第二章 糖类化学

第二章   糖类化学

         第一节  糖的概念、分类和命名

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一、糖的概念

糖是一类多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物或衍生物的统称。

二、糖的分类

根据糖类水解程度可分为单糖、寡糖和多糖。 sstp上海科学技术出版社nihao

单糖是只含一个多羟基的醛或酮，如葡萄糖、果糖等；寡糖为2~10个单糖构成，最常见的为双糖，如麦芽糖、乳糖等；多糖为10个以上单糖构成，如淀粉、糖原等。 sstp上海科学技术出版社nihao

三、糖的命名

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糖类大多根据来源命名，如葡萄糖、蔗糖等。 sstp上海科学技术出版社nihao

    第二节  单糖的结构与化学性质

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一、单糖的结构 sstp上海科学技术出版社nihao

（一）葡萄糖 sstp上海科学技术出版社nihao

1．葡萄糖的开链结构和构型

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要点： sstp上海科学技术出版社nihao

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（1）葡萄糖是具有5个羟基1个醛基的己醛糖； sstp上海科学技术出版社nihao

（2）其开链式有4个手性碳原子（C-2~C-5）； sstp上海科学技术出版社nihao

（3）葡糖3左有一羟（不能变动）；

（4）以甘油醛为标准，离C=O碳最远的手性碳原子上的-OH在碳链右侧的为D型，在碳链左侧的为L型。

葡萄糖是手性分子，具有旋光性，有右旋（+）和左旋（-）。天然葡萄糖均为D-（+）。

2．葡萄糖的环式结构 sstp上海科学技术出版社nihao

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在溶液中葡萄糖的环状结构更为稳定。D-葡萄糖C-5上的OH与C-1上的C=O很靠近，易发生分子内加成反应，形成环式半缩醛结构，使C-1也成为手性碳原子，形成两种环式异构体。C-1羟基在右侧的，为α-D-葡萄糖；C-1羟基在左侧的，为β-D-葡萄糖。在溶液中葡萄糖的开链式与环式结构可以互变。

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3．葡萄糖的Haworth透视式 sstp上海科学技术出版社nihao

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溶液中的单糖可有两种Haworth环式结构：一种环式骨架类似于吡喃，称为吡喃糖；另一种类似于呋喃称为呋喃糖。

两种葡萄糖异构体均为吡喃糖，分别命名为α-D-吡喃葡萄糖、β-D-吡喃葡萄糖。见下结构：

规定：从开链或环式写成Haworth式，省略成环碳原子，遵循“左上右下”原则，即将左侧原子或基团写在环的上方，右侧原子或基团写在环的下方。

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4. 葡萄糖的构象 sstp上海科学技术出版社nihao

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由于单键的旋转，使葡萄糖有椅式和船式两种构象，其中椅式构象比较稳定。 sstp上海科学技术出版社nihao

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（二）其他单糖的Haworth结构 sstp上海科学技术出版社nihao

    1. 果糖、半乳糖 sstp上海科学技术出版社nihao

果糖为己酮糖，半乳糖为己醛糖。在溶液中，结合型果糖以呋喃糖形式存在，游离型果糖和半乳糖均以吡喃糖形式存在。结构如下： sstp上海科学技术出版社nihao

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2．核糖、脱氧核糖

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两者都属于含5个碳原子的醛糖，以呋喃糖形式存在。

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二、单糖的主要化学性质

（一）成苷反应

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由环式单糖的半缩醛羟基与其他分子中的羟基缩去1分子水而生成糖苷。其中糖基部分称为糖苷基，非糖部分称为糖苷配基。连接糖苷基和糖苷配基的化学键称为糖苷键。 sstp上海科学技术出版社nihao

（二）成酯反应 sstp上海科学技术出版社nihao

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单糖分子中的羟基能与磷酸生成酯。如甘油醛-3-磷酸、葡糖-6-磷酸。

（三）氧化反应 sstp上海科学技术出版社nihao

       表2-1 葡萄糖氧化反应 sstp上海科学技术出版社nihao

氧化剂 sstp上海科学技术出版社nihao	产物 sstp上海科学技术出版社nihao	氧化剂 sstp上海科学技术出版社nihao	产物 sstp上海科学技术出版社nihao
Ag(NH3)2+ sstp上海科学技术出版社nihao	Ag¯银镜 sstp上海科学技术出版社nihao	稀HNO3 sstp上海科学技术出版社nihao	葡萄糖二酸 sstp上海科学技术出版社nihao
Cu(OH)2 sstp上海科学技术出版社nihao	Cu2O¯砖红色 sstp上海科学技术出版社nihao	[O]/酶 sstp上海科学技术出版社nihao	葡糖醛酸 sstp上海科学技术出版社nihao
Br - H2O sstp上海科学技术出版社nihao	葡萄糖酸 sstp上海科学技术出版社nihao	[O]/酶 sstp上海科学技术出版社nihao	CO2+H2O sstp上海科学技术出版社nihao

