糖类化合物 大学有机化学
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有机化学_第14章糖类化合物
1
HOH2C HO HO
4
O OH
1
OH
β-D-(+)-吡喃葡萄糖的构象中，体积大的取代基-OH和CH2OH，都在 键；而在α-D-(+)-吡喃葡萄糖中有一个-OH在a键上。故β型的构象更 稳定，因而在平衡体系中的含量多于α-D-(+)-吡喃葡萄糖。 所有的 D-吡喃己醛糖的优势构象为4C1 型椅式构象。 因此β-D-葡萄糖在自然界有最广泛的存在 ！
第二节
单糖
1、根据分子中所含碳的个数，单糖可分为己糖、戊糖等。 2、分子中含醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。 例：
CHO 2 CHOH
3 4 1 1 2 3 4
CH2OH C=O CHOH CHO 2 CHOH
3 4 1
CHOH
CHOH 5 CHOH 6 CH2OH
己醛糖 4个* C
16个对映异构
5、脱水及显色反应
了解
单糖与醇一样在浓酸的作用下可发生分子内的脱水反应生 成α-呋喃甲醛（也称糠醛）类化合物
呋喃甲醛类化合物可以和酚或芳胺类缩合，生成有色化 合物，经常用于糖类的鉴定
莫利胥反应 （了解）：
所有糖
浓H2SO4 α-萘酚
紫色或紫红色
阴性反应是糖类化合物肯定不存在的确证， 而阳性反应则不一定说明含有糖类化合物
变旋现象 由变旋现象说明,单糖并不仅仅以开链式存在 ,还有其它的存在形式。 1925-1930年，由X射线等现代物理方法证明，葡萄糖主要 以氧环式（环状半缩醛结构）存在。
1．氧环式结构
六元氧环（吡喃型）
H 1 OH C O
5
H
1C
O
HO 1 H C O
OH
5
α-D-(+)-吡喃葡萄糖
HOH2C HO HO
4
O OH
1
OH
β-D-(+)-吡喃葡萄糖的构象中，体积大的取代基-OH和CH2OH，都在 键；而在α-D-(+)-吡喃葡萄糖中有一个-OH在a键上。故β型的构象更 稳定，因而在平衡体系中的含量多于α-D-(+)-吡喃葡萄糖。 所有的 D-吡喃己醛糖的优势构象为4C1 型椅式构象。 因此β-D-葡萄糖在自然界有最广泛的存在 ！
第二节
单糖
1、根据分子中所含碳的个数，单糖可分为己糖、戊糖等。 2、分子中含醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。 例：
CHO 2 CHOH
3 4 1 1 2 3 4
CH2OH C=O CHOH CHO 2 CHOH
3 4 1
CHOH
CHOH 5 CHOH 6 CH2OH
己醛糖 4个* C
16个对映异构
5、脱水及显色反应
了解
单糖与醇一样在浓酸的作用下可发生分子内的脱水反应生 成α-呋喃甲醛（也称糠醛）类化合物
呋喃甲醛类化合物可以和酚或芳胺类缩合，生成有色化 合物，经常用于糖类的鉴定
莫利胥反应 （了解）：
所有糖
浓H2SO4 α-萘酚
紫色或紫红色
阴性反应是糖类化合物肯定不存在的确证， 而阳性反应则不一定说明含有糖类化合物
变旋现象 由变旋现象说明,单糖并不仅仅以开链式存在 ,还有其它的存在形式。 1925-1930年，由X射线等现代物理方法证明，葡萄糖主要 以氧环式（环状半缩醛结构）存在。
1．氧环式结构
六元氧环（吡喃型）
H 1 OH C O
5
H
1C
O
HO 1 H C O
OH
5
α-D-(+)-吡喃葡萄糖
有机反应中的糖化合物
有机反应中的糖化合物糖是一类重要的碳水化合物，它们在生物体中起着非常重要的作用。
而在有机化学中，糖也是一个非常重要的研究对象。
本文将介绍有机反应中的糖化合物，包括它们的结构、性质、合成方法等方面。
一、糖的结构糖是一种具有多羟基(H-O-)的多元醇，通常包含5个或6个碳原子，其中一个碳原子的羰基(-C=O)形成了一个醛基或者一个酮基。
根据它们的羟基数量和位置，糖分为单糖、双糖和多糖。
1. 单糖单糖是指只含有一个糖分子的糖类化合物，例如葡萄糖、果糖、半乳糖等。
这些化合物的分子式通常为C6H12O6，它们的分子结构中含有一个六元环和一个五元环。
2. 双糖双糖是由两个单糖分子通过glycosidic键连接而成的化合物，例如蔗糖、乳糖、麦芽糖等。
它们的结构中含有一个单糖分子的一个羟基与另一个单糖分子的一个羟基形成一个glycosidic键。
3. 多糖多糖是由许多单糖或双糖分子通过glycosidic键连接而成的高分子化合物，例如淀粉、纤维素、壳聚糖等。
它们的分子结构中含有许多单糖或双糖分子的glycosidic键连接而成的链状结构。
二、糖的性质糖具有一系列的化学性质和生物活性，包括光学活性、水解性、氧化还原性等。
1. 光学活性由于糖中含有多个手性中心，它们具有旋光性，可以使平面偏振光旋转光路。
单糖的旋光度通常为正旋光，而麦芽糖和蔗糖的旋光度则是复杂的，可以是正旋光也可以是负旋光。
2. 水解性糖类化合物具有水解性，也就是说它们可以被水分子加成。
单糖和双糖可以在酸性条件下水解成各自的组成单体，而多糖则必须在酸性条件下经过酶的催化才能被水解成为单糖、双糖或者三糖等单元。
3. 氧化还原性糖类化合物具有较强的氧化还原性质。
它们可以发生加氢还原、氧化去除、酸性加氢、弱碱性加氢等反应。
其中比较常见的是单糖的加氢还原反应，可以制备出不同的糖醇化合物，例如葡萄糖的还原反应可以得到山梨醇。
三、糖的合成方法糖类化合物的合成方法较多，通常可以分为化学合成和酶催化合成两种方法。
有机化学基础知识点糖类与多糖的命名与性质
有机化学基础知识点糖类与多糖的命名与性质糖类与多糖是有机化学中重要的基础知识点，它们在生物学、化学工程等领域具有广泛的应用。
本文将针对糖类与多糖的命名与性质进行探讨。
一、糖类的命名与性质1. 单一糖类的命名与性质单糖是由单个糖分子组成的简单糖类化合物，常见的单糖有葡萄糖、果糖和半乳糖等。
