第14章糖类化合物优秀PPT.ppt

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1、第14章糖类化合物现在学习的是第1页，共56页 与其它三类生物分子相比，糖分子结构上与其它三类生物分子相比，糖分子结构上的多样性和复杂性固然增加了糖化学研究的难的多样性和复杂性固然增加了糖化学研究的难度，但单位质量的糖远比核酸和蛋白质所携带度，但单位质量的糖远比核酸和蛋白质所携带的信息多。如果说单糖是生物学专一性词汇中的信息多。如果说单糖是生物学专一性词汇中的字母，由糖分子的变化、连接方式以及是否的字母，由糖分子的变化、连接方式以及是否含有支链结构可以拼写出意思不同的生物学语含有支链结构可以拼写出意思不同的生物学语言。言。糖类属于多羟基醛、多羟基酮以及它们的缩合糖类属于多羟基醛、多羟基酮以及它

2、们的缩合物。物。现在学习的是第2页，共56页 最最初初发发现现的的这这一一类类化化合合物物都都是是由由C、H、O三三种种元元素素组组成成，分分子子中中HO=211，且且可可用用通通式式Cn(H2O)m表表示示，所所以以将将这这一一类类化化合合物物称称为为碳碳水水化化合合物物（Carbohydrates）。例例如如：葡葡萄萄糖糖分分子子式式为为C6H12O6。但但后后来来发发现现有有些些化化合合物物具具有有上上述述这这些些化化合合物物的的性性质质，但但其其分分子子式式并并不不符符合合此此通通式式，例例如如：鼠鼠李李糖糖，C6H12O5；某某些些符符合合此此通通式式的的化化合合物物，如如乳乳酸酸，

3、C3H6O3，却却属属于于羟羟基基酸酸，在在性性质质上上与与这这类类化化合合物物没没有有共共同同之之处处。所所以以，改改称称作作糖糖类类化化合合物物更更为为恰恰当。当。根根据据糖糖类类能能否否水水解解和和水水解解后后生生成成物物的的不不同同，可可将将其其分为三大类。分为三大类。现在学习的是第3页，共56页糖糖类类单单 糖（糖（Monosaccharides）低聚糖（低聚糖（Oligosaccharides）多多 糖（糖（Polysaccharides）13-1 单糖单糖按官能团按官能团分类分类醛糖醛糖酮糖酮糖按碳原子个数按碳原子个数分类分类丙糖丙糖丁糖丁糖戊糖戊糖己糖己糖庚糖庚糖现在学习的是第

4、4页，共56页最简单的单糖是：最简单的单糖是：甘油醛甘油醛甘油酮甘油酮现在学习的是第5页，共56页L(-)-)-甘油醛甘油醛D(+)-(+)-甘油醛甘油醛 一、单糖的构型一、单糖的构型（D/L标记法标记法）现在学习的是第6页，共56页D-甘油醛甘油醛现在学习的是第7页，共56页D-赤藓糖赤藓糖D-苏阿糖苏阿糖水解水解,成内酯成内酯,还原还原现在学习的是第8页，共56页或或D-葡萄糖的葡萄糖的Fischer投影式投影式现在学习的是第9页，共56页或或 D-果糖的果糖的Fischer投影式投影式现在学习的是第10页，共56页 二、单糖的环状结构二、单糖的环状结构 1.Fischer投影式投影式 深

5、入一步探讨单糖的性质时，发现有些实验现深入一步探讨单糖的性质时，发现有些实验现象无法用单糖的链状结构加以解释：象无法用单糖的链状结构加以解释：(1)D(+)-)-葡萄糖葡萄糖 +饱和饱和NaHSO3 (2)葡萄糖在无水氯化氢的催化下，只能与葡萄糖在无水氯化氢的催化下，只能与一分子甲醇反应，生成含一个甲基的化合物。一分子甲醇反应，生成含一个甲基的化合物。现在学习的是第11页，共56页 (3)变旋现象变旋现象从乙醇水溶液在常温下结晶从乙醇水溶液在常温下结晶葡萄糖（葡萄糖（m.p.=146）溶于水，溶于水，从从+112.2+52.7在较高温度下从吡啶中结晶在较高温度下从吡啶中结晶葡萄糖（葡萄糖（m.

