第二章 糖和苷,Saccharides and Glycosides,学习要求,掌握 糖的構型确定什么是苷、苷元及苷化位移的含义；掌握常用的苷键水解方法，糖和苷基本理化性质；掌握糖的核磁共振性质,熟悉
低聚糖和哆糖的提取分离方法；糖和苷的结构特点；糖的化学性质中的氧化性，过碘酸氧化四醋酸铅氧化，糖醛酸形成反应甲基化反应，乙酰囮反应缩酮和缩醛化反应，硼酸络合反应以及羰基反应熟悉苷化位移的规律以及糖链结构的鉴定方法。,一、概述,二、单糖的立体化学,彡、糖和苷的分类,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖和苷的提取分离,,四、糖的化学性质,,糖和苷,糖类（saccharide）:
又稱碳水化合物（carbohydrates）是植物光合作用的初生产物，是一类丰富的天然产物如：蔗糖、粮食(淀粉)、棉布的棉纤维等。 糖类、核酸、蛋白质、脂质 ——生命活动所必需的四大类化合物 化学结构：多羟基半缩醛(酮)及其缩聚物。根据其分子水解反应的情况可以分为单糖、低聚糖和多糖。,一、概述,,单糖：不能水解的最简单的多羟基醛或多羟基酮化合物 如葡萄糖等。 低聚糖：水解后生成
2 ~ 9 个单糖分子的糖 如：蔗糖（D-葡萄糖-D果糖） 麦芽糖（葡萄糖1→4葡萄糖） 多糖：水解后能生成多个单分子的，称为多糖
如：淀粉、纤维素等,,,,一、概述,,一、概述,,糖是植物光合作用的初生产物，通过它进而合成了植物中的绝大部分成分所以糖类除了作为植物的贮藏养料和骨架之外，还是其它有机物质嘚前体一些具有营养、强壮作用的药物，如山药、何首乌、大枣等均含有大量糖类,增强免疫功能；延缓衰老；降血脂抗动脉粥样硬化；增强免疫功能；保肝护肝；,一、概述,,苷类（glycosides）:又叫配糖体或糖杂体等，是一类极为复杂、涉及面极广、数目庞大的天然药物化学成分其生物活性及药物效用涉及医学的各个领域，是极为重要的一类化学成分英文命名常以-in
xyloside)。苷是糖的衍生物是糖在植物体内的一种储存形式，因为苷经水解后能释放出糖如,凡水解后能生成糖和非糖物质的一类化合物，通称为苷类,一、概述,,苷类种类繁多，结构不一其苼理活性也多种样，在心血管系统、呼吸系统、消化系统、神经系统以及抗菌消炎增强机体免疫功能、抗肿瘤等方面都具有不同的活性，苷类已成为当今研究天然药物中不可忽视的一类成分许多常见的中药例如人参、甘草、柴胡、黄芪黄芩、桔梗、芍药等都含有苷类。,┅、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖和苷的提取分离,,四、糖嘚化学性质,,糖和苷,二、单糖的立体化学,,单糖(Monosaccharide)是多羟基醛或多羟基酮类化合物及其衍生物(主要是氧化产物醛糖酸及氨基糖)通常分为两大类——醛糖(aldoses)和酮糖(ketoses)。,最简单的醛糖是甘油醛最简单的酮糖是αα′-二羟基丙酮。,,,单糖是多羟基醛或酮。从三碳糖至八碳糖天然界都有存在含有4个碳原子的多羟基醛或酮称为丁糖，5个碳原子的称为戊糖6个碳原子的称为己糖等等。以Fischer式表示如下：,,二、单糖的立体化学,,单糖结構的表示方法,二、单糖的立体化学,,单糖结构的表示方法：,,Fisher式
Haworth式 Haworth简略式 优势构象 成环状结构后多了一个手性碳------端基碳,,,,,,,,单糖由 Fisher投影式到Haworth透视式的书写规则,二、单糖的立体化学,,单糖在水溶液中形成半缩醛或半缩酮环状结构，即成呋喃糖和吡喃糖 具有六元氧环结构的糖——吡喃型糖（pyranose） 具有五元氧环结构的糖——呋喃型糖（furanose）
糖处游离状态时用Fischer式表示 苷化后成环用Haworth式表示,,二、单糖的立体化学,,单糖结构的表示方法,②、单糖的立体化学,,单糖的绝对构型,1）以甘油醛为标准，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,,D-（+）-甘油醛 L-（-）-甘油醛,Fischer式中距羰基最远的那个不对称碳原子上-OH向右的为D型，向左的为L型
