糖化學(xué)：基礎(chǔ)、反應(yīng)、合成、分離及結(jié)構(gòu)

第1章 糖類的命名、分類及結(jié)構(gòu)
1.1　引言
1.1.1　歷史背景
1.1.2　糖的重要性
1.1.3　定義及范圍
1.1.4　糖的分類
1.2　單糖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型及構(gòu)象
1.2.1　單糖的結(jié)構(gòu)
1.2.2　非環(huán)單糖的構(gòu)型
1.2.2.1　Fischer投影式
1.2.2.2　相對(duì)及絕對(duì)構(gòu)型
1.2.2.3　碳鏈的延長(zhǎng)及降解
1.2.2.4　D及L族
1.2.2.5　非環(huán)式D葡萄糖的構(gòu)型
1.2.3　環(huán)狀結(jié)構(gòu)及端基構(gòu)型
1.2.3.1　單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)
1.2.3.2　單糖的端基構(gòu)型
1.2.3.3　Haworth透視式
1.2.4　單糖的構(gòu)象
1.2.4.1　呋喃糖環(huán)構(gòu)象
1.2.4.2　吡喃糖環(huán)的構(gòu)象
1.2.4.3　端基效應(yīng)
1.2.4.4　側(cè)鏈構(gòu)象
1.2.5　單糖的命名
1.2.6　單糖衍生物
1.2.7　糖醇
1.2.8　環(huán)醇
1.3　簡(jiǎn)單寡糖的結(jié)構(gòu)
1.3.1　寡糖的結(jié)構(gòu)
1.3.2　寡糖的構(gòu)象性質(zhì)
1.3.3　環(huán)糊精
1.4　多糖的結(jié)構(gòu)
1.4.1　淀粉
1.4.2　糖原
1.4.3　纖維素
1.4.4　殼多糖
1.4.5　胞壁質(zhì)
1.4.6　果膠
1.4.7　葡聚糖
1.4.8　氨基多糖
1.4.9　蛋白多糖
1.5　DNA、RNA、核苷酸及核苷的結(jié)構(gòu)
第2章　保護(hù)基
2.1　引言
2.2　端基保護(hù)基
2.3　酯類保護(hù)基
2.3.1　乙酸及苯甲酸酯
2.3.2　新戊酸酯
2.3.3　氯、溴及氟乙酸酯
2.3.4　區(qū)域選擇性酰化
2.3.5　端基中心的選擇性脫?；磻?yīng)
2.3.6　酰基遷移
2.3.7　其他酯保護(hù)基
2.4　醚類保護(hù)基
2.4.1　芐醚
2.4.2　對(duì)甲氧基芐醚
2.4.3　烯丙醚
2.4.4　三苯甲基醚
2.4.5　硅烷醚
2.5　縮醛及縮酮類保護(hù)基
2.5.1　苯亞甲基縮醛
2.5.2　異亞丙基縮酮
2.5.3　雙螺旋二縮酮（Dispoke）與環(huán)己烷1，2二縮酮（CDA）
2.5.4　非環(huán)縮醛
2.5.5　原酸酯
2.5.6　硅烷基縮酮
2.6　氨基保護(hù)基
2.6.1　乙酰基
2.6.2　鄰苯二甲?；?
2.6.3　疊氮化物
2.6.4　二硫代丁二酰基
2.6.5　烯丙氧羰?；?
2.6.6　三氯乙氧羰?；?
