糖类化合物 大学有机化学
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
有机反应中的糖化合物
有机反应中的糖化合物糖是一类重要的碳水化合物，它们在生物体中起着非常重要的作用。
而在有机化学中，糖也是一个非常重要的研究对象。
本文将介绍有机反应中的糖化合物，包括它们的结构、性质、合成方法等方面。
一、糖的结构糖是一种具有多羟基(H-O-)的多元醇，通常包含5个或6个碳原子，其中一个碳原子的羰基(-C=O)形成了一个醛基或者一个酮基。
根据它们的羟基数量和位置，糖分为单糖、双糖和多糖。
1. 单糖单糖是指只含有一个糖分子的糖类化合物，例如葡萄糖、果糖、半乳糖等。
这些化合物的分子式通常为C6H12O6，它们的分子结构中含有一个六元环和一个五元环。
2. 双糖双糖是由两个单糖分子通过glycosidic键连接而成的化合物，例如蔗糖、乳糖、麦芽糖等。
它们的结构中含有一个单糖分子的一个羟基与另一个单糖分子的一个羟基形成一个glycosidic键。
3. 多糖多糖是由许多单糖或双糖分子通过glycosidic键连接而成的高分子化合物，例如淀粉、纤维素、壳聚糖等。
它们的分子结构中含有许多单糖或双糖分子的glycosidic键连接而成的链状结构。
二、糖的性质糖具有一系列的化学性质和生物活性，包括光学活性、水解性、氧化还原性等。
1. 光学活性由于糖中含有多个手性中心，它们具有旋光性，可以使平面偏振光旋转光路。
单糖的旋光度通常为正旋光，而麦芽糖和蔗糖的旋光度则是复杂的，可以是正旋光也可以是负旋光。
2. 水解性糖类化合物具有水解性，也就是说它们可以被水分子加成。
单糖和双糖可以在酸性条件下水解成各自的组成单体，而多糖则必须在酸性条件下经过酶的催化才能被水解成为单糖、双糖或者三糖等单元。
3. 氧化还原性糖类化合物具有较强的氧化还原性质。
它们可以发生加氢还原、氧化去除、酸性加氢、弱碱性加氢等反应。
其中比较常见的是单糖的加氢还原反应，可以制备出不同的糖醇化合物，例如葡萄糖的还原反应可以得到山梨醇。
三、糖的合成方法糖类化合物的合成方法较多，通常可以分为化学合成和酶催化合成两种方法。
有机化学基础知识点糖类与多糖的命名与性质
有机化学基础知识点糖类与多糖的命名与性质糖类与多糖是有机化学中重要的基础知识点，它们在生物学、化学工程等领域具有广泛的应用。
本文将针对糖类与多糖的命名与性质进行探讨。
一、糖类的命名与性质1. 单一糖类的命名与性质单糖是由单个糖分子组成的简单糖类化合物，常见的单糖有葡萄糖、果糖和半乳糖等。
单糖的命名主要通过其分子结构确定，如葡萄糖的分子式为C6H12O6。
在命名单糖时，需要根据糖醇为主链的形式，指定它们的立体构型。
单糖的性质表现出溶解性强、呈甜味、具有旋光性等特点。
此外，不同单糖的甜度和旋光性也存在一定差异，这与它们的分子结构和立体构型有关。
2. 糖苷与糖醛的命名与性质糖苷是由糖分子与非糖分子（如苷、甾类等）通过醚键连接而成的化合物。
糖苷的命名方式为：首先指定非糖部分的名称，其次通过连接符号将糖部分的名称写在后面，如乙酰葡萄糖。
糖醛是以羟基代替甲基的糖类衍生物。
其命名方式为：首先指定糖醛的名称，然后加上醛前缀，如葡萄庚糖醛。
糖苷和糖醛在生物体内具有重要的生理功能和药理作用。
3. 糖醇的命名与性质糖醇是糖类中去除一个或多个氧原子后形成的醇类化合物，也称为糖醇或醇糖。
常见的糖醇有山梨醇、甘露醇等。
糖醇的命名方式为：以相应糖类的名称为前缀，后缀加上醇，如葡萄糖醇。
糖醇具有甜味、溶解性好、相对稳定等性质。
它们在医药、食品工业等领域中广泛应用，如山梨醇被用作低热值甜味剂。
二、多糖的命名与性质1. 多糖的命名与结构多糖是由多个糖分子通过糖苷键连接而成的大分子化合物，包括两种主要类型：寡糖和多糖。
寡糖由2-10个糖分子组成，而多糖由数十到数百个糖分子组成。
多糖的命名方式主要是通过糖分子的种类、数量以及它们之间的连接方式进行描述。
例如，淀粉是由α-D葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接而成的多糖。
2. 多糖的性质多糖具有高分子量、溶解性较差、具有胶凝能力等特点。
