16糖类化合物
本章重点介绍单糖的分类
第16章糖类本章重点介绍单糖的分类；单糖的开链结构、环状结构；Haworth式和构象式；单糖的理化性质；差向异构化；氧化、还原反应，成脎反应，显色反应，成苷反应；双糖和多糖的结构；α、β苷键等。
糖类（saccharide）是自然界中存在最多、分布最广的有机化合物。
例如：葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素等都是人类生活不可缺少的糖类化合物。
由于最初发现的这类化合物都是由碳、氢、氧三种元素组成且分子中氢和氧的比例与水相同为2∶1，通式可表示为C m（H2O）n，故将此类物质称为碳水化合物（carbohydrate）。
但后来研究发现有些结构和性质上应该属于糖类的化合物如鼠李糖（C6H12O5），其分子组成并不符合上述通式；而有些分子式符合上述通式的化合物如乙酸（C2H4O2），其结构和性质却与糖类完全不同。
因此，把糖称为“碳水化合物”是不确切的，但因沿用已久，至今仍在使用。
随着对糖类化合物研究的深入，现在认为糖是多羟基醛或多羟基酮以及它们的脱水缩合产物。
糖类与蛋白质、核酸和脂类一起合称为生命活动所必需的四大类化合物，其中糖是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源。
植物以空气中的二氧化碳和水作原料，在叶绿素的催化下，吸收太阳能合成糖类化合物（光合作用），同时也将太阳能转化为化学能贮存于糖类化合物中，并放出氧气。
而动物则从空气中吸收氧气，将从植物中摄取的糖类化合物经过一系列生化反应逐步氧化为二氧化碳和水，并放出能量供机体生长及活动所需。
动物与植物就是这样互相依赖的有机体。
植物的光合作用是人类利用太阳能的一个途径，而糖类化合物是其中一个重要环节。
糖类化合物除作为能量来源外，同时也是体内遗传物质、酶、抗体、激素、膜蛋白等在生命活动中起重要作用分子的重要组成部分，生物体的生、老、病、死均涉及糖类，大量事实证明对糖类化合物的研究已成为有机化学及生物化学中最令人感兴趣的领域之一。
糖类化合物按照其能否水解以及完全水解后生成的产物数目分为三大类：（1）单糖（monosaccharide）不能水解成更小分子的糖。
糖类化合物分类
糖类化合物分类
嘿，你知道糖类化合物都有啥分类不？那咱就来唠唠呗！单糖听过没？就像葡萄糖，那可是身体的小能量棒呢！想象一下，你的身体就像一个忙碌的工厂，葡萄糖就是那让机器运转起来的燃料。
你说神奇不？
双糖也很厉害哟！蔗糖就是常见的双糖。
哎呀，蔗糖不就像生活里的小甜蜜嘛，吃块糖，甜滋滋的，心情都变好了。
这蔗糖在好多美食里都有，像蛋糕、饮料啥的。
寡糖呢，有点神秘哦。
低聚果糖就是寡糖的一种，它就像是肠道的小卫士，帮着咱的身体维持健康。
这不是超棒嘛！
多糖可就更牛啦！淀粉就是多糖，米饭、面条里都是它。
你想想，一顿香喷喷的米饭下肚，那满满的能量，就像给身体充了电一样。
糖原也属于多糖呢。
运动员在剧烈运动的时候，糖原就像他们的秘密武器，提供源源不断的能量。
这多厉害呀！
纤维素也是多糖哦，虽然咱人体不能消化它，但是它就像肠道的清洁工，把那些不好的东西都带走。
这作用可大了去了。
壳聚糖也是多糖家族的一员。
它就像一个保护神，在一些保健品里发挥着重要作用。
透明质酸也是一种多糖哟！好多护肤品里都有它，就像给皮肤喝了水一样，让皮肤变得美美的。
菊粉也是寡糖的一种呢。
它就像个小助手，帮着调节肠道功能。
木聚糖也是多糖，在一些植物里能找到它。
它就像个默默无闻的奉献者，为植物的生长出一份力。
糖类化合物的分类可真不少呢！每一种都有自己独特的作用。
单糖、双糖、寡糖、多糖，各有各的精彩。
咱可得好好认识认识它们，让它们为我们的生活带来更多的好处。
最初发现这类化合物都是由CHO三种元素组成分子中
甲基-2，3，4，6-四-O-甲基-α-D-葡萄糖
2020/12/29
14 糖类化合物
反应产物中甲氧基的性质是不同的，以稀 酸水解，只能除去C1上的甲氧基。
CH2OCH3 O
CH3O OCH3 OCH3 OCH3
H2O HCl
CH2OCH3 O
CH3O OCH3 OH OCH3
C H 3O
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CHO H OH
