C式或A式.,C1和1C式,18,葡萄糖的二种构象式的比较,对于-D和-L型吡喃糖，当优势构象是C1式时，C1-OH将处于e键上；如优势构象是1C式时，C1-OH将处于a键上。-D和-L型吡喃糖的情况与之相反。,19,椅式构象书写注意,20,单糖有及两种端基异构体,形成的苷也可分为-苷及-苷两种类型。,21,在天然的苷类中,由D型糖衍生而成的苷,多为-苷,而由L型糖衍生的苷,多为-苷,但必须注意-D-糖苷与-L-糖苷的端基碳原子的绝对构型是相同的。,22,3.2糖苷的分类,苷类涉及的范围较广,苷元的结构类型差别很大,几乎各种类型的天然成分都可与糖结合成苷,且其性质和生物活性各异,在植物中的分布情况也不同。由于这些原因,一般将苷类按不同的观点和角度,作不同的分类。,23,根据苷元的结构可分为氰苷、香豆素苷、木脂素苷、蒽醌苷、黄酮苷、吲哚苷等。,按苷元的化学结构分类,yndu,24,原存于植物体内的苷称为原生苷,水解后失去一部分糖的称为次生苷。例如苦杏仁苷是原生苷,水解后失去一分子葡萄糖而成的野樱苷就是次生苷。,按苷类在植物体内存在状况分类,25,O-苷S-苷N-苷C-苷,按苷键原子分类,26,醇苷:是苷元的醇羟基与糖结合而成的苷。酚苷：是苷元的酚羟基与糖结合而成的苷。酯苷：是苷元中的羧基与糖结合而成的苷。氰苷：是一类具有-羟基腈的苷。吲哚苷：是吲哚醇中的羟基与糖结合而成的苷。,氧苷-最常见的苷类化合物,27,其他分类方法,按苷的特殊性质分类例如：皂苷按生理作用分类例如：强心苷按糖的名称分类例如：木糖苷、葡萄糖苷、鼠李糖苷等按联接单糖基的数目分类例如：单糖苷、二糖苷、三糖苷等按连接的糖链数目分类可分为单糖链苷、双糖链苷等,28,3.3糖苷的性质,1.一般形态和溶解性2.旋光性3.苷键的裂解4.苷的显色反应,29,1.一般形态和溶解性,苷类多数为固体。糖少的苷可形成结晶。糖多的苷呈无定形粉末。吸湿性：含有糖。颜色：决定于苷元。味道：一般无味。也有苦味或甜味的。苷有一定程度的亲水性，亲水性的强弱与糖的数目和性质有关，随糖基数目的增加,亲水性逐渐增强。苷元的结构也会影响苷的溶解性。,30,多数苷呈左旋,但水解后生成的糖是右旋的,因而使混合物呈右旋,比较水解前后旋光性的变化,也可检识苷类的存在。DT:注意测定旋光的条件。浓度，温度，样品池的厚度等。,2.旋光性,31,3.苷键的裂解,通过苷键的裂解反应可以使苷键切断采用的方法有酸水解、碱水解、酶水解、氧化开裂、微生物发酵等。,32,（1）酸催化水解,33,酸催化水解,苷键具有缩醛结构，易为稀酸催化水解，不同的苷水解难易程度不同酸催化水解的难易与苷键原子的碱度，即苷原子上的电子云密度以及它的空间环境有密切关系。只要有利于苷键原子的质子化的，就有利于水解的进行。,34,N-苷最易水解,C-苷最难,其顺序为N-苷O-苷S-苷C-苷呋喃糖苷较吡喃糖容易水解酮糖较醛糖容易水解,酸催化水解难易规律,35,在吡喃糖苷中，C5上的取代基越大越难水解,因此五碳糖最易水解,其顺序为五碳糖苷甲基五碳糖苷六碳糖苷七碳糖苷糖醛酸苷氨基糖最难水解,羟基糖次之,去氧糖最易水解,C2上的取代基影响最大,其顺序为2-去氧糖2-羟基糖2-氨基糖。,酸催化水解难易规律,36,（2）碱催化水解,苷键具有缩醛结构，不易为碱催化水解，但对于酯苷、酚苷、烯醇苷和-吸电子基取代的苷，这些苷键因具有酯的性质，遇碱可以发生水解。,37,碱催化水解举例,38,酶的专属性很强，有些酶的专属性还与苷元和糖的结构或其连结方式有关，所以特定的酶只能水解特定构型的苷键。特点：专属性强，高效。用途：保护苷元的结构，得到次级苷；获得苷元与糖、糖与糖的连接方式。,（3）酶催化水解,39,麦芽糖酶：只能使-葡萄糖苷水解。苦杏仁苷酶：能水解-葡萄糖苷,但专属性较差纤维素酶：一种-苷酶。鼠李属酶：一种-苷酶。转化糖酶：-果糖苷酶。芥子苷酶：水解芥子苷。注意：酶使用时的pH值，温度等等,酶举例,40,在酸碱或酶的作用下，苦杏仁苷依不同的条件生成不同的分解产物。