第一章糖类化学

-OH 在右：D
天然单糖大多数是 D-型糖。
单糖的D-/L-立体结构
除了二羟丙酮以外的其他单糖都具有一个或多个 不对称（手性）碳原子。
醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的不对 称碳原子上的羟基方向来决定的。该羟基在费歇 尔（德国）投影式（立体模型或透视结构在纸面 上的投影)右侧的称为D-型，在左侧的称为L-型。 天然单糖一般为D-型。
Mutarotation（变旋）
D-葡萄糖的变 旋。反应由弱 酸催化。
成环反应使C-1上形成一个半缩醛羟基，导 致新的异构体产生——异头物(anomers)。规 定异头物的半缩醛羟基和分子末端-CH2OH基 邻近不对称碳原子的羟基在碳链同侧的称为α 型，在异侧的称为β型。
α葡萄糖与β葡萄糖
-OH在下： α-；
根据羰基特点： 醛糖、酮糖
根据碳原子数： 丙糖、丁糖、戊糖、 己糖等
醛糖和酮糖
单糖含有一个羰基和多个羟基。根据羰基在碳链 上的位置可分为，醛糖(Aldoses) 和酮糖 (Ketoses)。 最简单的醛糖是甘油醛 (Glyceraldehyde) 最简单的酮糖是二羟丙酮 (Dihydroxyacetone)
-OH在上：β-
-OH在同侧： α-；
-OH在异侧：β-
葡萄糖的结构转变
D-链式
α-D-葡萄糖
实验表明：葡萄糖在无水甲醇中受浓HCl作用生
成两种糖苷，即C1有两种不对称结构。
呋喃糖
吡喃糖
3. 单糖的构象
构象是指一个分子中，不断裂共价键，仅由单键 旋转所产生的原子或基团在空间位置的改变。
吡喃糖环和呋喃糖环并非平面环。吡喃糖环常采 取椅式(chair)和船式(boat)构象，其中椅式构象 使扭张强度减到最低因而较稳定。呋喃环则有信 封式(envelope)和扭曲式(twist)构象。
第一章 糖类化学
学习要求
掌握典型单糖的结构和性质。 了解二糖和多糖的结构和重要的理化性质。 运用比较、分析的方法认识几种常见的多
糖和粘多糖分子结构特征。
本章内容：
糖的一般概念 单糖 寡糖 多糖及其复合物
常用单Biblioteka Baidu、前缀和后缀
单词 sugar, carbohydrate, saccharides（糖类）…
2）旋光性： 右旋：+； 左旋：－；
单糖具有旋光性：+，-
定量测定糖
2、结构
1）链式结构：
2）环式结构
证明了链式结构后，发现葡萄糖的某些理化 性质与醛不同。 不能与Schiff试剂起加合反应，不能使被漂白的 品红呈现紫红色; 葡萄糖不与NaHSO3起加成反应，只能生成半 缩醛，推测葡萄糖还具有另一种结构。 过长氧桥不合理，W.N.Haworth 提出透视式 表达糖的环式结构。 变旋现象（因糖分子结构互变而产生）
D-葡萄糖与L-葡萄糖互为对映体(enantiomers)。 一对对映体，旋光方向相反，旋光度数、熔点、 沸点等都一样。
差向异构体 ( Epimers )
两个单糖仅仅在一个手性碳原子上构型不同的，互称为 差向异构体 (epimers)。 D-葡萄糖与 D-甘露糖为 C-2差向异构。 D-葡萄糖与 D-半乳糖为 C-4差向异构。
（一）概念：
糖类物质是含多羟醛或 多羟酮及其缩聚物和某些 衍生物的总称。主要由C、 H、O组成，其分子式常用 Cn(H2O)n来表示。
（二）分布：
所有生命机体中，其中： 植物：含糖量占其干
重的85-90%； 动物：含糖量不超过
其干重的2% 微生物：含糖量占其菌体干重的10-30%
(三) 糖的生物功能
一般而言，平伏键比直立键更稳定。因此在溶液 中，β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占优势。
椅式
船式
糖 结 构 总 结
（三）单糖的性质
1.单糖的物理性质
溶解性:溶于水，不溶于有机溶剂。
甜度：常以蔗糖的甜度为标准(p18)。
旋光度：旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋
转的能力叫旋光性或旋光度（P17)。
旋光性：当光波通过尼克棱镜时，由于棱镜的结 构，通过的只是沿某一平面振动的光波，其他都 被遮断，这种光被称为“平面偏振光”，当平面 偏振光通过具有旋光性的某物质溶液时，则偏振 面会向左或向右旋转。
（二）单糖的构型、结构及构象
1、构型：
1）根据离羰基最远的不对称C原子的-OH位置：
-OH 在左：L；
注意：D/L立体异构命名与 d/l
(dextrorotatory右旋 / levorotatory左 旋)(+/-) 旋光方向的区别。
2. 单糖的化学性质
单糖的化学性质与其多羟基醛、或多羟基酮的化学结构特 征密切相关
前缀 Glycobiology, Glycoconjugate, Glycoprotein, Glycolipid…
后缀 -ose, -saccharide or -glycan （多糖）
Glucose（葡萄糖）, Fructose（果糖）, Galactose（半 乳糖）, Sucrose（蔗糖）…
含有不同碳原子数的单糖都有其醛糖和酮糖形式。
概念
构型：一个分子由于基团或原子在空间排列的不 对称性而使该分子具有特定的立体化学结构称立 体构型。
构象：一个分子中，不改变共价键的结构，仅单 键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。
不对称碳原子：与四个不同的原子或原子基团共 价连接并因而失去对称性的碳原子，也称为手性 中心。
单糖。
如： 核糖、葡萄糖、果糖。
寡糖：凡能被水解成少数（2—10个）单
糖分子的糖称寡糖。
如：蔗糖
葡萄糖+果糖
多糖：凡能被水解成多个单糖分子的糖称 多糖。 如：淀粉 n葡萄糖
复合糖：与非糖物质结合的糖。 如：糖蛋白等。
衍生糖：糖的衍生物。 如：糖酸、糖胺等 。
二、单糖
（一）概念：具有一个自由 醛基或酮基，或有2个以上 羟基的糖类物质。
作为生物体内的主要能源物质。 作为生物体的结构成分。
植物细胞壁中的纤维素。 细菌细胞壁的肽聚糖。 节肢动物外骨骼几丁质。 动物软骨中的蛋白聚糖。
作为细胞识别的信息分子：
参与分子和细胞识别、细胞粘附等。
在生物体内转变为其他物质。
（四）分类：
按其水解情况分类：
单糖：凡不能被水解为更小分子的糖称