【北京大学】《医用有机化学》第15章-糖类---一等奖课件
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《医用有机化学》
D-脱氧核糖 （D-deoxyribose）
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
果糖是一种己酮糖：
CH2OH
C=O
HO
H
或
H OH
H OH
CH2OH
CH2OH C=O
或
CH2OH
(3S,4R,5R)-1,3,4,5,6-五羟基-2-己酮
《医用有机化学》
C=O
北京大学
一、单糖的链式结构及构型 （二）单糖的构型标记
《医用有机化学》
北京大学
二、单糖的环状结构和变旋光现象
3.存在变旋光现象（mutarotation）：
在溶液中自行改变比旋光度的现象。
H OH
HD-甘O露H 糖
CH2OH
CHO H OH HO H HO H H OH
CH2OH
D-葡萄糖 glucose
D-甘露糖 mannose
D-半乳糖 galactose
在有多个手性碳的对映异构体中只有一个手性 碳的构型不同的异构体，互称为差向异构体。
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
思考题:
根据下列四个单糖的结构式：
CHO
CHO
CHO
CHO
CH2O H
（a）
CH2O H
（b）
CH2O H
（c）
CH2O H
（d）
（1）写出相对构型与名称（2）哪些是对映体
（3）哪些是非对映体 （4）哪些是差向异构体
《医用有机化学》
北京大学
二、单糖的环状结构和变旋光现象
（一）开链结构不能解释的事实
CHC2HO2OHH
D-甘油醛
OH CH2OH
D-葡萄糖
OH CH2OH
D-果糖
自己然醛界糖的糖大多数是D-型糖。 D-Fructose
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
（三）单糖的差向异构（epimer)
CHO H OH HO H H OH
DH-葡萄OH糖
CH2OH
CHO HO H HO H
“碳水化合物”的定义： 多羟基醛、酮或能水解成多羟基醛酮的化合物。
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
来源:
6CO2 +6H2O
植物的光合作用
动物的呼吸作用
C6H12O6 + 6O2
每固定１mol的CO2就储存了476.9kJ/mol能量。
绿色植物既是一个庞大而复杂的有机化合 物制造厂，又是一个巨大而又灵巧的能量转 化站。
③多糖：能水解生成10个以上单糖的碳水化合物。一 般天然多糖能水解生成100－300个单糖。如淀粉、 纤维素等都是多糖。
单糖和单糖的衍生物是学习糖化学的分子基础
《医用有机化学》
北京大学
第15章 糖类 第二节 单 糖
一、单糖的链式结构及构型 二、单糖的环状结构和变旋光现象 三、单糖化学性质 四、重要的单糖及其衍生物
1．奇特的化学性质： 醛糖只能和一分子醇形成一种稳定的化合物；不 与NaHSO3反应，但能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、 HCN、Br2水 等发生反应。（有醛基）
2. 结晶的D-葡萄糖有两种： 1）从冷乙醇中结晶出来：
mp146℃，[α] 20D=+112°； 2）从吡啶中结晶出来，
mp150℃，[α] 20D=+18.7°
20世纪80年代以来，人们对糖的结构与生物功能的认识 有了一个由糖化学到化学糖生物学的飞跃。
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
碳水化合物可根据分子的大小分为三类：
①单糖：本身为多羟基醛酮，不能水解为更简单的糖。 如葡萄糖、果糖等。
②低聚糖：能水解为2－10个单糖的碳水化合物。如麦 芽糖、蔗糖等都是二糖。
C H2O H
CHO OH
HO OH OH
C H2O H
CHO
△
C H2O H
(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
核糖是一种戊醛糖：
CHO H OH H OH H OH
CH2O H
CHO
H
H
H OH
H OH
C H2O H
D-核糖 （D-Ribose）
CHO H OH
CH2OH
D-甘油醛
CHO HO H
CH2OH
L-甘油醛
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
糖分子中编号最大的手性碳原子，如与D-甘油醛的
构C型相H同O，则记为D-构型，反之记为L-构型。
CHOH CHOH CHCOHOH
