单糖的结构：葡萄糖的构象
单糖的结构
一、单糖的结构（一）葡萄糖的开链结构和构型葡掏糖是己醛糖，分子式是C6H12O6。
实验已经证明葡萄糖具有开链的2，3，4，5，6-五羟基己醛的基本结构。
上述结构式中C2、C3、C4、C5都是手性碳原子，每个碳原子上的原子和原子团都可有不同的空间排布。
经过研究，存在于自然界的葡萄糖中，四个手性碳原子上的空间排布除C3上的-OH在左边外，其它三个手性碳原子上的羟基都在右边。
葡萄糖的费歇尔投影式如下：单糖的构型仍沿用D，L衷示构型的方法，这种方法只考虑与羰墓相距最远的一个手性碳原子的构型。
即根据与羰基相距最远的那个手性碳原子上的羟基在右边的为D-型，羟基在左边的为L-型。
自然界存在的单糖都属于D-型。
（二）变旋光现象和葡萄糖的环状结构葡萄糖有两种结晶，一种是从乙醇中结晶出来的，熔点146℃，新配制的溶液经测定比旋光度﹝α﹞D为+112℃，此溶液经放置后比旋光度逐渐下降，达+52.5℃以后维持不变。
另一种是从吡啶中结晶出来的，熔点150℃，新配制的溶液比旋光度﹝α﹞D为+18.7℃，此溶液经放置后比旋光度逐渐上升，也达到+52.5℃后维持不变。
为了区别两种结晶，前者叫做α-D-（+）-葡萄糖，后者叫做β-D-（+）-葡萄糖。
这种糖的晶体溶于水后，比旋光度自行转变为定值的现象称为变旋光现象。
显然，葡萄糖的开链结构不能解释此现象。
经过物理及化学方法证明结晶状态的单糖并不是链状结构，而是以环状结构存在的。
在前面第八章醛和酮的性质学习过，醛与一分子醇加成生成半缩醛，通常把半缩醛反应新形成的羟基称为半缩醛羟基。
在单糖分子中同时存在羰基和羟基，因而在分子内便能由于生成半缩醛而构成环：即羟基中的氢原子加到羰基的氧上，而羟基中的氧与羰基中的碳原子可连接成环。
对于葡萄糖来说，分子中有五个羟基，究竟哪一个羟基与羰基生成环状的半缩醛?由于六元环和五元环比较容易形成，并且六元环比五元环更稳定此，因此，葡萄糖C5上的羟基与C1的羰基加成而形成五碳一氧的六元环。
单糖的结构
第二节单糖一、单糖的结构1、单糖的链式结构单糖的种类虽多，但其结构和性质都有很多相似之处，因此我们以葡萄糖为例来阐述单糖的结构。
葡萄糖的分子式为C6H12O6，具有一个醛基和5个羟基，我们用费歇尔投影式表示它的链式结构:教材P21以上结构可以简化:教材P212、葡萄糖的构型葡萄糖分子中含有4个手性碳原子，根据规定，单糖的D、L构型由碳链最下端手性碳的构型决定。
人体中的糖绝大多数是D-糖。
3、葡萄糖的环式结构葡萄糖在水溶液中，只有极小部分(<1%)以链式结构存在，大部分以稳定的环式结构存在。
环式结构的发现是因为葡萄糖的某些性质不能用链式结构来解释。
如:葡萄糖不能发生醛的NaHSO3加成反应;葡萄糖不能和醛一样与两分子醇形成缩醛，只能与一分子醇反应;葡萄糖溶液有变旋现象，当新制的葡萄糖溶解于水时，最初的比旋是+112度，放置后变为+52.7度，并不再改变。
溶液蒸干后，仍得到+112度的葡萄糖。
把葡萄糖浓溶液在110度结晶，得到比旋为+19度的另一种葡萄糖。
这两种葡萄糖溶液放置一定时间后，比旋都变为+52.7度。
我们把+112度的叫做α-D(+)-葡萄糖，+19度的叫做β-D(+)-葡萄糖。
这些现象都是由葡萄糖的环式结构引起的。
葡萄糖分子中的醛基可以和C5上的羟基缩合形成六元环的半缩醛。
这样原来羰基的C1就变成不对称碳原子，并形成一对非对映旋光异构体。
一般规定半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)与决定单糖构型的碳原子(C5)上的羟基在同一侧的称为α-葡萄糖，不在同一侧的称为β-葡萄糖。
半缩醛羟基比其它羟基活泼，糖的还原性一般指半缩醛羟基。
葡萄糖的醛基除了可以与C5上的羟基缩合形成六元环外，还可与C4上的羟基缩合形成五元环。
五元环化合物不甚稳定，天然糖多以六元环的形式存在。
五元环化合物可以看成是呋喃的衍生物，叫呋喃糖；六元环化合物可以看成是吡喃的衍生物，叫吡喃糖。
因此，葡萄糖的全名应为α-D(+)-或β-D(+)-吡喃葡萄糖。
单糖的结构葡萄糖的构象
单糖的结构葡萄糖的构象葡萄糖的构象是指它的空间结构，也即分子的三维排列方式。
葡萄糖的构象主要由它的环状结构决定，它存在两种不同的环式结构，分别是α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖。
这两种构象的区别在于羟基(OH)的位置。
首先让我们来了解α-D-葡萄糖的构象。
在α-D-葡萄糖中，第一个碳原子和最后一个碳原子的羟基在空间中位于同一侧。
这导致葡萄糖分子形成一个五元环的结构，其中一个碳原子是氧原子取代的位置。
此外，α-D-葡萄糖中的所有羟基都指向底部的平面，与环面呈约120度的角度。
