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天然药物化学二章糖课件

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以下为本文档部分文字说明:

第二章糖和苷SaccharidesandGlycosides概述•糖类又称碳水化合物(carbohydrates)•糖类在中草药中分布十分广泛,常常占植物干重的80%~90%•糖类与核酸、蛋白质、脂质一起合称生命活动所必需的四大类化合物•从化学结构上看是多羟基内半缩醛(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。•苷:定义第一节单糖的立体结构Stereo-structuresofMonosaccharides一、糖的表示式(三种方式)单糖是多羟基醛或酮。从三碳糖至八碳糖天然界都有存在。以Fischer式表示天然

常见糖如下:二、Fischer与Haworth的转换及其相对构型(α,β)CHOCH2OHOOCCH2OHHOHOCCH2OHOHHOD-葡萄糖异侧同侧αβ异侧同侧单糖结构的表示方法:二、单糖的立体化学从Fischer式看(C1与C

5的相对构型)C1-OH与原C5(六碳糖)或C4(五碳糖)-OH,顺式为α,反式为β。从Haworth式看C1-OH与C5(或C4)上取代基之间的关系:同侧为β,异侧为α。三、糖的绝对构型(D、L)CCH2OHOHHC

HOCCH2OHHOHCHOα-OH甘油醛D型L型Haworth式中C5向上为D型,向下为L型。OCCH2OHOHHCHOCHOCH2OHCHOCH3CH3Oα-OH甘油醛D型D-葡萄糖L-鼠李糖β-D-葡萄糖α-L-鼠李糖重要的基本概念:•绝对构型(

D/L型):习惯上将单糖Fischer投影式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。其羟基向右的为D型,向左的为L型;而Haworth式中则看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。重要的基本概念:•相对构型(α/β):单糖成环后新形成

的一个不对称碳原子称为端基碳(anomericcarbon),生成一对差向异构体有α/β两种构型。从Fischer式看,C1-OH与原C5(六碳糖)或C4(五碳糖)-OH,顺式的为α,反式的为β。因此,α/β是C1与C5的相对构型。而在Haworth式中,C6或C5在同侧的为β型,异侧的为α型

四、环的构象呋喃糖五元环接近在同一平面上。唯醛糖的C3、酮糖的C4超出平面0.5A,几乎是固定的结构。OOO1234(2)(3)(4)(5)船式和椅式呋喃糖六元环有船式和椅式构象,在溶液或固体状态是都是椅式构象,不是C1便是1C。OOC1式1C式12

34512345五、竖键和横键的写法第二节糖和苷的分类ClassifyofSaccharidesandGlycosides一、天然界常见的单糖1、常见单糖OCHOCH2OHCHOCH3CH3OCHOCH2OHOCHOCH2OHOCHOCH2OHOOOCHOCH2OHO

R1R2OR1R2-OH-OHD-葡萄糖L-鼠李糖βαβαβαβαD-半乳糖D-甘露糖βαD-木糖D-果糖βαβα当构成二糖或多糖时呋喃当游离存在时吡喃2.氨基糖是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。OOHONH2OHNH32-氨基-2-去氧-D-glucose3.糖醇单糖的醛或酮基还原

成羟基后所得的多元醇称糖醇。CH2OHCH2OHD-山梨醇4.去氧糖单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖叫去氧糖。通常在C2上无-OH,强心苷中较多见。CH2CHOCH3D-毛地黄毒糖(2,6-二去氧糖)5.糖醛酸•单糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物。OOCOOHα

C5-OH氧化成酸D-葡萄糖醛酸-R二、低聚糖(Oligosaccharides)⚫定义:是指由2~9个单糖基通过苷键键合而成的直糖链或支糖糖的聚糖。⚫低聚糖天然界的存在形式:非游离,为多聚糖的酶或酸水降解产物或苷的糖元部分。⚫低聚糖的分类⚫低聚糖的化学命名原

则⚫低聚糖结构的简洁表达方式三、多聚糖(Polysaccharides),简称多糖⚫定义:多糖是由十个以上的单糖基通过苷键连接而成的一类结构复杂的大分子化合物。⚫基本性质:甜味和强还原性消失。⚫多糖的研究与应用⚫多糖的分类⚫常

