分子球棍模型的使用(六)

分子球棍模型的使用（六）：葡萄糖结构的初步知识（２）

一，几个最常见的基本概念

１，什么是葡萄糖的Ｄ式和Ｌ式

甘油醛有两种结构式，如下图所示。先看C-2碳原子的结构特点，与它相连的四

个原子或基团是不相同的，这样的碳原子叫做手性碳原子。其中，羟基在左边的

叫做L-甘油醛，羟基在右边的叫做D-甘油醛。这两种甘油醛互为镜面对称。

葡萄糖和果糖的空间构型，是以手性碳原子C-5（即离羰基最远的手性碳原子）上的－OH在空间的排列与甘油醛的手性碳原子上的－OH相比较而确定的。如果与D-甘油醛相同，则为D-型，如与L-甘油醛相同，则为L-型。如下图：

CHO

O

因为自然界的葡萄糖都是D-型的，所以经常提到的是D-型葡萄糖，

D-型葡萄糖的结构和D-甘油醛相同，L-型葡萄糖的结构和L-甘油醛相同。

2，怎样确定一种葡萄糖是D-型还是L-型，这是一个重难点！

这要分两种情况，一是给出的是实物如何确定，二是给出的是某种表示式如何确定。

○1当给出的是实物时，就用旋光仪器来检验它的旋光方向，如果是右旋的，就是D-

型葡萄糖，如果是左旋的，就是L-型葡萄糖。但注意的是，对于葡萄糖可以这样确定，但不能是任何糖类都可以用旋光方向来确定，因为构型和旋光性不是一回事。也就是说，D-型糖类的旋光性既有右旋的也有左旋的。

○2当给出的是一种表示式，一般要分成以下几种：

如果是开链式的，已如上述，看它的C-5的羟基在左边还是在右边；

如果是哈沃斯式，由于C-5的羟基已不再存在，又由于C-1的半缩醛羟基受α，β的影响，也不能用于判断，故只能用C-2 、C-3和C-4的羟基判断，我们就用C-3来判断吧：C-3的羟基在上，就是D-型葡萄糖；C-3的羟基在下，就是L-型葡萄糖。

如果是一种椅式构象式，则C-3的羟基向上倾是D-型葡萄糖；C-3的羟基向下倾是L-型葡萄糖；

如果是一种球棍模型，碳的编号是按顺时针方向，则C-3是倒立的为D-型葡萄糖；

C-3是直立的为L-型葡萄糖；

3，什么是α-葡萄糖和β-葡萄糖

α-葡萄糖和β-葡萄糖通常都是指自然界存在的D-型葡萄糖，而且都用环状椅式

结构来判断它们，它们的结构只有C-1的羟基空间位置不同，如果C-1的羟基在向

下的a键上为α-葡萄糖，如果C-1的羟基在e键上为β-葡萄糖。如下图所示，你

看一下谁是β-葡萄糖？谁是α-葡萄糖？

下面这个图可以把几个概念联系起来：

4, 葡萄糖名称中的“D-(+)”是什么意思

前面已知道了其中的“D”是葡萄糖的一种构型，它以甘油醛为比较标准。D接着的“-”是连接符号，只写不读，有时也读成GANG(杠)，“（+）”是葡萄糖的一个重要性质，叫做旋光性，我们也应当有所了解。

○1含有手性碳原子的化合物一般都会旋光性，这是物质产生旋光性的结构条件，例如葡萄糖的C-2、C-3、C-4、C-5四个碳原子都是手性碳原子；

○2把葡萄糖溶液通过偏振光（自然光有多个振动平面，通过启振镜后就只有一个振动平

面了，这种光叫偏振光）后，偏振光的偏振面发生偏转，如果偏转面向顺时针方向叫做“右旋”，记为“（+）”；如果偏转面向逆时针方向叫做“左旋”，记为“（-）”；

下面的图示就是一个大概的旋光性原理：

下面是一个测定旋光度的实验装置-----旋光仪照片：

下面是检验物质旋光性的实验步骤：

现在，你对旋光性有了一个大概的认识了吧。

5，葡萄糖名称中的“吡喃”是什么意思

吡喃是含有一个氧原子的完全不饱和六元杂环化合物，基结构简式如下：

O

我们知道葡萄糖的环状结构式中有一个含氧六元环，和吡喃结构相似，故习惯上把它叫做吡喃葡萄糖，

二，葡萄糖名称全解析：

现在，我们经常看到的一些名称，你看它里面是些什么意思呢：

α-D(+)-吡喃-葡萄糖，

β-D(+)-吡喃-葡萄糖，

L-（--）葡萄糖，

L-（-）-甘油醛

至此，我们对于葡萄糖就由名称加深了认识，为学习糖类化合物打下基础。

三，有关葡萄糖的其它几个概念

１，葡萄糖含有4个的性碳原子，按照24计算，它应当有16个对映体，但是自然界中只有3种对应体，即D-（+）-葡萄糖、即D-（+）-甘露糖、即D-（+）-半乳糖。

到现在为止，其他的13种对映体都已经由人工制造出来了。

２，人体不能产生葡萄糖，只能代谢葡萄糖中的D-型葡萄糖，不能代谢L-葡萄糖，故L-葡萄糖可以用作甜味剂而又不会增加能量摄入。

３，葡萄糖的表示法，最初是用费歇尔法，然后考虑到环状结构，采用哈沃斯法，

后来又考虑到构象的稳定性，采用构象式法，

(上面名称中的“N式”是指普通存在的稳定式，一般都没有标出N式来)

通常，哈沃斯法和构象式法用得最多。整个糖类化合物的表示法也都是常用这两种方法。其中，构象法更能表示出葡萄糖的空间结构。

复习和练习

１，画出葡萄糖α-D-（+）-葡萄糖和β-D-（+）-葡萄糖的哈沃斯式和椅式构象式；

2，已知D-（+）-葡萄糖和L-（-）-葡萄糖互为手性对映体，请你画出后者的费歇尔式和哈沃斯式。