糖类化合物
有机化学_第14章糖类化合物
HOH2C HO HO
4
O OH
1
OH
β-D-(+)-吡喃葡萄糖的构象中，体积大的取代基-OH和CH2OH，都在 键；而在α-D-(+)-吡喃葡萄糖中有一个-OH在a键上。故β型的构象更 稳定，因而在平衡体系中的含量多于α-D-(+)-吡喃葡萄糖。 所有的 D-吡喃己醛糖的优势构象为4C1 型椅式构象。 因此β-D-葡萄糖在自然界有最广泛的存在 ！
第二节
单糖
1、根据分子中所含碳的个数，单糖可分为己糖、戊糖等。 2、分子中含醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。 例：
CHO 2 CHOH
3 4 1 1 2 3 4
CH2OH C=O CHOH CHO 2 CHOH
3 4 1
CHOH
CHOH 5 CHOH 6 CH2OH
己醛糖 4个* C
16个对映异构
5、脱水及显色反应
了解
单糖与醇一样在浓酸的作用下可发生分子内的脱水反应生 成α-呋喃甲醛（也称糠醛）类化合物
呋喃甲醛类化合物可以和酚或芳胺类缩合，生成有色化 合物，经常用于糖类的鉴定
莫利胥反应 （了解）：
所有糖
浓H2SO4 α-萘酚
紫色或紫红色
阴性反应是糖类化合物肯定不存在的确证， 而阳性反应则不一定说明含有糖类化合物
变旋现象 由变旋现象说明,单糖并不仅仅以开链式存在 ,还有其它的存在形式。 1925-1930年，由X射线等现代物理方法证明，葡萄糖主要 以氧环式（环状半缩醛结构）存在。
1．氧环式结构
六元氧环（吡喃型）
H 1 OH C O
5
H
1C
O
HO 1 H C O
OH
5
α-D-(+)-吡喃葡萄糖
糖类化合物
黄色晶体
R
除C1和C2外，其余相同的化合物得相同的糖脎
6. 环状缩醛和缩酮的形成
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。C1和C6的羟基也可分别与C2与C4的羟基发生 类似反应，反式邻二醇不反应。
H 3C H2SO4 H 3C O O O H3C CH3 C6 H 5 O H OCH3 -D-葡萄糖甲甙 + C6H5CHO H
R=H 或CH2OH R' =分子其余部分
果糖是2-羰基酮糖，本身不具有能被氧化的醛基，但因在试剂的碱性条件 下可异构成醛糖，因此也发生正反应：
还原糖：能发生上述氧化反应的糖 非还原糖：不反应的称为
（2）与溴水的反应： 溴(或其它卤素)的水溶液可很快地与醛糖反应，选择性地将其醛基氧化成羧基， 先生成醛糖酸，然后很快生成内酯。
+
OH O H OH -D-半乳糖
O
O + 2 CH3CCH3
OH O H
OH
O O H OCH3
H
O
第二节 寡糖和多糖 寡糖是水解后能生成2～9个单糖的化合物 一、双 糖 双糖的苷键有两种形式：
糖基 配基或苷元
O OH OO H 氧苷键 氧苷(尿兰母， 存在于静兰植物中) NH OH OS H 硫苷键 硫苷(黑芥子甙) H 氮苷键 CH2CH CH2 N OSO3K HO HN O O N CH3 HO HN O O
O HN
H 碳苷键 碳苷 (伪尿嘧啶核苷)
氮苷(脱氧胸苷)
• 糖苷中已无半缩醛(酮)羟基，不能转变为开链的结构 • 糖苷无变旋现象，也无还原性。
③ D-葡萄糖：IR：无羰基峰；NMR：无醛基氢（H—CO—）
第十九章 糖类化合物
H HO HO H H
OH O H H OH OH
β -D-葡萄糖构象
α -D-葡萄糖构象
ห้องสมุดไป่ตู้
从两种异构体的构象可以看出在-D-葡萄糖构 象中所有大基团都处于 e 键，所以这是 D-（+）-葡 萄糖的最稳定构象。