CH2OH
CHO HO H
CH2OH
D-(+)-甘油醛
L-(-)-甘油醛
2020/12/29
14 糖类化合物
单糖构型的确定：
距羰基最远的手性碳与D-(+)-甘油醛的手性碳构型 相同时，为D型；与L-(-)-甘油醛构型相同时，为L型。
CHO H OH
CH2OH
CHO H OH H OH H OH
(2) Seliwanoff反应 酮糖与浓盐酸和间苯二酚反应，加热很快生成红色物质， 醛糖在同样条件下不显色。该反应可以区别醛糖和酮糖。 又称间苯二酚反应。
(3) 蒽酮反应 糖类化合物与蒽酮的浓硫酸溶液作用，生成绿色物质。可 以定性定量测定糖类。
(4) Bial反应 戊糖与5-甲基-1，3-苯二酚在浓盐酸存在下反应，生成绿 色物质。是鉴别戊糖的一种方法。
CH 2 OH
14 糖类化合物
CH2OH O + H2NNHC6H5 过量
CH2OH
C H 2O H N N H C 6H 5
CHO
C H 2O H
H2NNHC6H5
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CH2OH
CH NNHC6H5 NNHC6H5
CH2OH
14 糖类化合物
糖类化合物的正确定义
糖类化合物的正确定义1. 引言糖类化合物是一类重要的有机化合物，它们在生物体内起着多种重要的生理功能。
本文将对糖类化合物进行正确定义，并介绍其结构、分类、性质和生理功能等方面的内容。
2. 糖类化合物的定义糖类化合物是指由碳、氢和氧三种元素组成的有机化合物，其分子结构中含有一个或多个羟基（-OH）与一个或多个醛基（-CHO）或酮基（-C=O）相连。
糖类化合物包括单糖、双糖、寡糖和多糖等不同类型。
3. 糖类化合物的结构糖类化合物的分子结构通常以环式结构存在。
单糖分子可以存在于直链式或环式，其中环式又可分为六元环和五元环两种形式。
葡萄糖是一种六元环的单糖，而果糖则是一种五元环的单糖。
4. 糖类化合物的分类根据单糖分子中所含有的羟基个数，可以将单糖分为三种类型：三羟酮糖、二羟醛糖和多羟醛糖。
三羟酮糖是指含有一个酮基和三个羟基的单糖，如葡萄糖；二羟醛糖是指含有一个醛基和两个羟基的单糖，如果糖；多羟醛糖是指含有一个醛基和多个羟基的单糖，如戊糖。
另外，根据单糖分子中所含有的碳原子数目，可以将单糖分为五碳糖、六碳糖和其他碳数的糖类化合物。
五碳糖是指单糖分子中含有五个碳原子的化合物，如葡萄糖；六碳糖是指单糖分子中含有六个碳原子的化合物，如果糖。
5. 糖类化合物的性质5.1 溶解性大部分单糖在水中具有良好的溶解性。
葡萄糖在室温下可以完全溶解于水中形成透明溶液。
5.2 甜味许多单糖具有甜味，如葡萄糖、果糖等。
这是由于单糖分子的结构特点，使其能够与人类的甜味受体结合，从而产生甜味感受。
5.3 还原性单糖具有还原性，可以与一些氧化剂发生反应，并被氧化为相应的酸。
这是由于单糖分子中含有醛基或酮基，可以进行氧化反应。
6. 糖类化合物的生理功能6.1 能量供应作为生物体内重要的能量来源之一，糖类化合物可以通过新陈代谢过程转化为ATP （三磷酸腺苷），从而为细胞提供能量。
6.2 结构组成部分糖类化合物参与生物体内重要结构的形成。
糖类化合物
α-D-(+)-吡喃葡萄糖
β-D-(+)-吡喃葡萄糖
将链状结构书写成哈沃斯式的步骤如下： ①将碳链向右放成水平，使原基团处于左上右下的位置。 ②将碳链水平位置弯成六边形状。 ③ 以C4-C5为轴旋转120°使C5上的羟基与醛基接近，然后成环 糖的哈沃斯结构和吡喃相似，故又称为吡喃型单糖。 （操作见下）
十六个异构体中只有3个是自然界存在的，它们是 D-（+）-葡萄糖
D-（+）-半乳糖
D-（+）-甘露糖 天然的单糖一般都是D-型。
果糖为己酮糖：
CH2OH C=O HO H H H OH OH CH2OH CH2OH 或 CH2OH C=O 或 C=O
(3S,4R,5R)-1,3,4,5,6-五羟基-2-己酮
（四）单糖的构象
研究证明，吡喃型糖的六元环主要是呈椅式构象存在于自 然界的。由于环的翻转，每种单糖又有4C1 型和4C1型两种椅 式构象。例如，β-D-吡喃葡萄糖的两种椅式构象如下：
CH2OH OH O OH OH
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH CH2OH 或 或 CHO
