单糖寡糖和多糖
邢其毅《基础有机化学》笔记和课后习题(含考研真题)详解(单糖、寡糖和多糖)
第21章单糖、寡糖和多糖21.1 复习笔记糖类化合物－般分为单糖（monosaccharide）及其衍生物、寡糖（oligosaccharide）、多糖（polysaccharide）三类。
一、单糖1．单糖的结构和命名（1）单糖的分类、链式结构和命名①单糖可以分为醛糖（aldose）和酮糖（ketose）两大类，含有醛基的单糖称为醛糖；含有酮基的单糖称为酮糖。
根据分子中碳原子数目分别称为丙醛糖、丙酮糖、丁醛糖、丁酮糖等。
例如：丙醛糖丙酮糖丁醛糖丁酮糖②单糖的链形结构常用Fischer投影式来表示。
规定：糖中的羰基必须位于投影式的上端，碳原子的编号从靠近羰基的－端开始。
也可将手性碳上的氢省去，或者将手性碳上的羟基、氢及碳氢键均省去。
③单糖可以分为D型系列和L型系列。
单糖可按系统命名法来命名，但普遍以它的来源来命名。
糖的旋光方向是由实验测知的，右旋为“+”，左旋为“ - ”。
例如：（2）葡萄糖的变旋现象、某些性质及环形结构①变旋现象（mutamerism）：－个有旋光的化合物，放入溶液中，它的旋光度逐渐变化，最后达到－个稳定的平衡值。
②羟基醛、羟基酮当其可以形成五元或六元环状半缩醛、半缩酮时，在成环和开链的平衡中通常都有利于成环。
例如：葡萄糖的平衡体系中，各种结构及所占的百分含量如图21—1所示：图21-1 葡萄糖在水溶液中的异构现象③糖的环形结构可以解释糖的变旋现象和某些性质。
a.只与一分子醇形成缩醛，成为糖苷。
b.葡萄糖不和NaHSO3反应，不能形成醛基与NaHSO3的加成物。
c.单糖在IR中没有羰基的伸缩振动，NMR中也没有醛基质子的吸收。
d.葡萄糖能与Fehling试剂、Tollens试剂、H2NOH、HCN、Br2-H2O等发生反应。
环形结构的书写：途径－：途径二：二、单糖的反应1.糖的递增反应使糖的碳链增长的反应。
常用的方法是Kiliani H（克利安尼）氰化增碳法。
具体的反应路线如下：它是由低级糖合成高一级糖的一种方法，既可用于合成，也可用于糖的结构测定。
生物化学糖名词解释
生物化学糖名词解释第一章糖1.单糖（monosaccharide）:不能被水解成更小分子的糖类。
2.寡糖（oligosaccharide）:水解生成2-19个单糖分子的糖类。
3.多糖（polysaccharide）:水解时产生20个以上单糖分子的糖类。
4.同多糖（homopolysaccharide）:水解时只产生一种单糖或单糖衍生物的糖类。
5.杂多糖（heteropolysaccharide）：水解时产生一种以上的单糖或/和单糖衍生物的糖类。
6.构型（configuration）:分子中由于原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的特定立体结构。
7.构象（conformation）：由于分子中的某个原子（基团）绕C-C单键旋转而形成的不同的暂时性的易变的空间结构形式。
8.旋光率（specific rotation）:单位浓度和单位长度下的旋光度。
9.对映体（diastereomer）:一个不对称碳原子的取代基在空间里的两种取向是物体与镜像关系，并且两者不能重叠的两种旋光异构体。
10.差向异构体（epimer）：又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基团排列方式不同的非对映异构体。
