有机化学十五章糖
H
OH
HO
H
弱碱
H
OH
H
OH
CH2OH D-葡萄糖
CHOH
OH
HO
H
H
OH
弱碱
H
OH
CH2OH 烯二醇
CH2OH O
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
D-果糖
CHO
HO
H
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH D-甘露糖
CHO CHOH + 3
NHNH2
CH N NHPh C NNHPh
Epimer 差向异构体
CHO OH
水解产生这些醛酮的物质。
如葡萄糖的结构为
分类:
根据糖类水解情况分为四类:
单糖:不能水解的糖。如葡萄糖、果糖、核糖等。
双糖:水解后产生2分子单糖。如蔗糖、麦芽糖等。
寡糖(低聚糖):水解后产生3~10个分子单糖。
如棉子糖。
多糖(高聚糖):完全水解后生成10个以上分子单糖。
为天然高分子化合物。如淀粉、纤维素等。
上述现象都不能用开链结构加以解释。说
明葡萄糖还可能以另外的结构形式存在。
二、 环状结构及构象
环状半缩醛、半缩酮的启迪,糖环形结构 的提出。
HOCH2CH2CH2CHO
H O OH
HOCH2CH2CH2CH2CHO
CH2OH
H
O
H
OH H
OH
H
OH
H,OH
O CH2OH
O OH
H OH
~ H,OH
OH OH
第十六章
糖类化合物
主要内容
第一节 单糖 第二节 寡糖和多糖 第三节 扩展性知识
糖类,又做碳水化合物(Carbohydrate) 。是自
然界中存在最多的一类有机物。植物干重的 50%~80%为糖类化合物。糖是重要的食物之一。
糖类是绿色植物吸收空气中的CO2,经过复 杂的光合作用而产生的。
太阳能
6CO2 + 6H2O
(3)与稀硝酸的反应
CH=O H OH HO H H OH H OH
CH2OH
稀HNO3
COOH
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
COOH
3、还原反应
CH=O H OH HO H H OH H OH
CH2OH
H2 ,Pd or NaBH4
CH2OH
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
4、与含氮试剂的反应
一分子糖和三分子苯肼反应,在糖的1,2-位
Tollens 试剂 Ag + 复杂氧化产物(银镜反应)
Fehling 试剂 Cu2O (棕红色) + 复杂氧化产物 Benedict试剂 Cu2O (棕红色) + 复杂氧化产物
Benidict 试剂是Fehling 试剂的改良。较 Fehling 试剂稳定。临床检验中常用作尿糖的 定性检测。
凡能和弱氧化剂发生反应的糖称为还原糖。 所有单糖都是还原糖。有些寡糖及多糖不能还 原弱氧化剂,称为非还原糖。
形成二苯腙(称为脎)的反应称为成脎反应。
可作为糖的定性反应、结构鉴定和制备衍生
物用。
5、环状缩醛和缩酮的形成
CH=NNHC6H5
NNHC6H5
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
处于糖环上的顺式邻二醇可与醛或酮生成环状的
缩醛或缩酮,常用于某些合成反应中保护糖上的
羟基。
Formation of Osazone –Epimers 糖脎的形成 /差向异构体
HO OH OH
CH2OH D-Glucose
CHO HO
HO
OH
OH
CH2OH
D-Mannose
CH2OH O
HO OH OH
CH2OH
D-Fructose
差向异构体形 成 相同的糖脎
CH NNHPh
NNHPh HO
OH OH
CH2OH
7、酸性条件下的脱水
在弱酸条件下,具有 β -羟基的羰基化 合物易发生 β-羟基与α-氢的脱水反应, 形成α, β-不饱和羰基化合物。
(+)麦芽糖
2、纤维二糖
CH2OH
O
O
OH
OH OH
OH
~ OH
H纤维素部分水解得到,它是β-葡萄糖苷, 两个D-葡萄糖单位以β -1,4苷键结合。
固态时游离苷羟基为β -型。有变旋光现象和还 原性。无甜味,只为β -葡萄糖苷酶水解,不为人 体吸收。
3、乳糖和蔗糖
乳糖存在于哺乳动物的乳汁中,工业上可 从乳清中获得。有变旋现象,是还原糖。
(2)与溴水的反应
溴的水溶液很快与醛糖反应,选择性地将 醛基氧化成羧基,然后生成内酯。
酮糖不发生此反应,因此可作为区分两类 糖的鉴别反应。
CH=O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
COOH
H
OH
Br-H2O HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
H
O
H OH H
O
OH
H
OH
D-葡萄糖
葡萄糖酸
葡萄糖酸--内酯
H?
