第二讲 糖类的化学

1、1太妃糖(Toffee)：用和做成的硬而难嚼的糖 234第一节第一节 概述概述一一. . 糖的定义糖的定义二二. . 糖的分类糖的分类三三. . 糖类物质的生物学功能糖类物质的生物学功能5 糖类由碳、氢、氧三种元素组成，可由实验糖类由碳、氢、氧三种元素组成，可由实验式式表示表示 : : C n (H2O) m (C3)(C3) 第一节第一节 概述概述一一. .糖糖 的的 定定 义义 由于式中碳氢比例与水相同，故过去将糖类称为由于式中碳氢比例与水相同，故过去将糖类称为碳水化合物。碳水化合物。 但甲醛但甲醛(HCHOHCHO)，醋酸，醋酸(CHCH3 3COOHCOOH)等不属于糖类，也符合此等不

2、属于糖类，也符合此实验式；而脱氧核糖实验式；而脱氧核糖(C C5 5H H1010O O4 4)，鼠李糖，鼠李糖(C C6 6H H1212O O5 5)等糖类碳氢比等糖类碳氢比例又不是例又不是2：1； 故故“碳水化合物碳水化合物”一词一词用于糖类并不确切。用于糖类并不确切。6定义：定义： 第一节第一节 概述概述一一. .糖糖 的的 定定 义义 糖类是多羟醛或多羟酮以及它们的聚合物和糖类是多羟醛或多羟酮以及它们的聚合物和衍生物衍生物 。 C=OH(CHOH)nCH2OHor C=O(CHOH)nCH2OHCH2OH多羟醛多羟醛多羟酮多羟酮7D-葡萄糖葡萄糖D-半乳糖半乳糖D-核糖核糖8D-果糖

3、果糖9二二. . 糖糖 的的 分分 类类 糖是具有实验式糖是具有实验式C n (H2O) m 的多羟基醛或酮的多羟基醛或酮（糖类物质是（糖类物质是一大类物质的总称）一大类物质的总称） ，它分为单糖、寡糖、多糖、结合糖和，它分为单糖、寡糖、多糖、结合糖和衍生糖等五大类。衍生糖等五大类。根据能否水解和水解后的产物将糖类分为：根据能否水解和水解后的产物将糖类分为：单糖单糖糖类糖类寡糖寡糖多糖多糖 第一节第一节 概述概述一一. .糖糖 的的 定定 义义10根据所含碳链的长短分为：根据所含碳链的长短分为：单糖单糖 丙糖丙糖( (triosetriose) ) 丁糖丁糖( (butosebutose) )

4、 戊糖戊糖（pentosepentose) ) 己糖己糖( (hexosehexose) )二二. . 糖糖 的的 分分 类类 第一节第一节 概述概述1.1.单糖单糖( (monosaccharidesmonosaccharides） 核糖核糖( (riboseribose) )脱氧核糖脱氧核糖 葡萄糖葡萄糖( (glucoseglucose) ) 果糖果糖( (fructosefructose) )是最简单的糖，不能再被水解为更简单的糖类物质。是最简单的糖，不能再被水解为更简单的糖类物质。11D-葡萄糖葡萄糖D-半乳糖半乳糖D-核糖核糖丙糖丙糖丁糖丁糖戊糖戊糖己糖己糖12D-果糖果糖二羟基丙

5、酮二羟基丙酮13n2.寡糖寡糖(oligosaccharidesoligosaccharides) 第一节第一节 概述概述二二. . 糖糖 的的 分分 类类水解时产生单糖分子，常见的有：水解时产生单糖分子，常见的有： 蔗糖蔗糖(sucrosesucrose) 麦芽糖麦芽糖(maltosemaltose) 乳糖乳糖(lactoselactose)二糖二糖 寡糖是少数单糖（寡糖是少数单糖（2 21010个）的缩合产物。个）的缩合产物。 其中最重要的是双糖，双糖中常见的有：蔗糖（其中最重要的是双糖，双糖中常见的有：蔗糖（sucrosesucrose）、）、麦芽糖麦芽糖(maltose)(maltos

6、e)、乳糖、乳糖(lactose)(lactose)。14果糖果糖葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖蔗糖蔗糖乳糖乳糖1516多糖多糖 淀粉淀粉starch糖原糖原 纤维素纤维素 cellulosecellulose 第一节第一节 概述概述二二. . 糖糖 的的 分分 类类由许多（由许多（10个以上）单糖分子脱水缩合而成的化合物。个以上）单糖分子脱水缩合而成的化合物。 结合糖结合糖 衍生糖衍生糖n3.多糖多糖(polysaccharidespolysaccharides) 同聚（均一）多糖：同聚（均一）多糖：单糖分子相同；单糖分子相同； 杂多糖：杂多糖：单糖分子不相同；单糖分子不相同； 常见的多糖有：常见