2.7　其他保護(hù)基
2.7.1　光敏保護(hù)基
2.7.2　酶選擇性保護(hù)及脫保護(hù)
參考文獻(xiàn)
第3章　糖的反應(yīng)
3.1　氧化
3.2　還原
3.3　鹵化
3.3.1　端基鹵化
3.3.2　非端基鹵化
3.3.2.1　置換反應(yīng)
3.3.2.2　醇直接鹵化
3.3.2.3　其他方法
3.4　不飽和糖及碳環(huán)衍生物
3.4.1　不飽和糖
3.4.1.1　非端基烯糖
3.4.1.2　端基烯糖
3.4.2　碳環(huán)衍生物
3.5　去氧糖
3.5.1　鹵化物、磺酸酯及環(huán)氧化物還原
3.5.2　硫羰基衍生物游離基脫氧
3.6　脫水糖
3.6.1　非端基脫水糖
3.6.2　端基脫水糖
3.6.2.1　1，6脫水吡喃己糖
3.6.2.2　1，2脫水吡喃己糖
3.7　氨基去氧糖
3.7.1　用親核置換制備氨基糖
3.7.2　烯糖加成
3.7.3　肟還原
3.7.4　分子內(nèi)取代
3.8　硫酸化糖
3.9　磷酸化糖
3.9.1　非端基糖磷酸酯
3.9.1.1　磷酸三酯法
3.9.1.2　亞磷酸三酯法
3.9.1.3　H膦酸酯法
3.9.2　端基糖磷酸酯
3.9.2.1　端羥基的磷酸化
3.9.2.2　用糖基化法磷酸化端基
3.10　歧鏈糖
參考文獻(xiàn)
第4章　苷鍵的生成
4.1　Fischer成苷法
4.2　鹵代糖
4.2.1　KoenigsKnorr反應(yīng)（1,2 trans苷）
4.2.2　原酸酯法（1,2trans苷）
4.2.3　鹵化物催化（1,2cis苷）
4.2.4　氟代糖法（1,2cis及1,2 trans苷）
4.3　三氯乙酰亞氨酸酯法（1,2cis及 1,2trans苷）
4.4　苷法（1,2cis及1,2trans苷）及其類似物法
4.4.1　硫苷法的發(fā)展史
4.4.2　硫苷的制備
4.4.2.1　從糖衍生物、一個(gè)硫醇及 Lewis酸（端基中心的酸催化置換）制備
4.4.2.2　端基中心S親核性置換 （端基中心堿促進(jìn)置換）
4.4.2.3　制備1S糖，隨后S烷基化
4.4.2.4　其他方法
4.4.3　硫苷的苷化反應(yīng)
4.4.3.1　活化硫苷將其轉(zhuǎn)化為鹵代糖
4.4.3.2　用“親硫的”親電劑直接 活化
4.4.3.3　立體選擇性
4.4.4　糖基亞砜法（1,2cis及1,2 trans）
4.4.5　S黃原酸酯法
4.4.6　苯基硒及碲苷法
4.5　n戊4烯基苷法（1,2trans及1,2 cis）
4.5.1　n戊4烯基苷的制備
4.5.2　促進(jìn)劑
4.5.3　寡糖合成
4.5.3.1　直接偶聯(lián)
4.5.3.2　n戊4烯基苷溴化反應(yīng)
4.5.3.3　n戊4烯基原酸酯
4.5.3.4　糖肽合成
4.6　環(huán)外端基烯醚及其衍生物法 （1,2trans及1,2cis）
4.6.1　1丙烯1基葡萄糖苷
4.6.2　異丙烯苷法（1，2trans與 1，2cis）
4.6.3　逆異丙烯苷法（1，2trans及 1，2cis）
4.6.4　異丙烯碳酸酯法（1，2trans及 1，2cis）
4.7　烯糖法
4.7.1　2去氧糖苷的合成
4.7.2　2氨基2去氧糖苷的合成
4.7.3　1，2脫水糖的應(yīng)用
4.8　三鹵代乙酸酯法
4.9　其他方法
4.9.1　三甲基硅醚法
4.9.2　3,5二硝基苯甲酸酯法
4.9.3　乙酸酯法
4.10　β甘露糖苷合成
4.10.1　引言
4.10.2β吡喃甘露糖苷的化學(xué)合成
4.10.2.1　應(yīng)用不溶的促進(jìn)劑
4.10.2.2　氧化還原法
4.10.2.3　應(yīng)用鹵代2羰基糖
4.10.2.4　應(yīng)用分子間及分子內(nèi) 親核劑
4.10.2.5　分子內(nèi)苷元“傳遞”
