糖化學基礎反應合成分離及結構

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《糖化學基礎反應合成分離及結構》，作 者蔡孟深、李中軍，類 別基礎化學，出版社化學工業出版社，出版時間2007年2月，頁 數456 頁，定 價69 元，開 本16 開，裝 幀平，ISBN978-7-5025-9294-3。

內容簡介

本書共分12章，內容包括糖化學的基礎知識、糖類化合物的合成、分離與結構解析，以及糖化學在藥物和酶方面的應用、糖生物化學及最新研究進展。重點介紹了糖化學合成中的保護基化學、糖的化學反應、寡糖的固相合成與組合合成及其合成策略、糖物質的分離純化與結構鑑定。本書可作為相關專業的本科生和研究生的教材，也可供糖化學、糖生物學領域的科研及教學人員參考。

目錄

第1章糖類的命名、分類及結構1

1.1引言1

1.1.1歷史背景1

1.1.2糖的重要性1

1.1.3定義及範圍2

1.1.4糖的分類2

1.2單糖的結構、構型及構象2

1.2.1單糖的結構2

1.2.2非環單糖的構型3

1.2.2.1Fischer投影式3

1.2.2.2相對及絕對構型3

1.2.2.3碳鏈的延長及降解4

1.2.2.4D及L族4

1.2.2.5非環式D-葡萄糖的構型5

1.2.3環狀結構及端基構型9

1.2.3.1單糖的環狀結構9

1.2.3.2單糖的端基構型11

1.2.3.3Haworth透視式12

1.2.4單糖的構象14

1.2.4.1呋喃糖環構象14

1.2.4.2吡喃糖環的構象15

1.2.4.3端基效應17

1.2.4.4側鏈構象19

1.2.5單糖的命名19

1.2.6單糖衍生物23

1.2.7糖醇23

1.2.8環醇23

1.3簡單寡糖的結構24

1.3.1寡糖的結構24

1.3.2寡糖的構象性質27

1.3.3環糊精28

1.4多糖的結構28

1.4.1澱粉29

1.4.2糖原29

1.4.3纖維素29

1.4.4殼多糖30

1.4.5胞壁質30

1.4.6果膠30

1.4.7葡聚糖31

1.4.8氨基多糖31

1.4.9蛋白多糖32

1.5DNA、RNA、核苷酸及核苷的結構33

第2章保護基34

2.1引言34

2.2端基保護基36

2.3酯類保護基38

2.3.1乙酸及苯甲酸酯38

2.3.2新戊酸酯39

2.3.3氯、溴及氟乙酸酯39

2.3.4區域選擇性酰化39

2.3.5端基中心的選擇性脫酰化反應40

2.3.6酰基遷移40

2.3.7其他酯保護基41

2.4醚類保護基42

2.4.1苄醚42

2.4.2對甲氧基苄醚46

2.4.3烯丙醚47

2.4.4三苯甲基醚48

2.4.5硅烷醚49

2.5縮醛及縮酮類保護基51

2.5.1苯亞甲基縮醛51

2.5.2異亞丙基縮酮54

2.5.3雙螺旋二縮酮(Dispoke)與環己烷-1,2-二縮酮(CDA)56

2.5.4非環縮醛57

2.5.5原酸酯58

2.5.6硅烷基縮酮58

2.6氨基保護基59

2.6.1乙酰基59

2.6.2鄰苯二甲酰基60

2.6.3疊氮化物60

2.6.4二硫代丁二酰基60

2.6.5烯丙氧羰酰基61

2.6.6三氯乙氧羰酰基62

2.7其他保護基62

2.7.1光敏保護基62

2.7.2酶選擇性保護及脫保護62

參考文獻64

第3章糖的反應68

3.1氧化68

3.2還原71

3.3鹵化73

3.3.1端基鹵化73

3.3.2非端基鹵化77

3.3.2.1置換反應77

3.3.2.2醇直接鹵化80

3.3.2.3其他方法82

3.4不飽和糖及碳環衍生物83

3.4.1不飽和糖83

3.4.1.1非端基烯糖83

3.4.1.2端基烯糖85

3.4.2碳環衍生物86

3.5去氧糖87

3.5.1鹵化物、磺酸酯及環氧化物還原88

3.5.2硫羰基衍生物游離基脫氧89

3.6脫水糖90

3.6.1非端基脫水糖90

3.6.2端基脫水糖92

3.6.2.11,6-脫水吡喃己糖92

3.6.2.21,2-脫水吡喃己糖94

3.7氨基去氧糖94

3.7.1用親核置換製備氨基糖95

