1、第二章第二章 糖和苷糖和苷Saccharide and glycosides1、是一类最丰富的天然产物，在天然药物中分布十分广泛。、是一类最丰富的天然产物，在天然药物中分布十分广泛。一些具有营养、强壮作用的药物均含有大量糖类。一些具有营养、强壮作用的药物均含有大量糖类。2、糖与核酸、蛋白质、脂质一起成为生命活动所必需的四大、糖与核酸、蛋白质、脂质一起成为生命活动所必需的四大类化合物。糖在细胞间的识别、受精、胚胎形成等许多基本生类化合物。糖在细胞间的识别、受精、胚胎形成等许多基本生命过程中具有重要作用。当前已把糖复合物中的糖链作为信息命过程中具有重要作用。当前已把糖复合物中的糖链作为信息载体，形
2、成了一门糖生物学。研究工作十分活跃。载体，形成了一门糖生物学。研究工作十分活跃。3、许多中草药的活性与糖及其衍生物有着密切的关系，尤其、许多中草药的活性与糖及其衍生物有着密切的关系，尤其是糖与非糖物质结合形成的糖苷不少具有生理活性是糖与非糖物质结合形成的糖苷不少具有生理活性糖类的概念糖类的概念 研究意义研究意义第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学自学自学第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类 Classification of Saccharide and Glycosides一、糖的分类一、糖的分类 单糖：单糖： L-阿拉伯糖阿拉伯糖(arabinose)，D-木糖木糖(xylose)
3、，D-核糖核糖(ribose), D-葡萄糖葡萄糖(glucose)， D-甘露糖甘露糖(mannose)， D-半乳糖半乳糖(galactose)，L-夫糖夫糖(fucose)， L-鼠李糖鼠李糖(rhamnose)。 寡（寡（ 低聚低聚）糖）糖(oligosaccharides): 还原糖还原糖(具有游离羰基具有游离羰基) 多聚糖多聚糖 非还原糖非还原糖 双糖有的为还原糖，有的为非还原糖。大多数三糖为在双糖有的为还原糖，有的为非还原糖。大多数三糖为在蔗糖上再连接一个单糖，故多数三糖为非还原糖。其他低聚糖蔗糖上再连接一个单糖，故多数三糖为非还原糖。其他低聚糖是在三糖的基础上形成的，故为非还原
4、糖。是在三糖的基础上形成的，故为非还原糖。糖苷糖苷(glucoside)苷类又称配糖体，或者是甙，生物化学中称苷，是糖苷类又称配糖体，或者是甙，生物化学中称苷，是糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等与另一非糖物质或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等与另一非糖物质（称为苷元或配基（称为苷元或配基, aglycone or genin ）通过糖）通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。的端基碳原子连接而成的化合物。苷的共性在糖的部分，而苷元部分几乎包罗各种类型苷的共性在糖的部分，而苷元部分几乎包罗各种类型的天然成分，其结构、性质各异。从这个意义上讲本的天然成分，其结构、性质各异。从这个意义上讲本章也是后面几章的
5、一个总论。本章重点介绍章也是后面几章的一个总论。本章重点介绍糖苷糖苷。一、糖的分类一、糖的分类植物配糖体植物配糖体根据在生物体内存在的形式分为原生苷和次生苷。根据在生物体内存在的形式分为原生苷和次生苷。根据糖基的个数分为单糖苷，双糖苷，三糖苷等。根据糖基的个数分为单糖苷，双糖苷，三糖苷等。根据糖链的数目分为单糖链苷，双糖链苷等。根据糖链的数目分为单糖链苷，双糖链苷等。根据苷元分为黄酮苷，香豆素苷，蒽醌苷等。根据苷元分为黄酮苷，香豆素苷，蒽醌苷等。根据生理活性分为强心苷等。根据生理活性分为强心苷等。根据具有的特殊性质分为皂苷等。根据具有的特殊性质分为皂苷等。根据苷键原子分为氧苷，硫苷，氮苷，碳苷
6、等。根据苷键原子分为氧苷，硫苷，氮苷，碳苷等。糖苷的分类糖苷的分类1. 1. 氧苷氧苷( (O-苷苷) )，根据苷元成苷官能团的不同，分为：，根据苷元成苷官能团的不同，分为：醇苷醇苷 苷元上醇羟基与糖端基碳上羟基缩合的产物。苷元上醇羟基与糖端基碳上羟基缩合的产物。酚苷酚苷 苷元上酚羟基与糖端基碳上羟基缩合的产物。苷元上酚羟基与糖端基碳上羟基缩合的产物。氰苷氰苷(cyanogenic glycoside) 主要是主要是a a-羟氰苷，现已发现的有羟氰苷，现已发现的有50余种。余种。酯苷酯苷(酰苷酰苷)苷元的苷元的COOH与糖端基碳上羟基缩合的产物。与糖端基碳上羟基缩合的产物。吲哚苷吲哚苷醇苷醇苷