11.不对称碳原子（asymmetric carbon atom）:与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳。
12.变旋现象（mutarotation）:在溶液中，糖的链状结构和环状结构（α、β）之间可以相互转变，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。
13.异头物（anomer）:单糖由支链结构变成环状结构后，羰基碳原子成为新的差向异构化，这种羰基碳上形成的差向异构体称为异头手性中心，导致C1物。
14.异头碳（anomeric carbon）:在环状结构中，半缩醛碳原子称为异头碳。
15.糖苷（glycoside）：环状单糖的半缩醛（或半缩酮）羟基与另一化合物发生缩合形成的缩醛（或缩酮）称为糖苷。
第二章糖类化学
糖胺聚糖
杂多糖糖胺聚糖又称为氨基多糖， 杂多糖糖胺聚糖又称为氨基多糖，一 糖胺聚糖又称为氨基多糖 般由N-乙酰氨基己糖和糖醛酸聚合而成 乙酰氨基己糖和糖醛酸聚合而成。 般由 乙酰氨基己糖和糖醛酸聚合而成。 因其溶液具有较大粘性，故又称为粘多 因其溶液具有较大粘性，故又称为粘多 糖。 糖胺聚糖广泛分布于动物体内， 糖胺聚糖广泛分布于动物体内，是许 多结缔组织基质的重要成分， 多结缔组织基质的重要成分，腺体与粘 膜的分泌液、 膜的分泌液、血及尿等体液都含有少量 糖胺聚糖。 糖胺聚糖。
α 偏光平面发 生了旋转
盛液管
偏振光 Nicol棱晶 棱晶 光源 普通光
偏振光通过旋光性物质 时偏光平面发生的变化
物质能使偏光的振动面发生旋转的 旋光性； 性质叫物质的旋光性 性质叫物质的旋光性； 具有旋光性的物质叫旋光性或光活 具有旋光性的物质叫旋光性或 旋光性 性物质； 性物质； 旋光性物质使偏振光的偏振面旋转 的角度称为旋光度 旋光度; 的角度称为旋光度 规定用（ ） 规定用（+）表示偏振面顺时针旋 称为右旋 右旋（ 转，称为右旋（dextrotatory）； ） 用（-）表示偏振面逆时针旋转， ）表示偏振面逆时针旋转， 称为左旋 左旋（ 称为左旋（levorotatory）; ） 相应的物质称为右旋体 左旋体。 右旋体和 相应的物质称为右旋体和左旋体。
第三节 多糖 一、同多糖 二、杂多糖
多糖是一类高分子化 多糖是一类高分子化 合物，由许多单糖 合物， （或单糖衍生物）分 或单糖衍生物） 子之间脱水以糖苷键 相连而成。 相连而成。 多糖都与非糖物质构 复合糖。 成复合糖。
按照多糖的组成成分分为 同多糖（均多糖） 同多糖（均多糖） 杂多糖（异多糖） 杂多糖（异多糖）
平面偏振光 Nicol棱晶好象一个栅栏，只允 棱晶好象一个栅栏， 棱晶好象一个栅栏 许与棱晶晶轴相平行的平面内振 动的光通过， 动的光通过，而在其它平面内振 动的光线则被阻挡。 动的光线则被阻挡。 通过尼克尔棱晶后得到的只在一 个平面上振动的光叫平面偏振光 简称偏光。 简称偏光。
多糖的结构
多糖的结构一、多糖的概念多糖是由许多单糖分子通过糖苷键连接而成的大分子化合物。
它们是生物体内重要的能量来源，也是构成细胞壁、细胞膜和组织结构的重要成分。
多糖可以分为两类，即多糖和寡糖，其中多糖由许多单糖分子组成，而寡糖则由较少的单糖分子组成。
二、多糖的结构多糖的结构非常多样，可以是直链状、分枝状或环状。
这些结构的差异主要取决于单糖分子之间的连接方式和连接位置。
1. 直链状多糖直链状多糖是指单糖分子通过糖苷键直接连接在一起，形成一条直线。
这种结构通常具有较高的溶解度和可溶性，因为这种结构可以使水分子更容易与多糖分子相互作用。
直链状多糖在生物体内起着能量储存和结构支持的作用。