单糖的命名主要通过其分子结构确定，如葡萄糖的分子式为C6H12O6。
在命名单糖时，需要根据糖醇为主链的形式，指定它们的立体构型。
单糖的性质表现出溶解性强、呈甜味、具有旋光性等特点。
此外，不同单糖的甜度和旋光性也存在一定差异，这与它们的分子结构和立体构型有关。
2. 糖苷与糖醛的命名与性质糖苷是由糖分子与非糖分子（如苷、甾类等）通过醚键连接而成的化合物。
糖苷的命名方式为：首先指定非糖部分的名称，其次通过连接符号将糖部分的名称写在后面，如乙酰葡萄糖。
糖醛是以羟基代替甲基的糖类衍生物。
其命名方式为：首先指定糖醛的名称，然后加上醛前缀，如葡萄庚糖醛。
糖苷和糖醛在生物体内具有重要的生理功能和药理作用。
3. 糖醇的命名与性质糖醇是糖类中去除一个或多个氧原子后形成的醇类化合物，也称为糖醇或醇糖。
常见的糖醇有山梨醇、甘露醇等。
糖醇的命名方式为：以相应糖类的名称为前缀，后缀加上醇，如葡萄糖醇。
糖醇具有甜味、溶解性好、相对稳定等性质。
它们在医药、食品工业等领域中广泛应用，如山梨醇被用作低热值甜味剂。
二、多糖的命名与性质1. 多糖的命名与结构多糖是由多个糖分子通过糖苷键连接而成的大分子化合物，包括两种主要类型：寡糖和多糖。
寡糖由2-10个糖分子组成，而多糖由数十到数百个糖分子组成。
多糖的命名方式主要是通过糖分子的种类、数量以及它们之间的连接方式进行描述。
例如，淀粉是由α-D葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接而成的多糖。
2. 多糖的性质多糖具有高分子量、溶解性较差、具有胶凝能力等特点。
它们在生物体内发挥着结构支持、能量储存和信息传递等重要作用。
基础有机化学 糖类化合物
基团 基团 个 个 一 固定 其余三 CH 2OH 调换 次 顺 O H H H OH H HO OH H OH
α－
吡喃环 ，具有六元环的糖类称为吡喃糖。具有五元 环的糖类称为呋喃糖。
O
氧环式结构的确定，对变旋光现象就有了一个令人信服 的解释： 这是因为α－异构体和β－异构体两种晶体在水溶液中 可以通过开链式互变，并迅速建立平衡。
Organic Chem
构造式：
己醛糖
CH2 OH
CH CH CH CH CHO OH OH OH OH
* * *
*
*
*
*
己酮糖
CH2 CH CH CH C CH2 OH OH OH OH O OH
己醛糖有24=16种旋光异构体，己酮糖有23=8种旋光 异构体。 葡萄糖和果糖分别是其中的一个旋光异构体
Organic Chem
NHC6H5 HC C CHOH CH2OH N H N C6H5
N
3
N N C6H5 H C N CHOH 3 NHC6H5 CH2OH HC
CH2OH HO HO O OH O CH3
四、成苷反应
CH2OH HO HO OH O HOH
CH3OH 干 HCl
α
甲基葡萄糖糖苷
Organic Chem
3、用硝酸氧化
100℃ D－葡萄糖 D－葡萄糖二酸
4、用高碘酸氧化
Organic Chem
CHO OH + 3HIO4 OH CH2OH
D-赤藓糖
HCOOH HCOOH HCOOH HCHO
反应特点： ①每破裂一个碳碳单键，消耗一分子HIO4； ②醛基、仲醇基氧化为甲酸，伯醇基氧化为甲醛。
大学本科有机化学40_糖类化合物
OH
Kiliani-Fischer醛糖碳链增长法 Kiliani-Fischer醛糖碳链增长法
♦ 与羟胺的加成及Wohl降解 与羟胺的加成及Wohl降解
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH H NH2OH HO H H AcO CH NOH OH H OH OH CH2OH C CH3ONa CH3OH H HO H H N O H H OH OH CH2OH OCH3 − CN HO H H 6 Ac2O NaOAc H C H AcO H H N OAc OAc H OAc OAc CH2OAc
互为差向异构体 可互变
互为差向异构体 不能互变
HO HO H
葡萄糖的六员环环状结构
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH H OH HO OH H H CH2OH H CHO OH a b CH2OH H O OH H H OH O H H OH H H OH OH CH2OH O H H H OH OH H CH2OH OH CHO H b H HO OH H OH a
HC NHNHPh C OH H OH OH CH2OH
CH2OH C O HO H H H OH OH CH2OH D−(−)−果糖 − CHO HO HO H H H H OH OH CH2OH D−(+)−甘露糖 − 3 PhNHNH2 HO H H 3 PhNHNH2 较慢 CH NNHPh
CN H HO H H OH H OH OH CH2OH (1) Ba(OH)2 (2) H3O+
CH2OH O H H OH H OH H OH + CH2OH HO HO OH HCHO H OH HO H H H O OH OH CH2OH D−(+)−葡萄糖 −
《有机化学—— 糖类》PPT课件
Special lecture notes
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°
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
Special lecture notes
（四）成苷反应
Special lecture notes
环状结构单糖的苷羟基与另一分子化合物中的活
泼氢脱水，生成的化合物称为糖苷，这种反应称为成
苷反应
CH2OH
H
OH
H
OH H
OH
OH
H OH
CH2OH
＋2 CH3OH 干 燥 H Cl
H
O OH
