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多糖结构解析


(1)高碘酸消耗量:用0.01mol/L标准碘液滴定高碘酸 消耗量 (2)甲酸成: 将样品溶液加少量乙二醇,放置10分钟 后(以中止反应还原剩余的高碘酸),然后用0.01mol/L 氢氧化钠滴定甲酸的释放量。 (3)降解:上述反应物加入1ml乙二醇、对蒸馏水透析 24小时。减压浓缩至小体积,加硼氢化钠还原。 用2 N 硫酸水解(100℃,6hr),碳酸钡中和 纸层析(需标样)、薄层色谱层析、气相层析
(3)透析 产物加蒸馏水稀释一倍,蒸馏水透析2-3天(换水) (4)真空干燥(或冻干),得部分甲基化多糖,需进一步 甲基化 (5)进一步甲基化: 重复1-4的Hakomori methods 氧化银法 (6)产物:甲基化产物用氯仿溶解,萃取,收集氯仿层, 干燥得甲基化糖。 甲基化产物分析 气相色谱法。
O H O O C H 3 O H OC H 3
C H 3
O C H 3 O H H O C 3 O H O C H 3
O H H O H C 3 O H H O C 3 C H 3 O H O O O H O C H 3 O C H 3 C H 3 C H 3 C H 3 OH
n
O C H 3 C H 3 H
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
3、甲基化(单糖残基的连接方式) 是用甲基化试剂将糖分子中的游离羟基甲基 化成甲醚,然后水解,检识这些甲基糖产物,就 可能推测组成多糖分子中单糖间连接的位置(羟 基所在的位置,即为原来单糖残基的连接点)。 (氢化钠、碘甲烷) (1)制备负碳离子:无水二甲亚砜30ml于100ml试 剂瓶中,通入氮气几分钟后,加入1.5gNaH,渐 渐加温,然后恒温在65-70℃4-6小时。最终颜色 为墨绿色。整个过程通氮,并搅拌。
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。 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%。
m / e 1 0 1
OCH 3 OCH 3 O COCH 3
m / e 7 1
由161、205进一步裂解为71.87.101.129.145。
-乙醇
OCH 3 OCH 3 OCH 3
(碘甲烷) 以(1→4)葡聚糖为例: (甲基化) O H
(甲醚甲基化糖)
O H O
O H O O H OH O H O H H O H O H O H H H O H H O H O H H O H O H
4
O H H O H H H O H O H
O
H O HH OH H NhomakorabeaH
O H
n
O
O
H C 3
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。 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。
(2)多糖甲基化 精确称取纯多糖200mg,加35ml无水二甲亚砜, 通氮下搅拌至完全溶解后,加入18-20ml制备的 负碳离子液,通氮下搅拌4-6小时,然后加入8ml 碘甲烷,通氮条件下搅拌1-2小时后,停止通 氮,继续搅拌过夜。 注:糖液加入负碳离子后,液渐变为橙黄色;加碘 甲烷后液由混浊变清彻。
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
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 H
1→、1→6键型
2 CH OH H 2 2 I O CH OH H 4 O N a B H 2 + 4 O H O HH CHOH + CHO C H O H H O 2 H O CH OH 2 2 0 O O + OHC CH OH H O H C H O H 2 2 H C O O H
O
O OCH3
45
断裂方式如下: 主要碎片(m/e)为:45.117.161.205
OCH 3 COCH 3 OCH 3
甲 醇
OCH 3
O COCH 3 H C m 2 / e 1 2 9 OCH 3 OCH 3
乙 烯 酮
H C 2
OCH 3 O H
m / e 8 7
OCH 3
乙 醇
甲 醛
C H 2
m / e 1 6 1
(2,3,6- O-三甲基Glc)
O H O H
COCH3 CH3 117 161 CH3 CH3
(1)各种单糖甲基化衍生物的基峰均为43, 为CH3CO+ ; (2)被甲基化,乙酰化的单糖分子中,带有 甲氧基的碳原子容易与相邻碳原子间发生断键,形成 正离子。
205
CH3 O H H
161
O
205
C H 3
C H O H
O H
以1→2位键合(1→2,6类似)
C H O H 2 CH OH H 2 I O H 4 O N a B H + 4 O H O HH CHOH 2 CHO C H O H H O H O 2 2 0 OHC O O H O H C 2 CH OH H O H O 2 O
(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
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 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→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。
1
O
O
+ H C SC H C SC H H N a 3 3 3 NaOH 2
+
(二甲基亚砜)
(二甲基亚砜磺酰阴离子)
O
2 3
O
- + - + H C S C H N aR OHR 3 O N aH 2 C S C H
+
+ 3
3
(糖)
- + O N a I H C R + 3
(糖羟基-醇钠)
R N a I O C H + 3
O
(水解、还原)
OC H 3
O H 3O C H 3 O O H H C 3 H O C H 3
OC H 3 O H H O C 3 H C 3 O C H 3
O C H 3 O H H O H O H OC H 3
+n
O H H
+1
O H H
(2,3,4,6-O-四甲基Glc)
(2,3,6- O-三甲基Glc)
O
CH OH 2
O H
CH OH 2
C H O H 2
CH OH 2
以1→4位键合(1→4,6类似)
O I H O 4 O N a B H + CHOH CH O 4 H O H 2 O H H CH OH 2 + O H O CH O 0 2 2 O HOHC O O OHC OHC O H O H C 2 H O H CH OH 2
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