第1章糖类I.ppt

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1、第第1章章 糖类（糖类（I)学习要求学习要求 1、掌握糖类的元素组成和化学本质。、掌握糖类的元素组成和化学本质。2、复习掌握立体异构、复习掌握立体异构,光学异构光学异构,手性碳原子手性碳原子,对映体对映体,非对映体、异头碳、差向异构体等基本概念，掌握书非对映体、异头碳、差向异构体等基本概念，掌握书写费歇尔投影式的方法；掌握和了解构型的写费歇尔投影式的方法；掌握和了解构型的D,L和和R,S标记法。标记法。3、掌握单糖的结构、构象、物理性质、化学性质。、掌握单糖的结构、构象、物理性质、化学性质。第一节、第一节、导言导言一、糖类的存在与来源一、糖类的存在与来源 广泛存在于生物界，特别是植物界。是地球

2、上数量最多广泛存在于生物界，特别是植物界。是地球上数量最多的一类有机化合物。干重占植物的的一类有机化合物。干重占植物的85-90%，细菌，细菌10%，动物小于动物小于2%。二、糖类的生物学功能二、糖类的生物学功能 能源物质能源物质 结构物质结构物质细胞壁中细胞壁中结结构糖构糖储备储备能源能源糖糖植物干重90DNADNA、RNA RNA 结构糖结构糖 碳源碳源昆虫外昆虫外骨骼骨骼糖糖韧带韧带结构糖结构糖结缔组织结缔组织结构糖结构糖 肌糖原肌糖原能源能源动物干重动物干重2光合光合作用作用糖一切含碳物质一切含碳物质合成合成代谢代谢分解分解代谢代谢COCO2 2糖糖碳来源碳来源 细胞识别的信息分细胞识

3、别的信息分子子细胞表面细胞表面识别标记识别标记糖糖糖蛋白、糖脂、信息分子糖糖蛋白、糖脂、信息分子糖壳聚糖的生理功能壳聚糖的生理功能 解毒排毒解毒排毒 抗癌、抑制癌细胞转移抗癌、抑制癌细胞转移 降血脂（胆固醇）降血脂（胆固醇）降血糖降血糖 降血压降血压 抗疲劳抗疲劳 免疫调节免疫调节 壳寡糖壳寡糖俗称碳水化合物（carbohydrate）Cn(H2O)m（不全面）（不全面）化学定义：化学定义：多羟基醛或酮多羟基醛或酮及及其缩聚物其缩聚物和和衍生物的衍生物的总称。总称。三、糖类的定义、元素组成和化学三、糖类的定义、元素组成和化学本质本质鼠李糖及岩藻糖（鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（、

4、脱氧核糖（C5H10O4)或者定义：或者定义：糖类化合物是多羟基醛或多羟基酮或其衍生物以及糖类化合物是多羟基醛或多羟基酮或其衍生物以及水解水解后能后能生成多羟基醛、多羟基酮及其衍生物的化合物。生成多羟基醛、多羟基酮及其衍生物的化合物。通常以通常以glyco-和和Sacchar-开头的单词都开头的单词都表示糖类，以表示糖类，以-ose缀尾的单词同样也表缀尾的单词同样也表示是糖类。示是糖类。如：如：monosacchride(单糖）单糖）glucose(葡萄糖）葡萄糖）Saccharose（蔗糖）（蔗糖）Fructose（果糖）（果糖）HHOHOHHOHCH2OHCHOCH2OHHHOHOHHOH

5、C=OCH2OHHHHOHOHHOHCH2OHOHCHOHHOHCH2OHCH2OHCHOD-葡萄糖D-果糖 四、糖的命名与分类四、糖的命名与分类 单糖单糖（monosaccharide）寡糖寡糖（oligosaccharide）（低聚糖）（低聚糖）多糖多糖（polysaccharide）根据聚合度根据聚合度不能被水解成更小分子的糖类（单糖）不能被水解成更小分子的糖类（单糖）水解产生水解产生20个以上单糖分子的糖类（多糖）个以上单糖分子的糖类（多糖）1.命名命名 多数是根据糖的来源给予一个通俗名称，如葡萄糖、多数是根据糖的来源给予一个通俗名称，如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、棉子糖和壳多糖。果糖、