7、的多糖有：glycogen17淀粉（糖原）：淀粉（糖原）：是由是由 - D-葡萄糖缩合而成，分为直链和葡萄糖缩合而成，分为直链和支链淀粉，葡萄糖分子间多是支链淀粉，葡萄糖分子间多是 (14)糖苷健，而分支糖苷健，而分支点上是点上是 (16)糖苷健。糖苷健。18纤维素：纤维素：是由许多是由许多 -D-葡萄糖分子通过葡萄糖分子通过 (14)糖苷糖苷键缩合生成，其分子甚大，故不溶于水，稀酸、键缩合生成，其分子甚大，故不溶于水，稀酸、稀碱及其他普通有机溶剂中。稀碱及其他普通有机溶剂中。19n结结( (复复) )合多糖：合多糖：糖与非糖物质结合而成。糖与非糖物质结合而成。 （糖蛋白、糖脂（糖蛋白、糖脂

8、）n衍生糖：衍生糖：糖的衍生物。（糖胺、糖酸、糖的衍生物。（糖胺、糖酸、 糖脂糖脂）2021能源物、结构物、调节物；能源物、结构物、调节物；1.1.作为生物体的结构物质：纤维素组成植作为生物体的结构物质：纤维素组成植 物的茎杆，壳多糖组成甲壳；物的茎杆，壳多糖组成甲壳；2.2.作为生物体的主要能量来源；作为生物体的主要能量来源；3.3.某些糖类物质具有特殊的生理功能；某些糖类物质具有特殊的生理功能； 第一节第一节 概述概述三三. .糖类物质的生物学功能糖类物质的生物学功能三三. .糖类物质的生物学功能糖类物质的生物学功能22第一节第一节 概述概述第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构第三节

9、第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质第四节第四节 寡糖寡糖第五节第五节 多糖多糖23第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构定义和分类定义和分类二二. .单糖的旋光性和开链单糖的旋光性和开链结构结构1 1三三. .单糖的环状结构单糖的环状结构24一一. .定义和分类定义和分类第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构（一）（一）. .单糖定义单糖定义定义定义具有一个醛基或酮基，以及有两个以上羟基的糖类。具有一个醛基或酮基，以及有两个以上羟基的糖类。（二）（二）. .分类分类按功能基分：按功能基分：按碳原子数分：按碳原子数分：醛糖醛糖酮糖酮糖丙糖丙糖丁糖丁糖戊糖戊糖己糖己糖一一. .定定 义义

10、 和和 分分 类类25二羟丙酮（酮糖）二羟丙酮（酮糖）C CO OCHCH2 2OHOHCHCH2 2OHOH甘油醛（醛糖）甘油醛（醛糖） O O CHCH2 2OHOHH HC COHOHC CH H 最简单的单糖（含三个碳原子）最简单的单糖（含三个碳原子）（二）（二）. .分类分类一一. .定定 义义 和和 分分 类类第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构26D-葡萄糖葡萄糖D-半乳糖半乳糖D-核糖核糖27D-果糖果糖28第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构定义和分类定义和分类二二. .单糖的旋光性和开链单糖的旋光性和开链结构结构1 1三三. .单糖的环状结构单糖的环状结构29（

11、1）.不对称（手征性）碳原子：不对称（手征性）碳原子：二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构二二. . 单糖的开链结构和旋光性单糖的开链结构和旋光性n对于甘油醛的不对称碳原子而言，羟基可以在左或在右，对于甘油醛的不对称碳原子而言，羟基可以在左或在右，但代表两种不同的构型（空间结构）：但代表两种不同的构型（空间结构）：n规定：其它物质以规定：其它物质以甘油醛上的不对称碳原子甘油醛上的不对称碳原子为参照，羟基在为参照，羟基在右的为右的为D D型，羟基在左的为型，羟基在左的为L L型型D D甘油醛甘油醛L L甘油醛甘油醛CHCH2 2OHOHH HC COHOHCHOCHOCHCH2

12、 2OHOHHOHO C C H HCHOCHO第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构指指4 4个价键与个价键与4 4个不同的原子或基团连接的碳原子，用个不同的原子或基团连接的碳原子，用C C表示。表示。（一）（一）.旋光性旋光性30n甘油醛的这种性质称为对映性或手性，这两种甘油醛异甘油醛的这种性质称为对映性或手性，这两种甘油醛异构体叫对映（差向、旋光）异构体。构体叫对映（差向、旋光）异构体。D D甘油醛甘油醛L L甘油醛甘油醛镜镜面面CHCH2 2OHOHH H C C OHOHCHOCHOCHCH2 2OHOHHOHO C C H HCHOCHO 这两种甘油醛是互为实物与镜影的关系，是

13、能对映而不能重这两种甘油醛是互为实物与镜影的关系，是能对映而不能重合的不同的物质，就象左手和右手一样，合的不同的物质，就象左手和右手一样，如图：如图：二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构31（3）.旋光物质（旋光体）：旋光物质（旋光体）：二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构（2）.旋光性：旋光性： 分子中含有不对称碳原子的单糖等物质，就是具有旋光分子中含有不对称碳原子的单糖等物质，就是具有旋光性的物质。性的物质。（偏振光：偏振光：普通光通过尼科尔棱镜后，光波在一个平面上普通光通过尼科尔棱镜后，光波在一个平面上 振动的

