第一章-糖类化学

第1章糖类化学导学1.了解糖的命名和分类，糖的生物学功能2.了解糖的构象，多糖的结构和性质3.熟悉重要寡糖的结构和性质4.难点：单糖的构型以及葡萄糖的环状结构一、糖的概念*葡萄糖（Glucose）糖主要由碳、氢、氧三种元素构成，是一类多羟基醛、多羟基酮或是它们的缩聚物或衍生物。第一节糖类的概念和分类二、糖类的存在与来源三、糖的生理功能1、是生物体的主要能量来源2、是构成生物体的重要成分3、可为其它物质合成提供碳源血型物质blood-groupsubstance单糖（monosaccharide）自身不能水解成更小分子的多羟基醛或多羟基酮

寡糖（oligosaccharide）由2~6个单糖分子缩合而成多糖（polysaccharide）多个单糖分子缩合而成四、糖的分类（根据其能否被水解）同多糖：由一种单糖组成的多糖；杂多糖：多种单糖或单糖衍生物组成的单糖。醛糖：葡萄糖、半乳糖、（脱氧）核糖按功能基分单糖酮糖：果糖按碳原子数目分：丙糖、丁糖、戊糖、己糖寡糖如双糖（麦芽糖、乳糖、蔗糖）同多糖：淀粉、糖原、纤维素、右旋糖苷多糖杂多糖：透明质酸、硫酸软骨素、肝素（含N或S）（含N）（含N和S）（含N和S）五、糖的命名1、通俗命名：一般根据来源命名。如蔗糖，葡萄糖，果糖。2、所含碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、己糖。3、根据羰基的特点：醛糖、酮糖。第二节单糖的化学结构⒈葡萄糖的开链结构和构型⒉葡萄糖的环式结构⒊葡萄糖的Haworth透视式⒋葡萄糖的构象一、Glucose的链状结构1.手性碳原子（不对称碳原子）4个价键与4个不同的原子或原子团相连接的碳原子2、旋光性：指物质能使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质。左旋：l或（—）；右旋：d或（+）[α]D=—————×100tαDtc×L旋光异构体、对映异构体羟基在右边羟基在左边构型：原子或基团在空间的相对分布或排列。如何判定单糖的构型呢？例如葡萄糖。离羰基最远的手性碳原子上的羟基位置来判定单糖的构型。D-Glc单糖的旋光异构体

单糖的旋光异构体

理论上含有n个手性碳原子的单糖有2n个旋光异构体。****如Glc，开链结构有24=16个旋光异构体。天然葡萄糖均为D型思考题：单糖的D、L构型与旋光性的（d、l）有何关系？小结旋光性：指物质能使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质。手性碳原子：4个价键与4个不同的原子或原子团相连接的碳原子。构型的判定：离羰基最远的手性碳原子上的羟基位置来判定单糖的构型。二、单糖的环状结构1、变旋性：旋光度自行改变的性质。α-D-葡萄糖D-葡萄糖β-D-葡萄糖

36%0.024%64%+112°+18.7°

平衡后

（变旋现象）*

+52.7°2、单糖的半缩醛形式葡萄糖以半缩醛形式存在。α-葡萄糖β-葡萄糖α-和β-糖互为端基异构体，也叫异头物。D-葡萄糖在水介质中达到平衡时，β-异构体占63.6％，α-异构体占36.4％，以链式结构存在者极少。α-葡萄糖β-葡萄糖3.葡萄糖的环状结构O半缩醛羟基仍具有醛基的还原性①碳原子按顺时针方向编号，氧位于环的后方；②环平面与纸面垂直，粗线部分在前，细线在后；③将费歇尔式中左右取向的原子或集团改为上下取向，原来在左边的写在上方，右边的在下方；④D-型糖的末端羟甲基在环上方，L－型糖在下方；⑤半缩醛羟基与末端羟甲基同侧的为β-异构体，异侧的为α-异构体.Haworth透视式4.环状结构与链状结构的关系二者是同分异构体晶体状态和水溶液中绝大部分是环状水溶液中可以互变四、葡萄糖的构象构象：当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。小结变旋性：旋光度自行改变的性质。葡萄糖以环状半缩醛形式存在环状结构：C1醛基和C5-OH在空间位置上很靠近，易起分子内亲核加成反应，生成环式半缩醛结构化合物。

