第一章糖类化学
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生物化学第一章糖化学知识点归纳
CHO
H C OH
CH2OH
CHO
Ｄ-甘油醛
CHO
Ｄ-赤藓糖 H C OH
H C OH
HO C H Ｄ-苏阿糖
H C OH
CHO
CH2OH
CHO
CHO
CH2OH
CHO
H C OH
HO C H
H C OH
HO C H
Ｄ-核糖 H C OH D-阿拉 H C OH Ｄ-木糖 HO C H
H C OH 伯糖
（一）糖蛋白
糖蛋白是一类糖链与蛋白质一定部位以共价键结合的复合物，以蛋白质为 主体，糖基含量变化较大，在0.3%-70%。分子总体性质更接近蛋白。
1.糖链与蛋白的连接方式 ①O-糖苷键型：糖基的异头碳通过糖苷键与Ser、Thr和羟基赖氨酸、羟
脯氨酸的羟基相连。 ②N-糖苷键型：糖基的异头碳通过N-糖苷键与Asn的酰胺基相连。 ③酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。 ④S-糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。
三糖(trisacck，ride)，水解时产生3分子单糖，如棉子糖。
四、糖的分类
（3）多糖(polysaccharide)：是由多个单糖分子缩合而成的。 同多糖（均质多糖）： 相同的单糖基组成，如淀粉、糖原、葡聚糖 ； 杂多糖（不均质多糖）： 不同的单糖基组成，如果胶、粘多糖、透明质酸 。
多糖中有些是糖类和蛋白质、脂类等非糖物质共价结合成的复合物 总称为结合糖或复合糖，如：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。
HCOH CH2O
HHCOH HCOH
CH2O H
葡萄糖酸
COOH HCOH HOCH HCOH HC萄糖胺
CH2OH
5
OH
OH
生物化学 第一章糖类的化学
H－C5 －OH
CH2OH
6
H－C5 －OH
决定构型的羟基
CH2OH
6
α－D－吡喃葡萄糖
β－D－吡喃葡萄糖
2.环式结构的构型
例
半缩醛羟基
H
C
1
OH
H
C O
1
OH
H－C2－OH O HO－C3－H H－C4 H－C5－OH
HO－C2－H H－C3－OH
HO－C4－H HO－ C5－H
决定构型的羟基
CH2OH
2.单糖的开链结构 因此含有多个不对称碳原子的 单糖其旋光异构体就不止两个
例
四碳糖含两个不对称碳原子，如图：
CHO
H－C﹡－OH H－C﹡－OH CH2OH
其异构体如下：
2.单糖的开链结构 故含两个不对称碳原子 的四碳糖有4个异构体 五碳糖含三个不对称 碳原子，有8个异构体 单糖分子中含n个不对称碳原子时， 则有2n个旋光异构体。
6
CH2OH
6
α－D－呋喃葡萄糖
β－L－吡喃葡萄糖
2.环式结构的构型
由于单糖具有环状构型,因此可解释上述现象
(1)由于环式结构中半缩醛羟基的位置不同 产生不同的异构体，因此有不止一个旋光 度，在成环过程中此羟基位置可发生改变 最后达到平衡，所以有变旋光现象 故单糖在溶液中至少有五种形式存在（开链， α、 β －呋喃型，α、 β－吡喃型），其中以 β－D－吡喃葡萄糖所占比例最大 （2）由于糖类自身已形成半缩醛 结构，故只能与一分子醇反应
H H－C＝O
1
C
1
OH
H－C－OH 2
HO－C－H 3
H－C2－OH
HO－C3－H H－C4 H－C5－OH CH2OH
1 糖类
• D-果糖C5上的羟基与C2的酮基加成形成五元环的为呋 喃（型）果糖（Fructofuranose）
38% 0.02%
62%
D-葡萄糖在水溶液中主要以 吡喃糖(pyranose) 存在， 呋喃糖(furanose) 次之。
<0.5%
<0.5%
5 6
