第一章糖结构和功能
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第一章 糖类的结构与功能
糖类的概念和分类 单糖的构型、结构、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖 多糖 多糖代表物 糖复合物
第一章糖结构和功能
一、糖类(carbohydrate)的结构与功能
最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。
鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4) 甲醛（CH2O)、乳酸（C3H6O3)、乙酸（C2H4O2)
HO C H
H C OH HC CH2 O H
β －D－葡萄糖
（4）吡喃糖和呋喃糖 CHO
多羟基醛的 开环形式
HCOH HOCH
HCOH
葡
HCOH
萄
CH2OH
糖
CH2OH
CH2OH
的
5 O OH
5O
结
吡喃糖
OH
1
OH
1
构
OH
OH
OH
OH
OH
半缩醛
CH2OH
HO-CH O OH 4 OH 1
呋喃糖
CH2OH HO-CH O
所有醛糖可以看成是甘油醛醛基下端插入C*延伸而
成，酮糖由二羟丙酮衍生而来。
CHO
单糖的构型是指分子中离 羰基碳最远的那个手性碳 原子的构型
第一章糖结构和功能
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH
D（－）－葡萄糖
3、单糖的环状结构
（1）变旋现象 生旋光度的改变。 （2）环状半缩醛
许多单糖，新配制的溶液会发
5、构型的RS表示法 DL构型命名系统能较好的反映旋光化合物之间的构型 联系，但也有很大的局限性。
1CO O H H O 2C H
H 3C OH 4 COOH
(－)－酒石酸的立体异构
第一章糖结构和功能
首先：应用RS表示法指定与每个手性碳原子直接相连的4 个取代基团的优先顺序； 第二步：旋转手性四面体碳，使那个优先性最小的取代 基离开观察者最远，另外三个取代基面向观察者。 第三步：看看面向观察者的三个取代基优先性的大小顺 序，如果是顺时针，则为R构型，如果是反时针，则为S 构型。
单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳原子成为新 的手性中心，导致C1差向异构化，产生的两个差向异 构体称为异头物。
H
OH
C
H C OH O
HO C H
H C OH HC CH2 O H
α －D－葡萄糖
CHO
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH D－葡萄糖
第一章糖结构和功能
HO
H
C
H C OH O
第一章糖结构和功能
三、单糖的结构
1、单糖的链状结构
经分子量和组分测定，确定葡萄糖分子式为（CH2O)6 。另外葡 萄糖与乙酸酐共热，形成结晶的五乙酸酯，说明葡萄糖含有5 个羟基。其次与无水氢氰酸加成、水解、HI加成生成正庚酸。
确定葡萄糖的结构。
CHO
HCOH HOCH
H O CN
HCOH HCOH
定义：
糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些 衍生物的总称。
糖类的生物学作用：1.作为生物体的结构成分 2作为生物体内的主要能源物质 3. 在生物体内转变成其它的物质 4.作为细胞识别的信息第分一章子糖结构和功能
糖的分类：
单糖 ：不能水解的最简单糖类，是多羟基的 醛或酮（醛糖或酮糖）
糖类化合物
4 OH 1
第一章糖结构和O功H能
OH
OH
第一章糖结构和功能
4、单糖的构象 由于绕单键旋转引起的组成原子的不同排列称为构 象，某种特定的构象称为构象体或构象异构体。 由于构象异构体之间的互变太快，通常不容易分离 开来。 构象体采用锯架式或纽曼投影式来表示（p11)
第一章糖结构和功能
吡喃糖与环己烷的结构非常相似，因此环己烷 的构象分析很多适用于吡喃糖。
2 CH O 1 H O C H4
3 C H2 O H
2 OHC
4H
1OH
C
3 C H 2 OH
S－甘油醛的投影式
纽曼式（S－甘油醛）
第一章糖结构和功能
CHO
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH
D－葡萄糖
D－葡萄糖的4个手性碳原子：C2、C3、C4、C5的构 型分别是R，S，R，R，因此，D－葡萄糖的可称为 2R,3S,4R,5R－2,3,4,5,6五羟－己醛或 2R,3S,4R,5R －己醛糖。