它们在生物体内发挥着结构支持、能量储存和信息传递等重要作用。
基础有机化学 糖类化合物
基团 基团 个 个 一 固定 其余三 CH 2OH 调换 次 顺 O H H H OH H HO OH H OH
α－
吡喃环 ，具有六元环的糖类称为吡喃糖。具有五元 环的糖类称为呋喃糖。
O
氧环式结构的确定，对变旋光现象就有了一个令人信服 的解释： 这是因为α－异构体和β－异构体两种晶体在水溶液中 可以通过开链式互变，并迅速建立平衡。
Organic Chem
构造式：
己醛糖
CH2 OH
CH CH CH CH CHO OH OH OH OH
* * *
*
*
*
*
己酮糖
CH2 CH CH CH C CH2 OH OH OH OH O OH
己醛糖有24=16种旋光异构体，己酮糖有23=8种旋光 异构体。 葡萄糖和果糖分别是其中的一个旋光异构体
Organic Chem
NHC6H5 HC C CHOH CH2OH N H N C6H5
N
3
N N C6H5 H C N CHOH 3 NHC6H5 CH2OH HC
CH2OH HO HO O OH O CH3
四、成苷反应
CH2OH HO HO OH O HOH
CH3OH 干 HCl
α
甲基葡萄糖糖苷
Organic Chem
3、用硝酸氧化
100℃ D－葡萄糖 D－葡萄糖二酸
4、用高碘酸氧化
Organic Chem
CHO OH + 3HIO4 OH CH2OH
D-赤藓糖
HCOOH HCOOH HCOOH HCHO
反应特点： ①每破裂一个碳碳单键，消耗一分子HIO4； ②醛基、仲醇基氧化为甲酸，伯醇基氧化为甲醛。
大学本科有机化学40_糖类化合物
OH
Kiliani-Fischer醛糖碳链增长法 Kiliani-Fischer醛糖碳链增长法
♦ 与羟胺的加成及Wohl降解 与羟胺的加成及Wohl降解
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH H NH2OH HO H H AcO CH NOH OH H OH OH CH2OH C CH3ONa CH3OH H HO H H N O H H OH OH CH2OH OCH3 − CN HO H H 6 Ac2O NaOAc H C H AcO H H N OAc OAc H OAc OAc CH2OAc
互为差向异构体 可互变
互为差向异构体 不能互变
HO HO H
葡萄糖的六员环环状结构
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH H OH HO OH H H CH2OH H CHO OH a b CH2OH H O OH H H OH O H H OH H H OH OH CH2OH O H H H OH OH H CH2OH OH CHO H b H HO OH H OH a
HC NHNHPh C OH H OH OH CH2OH
CH2OH C O HO H H H OH OH CH2OH D−(−)−果糖 − CHO HO HO H H H H OH OH CH2OH D−(+)−甘露糖 − 3 PhNHNH2 HO H H 3 PhNHNH2 较慢 CH NNHPh
CN H HO H H OH H OH OH CH2OH (1) Ba(OH)2 (2) H3O+
CH2OH O H H OH H OH H OH + CH2OH HO HO OH HCHO H OH HO H H H O OH OH CH2OH D−(+)−葡萄糖 −
《有机化学—— 糖类》PPT课件
Special lecture notes
从冷乙醇中得到的
葡萄糖晶体
水溶液
比旋光度+112°
葡萄糖 水溶液
比旋光度+52.7°
从热吡啶中得到的
葡萄糖晶体
水溶液
比旋光度+18.7°
旋光性化合物溶液的旋光度自行改变直至达到恒 定值的现象称为变旋光现象
（2）葡萄糖的环状结构
Special lecture notes
（四）成苷反应
Special lecture notes
环状结构单糖的苷羟基与另一分子化合物中的活
