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第1章　糖类的命名、分类及结构 1

1.1 引言 1

1.1.1　历史背景 1

1.1.2　糖的重要性 1

1.1.3　定义及范围 2

1.1.4　糖的分类 2

1.2　单糖的结构、构型及构象 2

1.2.1　单糖的结构 2

1.2.2　非环单糖的构型 3

1.2.2.1　Fischer投影式 3

1.2.2.2　相对及绝对构型 3

1.2.2.3　碳链的延长及降解 4

1.2.2.4　D及L族 4

1.2.2.5　非环式D－葡萄糖的构型 5

1.2.3　环状结构及端基构型 9

1.2.3.1　单糖的环状结构 9

1.2.3.2　单糖的端基构型 11

1.2.3.3　Haworth透视式 12

1.2.4　单糖的构象 14

1.2.4.1　呋喃糖环构象 14

1.2.4.2　吡喃糖环的构象 15

1.2.4.3　端基效应 17

1.2.4.4　侧链构象 19

1.2.5　单糖的命名 19

1.2.6　单糖衍生物 23

1.2.7　糖醇 23

1.2.8　环醇 23

1.3.1　寡糖的结构 24

1.3　简单寡糖的结构 24

1.3.2　寡糖的构象性质 27

1.3.3　环糊精 28

1.4　多糖的结构 28

1.4.1　淀粉 29

1.4.2　糖原 29

1.4.3　纤维素 29

1.4.4　壳多糖 30

1.4.5　胞壁质 30

1.4.6　果胶 30

1.4.7　葡聚糖 31

1.4.8　氨基多糖 31

1.4.9　蛋白多糖 32

1.5　DNA、RNA、核苷酸及核苷的结构 33

2.1 引言 34

第2章　保护基 34

2.2　端基保护基 36

2.3　酯类保护基 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　区域选择性酰化 39

2.3.5　端基中心的选择性脱酰化反应 40

2.3.6　酰基迁移 40

2.3.7　其他酯保护基 41

2.4　醚类保护基 42

2.4.1 苄醚 42

2.4.2　对甲氧基苄醚 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　缩醛及缩酮类保护基 51

2.5.1　苯亚甲基缩醛 51

2.5.2　异亚丙基缩酮 54

2.5.3　双螺旋二缩酮（Dispoke）与环己烷－1,2－二缩酮（CDA） 56

2.5.4　非环缩醛 57

2.5.5　原酸酯 58

2.5.6　硅烷基缩酮 58

2.6　氨基保护基 59

2.6.1 乙酰基 59

2.6.3　叠氮化物 60

2.6.4　二硫代丁二酰基 60

2.6.2　邻苯二甲酰基 60

2.6.5　烯丙氧羰酰基 61

2.6.6　三氯乙氧羰酰基 62

2.7　其他保护基 62

2.7.1　光敏保护基 62

2.7.2　酶选择性保护及脱保护 62

参考文献 64

第3章　糖的反应 68

3.1　氧化 68

3.2　还原 71

3.3 卤化 73

3.3.1　端基卤化 73

3.3.2　非端基卤化 77

3.3.2.1　置换反应 77

3.3.2.2　醇直接卤化 80

3.3.2.3　其他方法 82

3.4　不饱和糖及碳环衍生物 83

3.4.1　不饱和糖 83

3.4.1.1　非端基烯糖 83

3.4.1.2　端基烯糖 85

3.4.2　碳环衍生物 86

3.5　去氧糖 87

3.5.1 卤化物、磺酸酯及环氧化物还原 88

3.5.2　硫羰基衍生物游离基脱氧 89

3.6　脱水糖 90

3.6.1　非端基脱水糖 90

3.6.2　端基脱水糖 92

3.6.2.1　1,6－脱水吡喃己糖 92

3.7　氨基去氧糖 94

3.6.2.2　1,2－脱水吡喃己糖 94

3.7.1　用亲核置换制备氨基糖 95

3.7.2　烯糖加成 97

3.7.3　肟还原 98

3.7.4　分子内取代 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　亚磷酸三酯法 102

3.9.1.3　H－膦酸酯法 103

3.9.2　端基糖磷酸酯 103

3.9.2.1　端羟基的磷酸化 103

3.9.2.2　用糖基化法磷酸化端基 103

3.10　歧链糖 104

参考文献 105

第4章　苷键的生成 112

4.1　Fischer成苷法 112

4.2　卤代糖 114

4.2.1　Koenigs-Knorr反应（1,2-trans－苷） 114

4.2.2　原酸酯法（1,2-trans－苷） 115

4.2.3　卤化物催化（1,2-cis－苷） 117

4.2.4　氟代糖法（1,2-cis及1,2-trans－苷） 118

4.3　三氯乙酰亚氨酸酯法（1,2-cis及1,2-trans－苷） 119

4.4　硫苷法（1,2-cis及1,2-trans－苷）及其类似物法 121

