糖与苷类化合物ppt课件

1、第二章第二章糖和苷类化合物第一节第一节 糖类化合物糖类化合物w一、概一、概 述述w 糖糖saccharides是多羟基醛或多羟基酮是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称。及其衍生物、聚合物的总称。 w二、糖类的结构与分类二、糖类的结构与分类w 糖类物质可根据其能否水解和分子量的大糖类物质可根据其能否水解和分子量的大小分为单糖小分为单糖(monosaccharides)、低聚糖、低聚糖(oligosaccharides)和多糖和多糖(polysacchari des)。w（一单糖w自然界中的单糖，从三碳糖到八碳糖都存在，但以五碳戊糖和六碳己糖最为常见和重要，而单糖的衍生物以糖醇和糖醛酸较为

2、常见。 H,OHHOOOHOHH,OHHOOOH OHH,OHHOOOHOH D-木糖木糖D-核糖核糖 L-阿拉伯糖阿拉伯糖五碳醛糖：五碳醛糖： w甲基五碳糖：L-夫糖(L-fucose，fuc)、D-鸡纳糖(D-quinovose)、L-鼠李糖(L-rhamnose，rha)。H,OHHOOOHOHH,OHHOOOH OHH,OHHOOOHOHL-夫糖 D-鸡纳糖 L-鼠李糖 六碳醛糖：D-葡萄糖(D-glucose，glc)、D-甘露糖(D-mannose，man)、D-半乳糖(D-galactose，gal)。 六碳酮糖：六碳酮糖： 七碳酮糖：七碳酮糖： 糖醛酸：糖醛酸： 糖醇：糖醇：

3、w（二低聚糖OHOOHOHOHOHOOHOHOOH,OHHOOHOHOHOHOOHOHOOH,OHOHOHOHOOHOHOH,OHCH3（三多聚糖1植物多糖（1纤维素cellulose）（2淀粉starch）（3粘液质mucilage）（4果聚糖fructans）2菌类多糖3动物多糖 第二节第二节 苷类化合物苷类化合物w一、一、 概述概述w苷的含义苷的含义是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。苷中的非糖部碳原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。苷中的非糖部分称为苷元分称为苷元(genin)或配基或配基ag

4、lycone）。）。OOHOHOHORO1H23456苷键原子苷键原子 苷元苷元 苷键苷键端基碳原子端基碳原子D葡萄糖苷葡萄糖苷 苷苷 元元 + 糖糖 苷苷糖的构型糖的构型 绝对构型绝对构型 端基碳原子的相对构型端基碳原子的相对构型 依依C5-R取向取向 依依C1-OH与与C5-R相对位置相对位置 D-型型 （向上）（向上） L-型型（向下）（向下） -型型 （同侧）（同侧） -型型（异侧）（异侧） 多形成多形成 D葡萄糖葡萄糖 - L鼠李糖鼠李糖 二、苷类的结构与分类二、苷类的结构与分类1、氧苷：依苷元羟基的类型分为、氧苷：依苷元羟基的类型分为 醇苷：红景天苷醇苷：红景天苷 酚苷：天麻苷、白

5、藜芦醇苷酚苷：天麻苷、白藜芦醇苷 酯苷：山慈姑苷酯苷：山慈姑苷A、B 氰苷：苦杏仁苷氰苷：苦杏仁苷 一、按苷键原子分类：一、按苷键原子分类： 氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。OOHOHOHOOHOOHOHOHOCHCNOOHOHOHOHOHO红景天苷醇苷）红景天苷醇苷） 苦杏仁苷苦杏仁苷（氰苷）（氰苷） CH2OHOglcCHOHOHOCHglc白藜芦醇苷酚苷）白藜芦醇苷酚苷） 天麻苷酚苷）天麻苷酚苷）2、硫苷：黑芥子苷、白芥子苷、硫苷：黑芥子苷、白芥子苷3、氮苷：腺苷、鸟苷等，生化中多见。、氮苷：腺苷、鸟苷等，生化中多见。4、碳苷：芦荟苷、碳苷：芦荟苷. CH2CHCH2CN

6、SOSO3Kglc黑芥子苷硫苷）黑芥子苷硫苷） NNNNNH2OOHOHHOCH2OOHOHOHOHOOOHOHCH2OHHOOHOHOHOOHCH2OHOCH2R腺苷氮苷）腺苷氮苷） 芦荟苷芦荟苷（碳苷）（碳苷） 山慈姑苷山慈姑苷A R=H山慈姑苷山慈姑苷B R=OH (酯苷酯苷) 其他分类方法：w按苷元类型：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷按苷元类型：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷w按植物体内存在状态：原生苷、次生苷按植物体内存在状态：原生苷、次生苷w按苷特殊性：皂苷按苷特殊性：皂苷w按生理作用：强心苷按生理作用：强心苷w按糖的种类和名称：木糖苷、葡萄糖苷按糖的种类和名称：木糖苷、葡萄糖苷w按单糖基的数