14、光。振动的光。 ）（偏振面：偏振面：与光波振动面相垂直的平面。）与光波振动面相垂直的平面。）（4）.旋光异构体的性质：旋光异构体的性质：第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构指物质能使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质。指物质能使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质。能使偏振面发生旋转的物质。能使偏振面发生旋转的物质。化学性质和大部分物理性质相同，只对偏振光影响不同。化学性质和大部分物理性质相同，只对偏振光影响不同。32外消旋体：外消旋体：等量的对映（差向、旋光）异构体混合时，则旋光等量的对映（差向、旋光）异构体混合时，则旋光性相互抵消，无旋光性的混合体。性相互抵消，无旋光性的混合体。记为记为d

15、ldl（） 甘油醛异构体的比旋光度数值相等，但方向相反，分别甘油醛异构体的比旋光度数值相等，但方向相反，分别记记为左旋为左旋 l l、与右旋与右旋 d d旋光度：旋光度：使偏振面发生旋转的角度。使偏振面发生旋转的角度。左旋左旋记为记为l l（-） ，右，右 旋记为旋记为d d（+） 比旋光度（旋光率）：比旋光度（旋光率）：特定旋光物质在一定条件下能使偏振特定旋光物质在一定条件下能使偏振光旋转角度。是一个物理常数（光旋转角度。是一个物理常数（page18： 公式）公式）（测定旋光率：测定旋光率：可区别物质的类别与含量。可区别物质的类别与含量。 ）二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链

16、结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构33二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构 注意！注意！旋光物的构型旋光物的构型D或或L与实际旋光性与实际旋光性d 或或l 的关系：的关系：构型：构型：D-，L-是人为规定的，与旋光性无关；是人为规定的，与旋光性无关；旋光性：旋光性：d +d +，l - l - 是测得的是测得的物质的自然属性物质的自然属性 ( 羟基在右羟基在右的的D-D-型物质的旋光性不一定是右旋型物质的旋光性不一定是右旋d d型型 ) 。第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构34（二）（二）.单糖的开链结构单糖的开链结构二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的

17、旋光性和开链结构要点要点 将醛基或酮基写上方，碳原子依次往下，以距醛基将醛基或酮基写上方，碳原子依次往下，以距醛基（或酮基）最远的不（或酮基）最远的不对称碳原子为准：对称碳原子为准： 羟基在羟基在左左为为L-L-型型；羟基在；羟基在右右为为D-D-型；型；要点要点（1）含多个不对称碳原子）含多个不对称碳原子 的单糖构型：的单糖构型：第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构35n四碳糖：四碳糖： D D赤藓糖赤藓糖 L L核糖核糖 CHCH2 2OHOHH H C C OHOHHCHCO OH H C C OHOH HOHO C C H HCHCH2 2OHOHH H C C OHOHHCHC

18、O OH H C C OHOH五碳糖：五碳糖：二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构例例（二）.单糖的开链结构结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构36D D葡萄糖葡萄糖 n六碳糖：六碳糖：D D果糖果糖HOHO C C H HCHCH2 2OHOHH H C C OHOHCHCH2 2OHOHC CO OH H C C OHOHHOHO C C H HCHCH2 2OHOHH H C C OHOHHCHCO OH H C C OHOHH H C C OHOH二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构例例（二）（二）.单糖的开链结构单糖的开链结构第二节第二节

19、 单糖及化学结构单糖及化学结构37（2）含多个不对称碳原子）含多个不对称碳原子 的单的单 糖异构体数目糖异构体数目二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构CHCH2 2OHOHH H C C OHOHCHOCHOH H C C OHOH以四碳糖为例：以四碳糖为例：（二）.单糖的开链结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构38D D- -赤藓糖赤藓糖 （1 1）L L- -赤藓糖赤藓糖（2）D D- -苏苏阿糖（阿糖（3）L L- -苏阿糖苏阿糖 （4）n1和和2 2，3 3和和4 4为对映异构体，为对映异构体，1 1和和3 3，4 4或或2 2和和3 3，4 4为为非对映异

20、构体，彼此物理和化学性质不同非对映异构体，彼此物理和化学性质不同CHCH2 2OHOHH H C C OHOHCHOCHOH H C C OHOHCHCH2 2OHOHHOHO C C H HCHOCHOH H C C OHOHCHCH2 2OHOHH H C C OHOHCHOCHOHOHO C C H HCHCH2 2OHOHHOHO C C H HCHOCHOHOHO C C H H二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构39n单糖分子单糖分子中含中含n n个个不对称碳原子时，则不对称碳原子时，则有有2 2n n个个旋光异构体，有旋

21、光异构体，有2 2n n/2/2个个外消旋体外消旋体结论结论二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构故含故含两个两个不对称碳原子的四碳糖有不对称碳原子的四碳糖有4个个异构体异构体五碳糖含五碳糖含三个三个不对称碳原子，有不对称碳原子，有8个个异构体异构体第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构401.写出写出L-葡萄糖的结构？葡萄糖的结构？2.六碳的酮糖具有几个旋光异构体？六碳的酮糖具有几个旋光异构体？问题二二. .单糖的旋光性和开链结构单糖的旋光性和开链结构（二）（二）.单糖的开链结构单糖的开链结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构41第二节第二节 单糖及化学结构单糖及