4.11　核苷合成
4.11.1　引言
4.11.2　KoenigsKnorr法
4.11.3　HilbertJohnson反應(yīng)
4.11.4　酸催化高溫熔融法
4.11.5　Vorbrüggen法
4.11.6　轉(zhuǎn)移糖基化法
4.11.7　三鹵代乙酸酯法
4.11.8　N取代核糖胺與咪唑及嘧啶 核苷環(huán)合
4.11.8.1　N取代核糖胺環(huán)合得嘧啶 核苷
4.11.8.2　咪唑及嘧啶核苷環(huán)合得 嘌呤核苷
4.12　碳苷合成
4.12.1　引言
4.12.2　與烷基連接的碳苷合成
4.12.2.1　端基氧碳離子的親核 加成
4.12.2.2　端基內(nèi)酯的親核加成
4.12.2.3　糖基陰離子與親電劑反應(yīng)
4.12.2.4　糖游離基反應(yīng)
4.12.2.5　過渡金屬調(diào)控偶聯(lián)
4.12.2.6　其他方法
4.12.3　與芳環(huán)連接的碳苷合成
4.12.3.1　芳環(huán)碳負(fù)離子對(duì)糖C 位的親核置換反應(yīng)
4.12.3.2　FriedelCrafts反應(yīng)
4.12.4　C連接核苷
4.12.5　C連接單糖
4.12.6　C連接寡糖
4.12.6.1　用非環(huán)前體合成C雙糖法
4.12.6.2　吡喃糖亞單位的直接偶聯(lián)
參考文獻(xiàn)
第5章　寡糖的固相合成及組合合成
5.1　引言
5.2　寡糖固相合成的策略
5.2.1　載體與供體相連策略
5.2.2　載體與受體相連策略
5.2.3　雙向糖基化策略
5.3　寡糖固相合成中常用的聚合物載體
5.3.1　不溶性載體
5.3.2　可溶性載體
5.4　寡糖固相合成中的連接橋
5.4.1　硅醚類連接橋
5.4.2　對(duì)酸或堿敏感的連接橋
5.4.3　硫苷連接橋
5.4.4　氧化可斷裂的連接橋
5.4.5　可氫化斷裂的連接橋
5.4.6　光斷裂連接橋
5.4.7　利用烯烴金屬?gòu)?fù)分解反應(yīng)斷裂的 連接橋
5.5　寡糖固相合成中常用的糖基化試劑
5.5.1　糖基三氯乙酰亞胺酯
5.5.2　糖基亞砜
5.5.3　1,2縮水內(nèi)醚糖
5.5.4　硫苷
5.5.5　氟代糖
5.5.6　正戊烯基糖苷
5.5.7　糖基磷酸酯
5.6　寡糖固相合成產(chǎn)物的檢測(cè)和分析
5.6.1　高分辨魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振譜
5.6.2　門控去偶13C NMR譜
5.6.3　FTIR譜
5.7　寡糖的組合合成
5.7.1　糖的液相組合合成
5.7.2　糖的固相組合合成
5.8　寡糖的自動(dòng)化合成
5.8.1　液相途徑
5.8.2　寡糖的固相自動(dòng)合成
5.9　結(jié)語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
第6章　復(fù)雜寡糖的合成策略
6.1　寡糖合成應(yīng)用的糖基化方法
6.1.1　硫/硒苷法
6.1.2　亞砜糖苷作為糖基供體
6.1.3　烯糖法
6.1.4　三氯乙酰亞胺酸酯法
6.1.5　戊烯苷法(Pentenyl glycosides method)
6.1.6　鹵代糖法
6.1.7　原酸酯和乙酸酯法
6.1.8　烯基糖苷法
6.1.9　糖端基磷化物作為供體
6.1.10　糖端基磺酸酯作為供體
6.1.11　其他類型的供體
6.2　寡糖合成的立體選擇性策略
6.2.1　糖基供體C1和C2位上的 功能團(tuán)和構(gòu)型對(duì)寡糖合成 立體選擇性的控制
6.2.2　鄰基輔助或鄰基參與的糖苷鍵的 選擇性
6.2.3　非鄰基參與糖基化反應(yīng)的構(gòu)型 控制