• D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖次之。
果糖 酮糖
寡糖(oligo-)： oligo来自希 腊文，意为少。
寡糖
(2-20)
能水解产生10-20个 单糖分子的糖称为 低聚糖
二糖：麦芽糖(maltose) 乳糖(lactose) 蔗糖(sucrose)
三糖：棉子糖 四糖 五糖
六糖
大部分单糖和寡糖都是结晶状化合物，溶于水，并有甜味。
多糖也是单糖的聚合物，有很长的链，其结构为线型或 分支型。按照它们的结构可分为两大类。
对称碳原子的构型与D-甘油醛一致的就称其为D型糖，不一 致的就是L型糖（DL要大写）。任何糖都可以看作是由甘油 醛或二羟丙酮派生出来的。离醛基或离酮基最远的手性碳的 羟基的方向来确定糖的DL构型。 • DL仅指一种构型，指以甘油醛为标准而确定的相对构型，不 表示旋光方向。旋光方向是以（+）、（–）来加以表示的。
• 因此糖实际上应当称之为多羟基半缩醛和半缩 酮。
Haworth投影式
异头碳羟基与末端羟甲基是反式的为α异头物，顺式为β异头物
吡喃糖和呋喃糖
• 开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环(呋喃） 和六元环（吡喃）。
• D-葡萄糖C5上的羟基与C1的醛基加成生成 六元环的为 吡喃（型）葡萄糖（glucopyranose）。
均一多糖（同多糖）：一种单糖聚合而成,
38% 0.02%
62%
D-葡萄糖在水溶液中主要以 吡喃糖(pyranose) 存在， 呋喃糖(furanose) 次之。
<0.5%
<0.5%
5 6
• D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖次之。
果糖 酮糖
寡糖(oligo-)： oligo来自希 腊文，意为少。
寡糖
(2-20)
能水解产生10-20个 单糖分子的糖称为 低聚糖
二糖：麦芽糖(maltose) 乳糖(lactose) 蔗糖(sucrose)
三糖：棉子糖 四糖 五糖
六糖
大部分单糖和寡糖都是结晶状化合物，溶于水，并有甜味。
多糖也是单糖的聚合物，有很长的链，其结构为线型或 分支型。按照它们的结构可分为两大类。
对称碳原子的构型与D-甘油醛一致的就称其为D型糖，不一 致的就是L型糖（DL要大写）。任何糖都可以看作是由甘油 醛或二羟丙酮派生出来的。离醛基或离酮基最远的手性碳的 羟基的方向来确定糖的DL构型。 • DL仅指一种构型，指以甘油醛为标准而确定的相对构型，不 表示旋光方向。旋光方向是以（+）、（–）来加以表示的。
• 因此糖实际上应当称之为多羟基半缩醛和半缩 酮。
Haworth投影式
异头碳羟基与末端羟甲基是反式的为α异头物，顺式为β异头物
吡喃糖和呋喃糖
• 开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环(呋喃） 和六元环（吡喃）。
• D-葡萄糖C5上的羟基与C1的醛基加成生成 六元环的为 吡喃（型）葡萄糖（glucopyranose）。
均一多糖（同多糖）：一种单糖聚合而成,
第一章 糖类化学
D-(+)-甘露糖
D-(+)-半乳糖
D-(-)-果糖
3、构象-糖的立体结构
构象：指一个分子中，不改变共价键结构，仅单 键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。 X-衍射表明， 糖分子中的C-C 键不在一个平 面上，可以扭 曲成椅式和船 式两种结构。
更稳定
小结
糖的概念及分类 单糖的概念及分类 D\L、（+）\（-）、α\β 重要单糖的直链式与环式结构——核糖 、脱氧核糖、葡萄糖、果糖
旋光仪测量： 顺时针方向偏转，称为右旋（+）表示； 逆时针方向偏转，称为左旋（-）表示。
平面偏振光