H? H?
OH
OH
H
HO
CH2OH O H
HO H
H
OH
H
OH
CH2OH
H?
(2) (3)
H HO O
OH
H?
H?
H?
OH
OH
(4)
三、化学反应
1、成苷反应 环状糖的半缩醛羟基能与另一分子化合
物中的羟基、氨基或硫羟基等失水,生成的失 水产物称为糖苷,也称为配糖体。由葡萄糖衍 生的糖苷叫葡萄糖苷,失水时形成的键叫苷键。
糖苷的名称由三部分组成: 配基+糖的残基+(糖)苷
CH=O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
H
H OH
O OH H
OH
H
H
OH
CH2OH
H
OH
H OH H
OH
OH
H
OH
CH2OH
H
O
H
OH H
OCH3
OH
H
H
OH
甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷
CH2OH
H
OH
H OH H
OH
OCH3
H
OH
甲基 - -D-吡喃葡萄糖苷
CHO A. CHOH +
NHNH2
CH N NHPh
CHOH
苯腙
CH N NHPh
B.
CHOH
+
NHNH2
as Oxidant
CH N NHPh
CO
+ C6H5NH2 + NH3
C. CH N NHPh
CO
+
NHNH2
CH N NHPh C NNHPh
脎 Osazone
6、碱性条件下的反应
CHO
2、氧化反应
单糖能被氧化,在不同条件下
得到不同的氧化产物。
(1)与碱性弱氧化剂的反应:
醛糖表现出醛的性质。酮糖由于具 有a-羟基酮的结构,在碱性条件下通过 互变异构生成醛糖,故也可被弱氧化剂 氧化。因此,单糖都具有还原性(指能 还原Tollens试剂、Fehling试剂等弱氧化 剂)。
醛糖 酮糖
广义而言,碳水化合物也包括其衍生物。
如:糖醇、脱氧糖、糖酸、糖醛酸、氨基糖等。
第一节 单糖
一、开链结构及构型
H 左,OH 右,D 系列 L 系列
CHO
H OH HO H
H OH H OH
CH2OH
CHO
OH HO
OH OH CH2OH
H 右, OH 左,
CHO
CH2OH
问题1:葡萄糖分子中虽然含有醛基,
光合作用(植物)
呼吸(动物) 化学能 和热能
C6H12O6 + 6O2 Glucose
糖的定义和分类
糖类是一类多羟基醛(或酮),或 通过水解能产生这些醛酮的物质。
糖分为三类:单糖、寡糖和多糖。
糖类的元素组成
绝大多数糖类分子由C、H、O三中元素组成, 大多数化合物具有通式Cn(H2O)m,
定义:糖类是一类多羟基醛/酮以及通过
淀粉是人类获取糖类的主要来源。可分为 直链淀粉和支链淀粉两类。淀粉溶液与碘可产 生紫蓝色,使直链淀粉的定性鉴定反应。
糖原是人和动物体内,经一系列酶催化反 应,将多个葡萄糖组合而成的分支多糖。
第三节 扩展性知识
一、环糊精
环糊精是经浸解杆菌淀粉酶作用于 淀粉后产生的环状低聚糖的总称。
具有一定水溶性,同时,许多非极 性有机分子或有机分子的非极性一端又 可进入其内腔形成包结物。被广泛应用 于食品、医药、农药等方面。
蔗糖在甘蔗和甜菜中含量最多,是自然界 分布最广的双糖。无变旋现象,是非还原糖。
HO
CH2OH O
OH
OH
OH
~ O乳糖 OH
H, OH
O
CH2OH
6
CH2OH
4 5OH蔗O2 糖1
HO 3 OH
1
HOH2C O
2
HO 5