CHO OH
HO OH
CH2OH O
HO OH
CHHOOHH
1CHO 2 CHOH 3CH 2OH
己醛糖 4个 *C
16个对映异构
己酮糖 3个*C
8个对映异构
戊醛糖 3个 *C
8个对映异构
丙醛糖
2个对映异构
写糖的结构时，碳链竖置，羰基朝上， 编号从靠近羰基一端开始。
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
葡萄糖是一种己醛糖：
CHO H OH HO H H OH H OH
第15章 糖类（碳水化合物）
Saccharide or Carbohydrate
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
碳水化合物又称为糖类。如葡萄糖、果糖、蔗糖、 淀粉、纤维素等。
“碳水化合物”一词的由来——分子式符合 Cx(H2O)y。
但后来研究发现：满足此通式的不一定是糖，如乳 酸。糖不一定都甜，如淀粉；有甜味的也不一定是 糖，如糖精。
《医用有机化学》
北京大学
第二节 单糖
从结构上，可分为醛糖和酮糖； 从所含碳原子数目又可分为三碳糖、四碳 糖、五碳糖、六碳糖。 有些糖的羟基可被氢原子或氨基取代，分 别被称为去氧糖和氨基糖。
最简单的单糖是什么？
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
（一）单糖的链式结构
CHO H OH
CH2OH
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
在生命现象中，糖类起着供给与储存能量的作用。 糖类还有许多其它的生理作用，如肝脏的肝素有抗凝血 作用，血型物质中的糖与免疫活性有关。糖不仅是动、 植物的结构组分，而且是重要的信息物质，在生命过 程中发挥着重要的生理功能。
1902年德国化学家Emil Fischer 因为在“糖类及嘌呤类 的合成”研究的杰出成就荣获第二届Nobel化学奖。
CH2OH CO CH2OH
甘油醛（丙醛糖） 甘油酮（丙酮糖）
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
1CHO 2 CHOH 3 CHOH 4 CHOH 5 CHOH 6 CH 2OH
1CH 2OH 2 C=O 3 CHOH 4 CHOH 5 CHOH 3 CHOH 4 CHOH 5CH 2OH
D-脱氧核糖 （D-deoxyribose）
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
果糖是一种己酮糖：
CH2OH
C=O
HO
H
或
H OH
H OH
CH2OH
CH2OH C=O
或
CH2OH
(3S,4R,5R)-1,3,4,5,6-五羟基-2-己酮
《医用有机化学》
C=O
北京大学
一、单糖的链式结构及构型 （二）单糖的构型标记
《医用有机化学》
北京大学
二、单糖的环状结构和变旋光现象
3.存在变旋光现象（mutarotation）：
在溶液中自行改变比旋光度的现象。
H OH
HD-甘O露H 糖
CH2OH
CHO H OH HO H HO H H OH
CH2OH
D-葡萄糖 glucose
D-甘露糖 mannose
D-半乳糖 galactose
在有多个手性碳的对映异构体中只有一个手性 碳的构型不同的异构体，互称为差向异构体。
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
思考题:
根据下列四个单糖的结构式：
CHO
CHO
CHO
CHO
CH2O H
（a）
CH2O H
（b）
CH2O H
（c）
CH2O H
（d）
（1）写出相对构型与名称（2）哪些是对映体
（3）哪些是非对映体 （4）哪些是差向异构体
《医用有机化学》
北京大学
二、单糖的环状结构和变旋光现象
（一）开链结构不能解释的事实
CHC2HO2OHH
D-甘油醛
OH CH2OH
D-葡萄糖
OH CH2OH
D-果糖
自己然醛界糖的糖大多数是D-型糖。 D-Fructose
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
（三）单糖的差向异构（epimer)
CHO H OH HO H H OH
DH-葡萄OH糖
CH2OH
CHO HO H HO H
“碳水化合物”的定义： 多羟基醛、酮或能水解成多羟基醛酮的化合物。
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
来源:
6CO2 +6H2O
植物的光合作用
动物的呼吸作用
C6H12O6 + 6O2