2. 分枝状多糖分枝状多糖是指单糖分子通过糖苷键连接成主链，同时还有其他单糖分子通过糖苷键连接在主链上，形成分支结构。
这种结构使得多糖的空间结构更加复杂，增加了多糖的稳定性和生物活性。
分枝状多糖在生物体内具有重要的生物功能，例如细胞识别、细胞黏附和信号传导等。
3. 环状多糖环状多糖是指单糖分子通过糖苷键形成一个或多个环状结构。
这种结构使得多糖分子更加紧密和稳定。
环状多糖在生物体内广泛存在，例如淀粉和纤维素等。
它们在植物细胞壁中起着结构支持的作用。
三、多糖的功能多糖在生物体内具有多种功能，包括能量储存、结构支持、细胞识别、细胞黏附和信号传导等。
1. 能量储存多糖是生物体内重要的能量来源。
例如，淀粉是植物细胞中的能量储存物质，动物体内的糖原也是通过多糖形式储存的能量。
2. 结构支持多糖可以构成细胞壁、细胞膜和组织结构的重要成分，起到支持和保护细胞的作用。
例如，纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，赋予植物细胞结构稳定性。
3. 细胞识别多糖具有特异的生物学活性，可以与细胞膜上的受体结合，以实现细胞间的相互识别。
这对于细胞的正常功能和生物体的正常发育至关重要。
4. 细胞黏附多糖可以通过与细胞表面的特定受体结合，促进细胞的黏附和聚集。
这对于细胞间的相互作用和组织形成至关重要。
单糖、寡糖 、多糖检测标准
单糖、寡糖、多糖检测标准单糖、寡糖、多糖是生物化学中常见的三种碳水化合物，它们在生命活动中发挥着重要的作用。
为了检测这些糖类，科学家们制定了一系列的检测标准。
单糖检测标准：单糖是由一个单糖分子组成的碳水化合物，如葡萄糖、果糖、半乳糖等。
单糖的检测方法主要包括光学方法和色谱法。
光学方法是指通过光谱技术来检测单糖的含量。
这种方法可以直接测定单糖的含量，但是需要使用昂贵的仪器，并且需要对样品进行前处理。
色谱法是指通过色谱技术来检测单糖的含量。
这种方法需要将样品进行分离，然后通过色谱柱分离出单糖，并通过检测器进行检测。
这种方法可以快速、准确地检测单糖的含量，但是需要使用昂贵的仪器。
寡糖检测标准：寡糖是由2-10个单糖分子组成的碳水化合物，如低聚果糖、低聚半乳糖等。
寡糖的检测方法主要包括酶法和色谱法。
酶法是指通过酶反应来检测寡糖的含量。
这种方法需要使用特定的酶来将寡糖分解成单糖，然后通过光谱或色谱来检测单糖的含量。
这种方法可以快速、准确地检测寡糖的含量，但是需要使用昂贵的酶和仪器。
色谱法是指通过色谱技术来检测寡糖的含量。
这种方法需要将样品进行分离，然后通过色谱柱分离出寡糖，并通过检测器进行检测。
这种方法可以快速、准确地检测寡糖的含量，但是需要使用昂贵的仪器。
多糖检测标准：多糖是由10个以上单糖分子组成的碳水化合物，如淀粉、纤维素等。
多糖的检测方法主要包括酶法、色谱法和质谱法。
酶法是指通过酶反应来检测多糖的含量。
这种方法需要使用特定的酶来将多糖分解成单糖，然后通过光谱或色谱来检测单糖的含量。
这种方法可以快速、准确地检测多糖的含量，但是需要使用昂贵的酶和仪器。
色谱法是指通过色谱技术来检测多糖的含量。
这种方法需要将样品进行分离，然后通过色谱柱分离出多糖，并通过检测器进行检测。
这种方法可以快速、准确地检测多糖的含量，但是需要使用昂贵的仪器。
质谱法是指通过质谱技术来检测多糖的含量。
这种方法需要将样品进行分离，然后通过质谱仪对样品进行分析。
糖的分类
3.直链淀粉 直链淀粉 （1）结构 ）
（2）形状 ）
（3）特性：直链淀粉溶液遇碘显蓝色 ）特性：
3.支链淀粉 支链淀粉