7、 苷元上醇羟基与苷元上醇羟基与糖端基碳上羟基缩合的产物糖端基碳上羟基缩合的产物1. 1. 氧苷氧苷( (O-苷苷) )，根据苷元成苷官能团的不同，分为：，根据苷元成苷官能团的不同，分为：（）酚苷（）酚苷( (cyanogenic glycoside) )COOHOHCOOHOAc水杨酸水杨酸aspirin （）氰苷（）氰苷( (cyanogenic glycoside) )羟氰苷羟氰苷a a羟羟氰氰苷苷氰苷氰苷( (cyanogenic glycoside) )a a-羟氰苷类氰苷在酸、酶作用下产羟氰苷类氰苷在酸、酶作用下产生生HCN。（）氰苷（）氰苷( (cyanogenic glycosi
8、de) )氧化偶氮类氧化偶氮类C2H2N2肝毒性肝毒性 酯苷酯苷( (酰苷酰苷) )苷元的苷元的COOH与糖端基碳上羟基缩合的产物。与糖端基碳上羟基缩合的产物。这类苷既有酯的性质又有缩醛的性质，易被稀酸、稀碱水解，这类苷既有酯的性质又有缩醛的性质，易被稀酸、稀碱水解，苷元多为萜类。苷元多为萜类。 酯苷酯苷( (酰苷酰苷) ) 吲哚苷吲哚苷2 2. . 硫苷硫苷(S-(S-苷苷) ) 苷元上巯基与糖端基碳上羟基缩合的产物苷元上巯基与糖端基碳上羟基缩合的产物HOCH2CS GluN O SO3-CCH2CH2CHCHSCH3NOS3HOOHOHOOOHSH萝卜苷双低油菜双低油菜低芥酸、低硫代葡萄糖
9、甙低芥酸、低硫代葡萄糖甙 2 2. . 硫苷硫苷(S-(S-苷苷) ) OOGlcCH3SCOOH2C祛風利濕，消食化積，祛風利濕，消食化積，止咳，止痛止咳，止痛 3 3. .氮苷氮苷(N-(N-苷苷) ) 苷元苷元N N与糖端基碳上羟基缩合的产物。与糖端基碳上羟基缩合的产物。4.碳苷碳苷(C-苷苷) 苷元苷元C与糖端基碳上羟基缩合的产物。苷元主要是黄酮，蒽醌与糖端基碳上羟基缩合的产物。苷元主要是黄酮，蒽醌类，类，C-苷在各类溶剂中溶解度均小，难水解。苷在各类溶剂中溶解度均小，难水解。OHOHOHO芦荟苷芦荟苷4.碳苷碳苷(C-苷苷) OOOHHOOCH2OHHOOHOH葛葛根根素素 第三节第
10、三节 糖的化学性质糖的化学性质 Chemical Property of Saccharide1 1、氧化反应、氧化反应2 2、糠醛形成反应、糠醛形成反应3 3、羟基反应、羟基反应1 . 糖的氧化反应糖的氧化反应 1） -CHO 的氧化反应的氧化反应 银镜反应银镜反应(Tollen reaction) Ag+ Ag Fehlin reaction Cu2+ Cu2O 还原糖还原糖低聚糖低聚糖,多糖多糖,苷，水解前苷，水解前 (-) ，水解后水解后 (+) 。2 2 ） 邻二羟基的氧化反应邻二羟基的氧化反应 可被氧化的结构单元和产物可被氧化的结构单元和产物: A 、 过碘酸反应过碘酸反应 反应特
11、点反应特点: : (1). 顺式顺式 反式反式 ( pH 7 ) (2). pH 7 , 顺式顺式 = 反式反式 (3). 对邻二醇羟基固定在环的异边无扭曲余地的不反应对邻二醇羟基固定在环的异边无扭曲余地的不反应 (4). 羟醛羟醛(酮酮)也可反也可反 应，但速度慢；应，但速度慢； 酮酸反应特别慢。酮酸反应特别慢。 (5). 反应定量进行反应定量进行, 降解产物稳定。降解产物稳定。 (甲醛，甲酸甲醛，甲酸) (6). 在水溶液中进行。在水溶液中进行。 反应机制反应机制: : 过碘酸在不同过碘酸在不同pHpH下存在的形式下存在的形式: :HIO4 H2IO5-pH 7+ 2 OH-IOOOHOH
12、OHO-I 呈正八面体呈正八面体pH: 3-4通过通过 测定过碘酸的消耗量测定过碘酸的消耗量 ，以及，以及 最终的降解产物，可以推最终的降解产物，可以推测糖的种类、糖的氧环大小、糖与糖的连接位置、分子中的测糖的种类、糖的氧环大小、糖与糖的连接位置、分子中的邻二醇羟基的数目以及碳的构型等。邻二醇羟基的数目以及碳的构型等。 (1). 通过测定通过测定HIO4的消耗量可确定分子中邻羟基的数目。的消耗量可确定分子中邻羟基的数目。 C-OH 1mol C-OH 2mol C- OH 2mol C-OH C-OH C-OH C-OH C-H C-OH C-OH (2). 根据生成物可确定氧环的大小，即呋喃
