天然药物化学第二章 糖和苷类

第二章 糖和苷,糖类（saccharides）： 又称为碳水化合物（carbohydrates），是植物光合作用 的初生产物，同时也是绝大多数天然产物生合成的初始原料。 作用：植物贮藏的养料和骨架成分苷类（glycosides）： 是由糖或糖的衍生物，如氨基酸、糖醛酸等与另一非糖物质（称为苷元，aglycone）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水形成的一类化合物。,本章内容,一、单糖的立体化学 二、糖和苷分类 三、糖的化学性质 四、苷键的裂解 五、糖的核磁共振性质 六、糖的鉴定和糖链结构的测定 七、糖的提取分离,1.单糖结构式的表示方法：,单糖（monosaccharide）：是组成糖类及其衍生物的基本单元，是多羟基醛或酮类化合物。,Fischer投影式Haworth投影式优势构象, Fischer投影式（早期用）： 单糖的结构早期用Fischer投影式表示，后来发现单糖在水溶液中主要以半缩醛的环状结构形式存在，因此又有了Haworth投影式表示法。,（糖处于游离状态时用Fischer式表示；成苷后用Haworth式表示 ）, Haworth投影式：以五元环或六元环状半缩醛或酮来表示。 呋喃糖（furanose）：五元氧环糖吡喃糖（pyranose）：六元氧环糖 在水溶液中,两种形式都存在， 但形成苷后，则只存在一种形式苷化后成环用Haworth式表示,优势构象： 多数常见的单糖是以C1为优势构象,Angyal用总自由能来分析构象式的稳定性，比较二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：,2.Fischer投影式与Haworth投影式之间的转换： 糖链上下排列，取代基左右排列； 羰基一侧在上;上下排列的基团一律在面后；左右排列的基团一律在面上。 将形成的半缩醛的Fischer投影式向右倾倒90就得Haworth投影式，右侧基团在环下，左侧基团在环上。将环状Fischer投影式的第五碳原子旋转120使环张力为最小，然后将此投影式向右倾倒90就得Haworth投影式,3.糖的绝对构型（D、L） ： 习惯上将单糖中距羰基最远的那个不对称碳原子的构型定为整个糖分子的绝对构型。,以-OH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比较而命名分子构型的方法。,3.糖的绝对构型：Fischer投影式： D-型糖： 最远的那个不对称碳原子上的羟基（OH）向右的为D型。,D-glucose，Glc, L-型糖： 最远的那个不对称碳原子上的羟基（OH）向左的为L型。,L-rhamacose，Rha,对于五碳吡喃型糖，最远的那个不对称碳原子上的羟基向下的为D型，向上的为L型。,Haworth投影式,3.糖的绝对构型：,D-木糖（D-xylose）,对于甲基五碳、六碳吡喃型糖和五碳呋喃型糖，最远的那个不对称碳原子上的取代基向上的为D型，向下的为L型。,L-rhamacose，Rha,D-glucose，Glc,Haworth投影式,3.糖的绝对构型：,D-呋喃半乳糖,对于甲基五碳呋喃型糖、六碳呋喃型糖，由于C5-C6部分成为环外侧链，C5羟基的写法无约定俗成的规定，故无法判断他们的绝对构型。,Haworth投影式,3.糖的绝对构型：,4.端基碳（anomeric carbon）： 单糖成环后，新形成的一个不对称碳原子称为端基碳。,端基碳,5.端基碳构型（、 ） 新生成的不对称碳原子是一对差向异构体，有、二种构型。,5.端基碳构型（、 ）Fischer投影式： 新形成的羟基与距离羰基最远的那个不对称碳原子上的羟基（OH）同侧者称为 型，异侧者称为型。,对于五碳吡喃型糖，端基碳上的羟基与C4羟基在同侧者为-构型,异侧者为-构型。,5.端基碳构型（、 ）Haworth投影式,D-木糖（D-xylose）,对于甲基五碳、六碳吡喃型糖和五碳呋喃型糖， -构型：C1-OH与C5（C4）-取代基在异侧为-构型 -构型：C1-OH与C5（C4）-取代基在同侧为-构型,5.