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第十六章 糖 类 基本概念 • 糖类是多羟基醛、酮或其简单衍生物以及 能水解产生上述产物的化合物的总称。 • 根据糖能否水解及水解产物的情况可分为 三类：单糖、寡糖和多糖。 第一节 单 糖 根据单糖分子中所含的醛基或酮基可分为 醛糖(Aldose)、酮糖(Kedose)。 根据单糖分子中所含碳原子数目则可分为 丙糖、丁糖、戊糖、已糖等。 单糖的结构 ——葡萄糖 D-葡萄糖的环状结构 CH 2OH D-葡萄糖的开链式 O H H H CHO H HO OH OH OH H OH OH OH H H H H OH CH 2OH CH2OH O H OH H OH H H OH H OH 单糖的结构 ——葡萄糖 D-葡萄糖的椅式构象式 H HO H H HO O H O OH H HO H HO HO OH OH H ¦Á -D-ßÁ à« ÆÏ ÌÑ ÌÇ H HO OH H H ¦Â -D-ßÁ à« ÆÏ ÌÑ ÌÇ 单糖的结构 ——果糖 D-果糖的开链式 CH 2OH C OH H O D-果糖的环状结构 H 6 H H 5 H OH 4 OH H O OH 3 OH H H OH 2 CH2OH 1 OH O HOH 2C H O 1 CH2OH 2 OH 3 OH H 6 H H 5 H OH 4 OH H H OH CH 2OH CH2OH OH H OH O HOH 2C H H OH OH OH H CH2OH 单糖的性质 • （－）、单糖的物理性质 单糖都是晶体，易溶于水，难溶于乙 醇，有吸湿性。单糖具有甜味，不同单糖 甜度各不相同，以果糖为最甜。除二羟基 丙酮外单糖都有旋光性，具有环状结构的 单糖都有变旋作用。 单糖的性质 • （二）、单糖的化学性质 1. 差向异构化 CHO HO CH HO C HO CH 2OH C HO H OH H OH ÌÇ HO H OH H OH H OH H OH CH 2OH CH 2OH ¼î Ð ÔÈÜ Òº ˳ Ï© ¶þ ´¼ ʽ C HO OH H H OH H OH CH 2OH ·´ D-(+)¸Ê ¶ ÌÇ CHO HO CH CH 2OH D-¹û H H O H H HO Ï© ¶þ ´¼ ʽ H HO OH H H OH H OH CH 2OH D-£¨ +£© ÆÏ ÌÑ ÌÇ （二）、单糖的化学性质 • 2. 显色反应 戊醛糖、己醛糖与浓硫酸共沸，发生 分子内脱水，然后再与α-萘酚反应可得紫色 产物，称作Molish反应，可用来鉴别所有的 糖类化合物。若用浓盐酸作脱水剂，再与 m-苯二酚作用，酮糖反应较快，在2min左 右显红色。这是区别醛糖和酮糖的反应， 称为Seliwanoff反应。 （二）、单糖的化学性质 • 3. 氧化反应 单糖（包括醛糖和酮糖）可被多种氧化剂氧 化，具有还原性，称为还原糖。单糖与碱性弱氧 化剂（Tollens、Fehling和Benedict试剂）作用， 单糖被氧化成复杂的氧化产物，而弱氧化剂中的 Ag+和Cu2+则被还原生成银和氧化亚铜砖红色沉 淀。 醛糖与酸性氧化剂溴水反应，醛基被氧化成 羧基而生成相应的糖酸；酮糖与溴水则无反应， 因此可利用此反应来区别醛糖和酮糖。 （二）、单糖的化学性质 • 4. 成苷反应 单糖环状结构中的半缩醛羟基比较活 泼，在酸的催化下，半缩醛羟基可与羟基 化合物如醇或酚的羟基脱水生成缩醛类化 合物，称为苷（Glycoside）。 H CH 2OH O H H OH OH H OH H + CH 3OH H OH ¸ÉÔïHCl CH 2OH O H H OH OCH 3 + H2O H OH H OH （二）、单糖的化学性质 • 5. 成酯反应 单糖分子中的半缩醛羟基和醇羟基均 CH OPO H 能与酸作用生成酯。 CH OH O 2 2 H O H OH H OPO3H2 OH H OH H H OH OH H OH ¦Á-D-ßÁà«ÆÏÌÑÌÇ-6-Á×Ëáõ¥£¨ 6-Á×ËáÆÏÌÑÌÇ£© CH 2OPO3H2 O H H OH H ¦Á-D-ßÁà«ÆÏÌÑÌÇ-1-Á×Ëáõ¥£¨ 1-Á×ËáÆÏÌÑÌÇ£© H H OH 3 2 CH 2OPO3H2 OH OH H ¦Á-D-¹û ÌÇ-1£¬6-¶þÁ×Ëáõ¥£¨ 1£¬6-¶þÁ×Ëá¹û ÌÇ£© 三、重要的单糖 • （一）、D-(-)-核糖和D-(-)-2-脱氧核糖 CHO CHO H OH H OH H OH CH2OH D-(-)-ºË ÌÇ CH2OH O H H CH2OH O OH H OH H H H OH H OH H H OH H H OH H OH H CH2OH ¦Â -D-(-)-ºË ÌÇ D-(-)-2-ÍÑ Ñõ ºË ÌÇ ¦Â -D-2-(-)-ÍÑ Ñõ ºË ÌÇ 三、重要的单糖 • (二)、D-(+)-葡萄糖 D-(+)-葡萄糖广泛存在于自然界，不仅在植 物体内存在, 而且在动物体内也有存在。