H
OH H
OH
H
H OH
D-葡萄糖
CH2OH
H
OH
生成脎是α-羟基醛或α-羟基酮的特有反应。单糖和过量的 苯肼一起加热即生成糖脎
C H O
C H =N -N H -C 6H 5
C H 2O H
HCO H
C =N -N H -C 6H 5
C = O
H O HC CH O HH 2N － N H － C 6H 5H H OC CH O H
H 2N － N H － C 6H 5H H OC CH O H
6CH2OH H 5 OH
H 4 OH H 1
OH
3
OH
2
H OH
哈 沃 斯 式
D-(+)-吡 喃 葡 萄 糖
有机化学第18章 糖
L-果糖 L- Fructose
CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH
D-葡萄糖
CHO HO H HO H H OH H OH CH2OH
D-甘露糖
H HO HO H
CHO OH H H OH CH2OH
D-半乳糖
D-葡萄糖与 D-甘露糖只是C2的构型不同，其它都相同 D-葡萄糖与D-半乳糖只是C4的构型不同，其它都相同
β-D-吡喃葡萄糖 mp 150℃
（热吡啶）
36.4%
< 0.0026%
–1·dm -1
63.6%
α ·mL·g m = +112°
α ·mL·g –1·dm -1 m = +18.7°
α ·mL·g –1·dm -1 m = +52.7°
变旋光现象
变旋光现象(mutarotation)：
把糖的晶体放在水溶液中，比旋光度自行 发生改变，并趋向一个定值的现象叫变旋光现象。
产生变旋光现象的原因：
在水溶液中，两种环状半缩醛结构，通过 开链结构发生互变，当达平衡时，比旋光度不 在发生变化。
葡萄糖的α和β构型的区别：
除C1构型不同外，其余手性碳原子的构型均相同。
异头物或端基异构体(anomer) ： 在糖类化合物中，把这种因半缩醛（半缩 酮）碳原子构型不同而形成的非对映异构体称 为异头物或端基异构体。
乳 糖 结 论： 1 有苷羟基 2 水溶液中能转变为开链结构 3 有变旋光现象 4 可生成糖脎 5 有还原性
6 多 糖 (Polysaccharides)
多糖是高分子化合物，一分子多糖水解后可 生成几百，几千甚至上万个单糖分子。 多糖水解为一种单糖，称均多糖； 多糖水解为两种以上的单糖，称杂多糖 1 不溶于水 多糖特性： 2 无甜味 3 无还原性（末端虽有苷羟基， 由于分子量大，不现还原性） 4 无变旋光现象
CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH
D-葡萄糖
CHO HO H HO H H OH H OH CH2OH
D-甘露糖
H HO HO H
CHO OH H H OH CH2OH
D-半乳糖
D-葡萄糖与 D-甘露糖只是C2的构型不同，其它都相同 D-葡萄糖与D-半乳糖只是C4的构型不同，其它都相同
β-D-吡喃葡萄糖 mp 150℃
（热吡啶）
36.4%
< 0.0026%
–1·dm -1
63.6%
α ·mL·g m = +112°
α ·mL·g –1·dm -1 m = +18.7°
α ·mL·g –1·dm -1 m = +52.7°
变旋光现象
变旋光现象(mutarotation)：
把糖的晶体放在水溶液中，比旋光度自行 发生改变，并趋向一个定值的现象叫变旋光现象。
产生变旋光现象的原因：
在水溶液中，两种环状半缩醛结构，通过 开链结构发生互变，当达平衡时，比旋光度不 在发生变化。
葡萄糖的α和β构型的区别：
除C1构型不同外，其余手性碳原子的构型均相同。
异头物或端基异构体(anomer) ： 在糖类化合物中，把这种因半缩醛（半缩 酮）碳原子构型不同而形成的非对映异构体称 为异头物或端基异构体。
乳 糖 结 论： 1 有苷羟基 2 水溶液中能转变为开链结构 3 有变旋光现象 4 可生成糖脎 5 有还原性
6 多 糖 (Polysaccharides)
多糖是高分子化合物，一分子多糖水解后可 生成几百，几千甚至上万个单糖分子。 多糖水解为一种单糖，称均多糖； 多糖水解为两种以上的单糖，称杂多糖 1 不溶于水 多糖特性： 2 无甜味 3 无还原性（末端虽有苷羟基， 由于分子量大，不现还原性） 4 无变旋光现象
糖类 有机化合物
糖类有机化合物
糖类是一种有机化合物，也被称为碳水化合物。
它包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、淀粉等。
这些糖类在自然界中广泛存在，是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。
糖类可根据能否水解以及水解的产物进一步分类，主要有单糖、二糖和多糖等。
其中，单糖是不能再被水解的糖，如葡萄糖、果糖和半乳糖等；二糖则是能水解生成两个单糖的糖，如蔗糖和麦芽糖；多糖则是能水解生成多个单糖的糖，如淀粉和纤维素等。
除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人体直接吸收外，其余的糖类在人体内需要转化为基本的单糖后才能被吸收利用。
例如，淀粉在口腔中被唾液淀粉酶水解成麦芽糖，然后进入小肠被麦芽糖酶进一步分解为葡萄糖而被身体吸收。
需要注意的是，含糖饮料中的糖主要是单糖，会快速被身体吸收。
这些被快速吸收的糖一旦无法及时消耗，可能会对身体带来负面影响，如增加罹患心脏病和糖尿病的风险等。
因此，保持适量的糖摄入和注意均衡饮食对于健康至关重要。
有机化学糖类化合物教学的思政案例设计与实践
. AlSlchooRliofgChhtemsicaRl Eensgienerevrinegda.nd Materials Science, Zaozhuang University, Zaozhuang 277160, Shandong Province, China.
