糖化學(xué)精品課件

1、關(guān)于糖的化學(xué)第一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月前言 糖的概念、分類和命名一、定義與組成 三、功能二、分類和命名第二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月糖類物質(zhì)以前統(tǒng)稱為碳水化合物 糖類由碳、氫、氧三種元素組成，可由實(shí)驗(yàn)式Cn(H2O)m表示；如葡萄糖C6H12O6 =(CH2O)6。由于式中碳?xì)浔壤c水相同，故過去將糖類稱為碳水化合物。一.糖 的 定 義 糖類是自然界含量最豐富的有機(jī)物質(zhì)，淀粉和纖維素是植物中的主要糖類，而動物和人體中則含有糖原，此外在動植物和微生物中還存在一些復(fù)雜的糖類。第三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月定義但甲醛(CH2O)1、乙酸(CH2O)

2、2 、乳酸(CH2O)3等不屬于糖類，也符合此實(shí)驗(yàn)式而脫氧核糖(C5H10O4)，鼠李糖(C6H12O5)等糖類碳?xì)浔壤植皇?：1故“碳水化合物”一詞用于糖類并不確切一.糖 的 定 義糖類是一類多羥基醛或多羥基酮以及它們的縮聚物和衍生物。第四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月醛糖 酮糖HC =O(CHOH)nCH2OHCH2OHC=O(CHOH)n多羥醛（酮）是指含有兩個或以上的羥基的醛或酮n=1 甘油醛 二羥丙酮 就是最簡單的兩種單糖（含三個碳原子）P5第五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月CHOCH2OHCHOHCHOCH2OHCHOHCH2OHCHOHCH3COCH2O

3、HCHCH2OHCH2OH下列哪些屬于糖類化合物？（1）( 2 )（3）（4）（1）和（3）不是糖類化合物， （2）， （4）是糖類化合物問題第六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、糖的分類和命名糖的分類 根據(jù)是否水解以及水解產(chǎn)物情況分為：單糖：不能再被水解為更小的糖。又分為醛糖和酮糖。可再分為丙糖庚糖等,是寡糖及多糖的基本結(jié)構(gòu)單位。寡糖: 又稱低聚糖，是由幾個（一般為2-10個）單糖分子脫水縮合而成的化合物。其中以二糖最為重要。多糖：是由許多（一般為10個以上）單糖分子脫水縮合而成的高分子化合物。（同多糖、雜多糖）糖的命名 大多數(shù)糖是根據(jù)其來源采用俗名命名。如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳

4、糖等。 第七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三.糖類物質(zhì)的生物學(xué)功能（1）提供能量； 人體維持正常生理活動所需能量的70%以上是由糖氧化供給。 如淀粉、糖原通過氧化而放出大量的能量，以滿足生命活動的需要。（2）作為物質(zhì)代謝的碳骨架； 可轉(zhuǎn)化為非糖物質(zhì)，與蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)組成復(fù)合糖。（3）構(gòu)成細(xì)胞和組織的骨架； 植物秸桿中的纖維素；細(xì)胞間質(zhì)中的粘多糖（4）具有其它重要的生物學(xué)活性。 如抗體，信號傳遞，細(xì)胞識別第八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 單 糖 第九張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月單糖一.定義和分類 單糖（monosaccharides）不能水解成更

5、小分子的糖。根據(jù)所含碳鏈的長短單糖分為以下幾種：丙糖(triose)丁糖(butose)戊糖（pentose)己糖(hexose)葡萄糖(glucose)果糖(fructose)核糖(ribose)脫氧核糖(deoxyribose)D-赤蘚糖第十張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、葡萄糖結(jié)構(gòu) （一）開鏈結(jié)構(gòu) 葡萄糖的分子式為C6H12O6 ， 為典型的六碳醛糖。第十一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月異丁醇OHCH3CCH2CH3 H例CH2OHHCOHCHO甘油醛除二羥丙酮外，所有單糖都帶有一或多個不對稱C*（1）手性碳原子：又稱不對稱碳原子，是指4個價鍵上連接了4個不同