6、蔗糖、乳糖、棉子糖和壳多糖。2.分类分类大约大约20种种醛糖醛糖酮糖酮糖第二节、单糖的结构和性质第二节、单糖的结构和性质一、单糖的开链结构一、单糖的开链结构 原子组成、分子式、分子量相同原子组成、分子式、分子量相同 （一）（一）旋光异构旋光异构有关旋光异构的几个概念有关旋光异构的几个概念 1、（同分）异构（同分）异构（isomerism）（几何）（几何）（光学）（光学）2、不对称碳原子（手性、不对称碳原子（手性C原子）原子）（asymmetric carbon atom)手性：一个物体若自身与其镜像不能重叠，称之。手性：一个物体若自身与其镜像不能重叠，称之。与四个不同的原子或原子基团共价连接并

7、因而失去对与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳称性的四面体碳,则为不对称碳、手性碳、不对称中则为不对称碳、手性碳、不对称中心或手性中心。心或手性中心。手性碳手性碳C1COOH2CH33OH4H5C1HOOC2CH33OH4H5乳酸乳酸3、旋光性、旋光性（optical activity）及比旋光度及比旋光度能使偏振光的振动方向发生旋转的物质，称旋光性物质。能使偏振光的振动方向发生旋转的物质，称旋光性物质。在在有机物中，有机物中，凡是手性分子，都具有旋光性。凡是手性分子，都具有旋光性。平面偏振光光是一种电磁波，光波的振动方向与光的前进方向垂直。光是一种电磁波，光波的振动方

8、向与光的前进方向垂直。若让光通过若让光通过Nicol 棱镜棱镜(起偏镜起偏镜)，只有与棱镜晶轴方向平行的光，只有与棱镜晶轴方向平行的光才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这才能通过。这样，透过棱晶的光就只能在一个方向上振动，象这种种只在一个平面振动的光，称为平面偏振光只在一个平面振动的光，称为平面偏振光，简称偏振光。，简称偏振光。亮丙 酸亮暗乳 酸 物质有两类：物质有两类：（1）旋光性物质）旋光性物质能使偏振光振动面旋转的性质，能使偏振光振动面旋转的性质，叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。叫做旋光性；具有旋光性的物质，叫做旋光性物质。（2）非旋光性物质）非旋光性物

9、质不具有旋光性的物质，叫做不具有旋光性的物质，叫做 非旋光性物质。非旋光性物质。旋光度旋光度：使偏振光振动平面旋转的角度为旋光度。用“”表示。比旋光度比旋光度t：t=/lc t：测定温度 ：入射波长，：旋光度，c：溶液浓度（gml-1），l：盛液管长度（dm）其旋光方向顺时针 右旋，以“d”或“+”表示。逆时针 左旋，以“l ”或“”表示。问题：具有手性碳的有机化问题：具有手性碳的有机化合物是否一定具有旋光性？合物是否一定具有旋光性？答：有机化合物的旋光性与分子答：有机化合物的旋光性与分子内部结构有关，不具对称元素内部结构有关，不具对称元素（对称面、对称中心、四重交替（对称面、对称中心、四重交

10、替对称轴）的才具有旋光性对称轴）的才具有旋光性以以以以Dt 是以钠光灯（D线，波长为589.6589.0nm为光源）4、构型和构象、构型和构象构型构型：原子或基团在空间的相对分布或排列。原子或基团在空间的相对分布或排列。但对旋光异构体来说，是指不对称碳原子的四个但对旋光异构体来说，是指不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向，如对映体取代基在空间的相对取向，如对映体两种构两种构型互为镜像，对映不重合，即对映异构体。型互为镜像，对映不重合，即对映异构体。涉及共价键的断裂。涉及共价键的断裂。CCOOHCH3HHOCCOOHCH3HOH乳酸对映体乳酸对映体分子模型分子模型透视式透视式葡萄糖的构象葡萄

11、糖的构象船式船式椅式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH构象构象：当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。不涉及共价键的断裂。不涉及共价键的断裂。对映异构体构型的命名对映异构体构型的命名（1）D、L命名法HOHCH2OHCHOHOHCH2OHCHOD-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛人为规定：人为规定：羟基在右边称羟基在右边称D型，羟基在型，羟基在左边为为左边为为L型。型。D、L与与“+、-”没有必然的联没有必然的联系系将其它化合物的构型与甘油醛关联起来，如将其它化合物的构型与甘油醛关联起来