4.变旋光现象的解释
α -D-葡萄糖的比旋光度为+112°， -D-葡萄 β 糖的比旋光度为+19°，在常温下用水或乙醇结晶 的葡萄糖的 m.p.为 146℃，主要是α -异构体， 20 新 配 制 的 水 溶 液 D +112°，在高温下用 CH3COOH 或吡啶结晶的葡 20 D 萄糖的 m.p.为 150℃，主要是β -异构体，所以 新配制的水溶液+19°，以上两种葡萄糖溶液经放 置达到平衡后其比旋光度都是+52°，这种现象称 做变旋现象。
CHO HO HO H H H H OH OH CH2OH
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH
D-（+）-葡萄糖 D-（+）-甘露糖 象这样的两种立体异构体称差向异构体， 这种现象称为 差向异构现象。
几点说明：
①D、L只表示单糖的相对构型与甘油醛的关 系，与旋光方向无关。 ②自然界中存在的糖都是D型，L型多为人工 合成的。 ③1951年，用X射线衍射法证明，单糖的真实 构型正好同原来规定的相对构型一致。
有一个手性碳原子的构型相反，其他手性碳原子构型完全相同 的异构体，称为差向异构体。 差向异构化：含多个手性碳原子的化合物，通过化学反应 ，使其中一个手性碳原子转变为其相反构型过程。
单糖在碱性溶液中会发生差向异构化反应，反应过 程是在碱性溶液中羰基发生烯醇化，通过烯醇式中间 体和其差向异构体达成平衡。
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。
第十四章 糖类化合物
CH2OH
C=O HO H H OH H OH
CH2OH
2-脱氧核糖 葡萄糖
果糖
己醛糖 己酮糖
单糖的结构
单糖的旋光异构体 最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖。除丙酮糖外，其它
单糖分子都有旋光异构体。
HOCH2C*HCHO OH
丙醛糖
HOCH2CCH2OH O
丙酮糖
旋光异构体的数目 （2n）
CH2OH
H6
H
5C OH
CH2OH
4C
OH
H CH
1
O
OH C
3
C2
H OH
费歇尔投影式
单糖的构型和标记法
构型的确定：D / L-法 自然界存在的单糖大多是D型糖。
在糖的化学中，采用D/L法标记单糖的构型。单糖 构型的确定以甘油醛为标准。
CHO
H OH
HO H
H OH H * OH
CH2OH D-(+)-葡萄糖
常温 m.p 146℃
新配溶液的[α]D +112° 新配溶液放置
[α]D 逐渐减少至52°
+52.70
醋酸结晶（β型） 高温 m.p 150℃
新配溶液的[α]D +19°
+18.70
醋酸溶液
新配溶液放置 [α]D 逐渐升高至52°
D-葡萄糖的变旋光现象(mutarotation)
结 论：
葡萄糖主要以氧环式（环状半缩醛）形式存在，α-半
H OH H
H
CH2OH
H HO
上下
左右
➢ 单糖D，L-型及α－、β－构型的判定规律
D，L-构型看碳原子排列方式 碳原子编号为顺时针，编号最大的手性碳原子上的羟甲 基在平面的上方，为D-型；下方为L-型； 碳原子编号为逆时针，编号最大的手性碳原子上的羟甲 基在平面的上方，为L-型；下方为D-型；
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。
糖类化合物
糖类化合物
糖类化合物又叫碳水化合物。
是自然界广泛存在的一类化合物,如淀粉、纤维素、蔗糖、葡萄糖等都属于糖类。
葡萄糖、麦芽糖、淀粉、纤维素等都叫碳水化合物（carbohydrate），它们都是由碳、氢和氧三种元素组成，而且其中的氢氧比和水一样，都是2:1，因此称为碳水化合物。