6、的原子或基團(tuán)的碳原子，用C表示第十二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 對于甘油醛的手性碳原子而言，羥基可以在左或在右，但代表兩種不同的物質(zhì)。（2）構(gòu)型常用費(fèi)歇爾投影式表示，有兩種，用D/L標(biāo)記法表示。p6人為規(guī)定:羥基在手性碳原子的右邊為D型，羥基在左邊的為L型D甘油醛L甘油醛CH2OHHCOHCHOCH2OHHOCHCHO例第十三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月費(fèi)希爾投影式透視式第十四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月通常以單糖的開鏈結(jié)構(gòu)來表示其D，L-構(gòu)型，所有單糖都具有旋光性，但二羥丙酮例外由于單糖為多羥基醛或酮,因此具有一個以上不對稱碳原子,當(dāng)單糖有多個不對

7、稱碳原子時，其構(gòu)型規(guī)定如下：將單糖的醛基或酮基寫上方，碳原子依次往下，以距醛基（或酮基）最遠(yuǎn)的不對稱碳原子為準(zhǔn)，羥基在左為L-型，羥基在右為D-型第十五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月D六碳糖：L例構(gòu)型羥基命名下列糖的構(gòu)型HOCHCH2OHHCOHHCOHCOHHCOH葡萄糖HOCHCH2OHHCOHCH2OHCOHOCH果糖醛基酮基162345162345第十六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 定義甘油醛異構(gòu)體的比旋光度數(shù)值相等，但方向相反，分別為左旋與右旋（3）凡含有手性碳原子的旋光性物質(zhì)具有旋光異構(gòu)體規(guī)定使偏振光左旋記為（-），右旋記為（+）。手性分子溶液可以使通過溶

8、液的偏正面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為旋光性，旋轉(zhuǎn)的角度值稱為旋光度。一定條件下的旋光度稱為比旋光度。是手性分子的特征常數(shù)。第十七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)某種D-糖溶于水時，能夠預(yù)測其旋光性是左旋（-）還是右旋（+）嗎？構(gòu)型D-，L-是人為規(guī)定的，與旋光性無關(guān)，旋光性（+）、（-）是測得的，兩者之間無必然聯(lián)系。 羥基在右的D-型物質(zhì)的旋光性不一定是右旋(+) 問題無法預(yù)測第十八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月CH2OHHCOHCHOHCOH四碳糖含兩個不對稱碳原子，如圖： 因此含有多個不對稱碳原子的單糖其旋光異構(gòu)體就不止兩個例其異構(gòu)體如下：第十九張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于

9、2022年6月1和2，3和4為對映異構(gòu)體，1和3，4或2和3，4為差向異構(gòu)體，彼此物理和化學(xué)性質(zhì)不同 P7D-赤蘚糖 （1）CH2OHHCOHCHOHCOHL-蘇阿糖 （4）CH2OHHOCHCHOHCOHD-蘇阿糖（3）CH2OHHCOHCHOHOCHL-赤蘚糖（2）CH2OHHOCHCHOHOCH第二十張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月故含兩個不對稱碳原子的四碳糖有4個異構(gòu)體五碳糖含三個不對稱碳原子，有8個異構(gòu)體單糖分子中含n個不對稱碳原子時，則有2n個旋光異構(gòu)體。第二十一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2.六碳的酮糖具有幾個旋光異構(gòu)體？問題酮糖結(jié)構(gòu)如下：HOCHCH2O