这种构象弯曲和扭转的程度决定了它的稳定性和其他的化学性质。
接下来是β-D-葡萄糖的构象。
在β-D-葡萄糖中，第一个碳原子和最后一个碳原子的羟基在空间中位于相反的侧面。
这导致葡萄糖分子仍然形成一个五元环的结构，其羟基都指向环的上部平面，与环面呈约120度的角度。
虽然α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖的构象有所不同，但它们都是六元环结构，并且具有相似的化学性质。
这两种构象的相互转变是通过碳1和碳4之间羟基的旋转完成的，这被称为Ring Flip反转。
在这个过程中，羟基的位置发生改变，导致整个分子的构象发生变化。
除了α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖之外，葡萄糖还可以发生其他构象的变化。
例如，通过氧原子的轻微位移，葡萄糖的构象可以转变为α-D-glucopyranose或β-D-glucopyranose。
这种构象转变是通过氧原子在开环和闭环形式之间移动完成的。
总而言之，葡萄糖的构象主要由环状结构决定，并且存在多种不同的构象变化方式。
这些不同的构象决定了葡萄糖的化学性质和反应活性，对于我们理解单糖的行为和功能具有重要意义。
葡萄糖的化学式结构
葡萄糖的化学式结构全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：葡萄糖是一种非常重要的碳水化合物，是人类和其他动物体内的能量来源。
它是一种单糖，也称为葡萄糖，结构式为C6H12O6，它的分子结构包含6个碳原子、12个氢原子和6个氧原子。
葡萄糖是一种生物大分子，也是人体细胞内的能量储备物质。
它的化学式结构具有一个环状的部分和一个直链的部分。
葡萄糖的环状部分由6个碳原子和5个氧原子组成，形成一个环状的结构。
而直链部分则由5个碳原子和1个氧原子组成，与环状部分相连。
葡萄糖的分子结构具有多个羟基（-OH）官能团，这些羟基在葡萄糖的生物活性中起着重要作用。
葡萄糖是碳水化合物中最简单的一种，也是所有生物体内最常见的单糖之一。
它存在于许多食物中，如水果、蔬菜、面包、糖果等。
人体摄取葡萄糖后，通过代谢作用将其转化为能量，满足身体各种生理活动的需要。
除了作为能源物质外，葡萄糖还具有其他重要的生物学功能。
它是合成多糖、脂类和蛋白质的原料，也是构建细胞壁的基础物质。
葡萄糖还参与了体内多种代谢途径和信号传导，对维持机体稳态起着重要作用。
葡萄糖的化学结构对其生物活性和功能具有重要影响。
它的分子结构稳定、易于代谢，同时又具有一定的活性，能够参与多种生物学过程。
葡萄糖的分子结构还决定了它的理化性质，如溶解度、熔点、沸点等，这些性质对其在生物体内的功能起着重要影响。
第二篇示例：葡萄糖是一种重要的糖类物质，也是人体最主要的能量来源之一。
其化学式结构为C6H12O6，属于单糖类物质。
葡萄糖在自然界中广泛存在，常见于水果、蜂蜜、葡萄汁等食物中。
它是植物进行光合作用合成出来的产物，同时也是动物和人类新陈代谢的重要物质。
在这篇文章中，我们将重点介绍葡萄糖的化学式结构及其特性。
葡萄糖的化学式结构为C6H12O6，包含6个碳原子、12个氢原子和6个氧原子。
从化学式可以看出，葡萄糖是一种六碳的单糖，属于葡萄糖家族中最简单的一种。
葡萄糖的分子结构呈开环和闭环两种形式，其中闭环形式主要存在于水溶液中。
葡萄糖的化学式结构-概述说明以及解释
葡萄糖的化学式结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述葡萄糖是一种广泛存在于自然界中的单糖，在生物体内起着重要的能量供应和代谢调节的作用。
它是一种简单的碳水化合物，化学式为C6H12O6。
作为一种主要的能源来源，葡萄糖扮演着维持生物体正常功能的关键角色。
葡萄糖很容易被各种生物体消化吸收，并通过细胞呼吸过程转化为能量。
它不仅可以提供能量，还可以合成其他重要生化物质，如核酸、脂肪和氨基酸等。
葡萄糖还是多种多样的生物化学反应的底物，包括糖酵解、糖原合成和糖异生等。
葡萄糖的化学结构具有特殊的稳定性和活性。
它是一个六碳的环状分子，由6个碳原子、12个氢原子和6个氧原子组成。
在分子内部，碳原子通过氧原子的连接形成一个环状结构。
葡萄糖分子上的每个碳原子都与一个羟基（-OH）和一个氢原子（-H）连接，除了一个碳原子为醛基（-CHO）。
葡萄糖是一种非常重要的营养物质，广泛存在于许多食物中，比如水果、蔬菜、谷物和甜食等。
人们在进食这些食物时，身体会将葡萄糖提取出来，并通过血液循环将其输送到各个细胞中。
葡萄糖的优势在于它的可溶性和快速吸收性，使得人体能够在瞬间获取能量。
葡萄糖的独特性质使得它在食品工业、医药领域和化妆品等各个领域中都有着广泛的应用。
除了可以用作糖果和饮料的甜味剂外，葡萄糖还可以作为药物和保健品的添加剂，以及化妆品的保湿剂和防腐剂等。
