第二章 糖类化学

几何异构体
也称顺反异构体。指因在双键两侧的位置 不同，而形成的异构体。
旋光异构体
凡能使“平面偏振光”发生旋转的物质， 称为旋光活性物质，此现象称为旋光异构现象 分子式和结构相同，而旋光作用不同的分子互 为旋光异构体。
差向异构体
葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳糖， 仅一个不对称C原子构型有所不同，这种 非对映体异构物称为差向异构体 （epimers）
Haworth projections represent the cyclic sugars as having essentially planar rings, with the OH at the anomeric C1:
(OH below the ring) (OH above the ring).
H
C O + R' OH
R
aldehyde
alcohol
A ketone can react with an alcohol to form a hemiketal.
R
C O + "R OH
R'
ketone
alcohol
H R' O C OH
R
hemiacetal
R "R O C OH
R'
hemiketal
CHO H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH
CH2OH
D-型
CHO HO-C-H
H-C-OH HO-C-H HO-C-H
CH2OH
L型
自然界中的葡萄糖都是D-型结构
• 在D-或L甘油醛分子基础上，每增加一个不对称碳 原子，都要产生两种不同的醛糖
所以己醛糖有16种； 而己酮糖有三个不对称碳原子，有8种异构体。
对映异构体
互为镜像的两个分子叫对映异构体， 如D型葡萄糖和L型葡萄糖。
旋光异构现象和旋光度：
凡能使“平面偏振光”发生旋转的物质，称为旋
光活性物质，此现象称为旋光异构现象
左旋（-）右旋（+）与 D-、L- 构型无必然联系
对旋光活性物质比旋光度[α]tD 一定条件下是常数
有公式：
[α]tD
=
αt D
×100/L×C
D-葡萄糖的比旋光度为+52.2°*
2. 环状结构（环状半缩醛, 环半酮缩醇）
醛基可与C4-OH形成含氧五元环（呋喃型） 与C5-OH形成含氧六元环（吡喃型）
天然葡萄糖分子主要是以吡喃型结构存在
Hemiacetal & hemiketal formation
An aldehyde can react with an alcohol to form a hemiacetal.
一、单糖的分子结构及构型
纯净的葡萄糖，其元素组成 C ：40% H：6.7% O：53.3%
实验测得分子量为180，推断出分子式 为：
C6H12O6
Monosaccharides
Aldoses (e.g., glucose) have Ketoses (e.g., fructose) have an aldehyde group at one end. a keto group, usually at C2.
H
O
C
H C OH
HO C H
H C OH
H C OH
CH2OH
D-glucose
CH2OH CO HO C H H C OH H C OH CH2OH
D-fructose
结构式表示法有： 链式、环状、透视式及构象式
1. 链式结构（以葡萄糖为例）
CHO H OH HO H H OH H OH
CH2OH
第二章 糖类化学 Chemistry of Carbohydrates
要求：
（1）复习掌握单糖的结构和主要理化性质。 （2）了解几种重要单糖、寡糖结构、性能。 （3）掌握几种重要多糖的结构、性能及应用。
第一节 概述
一、 糖的概念及分布 二、糖类物质的生物学功能 三、糖的分类
一、糖的概念及分布
糖类是生物界最重要的有机化合物之 一，一般占植物体干重的80％左右。微 生物中，占菌体干重的10％～30％。在 人和动物体中含量较少，占人和动物体 干重的2％以下。
Disaccharides - 2 monosaccharides covalently linked.
Oligosaccharides - a few monosaccharides covalently linked.
Polysaccharides - polymers consisting of chains of monosaccharide or disaccharide units.
Pentoses and hexoses can cyclize as the ketone or aldehyde reacts with a distal OH.
1CHO
H C OH
2
HO C
3
H
D-glucose
H C OH (linear form)
4
Glucose forms an
H C OH
醛糖和酮糖谱系见下图
2）异构体 同分异构体
简称异构体，是具有相同分子式而分 子中原子排列不同的化合物。分为结构异 构和立体异构两大类。 结构异构体
具有相同分子式，而分子中原子或基团 连接的顺序不同的，称为结构异构体。
立体异构体
在分子中原子的结合顺序相同，而原子或 原子团在空间的相对位置不同的，称为立体异 构。立体异构又分为构象和构型异构，而构型 异构还分为顺反异构和旋光异构。
CH2OH
L-glyceraldehyde
Sugar Nomenclature
For sugars with more than one chiral center, D or L refers to the asymmetric C farthest from the aldehyde or keto group.
构成元素： 碳、氢、氧 化学概念： 糖类物质是含多羟基的醛类或酮类化合物 如葡萄糖称为己醛糖，果糖称为己酮糖
“碳水化合物”是人们对糖的习惯称呼 分子式通常以 Cn(H2O)n表示，但并不恰当。
………………………
二、糖类物质的生物学功能
1.作为生物能源； 2. 作 为 其 他 物 质 如 蛋 白 质 、 核 酸 、 脂 类
OH C
H – C – OH HO – C – H
H – C – OH H – C – OH
CH2OH D-glucose
OH C
HO – C – H H – C – OH
HO – C – H HO – C – H
CH2OH L-glucose
The number of stereoisomers is 2n, where n is the number of asymmetric centers.
Carbohydrates (glycans) have the following
basic composition:
I
(CH2O)n or H - C - OH I
Monosaccharides - simple sugars with multiple OH groups. Based on number of carbons (3, 4, 5, 6), a monosaccharide is a triose, tetrose, pentose or hexose.
链式结构的比较：
CHO H OH HO H H OH H OH
CH2OH
简化式：
D-葡萄糖
D-葡萄糖
甘露糖
半乳糖
葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳糖，仅一个不对称 C 原子构型
有所不同，这种非对映体异构物称为差向异构体（epimers）
1）构型 （configuration）
指一个分子由于其不对称 C 原子上各原子和原子团特有的 固定的空间排列，而使该分子所具有的特定的立体化学形式。
Most naturally occurring sugars are D isomers.
OH C
H – C – OH HO – C – H
H – C – OH H – C – OH
CH2OH D-glucose
OH C
HO – C – H H – C – OH
HO – C – H HO – C – H
其改变涉及共价键的破坏，划分以甘油醛为基准。
CHO H-C-OH
CH2OH
D-甘油醛
CHO HO-C-H
CH2OH
L-甘油醛
D vs L Designation
D & L designations are based on the configuration about the single asymmetric C in glyceraldehyde.
5
intra-molecular hemiacetal, as the C1
6 CH2OH
aldehyde & C5 OH
6 CH2OH
6 CH2OH
react, to form a 6-
5
H
O
H
H5
O OH
member pyranose ring,
H 4 OH
named after pyran.
OH
The 6-C aldoses have 4 asymmetric centers. Thus there are 16 stereoisomers (8 D-sugars and 8 L-sugars).