苷的結(jié)構(gòu)和分類.ppt

1,第三章,苷 類,2,第一節(jié) 苷的結(jié)構(gòu)和分類,苷的含義糖和糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等與另一非糖物質(zhì)通過(guò)糖的端基碳原子連結(jié)而成的一類化合物。以葡萄糖為例。,3,D葡萄糖苷,苷鍵原子 苷元 苷鍵 端基碳原子,4,苷 元 + 糖 苷,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）,-型 （同側(cè)）,-型 （異側(cè)）,多形成,D葡萄糖,- L鼠李糖,5,糖的類型：,單糖 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）,6,糖醛酸：D葡萄糖醛酸(glucuronic acid)； D半乳糖醛酸(galacturonic acid) 糖醇： D甘露醇(mannitol). 去氧糖（強(qiáng)心苷多見(jiàn)）： D洋地黃毒 （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）,7,低聚糖：由2 9個(gè)單糖基組成 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 ),8,植物體內(nèi)常見(jiàn)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,9,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),10,新橙皮糖( neohesperidose ) 槐 糖(sophorose),11,苷的結(jié)構(gòu)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。,12,紅景天苷（醇苷）,苦杏仁苷 （氰苷）,13,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(niǎo)苷等，生化中多見(jiàn)。 4、碳苷：蘆薈苷.,黑芥子苷（硫苷）,14,腺苷（氮苷）,蘆薈苷 （碳苷）,山慈姑苷A R=H,山慈姑苷B R=OH (酯苷),15,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 按糖鏈數(shù)目：?jiǎn)翁擎溰铡㈦p糖鏈苷、三糖鏈苷,16,第二節(jié) 苷的性質(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)大小及助色團(tuán) 有無(wú)） 氣味 一般無(wú)味；個(gè)別對(duì)黏膜有刺激性（皂苷）,17,三、溶解性,水 甲（乙）醇 乙醚（苯） 石油醚 苷元（親脂性） - + + +（-） 苷 （親水性） + + - -,二、旋光性 苷都有旋光性（糖和/或苷元）， 且呈左旋。糖為右旋。,18,苷鍵的裂解（ 酸水解、酶解、堿水解、乙酰解、氧化開(kāi)裂法等） （一）酸水解：反應(yīng)機(jī)理（以葡萄糖為例）,19,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,影響苷鍵原子質(zhì)子化的因素,20,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）,21,3五碳糖苷 甲基五碳糖苷 六碳糖苷 七碳糖苷 糖醛酸苷（空間位阻小） （大） 42氨基糖苷 脂肪族苷 （苷元供電性）,22,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(kāi)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,23,-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）,-D-葡萄糖苷（C-苷） 帶醛基的苷元,24,（二）酶水解：酶水解的特點(diǎn)及意義,條件溫和 高度專屬性： （水、3040） 苷酶 苷 （麥芽糖酶 水解 -葡萄糖苷鍵） 苷酶 苷 （苦杏仁酶 水解 -葡萄糖苷鍵 和其他六碳糖的苷鍵） 獲得真正苷元 苷鍵構(gòu)型（、）的判斷,25,（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、吸電子基團(tuán)的苷類（苷鍵原子的正電性）易為堿水解。,26,（四）乙酰解,多糖苷,醋酐+酸（濃硫酸、 高氯酸、氯化鋅）,乙?；瘑翁恰?乙?；途厶?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,27,第三節(jié) 苷的提取分離,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)）,28,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、3040、2448） 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)）,29,簡(jiǎn)單回流裝置,30,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(shù)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,31,第四節(jié) 苷的檢識(shí),一、化學(xué)檢識(shí) 苷 水 解 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 （-萘酚、濃硫酸）,32,二、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(kāi)劑 正丁醇-乙酸-水 氯仿-甲醇 （4：1：5 ，上層） 氯仿-甲醇-水 甲醇-水 （65：35：10，下層） （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,33,2紙色譜（分配原理） 固定相： 水 展開(kāi)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,34,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、 -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(jiàn)各章節(jié)）,35,第五節(jié) 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. 