机体中碳水化合物的存在形式主要有三种，葡萄糖、糖原和含糖的复合物（淀粉、纤维素等）。
任何的碳水化合物在体内经过系列生化反应后最终都分解为糖（比如葡萄糖、果糖），又称为糖类。
糖类的主要功能是为机体提供生理活动和体力活动所需要的能量。
每克糖在体内可以产生4千卡的能量。
我们每天吃的食物中，碳水化合物的供能应该占55-65%。
虽然每天进食这么多的碳水化合物，但是直接储存在体内的只有1-2%，大部分都作为能量提供给机体活动。
糖类化合物的定义
糖类化合物的定义糖类化合物是一类结构非常复杂的有机化合物，它们是有机物质的重要组成部分，包括多种不同类型的糖分子，如糖原、糖类多糖、糖酵素、糖苷和糖类混合物等。
它们不仅是有机生物体的能量来源，还可以作为许多其他应用的重要原料。
糖类化合物的化学定义是指一类具有多种糖分子结构的有机化合物，它们包括一个或多个糖类单体，它们可能是糖原、多糖、糖苷、糖酵素等不同类别的糖类分子，以及由它们构成的复杂大分子物质。
糖类化合物由各种不同的糖分子组成，其中糖原是最重要的，分子中存在着多个单糖（仅含一种单糖的分子称为非混合糖）和多种结构不同但具有相同糖基的混合糖，它们可能由碳水糖、葡萄糖、糖胺等单糖构成。
糖原是小分子的，体积小，溶解度好，并且可以通过酶的作用被渐渐分解和水解，从而提供能量。
糖类多糖是由多种糖基组合而构成的大分子化合物，它们不仅包括糖原，还包括许多其他常见的多糖，如植物多糖、细菌多糖、海洋多糖、真菌多糖、病毒多糖和胞外多糖等，不仅能提供有机物质的结构支持，还可以用于许多生物过程。
糖苷是由糖原和酸的氧化物酯反应而形成的，具有较高的分子量，有一个或多个糖基与一个或多个酸的酯基结合而形成糖苷分子，具有特定的染料性和芳香性。
糖苷大多以植物和微生物体内的糖原为原料，它们可以用于多种用途，如染料、抗菌剂等。
糖酵素是一类特殊的糖类化合物，它们是由蛋白质和糖类分子组成的复合物，具有特定的酶作用，可以进行特定的水解反应，如糖胺水解、蛋白质水解、淀粉水解等，可以加快生物代谢速度，对人类生活和工业生产有重要意义。
糖类混合物是一种由多种糖原混合而成的复合物，它们既能提供能量，又能提供抗癌和抗炎作用，并能作为营养补充剂等多种用途，混合物中有效成分的组成不同，应用于不同的领域。
总之，糖类化合物是一类具有复杂结构的有机化合物，它们包括糖原、糖类多糖、糖苷、糖酵素和糖类混合物等。
它们不仅是有机生物体的能量来源，还可以作为许多其他应用的重要原料，它们的化学反应性质也被广泛用于工业和医药领域，发挥着重要的作用。
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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。
CHOH 5 CHOH 6 CH2OH
己酮糖 3个*C
8个对映异构
CHOH
CHOH 5 CH2OH
戊醛糖 3个*C
CHO 2 CHOH
3
1
CH2OH
丙醛糖
2个对映异构
ห้องสมุดไป่ตู้8个对映异构
一、单糖的结构：
（一）、开链式结构和构型
开链式结构即为Fischer式 方法：碳链垂直放置，氧化态高的（羰基）在上端 葡萄糖：
第二节
单糖
1、根据分子中所含碳的个数，单糖可分为己糖、戊糖等。 2、分子中含醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。 例：
CHO 2 CHOH
3 4 1 1 2 3 4
CH2OH C=O CHOH CHO 2 CHOH
3 4 1
CHOH