端基碳构型（、 ）Haworth投影式,对于甲基五碳呋喃型糖、六碳呋喃型糖， Haworth投影式中无法判断他们的构型。,注：-D和-L-糖的端基碳原子的绝对构型是一样的,5.端基碳构型（、 ）Haworth投影式,D-呋喃半乳糖,(一) 单糖1. 五碳醛糖,L-阿拉伯糖 D-来苏糖 D-木糖（L-arabinose，Ara） （D-lyxose，Lyx） （D-xylose，Xyl）,(一) 单糖2.六碳醛糖,D-葡萄糖 D-甘露糖 D-半乳糖（D-glucose，Glc） （D-mannose，Man） （D-galactose，Gal）,(一) 单糖3.六碳酮糖,D-果糖,L-夫糖 L-鼠李糖 （L-rhamacose，Rha）,4.甲基五碳醛糖,5.支碳链糖,D-芹糖 L-链霉糖 （D-apiose） （L-streptose）,(一) 单糖,(一) 单糖6.氨基糖（amino sugar） 当单糖的一个或几个醇羟基（OH）置换成氨基，则称做 氨基糖。天然氨基糖大多是2-氨基-2-去氧醛糖。,2-氨基-2-去氧-D-葡萄糖 2-氨基-2-去氧-D-半乳糖 （D-glucosamine） （D-galactosamine）,(一) 单糖7.去氧糖（deoxysugars） 单糖分子的一个或二个羟基（-OH）被氢原子取代的糖 叫去氧糖。 常见的有：6-去氧糖、2、6-去氧糖及其3-O-甲醚等。,红霉糖 碳霉糖 （L-cadinose） （L-mycarose）,(一) 单糖8.糖醛酸（uronic acid）： 单糖分子的伯醇基氧化成羧基的化合物叫糖醛酸。 糖醛酸：常结合于苷和多糖的结构中，糖醛酸在水中易环合成 内酯。 常见：,葡萄糖醛酸 半乳糖醛酸 D-葡萄糖醛酸-内酯 （glucuronic acid） （galactocuronic acid）,(一) 单糖9.糖醇：单糖的醛、酮基羰基被还原成羟基（OH）后所得的 多元醇化合物称为糖醇。如：卫矛醇、山梨醇。,L-卫矛醇 D-山梨醇 D-甘露醇 （L-evonymitol） （D-sorbitol） （D-mannitol）,(一) 单糖10.环醇类（cyclitols）： 环状的多羟基化合物称为环醇。环醇常以游离或成苷的形式存在。其中环己六醇类（也称肌醇，inositols）最为常见。,(二)低聚糖（oligosaccharides）： 由29个单糖基通过苷键键合而成的直糖链或支糖链的 聚糖称为低聚糖（oligosaccharides）1.按单糖个数可分为： 二糖： 三糖：是以蔗糖为基本结构，再接上其它单糖而成 的非还原性糖。 四糖：是三糖结构上再延长，也是非还原性糖。,(二)低聚糖（oligosaccharides）：2.根据是否有游离的醛基或酮基可分为： 还原糖：具有游离的醛基或酮基的糖称为还原糖 非还原糖：如果二个单糖都是以端基脱水缩合形成的 聚糖就没有还原性。,(二)低聚糖（oligosaccharides）：3.化学命名方法：是把除末端糖之外的糖叫糖基，并标明 连接位置和苷键构型。,槐糖：命名为2-O-D-glucopyranosyl-D-glucopyranose 或-D-glucopyranosyl-（12）-D-glucopyranose,(二)低聚糖（oligosaccharides）： 4.环糊精（cyclodextrin）： 是由Bacillus macerans等菌产生的一种淀粉酶，可使淀粉水解生成一种由68个葡萄糖以-1，4-环状结合的结晶性低聚糖，称环糊精。 其中: -环糊精： 六聚体 -环糊精： 七聚体 -环糊精： 八聚体,(二)低聚糖（oligosaccharides）： 4.环糊精（cyclodextrin）： 特点：具有良好的水溶性。 环状分子内侧具有疏水性，有包结脂溶性物质的性能，可增加难溶性药物的溶解度，并具有保护不稳定药物的氧化分解等功能。,(三)多聚糖（polysaccharides）： 是由十个以上的单糖通过苷键连接而成的糖称为多聚糖或多糖。 1.分类：按在生物体内的功能，可分为二类： 动植物的支持组织：该类成分不溶于水，分子呈直链型。 例如： 植物：纤维素 甲壳类动物：甲壳素 动植物的贮存营养：可溶于热水成胶体溶液，能经酶催化 水解释放出单糖为动植物提供能量，多数分子呈支链型。 