22、化学结构定义和分类定义和分类二二. .单糖的旋光性和开链单糖的旋光性和开链结构结构1 1三三. .单糖的环状结构单糖的环状结构42HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHH HC CO OH HC C2 2OHOHH HC C5 5OHOH16HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HOHOH吡喃式成环吡喃式成环：（六元环）六元环） D- D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖（半缩醛式）（半缩醛式）D-D-葡萄糖葡萄糖三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构吡喃吡喃

23、HCHCHCHCCHCHCHCHO OC CH H2 2（二）（二）.单糖自身形成半缩醛的环状结构单糖自身形成半缩醛的环状结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构43 （1）变旋性：）变旋性：葡萄糖在不同的介质中，有不同比旋光度葡萄糖在不同的介质中，有不同比旋光度（分别为（分别为+112.2+112.2（乙醇中乙醇中）和和+18.7+18.7（砒啶中砒啶中）的的结晶，在结晶，在水溶液中水溶液中比旋光度会改变至比旋光度会改变至+52.5+52.5；（2）葡萄糖的醛基只能与一分子醇类进行半缩醛反应；葡萄糖的醛基只能与一分子醇类进行半缩醛反应；三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构

24、（一）（一）. 与单糖直链结构不符的性质与单糖直链结构不符的性质三三. .单糖的环状结构单糖的环状结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构44CHCH3 3C CO OH HH H2 2O OHOCHHOCH3 3半缩醛半缩醛缩醛缩醛HOCHHOCH3 3乙醛乙醛OHOHOCHOCH3 3CHCH3 3C CH HOCHOCH3 3OCHOCH3 3CHCH3 3C CH H三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构而葡萄糖只能与一分子醇反应，即只有半缩醛反应而葡萄糖只能与一分子醇反应，即只有半缩醛反应 因用葡萄糖的开链结构无法解释以上现象，故葡萄糖因用葡萄糖的开链结构无法解释以

25、上现象，故葡萄糖应该另有特殊的结构应该另有特殊的结构 醛类化合物通常能够与两分子含羟基的醇类形成缩醛醛类化合物通常能够与两分子含羟基的醇类形成缩醛反反应如下：应如下：（一）（一）.与单糖直链结构不符的性质与单糖直链结构不符的性质第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构45（二）（二）.单糖自身形成半缩醛的环状结构单糖自身形成半缩醛的环状结构成环方式有两种成环方式有两种：（：（以葡萄糖为例以葡萄糖为例）n有吡喃式成环（六元环）有吡喃式成环（六元环）n和呋喃式成环（五元环）和呋喃式成环（五元环） 单糖由于自身就具有醛基和羟基，因此二者可以自发反应形单糖由于自身就具有醛基和羟基，因此二者可以自发反

26、应形成半缩醛化合物，使糖类具有环状结构。又称为成半缩醛化合物，使糖类具有环状结构。又称为FischerFischer式式结构：结构：三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构46HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHH HC CO OH HC C2 2OHOHH HC C5 5OHOH16HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HOHOH吡喃式成环吡喃式成环：（六元环）六元环） D- D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖（半

27、缩醛式）（半缩醛式）D-D-葡萄糖葡萄糖三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构吡喃吡喃HCHCHCHCCHCHCHCHO OC CH H2 2（二）（二）.单糖自身形成半缩醛的环状结构单糖自身形成半缩醛的环状结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构47HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHH HC CO OH HC C2 2OHOHH HC C5 5OHOH16HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4C CH HC C2 2OHOHH HC C5 5OHOH16O OHOH呋喃式成环：呋喃式成环：（五元环）（五元环

28、）D-D-葡萄糖葡萄糖 D- D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖（半缩醛式）（半缩醛式）三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构呋喃呋喃HCHCHCHCCHCHCHCHO O（二）（二）.单糖自身形成半缩醛的环状结构单糖自身形成半缩醛的环状结构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构48 醛基成环后新出现的羟基叫醛基成环后新出现的羟基叫半缩醛羟基半缩醛羟基，此羟基的引入使，此羟基的引入使C C1原子成为不对称碳原子，故此羟基的左右位置可引起不同原子成为不对称碳原子，故此羟基的左右位置可引起不同的构型：的构型：HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH

29、HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HOHOH半缩醛羟基半缩醛羟基三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构（三）（三）.环式结构的构型环式结构的构型49 凡半缩醛羟基与决定直链构型的羟基处于同侧的，凡半缩醛羟基与决定直链构型的羟基处于同侧的，为为型型，处于不同侧为，处于不同侧为型。型。三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HOHOH要点HOHOC C3 3H HCHCH2 2O

30、HOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OHOHOH H半缩醛羟基半缩醛羟基D D吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖D D吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖决定构型的羟基决定构型的羟基OHOH（三）（三）.环式结构的构型环式结构的构型异头物异头物第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构50HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4C CH HC C2 2OHOHH HC C5 5OHOH16O OH HOHOH16H HC C3 3OHOHCHCH2 2OHOHHOHOC C4 4H HC CHOHOC C2 2H HC C5 5H HO OH