葡萄糖的多样化用途和广泛应用使得对其结构和功能的研究变得尤为重要。
总而言之，葡萄糖作为一种重要的碳水化合物，具有丰富的能量供应和调节代谢的功能。
它的化学结构为C6H12O6，通过稳定而活性的分子构成，使其成为生物体内重要的营养物质和底物。
对于葡萄糖结构和功能的深入研究，不仅有助于我们更好地了解生物体的能量平衡和代谢过程，也为开发新的食品、药物和化妆品提供了理论基础。
1.2文章结构文章结构应该明确地指导读者从引言到正文再到结论的整个逻辑和内容安排。
本文的文章结构可以在以下几个方面进行描述或介绍：文章结构部分内容示例：1.2 文章结构本文将按照以下结构来呈现葡萄糖的化学式结构。
中国农业大学食品学院生物化学课后习题答案
中国农业大学食品学院生物化学课后习题答案第二节单糖(monosaccharides)单糖的种类很多，单糖在结构上、性质上差异不少，但也有许多共同之处。
从数量上讲以葡萄糖(glucose)最多，分布也最广，其中葡萄糖结构具有代表性。
一、单糖的分子结构（一）链状结构1、葡萄糖链状结构的确定：元素组成：经验式为CH2O测定分子量：1801）葡萄糖能被纳汞齐作用还原成山梨醇，而山梨醇是右边结构从而证明了六个碳原子连成了一条直链。
2）葡萄糖能和福林试剂（醛试剂）反应：证明其分子式中含有醛基。
（-COH）3）葡萄糖和乙酸酐反应产生五个和乙酰基之的衍生物，证明糖分子中有五个羟基。
（-OH）2、葡萄糖的构型(configuration)1）不对称碳原子的概念：一个碳原子和四个不同的原子或基团相连时，并因而失去对称性的四面体碳，也称手性碳原子、不对称中心或手性中心，常用C*表示。
2）构型不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向。
这种取向形成两种而且只有两种可能的四面体形式，即两种构型如甘油醛把羟基在左边规定为L-型，羟基在边右规定为D型。
甘油醛从糖的定义上判断是最简单的单糖凡在理论上由D-甘油醛衍生出的单糖为D-系单糖，由L-甘油醛衍生出的糖为L-系单糖。
天然的单糖大多只存在一种构型，例如葡萄糖、果糖(fructose)、核糖(ribose)都是D-系单糖。
3、与链式结构相关的概念：6镜象对映体(antipode)：两类物质彼此类似但不同它们互为镜像但不能重叠这两类结构相化合物称为一对对映体。
2）差向异构体(epimers)：仅一个对称碳原子构型不同，二镜向非对映体的异构物称为差向异构体。
3）旋光异构现象和旋光度：当光波通过尼克梭镜时，由于尼克梭镜(nicolprism)的结构,通过的只是某一平面振动的光波，光波其他方向的都被遮断这种称为平面偏振光。
当它通过具有旋光性质某异构物溶液时，则偏振面会向左旋转或者向右偏转。
糖的构型及其画法
、单糖的结构表示单糖结构式的三种方法：Fischer 投影式、Haworth 投影式和优势构象1 、葡萄糖（Fischer 投影式）D, L 表示相对构型结构式中，位号最大、离羰基最远的手性碳原子的羟基在右侧为 D 型；羟基 在左侧的为L 型CH 2OHD-葡萄糖2、Fischer 投影式不能表示单糖在水溶液中的真实存在形式，因此有了Haworth 投影式。
Haworth 投影式中，C4位羟基在面下为D 型，在面上则为L 型 单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，形成一对端基差向异构体，有a 、B 二种构型3 、虽然Haworth 式表示方法较Fischer 式有所改进，但它仍然是一种简化了的方式，尚不能完全表达糖的真实存在状态。
经实验证明葡萄糖在溶液或固体 状态时其优势构象是椅式 当C 4在面上，G 在面下，称C1式（通常绝大多数单糖的优势构象是 C1式）当C 4在面下，C 在面上，称1C 式CHO H --------- OH CHO HO --------- H——OH5H HO H HOOH —H —OH5H CH 2OHL-葡萄糖端基碳上的羟基与 C4羟基在同侧称CH 2OH3 -D-葡萄糖CH 2OHa -D-葡萄糖处于横键上，1C 式时，在竖键然后通过GC 比较与标准单糖D 和L 型单糖衍生物的比移值，比移植相同的即为 构型相同，反之亦然。
2、 H PLC 法3、 手性柱色谱法4、 手性检测器法5、旋光比较法 将苷或糖类化合物全水解后，采用各种分离手段得到单体对于B D 型和a -L 型葡萄糖,对于a -D 型和俟L 型葡萄糖，当优势构象为 C1式时, G-OH 在环的面下,处于竖键上，1C 式时，在横键竖键和横键的具体写法：1、横键与环上的键隔键平行; 2、横键与竖键在环的面上面下交替排列。