13、环和吡喃环根据生成物可确定氧环的大小，即呋喃环和吡喃环 用途用途: :用途用途: :(3) 可确定糖的连接位置可确定糖的连接位置 2mol 1mol 1mol 0molR RR(4) 鉴别糖的种类鉴别糖的种类 如氨基糖可生成如氨基糖可生成NH3反应机理同过碘酸，但有以下几个特点：反应机理同过碘酸，但有以下几个特点：(1). (1). 氧化能力比过碘酸强；如过碘酸在室温下不能氧化草氧化能力比过碘酸强；如过碘酸在室温下不能氧化草 酸，四醋酸铅可以。酸，四醋酸铅可以。(2). (2). 立体选择性更强；立体选择性更强； 呋喃糖反式邻二羟基不反应。呋喃糖反式邻二羟基不反应。(3). (3). 反应需在
14、有机溶剂中进行；反应需在有机溶剂中进行； 如醋酸，二氧六环等，故如醋酸，二氧六环等，故不能用于多糖类化合物。不能用于多糖类化合物。B 醋酸铅反应醋酸铅反应 2 2、 糠醛形成反应糠醛形成反应糖糖H+ ( 4 10 N), - 3 H2OR = H 五碳糖五碳糖R = CH3 甲基五碳糖甲基五碳糖R = CH2OH 六碳糖六碳糖R = COOH 糖醛酸糖醛酸反应速度和收率反应速度和收率特点特点: : 糠醛可与许多酚、芳胺以及具有活性次甲基的化合物缩合，形成有色物质。糠醛可与许多酚、芳胺以及具有活性次甲基的化合物缩合，形成有色物质。糖的许多显色剂就是根据这一原理配制的。常用的酸有硫酸，磷酸，三氯醋
15、糖的许多显色剂就是根据这一原理配制的。常用的酸有硫酸，磷酸，三氯醋酸，草酸等。酚和胺有苯酚，间苯二酚，萘酚，苯胺，二苯胺，氨基酚，蒽酸，草酸等。酚和胺有苯酚，间苯二酚，萘酚，苯胺，二苯胺，氨基酚，蒽酮等。酮等。 反应特点反应特点:(1). 单糖，低聚糖，多单糖，低聚糖，多糖，苷均可反应，与糖，苷均可反应，与Tollen,Fellin反应不同。反应不同。(2). 糖不同生成糠醛衍糖不同生成糠醛衍生物的难易就不同生物的难易就不同,缩合产物的颜色就不同，缩合产物的颜色就不同，可以用于糖的种类的鉴可以用于糖的种类的鉴别。别。3.羟基的反应羟基的反应糖及苷的羟基反应包括醚化、酯化、缩醛（缩酮）化以及与糖
16、及苷的羟基反应包括醚化、酯化、缩醛（缩酮）化以及与硼酸络合反应等。硼酸络合反应等。 羟基的活性顺序是羟基的活性顺序是 C1C6C2C4C3C1C6C2C4C31 ） 醚化反应醚化反应 醚化包括甲醚化醚化包括甲醚化,三甲基硅醚化，三苯基甲醚化只介绍甲醚化（又三甲基硅醚化，三苯基甲醚化只介绍甲醚化（又称甲基化称甲基化 ） (1) Haworth法法 (CH3)2SO4 + NaOH 1:1可甲醚化端基羟基，可甲醚化端基羟基， 全甲醚全甲醚 化需反复多次，化需反复多次， 对碱不稳定的化合物如酯不能用。对碱不稳定的化合物如酯不能用。 (2) Purdie法法 CH3I + Ag2O 需反复多次，且不能
17、用于还原糖，需反复多次，且不能用于还原糖，Ag+可氧化端基碳可氧化端基碳 (3) Kuhn法法 CH3I + Ag2O + DMFA(二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺) 比比2 2法好，但也不能用于还原糖法好，但也不能用于还原糖 (4) 箱守法箱守法(Hakomori) CH3I + NaH + DMSO 反应效果好，对碱不稳定的化合物不能用。反应效果好，对碱不稳定的化合物不能用。3.羟基的反应羟基的反应2） 酰化反应酰化反应最常用的酰化反应是乙酰化和甲苯磺酰化。在糖及苷的分离鉴最常用的酰化反应是乙酰化和甲苯磺酰化。在糖及苷的分离鉴定和合成时最常用的是乙酰化反应。定和合成时最常用的是乙酰化反应。 试剂
18、：试剂： AcAc2 2O O 催化剂：催化剂： 醋酸钠，氯化锌，吡啶醋酸钠，氯化锌，吡啶室温下即可全乙酰化，选择性不大，但反应条件不同，所得到室温下即可全乙酰化，选择性不大，但反应条件不同，所得到塘的端基差向异构体不同。如醋酸酐塘的端基差向异构体不同。如醋酸酐-ZnCl-ZnCl2 2乙酰化乙酰化D-D-葡萄糖得葡萄糖得到的主要是到的主要是乙酰化产物；醋酸酐和醋酸钠的乙酰化产物；醋酸酐和醋酸钠的-乙酰化产物。乙酰化产物。 可用作保护剂，对酸稳定，对碱不稳定，可与缩醛缩酮互补。可用作保护剂，对酸稳定，对碱不稳定，可与缩醛缩酮互补。3）缩酮和缩醛化反应）缩酮和缩醛化反应 酮或醛在脱水剂如矿酸酮或
19、醛在脱水剂如矿酸,无水无水ZnCl2，CuSO4存在下与具有适当空间存在下与具有适当空间的的1,3二醇羟基或邻二醇羟基缩合形成环状缩酮二醇羟基或邻二醇羟基缩合形成环状缩酮(ketal)和缩醛和缩醛(acetal)丙酮生成的称异丙叉衍生物，苯甲醛生成的称苯甲叉衍生物。丙酮生成的称异丙叉衍生物，苯甲醛生成的称苯甲叉衍生物。丙酮与顺式邻丙酮与顺式邻二醇羟基生成五二醇羟基生成五元环状物。元环状物。苯甲醛与苯甲醛与1,31,3醇羟基生成六元醇羟基生成六元环状缩醛，吡喃环状缩醛，吡喃糖形成的有顺反糖形成的有顺反两种形式。两种形式。可用于保护邻二醇羟基或检查有无邻二醇羟基，对于特定的可用于保护邻二醇羟基或检