6.2.4　分子內(nèi)苷元傳遞法控制端基 構(gòu)型
6.2.5　基于非糖基正離子途徑的糖基化 反應(yīng)的立體控制
6.3　寡糖合成的化學(xué)選擇性策略
6.3.1　供體的活化/去活化
6.3.2　供體的活化/隱蔽：離去基的 影響
6.3.3　正交的糖基化反應(yīng)
6.3.4　反應(yīng)活性的調(diào)整和一釜糖基化 反應(yīng)
6.4　寡糖合成的區(qū)域選擇性策略
6.4.1　保護(hù)基策略
6.4.2　反應(yīng)活性的調(diào)控及內(nèi)在活性的 利用
6.4.3　分子內(nèi)苷元的傳遞
6.4.4　一釜法中的區(qū)域選擇性
6.5　復(fù)雜寡糖合成的設(shè)計(jì)策略
6.5.1　線性寡糖合成策略
6.5.2　匯聚式寡糖合成策略
6.5.3　雙向式寡糖合成策略
6.5.4　連續(xù)糖基化策略或“一釜法” 寡糖合成策略
6.6　含高碳糖單元寡糖的合成
6.7　含2脫氧糖單元的寡糖合成
6.8　酶促寡糖合成
6.9　聚合物負(fù)載的寡糖合成及寡糖庫(kù)的 構(gòu)建
6.10　結(jié)語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
第7章　糖綴合物的合成
7.1　引言
7.2　糖肽、糖蛋白的合成
7.2.1　糖蛋白及糖肽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
7.2.2　糖肽合成中的保護(hù)基
7.2.2.1　肽鏈部分的保護(hù)基
7.2.2.2　糖基部分的保護(hù)基
7.2.3　糖肽鍵的形成
7.2.3.1　N糖肽鍵的形成
7.2.3.2　O糖肽鍵的形成
7.2.3.3　O連接芳香糖肽鍵的形成
7.2.3.4　非天然新糖肽鍵的形成
7.2.4　糖肽合成策略
7.2.4.1　直接縮合法
7.2.4.2　基元法
7.2.5　結(jié)語(yǔ)
7.3　擬糖蛋白的合成
7.3.1　擬糖蛋白的概念、性質(zhì)及應(yīng)用
7.3.2　擬糖蛋白的合成
7.3.2.1　無選擇性的糖化偶聯(lián)
7.3.2.2　化學(xué)選擇性及位點(diǎn)專一性的 糖化反應(yīng)
7.3.2.3　位點(diǎn)選擇性的糖化反應(yīng)
7.3.2.4　酶催化的糖蛋白的合成
7.3.3　展望
7.4　糖鞘脂的合成
7.4.1　糖鞘脂的結(jié)構(gòu)和作用
7.4.2　糖鞘脂的合成
7.4.2.1　糖鞘脂類化合物糖基部分的 合成
7.4.2.2　糖鞘脂類化合物之神經(jīng) 鞘氨醇及神經(jīng)酰胺的合成
7.4.2.3　糖鞘脂的全合成
7.4.3　結(jié)語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
第8章　酶促寡糖合成
8.1　糖基轉(zhuǎn)移酶(Glycosyl transferases)
8.2　糖苷酶(Glycosidase)
8.3　糖苷酶的分子改造——糖合成酶 (Glycosynthases)
8.4　與糖苷鍵形成無關(guān)的酶 8.5展望
參考文獻(xiàn)
第9章　糖類藥物
9.1　引言
9.2　糖類藥物的概念和特點(diǎn)
9.3　糖類藥物的類型
9.3.1　按來源分類
9.3.2　依據(jù)組成分類
9.3.3　按生物作用機(jī)制分類
9.3.4　依據(jù)糖在藥物作用的類型分類
9.4　糖類藥物的作用位點(diǎn)(Targets of carbohydrate therapeutics)
9.4.1　作用于胃腸道受體(Gastrointes tinal receptors)的糖類藥物
9.4.2　作用于血清受體（Serum recep tors）的糖類藥物