10、HHCOHCH2OHCOHCOH則酮糖有3個不對稱碳原子，即有8個旋光異構(gòu)體16234523 =8第二十二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月葡萄糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1.葡萄糖是含有5個羥基、1個 醛基的己醛糖； 2.含有4個手性碳原子（C-2、 C-3、C-4和C-5）； 3.第5號C原子上的-OH位于右 側(cè)，屬于D構(gòu)型的葡萄糖； 4.具有旋光性和旋光異構(gòu)體。 HCH2OHOHCHOCCH2OHOHHCCHOD-甘油醛D-葡萄糖第二十三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）葡萄糖的環(huán)式結(jié)構(gòu) D-葡萄糖C-5羥基與C-1醛基發(fā)生分子內(nèi)的加成反應(yīng)，形成環(huán)式半縮醛結(jié)構(gòu)。第二十四張，PP

11、T共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月醛基成環(huán)后新出現(xiàn)的羥基叫半縮醛羥基，此羥基的引入使C1原子成為不對稱碳原子，故此羥基的位置左右可引起不同的構(gòu)型HOC3HCH2OHHC4OHCHC2OHHC516OHOH1.環(huán)式結(jié)構(gòu)的構(gòu)型半縮醛羥基第二十五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月凡半縮醛上的羥基在環(huán)右側(cè)的命名為-構(gòu)型，-OH在環(huán)左側(cè)的命名為-構(gòu)型HOC3HCH2OHHC4OHCHC2OHHC516OHOHHOC3HCH2OHHC4OHCHC2OHHC516OHOHD吡喃葡萄糖D吡喃葡萄糖OH決定構(gòu)型的羥基半縮醛羥基例2.環(huán)式結(jié)構(gòu)的構(gòu)型OH第二十六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月C-

12、1通過加成得到的羥基叫半縮醛羥基；與C-1相連的-H和-OH有兩種可能排列方式，-OH在環(huán)右側(cè)的命名為-構(gòu)型，-OH在環(huán)左側(cè)的命名為-構(gòu)型；在水溶液中，開鏈結(jié)構(gòu)與兩種環(huán)式結(jié)構(gòu)的葡萄糖形成一個動態(tài)平衡。葡萄糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：第二十七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月以葡萄糖為例,單糖的成環(huán)方式有兩種:天然葡萄糖多以吡喃式結(jié)構(gòu)存在（三）葡萄糖的Haworth透視式 吡喃式成環(huán)（六元環(huán)）呋喃式成環(huán)（五元環(huán)） 在水溶液中，兩種環(huán)式結(jié)構(gòu)通過開鏈結(jié)構(gòu)互變，形成一個動態(tài)平衡體系。第二十八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月HOCHCH2OHHCOHHCOHCOHHCOHHOC3HCH2OHHC4O

13、HCHC2OHHC516OHOH吡喃式成環(huán)：（六元環(huán)）P6 D-吡喃葡萄糖（半縮醛式）D-葡萄糖吡喃HCHCCHCHOCH2162345第二十九張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月HOCHCH2OHHCOHHCOHCOHHCOHHOC3HCH2OHHC4CHC2OHHC5OH16OHOH呋喃式成環(huán)：（五元環(huán)）D-葡萄糖 D-呋喃葡萄糖（半縮醛式）呋喃HCHCCHCHO165432第三十張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.環(huán)狀結(jié)構(gòu)的Haworth式 在Fischer式環(huán)狀結(jié)構(gòu)中過長的氧橋顯得不合理且不美觀，故多采用另一種書寫法即Haworth式透視式結(jié)構(gòu)表示糖的環(huán)式結(jié)構(gòu)更合理。六

14、元環(huán)五元環(huán) 氧原子分別位于六元環(huán)的右上角和五元環(huán)中間.環(huán)外的基團(tuán)或原子寫在環(huán)的上面或下面如圖：OO第三十一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）直鏈結(jié)構(gòu)右邊的羥基寫在環(huán)的下面，左邊的羥基寫在環(huán)的上面（記為左上右下）,氫原子位置不予考慮由Fischer式變換為Haworth式的書寫規(guī)定如下：環(huán)狀結(jié)構(gòu)的Haworth式（2）如果直鏈環(huán)向右則環(huán)外的碳原子寫在環(huán)之上，反之在環(huán)之下, （記為右上左下） （酮糖C1例外）第三十二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月HOC3HCH2OHHC4OHCHC2OHHC516OHOHOHOHOHHHOHHOHHCH2OH654321D吡喃葡萄糖Fis