Abstract: To fully explore the ideological and political elements in the sugar compounds chapter of organic chemistry course, and give full play to the important role of professional courses in moral education, we sort out the learning objectives of this chapter and design the learning content accordingly. The teaching system on carbohydrate compounds was constructed with the knowledge of carbohydrate compounds as the main body, the stories of sugar structure and synthesis research, the discipline thoughts of chemistry, and the contributions of China in sugar chemistry research dominated.
•专题•
大学化学 Univ. Chem. 2021, 36 (3), 2010059 (1 of 9)
Abstract: To fully explore the ideological and political elements in the sugar compounds chapter of organic chemistry course, and give full play to the important role of professional courses in moral education, we sort out the learning objectives of this chapter and design the learning content accordingly. The teaching system on carbohydrate compounds was constructed with the knowledge of carbohydrate compounds as the main body, the stories of sugar structure and synthesis research, the discipline thoughts of chemistry, and the contributions of China in sugar chemistry research dominated.
•专题•
大学化学 Univ. Chem. 2021, 36 (3), 2010059 (1 of 9)
chap.15 糖类(有机化学)
常 用
chapter 15
8
单糖的开链结构和构型
D型糖与L型糖是对映体，根据D型糖可写出相应的L型糖
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH HO H HO HO CHO H OH H H CH2OH
O C HO H H CH2OH L-(-)-甘油醛
D-葡萄糖
L-葡萄糖
chapter 15
1）用斐林试剂、托伦试剂、班氏试剂氧化
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH Tollens Fehling Benedict' H HO H H COOH OH H OH OH CH2OH
D-葡萄糖
D-葡萄糖酸
还原糖——能与托伦试剂、班氏试剂或费林试剂反应的糖称为还 原糖。（所有的单糖、具有变旋作用的二糖） 非还原糖——不能与上述试剂反应的糖为非还原糖
21
成苷反应
糖苷中，非糖部分叫配糖基，连接配糖基与糖苷基的键叫苷键
CH2OH O O－CH3 OH OH OH
配糖基
苷键 不同的苷键（α-苷键和β-苷键） 需用不同的酶水解
chapter 15
22
糖苷的特点
无色无味晶体，味苦，水溶性大，有旋光性 无变旋现象，不能成脎反应，无还原性 与醚的性质类似，在碱性条件下稳定，在酸性 或酶的催化下易水解 由α-半缩醛羟基形成的苷键称为α- 苷键 由β-半缩醛羟基形成的苷键称为β-苷键 不同的苷键需不同的酶水解
葡萄糖的六元环Haworth结构并不能解释为什么它的两种异 构体在平衡体系中含量不同。吡喃糖六元环与环己烷相似， 分子不是平面结构，椅式构象是稳定构象。
不等性sp3杂化
O
吡喃环
有机化学学习笔记第十七章糖
HOCH2 O OH
OH HO
OH
beta-D-(+)-吡喃葡萄糖
HOCH2 O
OH
HO
OH
OH
alpha-D-(+)-吡喃葡萄糖
从构象角度分析-D-(+)-吡喃葡萄糖和-D-(+)吡喃葡萄糖哪一种更稳定：
HO HO
CH2OOH
OH OH
beta-D-(+)-吡喃葡萄糖中 所有的大基团均在e键
HO HO
2. 分类
糖一般可以分为：
单糖：不能再水解的糖，一般含有三~七个碳，如 葡萄糖、果糖；
寡糖：可水解为两以上个单糖的糖，如蔗糖、麦芽 糖、环糊精；
多糖：单糖的多聚体，可以水解为很多个单糖，如 淀粉、纤维素。
按照糖中羰基的种类也可分为：醛糖，如葡萄糖； 以及酮糖，如果糖。
3. 糖的结构表述方法
采用Fischer投影式来表达糖的结构，如：葡萄糖 和果糖的结构可以表达为：
OH HO
人参皂甙Re的结构 其中粗线部分为苷键
HO
HOCH2 O O
OH
葡萄糖
HO
HO
O O
CH3
OH OHຫໍສະໝຸດ 鼠李糖水解得到甙元
3
HO
HO HO 20
12
6
H
4．寡糖的结构
A. 蔗糖
C12H22O11 + H2O H+
蔗糖 +66.50
C6H12O6 + C6H12O6
葡萄糖 +52.70
果糖 -920
CHO
根据糖A最终与L-甘油醛相关， 所以初步判断A具有这样的基本结构。
HO CH2OH
有机化学-第13章 糖类
xCO 2 + yH 2 O
光
叶绿素
C x (H 2 O) y + xO 2
Cx(H2O)y + xO2
xCO2 + yH2O + 能量
C、H、O组成，通式Cm(H2O)n，
不符合碳水比例的糖：
鼠李糖 C5H12O5（甲基糖）；脱氧核糖 C5H10O4
符合碳水比例的非糖：
甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)、乳酸(C3H6O3)
b-D-葡萄糖
甲基-b-D-葡萄糖苷 b-糖苷
CH2OH O O H OH H OH OH
OH
CH2OH O H H HO OH OC2H5 OH
水杨苷 b-糖苷 ROH + 糖
H+ H2 O
乙基--D-葡萄糖苷 -糖苷
-糖苷 麦芽糖酶
糖+ROH
b-糖苷
苦杏仁酶 糖+ROH
D-(+)-葡萄糖
D-吡喃葡萄糖
羰基碳原子变成手性碳原子
O HO H HO H H C H OH H OH O C H H OH H HO H OH H O H H2C OH H H HO H H C OH OH H OH O
H2C OH
H2C OH
63% [] =+19°
0.1% [] =+52°
第十三章
糖 类
Carbohydrates
一个羰基共多羟, 古误碳水今为糖。 单糖缩聚糖苷键， 植物动物贮能量。
本章学习要求
1. 了解糖的来源和糖的分类；
2. 掌握单糖、二糖及多糖的结构和性质，
3. 掌握单糖的开链式、氧环式和Haworth
式的画法.