见的植物多糖⚫常见的动物多糖⚫常见的菌类多糖四、苷类(Glycosides)苷类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-inor-oside作后缀,

如葛根黄素(puerarin)、葛根黄素木糖苷(puerarinxyloside)。1、苷的定义:•糖或糖的衍生物(氨基糖、糖醛酸等)与另一非糖物质(苷元或配基,aglycone或genin)通过糖的端基碳原

子连接而成的化合物。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:HOOHOHHOOHO+2OHCHOH2-HO+3HOHOOHOHOHOO2CHOH2、苷类的结构1)苷键:苷中的苷元与糖之间的化学键称为苷键。2)苷原子:苷元上形成苷键以连接糖的原

子,称为苷键原子,也称为苷原子。3)苷的构型:单糖有α及β二种端基异构体——α-苷和β-苷4)成苷的常见糖:3、苷的分类:苷类由结构看主要由2部分组成:苷元、糖(糖衍生物)。苷的分类有多种方法:(1)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:a.醇苷:由苷元的醇羟基与糖端系质子脱水而成的苷。OOOOHHOOHOHOOOHOHHOOHORhodioloside(红景天苷)Ranunculin(毛茛苷)!醇苷苷元中不少属于萜类和甾醇类化合物HOOCCOOOHHOOHOOOHHOOHOOCOOHGlycyrrhizin(甘

草皂苷A)2OHOHCHOOHOHOHOb.酚苷:由苷元的酚羟基与糖上的半缩醛羟基脱水缩合而成的苷。天然药物中为数甚多,根据苷元不同又有:✓苯酚苷,如:Gastrodin(天麻苷)OHOHOOHOHOHHOO✓萘酚苷,如:Hydrojuglone(

氢化胡桃叶醌苷)Chrysophamolmonoglycoside(大黄酚苷)OOHOHOHHO3CHOOOHOOH➢蒽醌苷,如:➢香豆素苷,如:OHOOOHOHHO2CHOHOOEsculin(七叶苷)➢黄酮苷,如:OOHCOOHHOO

HOOHOHOOBaicalin(黄芩苷)HCNCOCHOH2HOOHOHOc.氰苷(cyanogenicglycosides),是一类羟基腈与糖分子的端基羟基间缩合的衍生物,根据羟基与腈基的位置不同有:✓α-羟基腈苷,如:Prunasin(野樱苷)!!Cyanogenicglycos

ide即生成氰的苷,尤其α-羟基腈很不稳定,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。3+NH+COOHOHR2R1C+dil.HCOOHOGlu.+4+HCN+Glu.R1R2C=O+NH+Glu

.R1CR2CNR2CR1OHCOOHOHR1CR2_++dil.OHdil.Hcon.HCNO-Glu.R2CR1•性质:又称苏铁毒苷。针状结晶(水+丙酮+乙醚)。分解点154℃,旋光度-44°(c

=0.62)。天然存在于苏铁科植物苏铁(CycasrevolutaThunb.)的叶、球果、种子等植物中。本品有致癌作用、给大鼠口服喂食能产生肝癌及肾癌,其致癌成分主要是苏铁毒苷原。但皮下注射本品时,又

有抗小鼠艾氏腹水癌的作用,此作用与丝裂霉素C、氧氮芥相似。表现为与给药途径有关的双重性,既有致癌作用又有抗肿瘤作用。TuliposideA(山慈菇苷A)2CHOHOOOCHOH2HOOHOHd.酯苷:是苷元的羧基与糖上端羟基缩合而成的苷类,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:HNOHOOHOHOHOindicum(靛苷)e.吲哚苷:是吲哚醇羟基与糖脱水缩合的苷类。glucoraphenin(萝卜苷)-3NOSO22O3CHSCHCHCH=CHCSCOOHOHOOHOH⚫硫苷(S键苷):苷键

原子为硫,是糖上端基羟基与苷元上的巯基缩合而成的苷。如:HONNNNOHOHOOHNH22NHOHHOHOONNNNAdenosine(腺苷)crotonside(巴豆苷)⚫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质。如:2CHOHOHOHOHOHOOHHOOOVitexin(牡荆素)⚫碳苷(C键苷):是糖基直接接在碳原子上的苷类。天然药物中常见的碳苷以黄酮类为多。如:芦荟苷OHOOHglcCH2OHOHOOHglcCH2OH(2)