12、，如HOHCHOCH2OHOHOHCOOHCH2OHHHOHCOOHCH3D-(+)-甘油醛甘油醛D-(-)-乳酸（乳酸（相对构型）相对构型）以甘油醛为例确定糖的以甘油醛为例确定糖的D,L构型构型D-甘油醛甘油醛 L-甘油醛甘油醛对映体对映体实验确证实验确证：认为甘油醛规定的构型与其实际构型正好相符，因此，：认为甘油醛规定的构型与其实际构型正好相符，因此，由甘油醛与其它化合物相联系所得的相对构型，就成为由甘油醛与其它化合物相联系所得的相对构型，就成为绝对构型绝对构型。绝对构型：绝对构型：能真实代表某一光活性化合物的构型（能真实代表某一光活性化合物的构型（R、S）相对构型：相对构型：与假定的与假

13、定的D、L甘油醛相关联而确定的构型。甘油醛相关联而确定的构型。D、L命名对多个手性碳的化合物使用不方便，目前仅在命名对多个手性碳的化合物使用不方便，目前仅在糖类和氨基酸中使用仍很普遍。糖类和氨基酸中使用仍很普遍。（二）（二）Fischer 投影式投影式CH3OHCOOHHCCOOHCH3HHOCCOOHCH3HOHCH3COOHHOHCH3COOHHHO写法：写法：将手性碳原子所连基团中两个基团处于水平面，朝向观察者，另两个基团处于垂直方向，朝后，然后向纸面投影，横前竖后。横前竖后。注意：一般，将碳链置于竖直键上，并使编号最小的基团置于上端。注意：一般，将碳链置于竖直键上，并使编号最小的基团置

14、于上端。（三）构型的（三）构型的RS表示法（选学内容）表示法（选学内容）RS构型命名系统可以明确无误地规定任何手性碳原子的绝对构构型命名系统可以明确无误地规定任何手性碳原子的绝对构型，具有普遍适用的优点。型，具有普遍适用的优点。R、S命名法：命名法：R、S命名法是根据手性碳所连四个基团在空间的排列次序来标记的。R、S构型法规则构型法规则：把C*四个基团中最小的放于离观测者最远的位置，来观察其他三个基团的顺序，若按顺序规则，三者的排列从最优基团到次优基团，到最小基团，若为顺时针，则其构型用若为顺时针，则其构型用R表示表示；反之，用S表示。例如：I,Br,Cl,-SO3H,F,CH3O-,HO-,

15、-NO2,-NH2,-COOH,-CN,HCC(CH3)3CH2CCH(CH3)2CHCH3CH2CH3DHT-快速判断快速判断Fischer投影式构型的方法投影式构型的方法1当最小基团位于横线时当最小基团位于横线时,若其余三个基团由大若其余三个基团由大中中小为顺时针方向小为顺时针方向,则此投影式的构型为则此投影式的构型为S,反之为反之为R.2若次序最小的基团在竖键上，可直接将其它三个基团若次序最小的基团在竖键上，可直接将其它三个基团在平面内按大小顺序确定其构型。在平面内按大小顺序确定其构型。则当最小基团位于竖线时则当最小基团位于竖线时,若其余三个基团由大若其余三个基团由大中中小为顺时针方向小

16、为顺时针方向,则此投影式的构型为则此投影式的构型为R,反之为反之为S.1 1、结构通式、结构通式醛糖醛糖 酮糖酮糖有有旋光异构旋光异构现象现象（/-/-）以及以及对映体对映体D D、L L型型碳原子碳原子是不对称是不对称的的（四）开链结构（四）开链结构2、D系单糖和系单糖和L系单糖系单糖D-甘油醛 二羟基丙酮D-葡萄糖 D-果糖单糖构型单糖构型 通常所谓的单糖构型是指分子中通常所谓的单糖构型是指分子中离羰基碳最离羰基碳最远的那个手性碳原子的构型远的那个手性碳原子的构型。如果在投影式中此。如果在投影式中此碳原子上的碳原子上的-OH具有与具有与D(+)-甘油醛甘油醛-OH相同的取相同的取向，则称向，则称D-型糖，反之则为型糖，反之则为L-型糖。型糖。糖的构型糖的构型(D，L)与旋光方向与旋光方向(+，)并无直接并无直接联系联系。旋光方向与程度是由整个分子的立体结构。旋光方向与程度是由整个分子的立体结构(包括各手性碳原子的构型包括各手性碳原子的构型)而不是某一而不是某一C*的构型的构型所决定的。所决定的。单糖的旋光异构体的个数与不对称碳原子的数目单糖的旋光异构体的个数与不对称碳原子的数目n的