泼氢脱水，生成的化合物称为糖苷，这种反应称为成
苷反应
CH2OH
H
OH
H
OH H
OH
OH
H OH
CH2OH
＋2 CH3OH 干 燥 H Cl
H
O OH
H
OH H
OH
H
H OH
D-葡萄糖
CH2OH
H
OH
生成脎是α-羟基醛或α-羟基酮的特有反应。单糖和过量的 苯肼一起加热即生成糖脎
C H O
C H =N -N H -C 6H 5
C H 2O H
HCO H
C =N -N H -C 6H 5
C = O
H O HC CH O HH 2N － N H － C 6H 5H H OC CH O H
H 2N － N H － C 6H 5H H OC CH O H
6CH2OH H 5 OH
H 4 OH H 1
OH
3
OH
2
H OH
哈 沃 斯 式
D-(+)-吡 喃 葡 萄 糖
有机化学第18章 糖
CHO H OH HO H H OH H OH CH2OH
D-葡萄糖
CHO HO H HO H H OH H OH CH2OH
D-甘露糖
H HO HO H
CHO OH H H OH CH2OH
D-半乳糖
D-葡萄糖与 D-甘露糖只是C2的构型不同，其它都相同 D-葡萄糖与D-半乳糖只是C4的构型不同，其它都相同
β-D-吡喃葡萄糖 mp 150℃
（热吡啶）
36.4%
< 0.0026%
–1·dm -1
63.6%
α ·mL·g m = +112°
α ·mL·g –1·dm -1 m = +18.7°
α ·mL·g –1·dm -1 m = +52.7°
变旋光现象
变旋光现象(mutarotation)：
把糖的晶体放在水溶液中，比旋光度自行 发生改变，并趋向一个定值的现象叫变旋光现象。
产生变旋光现象的原因：
在水溶液中，两种环状半缩醛结构，通过 开链结构发生互变，当达平衡时，比旋光度不 在发生变化。
葡萄糖的α和β构型的区别：
除C1构型不同外，其余手性碳原子的构型均相同。
异头物或端基异构体(anomer) ： 在糖类化合物中，把这种因半缩醛（半缩 酮）碳原子构型不同而形成的非对映异构体称 为异头物或端基异构体。
乳 糖 结 论： 1 有苷羟基 2 水溶液中能转变为开链结构 3 有变旋光现象 4 可生成糖脎 5 有还原性
6 多 糖 (Polysaccharides)
多糖是高分子化合物，一分子多糖水解后可 生成几百，几千甚至上万个单糖分子。 多糖水解为一种单糖，称均多糖； 多糖水解为两种以上的单糖，称杂多糖 1 不溶于水 多糖特性： 2 无甜味 3 无还原性（末端虽有苷羟基， 由于分子量大，不现还原性） 4 无变旋光现象
糖类 有机化合物
糖类有机化合物
糖类是一种有机化合物，也被称为碳水化合物。
它包括蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、淀粉等。
这些糖类在自然界中广泛存在，是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。
糖类可根据能否水解以及水解的产物进一步分类，主要有单糖、二糖和多糖等。
其中，单糖是不能再被水解的糖，如葡萄糖、果糖和半乳糖等；二糖则是能水解生成两个单糖的糖，如蔗糖和麦芽糖；多糖则是能水解生成多个单糖的糖，如淀粉和纤维素等。
除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人体直接吸收外，其余的糖类在人体内需要转化为基本的单糖后才能被吸收利用。
例如，淀粉在口腔中被唾液淀粉酶水解成麦芽糖，然后进入小肠被麦芽糖酶进一步分解为葡萄糖而被身体吸收。
需要注意的是，含糖饮料中的糖主要是单糖，会快速被身体吸收。
这些被快速吸收的糖一旦无法及时消耗，可能会对身体带来负面影响，如增加罹患心脏病和糖尿病的风险等。
因此，保持适量的糖摄入和注意均衡饮食对于健康至关重要。
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CHO OH OH C H 2O H
D-（-）-赤藓糖
CHO H OH C H 2O H
D-（+）-甘油醛
O H (2 ) N a -H g C H 2O H