4.4.1　硫苷法的发展史 122

4.4.2　硫苷的制备 122

4.4.2.1　从糖衍生物、一个硫醇及Lewis酸（端基中心的酸催化置换）制备 122

4.4.3　硫苷的苷化反应 123

4.4.3.1 活化硫苷将其转化为卤代糖 123

4.4.2.2　端基中心S－亲核性置换（端基中心碱促进置换） 123

4.4.2.4　其他方法 123

4.4.2.3　制备1-S－糖，随后S－烷基化 123

4.4.3.2　用“亲硫的”亲电剂直接活化 124

4.4.3.3　立体选择性 127

4.4.4　糖基亚砜法（1,2-cis及1,2-trans） 128

4.4.5　S－黄原酸酯法 129

4.4.6　苯基硒及碲苷法 130

4.5　n－戊－4－烯基苷法（1,2-trans及1,2-cis） 131

4.5.1　n－戊－4－烯基苷的制备 132

4.5.2　促进剂 132

4.5.3　寡糖合成 133

4.5.3.2　n－戊－4－烯基苷溴化反应 134

4.5.3.1　直接偶联 134

4.5.3.3　n－戊－4－烯基原酸酯 135

4.5.3.4　糖肽合成 137

4.6　环外端基烯醚及其衍生物法（1,2-trans及1,2-cis） 138

4.6.1　1－丙烯－1－基葡萄糖苷 138

4.6.2　异丙烯苷法（1,2-trans与1,2-cis） 139

4.6.3　逆异丙烯苷法（1,2-trans及1,2-cis） 141

4.6.4　异丙烯碳酸酯法（1,2-trans及1,2-cis） 142

4.7　烯糖法 143

4.7.1　2－去氧糖苷的合成 143

4.7.2　2－氨基－2－去氧糖苷的合成 144

4.7.3　1,2－脱水糖的应用 146

4.8　三卤代乙酸酯法 148

4.9.1　三甲基硅醚法 150

4.9　其他方法 150

4.9.2　3,5－二硝基苯甲酸酯法 151

4.9.3 乙酸酯法 151

4.10　β－甘露糖苷合成 151

4.10.1　引言 151

4.10.2　β－吡喃甘露糖苷的化学合成 152

4.10.2.1　应用不溶的促进剂 152

4.10.2.2　氧化－还原法 154

4.10.2.3　应用卤代2－羰基糖 154

4.10.2.4　应用分子间及分子内亲核剂 155

4.10.2.5　分子内苷元“传递” 156

4.11　核苷合成 158

4.11.1 引言 158

4.11.2　Koenigs-Knorr法 159

4.11.3　Hilbert-Johnson反应 160

4.11.5　Vorbrüggen法 161

4.11.4　酸催化高温熔融法 161

4.11.6　转移糖基化法 162

4.11.7　三卤代乙酸酯法 163

4.11.8　N－取代核糖胺与咪唑及嘧啶核苷环合 164

4.11.8.1 N－取代核糖胺环合得嘧啶核苷 164

4.11.8.2　咪唑及嘧啶核苷环合得嘌呤核苷 165

4.12　碳苷合成 165

4.12.1 引言 165

4.12.2　与烷基连接的碳苷合成 166

4.12.2.1　端基氧碳鎓离子的亲核加成 167

4.12.2.2　端基内酯的亲核加成 167

4.12.2.5　过渡金属调控偶联 168

4.12.2.3　糖基阴离子与亲电剂反应 168

4.12.2.4　糖游离基反应 168

4.12.2.6　其他方法 169

4.12.3　与芳环连接的碳苷合成 169

4.12.3.1　芳环碳负离子对糖C-1位的亲核置换反应 169

4.12.3.2　Friedel-Crafts反应 170

4.12.4　C－连接核苷 171

4.12.5　C－连接单糖 172

4.12.6　C－连接寡糖 172

4.12.6.1　用非环前体合成C－双糖法 173

4.12.6.2 吡喃糖亚单位的直接偶联 174

参考文献 177

5.1 引言 187

5.2　寡糖固相合成的策略 187

第5章　寡糖的固相合成及组合合成 187

5.2.1　载体与供体相连策略 188

5.2.2　载体与受体相连策略 188

5.2.3　双向糖基化策略 189

5.3　寡糖固相合成中常用的聚合物载体 190

5.3.1　不溶性载体 190

5.3.2　可溶性载体 191

5.4　寡糖固相合成中的连接桥 192

5.4.1　硅醚类连接桥 192

5.4.2　对酸或碱敏感的连接桥 193

5.4.3　硫苷连接桥 193

5.4.4　氧化可断裂的连接桥 194

5.4.5　可氢化断裂的连接桥 194

5.4.6　光断裂连接桥 195

5.4.7　利用烯烃金属复分解反应断裂的连接桥 196

5.5 寡糖固相合成中常用的糖基化试剂 197

5.5.1　糖基三氯乙酰亚胺酯 197

5.5.2　糖基亚砜 197

5.5.3　1,2－缩水内醚糖 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　寡糖固相合成产物的检测和分析 203