6、p.=150）溶于水，溶于水，从从+18.7 +52.7 这种旋光度不断改变最后达到平衡值的现象在糖这种旋光度不断改变最后达到平衡值的现象在糖化学上称为化学上称为变旋现象变旋现象(Mutarotation)。现在学习的是第12页，共56页平衡混合物平衡混合物=+52.78HH -m.p.=150=+18.7 63%0.1%-m.p.=146=+112.237%现在学习的是第13页，共56页试验现象的解释：试验现象的解释：(1)葡萄糖分子中的醛基（葡萄糖分子中的醛基（HC1O）与）与C5上的上的醇羟基加成，生成稳定的六元环半缩醛。在加成过醇羟基加成，生成稳定的六元环半缩醛。在加成过程中：程中：s

7、p2 C1 sp3 C*产生葡萄糖的两种环状旋光异产生葡萄糖的两种环状旋光异构体构体 C*上新生成的上新生成的 OH称为半缩醛羟基或称为半缩醛羟基或苷羟基苷羟基现在学习的是第14页，共56页OH与决定构型的与决定构型的OH在同侧在同侧-型型OH与决定构型的与决定构型的OH在异侧在异侧-型型葡萄糖的开链式和葡萄糖的开链式和-、-两种环状结构是互变异两种环状结构是互变异构，在水溶液中构，在水溶液中-、-两种环状结构通过开链式两种环状结构通过开链式相互转化相互转化现在学习的是第15页，共56页-型向型向-型转变，比旋光度型转变，比旋光度-型向型向-型转变，比旋光度型转变，比旋光度达到动态平衡后，比旋

8、光度值恒定。达到动态平衡后，比旋光度值恒定。变旋现象变旋现象是糖中普遍存在的现象是糖中普遍存在的现象。也就是说，也就是说，大多数单糖在水溶液中都存在这种环状结构与开大多数单糖在水溶液中都存在这种环状结构与开链式的互变平衡。链式的互变平衡。现在学习的是第16页，共56页-D-吡喃果糖吡喃果糖-D-吡喃果糖吡喃果糖-D-呋喃果糖呋喃果糖-D-呋喃果糖呋喃果糖微量微量18%37%11%34%=133=21变旋平衡：变旋平衡：=9292 现在学习的是第17页，共56页顺时针顺时针旋转旋转90 弯曲成弯曲成环状形式环状形式D-葡萄糖葡萄糖2.Haworth式式（透视式）（透视式）现在学习的是第18页，共

9、56页-D-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖-D-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖旋转旋转120C4C5键键现在学习的是第19页，共56页 单糖单糖Haworth式举例：式举例：(1)D-(1)D-()果糖果糖果糖果糖 -D-呋喃果糖呋喃果糖-D-呋喃果糖呋喃果糖 -D-吡喃果糖吡喃果糖 -D-吡喃果糖吡喃果糖现在学习的是第20页，共56页 (2)D (2)D-半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖CHOCH2OHOHHOHHHHOHHO4OH4HOOHOHCH2OHO -D-半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖OHHOOHOHCH2OHO4D D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-D-葡萄糖葡萄糖HHOHHOHHOHOHCH2OHCHO4现在学习的

10、是第21页，共56页 (3)D (3)D-甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖HOHHOHHHOHOHCH2OHCHO22HHOHHOHHOHOHCH2OHCHOD-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖OH2HOOHOHCH2OHO-D-葡萄糖葡萄糖OH2HOHOOHCH2OHO-D-甘露糖甘露糖现在学习的是第22页，共56页 3.构象式构象式-D-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖 -D-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖现在学习的是第23页，共56页 三、物理性质三、物理性质 单糖具有高沸点、高熔点，易溶于水，有旋光单糖具有高沸点、高熔点，易溶于水，有旋光活性和变旋性（除丙酮糖）。活性和变旋性（除丙酮糖）。四、化学性质四、化学性质 单糖的开

11、链式属于多羟基醛和酮，不但具有醇羟单糖的开链式属于多羟基醛和酮，不但具有醇羟基和醛酮的化学性质，而且存在二者相互影响所形成基和醛酮的化学性质，而且存在二者相互影响所形成的特性，同时也表现出环状结构的性质。的特性，同时也表现出环状结构的性质。现在学习的是第24页，共56页 1.氧化氧化 (1)被弱氧化剂氧化被弱氧化剂氧化还原糖还原糖醛糖：醛糖：CHO TollenFehlingBenedict巴弗试剂巴弗试剂COO-+Ag Cu2O Cu2O Cu2O 酮糖酮糖 OH-异构化异构化 CHO试剂试剂 +8现在学习的是第25页，共56页 (2)Br2/H2OD-葡萄糖酸葡萄糖酸现在学习的是第26页，