例如：淀 粉：植物的贮藏养料 肝糖元：动物的贮藏养料,(三)多聚糖（polysaccharides）： 1.分类：按单糖的组成，可分为二类： 均多糖（homosaccharide）： 由同种单糖组成的多糖称为均多糖，其系统命名是在糖名 后加词尾-an，如葡聚糖为glucan、果聚糖为fructan等。 杂多糖（homosaccharide）： 由两种以上单糖组成的多糖称为杂多糖，其系统命名是将 几种糖名按字母顺序先后排列，然后再加词尾-an，如葡萄 甘露聚糖（glucomannan）、半乳甘露聚糖（galactomannan）,(三)多聚糖（polysaccharides）： 2.生物活性：天然药物中的多糖具有较强的生物活性 人参多糖：具有抗肿瘤作用和抗突变作用 茶叶多糖：具有抗凝血、抗血栓和降血脂作用 女贞子多糖：具有增强免疫作用 黄芪多糖：促进人体的免疫功能 香菇多糖：抑制动物肿瘤生长的作用 银耳多糖：保护肝细胞作用,(三)多聚糖（polysaccharides）： 3.常见的多糖： 植物多糖： 淀粉（starch）： 纤维素（cellulose）： 果聚糖（fructans）： 半纤维素（hemicellulose）： 树胶（gum）： 粘液质（mucilage）和粘胶质（pectic substance）,(三)多聚糖（polysaccharides）： 3.常见的多糖： 动物多糖： 糖原（glycogan）： 甲壳素（chitin）： 肝素（heparin）： 硫酸软骨素（chondrotin sulfate）： 透明质酸（hyaluronic acid）：,(四)苷类（glycosides）： 苷类又称苷或配糖体，是由糖或糖的衍生物与另一非糖物质（称为苷元，aglycone）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水形成的一类化合物。苷的分类 1. 根据苷在生物体内是原生的还是次生的分： 原生苷：原来有的 次生苷：从原生苷中脱掉一个以上单糖的苷称次生 苷或次级苷,2.根据苷中含有的单糖基的个数分： 单糖苷：含一个单糖基 双糖苷：含二个单糖基 三糖苷：含三个单糖基 3.根据苷元上与糖连接位置的数目分： 单糖链苷：含一个糖链 双糖链苷：含二个糖链 三糖链苷：含三个糖链,4.根据苷元化学结构类型分： 黄酮苷 蒽醌苷 苯丙素苷 生物碱苷 三萜苷等5.根据苷的某些特殊性质或生理活性分： 皂苷： 强心苷：, 氧苷（O苷）：根据苷元成苷官能团的不同又可将氧苷分为： 醇苷：通过苷元上醇羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半 缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物称为醇苷。,红景天苷（rhodioloside）具有强壮和增强适应能力,6.根据苷键原子分： 氧苷（O苷）： 氮苷（N苷）： 硫苷（S苷）： 碳苷（C苷）：, 氧苷（O苷）： 酚苷：通过苷元上酚羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或 半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物称为酚苷,天麻苷（gastrodin） 秦皮苷 芦丁（rutin） 镇静作用 抗菌作用 软化血管作用, 氧苷（O苷）： 氰苷：氰苷主要是指-羟氰的苷。