CHOH 5 CHOH 6 CH2OH
己醛糖 4个*C
16个对映异构
变旋现象 由变旋现象说明,单糖并不仅仅以开链式存在 ,还有其它的存在形式。 1925-1930年，由X射线等现代物理方法证明，葡萄糖主要 以氧环式（环状半缩醛结构）存在。
1．氧环式结构
六元氧环（吡喃型）
H 1 OH C O
5 5
H
1C
O
HO 1 H C O
OH
5
α-D-(+)-吡喃葡萄糖
[α]D=+112° 36%
这就是糖具有变旋光现象的原因。 α构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。 β构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在异侧。 α-型糖与β-型糖是一对非对映体，其差别就在C1的构型上 故也称为端基异构体和异头物。
（三） Fischer式与哈沃斯式（Haworth）的转换
平面环状式（台面式）（H-透视式） 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（因羟基在环平面的下面，它必须旋转到环平面上才 易与C1成环。（操作见下页） 糖的哈沃斯结构和吡喃相似，所以，六元环单糖又称为 吡喃型单糖。
或D-(-)-果糖
（二）、单糖的环状结构（哈沃斯
Haworth 结构）
开链结构能说明单糖的许多化学性质，但不能解释单糖的所有性质， ① 不与希夫试剂反应、与NaHSO3反应非常迟缓 ② 单糖只能与一分子醇生成缩醛 ③ 变旋光现象，如： 葡萄糖晶体 常温下在乙醇中结晶 高温下在醋酸中结晶 m.p 146℃ 150℃ 新配溶液的[α]D +112° +19° 新配溶液放置 [α]D 逐渐减少至52° [α]D 逐渐增高至52°
第一节
糖的定义和分类
糖的定义 ——从结构上看，糖类化合物 系指多羟基醛或多羟基酮以及水解后 能生成多羟基醛或多羟基酮的一类化 合物。
糖类化合物可分为三类：
①单糖：不能再水解的糖，本身为多羟基醛酮。如葡萄 糖、果糖等。 单糖多为结晶固体，能溶于水，绝大多数单糖 有甜味。 ②低聚糖：能水解生成为2－10个单糖的碳水化合物。 如麦芽糖、蔗糖等是二糖。 低聚糖仍有甜味，能形成晶体，可溶于水。 ③多糖：能水解生成10个以上单糖的碳水化合物。 如淀粉、纤维素等都是多糖。 多糖没有甜味，不能形成晶体（为无定形固
D-(-)-果糖
β-D-(-)-呋喃果糖
[α]D=-21°
开链式
[α]D=-133°
2．环状结构的α构型和β构型
糖分子中的醛基与羟基形成半缩醛时，羟基可从两侧进攻C=O， 得到α构型和β构型两种异构体。两种构型可通过开链式相互转化 而达到平衡。
H C O CH 2OH α 型 37% 112° HO OH H C OH OH OH CH 2OH 开链式 0.1% 52° O HO H C O CH 2OH β 型 63% 19°
D-(+)-葡萄糖
开链式 0.024%
β-D-(+)-吡喃葡萄糖
[α]D=+19° 64%
平衡混合物[α]D=+52.7°
(+112°) 36.4% + (+18.7°)63.6% = 52.7°
五元氧环（呋喃型）
HOH2C 2 OH C O
5 5
2
O
OH
HO 2 CH2OH C O
5
α-D-(-)-呋喃果糖
事实上，碳水化合物并不是以C和H2O的形式存在的。 如： 鼠李糖——C6H12O5，其结构与性质均与碳水化 合物相同，但却不符合上面的通式。 HCHO = CH2O； CH3COOH = C2(H2O)2 甲 醛 醋 酸 符合上面的通式，但它们不属于糖。 可见沿用至今的“碳水化合物”这一名称已失去 了原来的涵义。