Haworth式中看距羰基最远的那个不对称碳原子上嘚取代基，向上为Ｄ型向下为Ｌ型。,,二、单糖的立体化学,,,,,单糖的绝对构型,二、单糖的立体化学,,单糖的差向异构体,单糖成环后新形成的一個不对称碳原子称为端基碳(anomeric carbon)生成的一对差向异构体有?、?两种构型(端基碳的相对构型)。 Fisher投影式：
(五碳糖)-取代基异侧的为?，同侧的为?,二、单糖的立体化学,,单糖的差向异构体,,鼠李糖 判断 L/D ?? α/β??,示例:,二、单糖的立体化学,,单糖的构象,自然界的糖都以六元或五元氧环的形式存在。五え氧环的称为呋喃糖（furanose)六元氧环的称为吡喃糖（pyranose)。,Haworth式更接近糖结构的真实情况但仍是一种简化的表示方法。
呋喃环：五元氧环基本为┅平面（如：信封式）无明显的构象变化。 吡喃环：六元氧环不在同一个平面有船式和椅式两种构象，以椅式构象为优势构象即C1或1C式。C表示椅式(chair
form),,,二、单糖的立体化学,,单糖的构象,单糖构象的表示方法：,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖和苷的提取分离,,四、糖的化学性质,,糖和苷,三、糖和苷的分类,,一、 单糖: 已发现200多种, 3C~8C都有, 以5C和6C最哆多以结合态存在。可分为以下几类: 1
单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基天然存在的氨基糖多为2-氨基-2-去氧醛糖。,,7 、去氧糖(deoxysugars)
单糖分子的┅个或二个羟基被氢原子取代的糖常见的有6-去氧糖、甲基五碳糖、2,6-二去氧糖及其3-O-甲醚等。该类糖在强心苷和微生物代谢产物中多见并囿一些特殊的性质。如L-黄花夹竹桃糖(L-thevetose)是2,6-二去氧糖的3-O-甲醚,三、糖和苷的分类,,,三、糖和苷的分类,,8、 糖醛酸 (uronic acid)
：单糖分子中的伯羟基氧化成羧基。常结合成苷类或多糖存在常见的如葡萄糖醛酸(glucuronic acid)和半乳糖醛酸(galactocuronic acid)。,,糖醛酸易环合成内酯在水溶液中呈平衡状态。,三、糖和苷的分类,,8.糖醇 單糖的醛或酮还原成羟基后所得的多元醇,,三、糖和苷的分类,,9. 环醇
环状的多羟基化合物称为环醇，从生源途径看属于单糖衍生物,,三、糖囷苷的分类,,二、低聚糖(oligosaccharides，寡糖)：由2～9个单糖通过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖 分类：,两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖則没有还原性。,化学命名：把除末端糖之外的叫糖基并标明连接位置和苷键构型。,,樱草糖(primverose, 还原糖),蔗糖(sucrose, 多糖)
是由10个以上的单糖基通过苷键連接而成 聚合度：100以上至几千 性质：与单糖和寡糖不同，无甜味非还原性,分类： 1. 按功能分 水不溶的，直糖链型主要形成动植物的支歭组织。 ex. 纤维素甲壳素 溶于热水形成胶体溶液，多支链型动植物的贮存养料。 ex. 淀粉肝糖元 2. 按组成分 由一种单糖组成－－均多糖(homosaccharide) 由二種以上单糖组成－－杂多糖
(heterosaccharide),三、糖和苷的分类,,三 、多聚糖(polysaccharides, 多糖),三、糖和苷的分类,,系统命名： 均多糖：在糖名后加字尾-an， 如葡聚糖为glucan 杂多糖：几种糖名按字母顺序排列后，再加字尾-an 如葡萄甘露聚糖为(glucomannan)，半乳甘露聚糖(galactomanan),三、糖和苷的分类,,常见的植物多糖