,R=H 野樱苷R=-D-glc 苦杏仁苷, 氧苷（O苷）： 酯苷（酰苷）：通过苷元上羧基（-COOH）与糖或糖的衍生物 的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成 的化合物称为酯苷或酰苷,山慈菇苷 A, 氧苷（O苷）： 吲哚苷：常见的是靛苷（indicum）和菘蓝苷（isatin B） 实际上菘蓝苷并不属于苷类，它是由羟基吲哚和 果糖酮酸6位上的羧基形成的酯,菘蓝苷, 硫苷（S苷）：根据苷元上巯基与糖或糖的衍生物的半缩醛 或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物 称为硫苷,萝卜苷（glucoraphenin）, 氮苷（N苷）：根据苷元上胺基与糖或糖的衍生物的半缩醛 或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物 称为氮苷,腺苷 胞苷 （adenosine） （cytidine）, 碳苷（C苷）：根据苷元碳上氢（H）与糖或糖的衍生物的 半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的 化合物称为碳苷,牡荆素（vitexin） 芒果苷（mengiferin）, 碳苷（C苷）：根据苷元碳上氢（H）与糖或糖的衍生物的 半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的 化合物称为碳苷 苷元：常见为：苯二酚或间苯三酚类化合物 原因：由于OH和OR的邻对位电子云密度较高，易形成碳苷，多数情况下糖的两个邻位有OH或OR取代。 碳苷的苷元主要有：黄酮类、蒽醌类及酚酸类等，尤以黄 酮碳苷最多，且在黄酮碳苷中糖基一般在A环，并仅 限于在C6或C8位上。碳苷具有在各类溶剂中溶解度 均小，难于水解获得原苷元等特点。,四、糖和苷的物理性质,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。 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）苷亲水性（与连接糖的数目、位置有关）苷元亲脂性,糖的物理性质,四、糖和苷的物理性质,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）,糖的物理性质,葡萄糖 glucose Glc甘露糖 mannose Man半乳糖 galactose Gal阿洛糖 allose All阿拉伯糖 arabinose Ara木 糖 xylose Xyl果 糖 fructose Fru鼠李糖 rhamnose Rha,单糖的命名：词尾用-ose,1 糖能被多种氧化剂氧化： 溴水（ Br2/H2O ）：氧化醛基成羧基（-CHO -COOH） Ag：（银镜反应Tollen reaction）： 氧化醛基成羧基（-CHO -COOH） Cu：（Fehling reaction） 氧化醛基成羧基（-CHO -COOH） 硝酸（HNO3）：醛糖氧化成糖二酸 过碘酸和四醋酸铅：氧化邻二羟基,一、氧化反应,单糖基团的活泼性顺序半缩醛 (酮) 伯醇 仲醇2-OH 3,4-OHe键-OH a键-OH反应条件与产物-CHO-COOH银镜反应：Ag+Ag弗林反应：Cu2+Cu2O 砖红色Br2/H2O ：褪色HNO3: 醛糖糖二酸HIO4、Pb(Ac)4氧化：邻二醇-OH,过碘酸反应,主要作用于邻二醇-氨基醇-羟基醛(酮): 反应较慢邻二酮：反应最慢某些活性次甲基等结构,反应特点,反应条件含水溶液（否则不反应）避光反应特点反应定量进行降解产物稳定生成的HIO3可滴定反应速度顺式 反式中、酸性条件下：顺式易形成环式中间体碱性条件下：速度相差不大吡喃糖 呋喃糖在异边而无扭转余地的邻二醇不起反应,反应机制,与邻二醇形成五无环状酯中间体HIO4形成离子pH7: HIO4H2IO5-，6面体a,e-OH可通过半船式扭曲共平面e,e-OH无法共平面pH7: HIO4H3IO62-，8面体a,e; e,e-OH均可形成中间体形成中间体将-OH氧化为C=O,HIO4消耗量的确定,单糖：按Fischer式计算成苷：按Haworth式某处 活性CH2：多消耗1分子HIO4,用途,推测糖中邻二-OH多少推测吡喃糖、呋喃糖推测低、多聚糖聚合度推测1,3连接还是1,4连接糖与糖连接的位置,1 原理： 单糖在浓酸（410N）加热作用下，脱去三分子水， 生成具有呋喃环结构的糠醛衍生物。 多糖和苷类化合物在浓酸的作用下，首先水解成单 糖，然后再脱水形成相应的糠醛衍生物。