中国药科大学有机化学-糖类
2 不与亚硫酸氢钠发生加成反应 3 只与一分子醇作用即可生成稳定的缩醛型化合物。
（二）葡萄糖的环状结构 哈沃斯（Haworth）透视式
端基异构体 （anomer）
（三） 化学性质
1 碱性溶液中的氧化 醛糖和酮糖都可被Fehling试剂或Tollens试剂 氧化，该类糖叫做还原糖。 所有单糖都是还原糖。
1. (+)-麦芽糖
CH2OH O 4 OH OH OH
1 4
CH2OH O OH OH
CH2OH
~OH
1
HO HO
O CH2OH OH O O HO OH~OH
O
-1,4
4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖
CH2OCH3 O ~OH OCH3 CH3O OCH3 CH2OCH3 O ~OH OCH3 OH OCH3
2,3,4,6-四-O-甲基-D-吡喃葡萄糖
2,3,6-三-O-甲基-D-吡喃葡萄糖
2. (+)-纤维二糖
CH2OH HO HO O OH HO O OH H,OH
-1,4苷键
CH2OH O
4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖 3. (+)-蔗糖
CH2OH O HO
HO HO
-2,1苷键
CH2OH O HO O OH H CH2OH
无变旋现象 无还原性
-1,2苷键 -D-呋喃果糖基--D-吡喃葡萄糖苷
环糊精 (Cyclodextrins)
6-8 个D-(+)-吡喃葡萄糖 ； -1,4-苷键；
• 环糊精的结构特点、性能与应用
圆筒状；外缘亲水、内腔疏水，即具有极性的外侧和非极 性的内侧；有手性。 形成主客体包合物，使环糊精具有一定的选择识别能力
有机化学——第12章糖类化合物
葡萄糖单元是通过α-1,4-苷键相连。与直链不同的是，每隔20－25
个葡萄糖单元，就有一个以α-1,6-苷键相连的支链。
α-1,6-苷键
α-1,4-苷键
32
性质：
(1) 水溶性： 热水
直链淀粉：溶解 支链淀粉：糊化
(2) 水解性：大分子 淀粉 蓝糊精
小分子 无色糊精 麦芽糖 D-葡萄糖
红糊精
(3) 显色反应：
-苷键
甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷 20
6、酯化反应
应用制备酯的通用方法可以在糖中的每一个有羟基的位点发生成 酯反应。
快 Ac2O NaAc 0oC 无水 ZnCl2 Ac2O 0oC 慢 100oC 相对较快 -D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖 快 Ac2O NaAc 0oC Ac2O, NaOAc 100oC相对较慢
鼠李糖 (C6H12O5)
戊糖 根据碳原子数不同： 己糖 单糖 (monosaccharides) 分类： 根据羰基的不同： 醛糖 酮糖
低聚糖 (Oligosaccharides) 2－10个单糖
多聚糖 (Polysaccharides) > 10 个单糖
2
第一节 单糖
单糖是多羟基醛或多羟基酮。
除丙酮糖外，所有单糖都有旋光性。多数单糖有变旋现象。
14
五、单糖的化学性质： 1、碱催化的异构化反应
15
2、氧化反应
还原糖和非还原糖的概念：
凡是对斐林试剂、托伦试剂、本尼迪试剂呈正反应的糖称为还 原糖，呈负反应的糖称为非还原糖。 醛糖具有醛基(或半缩醛羟基)，可以被弱氧化剂氧化；酮糖在碱 性条件下发生互变异构形成醛糖，也可被氧化。
黄原酸纤维素：
35
纤维素酯
有机化学基础知识点整理多糖和多糖类化合物的结构和性质
有机化学基础知识点整理多糖和多糖类化合物的结构和性质多糖和多糖类化合物的结构和性质多糖是由多个单糖单元通过糖苷键连接而成的碳水化合物。
多糖类化合物则是指结构和性质与多糖类似的化合物。
本文将对多糖和多糖类化合物的结构和性质进行整理。
1. 多糖的结构多糖由多个单糖单元通过糖苷键连接而成。
单糖是最简单的糖类分子，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。
多糖可以由相同的单糖单元组成，也可以由不同的单糖单元组成。
常见的多糖包括淀粉、糖原和纤维素等。
2. 多糖类化合物的结构多糖类化合物与多糖类似，由多个单糖单元连接而成。
与多糖不同的是，多糖类化合物的单糖单元可能会发生修饰或取代，形成不同的化学结构。
例如，硫酸化多糖是一种常见的多糖类化合物，其单糖单元上的羟基可能会被硫酸基取代。
3. 多糖的性质多糖具有一些特殊的性质。
(1) 可溶性：多糖可以在水中溶解，形成稳定的溶液。
不同的多糖在水中的溶解性不同，取决于其分子结构和相互作用。
(2) 水合能力：多糖具有较强的水合能力。
这是由于多糖分子上存在大量的羟基官能团，可以与水分子形成氢键。
(3) 旋光性：多糖是手性分子，可以旋转平面偏振光。
多糖的旋光性取决于其分子结构和构象。
(4) 糖的还原性：多糖中的含醛或酮基团可以与还原剂反应，发生氧化还原反应。
4. 多糖类化合物的性质多糖类化合物与多糖类似，也具有一些特殊的性质。
(1) 物理性质：多糖类化合物的物理性质与多糖相似，包括可溶性、水合能力和旋光性等。