31、HOHOH半缩醛羟基半缩醛羟基HOHO决定构型的羟基决定构型的羟基D D呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖L L吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构（三）（三）.环式结构的构型环式结构的构型第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构51 (1) 由于环式结构中半缩醛羟基的位置不同，产生不同的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；置可发生改变最后达到平衡，所以有变旋光现象；（2）由于糖类自身已形成半缩醛结构，故只能与一分子由于

32、糖类自身已形成半缩醛结构，故只能与一分子醇反应；醇反应；三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构（三）（三）.环式结构的构型环式结构的构型糖的糖的环式结构决定环式结构决定： 多个旋光度；变旋光现象；多个旋光度；变旋光现象； 醛基相对不活动；醛基相对不活动；第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构解释：解释：52（3）对于一种构型的糖，由于有成环方式和半缩醛羟基对于一种构型的糖，由于有成环方式和半缩醛羟基的位置不同，故一种糖在溶液中有的位置不同，故一种糖在溶液中有五种五种存在形式。如：存在形式。如：葡萄糖（醛型）葡萄糖（醛型）D D吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖D D吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖D D

33、呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构（三）（三）.环式结构的构型环式结构的构型D D呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构53（四）（四）.环状结构的环状结构的HaworthHaworth式式三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构 在在FischerFischer式（投影式）式（投影式）环状结构中过长的氧桥显得不合环状结构中过长的氧桥显得不合理且不美观，故多采用另一种书写法即理且不美观，故多采用另一种书写法即HaworthHaworth式（式（透视式透视式）结构结构六元环六元环五元环五元环环外的基团或原子写在环的上面或下面环

34、外的基团或原子写在环的上面或下面如图：如图：O OO O第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构54n（2）如果直链环）如果直链环向右向右，则环外的碳原子写在，则环外的碳原子写在环之上环之上，反，反之在环之下之在环之下（酮糖（酮糖C C1例外）例外） （记为（记为右上左下右上左下）n（1）直链结构）直链结构右边右边的羟基写在环的的羟基写在环的下面，左边下面，左边的羟的羟基写在环的基写在环的上面上面（记为（记为左上右下）左上右下）变换书写规定如下：变换书写规定如下：要点三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构（四）（四）.环状结构的环状结构的HaworthHaworth式式第二节第二

35、节 单糖及化学结构单糖及化学结构55HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HOHOHO OOHOHH HH HH HH HH HOHOHOHOHOHOHCHCH2 2OHOH654321 D吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖例例三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构FischerFischer式式HaworthHaworth式式环在右环在右环外碳原子环外碳原子半缩醛羟基半缩醛羟基（四）（四）.环状结构的环状结构的HaworthHaworth式式第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构56HOHO

36、C C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4C CH HC C2 2OHOHH HC C5 5OHOH16O OH HOHOHD D呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖654321O OH H OHOHH HOHOHH HCHCH2 2OHOHH HC COHOHH HOHOH例例FischerFischer式式HaworthHaworth式式三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构环外碳原子环外碳原子半缩醛羟基半缩醛羟基（四）（四）.环状结构的环状结构的HaworthHaworth式式第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构57HOHOC CH HCHCH2 2OHOHH HC C

37、OHOHCHCH2 2OHOHC CO OH HC COHOH654321HOHOC CH HCHCH2 2OHOHH HC COHOHCHCH2 2OHOHC CH HC C654321O OOHOH三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构酮糖（果糖）的成环方式：果糖在游离状态时，其环状结构酮糖（果糖）的成环方式：果糖在游离状态时，其环状结构为吡喃型为吡喃型(C C2 2C C6 6) )，在结合状态时为呋喃型，在结合状态时为呋喃型(C C2 2C C5 5) )D D果糖果糖 D D呋喃果糖呋喃果糖半缩醛羟基半缩醛羟基第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构（四）（四）.环状结

38、构的环状结构的HaworthHaworth式式58HOHOC CH HCHCH2 2OHOHH HC COHOHCHCH2 2OHOHC CO OH HC COHOH654321HOHOC CH HCHCH2 2H HC COHOHCHCH2 2OHOHHOHOC CH HC COHOHO O654321D D果糖果糖 D D吡喃果糖吡喃果糖三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构半缩醛羟基半缩醛羟基（四）（四）.环状结构的环状结构的HaworthHaworth式式第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构59654321HOHOC CH HCHCH2 2OHOHH HC COHOH

39、CHCH2 2OHOHC CH HC C654321O OOHOHO OH HOHOHH HHOHOH HHOCHHOCH2 2CHCH2 2OH OH OHOH D D呋喃果糖呋喃果糖FischerFischer式式HaworthHaworth式式三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构环外碳原子环外碳原子环外碳原子环外碳原子半缩醛羟基半缩醛羟基半缩醛羟基半缩醛羟基（四）（四）.环状结构的环状结构的HaworthHaworth式式第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构60HOHOC CH HCHCH2 2OHOHH HC COHOHCHCH2 2OHOHHOHOC CH HC

40、CO O654321654321O OH HOHOHH HHOHOH HHOCHHOCH2 2OH OH CHCH2 2OHOHHaworthHaworth式式 D D呋喃果糖呋喃果糖FischerFischer式式环外碳原子环外碳原子环外碳原子环外碳原子半缩醛羟基半缩醛羟基三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构（四）（四）.环状结构的环状结构的HaworthHaworth式式第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构61n构象：分子中的原子或基团因化学键的旋转，构象：分子中的原子或基团因化学键的旋转， 在空间形成的不同取向的各种形状。在空间形成的不同取向的各种形状。（构象的改变：