,五碳糖 R = H 糠醛 bp 161甲基五碳糖 R = CH3 5-甲基糠醛 bp 187 六碳糖 R = CH2OH 5-羟甲基糠醛 bp 114116/1mmHg六碳糖醛酸 R = COOH 5-羧基糠醛,2 应用：糠醛衍生物可以和许多芳胺、酚类及具有活性次甲基的化合物缩合，生成有色化合物。（酚、胺的缩合位置在邻对位）。因此，用于鉴定 常用的酸：无机酸：硫酸、磷酸 有机酸：三氯乙酸、邻苯二甲酸、草酸 （中强度酸具有水解苷键的作用） 常用的酚：苯酚、间苯二酚、-萘酚、-萘酚 常见的胺：苯胺、二苯胺、氨基酚、联苯等 常见的活性次甲基：蒽酮等, 鉴定反应： Molish反应：鉴别糖和苷的反应 试剂：浓硫酸和-萘酚色谱显色剂：鉴别糖和苷的反应 试剂：邻苯二甲酸和苯胺,（酚、胺的缩合位置在邻对位）,糠醛及衍生物与-萘酚缩合物,1、反应类型： 糖及苷的羟基化（-OH）反应有： 醚化： 酯化： 缩醛（缩酮）化： 与硼酸的络合反应,2、反应活性： 最高的半缩醛羟基（C1-OH） 其次是伯醇基（C6-OH） 仲醇次之。 原因：半缩醛羟基、伯醇羟基处于末端，在空间上对反应 有利，因此活性高于仲醇。,（1）醚化反应（甲基化）： Haworth法（不常用）Purdie法 Hakomori法（箱守法） 重氮甲烷法（CH2N2）,（2）酰化反应（酯化反应） 活性顺序：羟基活性与甲基化反应相同，即 C1-OHC6-OHC3（最难） 酰化试剂：醋酐 催化剂：吡啶、氯化锌、醋酸钠 应用：利用酰化可判断糖上-OH数目、保护-OH等。,了解,（3）缩酮和缩醛化反应（两次羟醛缩合反应） 原理：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（ketal）和缩醛（acetal）。 酮类易与顺邻二-OH生成 五元环状物 醛类易与1,3-二-OH生成 六元环状物 应用：保护羟基（-OH） 推测结构中是否有顺邻二醇OH或1，3-二醇OH,（3）缩酮和缩醛化反应（两次羟醛缩合反应）例：当糖具有顺邻-OH时，其生成五元环状物（异丙叉衍生物）,丙酮H2SO4,D-半乳糖 1，2；3，4-二-O-异丙叉-D-半乳吡喃糖,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。,（3）缩酮和缩醛化反应（两次羟醛缩合反应） 当糖结构中无顺邻-OH时，则易转变为呋喃糖结构， 再生成五元环状物（异丙叉衍生物）。,丙酮H2SO4,D-葡萄糖 1，2；5，6-二-O-异丙叉-D-葡萄吡喃糖,（4）与硼酸的络合反应 糖的邻二-OH可与许多试剂生成络合物，借生成络合物的某些物理常数的改变，可以有助于糖的分离、鉴定和构型推定。 常见的络合试剂：硼酸、钼酸、铜氨、碱土金属等 重要的络合物：硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子络合物。 糖 + 硼酸 络合物（酸性增加、可离子化） （H3BO3是接受电子对的Lewis酸）,（4）与硼酸的络合反应糖 + 硼酸 络合物 (酸性增加、可离子化)H3BO3是接受电子对的Lewis酸中性酸性，应用酸碱中和滴定离子交换法分离电泳鉴定可在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析,1、分类： （1）按裂解程度分： 全裂解： 部分裂解： 试剂：810甲酸、4050醋酸、酶解、乙酰解、 甲醇解 （2）按所用方法分： 均相水解 双相水解：在水解液中加入与水不互相溶的有机相， 使水解后的苷元立即进入有机相，避免 苷元长时间与酸或碱接触。有利于提高 苷元的收率或获得原苷元。,2、苷键的裂解方式： 研究苷类的化学结构，必须了解苷元结构、糖的组成、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。 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）,苷键属于半缩醛（酮）的结构，对酸不稳定，对碱较稳定，易为稀酸催化水解。 常用的试剂：水、稀醇 常用的催化剂：稀盐酸、稀硫酸、乙酸、甲酸 反应机理：水解反应是苷原子先质子化，然后苷键断裂生成阳碳离子或半椅型的中间体，该中间体在水中溶剂化而成糖。