(2) 化学性质：多糖类化合物的化学性质与多糖也有一定的相似性。
例如，硫酸化多糖具有一定的阴离子性，可以与阳离子或阳性分子发生相互作用。
(3) 生物活性：由于多糖类化合物分子结构的多样性，多糖类化合物具有丰富的生物活性。
多糖类化合物可以作为药物载体、生物材料或食品添加剂等。
综上所述，多糖和多糖类化合物的结构和性质是有机化学中的重要基础知识点。
通过研究多糖和多糖类化合物的结构和性质，可以深入理解其在生物体内的功能和应用。
有机化学(杨红)第十四章 糖类化合物
H C
HOH2C
H
5
OH OH H OH O
6
6CH2OH
CH2OH H
2
OH OH
3
H C
1
O
OH
H
OH
CH2OH
6 CH
2OH
H a OH H OH
O H
H
旋转120。
H
4
5
H OH
3
OH a H b C H
1 2
OH
O
OH
H OH α - D-吡喃-葡萄糖
H
OH
CH2OH b H H OH OH O H H H OH β - D-吡喃-葡萄糖 OH
平衡时： 64%
极少量
[α ]D=+52
36%
α－型： －
HO C O
β－型： －
差向异构体： 差向异构体：
解释变旋现象及一些其它问题
CH2OH
CH2OH C=O
HOH2C
OH C O
CH2OH β - D-(+)-果糖
O-H CH2OH D-(-)-果糖
CH2OH α - D-(-)-果糖
产生变旋现象的条件： 产生变旋现象的条件：活泼的半缩醛羟基 吡喃环； 呋喃环
2. 分类 根据碳原子的数目分为：丙糖、丁糖、戊糖等。 分子结构特点：含有醛基称醛糖，含有酮基称酮糖。 二者结合起来，常使用俗名。单糖中最重要，分布最广 的是己醛糖中的葡萄糖和己酮糖中的果糖。 二、单糖的结构 1.单糖的开链结构 单糖的开链结构 以葡萄糖为例讨论单糖的结构：
平面结构： 平面结构：
H
O O-P OH OH
OH
CH2O-P OH OH O H H OH
有机化学：第十七章 糖类(saccharide)
OH
O
O
糖类分子中既有C=O，又在g- 或 d-位存在—OH， 故可发生分子内羟醛缩合反应，形成环状半缩醛。
糖的环状半缩醛较稳定，通常为四碳一氧的五元 杂环(呋喃糖)或五碳一氧的六元杂环(吡喃糖)。羰基 碳变成手性中心，故有α、β两种异构体。这种仅端 基不同的异构体称端基异构体或异头物。
该环状结构式称为
在右——D-构型糖，在左——L-构型糖。
D-甘油醛
L-葡萄糖 D-葡萄糖
二. 单糖的环状结构及构象
单糖是多羟基醛（酮）的开链结构，得到了一些化学反 应的证实。但单糖的其它一些性质却是开链结构不能解释的。
(1) 单糖晶体IR谱无羰基的伸缩振动峰；醛糖PMR谱 无醛氢的特征峰。
谱图中1800~1600cm-1处无吸收峰，表明测不出羰基； 2700cm-1附近也无吸收峰，表明未测出醛基氢—CHO；
方法1：可以用R/S构型（复杂）。如两个葡萄糖:
1
2
1为：(2S,3R,4S,5S)-2,3,4,5,6-五羟基己醛 2为：(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛
方法2：同一对对映体之间，用D/L构型命名法加以区别。
(1) 醛糖或酮糖按严格的Fischer投影式书写，竖线 表示碳链，羰基具有最小编号。 (2) 以D-甘油醛为标准。编号最大的手性碳的-OH
C6H12O6 + 6O2 Glucose
绝大多数糖类分子由C、H、O三中元素组成，大多 数化合物具有通式Cn(H2O)m，但有些糖[鼠李糖 （C6H12O5）]并不符合这个通式。因此碳水化合物只 是沿用习惯的称呼。
定义：糖类是一类多羟基醛、酮以及通过
水解产生这些醛酮的物质。
如葡萄糖的结构为：
有机化学第十四章糖类化合物
三、纤维二糖
与麦芽糖相似，纤维二糖也是由两分子葡萄糖构成的一种还原糖。二者的区别是： 麦芽糖为α- 葡萄糖苷；纤维二糖为β- 葡萄糖苷（因其可被苦杏仁酶水解）。 因此，纤维二糖应具有下面结构：
14-4 多糖
2、支链淀粉（70~80 %）
2）显色反应：
可以认为六聚环淀粉包含了甲氧基苯，仅甲氧基与对位暴露在空穴的两侧，而使试剂只能进攻空穴的一侧，即对位。 二、 纤维素（Cellulose） 由葡萄糖以β-1,4 苷键连接而成。 纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子的连接方式不同。
O H
H
O
5
1
C
CH2OH
OH
H
O
1
4
HO
C
CH2OH
H
O
5
1
C
CH2OH
OH
H
O
1
4
O
1，4-苷键
- H2O
C
CH2OH
H
O
5
1
CHO
CH2OH14来自O一、 蔗糖（Sucrose）
蔗糖结构的确定：
1. 将蔗糖水解，得到两分子单糖——一分子葡萄糖和一分子果糖。
证明蔗糖是有葡萄糖和果糖构成的。
（2）氧环式结构：
葡萄糖的开链式结构固然可以清楚地表明分子中各原子的结合次序、解释某些化学性质，然而它无法解释下面的事实：
结论：为己醛糖。其结构式为：
① 不与品红醛试剂反应、与NaHSO4反应非常迟缓（这说明单糖分子内无典型的醛基）。 ② 单糖只能与一分子醇生成缩醛（说明单糖是一个分子内半缩醛结构）。 ③ 变旋光现象，如：