3.7.2烯糖加成97

3.7.3肟還原98

3.7.4分子內取代98

3.8硫酸化糖100

3.9磷酸化糖101

3.9.1非端基糖磷酸酯101

3.9.1.1磷酸三酯法101

3.9.1.2亞磷酸三酯法102

3.9.1.3H-膦酸酯法103

3.9.2端基糖磷酸酯103

3.9.2.1端羥基的磷酸化103

3.9.2.2用糖基化法磷酸化端基103

3.10歧鏈糖104

參考文獻105

第4章苷鍵的生成112

4.1Fischer成苷法112

4.2鹵代糖114

4.2.1Koenigs-Knorr反應(1,2-trans-苷)114

4.2.2原酸酯法(1,2-trans-苷)115

4.2.3鹵化物催化(1,2-cis-苷)117

4.2.4氟代糖法(1,2-cis及1,2-trans-苷)118

4.3三氯乙酰亞氨酸酯法(1,2-cis及1,2-trans-苷)119

4.4硫苷法(1,2-cis及1,2-trans-苷)及其類似物法121

4.4.1硫苷法的發展史122

4.4.2硫苷的製備122

4.4.2.1從糖衍生物、一個硫醇及Lewis酸(端基中心的酸催化置換)製備122

4.4.2.2端基中心S-親核性置換(端基中心鹼促進置換)123

4.4.2.3製備1-S-糖，隨後S-烷基化123

4.4.2.4其他方法123

4.4.3硫苷的苷化反應123

4.4.3.1活化硫苷將其轉化為鹵代糖123

4.4.3.2用「親硫的」親電劑直接活化124

4.4.3.3立體選擇性127

4.4.4糖基亞碸法(1,2-cis及1,2-trans)128

4.4.5S-黃原酸酯法129

4.4.6苯基硒及碲苷法130

4.5n-戊-4-烯基苷法(1,2-trans及1,2-cis)131

4.5.1n-戊-4-烯基苷的製備132

4.5.2促進劑132

4.5.3寡糖合成133

4.5.3.1直接偶聯134

4.5.3.2n-戊-4-烯基苷溴化反應134

4.5.3.3n-戊-4-烯基原酸酯135

4.5.3.4糖肽合成137

4.6環外端基烯醚及其衍生物法(1,2-trans及1,2-cis)138

4.6.11-丙烯-1-基葡萄糖苷138

4.6.2異丙烯苷法(1,2-trans與1,2-cis)139

4.6.3逆異丙烯苷法(1,2-trans及1,2-cis)141

4.6.4異丙烯碳酸酯法(1,2-trans及1,2-cis)142

4.7烯糖法143

4.7.12-去氧糖苷的合成143

4.7.22-氨基-2-去氧糖苷的合成144

4.7.31,2-脫水糖的應用146

4.8三鹵代乙酸酯法148

4.9其他方法150

4.9.1三甲基硅醚法150

4.9.23,5-二硝基苯甲酸酯法151

4.9.3乙酸酯法151

4.10β-甘露糖苷合成151

4.10.1引言151

4.10.2β-吡喃甘露糖苷的化學合成152

4.10.2.1應用不溶的促進劑152

4.10.2.2氧化-還原法154

4.10.2.3應用鹵代2-羰基糖154

4.10.2.4應用分子間及分子內親核劑155

4.10.2.5分子內苷元「傳遞」156

4.11核苷合成158

4.11.1引言158

4.11.2Koenigs-Knorr法159

4.11.3Hilbert-Johnson反應160

4.11.4酸催化高溫熔融法161

4.11.5Vorbrüggen法161

4.11.6轉移糖基化法162

4.11.7三鹵代乙酸酯法163

4.11.8N-取代核糖胺與咪唑及嘧啶核苷環合164

4.11.8.1N-取代核糖胺環合得嘧啶核苷164

4.11.8.2咪唑及嘧啶核苷環合得嘌呤核苷165

4.12碳苷合成165

4.12.1引言165

4.12.2與烷基連接的碳苷合成166

4.12.2.1端基氧碳離子的親核加成167

4.12.2.2端基內酯的親核加成167

4.12.2.3糖基陰離子與親電劑反應168

4.12.2.4糖游離基反應168

4.12.2.5過渡金屬調控偶聯168

4.12.2.6其他方法169

4.12.3與芳環連接的碳苷合成169