稀酸杏仁腈苦杏仁苷浓HCl苦杏仁苷酶OH苯甲醛氢氰酸野樱苷野樱酶稀酸,41,在多糖苷的结构研究中，为了确定糖与糖之间的连接位置，常应用乙酰解开裂一部分苷键，保留另一部分苷键，然后用薄层或气相色谱鉴定在水解产物中得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖。反应用的试剂为乙酸酐与不同酸的混合液，常用的酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸（如氯化锌、三氟化硼等）。,（4）乙酰解反应,42,乙酰解反应的操作较为简单，一般可将苷溶于乙酐与冰乙酸的混合液中，加入35量的浓硫酸，在室温下放置110天，将反应液倒入冰水中，并以碳酸氢钠中和至pH34，再用氯仿萃取其中的乙酰化糖，然后通过柱色谱分离，就可获得不同的乙酰化单糖或乙酰化低聚糖，再用TLC对它们进行鉴定。,乙酰解反应,43,苷发生乙酰解反应的速度与糖苷键的位置有关。如果在苷键的邻位有可乙酰化的羟基，则由于电负性，可使乙酰解的速度减慢。从二糖的乙酰解速率可以看出，苷键的乙酰解一般以16苷键最易断裂，其次为14苷键和13苷键，而以12苷键最难开裂。,乙酰解反应,44,Smith降解法是常用的氧化开裂法。用途：易于发生改变的苷类或难水解的C-苷常用此法进行水解。以避免使用剧烈的酸水解,而可得到完整的苷元。从降解得到的多元醇，还可确定苷中糖的类型。,（5）氧化开裂法,45,苷类分子中的糖基具有邻二醇结构，可以被过碘酸氧化开裂。Smith降解法主要是先用过碘酸氧化糖苷使之生成二元醛和甲酸，再以四氢硼钠还原，生成相应的二元醇，然后在室温下与稀酸作用，就能使其水解成苷元、多元醇和羟基乙醛。,Smith降解的方法,46,Smith降解,47,六碳糖或酮类丙三醇，即连接有葡萄糖、甘露糖、半乳糖或果糖的C-苷经过降解后,其降解产物中有丙三醇。P47，反应式五碳糖乙二醇，即连接有阿拉伯糖、木糖或山梨糖的C-苷，其降解产物中有乙二醇甲基五碳糖1,2-丙二醇；连接有鼠李糖、夫糖或鸡纳糖的C-苷,其降解产物中应有1,2-丙二醇。,Smith降解规律,48,对难水解的碳苷，水解后可获得连有一个醛基、但其它结构保持不变的苷元。,49,A、氮苷；B、硫苷；C、碳苷；D、酯苷；E、氰苷1、最难被水解的是（）2、既能被酸，又能被碱水解的是（）3、最易被水解的是（）4、水解后可产生氢氰酸的是（）,例题,正确答案：C、D、A、E,50,糖类的显色反应：Molish反应、Fehling反应苷元的显色反应,4.苷的显色反应,51,Molish反应,52,Fehling反应还原糖的存在,53,3.4糖苷的提取与分离,在植物体内苷类常与能水解苷的酶共存于不同的细胞内，因此在提取苷时，必须设法抑制或破坏酶的活性。一般常用的方法是：加入一定量的碳酸钙；或采用甲醇、乙醇或沸水提取。提取过程中还需要尽量勿与酸碱接触，以免苷类为酸或碱所水解。,54,各种苷类分子中，由于苷元的结构不同，所连接的糖的种类和数目不一样，很难有统一的提取方法，如果用极性不同的溶剂按极性小到大次序进行提取，则在每一提取部分，都可能有苷的存在。最常用的提取方法是系统溶剂提取法：P48,55,（1）溶剂处理法根据溶解度不同初步分离。根据苷类的酸碱性质不同分离。（2）铅盐处理法沉淀杂质：中性或碱性Pb(Ac)2：沉淀树脂、树胶、粘液质、蛋白、鞣质、游离有机酸等。沉淀苷类：中性Pb(Ac)2：与具有邻二酚羟基、羧基的苷类沉淀碱性Pb(Ac)2：沉淀一元酚、酚苷、中性皂苷,苷类的分离纯化,56,（3）大孔树脂纯化法是一种具有大孔结构的高分子吸附剂。分类：非极性，中极性，极性，强极性。特点：吸附容量大，分离快，易解析，可重复使用。多用于工业生产。,苷类的分离纯化,57,（4）色谱分离法低级性苷或苷元：吸附色谱极性较大的苷：分配色谱分子量大小不同的苷：凝胶色谱酚羟基或芳香程度不同的苷：聚酰胺色谱,苷类的分离纯化,58,测定纯度和各种物理常数传统测定纯度的方法：m.p.、TLC或PC，另外还可以用1HNMR、13CNMR测定纯度比旋度（注意实验温度和浓度）,3.5糖苷的结构测定,59,目的是测定分子量后求出分子式。