糖类化合物分析和总结.docx

第十五章 糖类化合物 【学习要求】： 1、了解糖的来源和分类，纤维二糖、乳糖、海藻糖、来源，结构和性质。 2、熟悉糖的变旋现象、糖命名规则。 3、掌握单糖的物理和化学性质，掌握麦芽糖、蔗糖、淀粉的结构和性质 【教学重点】： 1、糖的变旋现象和命名规则 2、单糖的物理和化学性质以及麦芽糖、蔗糖、淀粉的结构和性质 【教学难点】： 1、糖的变旋现象和命名规则 2、麦芽糖、蔗糖、淀粉的结构和性质 【教学过程】 引言 1、糖类化合物的涵义： 是多羟基醛或者多羟基酮，或者水解后能生成多羟基醛成多羟基酮的化合物。 备 注 因这类化合物都是由 C、H、O 三种元素组成，且 2、糖的存在与来源： 都符合 C (H O) n 2 m 的通式，所 由绿色植物的光合作用而产生。如自然界中分布最广泛的葡萄糖，就是植物靠太阳提供的能量，在叶绿素的催化下，利用 CO2 和 H2O 合成的。3、糖的分类 以习惯上称之为 碳水化合 物。 但有的糖不符合碳水化合物的比例，例如： 鼠李糖 C H O （甲基 5 12 5 根据其单元结构分为： 糖）；脱氧核糖 C H O 。 5 10 4 单糖 — 不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。 低聚糖— 含 2~10 个单糖结构的缩合物。以二糖最为多见，如蔗糖、麦 有些化合物的组成符合 碳水化合物的比例，但不是糖。例如： 芽糖、乳糖等。 甲酸（ CH O ）、乙酸 2 2 多糖 — 含 10 个以上单糖结构的缩合物。如淀粉、纤维素等。 （C H O ）、乳酸（C H O ） 2 4 2 等。 3 6 3 § 15~1 单 糖 一、单糖的构型 糖一般使用俗名，并常用Fischer 投影式表示糖的结构，采用D- 和 L- 表示构型异构，即：以距醛（酮）基最远的手性碳原子为中心，如与 D-甘油醛结构相似的为 D-构型糖，相反则为 L-构型糖 以葡萄糖为例，它是含五羟基的已醛，含有4 个手性 C，因此，旋光异构体数目 N=24=16，其中 D-型 8 种，L-型 8 种，D-葡萄糖是其中的一种。 由糖的定义可知，糖结构中含有羟基和羰基，所以糖在一定条件下可以发生氧化还原反应，亲核加成反应， 成醚和酯化反应等。 绝大多数具有一个或一个以上的手性中心，因此具有多种立体异构体和旋光活性。 葡萄糖的构型如下： CHO CHO H OH HO H HO H H OH H OH HO H H OH HO H CH OH 2 CH OH 2 D-(+) 葡萄糖 L ( ) 葡萄糖 糖的构型一般用费歇尔式表示，但为了书写方便，也可以写成省写式。其常见的几种表示方法为： CHO H OH HO H H OH H OH CHO OH HO OH OH CHO CH OH CH OH CH OH 2 2 2 二、糖的环状结构及其表示方法 1、变旋光现象， 如： D-葡萄糖晶体 常温下结晶而得 高温下（110℃）结晶而得 m.p． 146℃ 150℃ 新配溶液的[α ] +112° +18.7° D 新配溶液放置 [α ] 逐渐减少至 52.7° [α ] 逐渐增高至 52.7° D D 变旋现象 根据以上情况推断，D-葡萄糖存在两个异构体，这两个异构体可以通 过溶解再结晶的过程定量地互相转换。 两种构型可通过开链式相互转化而达到平衡： 单糖的开链结构能说明它的许多化学性质，但有很多现象不能解释，如用环状结构，则可以得到解释。 [如何解释该现象呢？] 这是因为葡萄糖分子中的醛基与羟基可以反应形成环状的半缩醛结构，原醛基的碳成为手性碳原子，这个手性碳原子上的半缩醛羟基可以有两种空间取向，因此有两个异构体（α 型和β 型）。 H OH C  H O HO H C C ② 单糖只能与一分子醇生成缩醛（说明单糖是一 O HO OH O 个分子内半缩醛结构）。 OH③不与 NaHSO 反应 OH 3 OH （这说明单糖分子内无典型 CH OH CH OH CH OH 的醛基，主要以半缩醛环状 2 2 2 α 型 开链式 36.4% 0.0026% 112° β 型 63.6% 18.7° 结构形式存在）。 1925~1930 年，由X 射线等现代物理方法证明，葡 α 构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。 β52.7° β 构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在不同的两侧。 α -型糖与β -型糖是一对非对映体，α -型与β -型的不同在于 C1 的构型，故又称为端基异构体和异头物。 萄糖主要是以环状半缩醛结构存在的。 这就是糖具有变旋光现象的原因。 2、环状结构的表示方法： 将链状结构书写成环状结构的步骤如下： 先画出垂直于纸面的六元（五元）杂环，氧原子一般位于后方（ 若六元杂环