(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛
或 D-(+)-葡萄糖
葡萄糖是己醛糖，有四个手性碳原子，因此，它有24=16个 对映异构体。
相对构型的确定
糖的相对构型(D型和L型)是以D-(+)甘油醛和L-(-)甘油醛作为 标准，即在费歇尔投影式中编号最大的手性碳原子上OH在右边 为D型，OH在左边为L型。葡萄糖的16个异构体有 8个D型的己醛糖和8个L型己醛糖。
第16章糖类化合物
第16章糖类化合物大体要求：1. 了解碳水化合物的含义、分类和命名2.明白得利用化学方式证明几醛糖的直链构造式；3.把握单糖的构型；4.把握单糖的重要性质：成脎反映，氧化反映，还原反映。
5.把握区别还原性糖和非还原性糖的方式；6. 了解糖苷，糖的变旋现象，把握指定单糖的费歇尔投影式和哈沃斯式和α，β构型7. 把握蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖的哈沃斯式及构象式写法8.了解淀粉、纤维素的结构特点一、糖类化合物的涵义及分类糖类化合物又称为碳水化合物，是植物光合作用的产物，是一类重要的天然有机化合物，关于维持动植物的生命起着重要的作用。
（一）糖类化合物的涵义糖——多羟基醛和多羟基酮及其缩合物，或水解后能产生多羟基醛、酮的一类有机化合物。
因这种化合物都是由C、H、O三种元素组成，且都符合C n(H2O)m的通式，因此称之为碳水化合物。
例如：葡萄糖的分子式为C6H12O6，可表示为C6(H2O)6，蔗糖的分子式为C12H22O11，可表示为C12(H2O)11等。
但有的糖不符合碳水化合物的比例，例如：鼠李糖C5H12O5（甲基糖）；脱氧核糖C5H10O4。
有些化合物的组成符合碳水化合物的比例，但不是糖。
例如甲酸（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等。
因此，最好仍是叫做糖类较为合理。
（二）分类依照其单元结构分为：单糖——不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。
低聚糖——含2~10个单糖结构的缩合物。
以二糖最为多见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。
多糖——含10个以上单糖结构的缩合物。
如淀粉、纤维素等。
（三）存在与来源糖类化合物普遍存在于自然界，是植物进行光合作用的产物。
植物在日光的作用下，在叶绿素催化下将空气中的二氧化碳和水转化成葡萄糖，并放出氧气：葡萄糖在植物体内还进一步结合生成多糖——淀粉及纤维素。
地球上每一年由绿色植物经光合作用合成的糖类物质达数千亿吨。
它既是组成把握的组织基础，又是人类和动物赖以生存的物质基础，也为工业提供如粮、棉麻、竹、木等众多的有机原料。
糖类化合物名词解释
糖类化合物名词解释
糖类化合物是一类由多个碳原子和氢原子组成的有机物质，可以分为简单糖、复糖和非糖类物质三大类。
简单糖：又称单糖，它是一种由单个糖分子组成的糖类物质，主要包括葡萄糖、果糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、玉米糖、蔗糖、糖原等，其中葡萄糖、果糖和乳糖是人体最常摄入的三种糖类物质。
复糖：又称多重糖，在糖分子结构上比简单糖更复杂，可以分为淀粉、纤维素、凝胶聚糖、聚糖酶和环糊精等五大类。
淀粉是由多个葡萄糖分子链接而成的糖分子，是人体重要的热量来源；纤维素可以促进消化道的正常功能；凝胶聚糖是植物中的重要组成部分，有助于提高食物中的营养含量；聚糖酶是人体内分泌的一种肠道消化酶；环糊精是一种可以用作食品添加剂的复杂糖分子。
非糖类物质：它是糖原、淀粉和聚糖等糖类物质的一个分支，主要包括木糖醇、半乳糖苷、磷脂类、脂肪酸等，它们不像糖类物质那样可以直接被人体消化吸收，但是它们也是人体重要的营养物质。
生物学-糖类学习资料
溴水能氧化醛糖，但不能氧化酮糖，因为酸 性条件下，不会引起糖分子的异构化作用。可用 此反应来区别醛糖和酮糖。
（3）硝酸氧化
（醛糖）
稀硝酸的氧化作用比溴水强，能使醛糖 氧化成糖二酸。
CHO OH OH CH2OH 稀 HNO3 COOH OH OH COOH