经典法：元素定性、定量分析、测定分子量、写出分子式高分辨质谱：可直接测得苷类化合物的分子式现在一般是在确定结构后进行结构验证。,进行元素分析,60,纸色谱薄层色谱高效液相色谱气质联用,（1）糖的种类和比例的测定,61,在单糖中，碳原子数目少的糖Rf比碳原子数目多的糖大。Rf值与含水量有关，常用水饱和的正丁醇中加入砒啶、醋酸或甲醇。目的是增加Rf值。碳原子数目相同，则Rf值顺序为：去氧糖酮糖醛糖。分子组成相同的糖，构象式中竖键羟基多的比横键羟基多的Rf值大。,纸色谱(PC)的Rf(比移值)值规律,62,展开剂：常用水饱和的有机溶剂为展开系统。常用的有BAW（正丁醇-乙酸-水）4:1:5；显色原理：糖的还原性或由于形成糠醛后引起的呈色反应。,纸色谱(PC),63,苯胺-邻苯二甲酸硝酸银：使还原糖显棕黑色。三苯四氮唑盐：单糖和还原性低聚糖呈红色。3,5-二羟基甲苯-盐酸：酮糖和含有酮糖的低聚糖呈红色。同样适用于TLC,纸色谱常用显色剂,64,类似纸色谱常用硅胶TLC用硼酸或无机盐代替水制板，可增大载样量含硫酸试剂只适用于TLC，不能用于PC，如硫酸乙醇溶液,薄层色谱(TLC),65,显色、检测,(1)本身有颜色的组分(2)在紫外光照射下产生荧光的组分,可在紫外灯下用铅笔将组份斑点描绘出来。(3)使用GF254硅胶薄层板(4)碘蒸气熏(5)5%-10%的硫酸乙醇溶液(6)喷洒特殊显色剂,66,全甲基化NMR谱：在13CNMR中，苷元羟基的成苷碳原子和与其相邻的碳原子的信号发生位移，而其他碳原子的信号不变。同时糖中的端基碳原子的信号与游离单糖端基碳原子的信号比较也发生位移。,（2）糖的连接位置的确定,67,全甲基化水解,游离羟基,游离羟基,全甲基化,68,苷全甲基化并水解后得到的甲基化单糖，其中游离的-OH的部位就是连接位置。苷全甲基化反应常用的有四种方法：Haworth法Purdie法Kuhn法Hakomari法：最常用的方法。,全甲基化,69,以硫酸二甲酯做试剂，在30%浓NaOH中进行。,Haworth法,70,以碘甲烷做试剂，Ag2O做催化剂。比Haworth法甲醚化能力强。,Purdic法,71,所用溶剂为DMF（二甲基甲酰胺），其甲醚化能力有所增强。,Kuhn法改良的Purdic法,72,Hakomari法,以NaH与CH3I做试剂，二甲基亚砜（DMSO）做溶剂。反应机理为：,73,优点：一次反应即可获得全甲醚化产物，反应速度大大加快。甲醚化能力最强。缺点：NaH具有较强的还原能力，可能会使某些基团发生还原反应。,Hakomari法,74,Methylation的其他方法,Dissolvethepolysaccharide2mginDMSOina2mLvial.Addthestirbar.AddfinelypowderedNaOHandCH3Iandclosethevial.Stirthemixtureat100rpmfor10minutes.Repeat2timesDialysisovernight透析过夜freeze-dryhydrolysisreductionacetylationGC-MS,多糖,水解-还原-乙酰化,75,糖成苷后，糖的端基碳和苷元-C、-C的化学位移值均发生改变，这种苷化前后化学位移的变化现象，称为苷化位移。,端基碳,苷元碳,NMR方法：苷化位移（glycosydationshift）,76,端基碳、苷元-C的化学位移值向低场方向移动56ppm（+5+6）单位；苷元-C的化学位移值向高场方向移动34ppm（-3-4）单位；糖分子其他碳原子化学位移值变化不大。,苷化位移一般规律,77,水解后鉴定产物缓和酸水解：低浓度的无机酸或中强度的有机酸（如草酸）；最常用。酶水解：使苷中部分糖水解。还有乙酰解、全甲基解、甲醇解,（3）糖的连接顺序的确定,78,波谱分析法：MS法和NMR谱法。MS：糖基的碎片离子或各种分子离子脱糖基的碎片离子峰，在电子轰击质谱（EIMS）中，由于苷类是非发挥性的，常制备成全乙酰化物、全甲基化物，全三甲基硅醚化物进行测定。NMR及2D-NMR：化学位移