例:(E)-2,3,5,4'-四羟基二苯乙烯-2- O-B -D-葡萄糖苷1、GC 法将单糖与手性试剂反应,（相当于在糖中引入一个新的手性中心）5 421C 式G-OH 在环的面上,单糖的绝对构型如何测定的单糖，然后测定其旋光，通过旋光方向或比旋度确定单糖的绝对构型，缺点是样品用量大。
单糖的结构：葡萄糖的构象讲课稿
单糖的结构：葡萄糖的构象单糖的结构→ 葡萄糖的构象己醛糖和己酮糖的开链结构及其相对构型己醛糖和己酮糖的环状结构糖的哈武斯（Haworth）透视式葡萄糖的构象哈武斯透视式比费歇尔投影式能更合理地表达葡萄糖的存在形式，但是吡喃氧环式仅简单地以一个平面表示还是不够的。
从环己烷的构象分析中我们已经知道，环己烷实际上不以平面六元环存在，而是有船式和椅式两种构象，其椅式的内能较低，比较稳定。
糖的吡喃环型就相当于环己烷的一个亚甲基被氧原子取代，其构象式应该是类似的，所不同是：（1）氧原子代替了一个碳原子的位置，六元环不再是均匀的环，而且氧原子的电负性大，与环上取代基的作用比碳原子更强烈，对构象稳定性影响较大；（2）环己烷碳原子上连接的都是氢，而在糖分子中环上取代基是不相同的，取代基相互之间的空间效应和电性效应更加显著。
由于这两点，糖和环己烷的构象有所不同。
糖的船式构象极不稳定，不能存在，只有椅式构象能稳定存在。
糖的椅式构象可能有两种，即N式（Normal form，正常式）和A式（Alternative form，交替式）存在。
对于D-系的糖来说，连在C-5上尾端羟甲基是最大的取代基，它如果处在a键则与其他C-1、C-3位置的取代基相互排挤，很不稳定。
相反，此尾端羟甲基都处于e键则有利。
所以D-系吡喃糖只能以N-式存在，为优势构象，而不以劣势的A-式存在，故D-吡喃葡萄糖的优势构象应取N-式。
当我们再进一步观察葡萄糖的α-和β-端基异构体的差别时，我们发现在构象式中，α-体的C-1位上羟基取a键，它与C-3和C-5位上的氢原子（a键），有空间排斥作用（1，3-干扰）。
而β-体的C-1位上羟基取e键，没有这种作用。
而且β-体环上所有比较大的基团都处在e键，相互之间距离最远，没有空间排斥作用，如下所示：因此，对于α-及β-两个异构体来说，又以β-异构体占优势构象，故在平衡体系中存在量也较多，这就可以解释我们在前面说过的，葡萄糖在水溶液中达到平衡时β-体占64％而α-体占36％的原因。
糖类分子结构
糖类分子结构引言糖类是生物体内最重要的有机化合物之一，包括单糖、双糖和多糖。
它们不仅是能量来源，还在细胞膜的构建和信号传导中起着重要的作用。
糖类的分子结构对其功能和生物学活性有着重要影响。
本文将详细介绍糖类分子的结构特征以及其在生物体中的功能。
单糖的分子结构单糖是糖类化合物中最基本的单元，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。
它们的分子结构由一个或多个羟基（OH）以及一个碳骨架组成。
以葡萄糖为例，其分子式为C6H12O6，具有六个碳原子和六个羟基。
单糖可以分为己糖、戊糖等，区别在于碳骨架上的碳原子数目。
单糖分子可以存在两种不同的环状结构，即开链式和环状式。
开链式结构以直链的形式展示，而环状结构则形成一个或多个氧原子与碳原子之间的环状链接。
这种环状结构是由碳原子上的羟基与同一分子内的碳原子发生内部环形化反应形成的。
环状结构的形成使得单糖具有稳定性，比开链结构更常见。
双糖的分子结构双糖是由两个单糖分子通过酯键连接而成的，常见的双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖。
以蔗糖为例，蔗糖由葡萄糖和果糖通过酯键连接而成。
蔗糖的分子式为C12H22O11，其中有一个氧原子参与酯键的形成。
双糖的分子结构与单糖类似，但具有额外的酯键。
这种酯键的形成使得双糖比单糖更加稳定，也增加了其溶解性和生物活性。
双糖在生物体内起着能量储存的作用，同时也被用作信号传导分子。
多糖的分子结构多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的聚合物，常见的多糖有淀粉、纤维素和壳聚糖。
以淀粉为例，其分子结构由α-葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成。
淀粉的分子式为(C6H10O5)n，其中n为淀粉分子中α-葡萄糖单元的重复次数。
多糖的分子结构与单糖和双糖类似，但由于存在大量的单糖分子的连接，使得多糖的分子量较大，分子结构较为复杂。
多糖在生物体内起着能量储存和结构支撑的作用。
纤维素是植物细胞壁的主要成分，提供了植物的结构稳定性。
而壳聚糖则是动物外骨骼的主要组分。
糖类分子结构与生物功能糖类的分子结构与其在生物体内的功能紧密相关。
单糖的结构
0.1%
O
CH2OH
α -(+)-葡萄糖
+1120
平衡混合物
??
?D
?
?