41、经化学键的旋转；（构象的改变：经化学键的旋转； 构型的改变：经化学键的断裂与重建构型的改变：经化学键的断裂与重建；）；） 天然构象天然构象最稳定的构象最稳定的构象 单糖的构象单糖的构象： （page 23自看）自看）三三. .单单 糖糖 的的 环环 状状 结结 构构第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构62第一节第一节 概述概述第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质第四节第四节 寡糖寡糖第五节第五节 多糖多糖63第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质一一. .单单 糖糖 的的 物物 理理 性性 质质二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化

42、化 学学 性性 质质64 一一. .单单 糖糖 的的 物物 理理 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质 名称名称 型型 平衡平衡 型型D D+ +葡萄糖葡萄糖 +112.2 +112.2 +52.5 +52.5 +18.7 +18.7D D+ +半乳糖半乳糖 +144 +144 +80.5 +80.5 +15.4 +15.4D D+ +甘露糖甘露糖 +34 +34 +14.6 +14.6 -17 -17D D+ +果糖果糖 -21 -21 -92.4 -92.4 -133.5 -133.5 几种单糖的比旋光度几种单糖的比旋光度一种单糖有不同构型、旋光度及变旋现象。如：一种单糖有

43、不同构型、旋光度及变旋现象。如：（一）（一）. .旋光性和变旋性旋光性和变旋性 单糖都具有旋光性，（二羟丙酮例外），单糖的比旋光度单糖都具有旋光性，（二羟丙酮例外），单糖的比旋光度为定值，可做为定性定量依据；为定值，可做为定性定量依据；一一. .单单 糖糖 的的 物物 理理 性性 质质65 单糖都具有甜味，甜度是一种比较值，如以蔗糖甜度单糖都具有甜味，甜度是一种比较值，如以蔗糖甜度为为100100，其它糖类甜度比较如下表：，其它糖类甜度比较如下表： 名称名称相对甜度相对甜度 名称名称相对甜度相对甜度 果糖果糖173173 麦芽糖麦芽糖3232 转化糖转化糖160160 半乳糖半乳糖3232 蔗

44、糖蔗糖100100 乳糖乳糖1616 葡萄糖葡萄糖7474 糖精糖精400400 木糖木糖4040各种糖的甜度各种糖的甜度一一. .单单 糖糖 的的 物物 理理 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质（二）（二）. .甜度甜度66二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质 在碱性条件下，单糖的醛基或酮基（具还原性）能在碱性条件下，单糖的醛基或酮基（具还原性）能 还原金还原金属离子，属离子， 自身变为糖酸。自身变为糖酸。（此反应常用作糖类定性定量的依据。（此反应常用作糖类定性定量的依据。 ）二二. .单单 糖糖 的的 重

45、重 要要 化化 学学 性性 质质67定糖最常用的试剂是碱性硫酸铜溶液（定糖最常用的试剂是碱性硫酸铜溶液（费林试剂费林试剂），）， 组成为：组成为：费林试剂费林试剂甲液（甲液（ CuSOCuSO4 4 溶液）溶液）乙液（乙液（NaOH NaOH +酒石酸钾钠）酒石酸钾钠）反应如下：反应如下：CuSOCuSO4 4 2NaOH2NaOHCu(OH)Cu(OH)2 2+ Na+ Na2 2SOSO4 4二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质（1）68+ 2H+ 2H2 2O O+ Cu(OH)+ Cu(OH)2 2COONaCOONa

46、COOKCOOKCHOHCHOHCHOHCHOHCuCuCHOCHOCOONaCOONaCHOCHOCOOKCOOK可溶性氧化铜可溶性氧化铜络合物络合物酒石酸钾钠酒石酸钾钠二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质 上述反应中，因上述反应中，因Cu(OH)Cu(OH)2 2极易沉淀，故加入极易沉淀，故加入酒石酸酒石酸钾钠钾钠使使Cu(OH)Cu(OH)2 2保留在溶液中防止沉淀：保留在溶液中防止沉淀：（2）69CuCuCHOCHOCOONaCOONaCHOCHOCOOKCOOK+ 2H+ 2H2 2O OCHCH2 2OHOH(CH

47、OH)(CHOH)4 4CHOCHO+CuCu2 2O O 葡萄糖葡萄糖CHCH2 2OHOH(CHOH)(CHOH)4 4C00HC00H+COONaCOONaCOOKCOOKCHOHCHOHCHOHCHOH+ 葡萄糖酸葡萄糖酸二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质（3）反应产生的反应产生的CuCu2 2O O砖红色沉淀可通过定量测定来定糖砖红色沉淀可通过定量测定来定糖70n 此反应可定性定量测定糖，称为费林定糖法；此反应可定性定量测定糖，称为费林定糖法；n 凡能使铜离子还原的糖称为还原糖；凡能使铜离子还原的糖称为还原糖；常用

