[理学]0901糖类化学0901.ppt

第一章 糖类化学 引言 单糖的结构与性质 重要的单糖和单糖衍生物 寡糖的结构与性质 多糖 糖蛋白及其糖链 引 言 糖类的存在与来源 糖类的生物学作用 糖类的元素组成和化学本质 糖的命名与分类 旋光异构 一. 糖类的存在与来源 糖类广泛地存在于生物界，特别是植物界。 所有生物的细胞皆含核糖 动物血液含有葡萄糖 植物的细胞壁、木质部、棉花的白色棉桃等都由纤维素(cellulose)组成 粮食(谷类)含丰富的淀粉(starch) 地球上糖类物质的根本来源是绿色细胞进行光合作用。 二. 糖类的生物学作用 作为生物体的结构成分 作为生物体内的主要能量物质（淀粉、糖原） 在生物体内转变为其他物质 作为细胞识别的信息分子 三. 糖类的元素组成和化学本质 大多数糖类物质只由碳、氢、氧三种元素组成 “碳水化合物”的由来：糖的实验式为(CH2O)n或Cn(H2O)m，氢氧比为2:1 carbohydrate：糖类物质总称 saccharide：较简单糖类物质 三. 糖类的元素组成和化学本质 四. 糖的命名与分类 通俗名称：葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、棉子糖和壳多糖等。 糖类物质根据他们的聚合度分类： 单糖（monosaccharide） 寡糖（oligosaccharide） 多糖（polysaccharide） 五. 旋光异构 五. 旋光异构 不对称碳原子（asymmetric carbon atom）是指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四面体碳，也称手性碳原子、不对称中心或手性中心，常用C*表示。 构型是指不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向。 五. 旋光异构 对映体（enanthiomer）之间除具有程度相等而方向相反的旋光性和不同的生物活性外，其他物理和化学性质完全相同。 右旋（dextro-）—— D（+）-甘油醛 左旋（laevo-）—— L（-）-甘油醛 单糖的结构与性质 单糖的链状结构 D系单糖和L系单糖 单糖的环状结构 单糖的构象 单糖的物理性质 单糖的化学性质 一. 单糖的链状结构 葡萄糖的化学组成 纯净的葡萄糖，其元素组成是C、H、O，三者比例为40%、6.7%、53.3%。 葡萄糖分子量为180。 葡萄糖分子式为C6H12O6。 一. 单糖的链状结构 葡萄糖的结构式 葡萄糖能和Fehling试剂或其他醛试剂反应，证明葡萄糖分子含有醛基。 葡萄糖能和乙酸酐结合，并产生具有五个乙酰基的衍生物，证明葡萄糖分子含有五个羟基。 葡萄糖经钠汞齐作用，被还原成一种具有六个羟基的山梨醇，而山梨醇是由六个碳原子构成的直链醇，证明葡萄糖的六个碳原子是连成一条直链的。 一. 单糖的链状结构 二. D系单糖和L系单糖 除二羟丙酮外，单糖都含有手性碳原子。 甘油醛含有一个手性碳原子。 所有的醛糖都可以看成是由甘油醛的醛基碳下端逐个插入C*延伸而成。 由D-甘油醛衍生而来的称D系醛糖，由L-甘油醛衍生而来的称L系醛糖。 L系醛糖是相应的D系醛糖互为对映体。 D系醛糖的立体结构 D系酮糖的立体结构 二. D系单糖和L系单糖 己醛糖的三种旋光异构体，两者之间除一个手性碳原子的羟基位置不同，其余结构完全相同。叫做差向异构体（epimer）。 三. 单糖的环状结构 葡萄糖不能与Schiff试剂反应，即不能使被H2SO3漂白了的品红呈现紫红色。 醛类能够与NaHSO3起加成反应，但是葡萄糖不能。 葡萄糖与醛不同，不能与两分子醇而只能与一分子醇反应，不能生成缩醛，只能生成半缩醛。 吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式） D-葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤 四. 单糖的构象 由于绕单键旋转引起的组成原子的不同排列叫做构象。 吡喃糖的构象（椅式、船式） 呋喃糖的构象（信封式、扭形） 五. 单糖的物理性质 旋光性 几乎所有的单糖及其衍生物都有旋光性，许多单糖在水溶液中发生变旋现象。 甜度 甜度通常用蔗糖作为参考物 溶解度 易溶于水，不溶于非极性有机溶剂 六. 单糖的化学性质 异构化 单糖的氧化 单糖的还原 形成糖脎 形成糖酯与糖醚 形成糖苷 单糖脱水 糖的高碘酸氧化 单糖链的延长与缩短 1. 异构化 2. 单糖的氧化 氧化为醛糖酸（可用于糖尿病检测） 醛基被氧化为羧基 氧化为醛糖二酸 醛基与伯醇基均被氧化为羧基 氧化为糖醛酸 伯醇基被氧化为羧基，醛基被保留 3. 单糖的还原 羰基被还原为羟基，成为多元醇称糖醇。 3. 单糖的还原 酮糖被还原时产生一对差向异构体的糖醇 4. 形成糖脎 还原糖与苯肼反应生成含有两个苯腙基的衍生物，称为糖的苯脎即糖脎。 5. 形成糖酯与糖醚 糖的羟基可以转变为酯基或醚基。 成酯：所有的羟基，包括异头碳羟基都能在适当的条件下被酯化。 葡萄糖的乙酰化是测