4.淀粉水解 淀粉水解 淀粉→红糊精 无色糊精→麦芽糖 红糊精→无色糊精 麦芽糖→葡萄糖 淀粉 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖
（二）糖原
1. 存在：糖原 存在：糖原(glycogen)是动物体内储藏的多糖，也称为动物 是动物体内储藏的多糖， 是动物体内储藏的多糖 淀粉，主要存在于肝脏和肌肉中，所以有肝糖原和肌糖原之分， 淀粉，主要存在于肝脏和肌肉中，所以有肝糖原和肌糖原之分，在 肝脏中尤其丰富。 肝脏中尤其丰富。 2. 结构： 结构：
13.2 单糖
一、单糖的结构
（一）单糖的开链式结构和构型 单糖的开链式结构：
单糖的构型：只需比较编号最大的手性碳原子的构型， 单糖的构型：只需比较编号最大的手性碳原子的构型，编号最 大的手性碳构型与D—甘油醛相同者为 大的手性碳构型与 甘油醛相同者为D—型糖，与L—甘油醛相同 型糖， 甘油醛相同 甘油醛相同者为 型糖 者为L—型糖 者为 型糖
3.解释 3.解释
二、单糖的物理性质
单糖在常温下大多为白色晶体，可溶于水，具吸湿性， 单糖在常温下大多为白色晶体，可溶于水，具吸湿性，难溶于 醇等有机溶剂， 醇混合溶剂常用于糖的重结晶。 醇等有机溶剂，水—醇混合溶剂常用于糖的重结晶。单糖都有甜味， 醇混合溶剂常用于糖的重结晶 单糖都有甜味， 但程度不同。除丙酮糖外，单糖都有旋光活性， 但程度不同。除丙酮糖外，单糖都有旋光活性，具有环状结构的单 糖还有变旋光作用。 糖还有变旋光作用。
二、环糊精(cyclodextrin，CD) 环糊精 ，
（一）结构
由直链淀粉在芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下而 生成的一类环状低聚糖的总称。 环糊精一般是由6～ 个或更多个 生成的一类环状低聚糖的总称 。 环糊精一般是由 ～ 8个或更多个 D—吡喃葡萄糖残基通过 吡喃葡萄糖残基通过α—1， 4—苷键连结而成， 其中含有 ～ 8 苷键连结而成， 吡喃葡萄糖残基通过 ， 苷键连结而成 其中含有6～ 个葡萄糖残基的环糊精分别称为α—、β—和γ—环糊精。 环糊精的 环糊精。 个葡萄糖残基的环糊精分别称为 、 和 环糊精 分子形状如同一个无底的桶。 桶的侧面由葡萄糖分子的C--C键 、 分子形状如同一个无底的桶 。 桶的侧面由葡萄糖分子的 键 C—O键及 键及--H键组成 ， 因而桶的内腔具有疏水性 冠醚的空腔具有 键组成， 键及 键组成 因而桶的内腔具有疏水性(冠醚的空腔具有 亲水性)；桶的上边由六个葡萄糖分子的C2及 羟基组成 羟基组成， 亲水性 ；桶的上边由六个葡萄糖分子的 及C3羟基组成，下边由 羟甲基组成，上下边具有亲水性。 羟甲基组成，上下边具有亲水性。
生物化学 糖类
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结构：
蔗糖分子是由葡萄糖残基和果糖残基通过两个异头 碳连接而成。糖苷键类型为α（1-2）糖苷键。
其正规全称为O-α-D-吡喃葡糖基-（1-2）-β-D-呋 喃果糖，可简写为：Glc（α1-β2）Fru
现象，不能还原Fehling试剂等。 • 糖苷对碱溶液稳定，但易被酸水解成原来的糖和配
基。
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三、重要的单糖和单糖衍生物 P22
1．丙糖（三碳糖） D-甘油醛和二羟丙酮
所有的单糖都是由D-甘油醛和二羟丙酮派生而来。 二羟丙酮无光学活性，甘油醛是具有光学活性的最