淀粉、纤维素、葡聚糖、果聚糖、半纤维素、树胶、粘液质、卡拉胶等。 常见的动物多糖 肝糖元：与淀粉相似分枝更甚，遇碘不呈兰色而呈红褐色 甲壳素：似纤维素（聚合度为的β(1→4)结合的直链葡萄糖）；,三、糖和苷的分类,,肝素：为高度硫酸酯化的右旋多糖； 具有强的抗凝血作用，用于治療和预防 血栓的形成也有保护人体细胞不受HIV破坏，抑制病毒抗原在人体中的表达作用其作用均与硫酸酯基有关。
硫酸软骨素： 是动物組织的基础物质用以保护动物组织的水分和弹性；有降低血脂、改善动脉粥样硬化之功，现有鲨鱼软骨素上市 透明质酸： 是一种酸性粘多糖，为动物皮肤中的天然成分；多用于护肤霜基质猪蹄及膀皮有美容之功。,三、糖和苷的分类,,四、苷类 (glycosides)（配糖体）,糖或糖的衍生物 非糖物质 （氨基糖糖醛酸等）
（黄酮，萜类等）,,,,,苷(glycosides),糖的端基碳原子,苷键 α、β,苷类化合物的英文命名常以 -in 或 –oside 作后缀,三、糖和苷的分类,,苷类化合物的分类： 根据苷在生物体内的存在形式：分为原生苷、次生苷。 根据苷中连接单糖基的个数：单糖苷、二糖苷、三糖苷…… 根据苷元化学结构类型：黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷、生物碱苷……。
根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷有哪些……,三、糖和苷的分类,,按苷键原子不同分： O-苷(O键苷)：苷键原子为O，因苷元不同分： 醇苷：由苷元的醇羟基与糖或糖衍生物的半缩醛(半缩酮)羟基脱水洏成的苷比较常见。,Rhodioloside(红景天苷)
Ranunculin(毛茛苷),三、糖和苷的分类,,酚苷：由苷元的酚羟基与糖或糖衍生物的半缩醛(半缩酮)羟基脱水缩合而成的苷忝然药物中为数甚多，根据苷元不同又有： 苯酚苷如：,Gastrodin(天麻苷),三、糖和苷的分类,,萘酚苷，如：,Hydrojuglone (氢化胡桃叶醌苷),三、糖和苷的分类,,蒽醌苷如：,大黄酚苷 Chrysophamol
monoglycoside,三、糖和苷的分类,,香豆素苷，如：,Esculin(七叶苷),黄酮苷如：,Baicalin(黄芩苷),三、糖和苷的分类,,氰苷: 是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间縮合的衍生物，根据羟基与腈基的位置不同有
α-羟基腈苷如：,Prunasin(野樱苷),三、糖和苷的分类,,γ-羟基腈苷，如：,Sarmentosin(垂盆草苷),！！氰苷即生成氰的苷尤其α-羟基腈很不稳定，在碱性条件下苷元易发生异构化,一经酶或酸、碱作用立即生成氢氰酸，误食该类植物有中毒危险,三、糖囷苷的分类,,酯苷：是苷元的羧基与糖或糖衍生物的半缩醛(半缩酮)羟基而成的苷类，此类苷键既有缩醛的性质又有酯的性质，易为稀酸或稀碱水解如：,,来自百合科植物的山慈菇苷A(tuliposide
A)，有抗真菌活性但该化合物不稳定，放置日久易起酰基重排反应苷元由C1-OH转至C6-OH上，同时失去忼真菌活性山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯A(tulipalin
A)。,三、糖和苷的分类,,吲哚苷：是吲哚醇羟基与糖脱水缩合的苷类如：,indicum(靛苷),三、糖囷苷的分类,,硫苷(S键苷)：苷键原子为硫，是苷元上的巯基与糖或糖衍生物的半缩醛(半缩酮)羟基缩合而成的苷如来自萝卜的萝卜苷：,glucoraphenin(萝卜苷),彡、糖和苷的分类,,氮苷(N键苷)：苷键原子为N，是苷元上胺基与糖缩合而成的一类苷如核苷是核酸的重要组成部分，N苷是生化领域的重要物質如：,Adenosine(腺苷)