5.6.1　高分辨魔角旋转核磁共振谱 203

5.6.2　门控去偶13C NMR谱 203

5.6.3　FT-IR谱 204

5.7　寡糖的组合合成 204

5.7.1　糖的液相组合合成 204

5.7.2　糖的固相组合合成 207

5.8　寡糖的自动化合成 209

5.8.1　液相途径 209

5.8.2　寡糖的固相自动合成 210

5.9　结语 212

参考文献 212

第6章 复杂寡糖的合成策略 213

6.1 寡糖合成应用的糖基化方法 213

6.1.1　硫／硒苷法 213

6.1.2　亚砜糖苷作为糖基供体 214

6.1.3　烯糖法 215

6.1.4　三氯乙酰亚胺酸酯法 216

6.1.5　戊烯苷法（Pentenyl glycosides method） 216

6.1.6　卤代糖法 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　糖端基磷化物作为供体 218

6.1.10　糖端基磺酸酯作为供体 219

6.1.11　其他类型的供体 221

6.2　寡糖合成的立体选择性策略 222

6.2.1　糖基供体C-1和C-2位上的功能团和构型对寡糖合成立体选择性的控制 222

6.2.2　邻基辅助或邻基参与的糖苷键的选择性 222

6.2.3 非邻基参与糖基化反应的构型控制 223

6.2.4　分子内苷元传递法控制端基构型 223

6.2.5　基于非糖基正离子途径的糖基化反应的立体控制 229

6.3　寡糖合成的化学选择性策略 230

6.3.1　供体的活化／去活化 230

6.3.2　供体的活化／隐蔽：离去基的影响 230

6.3.4 反应活性的调整和一釜糖基化反应 232

6.3.3　正交的糖基化反应 232

6.4　寡糖合成的区域选择性策略 235

6.4.1　保护基策略 236

6.4.2　反应活性的调控及内在活性的利用 236

6.4.3　分子内苷元的传递 238

6.4.4　一釜法中的区域选择性 238

6.5　复杂寡糖合成的设计策略 239

6.5.1　线性寡糖合成策略 239

6.5.2　汇聚式寡糖合成策略 239

6.5.3　双向式寡糖合成策略 241

6.5.4　连续糖基化策略或“一釜法”寡糖合成策略 241

6.6　含高碳糖单元寡糖的合成 244

6.7　含2－脱氧糖单元的寡糖合成 246

6.10　结语 248

参考文献 248

6.9 聚合物负载的寡糖合成及寡糖库的构建 248

6.8　酶促寡糖合成 248

第7章　糖缀合物的合成 253

7.1　引言 253

7.2　糖肽、糖蛋白的合成 253

7.2.1　糖蛋白及糖肽的结构特点 257

7.2.2　糖肽合成中的保护基 257

7.2.2.1　肽链部分的保护基 259

7.2.2.2　糖基部分的保护基 259

7.2.3　糖肽键的形成 260

7.2.3.1　N－糖肽键的形成 260

7.2.3.2　O－糖肽键的形成 261

7.2.3.3　O－连接芳香糖肽键的形成 261

7.2.3.4　非天然新糖肽键的形成 262

7.2.4.1　直接缩合法 264

7.2.4.2　基元法 264

7.2.4　糖肽合成策略 264

7.2.5　结语 268

7.3　拟糖蛋白的合成 269

7.3.1　拟糖蛋白的概念、性质及应用 269

7.3.2　拟糖蛋白的合成 270

7.3.2.1　无选择性的糖化偶联 270

7.3.2.2　化学选择性及位点专一性的糖化反应 275

7.3.2.3　位点选择性的糖化反应 276

7.3.2.4　酶催化的糖蛋白的合成 277

7.4　糖鞘脂的合成 278

7.4.1　糖鞘脂的结构和作用 278

7.3.3　展望 278

7.4.2　糖鞘脂的合成 279

7.4.2.1　糖鞘脂类化合物糖基部分的合成 280

7.4.2.2　糖鞘脂类化合物之神经鞘氨醇及神经酰胺的合成 280

7.4.2.3　糖鞘脂的全合成 280

7.4.3　结语 285

参考文献 287

第8章　酶促寡糖合成 291

8.1　糖基转移酶（Glycosyl transferases） 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　与糖苷键形成无关的酶 312