20、查有无邻二醇羟基，对于特定的糖可确定是不是呋喃型糖。糖可确定是不是呋喃型糖。缩醛、缩酮对酸敏感，对碱较稳定，可用作保护剂。缩醛、缩酮对酸敏感，对碱较稳定，可用作保护剂。4 4）硼酸络合反应）硼酸络合反应 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、碱土金属等反应生成络合物，使其理化性质发生较大改变，据此可用于糖、苷等反应生成络合物，使其理化性质发生较大改变，据此可用于糖、苷等化合物的分离、鉴定及构型的确定。化合物的分离、鉴定及构型的确定。 硼酸在水溶液中形成四面体，不稳定，故仅为一种弱酸。但与硼酸在水溶液中形成四面体，不稳定，故仅为一种
21、弱酸。但与1,21,2或或1,31,3二羟基形成络合物后硼原子具有四面体结构，使酸度增加，二羟基形成络合物后硼原子具有四面体结构，使酸度增加，导电度增加（反应见后图）。同时，由于羟基所处的位置及空间结构导电度增加（反应见后图）。同时，由于羟基所处的位置及空间结构不同，与硼酸形成络合物的能力不同，因此可以进行酸碱中和滴定，不同，与硼酸形成络合物的能力不同，因此可以进行酸碱中和滴定，通过离子交换、薄层、电泳等方法进行分离鉴定。糖自动分析仪对糖通过离子交换、薄层、电泳等方法进行分离鉴定。糖自动分析仪对糖的检测，其原理就是制成硼酸络合物后进行离子交换色谱分离。的检测，其原理就是制成硼酸络合物后进行离子
22、交换色谱分离。与硼酸络合反应对羟基位置的要求比较严格，只有处在同一平面上的与硼酸络合反应对羟基位置的要求比较严格，只有处在同一平面上的羟基才能形成稳定的络合物。碳链上的羟基越多越有利于与硼酸络合。羟基才能形成稳定的络合物。碳链上的羟基越多越有利于与硼酸络合。 糖及其苷类化合物，形成络合物的易难程度：糖及其苷类化合物，形成络合物的易难程度： 呋喃糖苷呋喃糖苷 单糖单糖 吡喃糖苷吡喃糖苷 OHOHOHOHHOHOHOH2O-H2O+ H+B B反应机理反应机理 第四节第四节 苷键的裂解苷键的裂解 Cleavage of Glycoside Bond u 按水解程度可分为全水解和部分水解按水解程度可
23、分为全水解和部分水解u 按所用方法可分为均相水解和双向水解按所用方法可分为均相水解和双向水解( (可保护苷元可保护苷元) )u 按所用催化剂可分为酸解、按所用催化剂可分为酸解、 乙酰解、碱解、酶解、过乙酰解、碱解、酶解、过 碘酸裂解等碘酸裂解等 苷键的裂解对于了解苷元结构、单糖组成、苷元与糖及苷键的裂解对于了解苷元结构、单糖组成、苷元与糖及糖与糖的连接方式、苷键的构型等具有重要作用。本节重点糖与糖的连接方式、苷键的构型等具有重要作用。本节重点介绍苷键常用的裂解方法。介绍苷键常用的裂解方法。 一、酸水解一、酸水解苷键为缩醛结构，易被酸水解。反应一般在水或稀醇溶液中进苷键为缩醛结构，易被酸水解。反
24、应一般在水或稀醇溶液中进行。所用的酸为稀盐酸，稀硫酸，醋酸，甲酸等。行。所用的酸为稀盐酸，稀硫酸，醋酸，甲酸等。反应机制：反应机理是苷键原子先被质子化，然后苷键断裂形反应机制：反应机理是苷键原子先被质子化，然后苷键断裂形成糖基正离子或半椅型的中间体，再与水结合形成糖，并释放成糖基正离子或半椅型的中间体，再与水结合形成糖，并释放催化质子。催化质子。规律：从反应机理可以看出凡有利于苷键原子质子化和中间体规律：从反应机理可以看出凡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。形成的一切因素均有利于苷键的水解。 (1). N-苷苷O-苷苷S-苷苷C-苷苷 (2). 当当N原子在酰胺或嘧
25、啶环上时，则难水解原子在酰胺或嘧啶环上时，则难水解 (3). 酚苷酚苷 醇苷醇苷一、酸水解一、酸水解-水解的易难程度水解的易难程度酸水解酸水解-水解的易难程度水解的易难程度(4). 2-NH2, 2-OH与端基苷原子争夺质子，难以水解与端基苷原子争夺质子，难以水解(5). 五元呋喃环为平面结构，取代基拥挤，酸解中间体使五元呋喃环为平面结构，取代基拥挤，酸解中间体使之改善，故易水解之改善，故易水解(6).酮糖苷比醛糖苷易水解酮糖苷比醛糖苷易水解(7).吡喃糖苷，吡喃糖苷，5-R基团越大，质子进攻位阻越基团越大，质子进攻位阻越 大，水大，水解越困难，糖醛酸解越困难，糖醛酸 七碳糖七碳糖 六碳糖六碳
