糖和苷最新版本

.,第三节糖和苷的理化性质,.,1.溶解性（1）糖小分子极性大，水溶性好聚合度增大水溶性下降。多糖难溶于冷水，或溶于热水成胶体溶液。单糖极性双糖极性（与羟基和碳的分担比有关，即按-OH/C的分担情况而定）,一、糖和苷的物理性质,.,（2）苷亲水性（与连接糖的数目、位置有关）苷元亲脂性溶解性：苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元(如甾醇等)的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水性增加，在水中的溶解度也就增加。,.,2.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）苷类苷类一般是无味的，但也有很苦的和有甜味的，苦甜（比蔗糖甜300倍）（人参皂苷）（甜菊苷）,.,二、糖的化学性质,（一）、氧化反应：单糖分子中有醛(酮)羰基、醇羟基和邻二醇等结构，均可以与一定的氧化剂发生氧化反应。其易氧化程度为醛（酮）基伯醇基仲醇基例如银镜反应（以Ag+作为氧化剂)，和斐林反应(以Cu2+作为氧化剂)。但过碘酸和四醋酸铅的选择性较高，一般只作用于邻二羟基上。,.,Ag+、Cu2+、Br2/H2O可将醛基氧化成羧基,Ag+、Cu2+、Br2/H2O,.,糖分子化学反应的活泼性：端基碳原子伯碳仲碳（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过碘酸反应主要作用于：邻二醇、-氨基醇、-羟基醛（酮）、邻二酮和某些活性次甲基等结构。,.,邻羟基：,.,-羟基酮：-氨基醇：邻二酮：,.,反应特点：反应定量进行（试剂与反应物基本是1:1）；游离单糖产物及消耗过碘酸用Fischer式计算；成苷时糖产物及消耗过碘酸用Haworth式计算。,.,Fischer式和Haworth式消耗过碘酸的计算：,.,用途：推测糖中邻二-OH多少；（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；,.,推测低聚糖和多聚糖的聚合度；例：一多糖水解后仅glc，经HIO4氧化共消耗10个分子HIO4，为14连接（通过波谱），那么是多少个糖？推测1,3连接还是1,4连接（糖与糖连接的位置）,.,（二）、糠醛形成反应,.,常用的酸：有机酸如硫酸、磷酸；无机酸如三氯乙酸、邻苯二甲酸、草酸。常用的芳胺如苯胺、二苯胺、联苯胺；常用的酚如苯酚、间苯酚、氨基酚、-萘酚、-萘酚。,.,应用：1、Molish反应常用于糖和苷的检测反应。Molish反应：样品+浓H2SO4+-萘酚棕色2、五碳糖、六碳糖、醛糖、酮糖及糖醛酸会形成不同的颜色可用于粗略区别。3、常用的糖的色谱显色剂：邻苯二甲酸和苯胺,.,（三）、羟基反应,1缩酮和缩醛化反应酮或醛在脱水剂如矿酸、无水ZnCl2、无水CuSO4等存在下可与多元醇的二个有适当空间位置的羟基易形成环状缩酮和缩醛。酮类易与邻二醇OH生成五元环状物醛类易与1,3-二醇OH生成六元环状物,.,糖+丙酮五元环缩酮(异丙叉衍生物)例：当糖具邻二OH时，其生成五元环状物（异丙叉衍生物）：,.,糖+苯甲醛六元环状缩醛（苯甲叉衍生物）例如：葡萄糖甲苷+苯甲醛(具1,3-OH结构)以上方法主要目的是保护-OH。,.,二、糖的理化性质,糖与丙酮生成五元环状缩酮异丙叉衍生物,苯甲醛与糖生成六元环状缩醛苯甲叉衍生物,缩酮和缩醛化反应,丙酮,.,应用：缩酮和缩醛衍生物对碱稳定对酸不稳定，可以作为某些羟基的保护剂，也可以用于推测结构中有无顺邻二醇羟基或1，3-二醇羟基，还可以推测特定的氧环大小。,.,2.硼酸的络合反应糖及其它许多具有邻二羟基的化合物可与硼酸（钼酸、铜氨、碱土金属等）生成络合物，借生成络合物的某些物理常数的改变，可用于糖、苷等化合物的分离、鉴定以及构型的确定。糖+硼酸络合物（酸性增加、可离子化）,.,硼酸是一个弱酸，当和两个具有适当空间位置的二羟基（1，2或1，3）结合形成五元或六元环状配合物，生成的硼酸络合物酸度增加，电导性和旋光度增大，并且得到下列三种状态的络合物：以上三种状态的硼酸络合物往往同时存在，彼此间达到平衡状态，其组成可随溶液的pH值、硼酸和糖的比例,.,应用：络合产物具有酸性，可采用中和滴定的方法进行含量测定。络合产物可用离子交换法进行分离。络合产物可用电泳进行分离和鉴定。,.,三、苷键的裂解苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物的重要反应。通过该反应，可以使苷键切断，从而更方便地了解苷元的结构、所连糖的种类和组成、苷元与糖的连接方式以及糖与糖的连接方式。,.,.,1.酸催化水解：苷键属于缩醛结构，易为稀酸催化水解。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有HCl，H2SO4，乙酸和甲酸等。,.,反应机理：苷键原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体，在水中溶剂化而糖。