③ 以C4-C5为轴旋转120°使C5上的羟基与醛基接近，然后成环（因羟基在环平面的下面，它必须旋转到环平面上才易与C1成环）。
与麦芽糖相似，纤维二糖也是由两分子葡萄糖构成的一种还原糖。二者的区别是： 麦芽糖为α- 葡萄糖苷；纤维二糖为β- 葡萄糖苷（因其可被苦杏仁酶水解）。 因此，纤维二糖应具有下面结构：
14-4 多糖
2、支链淀粉（70~80 %）
2）显色反应：
可以认为六聚环淀粉包含了甲氧基苯，仅甲氧基与对位暴露在空穴的两侧，而使试剂只能进攻空穴的一侧，即对位。 二、 纤维素（Cellulose） 由葡萄糖以β-1,4 苷键连接而成。 纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子的连接方式不同。
O H
H
O
5
1
C
CH2OH
OH
H
O
1
4
HO
C
CH2OH
H
O
5
1
C
CH2OH
OH
H
O
1
4
O
1，4-苷键
- H2O
C
CH2OH
H
O
5
1
CHO
CH2OH14来自O一、 蔗糖（Sucrose）
蔗糖结构的确定：
1. 将蔗糖水解，得到两分子单糖——一分子葡萄糖和一分子果糖。
证明蔗糖是有葡萄糖和果糖构成的。
（2）氧环式结构：
葡萄糖的开链式结构固然可以清楚地表明分子中各原子的结合次序、解释某些化学性质，然而它无法解释下面的事实：
结论：为己醛糖。其结构式为：
① 不与品红醛试剂反应、与NaHSO4反应非常迟缓（这说明单糖分子内无典型的醛基）。 ② 单糖只能与一分子醇生成缩醛（说明单糖是一个分子内半缩醛结构）。 ③ 变旋光现象，如：
③ 以C4-C5为轴旋转120°使C5上的羟基与醛基接近，然后成环（因羟基在环平面的下面，它必须旋转到环平面上才易与C1成环）。
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CHO OH OH C H 2O H
D-（-）-赤藓糖
CHO H OH C H 2O H
D-（+）-甘油醛
O H (2 ) N a -H g C H 2O H
D-（+）-苏阿糖 编号最大的手性碳上OH在右边的为D型，在左边的为L型
CHO H H OH OH C H 2O H HO H
CHO H OH C H 2O H
HO
HCN
OH C H 2O H CN OH C H 2O H
H3 O
Na
Hg
OH C H 2O H CHO
H3 O
+
Na Hg HO
OH C H 2O H
沃尔（Wole）递降法
C HO H HO H H OH H OH OH C H 2O H
H C H= N O H OH H OH OH C H 2O H
酸或酶
四、葡萄糖环状结构的测定
C H 2O H H H OH O H HOH
(C H 3 ) 2 S O 4 N aO H
C H 2O C H 3 H O H OCH3 H C H 3O HOCH3
HO H OH
H
C H 2O C H 3 O H OCH3 H
H
OCH3
酸或酶
C H 3O
HOH
H
OCH3
第二节 双 糖 disaccharides
一、非还原性双糖和还原性双糖
1.非还原性双糖 （1）蔗糖
6CH 5 4 2O H
O
1
HOH2C 1
2
O HO
3 4 6 5
OH
2 3
OH
OH
HO
C H 2O H
OH
OH
() -D-(+)-葡萄糖
() -D-(-)-果糖
2. 还原性双糖
（1）麦芽糖
6 C H 2O H 5 4 6 C H 2O H 5 1 4
O
O HOH
1 2
H OH
3 2
H OH
3
OH
O
OH
OH
() -D-(+)-葡萄糖
D-(+)-葡萄糖
2. 纤维二糖
6 C H 2O H 5 4 6 C H 2O H 5 1
O O
4
O HOH
1 2
H OH
3 2
H OH
3
OH
OH
OH
() -D-(+)-葡萄糖
D-(+)-葡萄糖
第三节 多 糖 polysaccharides 一、淀粉
§19 糖类化合物
第十九章 糖类化合物 Saccharides compound
授课学时： 6学时
第一节 单 糖 第二节 双 糖 第三节 多 糖
本章学习要求
1.了解糖类化合物的含义和分类； 2.掌握单糖中葡萄糖、果糖的性质，结构及其测定方法， 并熟悉其链式构型式与环式哈武斯构型式相互转化书写 法； 3.掌握双糖中的蔗糖、麦芽糖、纤维二糖的结构及性质； 4.掌握多糖中纤维素、淀粉的结构、性质。
CH
C
O
2 OH
β 型 63% 19°
112°
平衡溶液[]D = +52o
5．环状结构的哈武斯（Haworth）透视式
1
CHO
6
H HOCH2
5 4
OH
2 3
1
2
OH
3
CHO
HO
4 5 6
OH OH
向右倒下
H
5 4 6
OH OH
OH
6
C H 2O H OH
4
C H 2O H 5 OH H OH
CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH
CH 2 OH CH 2 OHCH 2 OH
C
D (+ 露糖 糖 )- 葡 D -(+ )- D -(+ )- 甘 露 糖 )- 甘 D -(+ )- 甘 D -(-)- 果 糖 -(-) 萄 糖 葡 萄 糖 D -(+ 露糖