? 520
三、葡萄糖的结构
哈沃斯式
书写原则： （1）把成环的C、O画成六角环，一般，“O”放在 右上方。 （2）遵循“左上右下”原则，将位于碳链左侧的氢 和羟基写在环平面的上方，位于碳链右侧的氢和羟 基写在环平面的下方。 （3）? -异构体：半缩醛羟基在环的下方；? -异构体： 半缩醛羟基在环的上方。
糖的构型一般用费歇尔式表示，但为了书写方便，也可以 写成省写式。葡萄糖常见的几种表示方法为：
CHO H OH HO H H OH H OH
CH2OH
CHO OH
HO OH OH
CH2OH
CHO CH2OH
三、葡萄糖的结构
环状结构
HO
*C
CHO
H
*C
OH
O
CH2OH
β -D-(+)-葡萄糖
+190
CH2OH
三、葡萄糖的结构
半缩醛羟基在环的下 方称为? -异构体
三、葡萄糖的结构
半缩醛羟基在环的上 方称为? -异构体
四、果糖的结构
果糖的开链式以及吡喃果糖、呋喃果糖的哈沃斯式
H
HH H
OH
O CH2OH OH
OH
OH H
α- D-吡喃果糖
CH2OH CO
HO H H OH
CH2OH O
H
CH2OH OH
药用基础化学/ 糖类
单糖的结构
一、单糖的定义 单糖 —— 不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。 如葡萄糖、果糖、核糖。
一`单糖的构造式 葡萄糖
第十七章第一节单糖单糖中最重要，最常见的是葡萄糖和果糖。
而且从结构和性质上可以作为各种单糖的代表。
我们主要以葡萄糖和果糖为例来讨论单糖的结构，构型，构象和它们的理化性质。
一、单糖的构造式葡萄糖：实验事实：1. 碳氢定量分析，实验式CH2O2.经分子量测定，确定分子式为C6H12O6.3. 能起银镜反应，能与一分子HCN加成，与一分子NH2OH缩合成肟，说明它有一个羰基。
4. 能酰基化生成酯。
乙酰化后再水解，一分子酰基化后的葡萄糖可得五分子乙酸，说明分子中有五个羟基。
5. 葡萄糖用钠汞齐还原后得己六醇；己六醇用HI彻底还原得正己烷。
这说明葡萄糖是直链化合物。
按照经验，一个碳原子一般不能与两个羟基同时结合，因为这样是不稳定的，根据上述性质，如果羰基是个醛基，则它的构造式应是：用醛氧化后得相应得酸，碳链不变。
而酮氧化后引起碳链的断裂，应用这一性质就可确定是醛糖或酮糖。
葡萄糖用HNO3氧化后生成四羟基己二酸，称葡萄糖二酸。
因此，葡萄糖是醛糖。
6. 确定羰基的位置。
葡萄糖与HCN加成后水解生成六羟基酸，后者被HI还原后得正庚酸，这进一步证明葡萄糖是醛糖。
同样的方法处理果糖，最后的产物是α-甲基己酸。
α-甲基己酸因此，果糖的羰基是在第二位。
综合上述反应和分析，就确定了葡萄糖和果糖的构造式。
二单糖的立体构型葡萄糖分子中有四个不对称碳原子，因此，它有24 =16个对映异构体。
要想知道，哪一个是葡萄糖分子，就得确定它们的立体构型。
1. 相对构型（D系列和L系列）在1951年以前还没有适当的方法测定旋光物质的真实构型。
这给有机化学的研究带来了很大的困难。
当时，为了研究方便，为了能够表示旋光物质构型之间的关系，就选择一些物质作为标准，并人为地规定他们的构型，如甘油醛有一对对映体（+）—甘油醛和(－)—甘油醛。
(Ⅰ ) ( Ⅱ)当时认为规定右旋的甘油醛具有（Ⅰ）的构型（即当醛基—CHO排在上面时,H在左边, OH 在右边）,并且用符号―D―标记它的构型―dextro‖即右旋；左旋的甘油醛具有（Ⅱ）得构型，用符号L标记它的构型―levo‖即左旋。
糖的构型及其画法
一、单糖的结构表示单糖结构式的三种方法：Fischer 投影式、Haworth 投影式和优势构象式 1、葡萄糖(Fischer 投影式）D ，L 表示相对构型结构式中,位号最大、离羰基最远的手性碳原子的羟基在右侧为D 型；羟基在左侧的为L 型。
CHO OH H H HO OH H OHHCH 2OH 5D-葡萄糖CHO OH H H HO OH H HHOCH 2OH5L-葡萄糖2、Fischer 投影式不能表示单糖在水溶液中的真实存在形式，因此有了Haworth 投影式。
Haworth 投影式中，C4位羟基在面下为D 型，在面上则为L 型 单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，形成一对端基差向异构体，有α、β二种构型。
端基碳上的羟基与C4羟基在同侧称α型，异侧β型O OHHH OHOH HHOHCH 2OH O HOHHOHOH HHOHCH 2OHβ-D-葡萄糖 α-D-葡萄糖3、虽然Haworth 式表示方法较Fischer 式有所改进，但它仍然是一种简化了的方式，尚不能完全表达糖的真实存在状态。
经实验证明葡萄糖在溶液或固体状态时其优势构象是椅式当C 4在面上，C 1在面下，称C1式（通常绝大多数单糖的优势构象是C1式） 当C 4在面下，C 1在面上，称1C 式O123451C 式O12345C1式对于β-D型和α-L型葡萄糖，当优势构象为C1式时，C1-OH 在环的面上，处于横键上，1C式时，在竖键O O对于α-D型和β-L型葡萄糖，当优势构象为C1式时，C1-OH 在环的面下，处于竖键上，1C式时，在横键OO竖键和横键的具体写法：1、横键与环上的键隔键平行；2、横键与竖键在环的面上面下交替排列。