4.12.3.1芳環碳負離子對糖C-1位的親核置換反應169

4.12.3.2Friedel-Crafts反應170

4.12.4C-連接核苷171

4.12.5C-連接單糖172

4.12.6C-連接寡糖172

4.12.6.1用非環前體合成C-雙糖法173

4.12.6.2吡喃糖亞單位的直接偶聯174

參考文獻177

第5章寡糖的固相合成及組合合成187

5.1引言187

5.2寡糖固相合成的策略187

5.2.1載體與供體相連策略188

5.2.2載體與受體相連策略188

5.2.3雙向糖基化策略189

5.3寡糖固相合成中常用的聚合物載體190

5.3.1不溶性載體190

5.3.2可溶性載體191

5.4寡糖固相合成中的連接橋192

5.4.1硅醚類連接橋192

5.4.2對酸或鹼敏感的連接橋193

5.4.3硫苷連接橋193

5.4.4氧化可斷裂的連接橋194

5.4.5可氫化斷裂的連接橋194

5.4.6光斷裂連接橋195

5.4.7利用烯烴金屬複分解反應斷裂的連接橋196

5.5寡糖固相合成中常用的糖基化試劑197

5.5.1糖基三氯乙酰亞胺酯197

5.5.2糖基亞碸197

5.5.31,2-縮水內醚糖198

5.5.4硫苷200

5.5.5氟代糖202

5.5.6正戊烯基糖苷202

5.5.7糖基磷酸酯202

5.6寡糖固相合成產物的檢測和分析203

5.6.1高分辨魔角旋轉核磁共振譜203

5.6.2門控去偶13CNMR譜203

5.6.3FT-IR譜204

5.7寡糖的組合合成204

5.7.1糖的液相組合合成204

5.7.2糖的固相組合合成207

5.8寡糖的自動化合成209

5.8.1液相途徑209

5.8.2寡糖的固相自動合成210

5.9結語212

參考文獻212

第6章複雜寡糖的合成策略213

6.1寡糖合成應用的糖基化方法213

6.1.1硫/硒苷法213

6.1.2亞碸糖苷作為糖基供體214

6.1.3烯糖法215

6.1.4三氯乙酰亞胺酸酯法216

6.1.5戊烯苷法(Pentenylglycosidesmethod)216

6.1.6鹵代糖法216

6.1.7原酸酯和乙酸酯法217

6.1.8烯基糖苷法218

6.1.9糖端基磷化物作為供體218

6.1.10糖端基磺酸酯作為供體219

6.1.11其他類型的供體221

6.2寡糖合成的立體選擇性策略222

6.2.1糖基供體C-1和C-2位上的功能團和構型對寡糖合成立體選擇性的控制222

6.2.2鄰基輔助或鄰基參與的糖苷鍵的選擇性222

6.2.3非鄰基參與糖基化反應的構型控制223

6.2.4分子內苷元傳遞法控制端基構型223

6.2.5基於非糖基正離子途徑的糖基化反應的立體控制229

6.3寡糖合成的化學選擇性策略230

6.3.1供體的活化/去活化230

6.3.2供體的活化/隱蔽：離去基的影響230

6.3.3正交的糖基化反應232

6.3.4反應活性的調整和一釜糖基化反應232

6.4寡糖合成的區域選擇性策略235

6.4.1保護基策略236

6.4.2反應活性的調控及內在活性的利用236

6.4.3分子內苷元的傳遞238

6.4.4一釜法中的區域選擇性238

6.5複雜寡糖合成的設計策略239

6.5.1線性寡糖合成策略239

6.5.2匯聚式寡糖合成策略239

6.5.3雙向式寡糖合成策略241

6.5.4連續糖基化策略或「一釜法」寡糖合成策略241

6.6含高碳糖單元寡糖的合成244

6.7含2-脫氧糖單元的寡糖合成246

6.8酶促寡糖合成248

6.9聚合物負載的寡糖合成及寡糖庫的構建248

6.10結語248

參考文獻248

第7章糖綴合物的合成253

7.1引言253

7.2糖肽、糖蛋白的合成253

7.2.1糖蛋白及糖肽的結構特點257

7.2.2糖肽合成中的保護基257

7.2.2.1肽鏈部分的保護基259

7.2.2.2糖基部分的保護基259

7.2.3糖肽鍵的形成260

7.2.3.1N-糖肽鍵的形成260

7.2.3.2O-糖肽鍵的形成261

7.2.3.3O-連接芳香糖肽鍵的形成261

7.2.3.4非天然新糖肽鍵的形成262

