多糖结构解析的方法一类是传统的化学方法,一类是波谱学方法 2.1 化学方法 化学方法是用来对一些简单的单糖、二糖和寡糖进行分析的经典方法,同时亦可应用在多糖的结构解析上它是通过完全酸水解、部分酸水解、高碘酸氧化、Smith降解、甲基化分析和气质联用对多糖进行解析的 2.1.1 水解法 水解法通过完全水解将多糖链分解成单糖,这是分析多糖链组成成分的主要手段水解法包括完全酸水解、部分酸水解、乙酰解和甲醇解等水解后的多糖经过中和、过滤可采用气相色谱、纸层析、薄层层析、高效液相色谱仪[8]和离子色谱法[9]进行分析 2.1.2 高碘酸氧化法 高碘酸可以选择性的氧化断裂糖分子中的连二羟基或连三羟基处,生成相应的多糖醛、甲酸,反应定量进行,每裂开一个C—C键消耗一分子高碘酸,通过测定高碘酸消耗量及甲酸的释放量,可以判断糖苷键的位置、直链多糖的聚合度和支链多糖的分枝数[10] 2.1.3 Smith降解 Smith降解是将高碘酸氧化产物还原后进行酸水解或部分水解由于糖残基之间以不同的位置缩合,用高碘酸氧化后则生成不同的产物根据降解产物可以推断糖苷键的位置在降解产物中若有赤藓糖生成,则提示多糖具有1→4结合的糖苷键;若有甘油生成,则提示有1→6、1→2结合的糖苷键或有还原末端葡萄糖残基;若能检出单糖,如葡萄糖、半乳糖、甘露糖等,则有1→3糖苷键结合的存在[11]。
2.1.4 甲基化反应 甲基化反应是用甲基化试剂将各种单糖残基中的游离羟基全部甲基化,进而将甲基化多糖水解后得到的化合物,其羟基所在的位置即为原来单糖残基的连接的位置甲基化反应的关键在于甲基化是否完全,通常采用红外光谱法检测3500㎝-1处有无吸收峰,以此来判断甲基化多糖中是否含有游离的羟基(-OH)甲基化的方法有Purdie法、Hamorth法、Menzies法和Hakomori法等[12]现在使用较多的是Ciucanu和Kerek[13]方法,它是将多糖样品溶解在DMSO中,加入NaOH粉末和碘甲烷,混合在密封瓶中25℃搅拌6min即可,方法简单,重复性好 2.2 波谱学方法 食(药)用菌多糖由于结构比较复杂,仅用传统的化学方法完全解析多糖结构是十分困难的,必须利用波谱学知识进行解析在食(药)用菌多糖中常用的波谱学方法有紫外分光光度计法、红外光谱法和核磁共振法 2.2.1 紫外分光光度计法 用苯酚硫酸法(490nm)进行多糖的含量测定;280nm处有无吸收峰来检测是否含有蛋白质和在260nm处有无吸收峰来判断是否含有核酸;在620nm处有无吸收峰来判断有无色素[14];在206nm处有无吸收峰来判断是否含有多糖[15] 。
2.2.2 红外光谱法 红外光谱分析多糖结构,可以鉴定多糖的构型,如:α构型多糖常出现844±8cm-1峰 ,而β构型多糖出现891±7cm-1峰糖键上主要取代基的特征谱为分子间、内氢键使糖羟基在3600~3200 cm-1 处出现一宽峰,磷酸基在1300~1250cm-1 处有P=O伸缩振动峰,磺酸基在1240cm-1 处有S=O伸缩振动峰,酯胺在1650 、1550 cm-1 附近出现振动吸收吡喃糖苷在1100~1010cm-1 处应有3个吸收峰,而呋喃糖苷在相应的区域只出现2个峰[16] 2.2.3 核磁共振法 运用核磁共振技术可以在有或没有结构背景知识的情况下获得碳水化合物最完全的结构信息,它突破了用化学方法测定多糖结构的局限性,为复杂的多糖结构解析提供了有利工具通过综合考虑一维、二维图谱,互相验证,得到更为准确的多糖结构信息核磁共振波谱的多糖结构分析方法介绍如下 2.2.3.1 糖残基数的确定 多糖是由单糖以一定的连接方式组成的重复结构单元,由一种或多种单糖组成,所以确定多糖的糖残基数是很重要的一般来说,糖残基数是根据多糖的异头氢和异头碳来确定的在1H 4.3~5.9之间;在13C NMR谱中,异头碳的化学位移一般在NMR谱中,异头氢的化学位移在 90~112之间。
