第12章 糖類(新)

1、醫(yī)用化學(xué)醫(yī)用化學(xué)主編 薛會君 劉德云普通高等教育國家級“十一五”規(guī)劃教材第12章 糖類科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1熟悉糖類化合物的概念、分類熟悉糖類化合物的概念、分類2掌握單糖的主要化學(xué)性質(zhì)掌握單糖的主要化學(xué)性質(zhì)3熟悉二糖的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的異同點(diǎn)熟悉二糖的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)的異同點(diǎn)4了解多糖的性質(zhì)和用途了解多糖的性質(zhì)和用途科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社糖類概述糖類概述 糖的概念：糖的概念：從分子結(jié)構(gòu)上看，糖類是多羥基醛、從分子結(jié)構(gòu)上看，糖類是多羥基醛、多羥基酮和它們的脫水縮合物。多羥基酮和它們的脫水縮合物。 單糖:不能

2、水解的糖 低聚糖（二糖）：能水解生成210單糖分子的糖 多糖 ：能水解生成10以上單糖分子的糖分類：根據(jù)糖類能否水解以及水解產(chǎn)物的情況分：分類：根據(jù)糖類能否水解以及水解產(chǎn)物的情況分： 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1 12-1 單糖單糖從結(jié)構(gòu)上看，單糖是含有36個碳原子的多羥基醛或多羥基酮。多羥基醛稱為醛糖，多羥基酮稱為酮糖。根據(jù)分子中的碳原子數(shù)目，單糖又可分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖。與醫(yī)學(xué)關(guān)系密切的單糖主要有葡萄糖、果糖、核糖和脫氧核糖等?？茖W(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-1 12-1-1 單糖的結(jié)構(gòu)單糖的結(jié)構(gòu)一、葡萄糖

3、的分子結(jié)構(gòu)一、葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)1.開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) ：葡萄糖的分子式C6H12O6，屬己醛糖，為2,3,4,5,6-五羥基己醛。其結(jié)構(gòu)式為CH OCHO HCOHHCHO HCHO HCH2O HC H OHO HOHHHO HHO HC H2O H D-葡萄糖科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社 12-1-1 12-1-1 單糖的結(jié)構(gòu)單糖的結(jié)構(gòu)2.氧環(huán)式結(jié)構(gòu) CHOHOHOHHHOHHOHCH2OHCHOHOHHHOHHCH2OHOHHOCHOHOHHHOHHCH2OHHOHO-D-D-葡萄糖葡萄糖 （36%36%） 鏈狀葡萄糖鏈狀葡萄糖 (0.2%) (0.2%) -D-

4、D-葡萄糖葡萄糖 （64%64%） 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-1 12-1-1 單糖的結(jié)構(gòu)單糖的結(jié)構(gòu)v為了更清楚地反應(yīng)葡萄糖的空間結(jié)構(gòu)，可采用哈沃斯式。在哈沃斯式中，一個氧原子和五個碳原子形成一個六元環(huán)平面，苷羥基與羥甲基在異側(cè)的為-型葡萄糖，苷羥基與羥甲基在同側(cè)的則是-型葡萄糖。OCH2OHHHOHOHHHOHHOHOCH2OHHHOHOHHHOHOHH-D-葡萄糖葡萄糖 -D-葡萄糖葡萄糖科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-2 12-1-2 單糖的性質(zhì)單糖的性質(zhì)二、單糖的性質(zhì)單糖的性質(zhì)物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 純凈的

5、單糖都是晶體，有甜味，有吸濕性，易純凈的單糖都是晶體，有甜味，有吸濕性，易溶于水，但不能溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。溶于水，但不能溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑?；瘜W(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)： 還原性、成苷、成酯、顏色反應(yīng)。還原性、成苷、成酯、顏色反應(yīng)。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-2 12-1-2 單糖的性質(zhì)單糖的性質(zhì)1 1氧化反應(yīng)：氧化反應(yīng)： 單糖具有較強(qiáng)的還原性，容易被堿性弱氧化劑氧化。常用的堿性弱氧化劑有托倫試劑、斐林試劑和班氏試劑。（1）與托倫試劑作用 ： 與醛相似，單糖可與托倫試劑發(fā)生銀鏡反應(yīng)生成復(fù)雜的糖酸。 單糖 + Ag(NH3)2+復(fù)雜氧化