O CH3OH
O C H3
RC
H+
R CH
+ H2 O
H
O C H3
无水甲醇与简单醛类生成二甲缩醛的化合物，而与
葡萄糖生成单甲基的半缩醛。
醇与醛或酮可以发生快速、可逆的亲核加成，形成
半缩醛，如果它们同在分子内部，则导致环状半缩
醛的形成。
O
RC
+
H
H+
R’-O H
第一章糖结构和功能
OH
C
H
O R'
R
(3)α和β异头物
H CN
CH2OH
CH
CO OH
( C H O H ) 4 H 2O ( C H O H ) 5 HI
C H 2 O H H+
C H 2O H
CO OH (CH)5
CH
3
葡萄糖
第一章糖结构和功能
正庚酸
2、D系单糖和L系单糖
除二羟丙酮外，所有单糖均含有手性碳。
旋光异构体数目2n，组成2 n /2个对映体。
第一章糖结构和功能
第一章糖结构和功能
4、Fischer投影式 投影式可以看成是立体模型或透视式在纸面上的投影。
C HO
C
H OH
CH2O H
C HO H C OH
C H2 O H
C HO
H
OH
C H2 O H
CH O H C OH
C H2 O H
透视式
投影式
D（＋）甘油醛的立体结构
第一章糖结构和功能
在一定条件下旋光度与待测 溶液的浓度和偏振光通过溶
α
t
λ
[α] λ=t —————
液的路径的乘积成正比。
c×L
第一章糖结构和功能
3、D、L构型 理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。
CH O H C OH
C H2 O H
D(+)－甘油醛
CH O HO C H
C H2 O H
L(－)－甘油醛
异构
立体异构
几何异构→顺反异构 旋光异构→分子存在手性造成
组成(composition)、构造(constitution)、 构型(configuration)、构象(conformation)
第一章糖结构和功能
2、旋光异构
当平面偏振光通过旋光物质的溶液时，则光的偏振 面会向右（顺时针，+）或向左（反时针，－）旋转。 具有这种能力的物质称为旋而成，水解 后产生单糖
多糖
同多糖 杂多糖 糖复合物
由多分子单糖或其衍生 物所组成，水解后产生 原来的单糖或其衍生物。
第一章糖结构和功能
二、单糖的构型、结构、构象
1、异构 存在两个或多个具有相同数目和种类原子并因而具有 相同分子量的一类化合物。
结构异构→原子连接的次序不同
糖类的概念和分类 单糖的构型、结构、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖 多糖 多糖代表物 糖复合物
第一章糖结构和功能
一、糖类(carbohydrate)的结构与功能
最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。
鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4) 甲醛（CH2O)、乳酸（C3H6O3)、乙酸（C2H4O2)
HO C H
H C OH HC CH2 O H
β －D－葡萄糖
（4）吡喃糖和呋喃糖 CHO
多羟基醛的 开环形式
HCOH HOCH
HCOH
葡
HCOH
萄
CH2OH
糖
CH2OH
CH2OH
的
5 O OH
5O
结
吡喃糖
OH
1
OH
1
构
OH
OH
OH
OH
OH
半缩醛
CH2OH
HO-CH O OH 4 OH 1
呋喃糖
CH2OH HO-CH O
所有醛糖可以看成是甘油醛醛基下端插入C*延伸而
成，酮糖由二羟丙酮衍生而来。
CHO
单糖的构型是指分子中离 羰基碳最远的那个手性碳 原子的构型
第一章糖结构和功能
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH
D（－）－葡萄糖
3、单糖的环状结构
（1）变旋现象 生旋光度的改变。 （2）环状半缩醛
许多单糖，新配制的溶液会发
5、构型的RS表示法 DL构型命名系统能较好的反映旋光化合物之间的构型 联系，但也有很大的局限性。
1CO O H H O 2C H
H 3C OH 4 COOH
(－)－酒石酸的立体异构
第一章糖结构和功能
首先：应用RS表示法指定与每个手性碳原子直接相连的4 个取代基团的优先顺序； 第二步：旋转手性四面体碳，使那个优先性最小的取代 基离开观察者最远，另外三个取代基面向观察者。 第三步：看看面向观察者的三个取代基优先性的大小顺 序，如果是顺时针，则为R构型，如果是反时针，则为S 构型。
单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳原子成为新 的手性中心，导致C1差向异构化，产生的两个差向异 构体称为异头物。