按苷元结构类型不同分:黄酮苷类、香豆素苷类、蒽醌苷类、生物碱苷类、C21甾苷类、三萜皂苷类等。(3)突出特殊性质和生物活性分:皂苷类、强心苷类等。(4)按糖的数目多少分:单糖苷类、低聚糖苷类等。(5)按糖的种类分:去氧糖苷类、非去氧糖苷类。(6)按成苷数目分:单糖链苷、二糖链苷、三糖链苷等。(7

)按苷的存在状态分:原生苷、次生苷。●目前的天然药物化学苷类成分类型的分类多穿叉应用。第三节糖的性质PropertiesofSaccharides一、糖和苷的物理性质(一)溶解性▲糖——小分子极性大,水溶性好,随着聚合度增

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(其大小与连接糖的数目、位置有关)。▲苷元——为亲脂性。(二)味觉①单糖

~低聚糖——甜味。②多糖——无甜味(随着糖的聚合度增高,则甜味减小)。③苷类——苦(人参皂苷)、甜(甜菊苷)等。(三)其他二、糖的化学性质(一)氧化反应:单糖的分子有醛(酮)、伯醇、仲醇和邻二醇等结构,氧化条件不同其产物也不同,如:CH2OHCHO

CH2OHCOOHCOOHCOOHBr2/H2O稀HNO3RCOHHHRCOHHOHRCOHRCOOHR'CHROHR'COHROHRCOR'[O][O]-H2O[O]-H2O伯醇醛羧酸仲醇酮•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。⚫过碘酸氧化反应:过碘酸反应主要作用于邻二醇、α-氨基醇、α-羟基醛(酮)、邻二酮和某些活性次甲基等结构。RCCR'HHOHOHRCCR'HOHOCCCHHOHOHHOHCCHHNH2OHCCOORR'IO4IO4IO4

IO4IO4R-CHOR'-CHOR-CHOR'-CHOHCOOHR-CHOR'-COOHR-CHOR'-CHONH3R-COOHR'-COOHCCHHOHO--2---+++++++邻二醇-羟基酮-氨基醇邻二酮ααRR’RR’

•反应特点:•①反应定量进行(试剂与反应物基本是1:1)。•②在水溶液中进行或有水溶液(否则不反应)。•③反应速度:顺式>反式(因顺式易形成环式中间体)。23+HIOC=OC=OOOOHCOIOC-52+HIOOH

OHCC•④游离单糖,产物及消耗过碘酸用Fischer式计算;成苷时,产物及消耗过碘酸用Haworth式计算CHOCH2OHOIO4OCHOOHCOHOHOHCIO4D-葡萄糖需消耗5分子过碘酸3-+2HCOOH醚键开袭+HCOOH2-HCHO+2HCOOH裂•⑤在异边而无扭转余地的邻

二醇不起反应,如:OOHOHOOHOOHOHOOH611,6β-D-葡萄呋喃糖酐1,6α-D-半乳呋喃糖酐•用途:(①~④)•①推测糖中邻二-OH多少;(试剂与反应物基本是1:1);•②对同一分子式的糖来说,推测吡喃糖还是呋喃糖;OOHOHOHOROOHCH2OHORHIO4HIO4具邻

三-OH可产生甲酸无甲酸产生•③推测低聚糖和多聚糖的聚合度;•④推测1,3连接还是1,4连接(糖与糖连接位置)•(糖与糖连接都是半缩醛-OH连接,即端基碳连接)(二)糠醛形成反应单糖矿酸(10%HCl)

单糖脱水多糖浓酸(4~10N)加热-3H2O呋喃环结构RCHO葡萄糖C-H2SO4-3H2O糠醛5-羟甲糠醛R=HR=CH2OH糠醛衍生物+芳胺或酚类(苯酚、萘酚、苯胺、蒽酮等)缩合显色⚫反应机理:在浓硫酸作用下,苷分子中糖内部脱水成糠醛衍生物,再与酚类试剂缩合形成有色

物。即CHOHCHOHHOCH2CHOHCHOHCHOcon.HSO24OHOCH2CHOCOHOCH2OOHHOS3SO3硫硫/硫硫a-紫红色α-萘酚1)Molish反应:样品+浓H2SO4+α-萘酚→紫色环▲多糖、低聚糖、单糖、苷类,与Molish反应均为(+)。2)邻苯二甲酸、苯胺+糖——棕