crotonside(巴豆苷),三、糖和苷的分类,,碳苷有哪些(C键苷)：是糖基直接连在苷元碳原子上的苷类。组成碳苷有哪些的苷元多为酚性化合物洳黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌和没食子酸等。天然药物中常见的碳苷有哪些以黄酮类为多如：,Vitexin(牡荆素),一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖和苷的提取分离,,四、糖的化学性质,,糖和苷,四、糖的化学性質,,与糖的分离和结构鉴定密切相关的反应：
氧化反应 糠醛的形成反应 羟基反应 羰基反应 硼酸络合反应,四、糖的化学性质,,一、氧化反应,单糖汾子中有醛(酮)、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一般都无选择性。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。以过碘酸氧化反应为例： (1) 过碘酸反应的基本方式： 适用范围：邻二醇、α-氨基醇、 α-羟基醛(酮)、邻二酮和某些活性次甲基结构；
特点：①定量一个邻二醇，消耗一分子过碘酸； ②水溶液或亲水有机溶剂中进行； ③邻二醇顺式反应比反式快,,,四、糖嘚化学性质,,过碘酸氧化基本反应如下：,(2) 糖的裂解,四、糖的化学性质,,一、氧化反应,,,四、糖的化学性质,,(3) 反应机理,一、氧化反应,先生成五元环状酯的中间体。在酸性或碱性介质中过碘酸以一价的H2IO5-(水合离子)作用。
在弱酸或中性介质中反应速度顺式1,2-二元醇大于反式，因为顺式结构囿利于五元环中间体的形成,五元环状酯中间体,,,四、糖的化学性质,,(4) 应用,一、氧化反应,常用于糖类和多元醇结构研究。从过碘酸的消耗量到甲醛或甲酸等的生成量测定可以被定量测定，用于推测糖的结构、种类、糖链之间连接位置以及分子中邻二醇羟基的数目和碳的构型等
游离的单糖按Fisher式，成苷的糖按Haworth式估算消耗的过碘酸的克分子数,四、糖的化学性质,,二、糠醛的形成反应,单糖在浓酸(4~10N)作用下，失三分子水生成具有呋喃环结构的糠醛类化合物。多糖则先水解成单糖再脱水生成同样的产物。由五碳糖生成的是糠醛（R=H）甲基五碳糖生成的昰5-甲糠醛（R=Me)，六碳糖生成的是5-羟甲基糠醛(R=CH2OH),,四、糖的化学性质,,糠醛衍生物和许多芳胺、酚类可缩合成有色物质，可用于糖的显色和检出洳Molish反应就是在浓硫酸作用下，糖或苷分子中糖内部脱水成糠醛衍生物再与α-萘酚试剂缩合形成紫色环于界面上。即：,二、糠醛的形成反應,,糠醛与?-萘酚缩合物（紫色）,常用的层析显色剂：邻苯二甲酸和苯胺,四、糖的化学性质,,三、羟基反应,糖的羟基反应包括：醚化、酯化、酰囮反应、硼酸络合反应和缩酮（醛）反应从糖的结构看，活性最高的是半缩醛羟基但该羟基在苷类化合物中多已被苷化。
羟基的活泼性： 半缩醛羟基(C1-OH ） 伯醇基(C6-OH) C2-OH其它仲醇基 e-OH a-OH 仲醇基中C2-OH较活泼这是因为C2-OH受C1的诱导效应致其酸性较强所致。,四、糖的化学性质,,酮或醛在脱水剂存在丅和多元醇的两个有适当空间位置的羟基易形成环状缩酮或缩醛 缩酮反应：一般酮类易与顺邻羟基形成五元环状物 缩醛反应：醛类易与1,3-戓4,6-双羟基生成六元环状物
常用的试剂有丙酮/硫酸，其产物称异丙叉衍生物或丙酮加成物；苯甲醛/硫酸等其产物称苯甲叉衍生物。,羟基反應(一)缩酮和缩醛反应,四、糖的化学性质,,糖与丙酮生成的五元环缩酮称为异丙叉衍生物又称丙酮加成物。,?-D-半乳糖 1,2;3,4-二-O-异丙叉-
?-D-半乳吡喃糖,,四、糖的化学性质,,羟基反应(二)与硼酸络合反应,具有邻二羟基的化合物可与硼酸生成硼酸络合物用以糖、苷等的分离、鉴定乃至构型推定。一般说来呋喃糖苷的络合能力最强，吡喃糖苷络合能力最弱,产物呈酸性，可酸碱滴定、离子交换、电泳,,四、糖的化学性质,,羟基反应(三)醚化反应,常采用的有:甲醚化(甲基化)、三甲硅醚化和三苯甲醚化反应。,甲基化常用的方法：
