第三章 苷類化合物

第三章糖和苷類化合物編輯課件一、概述糖類又稱碳水化合物（carbohydrates），是植物光合作用的初生產(chǎn)物，是一類豐富的天然產(chǎn)物，如：蔗糖、糧食(淀粉)、棉布的棉纖維等。糖類、核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)——生命活動(dòng)所必需的四大類化合物。（糖——占植物干重80～90％，有些在抗腫瘤、抗肝炎、抗心血管病、抗衰老等方面具有獨(dú)特點(diǎn)生物活性，如如人參、靈芝、黃芪、枸杞子、香菇、刺五加等多糖多為其有效成分）苷——亦稱配糖體，具有多種生理活性。編輯課件單糖：不能再被水解成更小分子的糖

。如葡萄糖等。低聚糖：水解后生成2~9個(gè)單糖分子的糖。如：蔗糖（D-葡萄糖-D果糖）麥芽糖（葡萄糖1→4葡萄糖）多糖：水解后能生成多個(gè)單分子的，稱為多糖。如：淀粉、纖維素等編輯課件二、糖的結(jié)構(gòu)與分類糖的構(gòu)型絕對(duì)構(gòu)型

端基碳原子的相對(duì)構(gòu)型

依C5-R取向依C1-OH與C5-R相對(duì)位置

D-型（向上）

L-型（向下）

β-型（同側(cè)）

ａ-型（異側(cè)）

多形成

β―D―葡萄糖

ａ--L―鼠李糖

編輯課件糖的結(jié)構(gòu)與分類

五碳醛糖:D-木糖（xyl）;D-核糖（rib）;L-阿拉伯糖（ara）甲基五碳糖:L-鼠李糖（rha）六碳醛糖:D-葡萄糖（glc）;D-半乳糖（gal）六碳酮糖:D-果糖（fru）糖醛酸:D―葡萄糖醛酸(glucuronicacid)；D―半乳糖醛酸(galacturonicacid)糖醇：D―甘露醇(mannitol).去氧糖（強(qiáng)心苷多見）:D―洋地黃毒糖digitoxose）氨基糖(動(dòng)物和菌類）:2―氨基―2―去氧―D―葡萄糖（2-amino-2-deoxy-glucose）編輯課件重要的雙糖：龍膽二糖(gentiobiose)麥芽糖(maltose)蕓香糖(rutinose)槐糖(sophorose)新橙皮糖(neohesperidose)

低聚糖由2—9個(gè)單糖基組成編輯課件植物體內(nèi)常見糖的哈沃斯（Haworth）投影式結(jié)構(gòu)：

D―木糖（xyl）D―核糖（rib）L―阿拉伯糖（ara）L―鼠李糖（rha）D―葡萄糖（glc）D―半乳糖（gal）D―葡萄糖醛酸D―半乳糖醛酸編輯課件D―果糖（fru）D―洋地黃糖2―氨基―2―去氧―D―葡萄糖（digitoxose）（2-amino-2-deoxy-glucose）蕓香糖(rutinose)龍膽二糖(gentiobiose)編輯課件新橙皮糖(neohesperidose)

槐糖(sophorose)

編輯課件第二節(jié)苷類化合物（一）定義——糖和非糖物質(zhì)通過(guò)糖的端基C原子鏈接而成的化合物。非糖部分稱為苷元，又稱配糖體。編輯課件二、苷的結(jié)構(gòu)與分類1、氧苷：依苷元羥基的類型分為醇苷：紅景天苷酚苷：天麻苷、白藜蘆醇苷酯苷：山慈姑苷A、B氰苷：苦杏仁苷按苷鍵原子分類：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷編輯課件紅景天苷（醇苷）

苦杏仁苷（氰苷）

編輯課件白藜蘆醇苷（酚苷）天麻苷（酚苷）2、硫苷：黑芥子苷、白芥子苷3、氮苷：腺苷、鳥苷等，生化中多見。4、碳苷：蘆薈苷.

黑芥子苷（硫苷）

編輯課件腺苷（氮苷）蘆薈苷（碳苷）山慈姑苷AR=H山慈姑苷BR=OH(酯苷)編輯課件其他分類方法按苷元類型：黃酮苷、蒽醌苷、香豆素苷按植物體內(nèi)存在狀態(tài)：原生苷、次生苷按苷特殊性：皂苷按生理作用：強(qiáng)心苷按糖的種類和名稱：木糖苷、葡萄糖苷按單糖基的數(shù)目：?jiǎn)翁擒?、雙糖苷按糖鏈的數(shù)目：?jiǎn)翁擎溰铡㈦p糖鏈苷、三糖鏈苷

編輯課件三、苷的理化性質(zhì)