黑色斑点▲常用用于层析显色(三)羟基反应:主要反应包括醚化、酰化、缩醛缩酮化。其中又以酰化反应较为重要。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;其次是伯醇基;仲醇基更次,仲醇基中又以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。C1-OH>C6-OH>C2-OH>其他OH1、醚化反应:除苷键上甲氧基外,其余甲醚键对稀酸碱都很稳定,须用浓氢碘酸或氢溴酸才能开裂。①Haworth法(不常用)含糖样品+Me2SO4+30%NaOH→醇-OH全甲基化(

需反复6~8次)(硫酸二甲酯)(浓碱)•②Purdie法样品+MeI+Ag2O→全甲基化(醇-OH)只能用于苷,不宜用于还原糖(即有C1-OH的糖)。因Ag2O有氧化作用,可使C1-OH氧化。③Kuhn改良法:糖+(CH3)2SO4+BaO/Ba(OH)2全甲基化反应在DMF(

二甲基甲酰胺)进行④Hakomori法(箱守法)样品+DMSO+NaH+MeI→全甲基化(一次即可)该反应是在非水溶剂中,即二甲基亚砜(DMSO)溶液中进行反应。⑤重氮甲烷法(CH2N2)样品+CH2N2/Et2O+MeOH→部分甲基化(-COOH、-CH

O等)2、酰化反应(酯化反应):在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要,除了对苷类化合物中糖上羟基进行醚化外,酰化反应也是常用的方法之一。其中以乙酰化衍生物较为常见。常用的酰化试剂有:醋酐/吡碇;Ac2O/Na

Ac;Ac2O/ZnCl等。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、仲醇基活性较低,仲醇基中又以C2-OH较易,C3-OH最难。3、缩酮和缩醛化反应:苷类化合物的结构研究,进行衍生物制备时,为了使部分羟基不被甲醚化、酰化,常常用缩

酮或缩醛反应予以保护。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-OH生成五元环状物•醛类易与1,3-或4,6-双-OH生成六元

环状物•例:当糖具有顺邻-OH时:OOMeMeOOOOO+H2SO4-H2Oα-D-半乳糖1,2;3,4-二-O-异丙叉-α-D-半乳吡喃糖•当糖结构中无顺邻-OH时:易转变为呋喃糖结构。▲当单糖制成缩醛或缩酮之后,氧环大小不一定和原

来游离糖相同。OOOOOD-葡萄糖转变成呋呋喃糖硫酸丙酮1,2;5,6-二-O-异丙叉-D-葡萄糖喃糖结构糖+苯甲醛→六元环状缩醛(称:苯甲叉衍生物)例:葡萄糖甲苷(具有4,6双-OH结构)+苯甲醛→OOOHC6H5OMe反式的4,6-O-苯

甲叉-α-D-葡萄吡喃糖甲苷苯甲叉衍生物分:顺式、反式顺式有两种构象:O-内位(C1式)——较稳定H-内位(1C式)——稳定性差•如:半乳吡喃糖甲苷OOC6H5HOOMeOOOHC6H5OMe顺式(O-内位)顺式(H-内位)4,6-O-苯甲叉-α-D-半乳吡喃糖甲苷利用缩醛或缩酮反应可

以保护游离的羟基。例1:制备3-O-甲基葡萄糖的反应OOOHOOH(CH3)2SO4NaOHOOOOHMeOOMeO1,2;5,6-二-O-异丙叉-D-葡萄糖3-O-甲基葡萄糖缩醛对酸敏感缩醛对碱稳定HClH2OC6H5H苯甲

C6H5H总之,以上方法主要目的是保护-OH。例2:确定苷元与糖、糖与糖之间的连接位置方法如下:可将糖进行-OH保护后,经水解,再通过光谱分析,游离-OH为糖与糖与苷元的连接位置。4、硼酸络合反应: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。重要的如:硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子络合物等。•糖+硼酸→络合物(酸性增加、可离子化)H3BO3是接受

电子对的Lewis酸。(1)络合反应分二步进行OHOHH3BO3OOBOHOHHOH2OOBOHOH2+-+++二个-OH地位不适宜易产生中性脂I①先生成1:1的络合物,易失水而成平面形的中性酯。ⅠⅡ•②二个-OH地位适宜,则继续生成2:1的螺环状络合物,四面体结构固定,增加酸性。OOBO