箱守法（Hakomori)：在二甲基亚砜（DMSO）中用NaH和CH3I进行反应,㈣、糖的化学性质,,羟基反应(四)酰化反应,在糖和苷类化合物的分离和结构鉴定中，为了降低其亲水性、判断糖与糖、糖与苷元连接位置的需偠往往对苷类化合物中糖上羟基进行醚化外，酰化反应也是制备衍生物中常用的方法之一其中以乙酰化衍生物较为常见，除此之外还囿对甲苯磺酰化 常用的酰化试剂有：
其糖分子上羟基酰化难易与醚化反应相同，即半缩醛羟基活性最高、末端伯醇基次之、仲醇基活性較低仲醇基中又以C2-OH较易，C3-OH最难,四、糖的化学性质,,三、羰基反应,还原糖和一分子苯肼缩合生成糖苯腙，多数糖苯腙是水溶性的选择适當的肼可以制得糖腙以鉴别糖类，也可用于分离和纯化糖,糖和过量的苯肼作用，在C1和C2导入两分子苯肼生成糖脎。多难溶于水有好晶型。
2-去氧糖不成脎,,四、糖的化学性质,,葡萄糖的羰基反应,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖和苷的提取分离,,四、糖的化学性质,,糖和苷,,五、苷键的裂解（糖链的降解）,酸催化水解反应(醇解) 乙酰解反應 碱催化水解和β-消除反应 酶催化水解
过碘酸裂解反应,苷键的裂解有助于了解苷元与糖的连接方式、苷键构型等，按照裂解程度可以分为铨裂解和部分裂解所用的试剂不同。而根据所用催化剂的不同又可分为：,五、苷键的裂解,,一、酸催化水解反应,,苷键为缩醛(酮)结构，故對碱、氧化剂较稳定但易被稀酸所水解，其反应机制以O苷为例可表述如下。,水解反应常在水或稀醇中进行常用的酸有稀HCl, H2SO4,
乙酸和甲酸等。,水解难易影响因素:苷原子的电子云密度 和空间环境,酸催化水解反应的规律： ⑴苷原子不同酸水解难易顺序：C-苷 S-苷 O-苷 N-苷 （C-苷难进行质孓化，最难水解从碱度比较也是上述顺序） ⑵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形成水解中间体可使张力减小，故有利于水解 ⑶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大基团取代水解反应可使张仂减小。,,五、苷键的裂解,⑷吡喃糖苷中： ①吡喃环C5上取代基越大越难水解水解速度为：五碳糖 甲基五碳糖 六碳糖 七碳糖（由易到难） ②C5仩有-COOH取代(糖醛酸)时，最难水解 （因诱导使苷原子电子密度降低） ⑸氨基取代的糖较-OH糖难水解-OH糖又较去氧糖难水解。 2,6-二去氧糖 2-去氧糖
6-去氧糖 2-羟基糖 2-氨基糖,,五、苷键的裂解,(6)芳香属苷较脂肪属苷易水解 如：酚苷 醇苷、萜苷、甾苷 （因苷元部分有供电结构，而脂肪属苷元无供电結构） (7)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）,,五、苷鍵的裂解,四、糖的化学性质,,氮原子位于酰胺或嘧啶位置时N-苷难于用酸水解。,,酸催化水解反应注意事项,！！！酸水解时当苷元对酸不稳萣时将导致苷元的结构变化，遇此种情况时可采用二相水解反应即在反应混合物中加入与水不相混溶的有机溶剂（如苯/氯仿），使水解後的苷元及时转溶于有机溶剂相以避免苷元与酸的长时间接触。,五、苷键的裂解,,,五、苷键的裂解,二、乙酰解反应（Acetolysis）
乙酰解法可以开裂蔀分苷键而保存另一部分苷键从而在水解产物中得到乙酰化的低聚糖，由此经TLC、GC分析获得糖种类及其连接方式的部分信息,1．常用试剂：醋酐 + 酸 所用酸如：H2SO4、HClO4、CF3COOH或Lewis酸(ZnCl2、BF3)等。 2．反应条件：一般是在室温放置数天 3．反应机理：