异头物的构型：根据半缩醛羟基与伯醇基邻近的手性碳原子的羟基的相对位置。第三节单糖的性质1.物理性质（1）旋光性与变旋性除二羟丙酮外，所有的糖都有旋光性。旋光性是鉴定糖的重要指标。二羟丙酮无旋光性(2).甜度

以蔗糖的甜度为100。果糖为173.3，葡萄糖74.3，乳糖为16。(糖精并非糖类)(3).溶解度

单糖分子中有多个羟基，增加了它的水溶性，尤其在热水中溶解度极大。但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。邻苯甲酰磺酰亚胺

2.化学性质氧化——糖酸、糖醛酸还原——糖醇酯化——磷酸酯聚合——成苷单糖是多羟基醛或酮，因此具有醇羟基和羰基的性质。（1）氧化反应所有单糖都具有还原性Fehling氏反应Tollen氏反应（银镜反应）1、糖的概念及分类（什么是糖？如何分类？）2、单糖的旋光性与开链结构（重点）旋光性（d、l）→手性碳原子→构型（D、L）→如何判断单糖的构型？3、单糖的变旋性与环状结构（难点）变旋性→环状半缩醛（半缩醛羟基）→异头物（α、β）→如何辨别异头物4、单糖的性质（1）旋光性：除二羟丙酮外，所有单糖都具有旋光性；能成环状结构的单糖都具有变旋性。（2）所有的单糖都具有还原性，都是还原糖。（3）葡萄糖的氧化产物：葡萄糖酸、葡萄糖醛酸、葡萄糖二酸知识点回顾2.化学性质氧化——糖酸、糖醛酸、糖二酸还原——糖醇酯化——磷酸酯聚合——成苷单糖是多羟基醛或酮，因此具有醇羟基和羰基的性质。（2）、还原反应单糖与强酸共热，可脱水生成糠醛。（3）.脱水作用（4）、酯化反应（4）成苷反应

糖苷：单糖半缩醛羟（酮）基可其他含羟基的化合物失水缩合而形成缩醛式衍生物。糖苷由糖和非糖部分组成，非糖部分叫做配基。糖和糖苷配基之间连接的键（如C—O—C）称为糖苷键。第四节寡糖的结构和性质二糖的结构：由两分子单糖失去一分子水缩合而成，两个单糖之间通过糖苷键连接。重要的二糖的结构组成1.蔗糖（sucrose）α

，β-（1，2）糖苷键α-Glc(1→2)β-Fru非还原性→非还原糖水解产物：Glc+Fru2.麦芽糖（maltose）14α-Glc(1→4)Glc半缩醛羟基还原性→还原糖水解产物：GlcGlcGlcα-(1,4)糖苷键14143.乳糖（lactose）14β-半乳糖β-1，4糖苷键葡萄糖Glcβ(1→4)Gal还原性→还原糖水解产物：Glc+Gal存在于哺乳类动物乳汁中：人乳含乳糖7％，牛奶中含乳糖4.2％，山羊奶含乳糖4.6％第四节多糖1.淀粉由D-葡萄糖单体组成的同聚物。包括直链淀粉和支链淀粉两种类型，为植物中糖类的主要贮存形式。

（1）直链淀粉α（1→4）糖苷键二糖单位：麦芽糖还原端还原性非还原端空间结构200~980葡萄糖分子可溶于热水遇碘呈蓝色淀粉水解最终生成葡萄糖，水解程度可用碘加以检测6Glc（2）支链淀粉