HOHHOHOHOOBOOH-++-+IIIIIⅠ(2)对二-OH的空间要求:只有处于同一平面上的羟基才能形成稳定的络合物①开环化合物:碳链上-OH越多,越易造成有利地位(顺邻二-OH);(如:乙二醇,二个

-OH互相排斥成180°角,而不利于反应)②环上的二-OH:a.芳环-OH——邻位易,间、对位次之;b.五元、六元脂环——顺易,反邻二-OH不作用;c.α-羟酸(HO-C-COOH)可络合(-COOH水化成-C(OH)3后再络合);β-羟酸无作用。d.络合

能力:呋喃糖〉单糖〉吡喃糖五碳醛糖〉六碳醛糖(3)应用(①~④)①络合后,中性可变为酸性,因此可进行酸碱中和滴定;②可进行离子交换法分离;③可进行电泳鉴定;④在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上色谱。第四节糖链的裂解SplitofGlycosidicLinkage天

然药物化学研究中,根据分子中糖的数目,切断苷键的程度有原生苷、次生苷等称谓。▲原生苷:是指天然药物中原始存在状态的苷,也称第一苷;▲次生苷:是指原始苷被部分切去糖后生成的苷,也叫第二苷。▲彻底切去糖的非糖部分称为甙元。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。一、酸催化水解反应苷键为一缩醛链,故对碱、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。OOHOHORHOOHOOHOHORHOOHOOHOHHHOOHOOHOHOHHOOHHHHHROHHOOHOHHOOHH,

OHHO+++++2++21、反应机理:由上反应可见酸催化水解是苷键先质子化,然后断键生成糖阳离子中间体,然后在水中溶剂化而成糖。因此,苷类的酸催化水解发生的难易必然受到苷键原子本身的电子状态、空间环境及整个甙分子中多种因素的影响。2、酸水解的规

律:(1)苷原子不同,酸水解难易顺序为:N>O>S>C(C-苷最难水解,从碱度比较也是上述顺序)(2)氮原子在酰胺或嘧啶环上,这类苷很难水解。(3)酚苷、烯醇苷比醇苷易于水解:因为苷原子质子化时,芳环或双键对苷键原子有一定的供电作用。(

4)有氨基取代的糖较-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>3-去氧糖>羟基糖>2-氨基糖OROCHOH2OHOHOHOH2CHOHROOOHOHROOOROCHOH2OHOHNH2OHCH3(5)呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。因五元呋喃环上各取代基

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。(6)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,水解反应可使张力减小。(7)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②C5上有-COOH取代时,最难水解(因诱导使苷原子电子密度降低)。(8)苷元为小基团——苷键横键比竖键易水解,即e>a(横键易质子化)大基团——苷键竖键比横键易水解,即a>e(苷的不稳定性促使其易

水解)3、酸催化水解反应注意事项酸水解时,当苷元对酸不稳定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。二、乙酰解反应(ACETOLYSIS)用乙酰解法可以开裂部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分析而获得糖的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+(即乙酰基,Ac)为进攻基团。OOAcOAcOAcOAcOAcOOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcORHOOAcOAcOAcOAcOAcAcOOAcOAcCH2OAc

AcOOAcH,OAcOAcOAcOAcOAc++++__αβAcAcAcAc4.反应速率:⑴苷键邻位有电负性强的基团(如环氧基、邻位有OH可被乙酰化)可使反应变慢。⑵β-苷键的葡萄糖双糖的反应速率:(乙酰解易难程度)1→6(易)>>1→4>1

→3>1→2(难)5.用途⑴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。⑵乙酰解法可以开裂一部分苷键而保留另一部分苷键。三、碱催化水解和β消除反应(一)碱催化水解一般苷键对稀碱是稳定的,但某些特殊的苷如:酯苷、酚苷、烯醇苷、β-吸电子基取代的苷——易为碱水解•碱

催化水解可用以确定此类特殊苷的苷键构型,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。OOHOC6H5OOOC6H5OOOOOOHOH脱水---OH--苯酚β-葡萄糖苷1,6-葡萄糖酐(二)β-消除反应1、定义:所谓的β-消除反应是苷键的