例：(E)-2,3,5,4′-四羟基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷HOHOOOHOOHOHOHOH单糖的绝对构型如何测定1、GC法将单糖与手性试剂反应，（相当于在糖中引入一个新的手性中心）然后通过GC比较与标准单糖D和L型单糖衍生物的比移值，比移植相同的即为构型相同，反之亦然。
单糖的结构葡萄糖的构象
单糖的结构葡萄糖的构象葡萄糖是一种单糖，化学式为C6H12O6、它是自然界中最常见的单糖，存在于许多生物体内，如植物、动物和微生物。
葡萄糖的构象十分重要，因为它决定了葡萄糖与其他化合物的相互作用和生物活性。
葡萄糖的构象由三个不同的立体中心（碳原子）决定。
在这些立体中心中，每个碳原子都与四个不同的取代基团相连，这使得葡萄糖存在16个可能的构象。
但在溶液中，葡萄糖却只能以椅型构象存在，其中有两个碳原子呈现轴对称性。
这种构象是由于葡萄糖分子内部氢键的影响。
葡萄糖的椅型构象由六个碳原子和五个氧原子组成。
在葡萄糖分子中，有一个氢原子位于上方或下方的平面，其他五个氢原子则位于另一个平面。
这种构型使得葡萄糖分子能够形成稳定的氢键网络，并具有较低的自由能。
在葡萄糖的构象中，有两个碳原子特别重要，它们分别被称为C1和C5、这两个碳原子上的羟基（-OH基团）可以以α或β的形式存在。
当羟基指向箭头所示方向时，称其为α形，而当羟基指向箭头的相反方向时，称其为β形。
这两种形态的存在使得葡萄糖能够形成多种衍生物和聚合物。
在葡萄糖的构象中，还存在两种环构式，分别为α-葡萄糖和β-葡萄糖。
这两种环构式的形成是由于C1上的羟基与C5上的羟基之间的反应。
当C1上的羟基与C5上的羟基反应时，形成了一个六元环结构，称为α-葡萄糖。
当C1上的羟基与C5上的羟基没有反应时，形成了一个六元环结构，称为β-葡萄糖。
这两种环构式在空间中的相对位置和立体构型不同，导致了它们之间的一些物理和化学性质的差异。
此外，葡萄糖还存在开链式结构。
开链式葡萄糖是指没有形成环结构的葡萄糖，其中羟基可以自由旋转。
开链式葡萄糖与环构式葡萄糖之间可以通过互相转化进行相互转换。
总的来说，葡萄糖的构象非常复杂，由其分子内的氢键作用和立体中心的影响所决定。
葡萄糖的构象对其生物活性和与其他化合物的相互作用具有重要影响。
对葡萄糖的构象研究有助于深入了解该分子的性质和其在生物化学中的作用。
单糖的结构
第二节单糖一、单糖的结构1、单糖的链式结构单糖的种类虽多，但其结构和性质都有很多相似之处，因此我们以葡萄糖为例来阐述单糖的结构。
葡萄糖的分子式为C6H12O6，具有一个醛基和5个羟基，我们用费歇尔投影式表示它的链式结构:教材P21以上结构可以简化:教材P212、葡萄糖的构型葡萄糖分子中含有4个手性碳原子，根据规定，单糖的D、L构型由碳链最下端手性碳的构型决定。
人体中的糖绝大多数是D-糖。
3、葡萄糖的环式结构葡萄糖在水溶液中，只有极小部分(<1%)以链式结构存在，大部分以稳定的环式结构存在。
环式结构的发现是因为葡萄糖的某些性质不能用链式结构来解释。
如:葡萄糖不能发生醛的NaHSO3加成反应;葡萄糖不能和醛一样与两分子醇形成缩醛，只能与一分子醇反应;葡萄糖溶液有变旋现象，当新制的葡萄糖溶解于水时，最初的比旋是+112度，放置后变为+52.7度，并不再改变。
溶液蒸干后，仍得到+112度的葡萄糖。
把葡萄糖浓溶液在110度结晶，得到比旋为+19度的另一种葡萄糖。
这两种葡萄糖溶液放置一定时间后，比旋都变为+52.7度。
我们把+112度的叫做α-D(+)-葡萄糖，+19度的叫做β-D(+)-葡萄糖。
这些现象都是由葡萄糖的环式结构引起的。
葡萄糖分子中的醛基可以和C5上的羟基缩合形成六元环的半缩醛。
这样原来羰基的C1就变成不对称碳原子，并形成一对非对映旋光异构体。
一般规定半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)与决定单糖构型的碳原子(C5)上的羟基在同一侧的称为α-葡萄糖，不在同一侧的称为β-葡萄糖。
半缩醛羟基比其它羟基活泼，糖的还原性一般指半缩醛羟基。
葡萄糖的醛基除了可以与C5上的羟基缩合形成六元环外，还可与C4上的羟基缩合形成五元环。
五元环化合物不甚稳定，天然糖多以六元环的形式存在。
五元环化合物可以看成是呋喃的衍生物，叫呋喃糖；六元环化合物可以看成是吡喃的衍生物，叫吡喃糖。
因此，葡萄糖的全名应为α-D(+)-或β-D(+)-吡喃葡萄糖。
糖种类和构型的确定-2013-沈阳药科大学
21
(二) 糖的13C-NMR
1. 化学位移及偶合常数
• 端基碳： 95-105;
CH-OH (C2、C3、C4) －－ 70~85
CH2-OH (C6)
62 左右
CH3
< 20
22
2.苷化位移(Glycosylation shift, GS) 定义：糖与苷元成苷后, 苷元的-C, b-C和糖的 端基碳的化学位移值发生了变化, 这种变化称 苷化位移. 应用: 推测糖与苷元,糖与糖的连接位置, 苷元被 苷化碳的绝对构型及碳氢信号归属.