每固定１mol的CO2就储存了476.9kJ/mol能量。
绿色植物既是一个庞大而复杂的有机化合 物制造厂，又是一个巨大而又灵巧的能量转 化站。
③多糖：能水解生成10个以上单糖的碳水化合物。一 般天然多糖能水解生成100－300个单糖。如淀粉、 纤维素等都是多糖。
单糖和单糖的衍生物是学习糖化学的分子基础
《医用有机化学》
北京大学
第15章 糖类 第二节 单 糖
一、单糖的链式结构及构型 二、单糖的环状结构和变旋光现象 三、单糖化学性质 四、重要的单糖及其衍生物
1．奇特的化学性质： 醛糖只能和一分子醇形成一种稳定的化合物；不 与NaHSO3反应，但能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、 HCN、Br2水 等发生反应。（有醛基）
2. 结晶的D-葡萄糖有两种： 1）从冷乙醇中结晶出来：
mp146℃，[α] 20D=+112°； 2）从吡啶中结晶出来，
mp150℃，[α] 20D=+18.7°
20世纪80年代以来，人们对糖的结构与生物功能的认识 有了一个由糖化学到化学糖生物学的飞跃。
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
碳水化合物可根据分子的大小分为三类：
①单糖：本身为多羟基醛酮，不能水解为更简单的糖。 如葡萄糖、果糖等。
②低聚糖：能水解为2－10个单糖的碳水化合物。如麦 芽糖、蔗糖等都是二糖。
C H2O H
CHO OH
HO OH OH
C H2O H
CHO
△
C H2O H
(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛
《医用有机化学》
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一、单糖的链式结构及构型
核糖是一种戊醛糖：
CHO H OH H OH H OH
CH2O H
CHO
H
H
H OH
H OH
C H2O H
D-核糖 （D-Ribose）
CHO H OH
CH2OH
D-甘油醛
CHO HO H
CH2OH
L-甘油醛
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
糖分子中编号最大的手性碳原子，如与D-甘油醛的
构C型相H同O，则记为D-构型，反之记为L-构型。
CHOH CHOH CHCOHOH
CHO OH
HO OH
CH2OH O
HO OH
CHHOOHH
1CHO 2 CHOH 3CH 2OH
己醛糖 4个 *C
16个对映异构
己酮糖 3个*C
8个对映异构
戊醛糖 3个 *C
8个对映异构
丙醛糖
2个对映异构
写糖的结构时，碳链竖置，羰基朝上， 编号从靠近羰基一端开始。
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
葡萄糖是一种己醛糖：
CHO H OH HO H H OH H OH
第15章 糖类（碳水化合物）
Saccharide or Carbohydrate
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
碳水化合物又称为糖类。如葡萄糖、果糖、蔗糖、 淀粉、纤维素等。
“碳水化合物”一词的由来——分子式符合 Cx(H2O)y。
但后来研究发现：满足此通式的不一定是糖，如乳 酸。糖不一定都甜，如淀粉；有甜味的也不一定是 糖，如糖精。
《医用有机化学》
北京大学
第二节 单糖
从结构上，可分为醛糖和酮糖； 从所含碳原子数目又可分为三碳糖、四碳 糖、五碳糖、六碳糖。 有些糖的羟基可被氢原子或氨基取代，分 别被称为去氧糖和氨基糖。
最简单的单糖是什么？
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
（一）单糖的链式结构
CHO H OH
CH2OH
《医用有机化学》
北京大学
第一节 糖的概念和分类
在生命现象中，糖类起着供给与储存能量的作用。 糖类还有许多其它的生理作用，如肝脏的肝素有抗凝血 作用，血型物质中的糖与免疫活性有关。糖不仅是动、 植物的结构组分，而且是重要的信息物质，在生命过 程中发挥着重要的生理功能。
1902年德国化学家Emil Fischer 因为在“糖类及嘌呤类 的合成”研究的杰出成就荣获第二届Nobel化学奖。
CH2OH CO CH2OH
甘油醛（丙醛糖） 甘油酮（丙酮糖）
《医用有机化学》
北京大学
一、单糖的链式结构及构型
1CHO 2 CHOH 3 CHOH 4 CHOH 5 CHOH 6 CH 2OH
1CH 2OH 2 C=O 3 CHOH 4 CHOH 5 CHOH 3 CHOH 4 CHOH 5CH 2OH