（一）性狀：形態(tài)—均為固體，含糖基少―可成結(jié)晶含糖基多―無(wú)定型粉末，有引濕性顏色—取決于苷元（共軛系統(tǒng)的大小及助色團(tuán)的有無(wú)）氣味—一般無(wú)味；個(gè)別對(duì)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，糖為右旋。編輯課件溶解性

水甲（乙）醇乙醚（苯）石油醚苷元（親脂性）-+++（-）苷（親水性）++--苷鍵的裂解（酸水解、酶解、堿水解、乙酰解、氧化開裂法等）（一）酸水解：反應(yīng)機(jī)理（以葡萄糖為例）編輯課件苷鍵原子質(zhì)子化苷鍵斷裂陽(yáng)碳離子溶劑化脫去氫離子酸水解難易的關(guān)鍵編輯課件

苷鍵原子周圍的電子云密度（電子云密度大，易于接受質(zhì)子，水解容易）空間環(huán)境（有利于接受質(zhì)子，水解就容易）

酸水解的規(guī)律

1．與苷鍵原子有關(guān):N―苷>O―苷>S―苷>C―苷(易于接受質(zhì)子)（無(wú)孤對(duì)電子）2．呋喃糖苷（酮糖）>吡喃糖苷（醛糖）（分子平面性，張力大）3．五碳糖苷>甲基五碳糖苷>六碳糖苷>七碳糖苷>糖醛酸苷（空間位阻?。ù螅?．2—氨基糖苷<2—羥基糖苷<2—去氧糖苷<2，3—去氧糖苷（競(jìng)爭(zhēng)性吸引質(zhì)子）（無(wú)）（無(wú)）5．芳香族苷>脂肪族苷（苷元供電性）影響苷鍵原子質(zhì)子化的因素編輯課件難水解的碳苷苷元結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定的氧苷（皂苷）氧化開裂法—Smith降解法;兩相酸水解法（樣品+酸水+苯/氯仿）獲得真正苷元

β-D-葡萄糖苷過(guò)碘酸二元醛四氫硼鈉二元醇稀酸室溫苷元（O-苷）（氧化鄰二醇）（還原）（穩(wěn)定性差）（溫和）編輯課件β-D-葡萄糖苷（C-苷）帶醛基的苷元編輯課件（二）酶水解：酶水解的特點(diǎn)及意義

條件溫和高度專屬性：（水、30～40℃）ａ–苷酶——ａ–苷（麥芽糖酶水解ａ-葡萄糖苷鍵）β–苷酶——β–苷（苦杏仁酶水解β-葡萄糖苷鍵和其他六碳糖的β–苷鍵）

獲得真正苷元苷鍵構(gòu)型（ａ、β）的判斷編輯課件（三）堿水解

苷鍵的縮醛結(jié)構(gòu)（苷鍵原子的負(fù)電性）對(duì)稀堿（OH-）穩(wěn)定,故苷很少用堿水解，而酯苷、酚苷、烯醇苷、β–吸電子基團(tuán)的苷類（苷鍵原子的正電性）易為堿水解。

編輯課件（四）乙酰解多糖苷醋酐+酸（濃硫酸、高氯酸、氯化鋅）

乙酰化單糖、乙酰化低聚糖

選擇性水解

1,6-苷鍵>1,4-苷鍵和1,3-苷鍵>1,2-苷鍵

依鑒定結(jié)果+裂解規(guī)律

推斷多糖苷中糖與糖之間的連接位置

鑒定薄層色譜氣相色譜

編輯課件四、苷的提取與分離提取：苷的存在狀態(tài)苷與酶共存提取目的（原生苷、次生苷、苷元）原生苷（科研、生產(chǎn)）溶解性差異酶解次生苷、苷元（生產(chǎn)）編輯課件提取原生苷提取次生苷、苷元設(shè)法抑制酶的活性（加熱、拌碳酸鈣、醇）避免與酸、堿接觸極性溶劑（甲醇、乙醇、沸水）提取利用酶的活性（加水、30～40℃、24～48ｈ）加酸水解或堿水解、預(yù)發(fā)酵等有機(jī)溶劑（醇、苯、氯仿、石油醚）提取

提取液濃縮濃縮液（含大量極性雜質(zhì)）

編輯課件溶劑法（溶劑沉淀-水液加丙酮或乙醚；溶劑萃取法-乙酸乙酯、正丁醇）大孔樹脂法（先水洗-無(wú)機(jī)鹽、糖、肽類，不同濃度的乙醇洗苷類）分離：色譜方法（為主）

反相硅膠色譜：Rp-18、Rp-8（極性成分適用）；水-甲醇或水-乙腈為流動(dòng)相葡聚糖凝膠色譜：SephedexLH-20(有機(jī)相適用)不同濃度的乙醇為洗脫劑各種單體成分