总 结：
HO HO
OH
O
OH b-D
OH
OH -D
D型糖
OH -L
HHOOH2C
O
OH b-L
OH
HO
L型糖
规律1：D型葡萄糖采取C1式更稳定，L型葡萄糖采取1C式。
15
规律2：b-构型葡萄糖的端基OH总是处于平伏键。
必须记住的几种常见单糖：
16
三、糖的波谱特征
（一）糖的1H-NMR
1.化学位移：
单糖及其构型的确定
单糖结构的表示方法 单糖的绝对构型和相对构型 单糖及其构型的鉴定
1
一、单糖结构的表示方法
以D-葡萄糖（D-glucose）为例：
CHO
HO
H
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
H
OH
HO
HO
H
OH
H
CH2OH
Fischer投影式
CH2OH
H
O OH
O
OH H
OH
H
H OH
葡萄糖结构简式书写
葡萄糖结构简式书写
葡萄糖是一种重要的单糖，其化学式为C6H12O6。
葡萄糖的结构可以通过简式书写来表示。
葡萄糖的简式书写使用Fischer投影式或Haworth投影式，这两种书写方式都能准确描述葡萄糖的立体结构。
1.Fischer投影式：
葡萄糖的Fischer投影式是一个垂直的简单图形，该图形的顶部是羧基，底部是羟基。
碳链从顶部向下连续展开，最右端的羧基碳原子是称为第一碳的碳原子，它的羟基位于右侧。
葡萄糖的Fischer投影式中，第一碳到第五碳的排列顺序分别是右右下上下。
H
|
H–C–OH
|
H–C–OH
|
H–C–OH
|
H–C–OH
|
H–C–OH
|
H–C=O
2.Haworth投影式：
葡萄糖的Haworth投影式是一种环状结构的简式书写方式。
Haworth投影式中，葡萄糖被表示为一个五元环，其中第一碳和第五碳通过氧原子形成一个环。
葡萄糖的Haworth投影式中，羟基取向分为两种类型：上方向和下方向。
在标准的Haworth投影式中，羟基取向上方向的羟基位于环的内部，取向下方向的羟基位于环的外部。
O
/
CH2OH
O|||
|||||
C1––C2
|||||
O|||
CH2OH
葡萄糖的Fischer投影式和Haworth投影式都能直观地表
示出其结构，有助于理解和描述葡萄糖的化学性质和反应过程。
葡萄糖结构简式书写
葡萄糖结构简式书写
葡萄糖（glucose）是一种简单的单糖，化学式为C6H12O6。
它是生命中最重要的糖类之一，也是人体能量代谢的主要燃料。
葡萄糖的结构简式可以用Fischer投影式或Haworth投影式表示。
Fischer投影式是一种以垂直线代表平面纸张的投影式，其中水平线代表CH2OH官能团的轴线。
在Fischer投影式中，葡萄糖的分子结构可以被描述为一个具有六个碳原子的直线，每个碳原子上都连接着一个氧原子和一个氢原子。
其中第一个碳原子连接着一个羟基（OH），而最后一个碳原子连接着一个甲基基团（CH3）。
其余的四个碳原子上连接着一个羟基和一个氢原子。
Haworth投影式则是一种以平面纸张为基础的投影式，用于描述环状糖的结构。
在Haworth投影式中，葡萄糖的结构可以被描述为一个具有六个成员的环状结构，其中一个氧原子连接着第五个碳原子和第六个碳原子，形成一个五元环。
第一个碳原子上连接着一个羟基（OH），而最后一个碳原子上连接着一个甲基基团（CH3）。
其余的四个碳原子上连接着一个羟基和一个氢原子。
葡萄糖是一种非常重要的糖类，不仅可以作为人体能量的来源，还可以用于合成脂肪、蛋白质和核酸等生物大分子。
它在植物中通过光合作用产生，是植物生长和代谢的基础。
此外，葡萄糖还被广泛应用于食品工业、医药工业和化妆品工业等领域。
葡萄糖是一种具有重要生物功能的糖类，它的结构简式可以用Fischer投影式或Haworth投影式表示。
通过研究葡萄糖的结构和性质，可以更好地理解生命的基本过程和人体的能量代谢。
单糖的结构：葡萄糖的构象
单糖的结构→ 葡萄糖的构象己醛糖和己酮糖的开链结构及其相对构型己醛糖和己酮糖的环状结构糖的哈武斯（Haworth）透视式葡萄糖的构象哈武斯透视式比费歇尔投影式能更合理地表达葡萄糖的存在形式，但是吡喃氧环式仅简单地以一个平面表示还是不够的。
从环己烷的构象分析中我们已经知道，环己烷实际上不以平面六元环存在，而是有船式和椅式两种构象，其椅式的内能较低，比较稳定。
