文档介绍：第一章糖类化学
主要内容:主要介绍糖类的概念、分类以及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。
一、糖的概念
(一)糖的化学概念(糖类 haride)
糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物,及其衍生物或聚合物的总称。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。还可根据碳层子数分为丙糖(triose),丁糖(terose),戊糖(pentose)、己糖(hexose)。最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)
糖也称碳水化合物(carbohydrate),用Cn (H2O)n表示。
由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式C (H2O)n表示,所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物,称为碳水化合物。现在已经这种称呼并不恰当,只是沿用已久,仍有许多人称之为碳水化合物。
(二)分布及其重要性
糖是自然界分布很广的一类化合物,几乎所有的动物、植物和微生物体内都含有糖类。
糖类的主要生物学作用:
(1)提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。
(2)可转变为生命所必需的其它物质,如脂类、蛋白质等。为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
(3)可作为生物体的结构物质,细胞的骨架。如纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分,肽聚糖是细胞壁的主要成分。
(4)细胞间识别和生物分子间的识别。细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链,构成细胞的天线,参与细胞通信。
红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
(三)糖的分类(classification)
根据糖的结构单元数目多少分为:
1、单糖(haride):是多羟醛或多羟酮
(1)碳原子数目:丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。
(2)醛糖、酮糖:
醛糖:自然界存在的有D-甘油醛糖,L-阿拉伯糖,D-木糖,D-核糖,D-2-脱氧核糖,D-葡萄糖,D-甘露糖,D-及L-半乳糖等。
酮糖:甘油酮糖,L-木酮糖,D-果糖,L-山梨糖,景天庚酮糖(仅此几种存在自然界)。
课本P7、8有这些糖的结构式。
D-葡萄糖、D-果糖与人类关系较密切。人体的血糖几乎全是D-葡萄糖,医疗注射用的糖也是葡萄糖。D-果糖存在于水果中,比葡萄糖甜。
2、寡糖(haride):又称低聚糖,由2~10分子单糖结合而成。可分为二糖、三糖、四糖、五糖等。
3、多糖(haride):由多分子单糖或单糖的衍生物聚合而成。
(1)同多糖(haride,均一性多糖):由同一种单糖聚合而成,如淀粉、糖原、纤维素等。
(2)杂多糖(haride,不均一性多糖):由不同种单糖或单糖的衍生物聚合而成,如透明质酸等。
糖类还可和非糖物质如脂类、plex haride)
糖的衍生物:糖醇、糖酸、糖胺、糖苷
第一节单糖
一、单糖的结构
(一)单糖的链状结构:以葡萄糖为例
1、确定链状结构的方法(葡萄糖):C6H12O6+(CH3CO)2O→C6H7O6(COCH3)5
(1)羟基:葡萄糖分子内有5个羟基
(2)醛基:与Fehling试剂或其它醛试剂反应,含有醛基。
(3)被弄HNO3氧化生成糖二酸(二羧酸)。
(4)被钠汞齐(钠和汞的合金)和HI还原生成正己烷。
多羟醛、正己烷和糖二酸等都是开链化合物,以上说明葡萄糖是个链状化合物。
2、单糖的链状结构有醛糖和酮糖之分,用下列通式表示醛糖和酮糖。
例如D-葡萄糖(D-Glucose)和D-果糖(D-Fructose),结构式如下:
链状结构一般用Fisher投影式表示:碳骨架、竖直写;氧化程度最高的碳原子在上方。
3、单糖的构型(configuration)
单糖有D型、L型两种异构体,判断方法以甘油醛(D-Glyceraldehyde,L- Glyceraldehyde)作标准。
将单糖分子中离羰基最远的不对称碳原子上的-OH的空间排布与甘油醛作比较,若与D-甘油醛相同,即羟基在不对称碳原子右边的为D-型,若与L-甘油醛相同,即羟基在不对称碳原子左边的为L-型。D-型和L-型单糖互为对映体。
凡在理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖,反之为L-型糖。所以D-和L-符号仅表示各有关单糖在构型上与甘油醛的构型关系,与旋光性没有关系。如果表示旋光性,则在D后加(+)号,表示右旋,加(—)表示左旋。
甘油醛的构型最初是随意定的。甘油醛的不对称碳原子上的H和OH有两种排列方法,因而可形成两种对映体。羟基在不对称碳原子右边的为D-型,羟基在不对称碳原子左边的为L-型(如图)。
将甘油醛分子作成立体模型,如图。
(二)单糖的环状结构
链状结构不是单糖的唯一结构。在溶液中,含有4个以上碳原子的单糖以环状