26、糖 甲基五碳糖甲基五碳糖 五五碳糖碳糖规律：从反应机理可以看出凡有利于苷键原子质子化和中间规律：从反应机理可以看出凡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。体形成的一切因素均有利于苷键的水解。一、酸水解一、酸水解-水解的易难程度水解的易难程度双相水解双相水解二、乙酰解反应二、乙酰解反应 (Acetolysis)1 . 试剂和条件试剂和条件 醋酐醋酐 催化剂催化剂H2SO4 HClO4, CF3COOH, ZnCl2, BF3 2. 反应机理反应机理 与酸催化水解相似，但进攻的基团是与酸催化水解相似，但进攻的基团是CH3CO+而不是质而不是质子，且在裂解的难易程度上有时相反
27、。子，且在裂解的难易程度上有时相反。 Holotoxin A(海参毒素海参毒素/刺参刺参) 是一种具有抗真菌活性的五糖皂是一种具有抗真菌活性的五糖皂苷，该化合物与糖的连接关系就是通过醋酐苷，该化合物与糖的连接关系就是通过醋酐ZnCl2 乙酰解乙酰解而确定的。而确定的。三、三、 碱水解碱水解通常苷键对碱稳定，对酸不稳定，不易被碱水解。由于酚苷通常苷键对碱稳定，对酸不稳定，不易被碱水解。由于酚苷中的芳香环具有一定的吸电作用，使糖端基碳上的氢的酸性增强，中的芳香环具有一定的吸电作用，使糖端基碳上的氢的酸性增强，有利于有利于OH- 的进攻，形成正碳离子后，芳环对苷键原子又具有一的进攻，形成正碳离子后，
28、芳环对苷键原子又具有一定的供电能力，有利于正碳离子的稳定；与羰基共轭的烯醇类具定的供电能力，有利于正碳离子的稳定；与羰基共轭的烯醇类具有酯的性质，故酰苷、酚苷、与羰基共轭的烯醇苷，遇碱水解。有酯的性质，故酰苷、酚苷、与羰基共轭的烯醇苷，遇碱水解。如如4-羟基香豆素苷、水杨苷、靛苷、海韭菜苷、藏红花苦苷等可羟基香豆素苷、水杨苷、靛苷、海韭菜苷、藏红花苦苷等可用碱来水解。酚苷和酯苷用碱水解时，当用碱来水解。酚苷和酯苷用碱水解时，当C2-OH和苷键为反式时，和苷键为反式时，其水解速度快于顺式。前者得其水解速度快于顺式。前者得1,6-糖酐，后者得正常糖。由此推糖酐，后者得正常糖。由此推定其连接在羟基上
29、的葡萄糖苷键构型为定其连接在羟基上的葡萄糖苷键构型为型。型。四、酶解四、酶解酶解的特点酶解的特点: (1). 条件温和，条件温和， 易得到原苷元，如碳苷用其他方法很难易得到原苷元，如碳苷用其他方法很难 获得原苷元获得原苷元 (2). 专属性高专属性高 可确定苷键构型可确定苷键构型 可以确定苷元与糖及糖与糖的连接关系可以确定苷元与糖及糖与糖的连接关系 可水解部分苷键得到次级苷可水解部分苷键得到次级苷 (3). 酶的活性与酶的活性与pH有关，如芥子苷酶在有关，如芥子苷酶在PH7时的产物是时的产物是 异硫氰酸酯，在异硫氰酸酯，在PH34时是腈和硫磺。时是腈和硫磺。u 转化糖酶转化糖酶 水解水解b-b
30、-果糖苷键果糖苷键u 麦芽糖酶麦芽糖酶 水解水解a a- -葡萄糖苷键葡萄糖苷键u 杏仁苷酶杏仁苷酶 水解六碳醛糖的水解六碳醛糖的b-b-苷键苷键u 纤维素酶纤维素酶 水解葡萄糖水解葡萄糖b-b-苷键苷键u 蜗牛酶蜗牛酶 水解水解b-b-苷键苷键u 微生物发酵法水解苷类微生物发酵法水解苷类常用的酶常用的酶: :五、史密斯降解五、史密斯降解 ( Smith Cleavage)1.试剂和方法试剂和方法试剂：试剂： NaIO4和和NaBH4 方法：方法： 在室温下将糖氧化开裂成二醛，然后用在室温下将糖氧化开裂成二醛，然后用NaBH4还还原成伯醇原成伯醇,以防止醛与醇进一步缩合。最后调节以防止醛与醇进
31、一步缩合。最后调节pH为为2左右，室温下放置水解。左右，室温下放置水解。smith降解反应条件温和、易得到原苷元，通过反应产物可以推测降解反应条件温和、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。糖的种类、糖与糖的连接方式以及氧环大小。如：如：(1). 条件温和易得到真正的苷元条件温和易得到真正的苷元,但苷元上有邻二醇羟基者不但苷元上有邻二醇羟基者不能用。如人参皂苷能用。如人参皂苷Rb1史密斯降解史密斯降解-特点特点史密斯降解史密斯降解-特点特点(2) 适合那些苷元不稳定和碳适合那些苷元不稳定和碳 苷的水解，碳苷用该法可获苷的水解，碳苷用该法可获 得连有一个醛基的