8.5　展望 312

参考文献 312

9.1　引言 315

第9章　糖类药物 315

9.2　糖类药物的概念和特点 316

9.3　糖类药物的类型 316

9.3.1　按来源分类 317

9.3.2　依据组成分类 317

9.3.3　按生物作用机制分类 319

9.3.4　依据糖在药物作用的类型分类 320

9.4　糖类药物的作用位点（Targets of carbohydrate therapeutics） 326

9.4.1 作用于胃肠道受体（Gastrointes-tinal receptors）的糖类药物 326

9.4.2　作用于血清受体（Serum recep-tors）的糖类药物 327

9.4.3　作用于细胞表面受体（Cell-surface receptors）的糖类药物 327

9.4.4　作用于细菌和病毒受体（Bacterial and viral receptors）的糖类药物 327

9.5.1　糖类疫苗 328

9.5　糖类药物研究实例 328

9.4.6　作用于细胞外间质（Extracellar matrix）的糖类药物 328

9.4.5　作用于细胞内受体（Intracellular receptors）的糖类药物 328

9.5.1.1　细菌夹膜多糖疫苗 329

9.5.1.2　肿瘤疫苗 330

9.5.1.3　HIV疫苗 331

9.5.1.4　寄生虫疫苗 333

9.5.2　抗生素 334

9.5.2.1　氨基糖苷类抗生素 334

9.5.2.2　寡糖类抗生素 334

9.5.3　抗感染药物 335

9.5.3.1　抗流感药物 335

9.5.3.2　抗胃肠道感染药 336

9.5.4　抗肿瘤药物 336

9.5.5　糖尿病治疗剂 337

9.5.4.3　其他抗肿瘤剂 337

9.5.4.2　抗肿瘤转移药物 337

9.5.4.1　肿瘤疫苗 337

9.5.6　抗炎药物 338

9.5.6.1　血管抗炎剂 338

9.5.6.2　基于透明质酸的抗炎剂 339

9.5.6.3　其他抗炎药物 339

9.5.7　先天代谢缺陷治疗药 340

9.5.8　抗凝血和溶栓药物 340

9.5.9　免疫调节剂 341

9.5.10　神经疾病治疗剂 341

9.5.11　糖修饰药物实例 342

9.5.11.1　抗生素 342

9.5.11.2　癌症化疗药 342

9.5.12.1　多糖类化合物 344

9.5.12.2　用于药物转运的其他化合物 344

9.5.12　用于药物转运的糖类化合物 344

9.5.11.3　镇痛药 344

9.6　糖类药物的发展趋势 345

9.6.1　开辟广泛的糖类药物来源 345

9.6.1.1　糖类化合物库和复杂糖链的合成 345

9.6.1.2　糖类药物的模拟 347

9.6.1.3　开发海洋糖类药物资源 347

9.6.2　改造已有的药物 347

9.6.2.1　多价糖缀合物的设计、合成 347

9.6.2.2　使用糖类化合物的导向和定位作用 348

9.6.2.3　使用糖类修饰，改变药物的ADME，延长半衰期 348

9.6.3　开发新型的糖类农药 348

参考文献 349

9.8　结语 349

9.7　糖类药物研究的关键技术和存在难题 349

9.6.4　基于结构或作用靶点的糖类药物设计 349

第10章　糖的分离和纯化 355

10.1　糖的分离纯化方法 355

10.1.1　亲水作用色谱技术 355

10.1.2　串联制备色谱分离法 358

10.1.3　糖的膜分离技术 358

10.1.3.1　超滤膜在多糖分离中的应用 360

10.1.3.2　天然多糖的分离提纯 360

10.1.4　活性炭柱色谱 361

10.1.5　纤维素柱色谱 361

10.1.6　硅胶柱色谱 361

10.1.10　高效毛细管电泳 362

10.1.9　石墨化碳柱的高压液相色谱 362

10.1.8　凝胶过滤色谱 362