7、目：单糖苷、双糖苷按单糖基的数目：单糖苷、双糖苷w按糖链的数目：单糖链苷、双糖链苷、三糖按糖链的数目：单糖链苷、双糖链苷、三糖w 链苷链苷 三、苷类的一般性质三、苷类的一般性质 一、性状： 形状 均为固体，含糖基少 可成结晶 含糖基多 无定型粉末，有引湿性 颜色 取决于苷元共轭系统的大小及助色团的有无） 气味 一般无味；个别对黏膜有刺激性皂苷） 二、旋光性：苷都有旋光性糖和/或苷元），且呈左旋。糖为右旋。溶解性： 水水 甲乙醇甲乙醇 乙醚苯）乙醚苯） 石油醚石油醚苷元亲脂性）苷元亲脂性） - + + +（-） 苷苷 （亲水性）（亲水性） + + - -苷键的裂解（苷键的裂解（ 酸水解、酶解、碱

8、水解、乙酰解、酸水解、酶解、碱水解、乙酰解、 氧化开裂法等）氧化开裂法等）（一酸水解：反应机理以葡萄糖为例）（一酸水解：反应机理以葡萄糖为例） OOHOHOHOHORHOOHOHOHOHHOROOHOHOHOHHOOHOHOHOHOHHOOHOHOHOHH2+2+H+-ROHOH-HH,OH苷键原子质子化苷键原子质子化 苷键断裂苷键断裂 阳碳离子溶剂化阳碳离子溶剂化 脱去氢离子脱去氢离子 酸水解难易的关键酸水解难易的关键影响苷键原子质子化的因素影响苷键原子质子化的因素 苷键原子周围的电子云密度苷键原子周围的电子云密度 （ 电子云密度大，易于接受电子云密度大，易于接受质子，水解容易）质子，水解容

9、易） 空间环境空间环境（有利于接受质子，（有利于接受质子，水解就容易）水解就容易） 酸水解的规律酸水解的规律 1与苷键原子有关与苷键原子有关 : N苷苷 O苷苷 S苷苷 C苷苷(易于接受质子易于接受质子) （无孤对电子）（无孤对电子）2 呋喃糖苷酮糖）呋喃糖苷酮糖） 吡喃糖苷醛糖）吡喃糖苷醛糖）（分子平面性，张力大）（分子平面性，张力大）3 五碳糖苷五碳糖苷 甲基五碳糖苷甲基五碳糖苷 六碳糖苷六碳糖苷 七碳糖苷七碳糖苷 糖醛酸苷糖醛酸苷（空间位阻小）（空间位阻小） （大）（大）4 2氨基糖苷氨基糖苷 2羟基糖苷羟基糖苷 2去氧糖苷去氧糖苷 脂肪族苷脂肪族苷（苷元供电性）（苷元供电性）难水解的碳

10、苷难水解的碳苷 苷元结构不太稳定的氧苷皂苷）苷元结构不太稳定的氧苷皂苷）氧化开裂法氧化开裂法 Smith Smith降解法降解法; ;两相酸水解法样品两相酸水解法样品+ +酸水酸水+ +苯苯/ /氯仿）氯仿）获得真正苷元获得真正苷元 OOHOHOHOHOROOHOHCCH2OHOOHIO4-OROHCORCH2OHBH4-H+CH2OHCHOHCH2OH+CHOCH2OHROH-D-葡萄糖苷葡萄糖苷 过碘酸过碘酸 二元醛二元醛 四氢硼钠四氢硼钠 二元醇二元醇 稀酸室温稀酸室温 苷元苷元（O-苷）苷） （氧化邻二醇）（氧化邻二醇） （复原）（复原） （稳定性差）（稳定性差） （温暖）（温暖）OO

11、HOHOHOHRIO4IO4-BH4-H+123CH2OHCHOHCH2OHCHOHCH2OHR-R-CHOHCOOH-D-葡萄糖苷葡萄糖苷C-苷）苷） 带醛基的苷元带醛基的苷元 （二酶水解：酶水解的特点及意义（二酶水解：酶水解的特点及意义 条件温和条件温和 高度专属性：高度专属性：（水、（水、3040） 苷酶苷酶 苷苷 （麦芽糖酶（麦芽糖酶 水解水解 -葡萄糖苷键）葡萄糖苷键） 苷酶苷酶 苷苷 （苦杏仁酶（苦杏仁酶 水解水解 -葡萄糖苷键葡萄糖苷键 和其他六碳糖的和其他六碳糖的苷键）苷键） 获得真正苷元获得真正苷元 苷键构型、苷键构型、的判断的判断（三碱水解：（三碱水解： w苷键的缩醛结构苷