D-（+）-苏阿糖 编号最大的手性碳上OH在右边的为D型，在左边的为L型
CHO H H OH OH C H 2O H HO H
CHO H OH C H 2O H
HO
HCN
OH C H 2O H CN OH C H 2O H
H3 O
Na
Hg
OH C H 2O H CHO
H3 O
+
Na Hg HO
OH C H 2O H
沃尔（Wole）递降法
C HO H HO H H OH H OH OH C H 2O H
H C H= N O H OH H OH OH C H 2O H
酸或酶
四、葡萄糖环状结构的测定
C H 2O H H H OH O H HOH
(C H 3 ) 2 S O 4 N aO H
C H 2O C H 3 H O H OCH3 H C H 3O HOCH3
HO H OH
H
C H 2O C H 3 O H OCH3 H
H
OCH3
酸或酶
C H 3O
HOH
H
OCH3
第二节 双 糖 disaccharides
一、非还原性双糖和还原性双糖
1.非还原性双糖 （1）蔗糖
6CH 5 4 2O H
O
1
HOH2C 1
2
O HO
3 4 6 5
OH
2 3
OH
OH
HO
C H 2O H
OH
OH
() -D-(+)-葡萄糖
() -D-(-)-果糖
2. 还原性双糖
（1）麦芽糖
6 C H 2O H 5 4 6 C H 2O H 5 1 4
O
O HOH
1 2
H OH
3 2
H OH
3
OH
O
OH
OH
() -D-(+)-葡萄糖
D-(+)-葡萄糖
2. 纤维二糖
6 C H 2O H 5 4 6 C H 2O H 5 1
O O
4
O HOH
1 2
H OH
3 2
H OH
3
OH
OH
OH
() -D-(+)-葡萄糖
D-(+)-葡萄糖
第三节 多 糖 polysaccharides 一、淀粉
§19 糖类化合物
第十九章 糖类化合物 Saccharides compound
授课学时： 6学时
第一节 单 糖 第二节 双 糖 第三节 多 糖
本章学习要求
1.了解糖类化合物的含义和分类； 2.掌握单糖中葡萄糖、果糖的性质，结构及其测定方法， 并熟悉其链式构型式与环式哈武斯构型式相互转化书写 法； 3.掌握双糖中的蔗糖、麦芽糖、纤维二糖的结构及性质； 4.掌握多糖中纤维素、淀粉的结构、性质。
CH
C
O
2 OH
β 型 63% 19°
112°
平衡溶液[]D = +52o
5．环状结构的哈武斯（Haworth）透视式
1
CHO
6
H HOCH2
5 4
OH
2 3
1
2
OH
3
CHO
HO
4 5 6
OH OH
向右倒下
H
5 4 6
OH OH
OH
6
C H 2O H OH
4
C H 2O H 5 OH H OH
CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH
CH 2 OH CH 2 OHCH 2 OH
C
D (+ 露糖 糖 )- 葡 D -(+ )- D -(+ )- 甘 露 糖 )- 甘 D -(+ )- 甘 D -(-)- 果 糖 -(-) 萄 糖 葡 萄 糖 D -(+ 露糖
2. 单糖的互变异构 H O
H C H 2 OH O H OH OH H OH H H OCH3
CH3OH H+
甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷
糖苷的名称由三部分组成：配基+糖的残基+（糖）苷
C H 2 OH H H OH OH H OH O H OH H
C H 2 OH
CH3OH
H H OH OH H
O H
H
H+
OCH3 OH
糖类化合物的定义： 多羟基的醛或酮，
或水解后能生成这类醛酮的化合物
CH OH * CH OH * CH OH * CH OH * CH CHO OH
2
CH
OH
葡萄糖
Cn(H2O)m
碳水化合物
葡萄糖的分子式为C6H12O6、蔗糖为C12H22O11 鼠李糖C5H12O5 甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、