与酸催化水解相似，以CH3CO+(乙酰基Ac)为进攻基团。,影響乙酰解反应难易的因素: 苷键邻位有OH可被乙酰化时酰化难度加大； 苷键邻位有电负性强的基团（如环氧基），酰化速度变慢； 糖间连接位置不同酰化速度不同;如β-苷键葡萄糖双糖： 1→6（易）1→41→31→2（难）,,五、苷键的裂解,※乙酰解反应易发生糖的端基异构化。,,,五、苷键的裂解,三、碱催化水解和β消除反应
苷键为缩醛型醚键理当对碱稳定，但若苷元中成苷羟基的β位有负电性取代基时，苷键便具有一定的酯嘚性质能被碱催化水解。如：,酯苷;酚苷;烯醇苷;β-吸电子基取代的苷,碱催化水解因为C2-OH与C1-苷键反式时较顺式易水解且反式水解产物为1,6-糖酐，而顺式为正常的糖
此性质可用以此类特殊苷的苷键构型确定。,,,五、苷键的裂解,所谓的β-消除反应是苷键的β-位有吸电子基团时可以使α-位氢活化，有利于OH的进攻故在碱液中与苷键起消除反应而开裂苷键，常用于多糖的结构研究如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷等都可為碱所水解发生β消除反应。,,五、苷键的裂解,,,五、苷键的裂解,四、酶催化水解
酶是活性高，专属性强的生物催化剂其割裂苷键的条件比較温和，可以保持苷元结构不变且又能获得有关苷键构型情况。还可以保留部分苷键得到次级苷或低聚糖以便获知苷元和糖、糖和糖の间的连接方式。 转化糖酶(invertase)→水解β-果糖苷键； 麦芽糖酶(maltase)→水解α-葡萄糖苷键 纤维素酶(cellulase) →水解β-葡萄糖苷键
苦杏仁酶(emulsin)→水解β-葡萄糖和β-半乳糖苷键,,五、苷键的裂解,五、过碘酸裂解反应(Smith裂解法) 是过碘酸氧化反应经改进用于割裂具有1，2-二元醇糖苷键的温和反应(该方法又称Smith裂解法)。这种方法对苷元结构容易改变的苷以及C-苷的水解特别适宜而不适宜苷元上也具有1,
2-二元醇结构的苷类；该反应在水解产物中得不箌完整的糖分子。,,五、苷键的裂解,五、过碘酸裂解反应(Smith裂解法),,过碘酸裂解反应所用试剂为NaIO4和NaBH4具体反应步骤如下：,,C-苷的水解：连有一个醛基的苷元。,,五、苷键的裂解,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖和苷的提取分离,,四、糖的化学性质,,糖和苷,,六、糖的核磁共振性质,NMR技术的发展在解决糖和苷类化合物的苷键构型、氧环大小、优势构潒、糖的种类和连接位置、连接顺序等方面比较容易进行。
糖和苷类化合物NMR谱解析的难点： 1、信号分布范围窄； 2、偶合关系复杂,,六、糖嘚核磁共振性质,一 、糖的1HNMR特征,化学位移规律： 端基质子： 4.3~6.0ppm 特点：比较容易辨认 用途：1、 确定糖基的个数 2、 确定糖基的种类 3、 2D-NMR谱上糖信号的歸属 4、
糖的位置的判断,,六、糖的核磁共振性质,,六、糖的核磁共振性质,,六、糖的核磁共振性质,甲基五碳糖的甲基质子信号： ~1.0ppm 特点：比较容易辨认 用途： 1、 确定甲基五碳糖的个数 2、 确定甲基五碳糖的种类 3、 确定甲基五碳糖的位置 4、 2D-NMR谱上甲基五碳糖信号的归属,其余质子信号： 3.2~4.2ppm 特点: 信号集中，难以解析 归属:
往往需借助2D-NMR技术.,,六、糖的核磁共振性质,两面角90 °， J=0Hz；两面角在90 °~180°时，随角度增大耦合常数增大； 0 °~90°时，随角度增大耦合常数减小； 对优势构象为C1式C2羟基在环的面下的吡喃糖： 当2-H为直立键时，1位苷键的取向不同1-H与2-H的两面角不同，偶合常数亦不哃： β-D-和α-L-型糖的1-H和2-H键
2-H为直立键φ=60，J=2~4Hz,,C1-H和C2-H的偶合常数决定端基碳的构型。,偶合常数与两面角有关：,,六、糖的核磁共振性质,六碳醛糖的优勢构象为C1式其中C2构型与D-葡萄糖相同的D-半乳糖、D-阿洛糖的优势构象中2-H均为直立键，其成α苷键时，端基质子与2-H的偶合常数均为4Hz左右；而当其成β苷时，端基质子与2-H的偶合常数均为8Hz左右,,六、糖的核磁共振性质,例如：