β-位有吸电子基团时,α-位氢活化,在碱液中与苷键起消除反应而开裂。常用于多糖的结构研究。2、作用机理:在1→3或1→4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——α-羟基糖酸。OHROOHOHCH2OHCHOHOHOHROOHOHCH2OHCHOCHOHOHOHCH2OHCHOCH2OOHOHCH2OHCHOCH2OHOHOHCH2OHCOOHCH2OHOHOHCH2OHCO

OH---OR+互变重排-3-脱氧-D-阿拉伯已糖酸核已糖酸3-脱氧-D-苷键β位苷键3-O-代糖3、用途:可从多糖剥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-羟甲基糖酸二个以上取代的还原糖——难生成糖酸

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较温和,不苷元发生结构变化,且又能获得有关苷键构型情况❖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❖苦杏仁酶(emulsin)→水解β-葡萄糖和β-半乳糖苷键五、过碘酸裂解反应(Smith降解法)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。可得到原苷元。(除酶解外,其它方法可

能得到的是次级苷元)试剂:过碘酸(HIO4)、四氢硼钠(NaBH4)、稀酸反应过程:OOROOROHCOHCHOH2CCH2OHOORROHCH2OHCHOCH2OHHOH2COH++IO4-BH4-H+氧化还原水解苷二元醛二元醇苷元组成苷的糖类型Smith降解

反应的产物常见的糖葡萄糖glu甘露糖man半乳糖gal果糖fru鼠李糖rha夫糖fuc阿拉伯糖ara木糖xyl•碳苷用Smith裂解获得的是连有一个醛基的苷元。OOHOHOHROH(1)IO4-(2)BH

4-(3)H+OHOHOH+ROHOHIO4-RCHO+HCOO六、糖醛酸苷键的选择性水解糖醛酸的苷键——很难用稀酸水解可采用特殊的选择性水解反应——紫外光照射法、酶解法、四醋酸铅分解法等。第五节糖的NMR特征NMRCharacterofSaccharide•一、引言NMR

是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H核的NMR,可用PMR或1HNMR表示。二、苷类化合物中糖的1H-NMR特征化学位移(Chemicalshift)——由于化学环境不同所引起的NMR信号位置的变化。化学位移常用δ表示。化学位

移的表示方法以某一标准物为标准,测得样品共振峰与标准样共振峰的距离。以δ表示:d=n样品n标样n0-106ν样品——样品的共振频率;ν标样——标准样的共振频率;ν0——仪器的工作频率;乘106是为了读数方便。标样——TMS(

(CH3)4Si)。其分子中只有一种1H,且屏蔽作用特大,在高场出峰。一般有机物的δ>0,在TMS的低场(左边)出峰。d=n样品n标样n0-106例:在60MHz的仪器上,测得CHCl3与TMS间吸收频率之差为437Hz,则CHCl3中1H的化

学位移为:28.7101060437106660==-标样样品=nnnd•在糖的1H-NMR中:端基质子——δ5.0ppm左右其它质子——δ3.5~4.5ppm间偶合常数——反映两核之间自旋偶合作用大小的量度,用

J表示。J常常等于两裂分峰之间的裂距,一般在20Hz以下。偶合常数也是重要的结构信息。例如:CCHaHbCCHaHbCCHaHbJab=0-3.5HzJab=5-14HzJab=12-18H可通过糖的C1-H与C2

-H的偶合常数,来判断苷键构型(α、β)如:D-葡萄糖OORHHOHOORHHOH18060。。-D-glucose-D-glucoseC1-HC2-H近180(双面角)J=6~8Hz。C1-HC2-H近60(双面角)J=3~4Hz。αβ•用1H-NMR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1H-NMR来判断相对构型。如:OORHOHHOOROHHHOORMeHOHHOORMeHOHH-D-甘露糖-D-甘露糖C1-HC2-H都约为60(双面角)。αβ-L-鼠李糖-L-鼠李糖αβ所以无法从J值判断构型三、苷类化合物中糖的

13C-NMR特征(一)化学位移及偶合常数❖信号特征:苷类化合物分子中糖核在13C-NMR中吸收信号典型➢CH3→δ18左右(甲基五碳糖的C6)➢CH2OH→δ62左右(C5或C6);➢CHOH→δ68-85(C2\C3\C4);➢端基碳→δ95-110;➢糖上甲