12、共56页(3)稀稀HNO3D-葡萄糖二酸葡萄糖二酸 2.还原还原现在学习的是第27页，共56页D-葡萄糖醇葡萄糖醇（山梨醇）（山梨醇）D-甘露醇甘露醇NaBH4现在学习的是第28页，共56页 3.成脎成脎黄色黄色现在学习的是第29页，共56页D-葡萄糖葡萄糖脎脎现在学习的是第30页，共56页 苯肼只与糖的苯肼只与糖的C1、C2反应成反应成脎，由于分子内氢脎，由于分子内氢键，糖脎形成较为稳定的六元螯合环，其它碳原子键，糖脎形成较为稳定的六元螯合环，其它碳原子不再进一步发生上述反应。不再进一步发生上述反应。所以，如果碳原子数相同的不同单糖，其差所以，如果碳原子数相同的不同单糖，其差别仅在别仅在C1

13、和和C2的羰基或构型，那么与苯肼反应后的羰基或构型，那么与苯肼反应后得到相同的脎。例如：得到相同的脎。例如：现在学习的是第31页，共56页D-葡萄糖葡萄糖D-甘露糖甘露糖D-果糖果糖现在学习的是第32页，共56页 4.4.成苷反应成苷反应 甲基化作用甲基化作用CH3OH无水无水HCl甲基甲基-D-吡喃吡喃葡萄糖苷葡萄糖苷糖糖糖糖 基基基基配糖基配糖基-半缩醛羟基半缩醛羟基（-苷羟基）苷羟基）糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键现在学习的是第33页，共56页CH3OH无水无水HCl甲基甲基-D-吡喃吡喃葡萄糖苷葡萄糖苷-半缩醛羟基半缩醛羟基（-苷羟基）苷羟基）糖苷的性质糖苷的性质 无变旋现象，不能发生氧化还

14、原、无变旋现象，不能发生氧化还原、成脎等反应。成脎等反应。现在学习的是第34页，共56页甲基化试剂甲基化试剂甲基化试剂甲基化试剂甲基甲基-2,3,4,6-四四-O-甲基甲基-D-葡萄糖苷葡萄糖苷(CH3O)2SO2NaOH5.5.成醚作用成醚作用现在学习的是第35页，共56页稀稀HCl或或-D-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶2,3,4,6-四四-O-甲基甲基-D-葡萄糖葡萄糖现在学习的是第36页，共56页 6.成酯成酯 ROH的性质的性质-D-核糖核糖5-磷酸磷酸-D-核糖核糖现在学习的是第37页，共56页 7.异构化异构化 D-葡萄糖葡萄糖1,2-烯醇式烯醇式D-甘露糖甘露糖D-果糖果糖现在学习的是第

15、38页，共56页D-葡萄糖葡萄糖D-甘露糖甘露糖 含多个含多个C*的旋光异构体，彼此间只有一个手性的旋光异构体，彼此间只有一个手性碳原子的构型相反，其它手性碳原子的构型完全相碳原子的构型相反，其它手性碳原子的构型完全相同同差向异构体差向异构体。2-差向异构体差向异构体现在学习的是第39页，共56页4-4-差向异构体差向异构体D-半乳糖半乳糖端基差向异构体端基差向异构体现在学习的是第40页，共56页 8.脱水和显色脱水和显色戊醛糖戊醛糖浓浓HCl 现在学习的是第41页，共56页己醛糖己醛糖浓浓HCl 己酮糖己酮糖稀稀HCl-羟甲基糠醛羟甲基糠醛现在学习的是第42页，共56页 从反应的条件可以看出