編輯課件五、苷的檢識(shí)一．化學(xué)檢識(shí)

水解苷糖+苷元（鑒別特點(diǎn)和意義）菲林試劑陰性（-）陽(yáng)性（+）（-）還原糖特有多倫試劑陰性（-）陽(yáng)性（+）（-）還原糖特有Molish反應(yīng)陽(yáng)性（+）陽(yáng)性（+）（-）苷與苷元的鑒別（ａ-萘酚、濃硫酸）編輯課件二．色譜檢識(shí)

1．薄層色譜（分配原理）

硅膠正相色譜硅膠反相色譜固定相硅膠表面吸附的水Rp-18、Rp-8展開劑正丁醇-乙酸-水（4：1：5，上層）氯仿-甲醇氯仿-甲醇-水（65：35：10，下層）甲醇-水（三元系統(tǒng)）（二元系統(tǒng)）適用范圍大多數(shù)苷（極性偏大）極性較小的苷編輯課件固定相水展開劑正丁醇-乙酸-水（4：5：1，上層）正丁醇-乙醇-水（4：2：1）水飽和的苯酚顯色劑苯胺-鄰苯二甲酸試劑，間苯二酚-鹽酸試劑（薄層、紙層均可）茴香醛-硫酸、間苯二酚-硫酸、ａ-萘酚-硫酸（僅薄層適宜）（主要針對(duì)苷中糖及糖的顯色，針對(duì)苷元的顯色見各章節(jié)）2．紙色譜（分配原理）編輯課件六、苷類的結(jié)構(gòu)研究苷類結(jié)構(gòu)研究的一般程序：

1.物理常數(shù)的測(cè)定。Mp.[ａ]等。2.分子式的測(cè)定——質(zhì)譜分析法（廣泛采用）電子轟擊質(zhì)譜（EI-MS）：不易獲得分子離子峰（極性大）化學(xué)電離質(zhì)譜（CI-MS）場(chǎng)解吸質(zhì)譜（FD-MS）：常用快原子轟擊質(zhì)譜（FAB-MS）：常用高分辨快原子轟擊質(zhì)譜（HR-FAB-MS）：能直接測(cè)出分子式編輯課件3.組成苷的苷元、糖的鑒定

（1）苷元的結(jié)構(gòu)鑒定（見各章節(jié)）（2）糖的種類鑒定紙色譜（PC）：分配原理，BAW系統(tǒng)，與對(duì)照品共色譜鑒定薄層色譜（TLC）：硅膠（硼酸溶液或無(wú)機(jī)鹽溶液制-增加上樣量）氣相色譜（GLC）：水解、制備TMS衍生物（具揮發(fā)性），用對(duì)照品tR鑒定超導(dǎo)FT-NMR光譜:苷中各糖的不同質(zhì)子的δ、J與標(biāo)準(zhǔn)糖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較鑒定苷中各糖的不同碳原子的δ與標(biāo)準(zhǔn)糖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較鑒定編輯課件（3）糖的數(shù)目的測(cè)定

●光密度掃描法測(cè)定各糖斑點(diǎn)含量，計(jì)算各糖分子比，推算組成苷的糖的數(shù)目●質(zhì)譜法測(cè)定苷及苷元的分子離子峰（分子量），計(jì)算其差值，求出糖的數(shù)目●1H-NMR譜:端基質(zhì)子的信號(hào)（δ大-處于低場(chǎng)）數(shù)目●全乙?；蛉谆镆阴Ｑ趸⒓籽趸盘?hào)（δ、J）的數(shù)目●13C-NMR譜:端基碳原子信號(hào)（δ90～112ppm）的數(shù)目●苷分子總碳信號(hào)數(shù)目減去苷元的碳信號(hào)數(shù)目,推算糖的數(shù)目

編輯課件4、苷元與糖、糖與糖之間連接位置的測(cè)定

（1）苷元與糖之間連接位置的測(cè)定

13C-NMR譜法：利用苷化位移規(guī)律，將苷與苷元的碳譜相比較即可鑒別醇羥基苷化，苷元ａ-碳向低場(chǎng)位移（δ+4～10ppm），β-碳向高場(chǎng)位移（-0.9～-4.6ppm）酚羥基苷化,苷元ａ-碳向高場(chǎng)位移，β-碳向低場(chǎng)位移編輯課件化學(xué)方法:將苷的全甲基化物進(jìn)行甲醇解，鑒定（與對(duì)照品共色譜）未全甲醚化的單糖，游離羥基所在位置即糖與糖之間的連接位置。13C-NMR譜法：利用苷化位移規(guī)律，將苷與相應(yīng)單糖的碳譜數(shù)據(jù)相比較即可鑒別。糖與糖相連，內(nèi)側(cè)糖連接糖的碳原子移向低場(chǎng)（δ4～7ppm）相鄰碳原子移向高場(chǎng)（δ-1～-4ppm）（2）糖與糖之間連接位置的測(cè)定編輯課件5、糖與糖之間連接順序的確定