Nicol棱镜 (偏振片)
晶轴 a b c d 普通光
只有一个振动平面的光
a 偏振光 旋光度—— 与棱镜晶 轴平行的 振动平面
旋光性物质 不旋光物质 光活性物质
有无数个振动平面，振动平面与光的前 进方向相垂直
CH2OH O OH HO O OH OH CH2OH O OH
~OH
α-1,4 –糖苷键
2）纤维二糖
（1） 纤维素水解的产物。水解产生 两分子β-葡 萄糖。 （2） 因为分子中保留了一个半缩醛羟基，能与 斐林试剂反应，是还原糖。
CH2OH O OH OH OH O OH O CH2OH OH
~ H, OH
D-(+)-甘露糖
D-(-)-果糖
5、 显色反应
与强酸共热生成糠醛： 戊糖 糠醛 +浓HCl 己糖 ↑ 羟甲基糠醛→乙酰丙酸 催化脱水 甲酸 CO、CO2
生成糠醛——羟基参加反应
应用：鉴定糖
（ 1 ） Molisch 反 应：α-萘酚+ 糠醛 或羟甲基糠醛 = 紫 色。
生物化学：第一章 糖类的结构与性质
-D-葡萄糖-6-磷酸
-D-果糖-6-磷酸
-D-果糖-1，6-二磷酸
重要的二糖
D-麦芽糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
蔗糖 -葡糖(1-2) -果糖
纤维二糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
乳糖（ -型 ） -半乳糖(1-4)葡糖
环糊精结构
-环糊精分子结构
环糊精分子的空间填充模型
淀粉和糖原结构
蛋白聚糖
糖蛋白
细胞膜
糖脂
五、糖类的生物学作用
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物，主要的生物学 作用如下：
•作为生物体的结构成分 •作为生物体内的主要能源物质 •作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等
合成的前体 •作为细胞识别的信息分子
基本概念
异构 旋光异构 不对称碳原子 对映体 构型 构
象 异头物 糖苷
异构
结构异构（结构式）
旋光异构（不对称碳原子） 立体异构
几何异构（顺反异构，双键或环）
注意：糖的构型（D、L）与旋光方向（+、-）并无直接联系。 D、L构型（最远手性碳与甘油醛比较）
糖的构型
RS构型（手性碳取代基优先性旋转）
透视式
糖的立体结构表示
Fischer投影式（线形） Haworth式（环式）
任一旋光化合物都只有一个对映体，它的其他旋光异构体在 理、化性质都与之不同，不是对映体的旋光异构体称非对映体。
仅一个手性碳构型不同的非对映体称差向异构体（有几种情 况）。
异头物 ——单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳成为新 的手性碳（异头碳），导致C1差向异构化，产生两个非对映体， 称之。
α、β异头物判断：有2种方式。见P3。
还原糖判定
异构：化合物具有相同的分子式，但原子连接次序或原子空 间排布不同。
第一章糖类化学1
可分为：醛基和羟基引起的化学 对于蔗糖、麦芽糖等二糖需要从构成的单 性质 位、单位之间的连接键和某些性质等方面 重点掌握。多糖只作一般了解。
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有关旋光异构的几个概念
1、（同分）异构（isomerism）
原子组成、分子式、分子量相同
2、手性C原子（asymmetric carbon atom)
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Haworth透视式中糖的构型的判定：
