多糖结构解析ppt课件
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1、过（高）碘酸氧化 原理：可选择性断裂糖分子中连二羟基或连三羟基，生成
相应的多糖醛、甲醛或甲酸。 结果：
1 2或1 4键：每个糖基仅消耗一个分子的高碘 酸，无甲酸释放。
1 3位键：不被高碘酸氧化 1 6位键：消耗两个分子高碘酸，同时释放一个分 子甲酸。 然后用0.1mol/L氢氧化钠溶液滴定甲酸释放量。 防止发生超氧化：控制pH3-5；避光；空白对照实验
单糖逐个被剥落的碱降解反应常称为“剥皮反应”。分析多糖碱降 解所得到的醛酸就可推断出原来单糖的键型。酶降解反应发生在分 子的非还原端。 过碘酸及其盐的氧化反应
多糖的非还原末端或非末端的（1→6）键与邻三元醇相似，其与 过碘酸盐作用则糖环开裂得到一分子比例的甲酸而消耗二分子比例 之过碘酸盐。非末端的（1→2）或（1→4）键与邻二元醇相似，其 开裂后产生二分子醛而消耗一分子比例之过碘酸盐。对于非末端的 （1百度文库3）键或C-2和C-4有分枝的则不受过碘酸盐影响。因此多糖氧 化后定量测定过碘酸盐的消耗、甲酸的生成和剩余糖的比例，就可 确定多糖中各种单糖的键型及其比例。
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一、组成成分分析
1、酸水解 1-3N硫酸，100℃，水解6-8小时。用碳酸钡 中和，G4漏斗过滤，蒸发皿蒸干。
气相色谱分析 纸层析（PG）：
展开剂： 正丁醇∶乙酸∶水=4∶1∶5； 正丁醇∶吡啶∶水=6∶4∶3
显色剂：常用硝酸银显色剂 A：16%硝酸银水溶液∶丙酮=1∶9（V/V） B：1%NaOH乙醇溶液（W/V） C：6 mol/L氢氧化铵
部分酸水解
控制水解条件得到几个单糖连在一起的寡聚糖。水解得到的较低 分子量的寡聚糖可用凝胶过滤、离子交换和分配层析等方法分离。 其中最常用的为硅胶挤压层析和碳柱层析以及后来发展起来的高压 液相层析。解析寡糖结构较多糖简便的多，但需减少回复现象，水 解时多糖的浓度小于5%。
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碱降解反应 碱降解通常发生在单糖的羟基或羧基连接的酯上。多糖还原端的
3、碱降解 4、酶解
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二、糖与蛋白之间连接键型分析
β-消除反应
原理：糖温和条件下稀碱水解，可以把与肽链上丝氨酸 的羟基或苏氨酸的羟基相连的单糖或糖链水解下来。与 天冬酰胺相连的N-型连键则不能被稀碱水解下来。所 以，β-消除反应在糖蛋白的结构分析中，常被用来区别糖 链的连接性质。
方法：将糖样品用浓度为0.2mol/L的NaOH溶解，在60℃ 水浴反应1hr.。以0.2mol/L的NaOH溶液为参比，在230270nm范围内扫描。
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1→、1→6键型
O H
+ H
H
O 2IO 4-
O H H
C H 3 O
C H 2O H
N aB H 4
O
H O
0
H O H
CHO
+O
H C O O H
HCOC H 2O H
H O H 2C
C2H OH
H +
C2H OH CHOH
OH 2 OC2H O
C2H O H
H
以1→2位键合(1→2,6类似)
O H
H
O
H
O H H
HO
0
H O H
C2H OH
CH2O H
IO -4
O N aB H 4
O H+
C2H OH
CH OO HCOOC H 2O HH O H 2C
OH 2O2CHOH
O
C2H OH
以1→4位键合(1→4,6类似)
O H
C2 O HH
C H 2 O H
C2 O HH
+ H
O
H
O HH
.