苷

緩和酸水解、酶解乙酰解全甲基化甲醇解

部分苷鍵斷裂的裂解產(chǎn)物

推斷

分析

編輯課件波譜分析法

質(zhì)譜（MS）法:主要利用質(zhì)譜中歸屬于有關(guān)糖基的碎片離子峰或各種分子離子脫糖基的碎片離子峰，可對(duì)糖的連接順序作出判斷。EI-MS(需作成全甲基化、乙?；蛉谆杳鸦?常見各單糖及雙糖的全乙酰化物、TMS衍生物碎片離子峰見書。FD-MS或FAB-MS：常出現(xiàn)各種脫去不同程度糖基的碎片離子峰。核磁共振（NMR）法：13C-NMR譜碳原子的自旋-弛豫時(shí)間（T1）的大小推斷。

NT1隨糖鏈距離的增加而增大編輯課件6、苷鍵構(gòu)型的確定（1）利用酶水解法——(酶的專屬性)（2）利用開勒（Klyne）經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算Δ[M]D=[M]D苷-[M]D苷元與各糖的一對(duì)甲苷（ａ-、β-）的分子比旋度相比較，與ａ-甲苷接近，則該苷鍵構(gòu)型為ａ-構(gòu)型與β-甲苷接近，則該苷鍵構(gòu)型為β-構(gòu)型編輯課件（3）利用核磁共振（NMR）確定苷鍵構(gòu)型13C-NMR譜：利用端基碳原子的化學(xué)位移判斷苷鍵構(gòu)型：除D-甘露糖、L-鼠李糖外，絕大多數(shù)單糖甲苷，其ａ-型與β-型的化學(xué)位移相差4ppm.利用端基碳原子與端基質(zhì)子的偶合常數(shù)判斷苷鍵構(gòu)型：ａ-甲苷J(rèn)C1-H1≈170Hzβ-甲苷J(rèn)C1-H1≈160HzΔδ10ppm編輯課件1H-NMR譜：利用端基質(zhì)子偶合常數(shù)的大小判斷苷鍵構(gòu)型依據(jù)相鄰碳原子上質(zhì)子偶合常數(shù)的大小與二者之間的立體夾角有關(guān)H-2ˊ為ａ鍵的糖（葡萄糖、木糖、半乳糖）H-2ˊ為e鍵的糖（鼠李糖、甘露糖）ａ-苷鍵β-苷鍵ａ-苷鍵β-苷鍵J1ˊ2=2～3.5HzJ1ˊ2ˊ=6～9HzJ1ˊ2ˊ=2HzJ1ˊ2ˊ2Hz(Jae、Ф60O)（Jaa、180）（Jee、60）（Jae、60O）

J1ˊ2不相等J1ˊ2相等

意義可以用于構(gòu)型的判斷不能用于構(gòu)型的判斷編輯課件ａ-D-葡萄糖苷ａ-L-鼠李糖苷J(rèn)1ˊ2=Jae=2～3HzJ1ˊ2=Jae=2Hz

β-D-葡萄糖苷β-L-鼠李糖苷J(rèn)1ˊ2=Jaa=6～9HzJ1ˊ2=Jae=2Hz

編輯課件波譜分析在糖苷結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用總結(jié)

MS1H-NMR13C-NMR

糖種類糖各質(zhì)子的δ、J糖的碳信號(hào)（與標(biāo)準(zhǔn)糖對(duì)照）（與標(biāo)準(zhǔn)糖對(duì)照）

糖數(shù)目分子量之差端基質(zhì)子信號(hào)數(shù)端基碳信號(hào)數(shù)（苷-苷元）（位于低場(chǎng)）（δ90～112ppm）衍生物信號(hào)數(shù)碳信號(hào)之差（甲氧基特征）（苷-苷元信號(hào)差）（乙酰氧基特征）編輯課件苷元與糖苷化位移規(guī)律連接位置（苷與苷元碳譜相比較）

糖與糖苷化位移規(guī)律連接位置（苷與各糖碳譜相比較）

糖與糖各糖碎片離子峰自旋-弛豫時(shí)間連接順序（與特征性末端糖（末端糖的NT1最大）雙糖數(shù)據(jù)相比較）

苷鍵構(gòu)型端基質(zhì)子J1-2端基碳δａ-型2～3Hz(ａ、β相差4ppm)β-型6～9Hz端基碳JC-H（H-2ˊ為ａ鍵）ａ-甲苷170Hzβ-甲苷160Hz（Δδ10ppm