9.4.3　作用于細(xì)胞表面受體（Cell surface receptors）的糖類藥物
9.4.4　作用于細(xì)菌和病毒受體（Bacterial and viral receptors）的糖類藥物
9.4.5　作用于細(xì)胞內(nèi)受體（Intracellular receptors）的糖類藥物
9.4.6　作用于細(xì)胞外間質(zhì)（Extracellar matrix）的糖類藥物
9.5　糖類藥物研究實(shí)例
9.5.1　糖類疫苗
9.5.1.1　細(xì)菌夾膜多糖疫苗
9.5.1.2　腫瘤疫苗
9.5.1.3　HIV疫苗
9.5.1.4　寄生蟲疫苗
9.5.2　抗生素
9.5.2.1　氨基糖苷類抗生素
9.5.2.2　寡糖類抗生素
9.5.3　抗感染藥物
9.5.3.1　抗流感藥物
9.5.3.2　抗胃腸道感染藥
9.5.4　抗腫瘤藥物
9.5.4.1　腫瘤疫苗
9.5.4.2　抗腫瘤轉(zhuǎn)移藥物
9.5.4.3　其他抗腫瘤劑
9.5.5　糖尿病治療劑
9.5.6　抗炎藥物
9.5.6.1　血管抗炎劑
9.5.6.2　基于透明質(zhì)酸的抗炎劑
9.5.6.3　其他抗炎藥物
9.5.7　先天代謝缺陷治療藥
9.5.8　抗凝血和溶栓藥物
9.5.9　免疫調(diào)節(jié)劑
9.5.10　神經(jīng)疾病治療劑
9.5.11　糖修飾藥物實(shí)例
9.5.11.1　抗生素
9.5.11.2　癌癥化療藥
9.5.11.3　鎮(zhèn)痛藥
9.5.12　用于藥物轉(zhuǎn)運(yùn)的糖類化合物
9.5.12.1　多糖類化合物
9.5.12.2　用于藥物轉(zhuǎn)運(yùn)的其他化合物
9.6　糖類藥物的發(fā)展趨勢(shì)
9.6.1　開辟?gòu)V泛的糖類藥物來源
9.6.1.1　糖類化合物庫(kù)和復(fù)雜糖鏈的 合成
9.6.1.2　糖類藥物的模擬
9.6.1.3　開發(fā)海洋糖類藥物資源
9.6.2　改造已有的藥物
9.6.2.1　多價(jià)糖綴合物的設(shè)計(jì)、 合成
9.6.2.2　使用糖類化合物的導(dǎo)向和 定位作用
9.6.2.3　使用糖類修飾，改變藥物的 ADME，延長(zhǎng)半衰期
9.6.3　開發(fā)新型的糖類農(nóng)藥
9.6.4　基于結(jié)構(gòu)或作用靶點(diǎn)的糖類藥物 設(shè)計(jì)
9.7　糖類藥物研究的關(guān)鍵技術(shù)和存在 難題
9.8　結(jié)語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
第10章　糖的分離和純化
10.1　糖的分離純化方法
10.1.1　親水作用色譜技術(shù)
10.1.2　串聯(lián)制備色譜分離法
10.1.3　糖的膜分離技術(shù)
10.1.3.1　超濾膜在多糖分離中的 應(yīng)用
10.1.3.2　天然多糖的分離提純
10.1.4　活性炭柱色譜
10.1.5　纖維素柱色譜
10.1.6　硅膠柱色譜
10.1.7　硼酸絡(luò)合物離子交換法
10.1.8　凝膠過濾色譜
10.1.9　石墨化碳柱的高壓液相色譜
10.1.10　高效毛細(xì)管電泳
10.1.11　生物法分離
10.1.12　寡糖的提取分離實(shí)例
10.2　多糖的分離和純化
10.2.1　多糖的提取
10.2.2　多糖的分離和純化
10.2.2.1　分級(jí)沉淀法
10.2.2.2　色譜分離法
10.2.2.3　制備性區(qū)域電泳
10.2.2.4　其他方法
10.2.3　多糖的純度測(cè)定
10.2.4　具體實(shí)例
參考文獻(xiàn)
第11章　糖的結(jié)構(gòu)鑒定
11.1　糖的核磁共振性質(zhì)