12、键原子的负电性苷键的缩醛结构苷键原子的负电性对稀碱对稀碱OH-）稳定）稳定, 故苷很少用碱故苷很少用碱水解，而酯苷、酚苷、烯醇苷、水解，而酯苷、酚苷、烯醇苷、吸电子基团的苷类苷键原子的正电吸电子基团的苷类苷键原子的正电性易为碱水解。性易为碱水解。 （四乙酰解多糖苷多糖苷 醋酐醋酐+酸浓硫酸、酸浓硫酸、高氯酸、氯化锌）高氯酸、氯化锌） 乙酰化单糖、乙酰化单糖、乙酰化低聚糖乙酰化低聚糖 选择性水解选择性水解 1,6-苷键苷键 1,4-苷键和苷键和1,3-苷键苷键 1,2-苷键苷键 依鉴定结果依鉴定结果 + 裂解规律裂解规律 推断多糖苷中糖与糖之间的连接位置推断多糖苷中糖与糖之间的连接位置 鉴定鉴定

13、 薄层色谱薄层色谱气相色谱气相色谱 第三节第三节 糖和苷类的提取与分离糖和苷类的提取与分离w一、糖和苷类的提取一、糖和苷类的提取w（一糖类的提取（一糖类的提取w（二苷类的提取（二苷类的提取 w苷的存在状态苷的存在状态 苷与酶共存苷与酶共存 提取目的提取目的 w（原生苷、次（原生苷、次w生苷、苷元）生苷、苷元） w 原生苷原生苷w （科研、消费）（科研、消费）w溶解性差异溶解性差异 酶解酶解 次生苷、苷元次生苷、苷元w （消费）（消费）提取原生苷提取原生苷 提取次生苷、苷元提取次生苷、苷元 设法抑制酶的活性设法抑制酶的活性（加热、拌碳酸钙、醇）（加热、拌碳酸钙、醇）避免与酸、碱接触避免与酸、碱接

14、触 极性溶剂甲醇、乙醇、极性溶剂甲醇、乙醇、沸水提取沸水提取 利用酶的活性利用酶的活性（加水、（加水、3040、2448）加酸水解或碱水解、预发酵等加酸水解或碱水解、预发酵等 有机溶剂醇、苯、氯仿、有机溶剂醇、苯、氯仿、石油醚提取石油醚提取 提取液提取液 浓缩浓缩浓缩液含大量极性杂质）浓缩液含大量极性杂质） 溶剂法溶剂沉淀溶剂法溶剂沉淀-水液加丙酮或乙醚；水液加丙酮或乙醚；溶剂萃取法溶剂萃取法-乙酸乙酯、正丁醇）乙酸乙酯、正丁醇）大孔树脂法先水洗大孔树脂法先水洗-无机盐、糖、肽类，无机盐、糖、肽类，不同浓度的乙醇洗苷类）不同浓度的乙醇洗苷类）分别：分别： 色谱方法为主）色谱方法为主） 反相硅胶

15、色谱：反相硅胶色谱：Rp-18、Rp-8极性成分适用）；极性成分适用）； 水水-甲醇或水甲醇或水-乙腈为流动相乙腈为流动相葡聚糖凝胶色谱：葡聚糖凝胶色谱：SephedexLH-20(有机相适用有机相适用) 不同浓度的乙醇为洗脱剂不同浓度的乙醇为洗脱剂各种单体成分各种单体成分 第四节第四节 糖和苷类的检识糖和苷类的检识一化学检识一化学检识 苷苷 水水 解解 糖糖 + 苷元苷元 （鉴别特点和意义）（鉴别特点和意义）菲林试剂菲林试剂 阴性（阴性（-） 阳性（阳性（+） （-） 还原糖特有还原糖特有多伦试剂多伦试剂 阴性（阴性（-） 阳性（阳性（+） （-） 还原糖特有还原糖特有Molish反应反应

