环状结构的α构型和β构型.ppt

第十六章碳水化合物第一节碳水化合物的涵义及分类二、分类

根据其水解的情况不同分为：
单糖——不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。
低聚糖（寡糖）——含2~10个单糖结构的缩合物。以二糖最为多见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖，等。
多糖（高聚糖）——含10个以上单糖结构的缩合物。如淀粉、纤维素，等。糖类化合物广泛存在于自然界，是植物进行光合作用的产物。植物在日光的作用下，在叶绿素催化下将空气中的二氧化碳和水转化成葡萄糖，并放出氧气：

葡萄糖在植物体内还进一步结合生成多糖——淀粉及纤维素。地球上每年由绿色植物经光合作用合成的糖类物质达数千亿吨。它既是构成掌握的组织基础，又是人类和动物赖以生存的物质基础，也为工业提供如粮、棉麻、竹、木等众多的有机原料。
第二节单糖（二）单糖的构型19世纪末，20世纪初，费歇尔（E•Fischer）首先对糖进行了系统的研究，确定了葡萄糖的结构。葡萄糖的构型如下：

2．构型的标记和表示方法另一种表示方法是用楔型线表示指向纸平面的键，虚线表示指向纸平面后面的键。如D-(+)葡萄糖可表示为：

（三）单糖的环状结构③变旋光现象，如：
葡萄糖晶体常温下用乙醇结晶而得（α型）高温下用醋酸结晶而得（β型）
m.p146℃150℃
新配溶液的[α]D+112°+19°
新配溶液放置[α]D逐渐减少至52°[α]D逐渐增高至52°

由变旋现象说明，单糖并不是仅以开链式存在，还有其它的存在形式。
1925~1930年，由X射线等现代物理方法证明，葡萄糖主要是以氧环式（环状半缩醛结构）存在的。1．氧环式结构糖分子中的醛基与羟基作用形成半缩醛时，由于C=O为平面结构，羟基
可从平面的两边进攻C=O，所以得到两种异构体α构型和β构型。两种构
型可通过开链式相互转化而达到平衡。

这就是糖具有变旋光现象的原因。
α构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。
β构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在不同的两侧。
α-型糖与β-型糖是一对非对映体，α-型与β-型的不同在C1的构型上，
故有称为端基异构体和异头物。糖的半缩醛氧环式结构不能反映出各个基团的相对空间位置。为了更
清楚地反映糖的氧环式结构，哈沃斯透视式是最直观的表示方法。
将链状结构书写成哈沃斯式的步骤如下：
①将碳链向右放成水平，使原基团处于左上右下的位置。
②将碳链水平位置弯成六边形状。
③以C4-C5为轴旋转120°使C5上的羟基与醛基接近，然后成环（因羟基
在环平面的下面，它必须旋转到环平面上才易与C1成环。
糖的哈沃斯结构和吡喃相似，所以，六元环单糖又称为吡喃型单糖。
因而葡萄糖的全名称为：（四）单糖的构象（五）果糖的结构二、单糖的化学性质2．氧化反应（3）硝酸氧化
稀硝酸的氧化作用比溴水强，能使醛糖氧化成糖二酸。
（4）高碘酸氧化
糖类象其他有两个或更多的在相邻的碳原子上有羟基或羰基的化合物一样，也能被高碘酸所氧化，碳碳键发生断裂。反应是定量的，每破裂一个碳碳键消耗一摩尔高碘酸。因此，此反应是研究糖类结构的重要手段之一。3．还原反应
单糖还原生成多元醇。D-葡萄糖还原生成山梨醇，D-甘露糖还原生成甘露醇，D-果糖还原生成甘露醇和山梨醇的混合物。
山梨醇、甘露醇等多元醇存在于植物中，山梨醇无毒，有轻微的甜味和吸湿性，用于化妆品和药物中。
4．递升和递降
（1）递升——将低一级的糖经与HCN加成而增加一个碳原子后，在水解、还原生成高一级的糖的方法称为递升。
（2）递降——从高一级糖减去一个碳原子而成低一级糖的方法称为递降。常用的递降法为沃尔（Wohl）递降法。5．成苷反应（生成配糖物）
糖分子中的活泼半缩醛羟基与其它含羟基的化合物（如醇、酚），失水而生成缩醛的反应称为成苷反应。其产物称为配糖物，简称为“苷”，全名为某糖某苷。
注意几点：
①苷似醚不是醚，它比一般的醚键易形成，也易水解。
②苷用酶水解时有选择性
③糖苷没有变旋光现象，没有还原糖的反应。
④糖苷在自然界的分布极广，与人类的生命和生活密切相关。第三节二糖说明麦芽糖为
α-1,4苷键结合由上推得麦芽糖的结构为：（二）纤维二糖
纤维二糖也是还原糖，化学性质与麦芽糖相似，纤维二糖与麦芽糖的唯一区别是苷键的构型不同，麦芽糖为α-1,4苷键，而纤维二躺糖为β-1,4苷键。
（三）乳糖
存在于哺乳动物的乳汁中，人乳中含乳糖5~8%，牛乳中含乳糖4~6%。乳糖的甜味只有蔗糖的70%。
结构：由β-D-吡喃半乳糖的苷羟基与D-吡喃葡萄糖C4上的羟基缩合而成的半乳糖苷。
性质：具有还原糖的通性。
α-型半乳糖

β-型半乳糖二、非还原性二糖2．蔗糖的性质
(1)不能与吐伦试剂和费林试剂反应（无游离的醛基）。
(2)不能与苯肼反应。
(3)无变旋光现象。
(4)蔗糖