第二节糖的结构与性质

2、单糖环状结构：以葡萄糖为例
6 CH 1
2OH
CHO C C C C OH H OH OH
2OH
6 4
5
O
2
H HO H H
2 3 4
OH
OH
3
H 1 C OH
α-D-吡喃葡萄糖
OH
5
6 CH
CH2OH O OH C H OH
β-D-吡喃葡萄糖
D-葡萄糖
(D-glucose)
OH
OH
开链
环状
6 5 4
3
二羟丙酮
核酮糖
CH2OH
D-果糖
D-葡萄糖
三 碳 醛 糖 四 碳 醛 糖 Ｄ-赤藓糖 五 碳 醛 糖 Ｄ-核糖 六 碳 醛 糖 Ｄ-阿拉伯糖
葡萄糖Glucose
Ｄ-甘油醛
Ｄ-苏糖
Ｄ-木糖
Ｄ-来苏糖
Ｄ-阿洛糖 Ｄ-阿卓糖 Ｄ-葡萄糖 Ｄ-甘露糖
Ｄ-古洛糖 Ｄ-艾杜糖 Ｄ-半乳糖 Ｄ-塔罗糖
为了真实形象地表达糖的环式结 构，哈瓦斯提出把直立的环式结构 改写成平面环状结构，对观察各基 团间立体关系更有利。 • 费式写成哈式的原则： ①六元含氧环（吡喃环）写成六 角平面形，氧原子写在平面六角形 的右上角，将五元含氧环（呋喃环） 写成五角平面形，氧原子写在五角 形正上方。
•
• ②费式环内碳链右侧基团写在环平面 之下，左侧基团写在环平面之上。 • ③环外碳链上碳原子和所带基团，D型 的写在环平面上，L型写在环平面下。 • ④α-酮糖的第一碳原子及基团写在环 平面上方，β-酮糖C1及基团写在环下。 • ⑤平面上基团实线，平面下基团用虚 线。
三 碳 酮 糖 二羟丙酮 四 碳 酮 糖
果糖Fructose
D-赤藓酮糖
五 碳 酮 糖 D-核酮糖 六 碳 酮 糖 D-阿洛酮糖 D-果糖 D-山梨糖 D-塔格糖 D-木酮糖
大多数单糖都是手性化合物，有D-及 L-两种异构体。以D-, L-甘油醛为参照， 以距醛基最远的不对称碳原子为准，羟基 在左的为L构型，羟基在右的为D构型。
•
从己醛糖的结构中可以看出： 碳链上有4个不对称碳原子，因 此共有24=16个旋光异构体，葡萄糖 和半乳糖只是其中两种，己酮糖碳原 子上有3个不对称碳原子，因此有 23=8个旋光异构体，果糖只是其中一 种。
•
（二）环状结构：也叫费歇尔式 结构。 一般醛类在水中只有一个旋光 度，但新配制的葡萄糖水溶液比旋光 度会改变，此现象直链结构无法解释， 费歇尔认为有环状结构，在环状结构 中醛基变成了半缩醛（C1上—CHO与 最近的C5—OH发生加成），所以不如 自由醛基活泼。
α-D-葡萄糖
D-葡萄糖
β-D-葡萄糖
•
从葡萄糖的环式结构可以看出：第 一个碳原子上的醛基和第五碳原子上的 羟基形成了一个半缩醛，成为一个六元 含氧环（吡喃环），故叫吡喃葡萄糖。 • 若C1醛基与C4羟基形成半缩醛，成 为一个五元含氧环（呋喃环）故叫呋喃 糖。 • 吡喃环结构在己糖中普遍，除葡萄 糖外，半乳糖、甘露糖也呈吡喃结构， 呋喃糖十分活泼，不稳定，在自然界中 少见。
第二节糖类的结构与性质
• • 一、单糖的结构： （一）直链结构： 含有醛基的单糖称醛糖，含有 酮基的单糖称酮糖。粮食中重要的 单糖为己醛糖和己酮糖。常见的己 醛糖有葡萄糖、半乳糖；常见的己 酮糖有果糖。
醛 糖
1
1
2
CHO
CHO 2 H C OH H C OH 4 H C OH 5 CH2OH
3
1
CHO
吡喃环
呋喃环
•
（三）立体构型：又叫哈瓦斯式 结构，透视式结构。 单糖的环式结构虽能较圆满地解 释单糖的性质和各个不对称碳原子 在构型上的差异，但仍不能清楚地 反遇出单糖分子的立体构型。 如：α-D-吡喃葡萄糖的费歇尔 式结构，既不能反映C6原子上基团 与C1、C2、C4上羟基的位置关系， 又不能反映C1与C5原子的邻近关系。
H C OH HO C H H C OH H C OH
6 CH 5 3
2
HC OH
3 CH
4
2OH
甘油醛
核糖
2OH
D-葡萄糖
酮
1
1
糖
1
CH2OH Cபைடு நூலகம்O CH2OH
2
3
CH2OH 2C O 3 H C OH H 4C OH 5 CH2OH
CH2OH C O
2
HO C H H C OH H C OH
•
CHO HCOH CH2OH CHO
1
CHO
1 2
CH2OH
HOCH CH2OH
HCOH HOCH 4 HCOH HCOH CH2OH D-葡萄糖
5 3
2
C＝O 3 HOCH 4 HCOH HCOH CH2OH D-果糖
5
D-甘油醛
L-甘油醛
•
手性碳原子：（不同称碳原子） 指有4个不同基团碳原子称为手性碳 原子。 • 手性碳原子判定方法： ①手性碳原子一定是饱和碳原子。 ②手性碳原子所连四个基团是不 同的。 一个糖分子中有N个手性碳子， 就有2N个旋光异构体。