糖.结构
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糖的结构
糖定义为多羟基醛、酮及其缩聚物和某些衍生物。有单糖、寡糖、多糖和复合糖类。
单糖是糖结构的单体,可用一个经验公式(CH2O)n 表示。一般分为醛糖和酮糖两类。最简单的三碳糖是甘油醛和二羟基丙酮。醛糖中氧化数最高的碳原子指定为C-1,酮糖中氧化数最高的碳原子指定为C-2,除最简单的二羟丙酮外,都是手性分子。醛糖中手性碳的数目为n-2,异构体的数目为2n-2。
糖的构型有D型和L型。D型糖是指具有最高编号的手性碳,即离羰基碳最远的手性碳连接的- OH在Fischer投影式中是朝向右的。
醛糖和酮糖可以形成环式的半缩醛。有5员环或6员环结构,称为呋喃糖或吡喃糖。环化单糖中氧化数最高的碳原子称异头碳,是手性碳,又有α、β两个新异构体(称为异头物)。在溶液中,有能力形成环结构的醛糖和酮糖,它们不同的环式和开链式处于平衡中。
单糖存在不同的构象。对于每个吡喃糖,都存在6种不同的船式构象和2种不同的椅式构象。在椅式构象中可以使环内原子的立体排斥减到最小,所以椅式构象比船式更稳
定。
单糖可以通过糖苷键形成寡糖和多糖。最常见的糖苷键是α-1,4和β-1,4,另一种糖苷键α-1,6出现在支链淀粉和糖原分子中。4种重要的双糖有麦芽糖(α-1,4)、纤维二糖(β-1,4)、乳糖和蔗糖。乳糖是纤维二糖的差向异构体,是奶中的主要糖分。许多植物可合成蔗糖,它是自然界中发现的最丰富的糖(无还原性和变旋现象)。
淀粉、糖原是葡萄糖的同多糖。淀粉是植物和真菌中的储存多糖,糖原是在动物和细菌中发现的储存多糖。纤维素和几丁质是结构同多糖。
直链淀粉含α-1,4糖苷键,支链淀粉和糖原中除含α-1,4糖苷键外,在分支点上还有α-1,6糖苷键。糖原分子一般比淀粉分子大,分支多,但侧链含有的葡萄糖残基较少。纤维素中的葡萄糖残基通过β-1,4糖苷键连接。几丁质的单糖单位是β-1,4糖苷键连接的N-乙酰葡萄糖胺。
单糖和大多数多糖是还原糖。都含有一个可反应的羰基,容易被较弱的氧化剂(如Fe3+或Cu2+)氧化。一个糖聚合物的还原能力,根据寡糖和多糖的聚合链的还原端和非还原端判断,在一个线形的聚合糖中,有一个还原端残基(含游离异头碳的残基)和一个非还原端残基。一个带支链的多糖含有很多非还原端,但只有一个还原端。