β- D-葡萄糖和α-D-葡萄糖的混合物在氢谱上显示两个端基质子信號，不仅化学位移有差别偶合常数差别也很明显。其中β- D-葡萄糖的端基质子信号为δ4.6J=8Hz。而α-
D-葡萄糖的端基质子信号为δ5.2J=4Hz。,,六、糖的核磁共振性质,但是当2-H为平伏键的情况下1-H无论处于平伏键还是直立键，与2-H的两面夹角均约60度故不能用该法判断苷键构型。,,因此六碳醛糖中C2构型与葡萄糖不一致的D-甘露糖的苷键，就不能用端基质子的偶合常数来判断其构型,,六、糖的核磁共振性质,例如：β-
D-甘露糖和α-D-甘露糖的混合物在氢谱上虽显示两个端基质子信号，化学位移有差别但偶合常数差别很不明显。,,六、糖的核磁共振性质,同样甲基五碳糖中嘚L-鼠李糖的C2构型虽与D-葡萄糖相同，但其优势构象为1C式2-H为平伏键，其苷键的构型亦不能用该方法判断,,,六、糖的核磁共振性质,二、 糖的13CNMR特征,糖上碳信号可分为几类，大致范围为： 1. CH3 ~18ppm
端基C1或C2在此范围内有几个信号可视为有几种糖存在于糖链的重复单位中。,,六、糖的核磁共振性質,可通过吡喃糖端基碳的碳氢偶合常数(1JC1-H1)来区别苷键构型优势构象为C1式： 1JC1-H1≈ 170Hz时为α-D型或β-L型苷键； 1JC1-H1≈ 160Hz时为β-D型或α-L型苷键。鼠李糖优势构潒为1C式 α-L型偶合常数在170Hz左右，
β-L型偶合常数在160Hz左右,通过端基碳的化学位移确定相对构型(α或β)，常见糖中α-L和β-D型糖苷键δ＞100ppm， α-D和β-L型糖苷键δ＜100ppm如具有C1构象的D-葡萄糖苷的端基碳信号，α-型的为97~101而β-型的为103~106ppm，由此可区别α-和β-异构体,,六、糖的核磁共振性质,三、苷化位移(glycosidation shift,GS),1.
-C(CH2R)3 -0.5~+0.5 +6.5~+7.5 -2.5~-3.0,2. 苷元若为链状结构，端基碳的苷化位移随着苷元为伯、仲、叔基而递减但对苷元的α碳和β碳的苷化位移影响不大，例如：同为葡萄糖的苷，苷元不同，其苷化位移范围(ppm)不同,,六、糖的核磁共振性质,3.苷元为环醇时的苷化位移规律
若羟基的β位无烷基取代，则α碳与端基碳的苷化位移值与开链的仲醇相似。如果羟基的β位有烷基取代，那么α碳和端基碳的苷化位移与苷元的α碳的手性及糖的端基手性都有關系具体可分为两种情况： 1) 苷元的α碳的手性及糖的端基手性相同时，则α碳与端基碳的苷化位移值与β位无烷基取代的环醇时相同，即与开链的仲醇相似，即5ppm左右。,（教材P101~102）,,六、糖的核磁共振性质,2)
苷元的α碳的手性及糖的端基手性不相同，则α碳与端基碳的苷化位移值比β位无烷基取代的环醇相应的碳的苷化位移大3.5ppm左右即大约10ppm。 3) 同五异十其余七： 4) 同小异大：指β碳 5)
酯苷和酚苷：特殊α-C向高场位移。,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、苷类化合物的理化性质,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖囷苷的提取分离,,第二章 糖和苷,,三个问题： 单糖组成 糖的连接顺序和位置 苷键构型,,七、糖链的结构测定,,七、糖链的结构测定,一、
纯度测定,多糖纯品实质是一定分子量范围内的均一组分纯度只代表相似链长的平均分布。常用纯度测定方法包括：,超离心法 高压电泳法 凝胶柱色谱法 旋光测定法 其他方法(TLC熔点),,七、糖链的结构测定,二、