, 反应机理：,- ROH+ ROH,+ H+- H+,+ H20- H20,+ H20- H20,- H+ H+,H，OH H+, 酸水解的规律： 凡是有利于苷键原子质子化和中间体形成的一切因素均有利于苷键的水解。 苷原子不同，酸水解难易顺序： C S O N 原因：N的碱性最强；C上无共用电子对，没有碱性，最难质子化，C-苷最难水解。 碱性：N O S C, N原子在酰胺或嘧啶环上的苷，难于水解 原因;N原子虽然碱性较强，易于质子化，但当N原子在酰胺或嘧啶环上时，由于受到p-共轭效应和诱导效应的影响，此时的N已几乎没有碱性，甚至在酰亚胺中还有一定的酸性，所有这类苷很难水解。, 酚苷及烯醇苷比醇苷易于水解 （即：芳香属苷较脂肪属苷易水解，故酚苷及烯醇苷比醇苷易水解）原因：因p-共轭效应，酚苷及烯醇苷的苷元在苷键原子质子化时，芳环或双键对苷键原子有一定的供电作用，所以易水解。如：某些酚苷如蒽醌苷、香豆素苷等不用酸，只加热就有可能将其水解。, 氨基取代的糖较-OH糖难水解，-OH糖又较去氧糖难水解。难易： 2-氨基糖 2-羟基糖 6-去氧糖 2-去氧糖 2,6-二去氧糖 原因：2-NH2、2-OH同样易质子化，一旦与端基C一起被质子化，其易使端基C原子的电子云密度降低，不利于苷键原子的质子化。, 呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。 因五元呋喃环的平面结构，使各取代基处在重叠位置，环张力较大，因此形成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 酮糖多为呋喃结构，而且酮糖端基碳原子上有-CH2OH大基团取代，增加了不稳定性，水解反应可使张力减小，因此酮糖比醛糖易水解。, 吡喃糖苷中：难易：糖醛酸 七碳糖 六碳糖 甲基五碳糖 五碳糖 原因： 吡喃环C5上取代基越大越难水解 C5上有-COOH取代时，最难水解 （因诱导使苷原子电子密度降低）, 苷元为小基团苷键：横键比竖键易水解( e a ) （横键易质子化） 苷元为大基团苷键：竖键比横键易水解( a e ) （苷的不稳定性促使其易水解） 在构象相同的糖中: a键(竖键)-OH多，不稳定，则易水解。,酸水解的方法,酸水水解法5%HCl得到游离的糖苷元构型易改变两相水解法酸水+CHCl3 (有机相)水层：糖有机层：苷元，构型保持不变温和酸水解0.3% HCOOH, CH3COOH选择性开裂易开裂的苷键盐酸甲醇水解5%HCl+MeOH直接醚化半缩醛OH：能够确定糖氧环大小 (呋喃、吡喃), 常用的试剂：醋酐和酸 常用的酸：H2SO4、HClO4、CF3COOH和ZnCl2、BF3 反应条件：一般是在室温放置数天。 反应机理：与酸催化水解相似，以CH3CO+(乙酰基，Ac） 为进攻基团。, 反应机理：, 乙酰解反应易发生糖的端基异构化。, 反应速率： 苷键邻位有电负性强的基团（如环氧基）可使反应变慢。 -苷键的葡萄糖双糖的反应速率： （乙酰解易难程度） （16）（14）（13）（12）, 用途 酰化可以保护苷元上的-OH，使苷元增加亲脂性，可用于 提纯和鉴定。 乙酰解法可以开袭一部分苷键而保留另一部分苷键。,通常苷键对碱稳定、对酸不稳定，不易被碱水解。但某些特殊的苷易为碱水解，如： 酯苷：酯易被碱水解 酚苷：芳环有吸电能力，使端基C上的H的酸性增强， 有利于-OH的进攻，形成正碳离子后对苷键原子又有供电 能力，稳定正碳离子 烯醇苷：与羰基共轭的烯醇苷从插烯规律看，烯醇具有酯 的性质，可被碱水解, 酚苷、酯苷： 苷键与C2-OH： 反式易水解，其产物为1,6-葡萄糖酐； 顺式不易水解，产物为正常的糖。 利用水解产物可判断苷键构型,OH,OH,1,6-葡萄糖苷,-消除反应 在13或14连接的聚糖中，还原端的游离醛（或酮）邻位氢活化而与3-O-或4-O-苷键起消除反应。这样碱能使多糖还原端的单糖逐个被剥落，对非还原端则无影响。剥落生成的是-羟基糖酸。, 用途： 可从多糖脱落反应生成的糖酸中了解还原糖的取代方式。 3-O-代的糖可形成3-脱氧糖酸 4-O-代的糖可形成3-脱氧-2-羟甲基糖酸, 优点：反应条件温和、专属性高 用途： 根据所用酶的特点可确定苷键的构型，可保持苷元 结构不变，获得原苷元。 