32、苷元。得连有一个醛基的苷元。六、糖醛酸苷的选择性水解反应六、糖醛酸苷的选择性水解反应 许多苷和聚糖中都含有糖醛酸，特别是皂苷许多苷和聚糖中都含有糖醛酸，特别是皂苷和生物体内肝脏的代谢产物中糖醛酸苷更为常见。和生物体内肝脏的代谢产物中糖醛酸苷更为常见。糖醛酸苷键用普通方法很难开裂，需加剧反应条糖醛酸苷键用普通方法很难开裂，需加剧反应条件，其结果是造成糖醛酸和苷元的破坏，故需要件，其结果是造成糖醛酸和苷元的破坏，故需要一些特殊方法，如光解法、四醋酸铅分解法、醋一些特殊方法，如光解法、四醋酸铅分解法、醋酐吡啶分解法等。酐吡啶分解法等。 有些苷键极不稳定，在较弱的酸性或在水或有些苷键极不稳定，在较弱的
33、酸性或在水或稀醇液中稍长时间加热即能水解。因此，在保存稀醇液中稍长时间加热即能水解。因此，在保存苷时，要注意环境，防止水解苷时，要注意环境，防止水解。六、糖醛酸苷的选择性水解反应六、糖醛酸苷的选择性水解反应 许多苷和聚糖中都含有糖醛酸，特别是许多苷和聚糖中都含有糖醛酸，特别是皂苷和生物体内肝脏的代谢产物中糖醛酸苷皂苷和生物体内肝脏的代谢产物中糖醛酸苷更为常见。糖醛酸苷键用普通方法很难开裂，更为常见。糖醛酸苷键用普通方法很难开裂，需加剧反应条件，其结果是造成糖醛酸和苷需加剧反应条件，其结果是造成糖醛酸和苷元的破坏，故需要一些特殊方法，如光解法、元的破坏，故需要一些特殊方法，如光解法、四醋酸铅分解
34、法、醋酐吡啶分解法等。四醋酸铅分解法、醋酐吡啶分解法等。 第五节第五节 糖苷的提取与分离糖苷的提取与分离 Extract and isolation of Glycoside Bond苷类苷类分子的极性随着糖基的增多而增大。可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。根据其极性大小，来选择相适应的溶剂。由于植物体内有水解酶共存，必须采用适当由于植物体内有水解酶共存，必须采用适当的破坏或抑制酶的方法，才能提制出原存形式的破坏或抑制酶的方法，才能提制出原存形式的糖和苷类。的糖和苷类。方法：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冷冻保存等。存等。糖苷
35、的分离糖苷的分离常用层析材料：常用层析材料： 硅胶硅胶 反相反相RP-18 RP-8 ODS 葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶 Sephadex G Sephadex LH-20） 第六节第六节 糖的核磁共振糖的核磁共振 NMR of Sugar一、一、 1HNMR1H-NMR判断糖苷键的相对构型在糖的1H-NMR中端基质子5.0 ppm左右 其它质子3.54.5 ppm间可通过C1-H与C2-H的偶合常数，来判断苷键构型（、）如：D-葡萄糖OORHHOHOORHHOH18060。-D-glucose-D-glucoseC1-HC2-H近180 （双面角）J=68 Hz。C1-HC2-H近60（双面角）J
36、=34 Hz。第六节第六节 糖的核磁糖的核磁 NMR of Sugar一、一、 1H-NMR1H-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5.0 ppm左右左右 其它质子其它质子3.54.5 ppm间间可通过可通过C1-H与与C2-H的偶合常数，来判断苷键构型（的偶合常数，来判断苷键构型（、）如：D-葡萄糖OORHHOHOORHHOH18060。-D-glucose-D-glucoseC1-HC2-H近180 （双面角）J=68 Hz。C1-HC2-H近60（双面角）J=34 Hz。1H-NMROORHOHHOOROHHHOORMeHOHHOO
37、RMeHOHH-D-甘露糖-D-甘露糖C1-HC2-H都约为60（双面角）。-L-鼠李糖-L-鼠李糖所以无法从J值判断构型用用1H-NMR可判断一些糖的相对构型，但还有一些糖由于其结可判断一些糖的相对构型，但还有一些糖由于其结构上的原因，而无法利用构上的原因，而无法利用1H-NMR来判断相对构型。如：来判断相对构型。如：13C-NMR端基碳端基碳97106 ppm例：例：D-葡萄糖苷葡萄糖苷 C1-型型97101 ppm 型型103106 ppm CH-OH (C2、C3、C4) 7085 ppm CH2-OH (C6) 62 左右左右 CH3 20 ppm1007862C1C3 C5C2C4