3．还原反应
单糖还原生成多元醇。D-葡萄糖还原生成 山梨醇，D-甘露糖还原生成甘露醇，D-果糖还 原生成甘露醇和山梨醇的混合物。
来发现，有些化合物如鼠李糖(分子式为C6H12O5)、脱氧核
糖(分子式为C5H10O4)，按其结构和性质应属糖类，但却不 符 合 通 式 Cm(H2O)n ； 相 反 ， 另 一 些 化 合 物 如 醋 酸
(CH3COOH)、乳酸[CH3CH（OH）COOH]，分子式虽符合上述
通式，但其结构和性质却与糖类完全不同。
3．环状结构的哈沃斯式（Haworth）透视式
H C H HO H H
2 3 4 5
O
1
OH H OH
HOH2C
6
H H OHH
5 4 3 2 1
H C
OHOHH OH O
OH 6CH2OH
H CH2OH H
2 6
6 CH OH 2
H
4
5
H
5
OH H
2
OH OH
3
H C
1
O
4
H OH
3
H C
1
O
OH
4 5
A
OH OH OH
-D-(+)-glucopyranose
OH
OH
OH B
Haworth perspective B
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主要内容
第一节 单糖 第二节 寡糖和多糖 第三节 扩展性知识
糖的定义和分类
糖类是一类多羟基醛（或酮），或 通过水解能产生这些醛酮的物质。
糖分为三类：单糖、寡糖和多糖。
第一节 单糖
一、开链结构及构型
H 左，OH 右，D 系列 L 系列
CHO
H HO
H H
OH H OH OH
CH2OH
淀粉是人类获取糖类的主要来源。可分为 直链淀粉和支链淀粉两类。淀粉溶液与碘可产 生紫蓝色，使直链淀粉的定性鉴定反应。
糖原是人和动物体内，经一系列酶催化反 应，将多个葡萄糖组合而成的分支多糖。
第三节 扩展性知识
一、环糊精
环糊精是经浸解杆菌淀粉酶作用于 淀粉后产生的环状低聚糖的总称。
具有一定水溶性，同时，许多非极 性有机分子或有机分子的非极性一端又 可进入其内腔形成包结物。被广泛应用 于食品、医药、农药等方面。
第二节 寡糖和多糖
一、双糖
１、麦芽糖
麦芽糖是淀粉水解的产物。 麦芽糖有变旋现象，分子内存在游离 的半缩醛羟基，故为还原糖。
CH2OH O
OH
HO
O
OH
CH2OH O
OH ~OH
OH
２、纤维二糖
CH2OH OO
OH OH OH
３、乳糖和蔗糖
OH
~ OH HO , H O CH2OH
乳糖存在于哺乳动物的乳汁中，工业上可 从乳清中获得。有变旋现象，是还原糖。
H
OH
H
OH
C H 2O H
弱碱 D-葡萄糖
C HOH
OH
HO
H
H
OH
弱碱
H
OH
C H 2 O H 烯二醇
C H 2O H O
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-果糖
C HO
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2 O H D-甘露糖
７、酸性条件下的脱水
在弱酸条件下，具有 β －羟基的羰基化 合物易发生 β－羟基与α－氢的脱水反应， 形成α， β－不饱和羰基化合物。
可作为糖的定性反应、结构鉴定和制备衍生
物用。
C H= N NH C 6 H 5 N NH C 6 H 5
HO
H
５、环状缩醛和缩酮的形成 H O H
H
OH
C H 2O H
处于糖环上的顺式邻二醇可与醛或酮生成环状的
缩醛或缩酮，常用于某些合成反应中保护糖上的
羟基。
６、碱性条件下的反应
C HO
H
OH
HO
H
CHO
HO
OH
OH OH
CH2OH
H 右， OH 左，
CHO
CH2OH
二、 环状结构及构象
环状半缩醛、半缩酮的启迪，糖环形结构 的提出。
HOCH2CH2CH2CHO
H O OH
HOCH2CH2CH2CH2CHO
CH2OH
H
O
H
OH H
OH
H
OH
H， OH
O CH2OH
O OH
H OH
~ H， OH
2、氧化反应
（1） 用斐林试剂、土伦试剂、本尼迪特 试剂氧化
C H= O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
斐林试剂 or 土伦试剂 or 本尼迪特试剂