当环上有末端羟甲基时，若羟甲基在环上方 为D-构型，在下方则为L-构型；无论是D型 还是L型糖，半缩醛羟基与末端羟甲基是反 式为α 型，顺式为β 型。 若无末端羟甲基，则看编号最大的手性碳原 子上的羟基的取向而定，该羟基在环下方为 D-构型，在环上方为L-构型； D-构型中半 缩醛羟基在环下方为α 型，反之为β 型，或 者说半缩醛羟基与编号最大的手性碳原子上 的羟基在环的同侧为α 型，反之为β 型。
一般而言，平伏键比直立键更稳定。因此在溶 液中，β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占优势。
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单糖结构小结
单糖的链状结构和环状结构师同分异构体， 环状结构最为重要。
链状结构在空间不成一直线，环状结构各原子不在同 一平面上。
水溶液中存在开链--环状平衡体系。
在水溶液中（或在生物体内）的化学行为， 大多是通过开链结构进行的。 开链结构是由环状结构通过平衡移动转化来的。 本章内很多反应，为了方便仍用链状结构表示。
如 葡萄糖(G)
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1.氧化反应
（1）羰基被氧化，产生醛糖酸
弱氧化剂 典型的斐林(Fehling)和班乃德（Benedict）反应
现象：形成砖红色的氧化亚铜沉淀。这种颜色是反应的基础， 应用：对还原糖的定性和半定量测试；测定血糖和糖尿病患者 的尿糖。
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有关旋光异构的几个概念
1、（同分）异构（isomerism）
原子组成、分子式、分子量相同
2、手性C原子（asymmetric carbon atom)
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Haworth透视式中糖的构型的判定：
当环上有末端羟甲基时，若羟甲基在环上方 为D-构型，在下方则为L-构型；无论是D型 还是L型糖，半缩醛羟基与末端羟甲基是反 式为α 型，顺式为β 型。 若无末端羟甲基，则看编号最大的手性碳原 子上的羟基的取向而定，该羟基在环下方为 D-构型，在环上方为L-构型； D-构型中半 缩醛羟基在环下方为α 型，反之为β 型，或 者说半缩醛羟基与编号最大的手性碳原子上 的羟基在环的同侧为α 型，反之为β 型。
一般而言，平伏键比直立键更稳定。因此在溶 液中，β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占优势。
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单糖结构小结
单糖的链状结构和环状结构师同分异构体， 环状结构最为重要。
链状结构在空间不成一直线，环状结构各原子不在同 一平面上。
水溶液中存在开链--环状平衡体系。
在水溶液中（或在生物体内）的化学行为， 大多是通过开链结构进行的。 开链结构是由环状结构通过平衡移动转化来的。 本章内很多反应，为了方便仍用链状结构表示。
如 葡萄糖(G)
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1.氧化反应
（1）羰基被氧化，产生醛糖酸
弱氧化剂 典型的斐林(Fehling)和班乃德（Benedict）反应
现象：形成砖红色的氧化亚铜沉淀。这种颜色是反应的基础， 应用：对还原糖的定性和半定量测试；测定血糖和糖尿病患者 的尿糖。
生物化学糖类(第一章)
2、化学性质：
• （1）异构化：弱碱或稀强碱可引起单糖的分子重排，通过烯 醇化中间体转变。体内通过异构酶催化。