 

葡萄糖、半乳糖、核糖等醛糖能与弱氧化剂（托伦试剂或班氏试剂等）进行氧化还原反应，称为还原糖。果糖（酮糖）在碱性条件下能转变为醛糖，因此也是还原糖。但酮糖不能与弱酸性的溴水反应，以此可区分醛糖和酮糖。 sstp上海科学技术出版社nihao

班氏试剂是由硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠配制而成，临床常用该试剂检验尿糖含量，但对葡萄糖反应并非特异性，目前临床上采用特异性很强的葡萄糖氧化酶法检测血液中葡萄糖含量，可排除其他单糖干扰。 sstp上海科学技术出版社nihao

（四）还原反应 sstp上海科学技术出版社nihao

单糖可以被还原为相应的糖醇。如核糖还原为核糖醇，葡萄糖还原为山梨醇，后者过多积聚在晶状体，易引起白内障。 sstp上海科学技术出版社nihao

       

                                                   第三节  重要的双糖 sstp上海科学技术出版社nihao

最重要的双糖包括麦芽糖、蔗糖和乳糖等。

一、麦芽糖 sstp上海科学技术出版社nihao

由两分子D-葡萄糖以α-1,4-糖苷键结合而成的双糖。麦芽糖具有还原性。

麦芽糖

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二、蔗糖 sstp上海科学技术出版社nihao

由1分子a-D-葡萄糖和1分子b-D-果糖以α-1,2-β-糖苷键结合而成的双糖。蔗糖没有还原性。 sstp上海科学技术出版社nihao

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三、乳糖 sstp上海科学技术出版社nihao

由b-D-半乳糖和D-葡萄糖以β-1,4-糖苷键结合而成的双糖。乳糖具有还原性。

乳糖

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第四节  多糖

多糖按其组成成分有同多糖和杂多糖两大类。 sstp上海科学技术出版社nihao

一、同多糖

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同多糖是由一种单糖缩合而成的多聚糖。包括淀粉、糖原和纤维素等。

          表2-2 同多糖特点与作用 sstp上海科学技术出版社nihao

同多糖 sstp上海科学技术出版社nihao	淀粉 sstp上海科学技术出版社nihao	糖原 sstp上海科学技术出版社nihao	纤维素 sstp上海科学技术出版社nihao	右旋糖酐 sstp上海科学技术出版社nihao
基本单位 sstp上海科学技术出版社nihao	葡萄糖 sstp上海科学技术出版社nihao
连接键 sstp上海科学技术出版社nihao	α-1,4-糖苷键（直连） sstp上海科学技术出版社nihao α-1,6-糖苷键（分支） sstp上海科学技术出版社nihao		β-1,4-糖苷键 sstp上海科学技术出版社nihao	α-1,6-糖苷键 sstp上海科学技术出版社nihao
化学性质 sstp上海科学技术出版社nihao	无还原性 sstp上海科学技术出版社nihao
与碘反应 sstp上海科学技术出版社nihao	蓝色 sstp上海科学技术出版社nihao	红褐色 sstp上海科学技术出版社nihao	— sstp上海科学技术出版社nihao	— sstp上海科学技术出版社nihao
特点与作用 sstp上海科学技术出版社nihao	植物多糖 sstp上海科学技术出版社nihao	动物多糖，分支更多更短 sstp上海科学技术出版社nihao	促进胃肠蠕动，帮助消化 sstp上海科学技术出版社nihao	中分子，血浆代用品 sstp上海科学技术出版社nihao

   

    二、杂多糖（略）

由多种单糖或单糖衍生物组成。

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三、糖蛋白与蛋白聚糖（略）

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【本章重点与难点】 sstp上海科学技术出版社nihao

重点：糖和还原糖的概念，葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖、麦芽糖和蔗糖的Haworth式结构，单糖和双糖的主要化学性质，淀粉和糖原的组成、结构特点和主要性质。

难点：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖、麦芽糖和蔗糖的Haworth式结构。 sstp上海科学技术出版社nihao