2. 单糖的互变异构 H O
H C H 2 OH O H OH OH H OH H H OCH3
CH3OH H+
甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷
糖苷的名称由三部分组成：配基+糖的残基+（糖）苷
C H 2 OH H H OH OH H OH O H OH H
C H 2 OH
CH3OH
H H OH OH H
O H
H
H+
OCH3 OH
糖类化合物的定义： 多羟基的醛或酮，
或水解后能生成这类醛酮的化合物
CH OH * CH OH * CH OH * CH OH * CH CHO OH
2
CH
OH
葡萄糖
Cn(H2O)m
碳水化合物
葡萄糖的分子式为C6H12O6、蔗糖为C12H22O11 鼠李糖C5H12O5 甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、
D-（-）-赤藓糖
a d d b c c
D-（+）-苏阿糖
a d c d b
赤式
c
苏式
两个相同的原子或基团在碳链的同侧，称赤式； 异侧为苏式。
CHO H HO H H OH H OH OH C H 2 OH
CHO H
HO
CHO
CHO
OH
OH
OH
H H
OH
OH
OH C H 2 OH
C H 2 OH
C H 2O
C H 2O H O HO H H H OH OH C H 2O H
+ 5HIO4 3 HCOOH + 2HCHO + CO2
4. 还原反应
CHO
Na Hg
C H 2O H
D-葡萄糖醇
CHO
Na Hg
C H 2O H
D-赤藓糖醇
5. 递升和递降
CN OH
CHO OH
+
CHO H OH C H 2O H
0
C H 2O H O
OH 翻 转 180
0
OH OH OH OH
() -D-葡萄糖
6. 单糖的构象
H C H 2O H HO H HO H OH H OH H O
H C H 2O H HO H HO H OH H OH H O
-D-吡喃葡萄糖
-D-吡喃葡萄糖
三、单糖的化学性质
1．成脎反应
O H C H OH
C
H
CHO
OH
-
C OH
HO
H
烯 二 醇
C H 2O H C O
D-葡萄糖
D-甘露糖
D-果糖
3．氧化反应
（1）Tollens试剂、 Fehling试剂氧化（碱性氧化） 杜伦试剂（硝酸银的氨水溶液）
费林试剂（硫酸酮和碱性酒石酸钾钠）
（2）溴水氧化（酸性氧化）
CHO
B r 2 /H 2 O
COOH
D-葡萄糖
D-葡萄糖酸 区别酮糖和醛糖
（3）硝酸氧化
CHO
稀 HNO3
COOH
C H 2O H
CHO
稀 HNO3
COOH
COOH
D-葡萄糖二酸
D-核糖二酸
C H 2O H
COOH
（4）高碘酸氧化
CH=O H HO H H OH H OH OH C H 2O H
+ 5HIO4 5 HCOOH + HCHO
放置
放置 所得溶液
[]D = +52o
H CHO CHO CHO
H
H
C
OH OH OH C C O
O
O
D-（-）-吡喃葡萄糖 D-（-）-葡萄糖
CH 2 OH CH CH 2 OH 2 OH CH 2 OH CH CH 2 OH 2 OH
C H 2O H HO HO H H C H OH OH CH2 O
CHO
PhNH NH 2
CH
NNHPh
CH C O
NHNHPh H
H C OH
OH
CH
PhNH 2
NH O
2PhN H N H 2 H 2O
CH C
NNHPh NNHPh + NH3
C
D-葡萄糖脎
CH=O
CH=O CH 2 OH C CH=O CH=O CH=O C OH C O H OH H OH H OH OH H H HO H HO HHO HO H HO H HHO OH H OH H H OH H OH OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H
D-（+）-葡萄糖
D-(-)-核糖
3. 单糖的差向异构
CHO H HO H H OH H OH OH C H 2 OH CHO H O C
HO
CHO
OHH
H
HO H O
H H
OH OH
OH OH
C H 2 OH C H 2O H
C H 2 OH
D-葡萄糖
D-甘露糖
C2 差向异构体
C H 2O H C HO H H O H OH OH C H 2O H
丙糖
一、单糖的分类
丁糖 戊糖 己糖
醛糖 酮糖
* CH CHO OH
CH OH
2
* CH OH
* CH OH
* CH OH
葡萄糖
二、单糖的立体构型 1. 单糖构型的表示方法
CHO CHO CHO CHO OH CHO CHO OH H OH H OH H OH OH OH OHH HO HO HO HO H HO H HO HO H OH OH H OH H OH H OH OH OH OH OH H OH OH H OH H OH OH OH OH C H OH CH OH CH OH C 2 OH CH OH CH H22OH CH 2 OH 222 CH 2 OH