• （2）单糖的氧化（单糖的还原性） • 在碱性溶液中，醛基、酮基变成烯二醇，具还原性，能 还原金属离子，如Cu2+、Ag+、Hg2+、Bi3+等，糖本身被氧 化成醛糖酸及其他产物。 • Fehling试剂：酒石酸钾钠（柠檬酸钠），氢氧化钠（氢 氧化钾），硫酸铜 Benedict试剂：柠檬酸、碳酸钠、硫酸铜
二、单糖的性质
• 1、物理性质 • 旋光性：几乎所有的单糖（二羟丙酮例外）及其衍生物都有旋 光性。使偏振光振动面右旋的称为右旋物质用（+）表示，左 旋的称为左旋物质用（-）表示。 • 比旋光值：是指单位浓度的物质在1 dm长的旋光管内，20℃ 钠光下的旋光值（或称比旋光度）用[α]20D 表示： • α× 100 • [α]20D = —————— • L × C • α：测定的旋光值；L：旋光管的长度，以分米（dm）表示；C： 旋光物质水溶液的浓度，以g/100mL表示；20为20℃；D：表示 钠光。λ：5890-5896A°。
在左边的为L-型。自然界中D-型单糖占优势。
• 构型是人为规定的，与异构体的旋光性无对应关 系，包括旋光方向、旋光度。 • 书写时常用Fischer投影式表示。
由D-甘油醛衍生的 C4-C6单糖：
由D-酮糖衍 生的单糖：
• 单糖分子中存在n个不对称（手性）碳原子，则形 成2n个异构体。例如： 碳原子数 不对称碳原子数n（异构体数2n） 醛糖 酮糖 三碳糖 甘油醛1（2） 二羟丙酮0（0） 四碳糖 赤藓糖2（4） 赤藓酮糖1（2） 五碳糖 核糖3（8） 核酮糖2（4） 六碳糖 葡萄糖4（16） 果糖3（8） • 对映体（对称异构体）（antipode）：两种不能重叠 而互为镜像的异构体.对映体之间只有旋光方向的不 同，其他理化性质没有差异。 • 单糖分子的D-型和L-型互为对映体，含n个C*的化合 物，组成2n/2对对映体。
第1章-糖类化学
单糖的环状结构：
半缩醛羟基
H C H C HO C H C H C O OH H OH OH
CH2OH
α-D-Glc
β-D-Glc
互为异头体（anomer）
H H C C HO C H H C C OH O H OH OH
CH2OH C HO C H H C C H OH OH O OH
CH2OH HO C H OH OH O
难
琼胶（agar）
半乳糖聚糖 吸水膨胀、溶于热水、冷却后变成凝胶
果胶（pectin）
果酸甲酯 D-半乳糖醛酸聚糖
糖胺聚糖（glycosaminoglycan）
结构： -[-糖醛酸—己糖胺-]n 分类：
中性粘多糖—透明质酸； 酸性粘多糖—硫酸软骨素；硫酸皮肤素； 硫酸角质素；肝素；
强氧化剂（浓HNO3）
+
+
+
+
二、单糖的还原：
生成相应的糖醇，自然界中存在的有葡萄醇/山梨 醇、甘露醇（海带）等。
糖醇含多羟基，多有甜味，如木糖醇是一种甜味 剂。
CHO
[H]
CH2OH
C H2OH
D-Glc
CH2OH
D－葡萄醇（山梨醇）
CHO
[H]
CH2OH
CH2OH
D－甘露糖（mannose）
硫酸酯键
β-1，3
C4
β-1，3
C6
硫酸皮肤素（硫酸软骨素B）
L-艾杜糖醛酸
β-1,3苷键
N-乙酰半乳糖胺
(4-硫酸酯键)
肝素（heparin）
细菌多糖
肽聚糖—二糖四肽
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含有不同碳原子数的单糖都有其醛糖和酮糖形式。
概念
构型：一个分子由于基团或原子在空间排列的不 对称性而使该分子具有特定的立体化学结构称立 体构型。
构象：一个分子中，不改变共价键的结构，仅单 键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。
不对称碳原子：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碳原子，也称为手性 中心。
D-葡萄糖与L-葡萄糖互为对映体(enantiomers)。 一对对映体，旋光方向相反，旋光度数、熔点、 沸点等都一样。