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）,36,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)出分子量。,37,3.組成苷的苷元、糖的鑒定,（1）苷元的結(jié)構(gòu)鑒定（見(jiàn)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）,38,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、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 與標(biāo)準(zhǔn)糖數(shù)據(jù)進(jìn)行比較鑒定,39,（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 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) （大 - 處于低場(chǎng)）數(shù)目,40,全乙酰化或全甲基化物乙酰氧基、甲氧基信號(hào)（、 J）的數(shù)目 13C-NMR譜: 端基碳原子信號(hào)（90 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,41,4.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,42,醇羥基苷化，苷元-碳向低場(chǎng)位移（+410ppm），-碳向高場(chǎng)位移（-0.9-4.6ppm） 酚羥基苷化,苷元-碳向高場(chǎng)位移 ，-碳向低場(chǎng)位移,43,（2）糖與糖之間連接位置的測(cè)定 化學(xué)方法: 將全甲基化苷進(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 。,44,糖與糖相連，內(nèi)側(cè)糖連接糖的碳原子移向低場(chǎng)（47 ppm） 相鄰碳原子移向高場(chǎng)（ -1-4 ppm）,45,5.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,46,（2）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?硅醚化物)常見(jiàn)各單糖及雙糖的全乙?；?、 TMS衍生物碎片離子峰見(jiàn)書(shū).,47,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,48,6.苷鍵構(gòu)型的確定,（1）利用酶水解法(酶的專屬性) （2）利用開(kāi)勒（Klyne）經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算 MD = M D苷-M D苷元,49,與各糖的一對(duì)甲苷（-、-）的分子比 旋度相比較， 與-甲苷接近，則該苷鍵構(gòu)型為-構(gòu)型 與-甲苷接近，則該苷鍵構(gòu)型為-構(gòu)型,50,（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-型與-型的化學(xué)位移相差4ppm.,51,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： -甲苷 JC1-H1170Hz -甲苷J(rèn)C1-H1160Hz 10ppm,52,1H-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-2為鍵的糖 （葡萄糖、木糖、半乳糖）,H-2為e鍵的糖 （鼠李糖、甘露糖）,-苷鍵 -苷鍵 -苷鍵 -苷鍵 J12 = 23.5Hz J12= 69Hz J12= 2 Hz J122 Hz (Jae、60O) （Jaa、180） （Jee、60） （Jae、60O）,J12不相等 J12相等,意義,可以用于構(gòu)型的判斷 不能用于構(gòu)型的判斷,53,-D-葡萄糖苷 -L-鼠李糖苷 J12 = Jae = 23 Hz J12 = Jae = 2 Hz,-D-葡萄糖苷 -L-鼠李糖苷 J12 = Jaa = 69 Hz J12 = Jae = 2 Hz,54,波譜分析在糖苷結(jié)構(gòu)測(cè)定中 的應(yīng)用總結(jié),MS 1H-NMR 13C-NMR 糖種類 糖各質(zhì)子的、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）,55,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）,MS 1H-NMR 13C-NMR 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)） （90112ppm） 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）,56,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 -型23Hz (、相差4ppm) -型69Hz 端基碳JC-H （H-2為鍵） -甲苷 170Hz -甲苷 160Hz （10ppm）,57,苷類思考題：,1、掌握苷的組成特點(diǎn)（含義）。 2、熟悉糖的分類，掌握重要糖的結(jié)構(gòu)及構(gòu)型（絕對(duì)、相對(duì)構(gòu)型）的判斷方法。 3、熟悉苷的分類方法，掌握重要的分類方法及代表化合物。 4、熟悉苷類的一般性狀、旋光性，掌握其溶解性的一般規(guī)律。,58,5、熟悉苷類裂解的一般方法。 6、掌握酸水解的原理、關(guān)鍵及影響酸水解的因素（水解規(guī)律）。 7、熟悉二相酸水解的方法，掌握該法在苷鍵裂解中的意義。 8、掌握酶解的特點(diǎn)及在苷鍵裂解中的重要意義。 9、掌握酶解的最佳條件及意義。,59,10、掌握抑制或殺滅酶活性的常用方法及意義。 11、熟悉常用的乙酰解試劑、方法及在低聚糖苷結(jié)構(gòu)研究中的作用。 12、掌握氧化開(kāi)裂法（Smith降解法）用于苷鍵裂解的原理及意義。 13、掌握以提取苷為目的時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題及提取方