48、的还原糖测定法如下表常用的还原糖测定法如下表常用还原糖的测定方法常用还原糖的测定方法 名称名称 碱碱 试剂试剂 生成物生成物生成物性状生成物性状Fehling法法KOH，酒，酒石酸钾钠石酸钾钠硫酸铜硫酸铜氧化铜或氧氧化铜或氧化亚铜化亚铜黄红色沉淀黄红色沉淀Benedict法法柠檬酸钠，柠檬酸钠，酒石酸钾钠酒石酸钾钠硫酸铜硫酸铜氧化铜或氧氧化铜或氧化亚铜化亚铜黄红色沉淀黄红色沉淀二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质71n糖与不同氧化剂作用，产物不同糖与不同氧化剂作用，产物不同（用于糖的鉴定（用于糖的鉴定page24）n糖在不同糖

49、在不同pH（非氧化性强酸）条件下，产物不同，能与酚类产（非氧化性强酸）条件下，产物不同，能与酚类产 生不同颜色反应生不同颜色反应（用于糖的鉴定（用于糖的鉴定page24 -25） n糖与苯肼、强弱碱的作用、糖的还原作用糖与苯肼、强弱碱的作用、糖的还原作用（氧化性）（北大生化）（氧化性）（北大生化）72单糖的醇性羟基能与酸缩合成酯。单糖的醇性羟基能与酸缩合成酯。（最常见的酸是磷酸最常见的酸是磷酸,与葡萄糖活性较强的半与葡萄糖活性较强的半 缩醛羟基的产物：缩醛羟基的产物：为为1-磷酸葡萄糖）磷酸葡萄糖）（磷酸除了与半缩醛羟基成酯外，还可与其他碳原子上的羟基（磷酸除了与半缩醛羟基成酯外，还可与其他碳

50、原子上的羟基成酯，如成酯，如6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖）反应如下：反应如下：二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质（二）（二）.成酯作用成酯作用73HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HOHOHOHOHO OHOHOP POHOHHOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HO O+ H+ H2 2O OOHOHO OP POHOH+葡萄糖

51、葡萄糖磷酸磷酸H H3 3POPO4 41磷酸葡萄糖（酯）磷酸葡萄糖（酯）二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质酯键酯键（二）（二）.成酯作用成酯作用74n单糖的各羟基在不同条件下与不同物质（甲基与乙酰基供单糖的各羟基在不同条件下与不同物质（甲基与乙酰基供体）反应（体）反应（ -OH 上的上的 H 为甲基或乙酰基取代）生成各特定为甲基或乙酰基取代）生成各特定物质，可作相关分析、检测、鉴定；物质，可作相关分析、检测、鉴定；二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质（三）

52、（三）甲基与乙酰化反应甲基与乙酰化反应（四）过碘酸（四）过碘酸反应反应n糖的各连续有相邻羟基的糖的各连续有相邻羟基的C与过碘酸作用，断裂与过碘酸作用，断裂C-C键生成键生成甲酸等物质，可作糖的相关分析、检测、鉴定；甲酸等物质，可作糖的相关分析、检测、鉴定；75 糖苷：糖苷：单糖的半缩醛（酮）羟基与其他含（或非含）羟基单糖的半缩醛（酮）羟基与其他含（或非含）羟基 化合物（醇、化合物（醇、 酚）缩合形的缩醛酚）缩合形的缩醛,。二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质糖基：糖基：糖苷中提供半缩醛羟基的糖（以此命名：若糖是葡糖苷中提供半缩

53、醛羟基的糖（以此命名：若糖是葡 萄糖就称葡萄糖苷、是果糖就称果糖苷）萄糖就称葡萄糖苷、是果糖就称果糖苷）配基配基：糖苷中的其它部分。若配基也是糖，则所成糖苷即：糖苷中的其它部分。若配基也是糖，则所成糖苷即 为二糖；为二糖；糖苷命名：糖苷命名：将配基放在前面，糖部分在后面；将配基放在前面，糖部分在后面；反应如下：反应如下：（五）（五）.成苷作用成苷作用糖苷键：糖苷键：半缩醛羟基与其他含羟基化合物等的羟基缩合形的半缩醛羟基与其他含羟基化合物等的羟基缩合形的 化学键。（化学键。（O-苷键、苷键、N-苷键苷键 ）76HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH H

54、C C2 2OHOHH HC C5 516O OH HOHOH+ HOCH+ HOCH3 3HOHOC C3 3H HCHCH2 2OHOHH HC C4 4OHOHC CH HC C2 2OHOHH HC C5 516O OH HO O+ H+ H2 2O O- D- D-葡萄糖葡萄糖甲醇甲醇甲基甲基-D-D-葡萄糖苷葡萄糖苷糖苷键糖苷键CHCH3 3二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质（五）（五）.成苷作用成苷作用77二二. .单单 糖糖 的的 重重 要要 化化 学学 性性 质质第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质（