6、產(chǎn)物 + Ag（2）與班氏試劑作用： 班氏試劑是由硫酸銅、碳酸鈉、檸檬酸鈉配成的溶液，其主要成分是堿性二價(jià)銅的配離子。班氏試劑與單糖在加熱的條件下有磚紅色沉淀產(chǎn)生，單糖本身氧化成復(fù)雜的氧化產(chǎn)物。臨床上常用此反應(yīng)來檢驗(yàn)糖尿病患者尿液中的葡萄糖。 單糖 + Cu2+(配離子) 復(fù)雜氧化產(chǎn)物+ Cu2O 凡是能跟托倫試劑、班氏試劑或斐林試劑作用的糖稱為還原糖，反之，稱為非還原糖。所有的單糖均為還原糖?？茖W(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-2 12-1-2 單糖的性質(zhì)單糖的性質(zhì)OCH2OHHHOHOHHHOHOHClH干 燥OCH2OHHHOHOHHHOHHO-CH3O

7、CH2OHHHOHOHHHOHO-CH3H + 糖苷具有縮醛的結(jié)構(gòu)，與縮醛的性質(zhì)相似，在堿性條件下穩(wěn)定，不能與堿性弱氧化劑作用。糖苷的結(jié)構(gòu)分兩部分，一是糖苷基（糖的部分），另一部分是配糖基（非糖部分），連結(jié)糖苷基與配糖基的化學(xué)鍵叫糖苷鍵。2 2成苷反應(yīng)成苷反應(yīng) 單糖的苷羥基能夠在干燥的HCl催化作用下與一分子醇的羥基脫水生成縮醛，生成的縮醛又叫糖苷。如D-葡萄糖與甲醇作用生成-D-甲基葡萄糖苷或 -D-甲基葡萄糖苷。科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-2 12-1-2 單糖的性質(zhì)單糖的性質(zhì)3.3.成酯反應(yīng)成酯反應(yīng) 單糖分子中含有多個羥基，可與羧酸或無機(jī)含氧酸反

8、應(yīng)生成酯，其中最重要的酯是磷酸酯。 人體內(nèi)的葡萄糖在酶的作用下可與磷酸反應(yīng)生成葡萄糖-1-磷酸酯、葡萄糖-6-磷酸酯和葡萄糖-1,6-二磷酸酯，它們是糖代謝的中間產(chǎn)物，在生命活動中具有重要作用?？茖W(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-2 12-1-2 單糖的性質(zhì)單糖的性質(zhì)4.4.顏色反應(yīng)顏色反應(yīng) （1）莫立許（Molisch）反應(yīng) 在糖的水溶液中加入糖的乙醇溶液，然后沿管壁慢慢加入濃硫酸，不得振搖。在濃硫酸與糖溶液的交界面處很快出現(xiàn)紫色環(huán)，這就是莫立許反應(yīng)。所有糖均能發(fā)生此反應(yīng)，而且反應(yīng)靈敏，常用于糖類化合物的鑒定。（2）塞利凡諾夫（Seliwanoff）反應(yīng) 塞