根据出现的信号峰来确定多糖的糖残基数但是在1H 4.3~5.9的异头氢区域,造成假象所以于在1H NMR谱中,异头氢区域的信号不一定都是异头氢的信号,比如在O-乙酰基取代碳上的氢,虽然不是异头氢,但是其氢的化学位移会因为O-乙酰基取代而向低场移动到 NMR谱和13C NMR谱中信号峰数目不一样时,还要通过1H-1H COSY谱和1H-13C COSY谱进行验证,进而确定多糖中的糖残基数[17] 2.2.3.2 单糖构型的确定 组成多糖的单糖一般可以分为呋喃糖构型和吡喃糖构型在1H 5.4左右,J1,2小于2Hz,此是呋喃糖构型区别于吡喃糖构型的主要特征[18]在 13CNMR谱中,呋喃糖构型的异头氢的化学位移在 82~84之间有信号,也是区别呋喃糖构型和吡喃糖构型的主要依据[19]d103~112,并且呋喃糖糖醛糖的C4和呋喃糖糖酮糖的C5在NMR谱中,异头碳的化学位移在 [20]吡喃糖构型大致又包括葡萄糖构型(葡萄糖和异鼠李糖)、甘露糖构型(甘露糖和鼠李糖)和半乳糖构型(半乳糖、岩藻糖)葡萄糖构型可以通过 J2,3,J3,4,J4,5在8~10Hz之间来判断[21],还可以通过H2的高场化学位移的特征来判断。
或者是在TOCSY谱中,具有一个 H1~H6完全的自旋系统,也可以视为葡萄糖构型[22]甘露糖构型可以通过J1,2(0~2.0 Hz)非常小和J4,5(8~10 Hz)大的偶合常数来确定甘露糖构型[23]由于J3,4和J4,5较小(J3,4和J4,5<3 Hz),阻碍了从H1→H6的相关传递,由此可以推断半乳糖构型的存在[24],同时H4相对于其他单糖残基而位于低场区域[26]也可作为判断半乳糖构型的依据在TOCSY谱中只能推出H1→H4[26]和在NOESY谱中的H4与H3和H5有强的NOE效应也是半乳糖构型的主要特征[27] 2.2.3.3 单糖组分化学位移的确定 一般来说,可以通过1H NMR谱、1H-1H COSY谱和TOCSY(HOHAHA)谱推出单糖上各碳上氢的化学位移,然后根据13C NMR谱和1H-13C COSY谱(HMQC谱和HSQC谱)推出碳的化学位移但是对于不同构型的还略微不同,比如半乳糖构型,因J3,4和J4,5较小,阻碍了交叉峰的出现,可以从1H-1H COSY谱中的交叉峰推出H1,H2和H3由于H3和H4在1H-1H COSY谱中的J3,4较小,所以没有交叉峰的出现,因此 H4可以通过TOCSY(或HOHAHA)谱得出,根据H1的相关交叉峰进行判断;H5可由NOESY谱得出,由于H3和H4与H5信号相关。
H6可以通过1H-1H COSY谱和TOCSY(或HOHAHA)谱得出,由于H5和H6在此谱上有交叉峰H5和H6与H1和H4是否在同一糖环中,还可以通过HMBC谱, H1和C5相关、H5和C4相关、H6和C5相关来证明H5、H6是同一糖残基上的氢碳的化学位移可由HMQC谱来推断,对于未被推出的,可用HMQC -TOCSY谱进行辅助,例如:H1与C1、C2、C3和C4相关,C5与H5、H6a和H6b相关,还可以通过HMBC谱进行验证,如:H1与C3、 C5,H2与C1,H4与C5和C6相关等[28,29]而甘露糖构型由于J1,2较小,所以常采用DQF-COSY谱和TOCSY谱结合来确定H的化学位移[30] 《车辆制冷与空调》第二次作业参考答案《车辆隔热壁》、《制冷方法与制冷剂》、《蒸汽压缩式制冷》一.简答题1. 什么是隔热壁的传热系数?它的意义是什么?答:隔热壁的传热系数指车内外空气温度相差1℃时,在一小时内,通过一平方米热壁表面积所传递的热量可以概括为单位时间、单位面积、单位温差传递的热量 它可以表示出车体隔热壁允许热量通过的能力,愈大,在同样的传热面积与车内外温差的情况下,通过的热量就愈大,隔热性能就愈差。