D-（-）-赤藓糖
a d d b c c
D-（+）-苏阿糖
a d c d b
赤式
c
苏式
两个相同的原子或基团在碳链的同侧，称赤式； 异侧为苏式。
CHO H HO H H OH H OH OH C H 2 OH
CHO H
HO
CHO
CHO
OH
OH
OH
H H
OH
OH
OH C H 2 OH
C H 2 OH
C H 2O
C H 2O H O HO H H H OH OH C H 2O H
+ 5HIO4 3 HCOOH + 2HCHO + CO2
4. 还原反应
CHO
Na Hg
C H 2O H
D-葡萄糖醇
CHO
Na Hg
C H 2O H
D-赤藓糖醇
5. 递升和递降
CN OH
CHO OH
+
CHO H OH C H 2O H
0
C H 2O H O
OH 翻 转 180
0
OH OH OH OH
() -D-葡萄糖
6. 单糖的构象
H C H 2O H HO H HO H OH H OH H O
H C H 2O H HO H HO H OH H OH H O
-D-吡喃葡萄糖
-D-吡喃葡萄糖
三、单糖的化学性质
1．成脎反应
O H C H OH
C
H
CHO
OH
-
C OH
HO
H
烯 二 醇
C H 2O H C O
D-葡萄糖
D-甘露糖
D-果糖
3．氧化反应
（1）Tollens试剂、 Fehling试剂氧化（碱性氧化） 杜伦试剂（硝酸银的氨水溶液）
费林试剂（硫酸酮和碱性酒石酸钾钠）
（2）溴水氧化（酸性氧化）
CHO
B r 2 /H 2 O
COOH
D-葡萄糖
D-葡萄糖酸 区别酮糖和醛糖
（3）硝酸氧化
CHO
稀 HNO3
COOH
C H 2O H
CHO
稀 HNO3
COOH
COOH
D-葡萄糖二酸
D-核糖二酸
C H 2O H
COOH
（4）高碘酸氧化
CH=O H HO H H OH H OH OH C H 2O H
+ 5HIO4 5 HCOOH + HCHO
放置
放置 所得溶液
[]D = +52o
H CHO CHO CHO
H
H
C
OH OH OH C C O
O
O
D-（-）-吡喃葡萄糖 D-（-）-葡萄糖
CH 2 OH CH CH 2 OH 2 OH CH 2 OH CH CH 2 OH 2 OH
C H 2O H HO HO H H C H OH OH CH2 O
CHO
PhNH NH 2
CH
NNHPh
CH C O
NHNHPh H
H C OH
OH
CH
PhNH 2
NH O
2PhN H N H 2 H 2O
CH C
NNHPh NNHPh + NH3
C
D-葡萄糖脎
CH=O
CH=O CH 2 OH C CH=O CH=O CH=O C OH C O H OH H OH H OH OH H H HO H HO HHO HO H HO H HHO OH H OH H H OH H OH OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H
D-（+）-葡萄糖
D-(-)-核糖
3. 单糖的差向异构
CHO H HO H H OH H OH OH C H 2 OH CHO H O C
HO
CHO
OHH
H
HO H O
H H
OH OH
OH OH
C H 2 OH C H 2O H
C H 2 OH
D-葡萄糖
D-甘露糖
C2 差向异构体
C H 2O H C HO H H O H OH OH C H 2O H
丙糖
一、单糖的分类
丁糖 戊糖 己糖
醛糖 酮糖
* CH CHO OH
CH OH
2
* CH OH
* CH OH
* CH OH
葡萄糖
二、单糖的立体构型 1. 单糖构型的表示方法
CHO CHO CHO CHO OH CHO CHO OH H OH H OH H OH OH OH OHH HO HO HO HO H HO H HO HO H OH OH H OH H OH H OH OH OH OH OH H OH OH H OH H OH OH OH OH C H OH CH OH CH OH C 2 OH CH OH CH H22OH CH 2 OH 222 CH 2 OH