16、阳性（阳性（+） 阳性（阳性（+） （-） 苷与苷元的苷与苷元的鉴别鉴别（-萘酚、浓硫酸）萘酚、浓硫酸）二色谱检识二色谱检识 1 薄层色谱分配原理）薄层色谱分配原理） 硅胶正相色谱硅胶正相色谱 硅胶反相色谱硅胶反相色谱固定相固定相 硅胶表面吸附的水硅胶表面吸附的水 Rp-18、 Rp-8展开剂展开剂 正丁醇正丁醇-乙酸乙酸-水水4：1：5 ，上层），上层） 氯仿氯仿-甲醇甲醇 氯仿氯仿-甲醇甲醇-水水65：35：10，下层），下层） 甲醇甲醇-水水 （三元系统）（三元系统） （二元系统）（二元系统）适用范围适用范围 大多数苷极性偏大）大多数苷极性偏大） 极性较小的苷极性较小的苷 2纸色谱分配原

17、理）纸色谱分配原理）固定相固定相 水水展开剂展开剂 正丁醇正丁醇-乙酸乙酸-水水4：5：1，上层），上层）正丁醇正丁醇-乙醇乙醇-水水4：2：1）水饱和的苯酚水饱和的苯酚显色剂显色剂 苯胺苯胺-邻苯二甲酸试剂，间苯二酚邻苯二甲酸试剂，间苯二酚-盐酸盐酸试剂薄层、纸层均可）试剂薄层、纸层均可）茴香醛茴香醛-硫酸、间苯二酚硫酸、间苯二酚-硫酸、硫酸、-萘酚萘酚-硫酸硫酸仅薄层适宜）仅薄层适宜）（主要针对苷中糖及糖的显色，针对苷元的显色（主要针对苷中糖及糖的显色，针对苷元的显色见各章节）见各章节）第五节第五节 苷类的结构研究苷类的结构研究w苷类结构研究的一般程序：苷类结构研究的一般程序： w1.物理

18、常数的测定。物理常数的测定。Mp. 等。等。w2.分子式的测定分子式的测定质谱分析法广泛采用）质谱分析法广泛采用）w电子轰击质谱电子轰击质谱EI-MS）：不易获得分子离子）：不易获得分子离子峰极性大）峰极性大）w化学电离质谱化学电离质谱CI-MS）w场解吸质谱场解吸质谱FD-MS）：常用）：常用w快原子轰击质谱快原子轰击质谱FAB-MS）：常用）：常用w高分辨快原子轰击质谱高分辨快原子轰击质谱HR-FAB-MS）：能）：能直接测出分子式直接测出分子式 3.组成苷的苷元、糖的鉴定 （1苷元的结构鉴定见各章节）苷元的结构鉴定见各章节）（2糖的种类鉴定糖的种类鉴定纸色谱纸色谱PC）：分配原理，）：分

19、配原理，BAW系统，与对照品共色系统，与对照品共色谱鉴定谱鉴定薄层色谱薄层色谱TLC）：硅胶硼酸溶液或无机盐溶液制）：硅胶硼酸溶液或无机盐溶液制 - 增加上样量）增加上样量）气相色谱气相色谱GLC）：水解、制备）：水解、制备TMS衍生物具挥发衍生物具挥发性），用对照品性），用对照品tR鉴定鉴定超导超导FT-NMR光谱光谱: 苷中各糖的不同质子的苷中各糖的不同质子的、J 与标准与标准糖数据进行比较鉴定糖数据进行比较鉴定苷中各糖的不同碳原子的苷中各糖的不同碳原子的 与标准糖数据进行比较鉴定与标准糖数据进行比较鉴定（3糖的数目的测定糖的数目的测定 光密度扫描法测定各糖斑点含量，计算各糖分子比，光密度

20、扫描法测定各糖斑点含量，计算各糖分子比，推算组成苷的糖的数目推算组成苷的糖的数目质谱法测定苷及苷元的分子离子峰分子量），计算质谱法测定苷及苷元的分子离子峰分子量），计算其差值，求出糖的数目其差值，求出糖的数目 1H-NMR谱谱: 端基质子的信号端基质子的信号大大 - 处于低场数处于低场数目目 全乙酰化或全甲基化物乙酰氧基、甲氧基信全乙酰化或全甲基化物乙酰氧基、甲氧基信号号、J） 的数目的数目 13C-NMR谱谱: 端基碳原子信号端基碳原子信号90112ppm的数的数 目目 苷分子总碳信号数目减去苷元的碳信号数目苷分子总碳信号数目减去苷元的碳信号数目,推推算糖的数目算糖的数目 4.苷元与糖、糖与