差向异构体 ( Epimers )
两个单糖仅仅在一个手性碳原子上构型不同的，互称为 差向异构体 (epimers)。 D-葡萄糖与 D-甘露糖为 C-2差向异构。 D-葡萄糖与 D-半乳糖为 C-4差向异构。
前缀 Glycobiology, Glycoconjugate, Glycoprotein, Glycolipid…
后缀 -ose, -saccharide or -glycan （多糖）
Glucose（葡萄糖）, Fructose（果糖）, Galactose（半 乳糖）, Sucrose（蔗糖）…
根据羰基特点： 醛糖、酮糖
根据碳原子数： 丙糖、丁糖、戊糖、 己糖等
醛糖和酮糖
单糖含有一个羰基和多个羟基。根据羰基在碳链 上的位置可分为，醛糖(Aldoses) 和酮糖 (Ketoses)。 最简单的醛糖是甘油醛 (Glyceraldehyde) 最简单的酮糖是二羟丙酮 (Dihydroxyacetone)
2）旋光性： 右旋：+； 左旋：－；
单糖具有旋光性：+，-
定量测定糖
2、结构
1）链式结构：
2）环式结构
证明了链式结构后，发现葡萄糖的某些理化 性质与醛不同。 不能与Schiff试剂起加合反应，不能使被漂白的 品红呈现紫红色; 葡萄糖不与NaHSO3起加成反应，只能生成半 缩醛，推测葡萄糖还具有另一种结构。 过长氧桥不合理，W.N.Haworth 提出透视式 表达糖的环式结构。 变旋现象（因糖分子结构互变而产生）
单糖。
如： 核糖、葡萄糖、果糖。
寡糖：凡能被水解成少数（2—10个）单
糖分子的糖称寡糖。
如：蔗糖
葡萄糖+果糖
多糖：凡能被水解成多个单糖分子的糖称 多糖。 如：淀粉 n葡萄糖
复合糖：与非糖物质结合的糖。 如：糖蛋白等。
衍生糖：糖的衍生物。 如：糖酸、糖胺等 。
二、单糖
（一）概念：具有一个自由 醛基或酮基，或有2个以上 羟基的糖类物质。
-OH在上：β-
-OH在同侧： α-；
-OH在异侧：β-
葡萄糖的结构转变
D-链式
α-D-葡萄糖
实验表明：葡萄糖在无水甲醇中受浓HCl作用生
成两种糖苷，即C1有两种不对称结构。
呋喃糖
吡喃糖
3. 单糖的构象
构象是指一个分子中，不断裂共价键，仅由单键 旋转所产生的原子或基团在空间位置的改变。
吡喃糖环和呋喃糖环并非平面环。吡喃糖环常采 取椅式(chair)和船式(boat)构象，其中椅式构象 使扭张强度减到最低因而较稳定。呋喃环则有信 封式(envelope)和扭曲式(twist)构象。
旋光性：当光波通过尼克棱镜时，由于棱镜的结 构，通过的只是沿某一平面振动的光波，其他都 被遮断，这种光被称为“平面偏振光”，当平面 偏振光通过具有旋光性的某物质溶液时，则偏振 面会向左或向右旋转。
（二）单糖的构型、结构及构象
1、构型：
1）根据离羰基最远的不对称C原子的-OH位置：
-OH 在左：L；
注意：D/L立体异构命名与 d/l
(dextrorotatory右旋 / levorotatory左 旋)(+/-) 旋光方向的区别。
2. 单糖的化学性质
单糖的化学性质与其多羟基醛、或多羟基酮的化学结构特 征密切相关
Mutarotation（变旋）
D-葡萄糖的变 旋。反应由弱 酸催化。
成环反应使C-1上形成一个半缩醛羟基，导 致新的异构体产生——异头物(anomers)。规 定异头物的半缩醛羟基和分子末端-CH2OH基 邻近不对称碳原子的羟基在碳链同侧的称为α 型，在异侧的称为β型。
α葡萄糖与β葡萄糖
-OH在下： α-；
一般而言，平伏键比直立键更稳定。因此在溶液 中，β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占优势。
椅式
船式
糖 结 构 总 结
（三）单糖的性质
1.单糖的物理性质
溶解性:溶于水，不溶于有机溶剂。