7.2.4糖肽合成策略264

7.2.4.1直接縮合法264

7.2.4.2基元法264

7.2.5結語268

7.3擬糖蛋白的合成269

7.3.1擬糖蛋白的概念、性質及應用269

7.3.2擬糖蛋白的合成270

7.3.2.1無選擇性的糖化偶聯270

7.3.2.2化學選擇性及位點專一性的糖化反應275

7.3.2.3位點選擇性的糖化反應276

7.3.2.4酶催化的糖蛋白的合成277

7.3.3展望278

7.4糖鞘脂的合成278

7.4.1糖鞘脂的結構和作用278

7.4.2糖鞘脂的合成279

7.4.2.1糖鞘脂類化合物糖基部分的合成280

7.4.2.2糖鞘脂類化合物之神經鞘氨醇及神經酰胺的合成280

7.4.2.3糖鞘脂的全合成280

7.4.3結語285

參考文獻287

第8章酶促寡糖合成291

8.1糖基轉移酶(Glycosyltransferases)291

8.2糖苷酶(Glycosidase)304

8.3糖苷酶的分子改造——糖合成酶(Glycosynthases)308

8.4與糖苷鍵形成無關的酶312

8.5展望312

參考文獻312

第9章糖類藥物315

9.1引言315

9.2糖類藥物的概念和特點316

9.3糖類藥物的類型316

9.3.1按來源分類317

9.3.2依據組成分類317

9.3.3按生物作用機制分類319

9.3.4依據糖在藥物作用的類型分類320

9.4糖類藥物的作用位點(Targetsofcarbohydratetherapeutics)326

9.4.1作用於胃腸道受體(Gastrointestinalreceptors)的糖類藥物326

9.4.2作用於血清受體(Serumreceptors)的糖類藥物327

9.4.3作用於細胞表面受體(Cellsurfacereceptors)的糖類藥物327

9.4.4作用於細菌和病毒受體(Bacterialandviralreceptors)的糖類藥物327

9.4.5作用於細胞內受體(Intracellularreceptors)的糖類藥物328

9.4.6作用於細胞外間質(Extracellarmatrix)的糖類藥物328

9.5糖類藥物研究實例328

9.5.1糖類疫苗328

9.5.1.1細菌夾膜多糖疫苗329

9.5.1.2腫瘤疫苗330

9.5.1.3HIV疫苗331

9.5.1.4寄生蟲疫苗333

9.5.2抗生素334

9.5.2.1氨基糖苷類抗生素334

9.5.2.2寡糖類抗生素334

9.5.3抗感染藥物335

9.5.3.1抗流感藥物335

9.5.3.2抗胃腸道感染藥336

9.5.4抗腫瘤藥物336

9.5.4.1腫瘤疫苗337

9.5.4.2抗腫瘤轉移藥物337

9.5.4.3其他抗腫瘤劑337

9.5.5糖尿病治療劑337

9.5.6抗炎藥物338

9.5.6.1血管抗炎劑338

9.5.6.2基於透明質酸的抗炎劑339

9.5.6.3其他抗炎藥物339

9.5.7先天代謝缺陷治療藥340

9.5.8抗凝血和溶栓藥物340

9.5.9免疫調節劑341

9.5.10神經疾病治療劑341

9.5.11糖修飾藥物實例342

9.5.11.1抗生素342

9.5.11.2癌症化療藥342

9.5.11.3鎮痛藥344

9.5.12用於藥物轉運的糖類化合物344

9.5.12.1多糖類化合物344

9.5.12.2用於藥物轉運的其他化合物344

9.6糖類藥物的發展趨勢345

9.6.1開闢廣泛的糖類藥物來源345

9.6.1.1糖類化合物庫和複雜糖鏈的合成345

9.6.1.2糖類藥物的模擬347

9.6.1.3開發海洋糖類藥物資源347

9.6.2改造已有的藥物347

9.6.2.1多價糖綴合物的設計、合成347

9.6.2.2使用糖類化合物的導向和定位作用348

9.6.2.3使用糖類修飾，改變藥物的ADME，延長半衰期348

9.6.3開發新型的糖類農藥348

9.6.4基於結構或作用靶點的糖類藥物設計349

9.7糖類藥物研究的關鍵技術和存在難題349

9.8結語349

參考文獻349