38、C6糖糖13C-NMR谱谱糖苷化后，端基碳和苷元糖苷化后，端基碳和苷元-C-C化学位移值均向低场移化学位移值均向低场移动，而邻碳稍向高场移动（偶而也有向低场移动的），动，而邻碳稍向高场移动（偶而也有向低场移动的），对其余碳的影响不大，这种苷化前后的化学变化，称对其余碳的影响不大，这种苷化前后的化学变化，称苷化位移苷化位移 苷化位移（苷化位移（glycosidation shift）OOCH2CH2R+5.06.5 -3.55.0 端基碳、苷元碳向低场 苷元-碳向高场位移苷元苷元位有取代时的苷化位移：位有取代时的苷化位移： 苷元苷元-碳手性和糖端基手性都为碳手性和糖端基手性都为R R（或（或S
39、S）时，）时， 苷化位移规律同上。苷化位移规律同上。OORR+ 3.4+ 6.8- 0.6- 4.7R-R例：例：苷元苷元-碳和糖端基碳手性不同时，端基碳和碳和糖端基碳手性不同时，端基碳和-碳的苷化位移碳的苷化位移值比苷元为值比苷元为-无取代的相应碳的苷化位移值大约无取代的相应碳的苷化位移值大约3.5ppm。 OORS+ 7.6+10.6+ 0.2- 1.7相应增加约 3.5 ppmR-S酯苷、酚苷的苷化位移：当糖与-OH形成酯苷键或酚苷键时，其苷化位移值较特殊，端基碳和苷元-碳均向高场位移。 OHCOOH-D-Glc-D-GlcC1= 106.9C1=95.7+0.3- 0.8- 0.2-
40、3.9- 1.2+ 10.3+ 0.334172215酯苷键酯苷键醇苷键醇苷键齐墩果酸(在吡啶在吡啶-d5中中) OOHOHOHOH-D-GlcC1= 101.1- 0.7- 0.9+ 1.6+ 0.8酚苷键酚苷键（在甲醇-d5中测）第七节第七节 糖链的结构测定糖链的结构测定多糖是生物高分子多糖是生物高分子, ,像蛋白质一样也具有一、二、像蛋白质一样也具有一、二、三、四级结构，多糖的生物活性不仅与一级结构有三、四级结构，多糖的生物活性不仅与一级结构有关，而且与其空间结构也有很大的关系。由于单糖关，而且与其空间结构也有很大的关系。由于单糖的种类比氨基酸多，连接的位置也多，而且还有端的种类比氨基酸
41、多，连接的位置也多，而且还有端基碳的构型等问题，故多糖的结构要比蛋白质复杂基碳的构型等问题，故多糖的结构要比蛋白质复杂得多。在结构测定方面比蛋白质要困难些。得多。在结构测定方面比蛋白质要困难些。本节将重点介绍糖链的测定方法。包括单糖的组成、本节将重点介绍糖链的测定方法。包括单糖的组成、糖的氧环、糖与糖的连接位置和顺序、苷键的构型糖的氧环、糖与糖的连接位置和顺序、苷键的构型等。等。一、一、 纯度鉴定纯度鉴定 多糖是高分子化合物多糖是高分子化合物,其纯度不能用小分子化合物其纯度不能用小分子化合物的标准来判断。即使是一种多糖纯品，其微观也并的标准来判断。即使是一种多糖纯品，其微观也并不均一。通常所说
42、的多糖纯品是一定分子量范围的不均一。通常所说的多糖纯品是一定分子量范围的均一组分，只能代表相似链长的平均分布。均一组分，只能代表相似链长的平均分布。方法方法: 比旋度法比旋度法(比旋度恒定比旋度恒定)；凝胶柱色谱法、超离心法、；凝胶柱色谱法、超离心法、高压电泳法、高压电泳法、HPLC法；法；水解法水解法(糖组成恒定糖组成恒定)；官能团分析法；官能团分析法(-COOH，-NH2，-SO3H，-CHO )的摩尔比恒定的摩尔比恒定 。 二、二、 分子量的测定分子量的测定 u 多糖多糖: MS: MS法、电喷雾质谱法法、电喷雾质谱法(ESIMS);(ESIMS);基质辅助激基质辅助激光解析电离飞行时间
43、质谱光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)(MALDI-TOF-MS)、光散、光散射法射法; ;粘度法粘度法; ;渗透压法、超滤法、超离心法、凝渗透压法、超滤法、超离心法、凝胶过滤法、胶过滤法、HPLCHPLC法。法。u 多糖所测得的分子量只是统计平均值，以数均分多糖所测得的分子量只是统计平均值，以数均分子量或重均分子量表示。子量或重均分子量表示。u 用化学法测定。先测定多糖末端再推算出数均分用化学法测定。先测定多糖末端再推算出数均分子量，如纤维素为直链分子，全部甲基化后再水子量，如纤维素为直链分子，全部甲基化后再水解，因为水解产物中只有非还原端为四甲基化的解，因为水解产物中只有非
44、还原端为四甲基化的葡萄糖，测定该产物在水解产物中的比例即可以葡萄糖，测定该产物在水解产物中的比例即可以求算平均链长。求算平均链长。三、单糖的鉴定三、单糖的鉴定u NMR ; u完全酸水解后采用各种色谱方法进行定性、定量分析，完全酸水解后采用各种色谱方法进行定性、定量分析，确定糖的种类和组成比例。确定糖的种类和组成比例。PC、TLC、HPLC、GC等。等。 四、糖与糖，糖与苷元的连接位置四、糖与糖，糖与苷元的连接位置 糖连接位置的测定多采用甲基化法完成，即将糖连接位置的测定多采用甲基化法完成，即将 被测物全部甲基被测物全部甲基化，然后水解所有的苷键，用气相色普法对水解产物进行定性定化，然后水解所