可推测苷元与糖、糖与糖的连接关系。, 酶的特性： 酶专属性高，选择性地催化水解某一构型的苷，即特定的酶只能水解特定构型的苷键。 -苷酶：裂解-糖苷键 -苷酶：裂解-糖苷键 由于酶的分离纯化较困难，目前使用的酶多数为未提纯的混和酶。 pH是影响酶解产物的一个重要因素，酶解产物会随pH的改变而改变。 在植物中苷和能水解该苷的酶往往共存。由于它们不在同一位置，故无法将它们水解。, 常见的酶： 苦杏仁酶（emulsin） 水解-葡萄糖苷键 纤维素酶（cellulase）水解-葡萄糖苷键 麦芽糖酶（maltase） 水解-葡萄糖苷键 转化糖酶（Invertase）水解-果糖苷键 鼠李糖酶（rhamnodiastase）水解-葡萄糖苷键 芥子苷酶（myrosinase） 水解芥子苷键 蜗牛酶（heloxpomatiase）水解-苷键 高峰氏糖化酶（takadiastase） 橙皮苷酶（hesperidinase）,过碘酸裂解法亦称为氧化开裂法或Smith降解法,是一个反应条件温和、易得到原苷元、通过反应产物可以推测糖的种类、糖与糖的连接方式以及氧环大小的一种苷键裂解方法。 优点： 应用： 试剂：过碘酸(NaIO4)、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸, , 反应过程：样品溶于水或稀醇溶液中，加入NaIO4，在室温下将糖氧化开裂成二醛，然后用NaBH4将醛还原成伯醇，以防醛与醇进一步缩合。最后调pH2左右，室温放置即可将其水解。 反应机理：,IO4,BH4-,H+, 例1： 人参皂苷不同条件下， 裂解产物不同,Ginsenoside Rb1, 例2：碳苷用Smith裂解获得的是连有一个醛基的苷元,1、糖各种类型质子的范围： 端基质子： 4.36.0 ppm 甲基五碳糖：甲基： 1.0 ppm 其它质子： 3.24.2 ppm2、应用：（1）根据糖上端基质子信号的个数和化学位移值可推测： 糖的个数 糖的种类 糖与糖、糖与苷元的连接位置,例如：黄酮苷：-D-葡萄糖 连在3位： 端基质子：5.76.0 ppm 连在7、5、4位：端基质子：4.85.2 ppm（2）根据端基质子的偶合常数确定苷键的构型： -苷键：J 24Hz -苷键：J 69Hz,（3）质子偶合常数J与两面角的关系： 90 ，J 0 Hz 90180 随角度的增大， J 增大 0 90 随角度的变小， J 增大 在吡喃环中当相邻的两个质子： 均为竖键（-D-或-L-型）：180 J 69Hz 一个质子为竖键，一个为横键： 60 J 24Hz （-D-或-L-型）,-D-葡萄糖,J 24Hz,-D-葡萄糖,J 69Hz,葡萄糖：可以用偶合常数确定苷键的构型,-D-甘露糖,-D-甘露糖,J 69Hz,J 69Hz,甘露糖、鼠李糖：无法用偶合常数确定苷键的构型,1、化学位移： 糖各种类型C的范围： CH3： 18 ppm CH2OH： 62 ppm CHOH： 6885 ppm 端基C： 95105 ppm,2、应用：（1）根据95105 ppm区域C信号的个数和化学位移值可推测： 糖的个数 苷键的构型 -D-或-L-型苷键的端基C： 100ppm 当为酯苷、叔醇苷及个别的酚苷：98ppm -D-或-L-型苷键的端基C： 100ppm（2）根据化学位移值可区别氧环的大小： 通常呋喃糖C3和/或C5位的化学位移值明显偏大，多数大于80ppm,（3）根据C-H偶合常数值可确定吡喃糖苷苷键的构型： -D-或-L-型苷键：170175 Hz -D-或-L-型苷键：160165 Hz （鼠李糖的优势构象是1C式，故-L-型苷键：170175 Hz -L-型苷键：160165 Hz） 呋喃型糖苷：无法用端基碳的C-H偶合常数判断其苷键的构型,3 苷化位移（glycosylation shift，GS） 定义：糖与苷元成苷后，苷元的-C、-C和糖的端基C的化学位移均发生了改变，这种改变称为苷化位移（glycosylation shift，GS） 用途：推测糖与苷元、糖与糖的连接位置、某些苷元被苷化C的绝对构型和碳氢信号归属,苷化位移值与苷元的结构有关，与糖的种类关系不大。