10.1.7　硼酸络合物离子交换法 362

10.1.11　生物法分离 363

10.1.12　寡糖的提取分离实例 363

10.2　多糖的分离和纯化 363

10.2.1　多糖的提取 364

10.2.2　多糖的分离和纯化 365

10.2.2.1　分级沉淀法 365

10.2.2.2　色谱分离法 366

10.2.2.3　制备性区域电泳 367

10.2.2.4　其他方法 367

10.2.3　多糖的纯度测定 367

10.2.4　具体实例 368

参考文献 368

11.1.1　糖的1H NMR性质 370

第11章　糖的结构鉴定 370

11.1　糖的核磁共振性质 370

11.1.2　糖的13C NMR性质 371

11.2　单糖的结构鉴定 373

11.3　低聚糖的结构鉴定 375

11.3.1　低聚糖的结构鉴定方法 375

11.3.2　质谱在糖类化合物结构解析中的应用 376

11.3.3　色谱与串联质谱联用技术 380

11.3.4　低聚糖的结构鉴定实例 381

11.3.4.1　罂粟花粉寡糖结构鉴定 381

11.3.4.2 菊淀粉型低聚糖类的1H NMR和13C NMR研究 382

11.3.4.3 四川九节龙中一新四糖三萜皂苷的结构鉴定 386

11.3.4.4　蒺藜皂苷糖残基的全归属 389

11.4.1　多糖的结构鉴定方法 397

11.4　多糖的结构鉴定 397

11.4.2　NMR技术在多糖结构解析中的应用 398

11.4.2.1 1D NMR 399

11.4.2.2 2D NMR 399

11.4.2.3 2D NMR的解析思路 400

11.4.3　X射线衍射法（XRD） 400

11.4.4　圆二色谱（CD） 401

11.5　多糖的结构鉴定实例 401

11.5.1　姬松茸水溶性多糖ABP-Ⅱ-a的结构研究 401

11.5.2　野生云芝中水溶性多糖的结构研究 403

11.6　3D NMR用于寡糖的结构解析 404

参考文献 410

第12章　糖生物学与化学糖生物学 412

12.1 引言 412

12.2.2　人体中糖缀合物的主要种类及其组成单糖 413

12.2　糖缀合物与糖链 413

12.2.1　有关概念 413

12.2.3　糖链的方向以及糖链在体内的合成与分解方式 414

12.2.3.1　糖链合成时的逐一添加过程 414

12.2.3.2　糖链合成及单糖代谢过程中的一酶多步催化或一酶多类反应 416

12.2.3.3　糖链的整块转移 418

12.2.3.4　糖链降解时内切酶的作用 420

12.3　糖类相关基因、糖类信息与糖组 424

12.3.1　有关概念 424

12.3.2　编码产物直接作用于糖类的管家基因 426

12.3.3 突变后具有致死性的糖类相关基因 428

12.4　细胞对糖链信息的编码和加工修饰 429

12.5.1　C型凝集素 430

12.5　细胞对糖链信息的解读 430

12.5.2　I型凝集素（I-type lectins） 432

12.5.3　S型凝集素（S-type lectins） 433

12.5.4　参与内膜系统蛋白质折叠、分拣、质量控制的凝集素 434

12.5.5　R型凝集素（R-type lectins） 434

12.5.6　脂结合凝集素（lipid-binding lectins） 434

12.5.7　细胞因子凝集素 435

12.5.8　几丁质酶的几丁质结合结构域（chitin-binding domain）和几丁质酶样凝集素（chilectins,or chitinase-like lectins） 436

12.6 蛋白质丝／苏氨酸O-β-GlcNAcylation的信号开关作用 436

12.7　糖核苷酸分子网络与糖核苷酸分子库 437

12.7.1　糖核苷酸分子网络 437

12.7.2　糖核苷酸分子库 438

12.8　糖类信息与人类大脑的进化与发育 438

参考文献 439