多糖结构测定的意义
从天然物质中分离得到的单体多糖化合物即 使具有很强的活性与具有较大的安全性，但如果 结构不清楚，则无法进一步开展其药理学与毒理 学研究，也就不可能进行人工合成或结构修饰改 造工作，更谈不上进行高质量的新药开发研究， 其学术及应用价值将会大大降低。
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结构研究的主要程序
(1)初步推断化合物类型 1注意观察样品在提取、分离过程中的行为。 2测定有关理化性质，如不同pH，不同溶剂中的溶解
结果判断：在270nm处无明显吸收峰增加，提示：糖与蛋 白之间的连接键属非O-型糖苷键。
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三、结构研究的化学方法
完全酸水解
阐明结构的第一步就是鉴别多糖的单糖组成。多糖酸水解是常用 的方法。多糖水解的难易与其组分中单糖的性质、单糖环的形状和 糖苷键的构型等有关；含有糖醛酸或氨基糖的多糖不易水解，α型较 β型易水解，吡喃型戊聚糖较吡喃型己聚糖易水解，呋喃糖苷键一般 较吡喃糖苷键易水解。水解后中和水解液，然后用层析方法分析， 常用的层析方法有纸层析、纤维粉薄层层析和气相层析。近几年这 种酸水解方法分析已经达到完全自动化。
多糖（Polysaccharide）是天然大分子物质， 是天然化合物中最大族之一。多糖结构的分析较 蛋白质结构分析复杂，一方面是因为组成多糖的 单糖品种繁多（目前已知的单糖有200多种）； 另一方面即使只有一种单糖组成的多糖其连接方 式的不同以及可能有分枝（蛋白质没有分枝）， 所以多糖的结构种类就很多，不容易分析。
O
0
H O H
IO -4
O N a B H 4
O H + CHO CH 2 O H
OOO HC HO C
OH C O H 2 O 2 H CHO H 2 O H C2 O H OH H CC 2 O H
以1→3位键合(1→3,6、1→2，3、1→2，4、1→3，4、1→2，3，4类似)
度及层析行为，灼烧实验，化学定性反应等。 3 结合文献调研。
(2)测定分子式,计算不饱和度 1、元素定量分析 2、分子量测定 3、同位素峰法 4 、HI – MS等
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(3)确定分子式中含有的官能团（基本骨架等的结构分 析）
1、官能团的定性及定量 2、测定并解析化合物的有关光谱 （UV,IR,MS,HNMR,CNMR等） (4) 推断并确定分子的平面结构 1、 结合文献调研 2 、结合光谱解析及官能团定性定量分析结果。 (5)推断并确定分子的主体结构 1、测定CD或ORD谱 2、测定NOE,NOESY或ZD-NMR谱 3、进行X射线晶体衍射分析或人工合成
①喷试剂A，室温风干；②将纸浸入B液中，待斑点显色；③再浸 入C中以洗去滤纸上的氧化银；④. 水冲洗1小时左右，风干，显棕黑 色斑点。
2、乙酰解 冰醋酸溶液加入少许硫酸进行 乙酰解，可以生成乙酰化单糖通过气相色 谱鉴定。 原因：因为1-6糖苷键多糖对酸水解相对 稳定一些，但在乙酰解中则优先断裂，有 利于结构的研究。
1、过（高）碘酸氧化 原理：可选择性断裂糖分子中连二羟基或连三羟基，生成
相应的多糖醛、甲醛或甲酸。 结果：
1 2或1 4键：每个糖基仅消耗一个分子的高碘 酸，无甲酸释放。
1 3位键：不被高碘酸氧化 1 6位键：消耗两个分子高碘酸，同时释放一个分 子甲酸。 然后用0.1mol/L氢氧化钠溶液滴定甲酸释放量。 防止发生超氧化：控制pH3-5；避光；空白对照实验
单糖逐个被剥落的碱降解反应常称为“剥皮反应”。分析多糖碱降 解所得到的醛酸就可推断出原来单糖的键型。酶降解反应发生在分 子的非还原端。 过碘酸及其盐的氧化反应
多糖的非还原末端或非末端的（1→6）键与邻三元醇相似，其与 过碘酸盐作用则糖环开裂得到一分子比例的甲酸而消耗二分子比例 之过碘酸盐。非末端的（1→2）或（1→4）键与邻二元醇相似，其 开裂后产生二分子醛而消耗一分子比例之过碘酸盐。对于非末端的 （1百度文库3）键或C-2和C-4有分枝的则不受过碘酸盐影响。因此多糖氧 化后定量测定过碘酸盐的消耗、甲酸的生成和剩余糖的比例，就可 确定多糖中各种单糖的键型及其比例。
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一、组成成分分析
1、酸水解 1-3N硫酸，100℃，水解6-8小时。用碳酸钡 中和，G4漏斗过滤，蒸发皿蒸干。
气相色谱分析 纸层析（PG）：
展开剂： 正丁醇∶乙酸∶水=4∶1∶5； 正丁醇∶吡啶∶水=6∶4∶3
显色剂：常用硝酸银显色剂 A：16%硝酸银水溶液∶丙酮=1∶9（V/V） B：1%NaOH乙醇溶液（W/V） C：6 mol/L氢氧化铵
部分酸水解
控制水解条件得到几个单糖连在一起的寡聚糖。水解得到的较低 分子量的寡聚糖可用凝胶过滤、离子交换和分配层析等方法分离。 其中最常用的为硅胶挤压层析和碳柱层析以及后来发展起来的高压 液相层析。解析寡糖结构较多糖简便的多，但需减少回复现象，水 解时多糖的浓度小于5%。