甜度：常以蔗糖的甜度为标准(p转的能力叫旋光性或旋光度（P17)。
第一章 糖类化学
学习要求
掌握典型单糖的结构和性质。 了解二糖和多糖的结构和重要的理化性质。 运用比较、分析的方法认识几种常见的多
糖和粘多糖分子结构特征。
本章内容：
糖的一般概念 单糖 寡糖 多糖及其复合物
常用单词、前缀和后缀
单词 sugar, carbohydrate, saccharides（糖类）…
（一）概念：
糖类物质是含多羟醛或 多羟酮及其缩聚物和某些 衍生物的总称。主要由C、 H、O组成，其分子式常用 Cn(H2O)n来表示。
（二）分布：
所有生命机体中，其中： 植物：含糖量占其干
重的85-90%； 动物：含糖量不超过
其干重的2% 微生物：含糖量占其菌体干重的10-30%
(三) 糖的生物功能
作为生物体内的主要能源物质。 作为生物体的结构成分。
植物细胞壁中的纤维素。 细菌细胞壁的肽聚糖。 节肢动物外骨骼几丁质。 动物软骨中的蛋白聚糖。
作为细胞识别的信息分子：
参与分子和细胞识别、细胞粘附等。
在生物体内转变为其他物质。
（四）分类：
按其水解情况分类：
单糖：凡不能被水解为更小分子的糖称
-OH 在右：D
天然单糖大多数是 D-型糖。
单糖的D-/L-立体结构
除了二羟丙酮以外的其他单糖都具有一个或多个 不对称（手性）碳原子。
醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的不对 称碳原子上的羟基方向来决定的。该羟基在费歇 尔（德国）投影式（立体模型或透视结构在纸面 上的投影)右侧的称为D-型，在左侧的称为L-型。 天然单糖一般为D-型。
概念
构型：一个分子由于基团或原子在空间排列的不 对称性而使该分子具有特定的立体化学结构称立 体构型。
构象：一个分子中，不改变共价键的结构，仅单 键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。
不对称碳原子：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碳原子，也称为手性 中心。
D-葡萄糖与L-葡萄糖互为对映体(enantiomers)。 一对对映体，旋光方向相反，旋光度数、熔点、 沸点等都一样。
差向异构体 ( Epimers )
两个单糖仅仅在一个手性碳原子上构型不同的，互称为 差向异构体 (epimers)。 D-葡萄糖与 D-甘露糖为 C-2差向异构。 D-葡萄糖与 D-半乳糖为 C-4差向异构。
前缀 Glycobiology, Glycoconjugate, Glycoprotein, Glycolipid…
后缀 -ose, -saccharide or -glycan （多糖）
Glucose（葡萄糖）, Fructose（果糖）, Galactose（半 乳糖）, Sucrose（蔗糖）…
根据羰基特点： 醛糖、酮糖
根据碳原子数： 丙糖、丁糖、戊糖、 己糖等
醛糖和酮糖
单糖含有一个羰基和多个羟基。根据羰基在碳链 上的位置可分为，醛糖(Aldoses) 和酮糖 (Ketoses)。 最简单的醛糖是甘油醛 (Glyceraldehyde) 最简单的酮糖是二羟丙酮 (Dihydroxyacetone)
2）旋光性： 右旋：+； 左旋：－；
单糖具有旋光性：+，-
定量测定糖
2、结构
1）链式结构：
2）环式结构
证明了链式结构后，发现葡萄糖的某些理化 性质与醛不同。 不能与Schiff试剂起加合反应，不能使被漂白的 品红呈现紫红色; 葡萄糖不与NaHSO3起加成反应，只能生成半 缩醛，推测葡萄糖还具有另一种结构。 过长氧桥不合理，W.N.Haworth 提出透视式 表达糖的环式结构。 变旋现象（因糖分子结构互变而产生）
单糖。
如： 核糖、葡萄糖、果糖。
寡糖：凡能被水解成少数（2—10个）单
糖分子的糖称寡糖。
如：蔗糖