简单的单糖，常被用作确定生物分子DL构型的标准 物。 它们的磷酸酯甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸是糖酵 解的重要中间物。
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2．糖的分类
（1）根据分子中含醛基还是酮基可分为醛糖和酮糖 （2）根据分子中所含的碳原子数目（3-7）可分为丙
糖，丁糖，戊糖、己糖和庚糖，其中，丙糖(甘 油醛和二羟丙酮) 是最简单的糖类； （3）根据糖的结构单元数目多少分为单糖、寡糖和 多糖
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单糖：不能被水解成更小分子的糖类； 寡糖：水解时产生2-6个单糖分子的糖类，如双糖、
物存在。 结构：由两分子葡萄糖通过α（1-4）糖苷键连接
而成。
其正规全称为，O-α-D-吡喃葡糖基-（1-4）-β-D吡喃葡糖，可简写为，Glcα（1-4）Glc。
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性质：
麦芽糖分子中存在游离的半缩醛羟基，因此具有还 原性，有变旋现象。
食品工业中麦芽糖用作膨松剂，防止烘烤食物干瘪 ，以及用作冷冻食品的填充剂和稳定剂。
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2．丁糖（四碳糖） D-赤藓糖是戊糖磷酸途径的重要中间物 D-赤藓酮糖是联系D系酮糖立体化学的重要一员。
生物化学原理——糖
糖糖分为单糖、寡糖和多糖。
单糖，从化学结构看是多羟基的醛或酮。
例如最丰富的六碳糖葡萄糖，寡糖是少量单糖的聚合物，如常见的二糖麦芽糖、乳糖、蔗糖等。
多糖是一般指的是单糖数目在20个以上的单糖聚合物，包括同多糖和杂多糖。
如果糖链共价结合一个肽链、蛋白质或脂，则形成肽多糖、蛋白多糖、糖蛋白或糖脂。
单糖单糖是多羟基的醛或酮，分为醛糖和酮糖。
最小的单糖是三碳糖，即含有3个碳原子的糖，也称为丙糖。
含4、5、6、7个碳原子的糖则分别称为丁糖、戊糖、己糖和庚糖。
三碳醛糖称之甘油醛，甘油醛是个手性分子，分子中的C-2是个不对称碳。
三碳酮糖称为二羟丙酮，它没有不对称碳，是个非手性分子。
其它所有单糖都可以看作是甘油醛和二羟丙酮这两个单糖的碳链的加长，都是手性分子。
羟基左侧为L型，右侧为D型。
将H-C-OH或OH-C-H插入到甘油醛C1和C2之间，可生成D-赤藓糖或 D-苏糖。
依此类推，可生成五碳醛糖或六碳醛糖。
象醛糖那样，也可以将将H-C-OH或OH-C-H插入到C1和C2之间，分别生成相应的多一个碳的酮糖。
但同样数目碳的酮糖比醛糖的手性碳数少，例如酮丁糖有D-赤藓酮糖和L-赤藓酮糖，而醛丁糖则有4个立体异构体醛可与醇先形成半缩醛，形成的半缩醛再结合一个醇可以形成缩醛。
同样，酮也可以经两步反应形成缩酮。
从葡萄糖Fisher投影式看，葡萄糖是个醛，与醇应当可发生缩醛反应，但却只能与一分子醇反应。
研究发现葡萄糖C-1的醛基与C-5的羟基发生分子内反应形成环状结构的衍生物，称为半缩醛。
由于成环，羰基碳（ C -1）变成了不对称碳（称为异头碳），由此产生了α和β两个立体异构体（分别称为α异头物和β异头物）。
α-构型中OH位于异头碳右侧，β -构型中OH位于异头碳左侧。
环化的醛糖或酮糖可以呈现两种异头构型中的一种，即α-或β-构型。
α-构型和β-构型之间的转换就是变旋现象。
在溶液中，有能力形成环结构的醛糖和酮糖，不同环式和开链形式处于平衡中。