α（1→6）糖苷键

α（1→4）糖苷键二糖单位：麦芽糖，异麦芽糖空间结构600~6,000个糖分子遇碘呈红色（3）淀粉的水解（3）淀粉水解淀粉→糊精→麦芽糖→葡萄糖

蓝蓝紫→红色无色无色2.糖原“动物淀粉”

结构与支链淀粉类似；遇碘为红色；人体中的血糖浓度是定值（80～120毫克/dL）血糖糖原合成血糖糖原分解思考题？支链淀粉和糖原为什么具有高度分支？3.纤维素（cellulose）（植物细胞壁结构多糖）（一大类生物资源）葡萄糖β（1→4）糖苷键连接而成的无分支的多糖8000~10000分子二糖单位：纤维二糖4.甲壳素N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）β-1,4糖苷键N-氨基葡萄糖β-1,4糖苷键1.梅雁牌壳聚糖片(广东梅县梅雁蓝藻有限公司卫食健字(2002)第0257号)2.久卫牌壳聚糖胶囊(江苏江山制药有限公司国食健字G20100448)3.新星牌壳聚糖干粉(徐州新星生物制品有限公司卫食健字(1999)第0317号)4.蓝湾牌壳聚糖胶囊(厦门蓝湾科技有限公司国食健字G20100088)5.艾兰得牌壳聚糖胶囊(江苏江山制药有限公司国食健字G20080670)6.罗麦R壳聚糖胶囊(天津市久康生物工程开发有限公司国食健字G20100361)7.新星牌壳聚糖胶囊(徐州新星生物制品有限公司卫食健字(1999)第0583号)8.清大卫仕牌壳聚糖胶囊(山东卫康生物医药科技有限公司国食健字G20050738)9.天六元牌壳聚糖胶囊(北京生命之光科技发展有限责任公司卫食健字(1999)第110号)10.翔誉牌壳聚糖胶囊(莱州市甲壳粉厂国食健字G20050470)11.康尔牌壳聚糖胶囊(盐城经济开发区天元实业有限公司卫食健字(2000)第0012号)12.金鳕康牌壳聚糖胶囊(北京市恒物生物工程有限公司国食健字G20041347)13.金夕健牌壳寡糖壳聚糖胶囊(天津金夕健生物工程有限公司国食健字G20100463)14.卫奥开牌海参壳聚糖胶囊(大连太平洋海龙科技有限公司国食健字G20090501)15.正珍康福因牌卵蛋白酶解物壳聚糖胶囊(上海鸿彬保健品有限公司国食健字G20100319)本章小结

课后作业双糖组分糖苷键还原性蔗糖Glc，Fruα,β-（1,2）-麦芽糖Glcα-（1,4）+乳糖Glc，Gslβ-（1,4）+多糖组分糖苷键双糖单位直链淀粉Glcα-（1,4）麦芽糖支链淀粉Glcα-（1,4）α-（1,6）麦芽糖异麦芽糖糖原Glcα-（1,4）α-（1,6）麦芽糖异麦芽糖几丁质GlcNAcβ-（1,4）知识点回顾英国开发出高效分解纤维素制造生物燃料的方法如何分解纤维素一直是个难题。英国研究人员最新发现了一种能够高效分解纤维素的方法，有望在工业上大规模用纤维素制造生物燃料。英国约克大学等机构的研究人员在新一期美国《国家科学院学报》上报告说，他们从真菌中发现了一种名为ＧＨ６１的酶，它能够在铜元素的帮助下以较高的效率分解纤维素，使其降解为乙醇，然后用以制造生物燃料。科学家们在沙雷菌（Shewanella

oneidensis）的细胞壁上发现一种微型“天线”，利用这些“天线”释放新陈代谢产生的多余能量，保持能量在细胞中的流动，从而维持细胞活力。

1.纤维素是由________________组