15、cher式Haworth式環(huán)外碳原子環(huán)在右半縮醛羥基例還原性第三十三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月HOCHCH2OHHCOHCH2OHCOHCOH654321OOHHOCHCH2OHHCOHCH2OHCHC654321D果糖例果糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)(C2C5呋喃型)HOHHHOOOH半縮醛羥基D呋喃果糖Fischer式Haworth式D呋喃果糖半縮醛羥基環(huán)外碳原子環(huán)外碳原子環(huán)在右5432HHOCH261CH2OH 第三十四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月HOCHCH2OHHCOHCH2OHHOCHCO654321HOHHHO6HHOCH25432OOH 1CH2OH D呋喃果糖F

16、ischer式環(huán)外碳原子半縮醛羥基環(huán)外碳原子半縮醛羥基環(huán)在右Haworth式 D呋喃果糖第三十五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月船式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH葡萄糖的構(gòu)象：吡喃葡萄糖有椅式和船式等構(gòu)象，其中椅式構(gòu)象比較穩(wěn)定。第三十六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月OH縮醛核糖戊糖 核糖和脫氧核糖都是五碳醛糖，也具有開鏈結(jié)構(gòu)和環(huán)式結(jié)構(gòu)，在核酸分子中都以呋喃糖形式存在。P8第三十七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三、單糖的主要化學(xué)性質(zhì)（一）成苷反應(yīng) 單糖的半縮醛羥基可與其他分子中的羥基(或活潑氫原子)縮合，

17、生成糖苷(glycoside)。第三十八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 在糖苷中，若糖的成分是葡萄糖就稱葡萄糖苷，是果糖就稱果糖苷。糖苷中的非糖部分稱為糖苷配基，若配基也是糖，則所成糖苷即為二糖 糖苷有許多都作為藥物和工業(yè)原料。目前使用的植物性藥劑大多是糖苷。糖苷有多種藥理作用，包括強(qiáng)心、利膽、利尿、致瀉、抗菌、抗癌等糖苷的命名和功能第三十九張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）成酯反應(yīng)單糖中的半縮醛羥基易與磷酸等酸類物質(zhì)發(fā)生脫水成酯的反應(yīng)。最常見的酸是磷酸,產(chǎn)物為磷酸葡萄糖第四十張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在堿性條件下，以Cu2+為氧化劑，糖將Cu2+還原

18、為Cu+ ，自身變?yōu)樘撬幔ㄈ┭趸磻?yīng) 單糖都具有還原性，可使某些金屬離子還原，這些糖稱為還原糖可用兩種反應(yīng)來測定還原糖RCHO+2Cu2+5OH-RCOO-+2Cu2O+3H2O反應(yīng)產(chǎn)生的Cu2O磚紅色沉淀可通過定量測定來定糖1.Fehling反應(yīng)p9第四十一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）氧化作用 以銀氨離子為氧化劑，當(dāng)有還原糖存在時，可發(fā)生銀鏡反應(yīng)，試管壁上有銀沉積RCHO+2Ag(NH3)2+2OH-RCOO-+2Ag+3NH3+ NH4+H2O2.Tollen反應(yīng)3.酶促反應(yīng) 在肝臟內(nèi)，葡萄糖經(jīng)酶促氧化生成葡萄糖酸，后者具有保肝解毒作用。第四十二張，PPT共六十八頁，