H
OH
C
H C OH O
HO C H
H C OH HC CH2 O H
α －D－葡萄糖
CHO
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH D－葡萄糖
第一章糖结构和功能
HO
H
C
H C OH O
第一章糖结构和功能
三、单糖的结构
1、单糖的链状结构
经分子量和组分测定，确定葡萄糖分子式为（CH2O)6 。另外葡 萄糖与乙酸酐共热，形成结晶的五乙酸酯，说明葡萄糖含有5 个羟基。其次与无水氢氰酸加成、水解、HI加成生成正庚酸。
确定葡萄糖的结构。
CHO
HCOH HOCH
H O CN
HCOH HCOH
定义：
糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些 衍生物的总称。
糖类的生物学作用：1.作为生物体的结构成分 2作为生物体内的主要能源物质 3. 在生物体内转变成其它的物质 4.作为细胞识别的信息第分一章子糖结构和功能
糖的分类：
单糖 ：不能水解的最简单糖类，是多羟基的 醛或酮（醛糖或酮糖）
糖类化合物
4 OH 1
第一章糖结构和O功H能
OH
OH
第一章糖结构和功能
4、单糖的构象 由于绕单键旋转引起的组成原子的不同排列称为构 象，某种特定的构象称为构象体或构象异构体。 由于构象异构体之间的互变太快，通常不容易分离 开来。 构象体采用锯架式或纽曼投影式来表示（p11)
第一章糖结构和功能
吡喃糖与环己烷的结构非常相似，因此环己烷 的构象分析很多适用于吡喃糖。
2 CH O 1 H O C H4
3 C H2 O H
2 OHC
4H
1OH
C
3 C H 2 OH
S－甘油醛的投影式
纽曼式（S－甘油醛）
第一章糖结构和功能
CHO
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH
D－葡萄糖
D－葡萄糖的4个手性碳原子：C2、C3、C4、C5的构 型分别是R，S，R，R，因此，D－葡萄糖的可称为 2R,3S,4R,5R－2,3,4,5,6五羟－己醛或 2R,3S,4R,5R －己醛糖。
O CH3OH
O C H3
RC
H+
R CH
+ H2 O
H
O C H3
无水甲醇与简单醛类生成二甲缩醛的化合物，而与
葡萄糖生成单甲基的半缩醛。
醇与醛或酮可以发生快速、可逆的亲核加成，形成
半缩醛，如果它们同在分子内部，则导致环状半缩
醛的形成。
O
RC
+
H
H+
R’-O H
第一章糖结构和功能
OH
C
H
O R'
R
(3)α和β异头物
H CN
CH2OH
CH
CO OH
( C H O H ) 4 H 2O ( C H O H ) 5 HI
C H 2 O H H+
C H 2O H
CO OH (CH)5
CH
3
葡萄糖
第一章糖结构和功能
正庚酸
2、D系单糖和L系单糖
除二羟丙酮外，所有单糖均含有手性碳。
旋光异构体数目2n，组成2 n /2个对映体。
第一章糖结构和功能
第一章糖结构和功能
4、Fischer投影式 投影式可以看成是立体模型或透视式在纸面上的投影。
C HO
C
H OH
CH2O H
C HO H C OH
C H2 O H
C HO
H
OH
C H2 O H
CH O H C OH
C H2 O H
透视式
投影式
D（＋）甘油醛的立体结构
第一章糖结构和功能
在一定条件下旋光度与待测 溶液的浓度和偏振光通过溶
α
t
λ
[α] λ=t —————
液的路径的乘积成正比。
c×L
第一章糖结构和功能
3、D、L构型 理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。
CH O H C OH
C H2 O H
D(+)－甘油醛
CH O HO C H
C H2 O H
L(－)－甘油醛
异构
立体异构
几何异构→顺反异构 旋光异构→分子存在手性造成
组成(composition)、构造(constitution)、 构型(configuration)、构象(conformation)
第一章糖结构和功能
2、旋光异构
当平面偏振光通过旋光物质的溶液时，则光的偏振 面会向右（顺时针，+）或向左（反时针，－）旋转。 具有这种能力的物质称为旋而成，水解 后产生单糖
多糖
同多糖 杂多糖 糖复合物
由多分子单糖或其衍生 物所组成，水解后产生 原来的单糖或其衍生物。
第一章糖结构和功能
二、单糖的构型、结构、构象
1、异构 存在两个或多个具有相同数目和种类原子并因而具有 相同分子量的一类化合物。
结构异构→原子连接的次序不同