2. 热量是如何从隔热壁一侧的空气中传至另一侧空气的?答:热量从隔热壁一侧的空气中传至另一侧的空气中,其传热过程可以分为:1)表面吸热——热量从一侧的空气中传至隔热壁的一侧表面;2)结构透热——热量从隔热壁的一侧表面传至另一侧表面;3)表面放热——热量从隔热壁另一侧表面传至另一侧的空气中3. 如何改善隔热壁的性能?答:(1)尽可能减少热桥;(2)不同材料必须完全密贴;(3)减少漏泄;(4)选用隔热性能较好的材料4. 蒸汽压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成,各有何作用?答:在蒸汽压缩制冷循环系统中,蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件蒸发器是输送冷量的设备制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷压缩机是心脏,起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用冷凝器是放出热量的设备,将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量,并将系统分为高压侧和低压侧两大部分实际制冷系统中,除上述四大件之外,常常有一些辅助设备,如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成,它们是为了提高运行的经济性,可靠性和安全性而设置的。
5. 蒸发器内制冷剂的汽化过程是蒸发吗?蒸发与沸腾有什么区别?答:是蒸发是汽化的一种形式,只在液体表面发生,而沸腾是汽化的又一种形式是在液体内部和表面同时发生的 液体蒸发在任何温度下都能进行,且只在液体表面进行 液体沸腾是在一定温度下发生的剧烈的汽化现象液体沸腾时要吸热,但液体温度保持不变6. 制冷剂在蒸汽压缩制冷循环中,热力状态是如何变化的?答:制冷剂蒸汽由蒸发器的末端进入压缩机吸气口时,压力越高温度越高,压力越低温度越低制冷剂蒸汽在压缩机中被压缩成过热蒸汽,压力由蒸发压力P0升高到冷凝压力Pk为绝热压缩过程外界的能量对制冷剂做功,使得制冷剂蒸汽的温度再进一步升高,压缩机排出的蒸汽温度高于冷凝温度过热蒸汽进入冷凝器后,在压力不变的条件下,先是散发出一部分热量,使制冷剂过热蒸汽冷却成饱和蒸汽饱和蒸汽在等温条件下,继续放出热量而冷凝产生了饱和液体饱和液体制冷剂经过节流元件,由冷凝压力Pk降至蒸发压力P0,温度由tk降至t0为绝热膨胀过程 以液体为主的制冷剂,流入蒸发器不断汽化,全部汽化变时,又重新流回到压缩机的吸气口,再次被压缩机吸入、压缩、排出,进入下一次循环7. 制冷剂在通过节流元件时压力降低,温度也大幅下降,可以认为节流过程近似为绝热过程(即与外界没有热量交换),那么制冷剂降温时的热量传给了谁?用于干什么?答:这个过程中热量传给了自身,使部分制冷剂液体汽化成蒸汽。
8. 单级蒸汽压缩式制冷理论循环有哪些假设条件?答:理论循环假定:① 假设进入压缩机的为饱和蒸汽,进入节流阀的为饱和液体; ② 假设压缩过程是等熵过程,节流过程是等焓过程; ③ 假设蒸发与冷凝过程无传热温差; ④ 假设除两大换热器外,系统与外界无热交换; ⑤ 假设制冷剂无流阻损失9. 什么叫液体过冷?液体过冷对循环各性能参数有何影响?、答:过冷液体:当冷凝剂在冷凝器中被冷凝成液体后,如果液体继续向外放热,制冷剂的温度就会低于饱和温度(对应于冷凝压力的冷凝温度),低于饱和温度的制冷剂液体称为过冷液体液体过冷对循环各性能参数的影响:① 使单位制冷量增大; ② 使单位容积制冷量增大;③ 单位功保持不变;④ 使制冷系数增大总之,制冷剂液体的过冷有利于制冷循环,可提高。