19、創(chuàng)作于2022年6月葡萄糖3種氧化方式第四十三張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）還原反應(yīng) 葡萄糖C1醛基可還原為羥基而生成山梨醇，后者積聚在糖尿病患者的晶狀體中，可引起白內(nèi)障。木糖 木糖醇O單糖可以被還原為相應(yīng)的糖醇。第四十四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（五）異構(gòu)反應(yīng)一種單糖或磷酸酯可以異構(gòu)成另一種單糖或其磷酸酯。P10第四十五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月其中最重要的是二糖，常見的有：二糖 寡糖(oligosaccharides)一般易溶于水，具有甜味，是由210個單糖分子縮合而成的化合物；各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。蔗糖(sucrose)麥芽糖

20、(maitose)乳糖(lactose)第二節(jié) 重要的雙糖第四十六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1、麥芽糖(maltose)性質(zhì)： 具有還原性；兩分子葡萄糖 麥芽糖(maltose)存在于谷物發(fā)芽的種子中，也是淀粉水解的產(chǎn)物；2分子-葡萄糖通過-(1-4)-糖苷鍵結(jié)合而成。半縮醛羥基第四十七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2、乳糖(lactose) 乳糖(lactose)主要存在于動物乳汁中。結(jié)構(gòu)： 兩種異構(gòu)體。D-葡萄糖和-半乳糖按(1-4)糖苷鍵 相連性質(zhì)：具有還原性；半縮醛羥基第四十八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3、蔗糖 (sucrose) 蔗糖(su

21、crose)廣泛存在于植物體內(nèi)，以甘蔗和甜菜中最高。性質(zhì)：無還原性 葡萄糖 果糖-1，2- -糖苷鍵 無半縮醛羥基第四十九張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 多糖的化學(xué) 多糖(polysaccharides)是一類高分子化合物，在自然界分布極廣，按照組成成分可分為同多糖和雜多糖兩大類。常見的同多糖有：由同一種單糖組成的多糖。同多糖淀粉(starch)纖維素(cellulose)糖原(glycogen) 雜多糖由一種以上單糖或其衍生物組成，如半纖維素、糖胺聚糖（常見的有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素、血型物質(zhì)）等。第五十張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月同多糖雜多糖直鏈 支鏈直

22、鏈 支鏈第五十一張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）淀粉：淀粉廣泛存在于植物界，人類食物中的糖類大部分是淀粉-D-葡萄糖 ，-1,4-糖苷鍵 直鏈淀粉（-amylose）-1,4-糖苷鍵支鏈淀粉（amylopectin） -1,4-糖苷鍵 -1,6-糖苷鍵一、同多糖分子長鏈有規(guī)則地卷曲成螺旋狀；第五十二張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月淀粉的性質(zhì)遇碘顯紫藍(lán)色，這與淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān) 聚合度 6 20左右 20-60 大于60 顏 色 無 色 紅 色 紫 色 藍(lán) 色淀粉本身不溶于水，但與酸慢慢作用（7天），可變成可溶性淀粉。但無還原性。 淀粉（starch）第五十三張，PPT

23、共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月問題1為什么在多糖中的葡萄糖單位稱為殘基？ 因?yàn)樵趩翁情g形成糖苷鍵時要失去一分子水，除末端的單糖外，所有的單糖都失去一個水分子，因此稱為殘基 葡萄糖的分子量為180，在形成糖苷后殘基的平均分子量即為18018=162第五十四張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月直連淀粉有多少還原端和非還原端？枝鏈淀粉有多少還原端和非還原端？直連淀粉有一個還原端和一個非還原端支連淀粉有一個還原端和n+1個非還原端, n為分支數(shù)問題2第五十五張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）糖原（glycogen）性質(zhì)： 遇碘變紅褐色，無還原性；與淀粉一樣，也由D-葡萄糖組成。 糖原又稱為動物淀粉，主要存在于肝臟(肝糖原)和肌肉(肌糖原)中，結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，分支比支鏈淀粉更短更密。第五十六張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）纖維素（cellulose）自然界中含量最多的一種多糖，是植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分。纖維素由D-葡萄糖通過-1,4-糖苷鍵相連而成的無分支的多糖?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不容易被水解，無還原性，是非還原糖。 第五十七張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十八張，PPT共六十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、雜