第10章糖的分離和純化355

10.1糖的分離純化方法355

10.1.1親水作用色譜技術355

10.1.2串聯製備色譜分離法358

10.1.3糖的膜分離技術358

10.1.3.1超濾膜在多糖分離中的應用360

10.1.3.2天然多糖的分離提純360

10.1.4活性炭柱色譜361

10.1.5纖維素柱色譜361

10.1.6硅膠柱色譜361

10.1.7硼酸絡合物離子交換法362

10.1.8凝膠過濾色譜362

10.1.9石墨化碳柱的高壓液相色譜362

10.1.10高效毛細管電泳362

10.1.11生物法分離363

10.1.12寡糖的提取分離實例363

10.2多糖的分離和純化363

10.2.1多糖的提取364

10.2.2多糖的分離和純化365

10.2.2.1分級沉澱法365

10.2.2.2色譜分離法366

10.2.2.3製備性區域電泳367

10.2.2.4其他方法367

10.2.3多糖的純度測定367

10.2.4具體實例368

參考文獻368

第11章糖的結構鑑定370

11.1糖的核磁共振性質370

11.1.1糖的1HNMR性質370

11.1.2糖的13CNMR性質371

11.2單糖的結構鑑定373

11.3低聚糖的結構鑑定375

11.3.1低聚糖的結構鑑定方法375

11.3.2質譜在糖類化合物結構解析中的應用376

11.3.3色譜與串聯質譜聯用技術380

11.3.4低聚糖的結構鑑定實例381

11.3.4.1罌粟花粉寡糖結構鑑定381

11.3.4.2菊澱粉型低聚糖類的1HNMR和13CNMR研究382

11.3.4.3四川九節龍中一新四糖三萜皂苷的結構鑑定386

11.3.4.4蒺藜皂苷糖殘基的全歸屬389

11.4多糖的結構鑑定397

11.4.1多糖的結構鑑定方法397

11.4.2NMR技術在多糖結構解析中的應用398

11.4.2.11DNMR399

11.4.2.22DNMR399

11.4.2.32DNMR的解析思路400

11.4.3X射線衍射法(XRD)400

11.4.4圓二色譜(CD)401

11.5多糖的結構鑑定實例401

11.5.1姬松茸水溶性多糖ABP-Ⅱ-a的結構研究401

11.5.2野生雲芝中水溶性多糖的結構研究403

11.63DNMR用於寡糖的結構解析404

參考文獻410

第12章糖生物學與化學糖生物學412

12.1引言412

12.2糖綴合物與糖鏈413

12.2.1有關概念413

12.2.2人體中糖綴合物的主要種類及其組成單糖413

12.2.3糖鏈的方向以及糖鏈在體內的合成與分解方式414

12.2.3.1糖鏈合成時的逐一添加過程414

12.2.3.2糖鏈合成及單糖代謝過程中的一酶多步催化或一酶多類反應416

12.2.3.3糖鏈的整塊轉移418

12.2.3.4糖鏈降解時內切酶的作用420

12.3糖類相關基因、糖類信息與糖組424

12.3.1有關概念424

12.3.2編碼產物直接作用於糖類的管家基因426

12.3.3突變後具有致死性的糖類相關基因428

12.4細胞對糖鏈信息的編碼和加工修飾429

12.5細胞對糖鏈信息的解讀430

12.5.1C型凝集素430

12.5.2I型凝集素(I-typelectins)432

12.5.3S型凝集素(S-typelectins)433

12.5.4參與內膜系統蛋白質摺疊、分揀、質量控制的凝集素434

12.5.5R型凝集素(R-typelectins)434

12.5.6脂結合凝集素(lipid-bindinglectins)434

12.5.7細胞因子凝集素435

12.5.8幾丁質酶的幾丁質結合結構域(chitin-bindingdomain)和幾丁質酶樣凝集素(chilectins，orchitinase-likelectins)436

12.6蛋白質絲/蘇氨酸O-β-GlcNAcylation的信號開關作用436

12.7糖核苷酸分子網絡與糖核苷酸分子庫437

12.7.1糖核苷酸分子網絡437

12.7.2糖核苷酸分子庫438

12.8糖類信息與人類大腦的進化與發育438

參考文獻439