11.1.1　糖的1H NMR性質(zhì)
11.1.2　糖的13C NMR性質(zhì)
11.2　單糖的結(jié)構(gòu)鑒定
11.3　低聚糖的結(jié)構(gòu)鑒定
11.3.1　低聚糖的結(jié)構(gòu)鑒定方法
11.3.2　質(zhì)譜在糖類化合物結(jié)構(gòu)解析 中的應(yīng)用
11.3.3　色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)
11.3.4　低聚糖的結(jié)構(gòu)鑒定實(shí)例
11.3.4.1　罌粟花粉寡糖結(jié)構(gòu)鑒定
11.3.4.2　菊淀粉型低聚糖類的1H NMR和13C NMR研究
11.3.4.3　四川九節(jié)龍中一新四糖三萜皂苷的結(jié)構(gòu)鑒定
11.3.4.4　蒺藜皂苷糖殘基的全歸屬
11.4　多糖的結(jié)構(gòu)鑒定
11.4.1　多糖的結(jié)構(gòu)鑒定方法
11.4.2　NMR技術(shù)在多糖結(jié)構(gòu)解析中的 應(yīng)用
11.4.2. 1　D NMR
11.4.2. 2　D NMR
11.4.2. 2　D NMR 的解析思路
11.4.3　X射線衍射法( XRD )
11.4　圓二色譜(CD)
11.5　多糖的結(jié)構(gòu)鑒定實(shí)例
11.5.1　姬松茸水溶性多糖ABPⅡa的 結(jié)構(gòu)研究
11.5.2　野生云芝中水溶性多糖的結(jié)構(gòu) 研究
11.6　3D NMR用于寡糖的結(jié)構(gòu)解析
參考文獻(xiàn)
第12章　糖生物學(xué)與化學(xué)糖生物學(xué)
12.1　引言
12.2　糖綴合物與糖鏈
12.2.1　有關(guān)概念
12.2.2　人體中糖綴合物的主要種類 及其組成單糖
12.2.3　糖鏈的方向以及糖鏈在體內(nèi)的 合成與分解方式
12.2.3.1　糖鏈合成時(shí)的逐一添加 過程
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(yīng)
12.2.3.3　糖鏈的整塊轉(zhuǎn)移
12.2.3.4　糖鏈降解時(shí)內(nèi)切酶的 作用
12.3　糖類相關(guān)基因、糖類信息與糖組 12.3.1有關(guān)概念
12.3.2　編碼產(chǎn)物直接作用于糖類的 管家基因
12.3.3　突變后具有致死性的糖類相關(guān) 基因
12.4　細(xì)胞對(duì)糖鏈信息的編碼和加工 修飾
12.5　細(xì)胞對(duì)糖鏈信息的解讀
12.5.1　C型凝集素
12.5.2　I型凝集素（Itype lectins）
12.5.3　S型凝集素（Stype lectins）
12.5.4　參與內(nèi)膜系統(tǒng)蛋白質(zhì)折疊、 分揀、質(zhì)量控制的凝集素
12.5.5　R型凝集素（Rtype lectins）
12.5.6　脂結(jié)合凝集素（lipidbinding lectins）
12.5.7　細(xì)胞因子凝集素
12.5.8　幾丁質(zhì)酶的幾丁質(zhì)結(jié)合結(jié)構(gòu)域 （chitinbinding domain）和幾丁質(zhì)酶樣凝集素（chilectins，or chitinaselike lectins）
12.6　蛋白質(zhì)絲/蘇氨酸OβGlcNAcylation 的信號(hào)開關(guān)作用
12.7　糖核苷酸分子網(wǎng)絡(luò)與糖核苷酸分子庫(kù)
12.7.1　糖核苷酸分子網(wǎng)絡(luò)
12.7.2　糖核苷酸分子庫(kù)
12.8　糖類信息與人類大腦的進(jìn)化與發(fā)育
參考文獻(xiàn)