ергнуть мономерному анализу, то по исчезновению тех или иных моносахаридов из гидролизата (по сравнению с исходным полисахаридом) можно судить о том, что именно эти остатки в полисахаридной цепи имели «окисляемую» конфигурацию (с аксиальным водородом при С-1), а сохранившиеся – «неокисляемую» (с экваториальным водородом при С-1).

Описанный метод установления конфигурации гликозидных связей достаточно эффективен и широко применяется сейчас в структурных исследованиях за неимением лучшего. В нем, однако, заложено принципиальное несовершенство

Дело в том, что конформация моносахаридного звена в ацетилированной полисахаридной цепи обычно закреплена не жестко, так что даже при значительной предпочтительности одной конформации данного звена (например, с экваториальным водородом при С-1) оно в растворе может принимать, по крайней мере кратковременно, и противоположную конформацию (с аксиальным водородом при С-1). При этом «неокисляемое» звено, не меняя конфигурацию гликозидной связи, превращается в «оксиляемое» (см. схему). За счет этого строгая избирательность

реакции нарушается, и результаты такого анализа приходится трактовать не в четких терминах «да»-«нет», а в более осторожных: «преобладает»-«имеется в небольшом количестве». Более того, в определенных случаях анализ полисахаридов этим методом приводит и к прямо ошибочным заключениям: по видимому, вследствие значительных конформационных искажений звеньев за счет влияния всей полисахаридной цепи в целом.

Рассмотрим еще один путь исследования структуры полисахаридов, претераевающий в настоящее время бурное развитие и представляющийся исключительно перспективным: спектроскопию ЯМР на ядрах 13С. Природный углерод состоит из трех изотопов: 12С, 13С и 14С. Главный компонент 12С и радиоактивный изотоп 14С не дают сигнала в спектрах ЯМР, однако ядра 13С, имеющие полуцелый

спин, дают такой сигнал. Содержание изотопа в природном углероде мало (1,1%). С одной стороны, это обстоятельство технически существенно осложняет спектроскопию на этих ядрах, а с другой – приводит к резкому упрощению картины спектров по сравнению со спектрами резонанса на протонах.

Дело в том, что в обычных органических молекулах ядра 12С и 13С располагаются во всех возможных положениях по закону случая. Поэтому появление двух ядер 13С в соседних положениях молекулы – событие маловероятное (вероятностью 0,0121%). В результате спин-спиновые взаимодействия 13С-13С практически не оказывают влияния на картину спектров ЯМР 13С, т.е. каждое такое ядро дает в спектре синглет (спин-спиновые взаимодействия с соседними протонами подавлены благодаря спекиальной технике съемки спектров).

Кроме того, величины химических сдвигов ядер 13С и различия между этими величинами велики по сравнению с величинами химических сдвигов протонов. Поэтому ЯМР-спектр на ядрах 13С представляет собой набор достаточно хорошо разрешенных синглетов, что резко облегчает интерпретацию спектра. Величина химического сдвига определяется, как обычно, всем окружением данного ядра. В моносахаридах нет эквивалентных (в смысле химического окружения) положений углеродных атомов. В результате, например, 13С ЯМР-спектр глюкозы состоит из шести хорошо разрешенных синглетов, отвечающих шести атомам углерода. Более того, спект равновесной смеси ?- и ?-D-глюкопираноз (уравновешенная по мутаротации D-глюкоза) представляет собой результат наложения двух независимых спектров аномеров, т.е. состоит из 12 сигналов.

При этом особенно важно, что присоединение гликозильного остатка к одному из атомов кислорода приводит к резкому (до 10 м.д.) изменению химического сдвига соответствующего ядра 13С, что позволяет определять положение межмономерных связей в полисахаридных цепях. Понятно, что основанный на такой спектроскопии метод обладает колоссальными возможностями для изучения полисахаридных структур. Разберем в качестве примера спектр агароподобного полисахарида одной из красных водорослей*.

Участок цепи, отражающий основные особенности структуры этого полисахарида, представлен на схеме, а его спектр – на рис.6.

В состав полисахарида входит четыре типа моносахаридных остатков (А-Г), различающихся по структуре или по окружению в цепи. Эти остатки содержат 25 химически различимых атомов углерода, в спектре же имеется 18 четко разрешенных сигналов. Таким образом, большинство углеродных атомов дает индивидуальные сигналы,

хотя меньшая часть из них – сигналы с перекрывающимися химическими сдвигами. Анализ спектра показывает (отнесения сигналов представлены на рисунке), что каждому из четырех моносахаридных звеньев соответствует, по крайней мере, один сигнал, свойственный углеродным атомам этого остатка, а углеродные ядра остатка А дают даже четыре сигнала, не перекрывающиеся ни с одним из сигналов других остатков и, следовательно, характерные только для него. Такой хорошо разрешенный спектр позволяет непосредственно установить природу моносахаридных остатков входящих в состав подобного полисахарида, положение межмономерных связей и ко