COOH
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-葡萄糖
D-葡萄糖酸
（2）与溴水的反应
溴的水溶液很快与醛糖反应，选择性地将 醛基氧化成羧基,然后生成内酯。
C H= O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
C H 2 OH
H
H OH
O OH H
OH
H
H
OH
C H 2 OH
H
OH
H OH H
OH
OH
H
OH
C H 2OH
H
H OH
O OCH3 H
OH
H
H
OH
甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷
C H 2OH
H
OH
H OH H
OH
OCH3
H
OH
甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷
酮糖不发生此反应，因此可作为区分两类 糖的鉴别反应。
C H= O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
H Br-H2O H O
H H
COOH OH H OH OH
C H 2O H
C H 2OH
H
O
H OH H
O
OH
H
OH
D-葡萄糖
葡萄糖酸
葡萄糖酸--内酯
（３）与稀硝酸的反应
C H= O
H
OH
HO
蔗糖在甘蔗和甜菜中含量最多，是自然界 分布最广的双糖。无变旋现象，是非还原糖。
HOCH2O OH O OH OH
~ OH
6
CH2OH
OH O
HO , H
5O
4
OH 2
1
HO3
CH2OH
OH
1
HO2HC O
2
HO5
O3
CH2OH
46
OH
乳糖
蔗糖
二、多糖
纤维素是自然界分布最广、存在最多的有 机物。它是D-葡萄糖以β -１，４苷键相连的聚 合物。
糖具备上述特征，因此，在酸性条件下易 脱水形成二羰基化合物。在强酸条件下，戊醛 糖和己醛糖经多步羟基脱水，分别形成呋喃甲 醛和５－羟甲基呋喃甲醛。
８、高碘酸氧化
C H =O H OH HO H H OH H OH
C H 2O H
5HIO4
5 HCOOH + CH2O
可用于确定糖 环大小、多糖 中糖苷键连接 的位置。
HO
HO
H
OH
HO H A H
HOCH 2
H
H OH
-D-吡喃葡萄糖 AH =OC2-H
三、化学反应
1、成苷反应 环状糖的半缩醛羟基能与另一分子化合
物中的羟基、氨基或硫羟基等失水，生成的失 水产物称为糖苷，也称为配糖体。由葡萄糖衍 生的糖苷叫葡萄糖苷，失水时形成的键叫苷键。
糖苷的名称由三部分组成： 配基+糖的残基+（糖）苷
OH OH
1、葡萄糖的哈武斯透视式
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2 OH
CHO
H HO
H HOCH 2
OH H OH H
OH
-D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖
HO H
HO H
HOCH 2
H
H
OH
H O+
H HO
OH
H
H
HOCH 2
OH OH HO OH
H
H
OH
H OHor
二、糖脂
糖脂是由糖和脂质部分组成的，糖给予分子 以“亲水极”。可分为甘油糖脂和鞘糖脂两类。
三、糖蛋白
糖蛋白是指由比较短的、往往是有分支的寡 糖链与蛋白质以共价键相连的缀合物。他们广 泛存在于动物、植物和某些微生物中。
感谢聆听！
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
稀HNO3
COOH
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
COOH
３、还原反应
C H= O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
H2 ，Pd or NaBH4
C H 2O H
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
４、与含氮试剂的反应
一分子糖和三分子苯肼反应，在糖的1,2-位
形成二苯腙（称为脎）的反应称为成脎反应。