55、六）（六）.衍生糖衍生糖衍生（取代）糖衍生（取代）糖：糖经各种反应，形成的各种衍：糖经各种反应，形成的各种衍 生物生物（糖苷、糖醇、糖酸、氨基糖、脱氧糖（糖苷、糖醇、糖酸、氨基糖、脱氧糖） 可游离、聚合；相当于糖的原子或基团被取代可游离、聚合；相当于糖的原子或基团被取代 的产物或看成糖的类似物；有各种重要的生理的产物或看成糖的类似物；有各种重要的生理 功能功能（结构物、生理调节物、代谢底物及产物）（结构物、生理调节物、代谢底物及产物） 78第一节第一节 概述概述第二节第二节 单糖及化学结构单糖及化学结构第三节第三节 单糖的理化性质单糖的理化性质第四节第四节 寡糖寡糖第五节第五节 多糖多糖79第

56、四节第四节 寡糖寡糖 二二 糖糖1 1二二. . 三三 糖糖80（1 1）存在：）存在：植物体内，以甘蔗和甜菜中最高植物体内，以甘蔗和甜菜中最高（2 2）结构：）结构：由一分子葡萄糖由一分子葡萄糖的的C1羟基羟基和一分子果糖和一分子果糖C2上的上的 羟基形成糖苷键羟基形成糖苷键缩合而成；缩合而成；一一. .二二 糖糖 第四节第四节 寡寡 糖糖（一）（一）. .蔗糖蔗糖一一. .二二 糖糖81 命名时配基名称在前，糖名称在后。命名时配基名称在前，糖名称在后。第一个数字代表糖部第一个数字代表糖部分的成苷位置，第二个数字为配基的分的成苷位置，第二个数字为配基的成苷位置成苷位置,最后加一最后加一“苷苷

57、”字字O OCHCH2 2OHOHO OOHCHOHCH2 2CHCH2 2OHOHO O126543345621一一. .二二 糖糖 第四节第四节 寡寡 糖糖（- -葡萄糖葡萄糖- - 2 2，1-1-果糖苷）蔗糖果糖苷）蔗糖（ - -葡萄糖）葡萄糖）（ -果糖）果糖）问题问题如何判断二糖中哪一个是配基？如何判断二糖中哪一个是配基？（一）.蔗糖蔗糖82（3）性质：）性质：蔗糖具右旋性，由于成苷后葡萄糖和果糖蔗糖具右旋性，由于成苷后葡萄糖和果糖的醛基和酮基都丧失，故蔗糖无还原性，也无变旋性；的醛基和酮基都丧失，故蔗糖无还原性，也无变旋性；一一. .二二 糖糖 第四节第四节 寡寡 糖糖判断：判断

58、：在二糖结构中，保留半缩醛羟基的糖即为配基；在二糖结构中，保留半缩醛羟基的糖即为配基； 在蔗糖中，葡萄糖和果糖的半缩醛羟基都参与成苷在蔗糖中，葡萄糖和果糖的半缩醛羟基都参与成苷反应，故互为配基反应，故互为配基因此蔗糖也可命名为：因此蔗糖也可命名为：-果糖果糖-1-1，2-2- -葡萄糖苷葡萄糖苷（一）（一）. .蔗糖蔗糖83（2）结构：）结构：由一分子葡萄糖的半缩醛羟基和另一分由一分子葡萄糖的半缩醛羟基和另一分子葡萄糖的子葡萄糖的C4C4位羟基缩合形成，其配基和糖部分都位羟基缩合形成，其配基和糖部分都为葡萄糖；为葡萄糖；（1）存在）存在：谷物发芽的种子中，是淀粉水解的：谷物发芽的种子中，是淀粉

59、水解的 产物；产物；一一. .二二 糖糖 第四节第四节 寡寡 糖糖结构如下：结构如下：（二）（二）.麦芽糖麦芽糖84n3）.性质：性质：麦芽糖中存在一个半缩醛羟基，故具有还麦芽糖中存在一个半缩醛羟基，故具有还 原性和变旋性；原性和变旋性；一一. .二二 糖糖 第四节第四节 寡寡 糖糖O OCHCH2 2OHOH345621O OCHCH2 2OHOH345621O OOHOH 麦芽糖麦芽糖 （ 葡萄糖葡萄糖-1，4- 葡萄糖苷）葡萄糖苷） 半缩醛羟基半缩醛羟基（二）（二）.麦芽糖麦芽糖85（2）结构：）结构：由一分子葡萄糖由一分子葡萄糖C C4 4的羟基的羟基和一分子半乳糖和一分子半乳糖C C

60、1 1半缩醛羟基半缩醛羟基缩合而成；缩合而成；（1）存在：）存在：主要存在于动物乳汁中；主要存在于动物乳汁中；一一. .二二 糖糖 第四节第四节 寡寡 糖糖（三）（三）.乳糖乳糖86（3）性质：）性质：具有还原性和变旋性，水解后产生葡具有还原性和变旋性，水解后产生葡 萄糖和半乳糖；萄糖和半乳糖；一一. .二二 糖糖 第四节第四节 寡寡 糖糖O OCHCH2 2OHOH345621345621O OCHCH2 2OHOHOHOHO O乳糖乳糖（-葡萄糖葡萄糖-1，4-半乳糖苷）半乳糖苷）（ -半乳糖）半乳糖）（ -葡萄糖）葡萄糖）半缩醛羟基半缩醛羟基（三）（三）.乳糖乳糖87二二. .三三 糖糖