以氧苷为例，其机理为：,.,由上述机理可以看出，影响水解难易程度的关键因素在于苷键原子的质子化是否容易进行，主要包括两个方面的因素：(1)苷键原子上的电子云密度；(2)苷键原子的空间环境。,.,具体到化合物的结构，则有以下规律：(1)按苷键原子的不同，酸水解易难程度为：,原因：N最易接受质子，而C上无未共享电子对，不能质子化。,.,(2)呋喃糖苷较吡喃糖苷的水解速率大50100倍。,原因：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。,.,(3)酮糖较醛糖易水解原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团-CH2OH。,-D-葡萄糖-D-glucose,-D-葡萄糖-D-glucose,-D-果糖-D-frutose,-D-果糖-D-frutose,.,(4)吡喃糖苷中，吡喃环C5上的取代基越大越难水解。,原因：吡喃环C5上的取代基对质子进攻有立体阻碍。,.,(5)易难顺序：2-去氧糖2-羟基糖2-氨基糖,原因：2-位羟基对苷原子的吸电子效应及2-位氨基对质子的竞争性吸引,.,2.乙酰解反应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，所得产物为单糖、低聚糖及苷元的酰化物。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)。反应条件一般是：室温放置数天乙酰解的反应机理与酸催化水解相似，它是以CH3CO+为进攻基团。,.,苷发生乙酰解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。,.,下列为一种五糖苷的乙酰解过程，其分子组成中含有D-木糖、D-葡萄糖、D-鸡纳糖和D-葡萄糖-3-甲醚。当用醋酐-ZnCl2乙酰解后，TLC检出了单糖、四糖和三糖的乙酰化物，并与标准品对照进行鉴定，由此可推出苷分子中糖的连接方式。,.,+,+,.,3.碱催化水解-消除反应：一般的苷对碱是稳定的，不易被碱催化水解，故多数苷是采用稀酸水解。但是，酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷易为碱所水解，如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷都都可为碱所水解。,.,原因：其中藏红花苦苷苷键的邻位碳原子上有受吸电子基团活化的氢原子，当用碱水解时引起消除反应而生成双烯结构。,例如藏红花苦苷的水解：,.,4.酶催化水解酶水解的优点:专属性高，条件温和。用酶水解苷键可以获知苷键的构型，保持苷元的结构不变，保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷元和糖、糖和糖之间的连接方式。,.,酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的专一性的认识。目前使用的多为未提纯的混合酶。,.,5.过碘酸裂解反应（Smith降解法）用过碘酸氧化1,2-二元醇的反应可以用于苷键的水解，称为Smith裂解，是一种温和的水解方法。适用的情况:苷元结构不稳定的苷和C-苷。不适用的情况:苷元上有1,2-二元醇。,.,试剂：过碘酸(HIO4)、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸反应过程：,.,该反应的应用:苷元不稳定的苷，以及碳苷用此法进行水解，可得到完整的苷元，这对苷元的研究具有重要的意义。此外，从降解得到的多元醇，还可确定苷中糖的类型：,.,一：提取1.酶对糖及其苷类提取的影响通常含糖及其苷类化合物的天然药材组织中往往同时含有酶，共存酶能促使苷键裂解，故药材粉碎后，受潮、冷水浸泡都能促使它们的相互接触致使苷键裂解，生成次生苷乃至苷元，因此：欲提取原始苷时，需杀酶，60%以上乙醇、甲醇或80以上处理；植物体内苷常与其对应的水解酶共存，所以要采用杀酶保苷的方法。破坏或抑制植物体内酶的方法：采集新鲜材料迅速加热干燥冷冻保存等,第四节糖和苷的提取分离,.,2.提取糖及苷类溶剂的选择主要为溶剂法水、稀醇（单糖、低聚糖、多糖）一般来说，糖、苷类具多羟基，极性较大，难溶于低极性有机溶剂，大多在甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯中溶解度较大，提取效率较好，又能抑制酶，故为优选溶剂；水也为常用溶剂，尤其是糖的提取，可选用热水提取，但杂质较多，同时应注意共存有机酸的影响，必要时可用缓冲液。糖类的提取可根据它们对乙醇和水的溶解度不同，而采用冷热水、冷热稀醇等条件。苷类分子的极性随着糖基的增多而增大。可根据其极性大小，来选择相适应的溶剂。,.,二、分离,1季铵盐沉淀法季铵盐及其氢氧化物是一类乳化剂，可与酸性糖形成不溶性沉淀，常用于酸性多糖的分离。,.,2分级沉淀或分级溶解法利用各种多糖在不同浓度的低级醇或丙酮中具有不同溶解度的性质，逐次按比例由小到大的顺序