有机化学糖类

三、单糖的化学性质
α-D-环式半缩醛结构 开链醛（酮）式
（微量）
β-D-环式半缩醛结构
（一）差向异构化
在多个手性碳原子中只有一个手性碳原子的构型不同的 旋光异构体 OH H
C C OH 烯醇式中间体 HO H H OH H OH CH2OH H C H HO H H O H HO HO H H C O CH2OH C=O H HO OH H OH H CH2OH D-果糖
思考题：为什么在碱性溶液中，酮糖可显示某些醛糖的性质？
（二）氧化反应
1.与弱氧化剂反应 （被托伦试剂、班氏试剂或斐林试剂氧化）
单糖 + Ag+(配离子) OH 糖酸（混合物）+ Ag↓ OH 2+ 单糖 + Cu (配离子) 糖酸（混合物）+ Cu2O↓
-
酮糖反应的原因:互变为醛糖 凡能还原上述弱氧化剂的糖称为还原糖。单糖都是还原糖

定义 糖类是多羟基醛或多羟基酮以及它们的脱水缩合产物和衍
生物
如:葡萄糖是多羟基醛，果糖是多羟基酮，蔗糖是由葡萄 糖和果糖脱水而成的缩合物
元素组成
绝大多数糖类分子由C、H、O三种元素组成，大多数化 合物具有通式Cn（H2O）
糖的分类（根据水解情况分）
单糖:不能水解的多羟基醛或多羟基酮，如葡萄糖、果 糖、核糖
[α ]
20 D
+112º
微量 52.7º 约64％
+18.7º
平衡组成 约36％
（2）葡萄糖环状结构和哈沃斯式
哈沃斯式
H H HO H H
2 1
OH OH H O OH CH2OH H O H 5 H 4 1 OH H OH OH 3
2 6
HO C H HO H H
H OH H O OH H
4 6 CH OH 2 5
一、单糖的结构
（一）葡萄糖的结构
1.葡萄糖的链状结构和构型 分子式：C6H12O6 结构式:
CH2－CH－CH－CH－CH－COOH OH OH OH OH OH
己醛糖
己醛糖共有24=16个旋光异构体。葡萄糖是其中的一个
葡萄糖的费歇尔投影式：
CHO H OH HO H H (Ⅰ) H OH OH CH2OH HO OH OH CH2OH (Ⅱ) (Ⅲ) CHO OH
C
3 4 5 6
O OH H
2 1
H OH
3
OH
H
CH2OH 费歇尔投影式
H 哈沃斯式
OH
CH2OH 费歇尔投影式
H
OH
哈沃斯式
D-(+)-吡喃葡萄糖
-D-(+)-吡喃葡萄糖
直立费歇尔式
（二）果糖的结构
分子式：C6H12O6 属于己酮糖
己酮糖有8个旋光异构体 果糖也有链状结构和环状结构，水溶液中彼此互变
D-葡萄糖与D-甘露糖 C2-差向异构体 D-葡萄糖与D-半乳糖 C4-差向异构体
OH H OH OH CH2OH
H H OH OH CH2OH
D-葡萄糖
D-甘露糖
用稀碱溶液处理D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖中的任何 一种，都可得到这三种单糖的互变平衡混合物
差向异构体之间的互变异构化称为差向异构化
H H
5
H H
6
Baidu Nhomakorabea
O CH2OH OH
3 2
1
H H
5
OH4
OH HO H H
CH2OH C=O H OH OH CH2OH
OH4
H H
6
O OH OH
3 1 2
CH2OH
OH H a -D (-)-吡喃果糖 HOH2C
5 6
OH H β-D-(-)-吡喃果糖 HOH2C
5 6
O H OH
3
1
CH2OH
（约36％）
（微量）
（约64％）
成环时新产生的一个半缩醛羟基也称为苷羟基 费歇尔投影式中，苷羟基在碳链右边的称α-异构体（α型），在碳链左边的称β-异构体（β-型） 在水溶液中两种环状结构和开链结构可相互转变并达到 平衡，这可解释葡萄糖溶液的变旋现象
α-D-(+)吡喃葡萄糖
开链式
β-D-(+)吡喃葡萄糖
低聚糖:称寡糖，是水解后能生成2～10个单糖分子的 糖。如蔗糖、麦芽糖、乳糖 多糖:称高聚糖，是水解后能生成10个以上单糖分子的 糖，如糖原、淀粉、纤维素
第一节 单糖
单糖是多羟基醛或多羟基酮 据此单糖分为两类：醛糖和酮糖
常将两种分类结合：如葡萄糖属于己醛糖、果糖属于己酮糖
单糖是构成低聚糖和多糖的基本单位，了解单糖的结构是 研究糖类化学的基础 从结构和性质来看，葡萄糖和果糖可作为单糖的代表
2.与溴水的反应 Br2/H2O 是酸性弱氧化剂，能氧化醛糖，但不能氧化酮 糖，可用于鉴别酮糖与醛糖
溴水可选择性地将醛基氧化成羧基
H HO H H CHO OH H 溴水 OH OH CH2OH H HO H H COOH OH H OH OH CH2OH
从热吡啶中得到的
葡萄糖晶体 水溶液
比旋光度+18.7°
旋光性化合物溶液的旋光度自行改变直至达到恒 定值的现象称为变旋光现象
（2）葡萄糖的环状结构 葡萄糖的变旋光现象表明葡萄糖有互变异构体 葡萄糖的环状结构是在开链结构基础上通过分子 内羟基对醛基加成形成的（环状半缩醛结构）
H C H HO H H CH2OH D-(+)-吡喃葡萄糖 OH H O OH H HO H H OH H C OH H OH OH CH2OH D-(+)-葡萄糖链状结构 H HO H H CH2OH -D-(+)-吡喃葡萄糖 O HO C OH HO OH H
2
O H
4
OH OH
3 2
H
4
OH
H
CH2OH
1
OH H a -D-(-)-呋喃果糖
OH H β -D-(-)-呋喃果糖
二、单糖的物理性质
溶解性：单糖都是结晶性物质，具有吸湿性，易溶于水难 溶于有机溶剂 甜度：单糖都有甜味，但甜度各不相同 旋光性和变旋光现象：凡能发生开链结构和环状结构互变 单糖都有变旋光现象
糖类是构成生物体的基本成分之一，是生物
体维持生命活动所需能量的主要来源，是生物体
合成其他有机化合物的基本原料
第一节 单糖 第二节 二糖 第三节 多糖
糖的来源 糖是一类天然有机化合物。是自然界存在最多、分布最 广的一类重要有机化合物，主要来自绿色植物的光合作用
6CO2 + 6H2O
日光 叶绿素
C6H12O6 + 6O2
单糖构型的表示 以编号最大的手性碳原子的构型代表单糖的构型：编号 最大的手性碳构型与 D—甘油醛相同者为 D—型糖；与L—甘 油醛相同者为L—型糖
2.变旋光现象和葡萄糖的环状结构 （1）变旋光现象 葡萄糖有两种比旋光度不同的晶体：
从冷乙醇中得到的
葡萄糖晶体 水溶液
比旋光度+112°
葡萄糖 水溶液
比旋光度+52.7°