氧基碳→δ65。•D-葡萄糖苷C1——α型97~101ppmβ型103~106ppm一般在13C-NMR谱中:~100~~78~~62~C1C3C5C2C4C6OOCOOCH3CH3OOOHOHHOHO13C-NMRAnomeric-CSugar-C2,3,4,5Sugar-C6偶合常数吡喃糖中端

基碳的碳氢偶合常数(Jc1-H1)170~175Hza-D或ß-L型苷键(面下)160~165Hzß-D或a-L型苷键(面上)(二)苷化位移(glycosidationshift,GS)糖苷化后,端基碳和苷元α-C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),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。例:端基碳、苷元α碳→向低场苷元β-碳——向高场位移OOCH2CH2R+5.0~6.5-3.5~5.0αβ苷元β位有取代时的苷化位移:①苷元α-碳手性和糖端基手性

都为R(或S)时,苷化位移规律同上。例:OORR+3.4+6.8-0.6-4.7R-R②苷元α-碳和糖端基碳手性不同时,端基碳和α-碳的苷化位移值比苷元为β-无取代的相应碳的苷化位移值大约为3.5ppm。例:OORS+7.6+10.6+0.2-1.7相应增加约3.5ppmR-S

(三)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α-碳均向高场位移。例:OHCOOH-D-Glcβ-D-GlcβC1=106.9C1=95.7+0.3-0.8-0.2-

3.9-1.2+10.3+0.334172215酯苷键醇苷键齐墩果酸OOHOHOHOH-D-GlcβC1=101.1-0.7-0.9+1.6+0.8酚苷键第六节糖链的结构测定StructuralElucidationofSaccha

rideChain研究糖链结构的一般程序一、纯度鉴定❖多糖的纯度鉴定❖糖的衍生物苷的纯度鉴定二、分子量测定❖单糖、低聚糖及其苷的分子量测定❖多糖的分子量测定三、单糖的鉴定低聚糖、多糖的结构分析,首先要了解由哪些单糖所组成,各种单糖之间的比例如何。一般是将苷键

全水解,用PC检出单糖的种类,经显色后用薄层扫描仪求得各种糖的分子比。1.纸色谱展开系统:常用水饱和的有机溶剂展开。如:正丁醇:醋酸:水(4:1:5)BAW正丁醇:乙醇:水(4:1:2.2)BEW水饱和苯酚等溶剂系统。展开方式:上行、下行、径向显色剂:可利用糖的还原性

或形成糠醛后引起的一些呈色反应。如:邻苯二甲酸苯胺(棕黑色斑点)硝酸银试剂(使还原糖显棕黑色)三苯四氮唑盐试剂(单糖和还原性低聚糖呈红色)3,5-二羟基甲苯盐酸试剂(酮糖呈红色)过碘酸-联苯胺(糖、苷和多元醇中有邻二-OH结构显兰底白斑)。2.薄层色谱可采用(硼酸液+无机盐)+硅胶→制板吸附

剂:硅胶(用0.03M硼酸液或无机盐的水液代水制板)常用的无机盐:0.3M磷酸氢二钠或磷酸二氢钠0.02M乙酸钠0.02M硼酸盐缓冲液0.1M亚硫酸氢钠/H2O特点:增加糖在固定相中的溶解度,使硅胶薄层吸附能力下降,利于斑点集中,又可增加样品的承载量。显色剂:除纸色谱应

用的以外,还有H2SO4/H2O或乙醇液、茴香醛-硫酸试剂、苯胺-二苯胺磷酸试剂等。四、单糖间、糖与苷元间连接位置的确定①将糖链全甲基化→水解→甲基化单糖的定性和定量(气相色谱)(甲基化单糖中游离-OH的部位就是连接位置)②13C-NMR测定:主要归属各碳信号,以确定产生

苷化位移的碳。OOOOOOCH=CHOCOCHOHOHOHOCH3OCH3OHHCO3HOOH234水解前后△δ:C229.732.0-2.3C377.070.9+6.1C434.338.4-4.1因成苷引起的化

学位移变化,专业上称之为苷化位移(glycosidationshift)。五、糖链连接顺序的确定1、经典方法缓和水解: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。2、MS法测定糖链连接顺序❖技术→FDMS、FABMS等。❖优点→不必制备