糖的吡喃环型就相当于环己烷的一个亚甲基被氧原子取代，其构象式应该是类似的，所不同是：（1）氧原子代替了一个碳原子的位置，六元环不再是均匀的环，而且氧原子的电负性大，与环上取代基的作用比碳原子更强烈，对构象稳定性影响较大；（2）环己烷碳原子上连接的都是氢，而在糖分子中环上取代基是不相同的，取代基相互之间的空间效应和电性效应更加显著。
由于这两点，糖和环己烷的构象有所不同。
糖的船式构象极不稳定，不能存在，只有椅式构象能稳定存在。
糖的椅式构象可能有两种，即N式（Normal form，正常式）和A式（Alternative form，交替式）存在。
对于D-系的糖来说，连在C-5上尾端羟甲基是最大的取代基，它如果处在a键则与其他C-1、C-3位置的取代基相互排挤，很不稳定。
相反，此尾端羟甲基都处于e键则有利。
所以D-系吡喃糖只能以N-式存在，为优势构象，而不以劣势的A-式存在，故D-吡喃葡萄糖的优势构象应取N-式。
当我们再进一步观察葡萄糖的α-和β-端基异构体的差别时，我们发现在构象式中，α-体的C-1位上羟基取a键，它与C-3和C-5位上的氢原子（a键），有空间排斥作用（1，3-干扰）。
而β-体的C-1位上羟基取e键，没有这种作用。
而且β-体环上所有比较大的基团都处在e键，相互之间距离最远，没有空间排斥作用，如下所示：因此，对于α-及β-两个异构体来说，又以β-异构体占优势构象，故在平衡体系中存在量也较多，这就可以解释我们在前面说过的，葡萄糖在水溶液中达到平衡时β-体占64％而α-体占36％的原因。
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单糖的结构→ 葡萄糖的构象
己醛糖和己酮糖的开链结构及其相对构型己醛糖和己酮糖的环状结构
糖的哈武斯（Haworth）透视式葡萄糖的构象
哈武斯透视式比费歇尔投影式能更合理地表达葡萄糖的存在形式，但是吡喃氧环式仅简单地以一个平面表示还是不够的。
从环己烷的构象分析中我们已经知道，环己烷实际上不以平面六元环存在，而是有船式和椅式两种构象，其椅式的内能较低，比较稳定。
糖的吡喃环型就相当于环己烷的一个亚甲基被氧原子取代，其构象式应该是类似的，所不同是：（1）氧原子代替了一个碳原子的位置，六元环不再是均匀的环，而且氧原子的电负性大，与环上取代基的作用比碳原子更强烈，对构象稳定性影响较大；（2）环己烷碳原子上连接的都是氢，而在糖分子中环上取代基是不相同的，取代基相互之间的空间效应和电性效应更加显著。
由于这两点，糖和环己烷的构象有所不同。
糖的船式构象极不稳定，不能存在，只有椅式构象能稳定存在。
糖的椅式构象可能有两种，即N式（Normal form，正常式）和A式（Alternative form，交替式）存在。
对于D-系的糖来说，连在C-5上尾端羟甲基是最大的取代基，它如果处在a键则与其他C-1、C-3位置的取代基相互排挤，很不稳定。
相反，此尾端羟甲基都处于e键则有利。
所以D-系吡喃糖只能以N-式存在，为优势构象，而不以劣势的A-式存在，故D-吡喃葡萄糖的优势构象应取N-式。
当我们再进一步观察葡萄糖的α-和β-端基异构体的差别时，我们发现在构象式中，α-体的C-1位上羟基取a键，它与C-3和C-5位上的氢原子（a键），有空间排斥作用（1，3-干扰）。
而β-体的C-1位上羟基取e键，没有这种作用。
而且β-体环上所有比较大的基团都处在e键，相互之间距离最远，没有空间排斥作用，如下所示：
因此，对于α-及β-两个异构体来说，又以β-异构体占优势构象，故在平衡体系中存在量也较多，这就可以解释我们在前面说过的，葡萄糖在水溶液中达到平衡时β-体占64％而α-体占36％的原因。
从上述可知，D-系吡喃糖比较稳定的构象是其中体积最大的基团（—CH OH）占有e键位置的那种构象。
例如：
但有些吡喃型糖也有这样的情况，为了让较多－OH基能取e键位置，（—CH OH）基团可被迫处于a键位置，故可取A-式和N-式两种构象同时存在，而A-式可能为优势构象。
例如，α-D-吡喃艾杜糖的构象式如下：
可见在所有D-己醛糖中，只有β-D-（＋）-葡萄糖的构象能够让大基团及其他基团都占有e键的位置。
因此，β-D-（＋）-葡萄糖能在自然界最广泛的存在并不是偶然的。
在经过甲基化或乙酰基化的吡喃糖中，大基团也倾向于占有e键位置。
但有一个例外，当异头物中C-1上是甲氧基（—OCH）、乙酰氧基（—OCOCH）或氯时，它们必须处于a键上而不是在e键上才是优势构象。
这种异头物中C-1上较大取代基反而处于a键为优势构象的反常现象，称为异头效应（anomeric effect）或端基效应（end-group effect）。