葡萄糖+果糖
多糖：凡能被水解成多个单糖分子的糖称 多糖。 如：淀粉 n葡萄糖
复合糖：与非糖物质结合的糖。 如：糖蛋白等。
衍生糖：糖的衍生物。 如：糖酸、糖胺等 。
二、单糖
（一）概念：具有一个自由 醛基或酮基，或有2个以上 羟基的糖类物质。
-OH在上：β-
-OH在同侧： α-；
-OH在异侧：β-
葡萄糖的结构转变
D-链式
α-D-葡萄糖
实验表明：葡萄糖在无水甲醇中受浓HCl作用生
成两种糖苷，即C1有两种不对称结构。
呋喃糖
吡喃糖
3. 单糖的构象
构象是指一个分子中，不断裂共价键，仅由单键 旋转所产生的原子或基团在空间位置的改变。
吡喃糖环和呋喃糖环并非平面环。吡喃糖环常采 取椅式(chair)和船式(boat)构象，其中椅式构象 使扭张强度减到最低因而较稳定。呋喃环则有信 封式(envelope)和扭曲式(twist)构象。
旋光性：当光波通过尼克棱镜时，由于棱镜的结 构，通过的只是沿某一平面振动的光波，其他都 被遮断，这种光被称为“平面偏振光”，当平面 偏振光通过具有旋光性的某物质溶液时，则偏振 面会向左或向右旋转。
（二）单糖的构型、结构及构象
1、构型：
1）根据离羰基最远的不对称C原子的-OH位置：
-OH 在左：L；
注意：D/L立体异构命名与 d/l
(dextrorotatory右旋 / levorotatory左 旋)(+/-) 旋光方向的区别。
2. 单糖的化学性质
单糖的化学性质与其多羟基醛、或多羟基酮的化学结构特 征密切相关
Mutarotation（变旋）
D-葡萄糖的变 旋。反应由弱 酸催化。
成环反应使C-1上形成一个半缩醛羟基，导 致新的异构体产生——异头物(anomers)。规 定异头物的半缩醛羟基和分子末端-CH2OH基 邻近不对称碳原子的羟基在碳链同侧的称为α 型，在异侧的称为β型。
α葡萄糖与β葡萄糖
-OH在下： α-；
一般而言，平伏键比直立键更稳定。因此在溶液 中，β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占优势。
椅式
船式
糖 结 构 总 结
（三）单糖的性质
1.单糖的物理性质
溶解性:溶于水，不溶于有机溶剂。
甜度：常以蔗糖的甜度为标准(p转的能力叫旋光性或旋光度（P17)。
第一章 糖类化学
学习要求
掌握典型单糖的结构和性质。 了解二糖和多糖的结构和重要的理化性质。 运用比较、分析的方法认识几种常见的多
糖和粘多糖分子结构特征。
本章内容：
糖的一般概念 单糖 寡糖 多糖及其复合物
常用单词、前缀和后缀
单词 sugar, carbohydrate, saccharides（糖类）…
（一）概念：
糖类物质是含多羟醛或 多羟酮及其缩聚物和某些 衍生物的总称。主要由C、 H、O组成，其分子式常用 Cn(H2O)n来表示。
（二）分布：
所有生命机体中，其中： 植物：含糖量占其干
重的85-90%； 动物：含糖量不超过
其干重的2% 微生物：含糖量占其菌体干重的10-30%
(三) 糖的生物功能
作为生物体内的主要能源物质。 作为生物体的结构成分。
植物细胞壁中的纤维素。 细菌细胞壁的肽聚糖。 节肢动物外骨骼几丁质。 动物软骨中的蛋白聚糖。
作为细胞识别的信息分子：
参与分子和细胞识别、细胞粘附等。
在生物体内转变为其他物质。
（四）分类：
按其水解情况分类：
单糖：凡不能被水解为更小分子的糖称
-OH 在右：D
天然单糖大多数是 D-型糖。
单糖的D-/L-立体结构
除了二羟丙酮以外的其他单糖都具有一个或多个 不对称（手性）碳原子。
醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的不对 称碳原子上的羟基方向来决定的。该羟基在费歇 尔（德国）投影式（立体模型或透视结构在纸面 上的投影)右侧的称为D-型，在左侧的称为L-型。 天然单糖一般为D-型。