21、糖之间连接位置的测定 （1苷元与糖之间连接位置的测定苷元与糖之间连接位置的测定 13C-NMR谱法：利用苷化位移规律，将苷与苷谱法：利用苷化位移规律，将苷与苷元的碳谱相比较即可鉴别元的碳谱相比较即可鉴别醇羟基苷化，苷元醇羟基苷化，苷元-碳向低场位移碳向低场位移+410ppm），），-碳向高场位移（碳向高场位移（-0.9-4.6ppm）酚羟基苷化酚羟基苷化,苷元苷元-碳向高场位移碳向高场位移 ，-碳向低场碳向低场位移位移（2糖与糖之间连接位置的测定糖与糖之间连接位置的测定 化学方法化学方法: 将苷的全甲基化物进行甲醇解，鉴定与将苷的全甲基化物进行甲醇解，鉴定与对照品共色谱未全甲醚化的单糖，游离羟

22、基所在位对照品共色谱未全甲醚化的单糖，游离羟基所在位置即糖与糖之间的连接位置。置即糖与糖之间的连接位置。13C-NMR谱法：利用苷化位移规律，将苷与相应单糖谱法：利用苷化位移规律，将苷与相应单糖的碳谱数据相比较即可鉴别的碳谱数据相比较即可鉴别 。糖与糖相连，内侧糖连接糖的碳原子移向低场糖与糖相连，内侧糖连接糖的碳原子移向低场（47 ppm）相邻碳原子移向高场相邻碳原子移向高场 -1-4 ppm）5.糖与糖之间连接顺序的确定糖与糖之间连接顺序的确定 苷苷 缓和酸水解、酶解缓和酸水解、酶解 乙酰解乙酰解 全甲基化甲醇解，全甲基化甲醇解， 部分苷键断裂部分苷键断裂的裂解产物的裂解产物 推推 断断 分

23、分 析析 （2波谱分析法波谱分析法 质谱质谱MS法法 :主要利用质谱中归属于有关糖基主要利用质谱中归属于有关糖基的的碎片离子峰或各种分子离子脱糖基的碎片离子峰，碎片离子峰或各种分子离子脱糖基的碎片离子峰，可对糖的连接顺序作出判断。可对糖的连接顺序作出判断。EI-MS (需作成全甲基化、乙酰化或三甲基硅醚需作成全甲基化、乙酰化或三甲基硅醚化物化物) 常见各单糖及双糖的全乙酰化物、常见各单糖及双糖的全乙酰化物、TMS衍衍生物生物 碎片离子峰见书碎片离子峰见书.FD-MS 或或FAB-MS：常出现各种脱去不同程度糖：常出现各种脱去不同程度糖基的基的 碎片离子峰。碎片离子峰。 核磁共振核磁共振NMR法

24、：法：13C-NMR谱谱 碳原子的自旋碳原子的自旋-弛豫时间弛豫时间T1的大小的大小推断。推断。 NT1 随糖链距离的增加而增大随糖链距离的增加而增大6.苷键构型的确定w（1利用酶水解法利用酶水解法(酶的专属性酶的专属性)w（2利用开勒利用开勒Klyne经验公式进行计算经验公式进行计算wMD = M D苷苷-M D苷元苷元与各糖的一对甲苷与各糖的一对甲苷-、-）的分子比）的分子比旋度相比较，旋度相比较，与与-甲苷接近，则该苷键构型为甲苷接近，则该苷键构型为-构型构型与与-甲苷接近，则该苷键构型为甲苷接近，则该苷键构型为-构型构型（3利用核磁共振利用核磁共振NMR）确定苷键构型确定苷键构型13C

25、-NMR谱：谱：利用端基碳原子的化学位移判断苷键构型：除利用端基碳原子的化学位移判断苷键构型：除D-甘露糖、甘露糖、L-鼠李糖外，绝大多数单糖甲苷，其鼠李糖外，绝大多数单糖甲苷，其-型与型与-型的化学位移相差型的化学位移相差4ppm.利用端基碳原子与端基质子的偶合常数判断苷键利用端基碳原子与端基质子的偶合常数判断苷键构型：构型：-甲苷甲苷 JC1-H1170Hz-甲苷甲苷JC1-H1160Hz 10ppm1H-NMR谱：谱：利用端基质子偶合常数的大小判断苷键构型利用端基质子偶合常数的大小判断苷键构型根据根据相邻碳原子上质子偶合常数的大小与二者之间的立体夹角有关相邻碳原子上质子偶合常数的大小与二者之间的立体夹角有关 H-2为键的糖为键的糖（葡萄糖、木糖、半乳糖）（葡萄糖、木糖、半乳糖） H-2为为e键的糖键的糖 （鼠李糖、甘露糖）（鼠李糖、甘露糖） -苷键苷键 -苷键苷键 -苷键苷键 -苷键苷键J12 = 23.5Hz J12= 69Hz J12= 2 Hz J122 Hz(Jae、60O) （Jaa、180） （Jee、60）