45、有的苷键，用气相色普法对水解产物进行定性定量分析。获知糖的类型，甲基化的位置及相互之间的摩尔比。通量分析。获知糖的类型，甲基化的位置及相互之间的摩尔比。通常具有游离羟基的部位即是糖的连接位点，全部甲基化的单糖即常具有游离羟基的部位即是糖的连接位点，全部甲基化的单糖即为末单糖。但仍然无法确定连接顺序。为末单糖。但仍然无法确定连接顺序。 NMR法在解决糖的连接位点中具有重要作用。法在解决糖的连接位点中具有重要作用。苷化位移法；苷化位移法；MS法；法；13CNMR法等，不仅能推算糖的连接位法等，不仅能推算糖的连接位点，还能够推断出糖的连接顺序。点，还能够推断出糖的连接顺序。五、糖链连接顺序的测定五、
46、糖链连接顺序的测定u 早期解决糖连接顺序的方法主要是部分水解，即早期解决糖连接顺序的方法主要是部分水解，即稀酸水解，甲醇解，乙酰解，碱水解等。将糖链稀酸水解，甲醇解，乙酰解，碱水解等。将糖链水解成较小的片段。测定片段的糖链结构（包括水解成较小的片段。测定片段的糖链结构（包括连接顺序），再推测多糖的连接顺序结构。连接顺序），再推测多糖的连接顺序结构。u 质谱法和质谱法和1313CNMRCNMR是解决低聚糖及其苷中糖的连接是解决低聚糖及其苷中糖的连接顺序的有力工具。顺序的有力工具。OHOOOHHOHOOOHOOHHOOOHHOOHHOOOHOOOHOHOOHOOHOOHHOOHOOHHHHHR F
47、AB-MS m/z 1345.6194 M-H- (calcd for C61H101O32, 1345.6276)晚香玉甙晚香玉甙F晚香玉甙晚香玉甙F的的1H和和13C谱谱5.56675.55145.18225.16685.14805.13265.08905.07454.87964.86514.81384.79844.37884.24214.23274.22334.11904.10194.08574.07294.05584.04724.03444.01823.93963.92853.64223.61742.21501.67231.32531.31160.96810.95440.85610.6
48、151(ppm)0.40.81.21.62.02.42.83.23.64.04.44.85.25.6111.2481106.1925105.2218105.0263104.8646104.0759102.788487.257581.554880.941479.930378.703478.588878.494578.359678.164277.941777.685675.717275.622975.413975.346573.364771.962671.039170.567369.535967.426067.291264.048963.031062.410961.177356.708154.80
49、0545.060041.500840.954840.557137.557437.348536.155335.595935.137534.578032.784932.677130.236929.279728.666321.655817.813617.126016.789012.6973(ppm)101520253035404550556065707580859095100105110115(ppm)5.24.84.44.01049688807264(ppm)pt911 HMQC-TOCSYG lc -1G -6G -4G -2G -5G -3G -1G lc -1X yl-1X yl-1G a
50、l-1G lc2 6-1G -6G -4G -5G -2G -3G -1X -5X -5X -4X -4X -2X -2X -3X -3X -1X -11 71 6A -2A -3A -4A -1G2 6-6G2 6-4G2 6-2G2 6-3G2 6-5G2 6-1A -6A -5晚香玉甙晚香玉甙F的的HMQC-TOCSY谱图谱图(ppm)5.605.405.205.004.80848076(ppm)pt911 HMBCGlc-1Glc-1Xyl-1Xyl-1Gal-1Glc26-1Glc-3Glc-3326Gal-4Glc-2晚香玉甙晚香玉甙F的的HMBC谱图谱图OHOOOHHOHOOOH