9、利凡諾夫試劑是間苯二酚的鹽酸溶液。向糖溶液中加入塞利凡諾夫試劑并加熱，將出現(xiàn)紅色。含酮糖的物質(zhì)如果糖、蔗糖顯色快，醛糖反應(yīng)較慢，籍此可鑒別醛糖和酮糖。科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-3 12-1-3 重要的單糖重要的單糖三、重要的單糖三、重要的單糖1.葡萄糖 葡萄糖因最初從葡萄汁中分離結(jié)晶而得名，廣泛存在于動植物體內(nèi)。血液中的葡萄糖稱為血糖，正常人的血糖含量為3.96.1mmolL-1 (或0.701.10gL-1)。 2.果糖 果糖的分子式為C6H12O6，屬己酮糖，與葡萄糖是同分異構(gòu)體。純凈的果糖是白色晶體，易溶于水。果糖是天然糖中最甜的糖，常以游離態(tài)

10、存在于蜂蜜和水果中，以結(jié)合態(tài)存在于蔗糖中。果糖也有鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)。游離態(tài)果糖主要以六元氧環(huán)式（吡喃型）結(jié)構(gòu)存在，而結(jié)合態(tài)果糖則以五元氧環(huán)式（呋喃型）結(jié)構(gòu)存在。科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-1-3 12-1-3 重要的單糖重要的單糖3.核糖和脫氧核糖 核糖的分子式為C5H10O5，脫氧核糖的分子式為C5H10O4，均屬戊醛糖，主要以五元氧環(huán)式結(jié)構(gòu)存在。OCH2HHOHHOHOHHOHOCH2HHOHHHOHHOH科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-2 12-2 二糖二糖概念：二糖是指能水解生成兩個單糖分子的低聚糖。從結(jié)構(gòu)上來看

11、，二糖是由一個單糖分子的半縮醛羥基與另一個單糖的羥基（醇羥基或半縮醛羥基）之間脫水形成的糖苷。最常見的二糖有蔗糖、麥芽糖和乳糖，它們的分子式均為C12H22O11，互為同分異構(gòu)體?？茖W(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社一、麥芽糖 麥芽糖主要存在于麥芽中，是淀粉水解得到的二糖。純凈的麥芽糖為白色晶體或結(jié)晶性粉末，溶于水，微溶于乙醇，是飴糖的主要成分，甜度約為蔗糖的40%。12-2 12-2 二糖二糖 從結(jié)構(gòu)上來看，麥芽糖可以看成是由一分子-D-葡萄糖C1上的-型苷羥基和另一分子的D-葡萄糖C4上的羥基之間脫水縮合的產(chǎn)物。OHOCH2OHHHOHHHOHOOCH2OHHHOH

12、OHHHOHH-1,4-苷鍵苷鍵-D-D-葡萄糖部分葡萄糖部分-D-D-葡萄糖部分葡萄糖部分 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社由于麥芽糖分子中仍保留一個苷羥基，性質(zhì)與葡萄糖相似，能與托倫試劑、班氏試劑等堿性弱氧化劑作用，是還原性二糖；能發(fā)生成酯和成苷反應(yīng)。另外麥芽糖在稀酸或酶的作用下，能水解生成兩分子葡萄糖。麥芽糖 + H2O 葡萄糖 + 葡萄糖12-2 12-2 二糖二糖科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社二、乳糖二、乳糖 乳糖存在于哺乳動物和人的乳汁中，人乳中約含5070gL-1，牛乳中約含40gL-1。乳糖是白色粉末，微溶于水，其甜味不

13、大，是奶酪工業(yè)的副產(chǎn)品。廣泛用于制嬰兒食品、糖果、人造奶油等，在醫(yī)藥上可用作矯味劑和填充劑。OHOCH2OHHHOHHHOHOOCH2OHHOHHOHHHOHH-1,4-苷鍵D-D-半乳糖部分半乳糖部分 D-D-葡萄糖部分葡萄糖部分 從結(jié)構(gòu)上來看，乳糖可以看成是由一分子- D-半乳糖C1上的-型苷羥基和另一分子的D-葡萄糖C4上的羥基之間脫水縮合的產(chǎn)物。12-2 12-2 二糖二糖科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社由于乳糖分子中仍保留一個苷羥基，也是還原性二糖，性質(zhì)與麥芽糖相似。另外乳糖在稀酸或酶的作用下，能水解生成一分子D-半乳糖和一分子D-葡萄糖。乳糖 + H2O

