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第三章 糖和糖苷

H
+
O OR
+ H+
O OR
- ROH
中间体
+
H2O
O
+
OH 2
- H+
O
H,OH
O
O
+H
半椅式
H
阳碳离子
六、苷键的裂解 酸水解的规律:
㈠酸催化水解反应
⑴苷原子不同,酸水解难易顺序:N > O > S > C (C-苷最难水解,从碱度比较也是上述顺序) ⑵呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。
因五元呋喃环的颊性使各取代基处在重叠位置,
单糖极性 > 双糖极性
(与羟基和碳的分担比有关,即按-OH/C的分担
情况而定)
苷——亲水性(与连接糖的数目、位置有关)
苷元——亲脂性
四、糖和苷的物理性质 ㈡味觉 ①单糖~低聚糖——甜味。 ②多糖——无甜味 (随着糖的聚合度增高,则甜味减小)
③苷类——一般无味,也有苦、甜等
(人参皂苷)(甜菊苷)
四、糖和苷的物理性质
㈢旋光性及其在构型测定中的应用 具有多个不对称碳原子——用于苷键构 型的测定(即α、β苷键)。 多数苷类呈左旋,水解后的糖常呈右旋。 利用旋光性 → 测定苷键构型
五、糖的化学性质 ㈠氧化反应
㈠氧化反应
单糖的分子有醛(酮)、伯醇、仲醇和邻二醇 等结构,氧化条件不同其产物也不同。 如:
COOH
CHO
COOH
一、概述 单糖:不能水解的最简单的多羟基内半缩醛(酮)。 如葡萄糖等。 低聚糖:水解后生成 2 ~ 10个单糖分子的糖。 如:蔗糖(D-葡萄糖-D果糖) 麦芽糖(葡萄糖1→4葡萄糖)
多糖:水解后能生成多个单分子的,称为多糖。
如:淀粉、纤维素等
二、结构类型 ㈠糖的表示式 单糖是多羟基醛或酮。从三碳糖至八碳糖天然
二酮和某些活性次甲基等结构。
五、糖的化学性质 邻羟基:
H R C H C R'
㈠氧化反应
IO4
R-CHO
+
R'-CHO
OH OH
H C
H C
H
2 IO4
R-CHO
C
+
R'-CHO
+
HCOOH
OH OH OH
五、糖的化学性质
㈡糠醛形成反应
㈡糠醛形成反应(Molish反应)
单糖 浓 酸 (4~10N) 加热 -3H2O
三、糖苷分类
6.按糖链个数分
1个位置成苷——单糖链
2个位置成苷——双糖链
7.按生物体内存在分 原级苷——在植物体内原存在的苷; 次级苷——原级苷水解掉一个糖或结构发生 改变。
四、糖和苷的物理性质 ㈠溶解性 糖——小分子极性大,水溶性好 聚合度增高 水溶性下降。
多糖难溶于冷水,或溶于热水成胶体溶液。
CHO H C R OH PhNHNH 2 H CH=NHNH 2Ph C R C2 OH PhNHNH 2 CH=NHNH 2Ph PhNHNH 2 C O R H R H N Ph
N H N N Ph

糖腙
OH
糖脎
应用——糖的鉴定、分离和纯化。
五、糖的化学性质 ㈤硼酸络合反应
㈤硼酸络合反应
糖的邻二-OH可与许多试剂生成络合物,借生成 络合物的某些物理常数的改变,可以有助于糖的 分离、鉴定和构型推定。 重要的如:硼酸络合物、钼酸络合物、铜氨离子 络合物等。
CHO O
~ 糖处游离状态时用Fischer式表示
苷化后成环用Haworth式表示
CH2 OH
D-葡萄糖
二、结构类型 ㈡Fischer与Haworth的转换及其相对构型
HO
H
CHO
H
OH
异侧
O CH2 OH CH2 OH O CH2 OH
同侧
D-葡萄糖
O
O
同侧
β
α
异侧
二、结构类型 Fischer式:(C1与C5的相对构型)
O
CHO
CHO
O
β
β
CH3
O
CH2 OH
α
CH2 OH
α
CH3
D-葡萄糖
D-半乳 糖
L-鼠李糖
三、糖苷分类
CHO
O
β
CHO
O
β α β α
O
CH2 OH
α
CH2 OH
D-甘露糖
D-木糖
CHO O
O
R1 R2
β
-OH
O R1
β
-OH
呋喃
R2
吡喃
α
α
当构成二糖或多糖时
CH2 OH
当游离存在时
D-果糖
三、糖苷分类 2.氨基糖 是指单糖的伯或仲醇基置换成氨基的糖类。
O
O O
C1式
β -D-葡萄糖
1C式
三、糖苷分类
•苷,又称配糖体,是糖或糖的衍生物(如氨 基糖、糖醛酸等)与另一非糖物质(称为苷 元或配基,aglycone or genin)通过糖的端 基碳原子连接而成的化合物。
