单糖的化学性质
1 异构化
单糖对稀酸相 当稳定,但在 碱性溶液里能 发生多种反应。
单糖异构化是 室温下碱催化 的烯醇式作用 的结果
在碱性水溶液 中单糖反生分 子重排,通过 烯二醇中间物 相互转化
2 氧化
醛糖具有游离的醛基,具有很好的还原性。碱性溶液中的重金属离子, 如Fehling试剂(酒石酸钠、氢氧化钠、硫酸铜)Benedict试剂(柠 檬酸,碳酸钠,硫酸铜)使醛糖氧化成醛糖酸。 Fehling试剂、 Benedict试剂只能定性,不能定量。因为碱性条件引 起糖碳架的断裂和分解。 Benedict试剂可用于糖尿病的检测 许多果糖也具有还原性,如果糖等,因其在碱性溶液中异构化成醛糖
确定面向观察者的三个取代基按优先性的大小的顺序是顺时针还是 逆时针方向
如果是顺时针方向(右手),则为R构型(R源自拉丁文rectus, 右),如果是逆时针方向,则为S构型(S源自拉丁文sinister, 左)。
构型的RS表示法
手性
分子的实物与其镜像不能重叠的现象
甘油醛及手性碳原子
甘油醛
二羟丙酮
单糖环状结构中的半缩醛羟基比其他羟基活 泼,可与其他化合物发生缩合形成的缩醛 (或缩酮)而成糖苷(又称甙或配糖体,糖 苷实际上是缩醛的一种),其中糖的部分叫 糖基,非糖部分叫做苷元,糖苷的名称叫做 ××(苷元名称)基××糖苷。如甲基葡萄糖 苷。因为葡萄糖的半缩醛羟基有α-型与β型之分,生成的糖苷也有α-与β-之分。
单糖的构型以甘油醛为参照标准,甘油醛C2为 手性碳,与其相连的-OH在右边的为D型、在 左边的为L型,D型和L型互为立体异构体,是 一对对映体。
单糖(所有的醛糖和酮糖)的构型由于手性碳往往 不止一个,因而规定:离羰基最远的不对称C上的 -OH方向,比照甘油醛的结构,判定糖的构型,在 右边的为D型、在左边的为L型。
L-葡萄糖 L-甘油醛
对
D-葡萄糖
映
体
D-甘油醛
差向异构体
D-葡糖糖
α-D-葡糖糖
β –D-葡糖糖
单糖的化学性质p15
单糖可发生哪些化学反应?
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH H 2C O H
葡萄糖
氧化——糖酸、糖醛酸 还原——糖醇 酯化——糖酯 聚合——寡糖、多糖
顺序规则的基础是原子序数高的原子比原子序数低的原子优先性大 (如碘53号、溴35号、氯17号、氢1号)。
重要基团的优先顺序(从大到小)是—SH,—OCHO,—OR,— OH,—NHR,—NH2,—COOH,—CONH2,—CHO,— CHROH,—CH2OH,—C6H5,—CH3,—H。
优先性最小的取代基,离开观察者最远,另三个取代基面向观察者
OH O O
OH
OH OH
OH
OO
-1, 6-glycosidic bond
OH
OH OH
NH 2
N
N
NN O
OH OH
腺嘌啉核苷
N-glycosidic 2-glycosidic bond
糖苷键
糖苷分子中成苷的-C-O-C-氧桥键称为糖苷键。 α-型半缩醛羟基所成的糖苷键,叫做α-糖苷键, β-型半缩醛羟基的糖苷键,叫做β-糖苷键。寡 糖或多糖都是通过各种α-或β-糖苷键连接而成 的糖链。
其他化合物:醇、糖、嘌呤、嘧啶的羟基、氨基、巯基等。
OH
OO OH
OH OH
OH
OSO 3K
OH
O SCCH 2CH CH 2
OH
HO
OH OH
熊果苷
黑芥子苷 OH
O-glycosidic bond
S-glycosidic bond
O
OH
OH
OH
OH OH
OO
OH
OH
OH
苦杏仁苷
CN O OC
H
OH
较强的氧化剂如热的稀硝酸,将醛基和伯醇基氧化 成羧基,成为醛糖二酸
内 消 旋 现 象
3 还原
单糖的羰基在适 当还原条件下, 如用硼氢化钠处 理醛糖或酮糖, 被还原成多元醇
山梨醇是转化成 维生素C的前体。 在生物体内这一 反应是由特异的 脱氢酶催化,以 NADH+H+或 NADPH+H+作为 供氢体来完成的
OH
7 单糖脱水
不同的糠醛与多元酚作用产生特有的颜色反应。 羟甲糠醛与间苯二酚反应生成红色缩合物,是鉴定酮糖(果糖)的方法, (Seliwanoff试验)。 戊糖脱水形成糠醛与间苯三酚生成朱红色物质,(间苯三酚试验),与甲 基间苯二酚生成蓝绿色物质(Bial试验),这两个试验用于鉴别戊糖, Bial反应常用来检测RNA含量。 糖类缩水形成的糠醛及衍生物与α-萘酚反应生成红紫色物质,此试验用于 鉴定糖类物质。糖类缩水与蒽酮生成蓝绿色复合物,称蒽酮反应,用于总 糖量的测定
注意:糖苷键可以通过氧、氮、或硫原子连接,也可以是碳碳直接 连接,O-苷、N-苷……
注意:糖苷键可以通过氧、氮、或硫原子连接,也 可以是碳碳直接连接,O-苷、N-苷……
自然界中的糖苷
OH OR aglycone(糖配基) O glycosidicbond(糖苷键)
OH
OH
glycoresidue (糖残基)
重要的己糖磷酸酯
CH2OH
H
OH
H
OH H
HO
OPO3H2
H OH
G-1-P
H2O3POCH2 O
CH2OH
CH2 OPO3H2
H H
OH
OH H
HO
OH
H OH
G-6-P
H H
OH
HO H2O3POCH2 O OH
H
H H
CH2 OPO3H2
OH OH
F-6-P
OH H F-1,6-2P
6 形成糖苷
4 糖脎:糖类的苯肼衍生物,不溶于
水,晶体呈黄色
苯腙基
不同还原糖生成的脎,晶体与熔点各不相同,如葡萄 糖脎是黄色细针状,麦芽糖脎是长薄片,因此成脎反 应可用来鉴别多种还原糖
5 形成糖酯与糖醚:单糖的许多化学行为很像简
单的醇,如糖的羟基可以转变成酯基或醚基
单糖分子中的-OH,特别是异头碳上的半缩 醛羟基能与磷酸、硫酸、乙酸酐等脱水生成 酯。糖的磷酸酯是糖分子进入代谢反应的活 化形式,最重要的是己糖磷酸酯。
甘油醛的构型p4 构型的RS表示法p5 D系单糖、L系单糖p6 对映体(对映异构体)p6、非对映异构体p7、差向异
构体p8 糖的构型与旋光方向的联系p8 糖的环状结构(吡喃糖、呋喃糖p10) 异头碳,α,β异头物p9 变旋现象的原因p9
构型的RS表示法
指定与每个手性碳原子直接相连的4个取代基的优先性顺序。