（1）伯醇苷：糖与伯醇成苷后 苷与苷元相比： 苷元-C向低场位移约8ppm（增大） 苷元-C向高场位移约4pmm（减小） 苷与该糖的甲苷相比： 端基碳（C-1）向高场位移约12ppm（减小）,（2）环醇苷： 概念：前手性碳（prochiral carbon） 在一个对称碳上增加一个取代基后，该碳就变成了非对称碳，这样的碳称为前手性碳或潜非对称碳。 前手性碳有：pro-S和pro-R pro-R碳：对于环醇类化合物，在e键上增加一个基团，并将该基团的优先序列定为第三，按R、S命名规则进行命名，当该基团连接的碳为R构型时则称为pro-R碳，反之则称为pro-S碳。,了解,（2）环醇苷： 两个-C均为仲碳的苷：糖与环醇成苷后 苷与苷元相比： 苷元-C向低场位移约7ppm（增大） 苷元-C的苷化位移与糖的端基碳（C-1）构型有关： C-1 为R型：pro-S型-C碳：-C向高场位移约4pmm pro-R型-C碳：-C向高场位移约2pmm C-1 为S型：pro-S型-C碳： -C向高场位移约2pmm pro-R型-C碳： -C向高场位移约4pmm 苷与该糖的甲苷相比： 端基碳（C-1）向高场位移约14ppm（减小）,了解,（2）环醇苷： 一个-C为仲碳，另一个-C为叔碳或季碳的苷： 糖与环醇成苷后 苷与苷元相比： 苷元-C的绝对构型与糖的端基碳（C-1）的绝对构型相同： 苷元-C向低场位移约5ppm 苷元-C向高场位移约： 仲碳：-5ppm 叔碳：-2ppm 季碳：0.5ppm 糖的端基碳（C-1）向高场位移约4ppm,了解,（2）环醇苷： 一个-C为仲碳，另一个-C为叔碳或季碳的苷： 糖与环醇成苷后 苷与苷元相比： 苷元-C的绝对构型与糖的端基碳（C-1）的绝对构型不同： 苷元-C向低场位移约10ppm 苷元-C向高场位移约： 仲碳：-2ppm 叔碳：-1ppm 季碳：0.5ppm 糖的端基碳（C-1）位移约01.5ppm,了解,绝对构型相同：,绝对构型不同：,（3）叔醇苷：糖与伯醇成苷后 苷与苷元相比： 苷元-C向低场位移约7ppm（增大） 苷元-C向高场位移约3pmm（减小） 苷与该糖的甲苷相比： 端基碳（C-1）向高场位移约7ppm（减小） （4）酯苷和酚苷：比较特殊（见黄酮一章） 苷与苷元相比： 苷元-C向高场位移、邻位及对位碳向低场位移 苷与该糖的甲苷相比： 端基碳（C-1）向低场位移约46ppm（增大）,4 苷化位移小结 规则： 同五异十其余七 同小异大（1）同五异十其余七： 当苷元和端基碳的绝对构型相同时，-C向低场位移约5ppm；不同时，-C向低场位移约10ppm；其余的苷：位移约7ppm。（2）同小异大： 当苷元-C的前手性和端基碳的绝对构型： 相同时，-C向高场位移约2ppm 不同时，-C向高场位移约4ppm,了解,苷化位移规律,了解,5 糖的端基碳的绝对构型： -D-和-L型糖：C-1为R型 -D-和-L型糖：C-1为S型用苷化位移确定糖与糖的连接位置注意事项： 糖中的碳信号正确归属 关键是首先要将糖中的碳信号正确归属，糖中碳的信号 归属一旦出现错误，则糖与糖连接位置的准确性就会出 现问题。 在被苷化的糖中，通常-C的位移较大，-C稍有影 响，其它C影响不大。,了解, 对于双糖苷在确定了苷中糖的基础上，可参考该糖甲苷的化学位移值归属末端糖中碳的信号，然后再根据内侧糖甲苷的化学位移值归属内侧糖的碳信号，最后根据苷化位移规律确定糖与糖的连接位置。 对于三糖以上的苷：糖归属较困难，应用2D-NMR归属,了解,糖的鉴定1纸层析展开系统：常用水饱和的有机溶剂展开。 如：正丁醇：醋酸：水（4：1：5上层）BAW显色剂：邻苯二甲酸苯胺、硝酸银试剂(使还原糖显棕黑色) 等。,2薄层色谱可用（硼酸液 + 无机盐）+ 硅胶 制板吸附剂：硅胶,八、糖的鉴定和糖链结构的测定,3气相层析 将糖制备成三甲基硅醚（增加其挥发性） 将醛糖用NaBH4还原成多元醇（避免形成端基异构体）制成乙酰化物或三氟乙酰化物。4液相色谱 填充材料化学修饰的硅胶 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