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碱降解反应 碱降解通常发生在单糖的羟基或羧基连接的酯上。多糖还原端的
3、碱降解 4、酶解
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二、糖与蛋白之间连接键型分析
β-消除反应
原理：糖温和条件下稀碱水解，可以把与肽链上丝氨酸 的羟基或苏氨酸的羟基相连的单糖或糖链水解下来。与 天冬酰胺相连的N-型连键则不能被稀碱水解下来。所 以，β-消除反应在糖蛋白的结构分析中，常被用来区别糖 链的连接性质。
方法：将糖样品用浓度为0.2mol/L的NaOH溶解，在60℃ 水浴反应1hr.。以0.2mol/L的NaOH溶液为参比，在230270nm范围内扫描。
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1→、1→6键型
O H
+ H
H
O 2IO 4-
O H H
C H 3 O
C H 2O H
N aB H 4
O
H O
0
H O H
CHO
+O
H C O O H
HCOC H 2O H
H O H 2C
C2H OH
H +
C2H OH CHOH
OH 2 OC2H O
C2H O H
H
以1→2位键合(1→2,6类似)
O H
H
O
H
O H H
HO
0
H O H
C2H OH
CH2O H
IO -4
O N aB H 4
O H+
C2H OH
CH OO HCOOC H 2O HH O H 2C
OH 2O2CHOH
O
C2H OH
以1→4位键合(1→4,6类似)
O H
C2 O HH
C H 2 O H
C2 O HH
+ H
O
H
O HH
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多糖结构测定的意义
从天然物质中分离得到的单体多糖化合物即 使具有很强的活性与具有较大的安全性，但如果 结构不清楚，则无法进一步开展其药理学与毒理 学研究，也就不可能进行人工合成或结构修饰改 造工作，更谈不上进行高质量的新药开发研究， 其学术及应用价值将会大大降低。
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结构研究的主要程序
(1)初步推断化合物类型 1注意观察样品在提取、分离过程中的行为。 2测定有关理化性质，如不同pH，不同溶剂中的溶解
结果判断：在270nm处无明显吸收峰增加，提示：糖与蛋 白之间的连接键属非O-型糖苷键。
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三、结构研究的化学方法
完全酸水解
阐明结构的第一步就是鉴别多糖的单糖组成。多糖酸水解是常用 的方法。多糖水解的难易与其组分中单糖的性质、单糖环的形状和 糖苷键的构型等有关；含有糖醛酸或氨基糖的多糖不易水解，α型较 β型易水解，吡喃型戊聚糖较吡喃型己聚糖易水解，呋喃糖苷键一般 较吡喃糖苷键易水解。水解后中和水解液，然后用层析方法分析， 常用的层析方法有纸层析、纤维粉薄层层析和气相层析。近几年这 种酸水解方法分析已经达到完全自动化。
多糖（Polysaccharide）是天然大分子物质， 是天然化合物中最大族之一。多糖结构的分析较 蛋白质结构分析复杂，一方面是因为组成多糖的 单糖品种繁多（目前已知的单糖有200多种）； 另一方面即使只有一种单糖组成的多糖其连接方 式的不同以及可能有分枝（蛋白质没有分枝）， 所以多糖的结构种类就很多，不容易分析。
O
0
H O H
IO -4
O N a B H 4
O H + CHO CH 2 O H
OOO HC HO C
OH C O H 2 O 2 H CHO H 2 O H C2 O H OH H CC 2 O H
以1→3位键合(1→3,6、1→2，3、1→2，4、1→3，4、1→2，3，4类似)
度及层析行为，灼烧实验，化学定性反应等。 3 结合文献调研。
(2)测定分子式,计算不饱和度 1、元素定量分析 2、分子量测定 3、同位素峰法 4 、HI – MS等
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(3)确定分子式中含有的官能团（基本骨架等的结构分 析）
1、官能团的定性及定量 2、测定并解析化合物的有关光谱 （UV,IR,MS,HNMR,CNMR等） (4) 推断并确定分子的平面结构 1、 结合文献调研 2 、结合光谱解析及官能团定性定量分析结果。 (5)推断并确定分子的主体结构 1、测定CD或ORD谱 2、测定NOE,NOESY或ZD-NMR谱 3、进行X射线晶体衍射分析或人工合成
①喷试剂A，室温风干；②将纸浸入B液中，待斑点显色；③再浸 入C中以洗去滤纸上的氧化银；④. 水冲洗1小时左右，风干，显棕黑 色斑点。
2、乙酰解 冰醋酸溶液加入少许硫酸进行 乙酰解，可以生成乙酰化单糖通过气相色 谱鉴定。 原因：因为1-6糖苷键多糖对酸水解相对 稳定一些，但在乙酰解中则优先断裂，有 利于结构的研究。