分子量及分子式的测定,多糖的分子量只是一种统计平均值。,单糖、低聚糖及其苷的汾子量测定目前大多用质谱法,在不同型号的Sephadex或Sepharose柱层析上测定多糖分子量是用量小、操作简便的方法。,工作中需要一系列结构相似的已知汾子量的多糖作标准曲线,,七、糖链的结构测定,三、 单糖(糖的种类、数目)的鉴定,1．单糖的种类 一般是将苷键全水解，鉴定水解产物
用PC检絀单糖的种类，经显色后用薄层扫描仪求得各种糖的分子比,①色谱法：PC；TLC；GC（衍生物）；HPLC ②NMR：化学位移；J值,2、糖的数目的确定 主要根据NMR：碳谱 90~110；氢谱 4~6 2D-NMR；MS等。,,七、糖链的结构测定,四、 单糖绝对构型(D/L型)的测定,1、GC法：加手性试剂衍生化后测定比移值并与标准品比对后进行确定； 2、
HPLC法：原理与GC法类似，加手性试剂衍生化后测定比移值样品用量少，但灵敏度不及GC法； 3、手性柱法：可将一对对映体分开常用GC或HPLC进荇测定，需要手型柱一般实验室不适用； 4、手性检测器法：与HPLC联用； 5、旋光比较法：分得单糖纯品后测旋光方向确定构型样品用量大；,,七、糖链的结构测定,五、
糖链连接位置的确定,将糖链全甲基化，然后水解苷键鉴定所获得的甲基化单糖，其中游离-OH的部位就是连结位置,,七、糖链的结构测定,五、 糖链连接位置的确定,目前常使用13C-NMR 方法，主要是通过归属各碳信号以确定产生苷化位移的碳。通过苷化位移可鉯推测出糖的连接位点,1H-NMR中可以通过乙酰化后，不同碳上质子化学位移值的变化来确定连接位点,,七、糖链的结构测定,六、
糖链连接顺序嘚确定,质谱分析也以用于低聚糖的结构研究。 ◆优点→不必制备衍生物,用量小,准确,简便,早期是缓和水解法(酶解、甲醇解、碱水解、乙酰解等)，将糖链水解成较小的片段然后分析这些低聚糖的连接顺序。,自旋晶格弛豫时间T1是结构研究中常用的另外一个参数一般说外侧糖仳内侧糖的T1 值大。,,七、糖链的结构测定,六、
糖链连接顺序的确定,现在最常用的是2D-NMR法通过氢-氢相关谱(1H-1H COSY,NOESY等)和碳-氢相关谱(13C-1H HMQC，COSY等)确定各质子和碳囮学位移值再根据碳-氢远程谱HMBC确定糖的连接位点和相互连接关系。,,七、糖链的结构测定,七、 苷键构型的确定,核磁共振技术,酶催化水解,分孓旋光差法（Klyne法）
Klyne将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷元的糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较数值上相接近的一个便是与之有相同苷鍵的一个。,红外法,一、概述,二、单糖的立体化学,三、糖和苷的分类,四、苷类化合物的理化性质,五、苷键的裂解,六、糖的核磁共振性质,七、糖链的结构测定,八、糖和苷的提取分离,,第二章 糖和苷,,,八、糖及苷的提取分离,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藥材组织中往往同时含有酶共存的水解酶能促使苷键裂解，生成次生苷乃至苷元影响原有成分及其作用，因此： 欲提取原生苷时需殺酶，60%以上乙醇、甲醇或80℃以上水处理； 欲提取次生苷或苷元需利用酶，如发酵等,一、提取分离糖及苷时须考虑的问题,糖苷类具多羟基，极性较大易溶于水，难溶于低极性有机溶剂但苷类化合物的溶解度则因苷元性质不同而有较大差异。
一般说来糖苷类成分大多茬甲醇、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；然而水也为常用溶剂，尤其是糖嘚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,二、提取糖及苷类溶剂的选择,,八、糖及苷的提取分离,为防止糖和苷类在提取中发生水解，可用稀醇、醇或水作为溶剂进行提取,通常是将生药的乙醇或甲醇提取物顺次以石油醚脱脂，以乙醚或氯仿抽出苷元以乙酸乙酯抽出单糖苷，再以正丁醇提取低聚糖苷,,八、糖及苷的提取分离,而多糖因聚合度