衍生物,用量小,准确,简便。+FDMSofmarsdekoisideA[M]=962M-161=801M-305=657m/z161m/z305432OHHO3HCOOH3OCH3OCHOHOHCHOHCH=CHOCOOOOOOO3、NMR法测定糖链连接顺序是将糖及其苷类衍生物全乙

酰化后,测定观察两糖之间质子的远程偶合或NOE效应,以期确定糖的连接顺序。3.663.89HHHHHHAcOAcOAcOAcOAcOAcOAcO2AcOHCOOOOOO4、苷键构型的确定:❖经典方法酶水解法Klyne法❖NMR法OHOHOOHOHORHH(5.5

3)J1,2=8.0HzaaaJHHOROHOHHOHOO1,2=2.0-3(5.97)e第七节糖和苷的提取与分离ExtractionandIsolationofSaccharidesandGlycosides一、提取1、

糖和苷的溶解性单糖——易溶于水,难溶于低极性有机溶剂低聚糖——与单糖类似苷类——随分子中糖基的增多,极性增加低极性的苷元组成的苷极性小2、提取方法根据单糖、低聚糖、多糖对乙醇和水的溶解度不同,而采用冷热水、冷热稀醇等条件。药材水煎浓缩醇沉(70%)

▲酶的处理水解酶原型的糖和苷类方法:新鲜药材加热干燥冷冻保存沸水或醇提CaCO3搅拌沸水提取▲蛋白质除去法用分级沉淀法得到的多糖,常夹杂有较多的蛋白质,为除之,通常选择能使蛋白质沉淀而使多糖不沉淀的试剂来处理,如:酚、三氯乙酸、鞣酸等。注意:处理时间要短,温度要低——避免多糖降解

。三氟三氯乙烷法和Sevag法(用氯仿:戊醇或丁醇4:1混合)在避免降解上有较好效果。多糖液(含蛋白质)↓(加蛋白质水解酶如:胰蛋白酶、胃蛋白酶等)使蛋白质大分子进行降解Sevag法3、脱色多糖中常含有一些色素(游离色素或结

合色素)常用的脱色方法有:离子交换法、氧化法、金属络合物法、吸附法(纤维素、硅藻土、活性炭等)。其中DEAE-纤维素是目前最常用的脱色方法,通过离子交换柱不仅达到脱色的目的,而且可以分离多糖。二、分离(一)季铵氢氧化物沉淀法:季铵氢氧化物是一类乳化剂,可与酸性糖形

成不溶性沉淀来分离。常用季铵盐:十六烷基三甲胺的溴化物(CTAB)及其氢氧化物(CTA-OH)和十六烷基吡啶(CP-OH)。C16H33NMeMeMeOH季铵氢氧化物+酸性糖(含-COOH)沉淀CTA

-OH?(cetyltrimethylammoniumhydroxide).-+(二)分解沉淀或分级沉淀根据各种多糖在不同浓度的低级醇或丙酮中溶解度不同,逐渐增加多糖溶液中醇或丙酮浓度,收集不同浓度下的沉淀。(三)离子交换柱色谱①除水提液中的酸、碱性成分和无机离子;②制成硼酸络合物——强碱性

阴离子交换树脂(不同浓度硼酸盐液洗脱)(四)纤维素色谱原理与PC相同,属分配色谱。溶剂系统:水、丙酮、水饱和的正丁醇等。用水溶性的溶剂如HAc:H2O进行展开时,其原理属吸附色谱。(五)凝胶柱色谱葡聚糖凝胶(商品

名:SephadexG)琼脂糖凝胶(Sepharose,Bio-GelA)聚丙烯酰胺凝胶(Bio-GelP)洗脱剂:各种浓度的盐溶液及缓冲液出柱顺序:大分子先出柱,小分子后出柱。▲操作过程①将凝胶在适当的溶液中浸泡(一般为洗脱剂)

。②待充分膨胀后装入色谱柱,用洗脱液洗脱。③上样,收集馏分。④回收溶液,凝胶。(六)制备性区域电泳分子大小、形状及所负电荷不同的多糖其在电场的作用下迁移速率是不同的,由此进行分离。载体:玻璃粉

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