三、糖苷分类 ㈠糖匀体 均由糖组成的物质。如单糖、低聚糖、多糖等。 1.常见单糖
CHO
连接方式等。
为此必先使用某种方法使苷键切断。
㈠酸催化水解反应
㈡乙酰解反应
㈢碱催化水解和β消除反应
㈣酶催化水解反应 ㈤氧化开裂法(Smith降解法)
六、苷键的裂解 ㈠酸催化水解反应
㈠酸催化水解反应
苷键属于缩醛结构,易为稀酸催化水解。水解 反应是苷原子先质子化,然后断键生成阳碳离子 或半椅型的中间体,在水中溶剂化而成糖。
O
C5-OH氧化成酸
COOH O
α - D-葡萄糖醛酸
三、糖苷分类 ㈡糖杂体 糖与非糖组成的化合物——苷 苷的分类: 1.按苷原子不同分类 ⑴氧苷
如:红景天苷
O O OH
红景天苷
三、糖苷分类 ⑵氮苷:如腺苷 。 ⑶硫苷:如萝卜苷。 ⑷碳苷:如牡荆素。
N N NH 2 N N
腺苷
O
N-OSO3 O S
HO S O
glc
O
OH
OH
O
萝卜 苷
牡荆素
三、糖苷分类 2.按苷元不同分类 如:黄酮苷、蒽醌、香豆素、强心苷、皂苷等 3.按苷键不同分类 ⑴醇苷:是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的 苷。如红景天苷。 ⑵酚苷:是通过酚羟基而成的苷。如天麻苷。
⑶酯苷:苷元以-COOH和糖的端基碳相连接的是
酯苷。如山慈菇苷A。
O OH
NH3
O OH NH2
2-氨 基 -2-去 氧 -D-glucose
三、糖苷分类 3.糖醇 单糖的醛或酮基还原成羟基后所得的多元醇。
CH2 OH
397
CHO
CH 2
CH2 OH
CH3
D-山梨醇
D-毛地黄毒糖 ( 2,6-二去氧糖)
4.去氧糖 单糖分子的一个或二个羟基为氢原子代替的糖。
三、糖苷分类 5.糖醛酸 单糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物。
五、糖的化学性质 ㈢羟基反应
㈢羟基反应
糖的-OH反应——醚化、酯化和缩醛(酮)化。 反应活性: 最高的半缩醛羟基(C1-OH) 其次是伯醇基(C6-OH)
仲醇次之。
(伯醇因其处于末端的空间,对反应有利,因此
活性高于仲醇。)
五、糖的化学性质 ㈣羰基反应
㈣羰基反应
还原糖 + 苯肼 → 糖腙 (多为水溶性的) 还原糖 + 3分子苯肼 → 糖脎 (较难溶于水)
形成水解中间体可使张力减小,故有利于水解。
⑶酮糖较醛糖易水解
酮糖多为呋喃结构,而且酮糖端基碳原子上有-
界都有存在。以Fischer式表示如下:
CHO CHO CHO CHO O
CH2 OH CH3 CH2 OH CH2 OH
D-木糖 五碳醛糖
L-鼠李糖 甲基五碳醛糖
D-葡萄糖 六碳醛糖
D-果糖 六碳酮糖
二、结构类型 单糖在水溶液中形成半缩醛环状结构,即成呋 喃糖和吡喃糖。 具有六元环结构的糖——吡喃糖(pyranose) 具有五元环结构的糖——呋喃糖(furanose)
⑷氰苷:是指一类α 羟腈的苷。如野樱苷。
三、糖苷分类
CH 2OH O
O O O
CH 2OH
glc
天麻苷
NC OR C O O H
山慈菇苷A
R=H 野 樱 苷 R=β -D-glc 苦 杏 仁 苷
三、糖苷分类 4.按端基碳构型分
α苷,多为L型;
β苷,多为D型。
5.按连接单糖个数分 1个糖——单糖苷 2个糖——双糖苷 3个糖——叁糖苷
O
OH
R OH
OH
D-呋喃半乳糖
同样,将D型糖中C1-OH处环上者为体,环下 者为体。在L型糖中相反。
二、结构类型 ㈣环的构象
O
4 (5) 3 (4) 1 (2) 2 (3)
O O
4
5
O
1 2 4
5
O
3 2
1
3
C1式
1C式
二、结构类型 Angyal用总自由能来分析构象式的稳定性, 比较二种构象式的总自由能差值,能量低的是优 势构象。 如:葡萄糖的二种构象式的比较:
CHO
CH2OH
4
CH 2OH
O
O
5
O R
R'
D-木糖 (D-xylose)
CH2OH
D-果糖 (D-fructose)
习惯上将D型糖中C1-OH处环上者为体,环下 者为体。在L型糖中相反。
二、结构类型 已醛糖由Fischer转成呋喃型的Haworth,由于 C5-C6部分成为环外侧链,判断构型时仍以C5为 标准,C5-R者为D型糖;C5-S者为L型糖。
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