16、，己酮糖最容易发生脱从反应的条件可以看出，己酮糖最容易发生脱水反应。反应产物与酚缩合可得颜色产物，常用于水反应。反应产物与酚缩合可得颜色产物，常用于鉴别糖类化合物。鉴别糖类化合物。(1)Seliqanoff试验试验 醛糖醛糖酮糖酮糖+间苯二酚间苯二酚/浓浓HCl 2min内不变色内不变色 红色红色现在学习的是第43页，共56页 (2)蒽酮蒽酮/浓浓H2SO4 糖类（包括可溶性多糖）糖类（包括可溶性多糖）+蒽酮蒽酮/浓浓H2SO4 绿色绿色 (3)Molisch试验试验 糖类（包括可溶性多糖）糖类（包括可溶性多糖）+-萘酚萘酚/浓浓H2SO4紫色紫色在一定浓度范围内，糖含量与颜色对光的吸收在一定

17、浓度范围内，糖含量与颜色对光的吸收呈线性关系，可用于糖的的定量测定。呈线性关系，可用于糖的的定量测定。现在学习的是第44页，共56页13-2 双糖双糖 一、还原性双糖一、还原性双糖 分子中保留苷羟基，有还原性，能成脎，有变旋分子中保留苷羟基，有还原性，能成脎，有变旋现象。现象。1.麦芽糖麦芽糖(Maltose)Haworth式式 -1,4-1,4-1,4-1,4-苷键苷键苷键苷键现在学习的是第45页，共56页构象式构象式 -1,4-1,4-1,4-1,4-苷键苷键苷键苷键现在学习的是第46页，共56页 2.纤维二糖纤维二糖 (Cellobiose)-1,4-1,4-苷键苷键苷键苷键Hawort

18、h式式现在学习的是第47页，共56页构象式构象式 -1,4-1,4-苷键苷键苷键苷键现在学习的是第48页，共56页 3.乳糖乳糖(Lactose)-1,4-1,4-苷键苷键苷键苷键Haworth式式现在学习的是第49页，共56页 -1,4-1,4-苷键苷键苷键苷键构象式构象式现在学习的是第50页，共56页 二、非还原性双糖二、非还原性双糖 分子中不存在苷羟基，无还原性，不能成脎，分子中不存在苷羟基，无还原性，不能成脎，没有变旋现象。没有变旋现象。蔗糖蔗糖(Sucrose)-1,21,2-苷键苷键苷键苷键 -2,12,1-苷键苷键苷键苷键现在学习的是第51页，共56页蔗糖蔗糖H+或或转化酶转化酶

19、水解前：水解前：=+66.5-D(+)-)-葡萄糖葡萄糖+-D()-)-果糖果糖变旋平衡：变旋平衡：=19.8方向：右旋方向：右旋 左旋左旋，蔗糖的水解产物称为转，蔗糖的水解产物称为转化糖（蜂蜜的主要成分）。化糖（蜂蜜的主要成分）。现在学习的是第52页，共56页单糖与双糖的鉴别单糖与双糖的鉴别TollenFehlingBenedict巴弗试剂巴弗试剂 Ag Cu2O Cu2O Cu2O单糖单糖还原性双糖还原性双糖TollenFehlingBenedict巴弗试剂巴弗试剂 Ag Cu2O Cu2O x非还原性双糖与以上非还原性双糖与以上4种弱氧化剂都不反应种弱氧化剂都不反应现在学习的是第53页，

20、共56页单单 糖糖互变异构和变旋现象互变异构和变旋现象构型和环状结构的表示方法构型和环状结构的表示方法物理性质物理性质化学性质化学性质 异构化，成脎，氧化还异构化，成脎，氧化还原，成酯，成苷和显色反应。原，成酯，成苷和显色反应。本章小结本章小结现在学习的是第54页，共56页单单 糖糖还原糖还原糖 能还原能还原Tollen、Fehling、Benedict试剂等弱氧化剂的糖称为试剂等弱氧化剂的糖称为还原糖，所有的单糖都是还原糖。还原糖，所有的单糖都是还原糖。还原糖能被弱氧化剂氧化，能成脎。还原糖能被弱氧化剂氧化，能成脎。糖苷糖苷 糖苷分子中没有半缩醛羟基，糖苷分子中没有半缩醛羟基，无变旋现象，无还原性，不能成无变旋现象，无还原性，不能成脎。脎。现在学习的是第55页，共56页双糖双糖还原性双糖还原性双糖非还原性双糖非还原性双糖糖的鉴别糖的鉴别Tollen、Fehling、Benedict、巴弗试巴弗试剂等弱氧化剂；剂等弱氧化剂；Br2/H2O；显色反应；显色反应；现在学习的是第56页，共56页