它是组成 蔗糖、麦芽糖等二糖及淀粉、糖原、纤维素等多 糖的基本单元。人体血液中的葡萄糖（Blood Sugar），其正常值为80∼110mgdL-1。糖尿病人 的尿中葡萄糖的含量比正常人高。葡萄糖是人体 能量的重要来源，在20℃及0.1MPa下1mol葡萄糖 完全氧化时，放出热量为2813kJ。 三、重要的单糖 • （三）、D-(+)-半乳糖 CHO H OH HO H HO H H OH CH2OH OH H OH H H O H H OH OH CH2OH D-(+)-°ë ÈéÌÇ ¦Á-D-ßÁà«°ë ÈéÌÇ 三、重要的单糖 • （四）、D-(-)-果糖 果糖为无色结晶，熔点为105℃，易溶 于水，可溶于乙醇。果糖是最甜的糖类物 质。天然的果糖具有左旋性，所以又称其 为左旋糖（Levulose）。 三、重要的单糖 • (五)、氨基糖 CH 2OH H CH 2OH O H OH OH H OH H H NH 2 ¦Â-D-°±»ùÆÏÌÑÌÇ OH H OH H H O OH H H NH 2 ¦Â-D-°±»ù°ë ÈéÌÇ 第二节 二 糖 • 二糖（Disaccharide）是最简单的寡糖（又 称低聚糖）。二糖可看成是一个单糖分子 中的半缩醛羟基与另一个单糖分子中的半 缩醛羟基或醇羟基之间脱水后的缩合产物。 常见的二糖有麦芽糖、纤维二糖、蔗糖和 乳糖等。 一、麦芽糖 • 麦芽糖是由一分子α-D-吡喃葡萄糖的C1半 缩醛羟基与另一分子D-葡萄糖C4上的羟基 脱水以α-1，4-苷键结合而成。 CH2OH CH2OH H O H OH H H OH OH H H O O H OH H H OH CHOH 二、纤维二糖 • 纤维二糖（Cellobiose）分子式为 C12H22O11，系统名为 4-O-β-D-葡萄吡喃 苷基-D-葡萄吡喃糖，它是纤维素水解的产 物，也是纤维素的基本结构单元。 CH OH 2 H CH 2OH H O H OH O H OH H H H OH H H O H OH OH ÏË Î¬ ¶þÌÇ OH 三、乳糖 • 乳糖由1分子β-D-吡喃半乳糖与1分子D-葡 萄糖以β-1，4- 苷键结合而成 CH2OH CH2OH OH H OH H H O H O H O H OH H H OH H OH CHOH 四、蔗糖 • 蔗糖是由1分子α-D-吡喃葡萄糖中的C1半缩 醛羟基和β-D-呋喃果糖的C2半缩酮羟基脱 水，以α，β-1，2-苷键结合而成的 CH 2OH H O H OH CH2OH H H H H O OH O OH H OH OH H CH2OH 第三节 多 糖 • 多糖（Polysaccharides）在自然界中广泛存 在，动植物体内的纤维素、淀粉和糖原等 均为多糖。多糖是一类天然高分子化合物， 水解的最终产物为许多分子单糖。多糖一 般为无定形粉末，无一定熔点，没有还原 性，也没有甜味，大多数多糖难溶于水。 一、淀粉 • 淀粉（Starch)为植物体内贮存的养分，是人类食物 供给热量的主要成分。淀粉是白色无定形粉末，在 酸或酶作用下水解，先生成糊精，继续水解得到麦 芽糖，最终水解产物是D-葡萄糖。 £¨ C6H10O5)n µí ·Û H2O + H »ò ø (C6H10O5)m ºý ¾« H2O + £c C12H22O11 H »ò ø Âó Ñ¿ ÌÇ H2O H+»ò ø £c C6H12O6 D-ÆÏ ÌÑ ÌÇ 二、糖原 • 糖原（Glycogen)是动物体内贮存的一种多 糖，糖原的分子也是由葡萄糖单位以α-l， 4-苷键和α-l，6-苷键连接而成。糖原是无 定形粉末，易溶于热水成透明胶体溶液， 遇碘显紫红色或蓝紫色。 三、纤维素 • 纤维素是自然界分布最广的多糖，是构成 植物细胞的主要成分，棉、麻及木材等的 主要成分是纤维素。纤维素的结构单位也 是葡萄糖，结构单位之间以β-1，4-苷键结 合而成，与碘不发生颜色反应。 四、粘多糖 • 粘多糖（Mucopolysaccharides)又称氨基多 糖，构成它的糖单位不止1种，有氨基己糖、 己糖醛酸、其它己糖等。粘多糖存在于结 缔组织中，是腺体分泌的粘液的组成成分， 它常与蛋白质结合成粘蛋白。主要的粘多 糖有透明质酸、硫酸软骨质和肝素等。 五、右旋糖酐 • 右旋糖酐（Dextran）是一种人工合成的葡萄糖 聚合物，根据其平均相对分子量的不同分为中分 子糖酐、低分子糖酐和小分子糖酐三种。右旋糖 酐是葡萄糖分子间通过α-1,6-苷键结合的聚合物。 右旋糖酐在临床上作为血浆的代用品，右旋糖酐 能提高血浆胶体渗透压，增加血容量，维持血压， 供出血及外伤休克时急救之用。右旋糖酐对细胞 的功能和结构没有不良影响，并且在体内可以因 水解产生葡萄糖而具有营养作用。