14、 半乳糖 + 葡萄糖12-2 12-2 二糖二糖科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社三、蔗糖三、蔗糖 純凈的蔗糖是白色結(jié)晶，易溶于水，甜度僅次于果糖，廣泛存在于甘蔗和甜菜中。我們?nèi)粘Ｊ秤玫陌滋恰⒓t糖和冰糖的主要成份都是蔗糖，蔗糖是重要的食品調(diào)味劑，將蔗糖加熱變成褐色焦糖可用做食品著色劑。在醫(yī)藥上蔗糖可用作營養(yǎng)劑或矯味劑，常制成糖漿應(yīng)用。12-2 12-2 二糖二糖科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社從結(jié)構(gòu)上來看，蔗糖可以看成是由一分子-D-葡萄糖C1上的-型苷羥基和另一分子的 -D-果糖C2上的-型苷羥基之間脫水縮合的產(chǎn)物。-1,2-苷鍵-2,1

15、-苷鍵OOC H2O HHHO HO HHHO HHOC H2HO HO HHC H2O HOHD-D-葡萄糖部分葡萄糖部分 D-D-果糖部分果糖部分 由于蔗糖分子的沒有苷羥基，無還原性，不能與托倫試劑、班氏試劑等弱氧化劑作用，是非還原糖。蔗糖在稀酸或酶的作用下，能水解生成一分子D-葡萄糖和一分子D-果糖。蔗糖 + H2O 葡萄糖 + 果糖12-2 12-2 二糖二糖科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-3 12-3 多糖多糖多糖是指能水解產(chǎn)生十個以上單糖分子的糖。從結(jié)構(gòu)上來看，多糖是由多個單糖分子以苷鍵相連而成的化合物。多糖一般不溶于水，無甜味，不能形成結(jié)晶。多糖

16、在自然界中分布很廣，是生物體的重要組成成分。常見的多糖有淀粉、糖原和纖維素，分子式可用(C6H10O5)n 表示，各種多糖由于n值不同，相對分子質(zhì)量也不同，不是同分異構(gòu)體。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-3-1 12-3-1 淀粉淀粉一、淀粉一、淀粉 淀粉是綠色植物進(jìn)行光合作用的產(chǎn)物，是植物貯存葡萄糖的一種形式，大量存在于植物的種子和塊莖等部位。大米約含淀粉80%，小麥中約含淀粉70%。1. 1.淀粉的分類淀粉的分類 天然淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，如玉米淀粉中，直鏈淀粉占27%，其余為支鏈淀粉；糯米幾乎全部是支鏈淀粉；有些豆類的淀粉則全是直鏈淀粉，直鏈淀

17、粉比支鏈淀粉容易消化。直鏈淀粉又稱為可溶性淀粉，溶于熱水呈膠狀溶液，是一種沒有分支的長鏈多糖。支鏈淀粉不溶于熱水，遇熱水成糊狀，故又稱不溶性淀粉或膠淀粉。 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-3-1 12-3-1 淀粉淀粉2.2.淀粉的結(jié)構(gòu)淀粉的結(jié)構(gòu) 直鏈淀粉一般是由數(shù)百至數(shù)千個葡萄糖殘基以-1,4-苷鍵連接而成的鏈狀化合物，分子長鏈卷曲成螺旋狀。-1,4-苷鍵OCH2OHHHOHHHOHOHOCH2OHHHOHHHOHOHOCH2OHHHOHHHOHOOCH2OHHHOOHHHOHHHO科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-3-1 1

18、2-3-1 淀粉淀粉支鏈淀粉分子很大，是由數(shù)千個D-葡萄糖殘基中一部分通過-1,4-苷鍵連接成的一條長鏈為主鏈，再通過-1,6-苷鍵與由2025個D-葡萄糖殘基構(gòu)成的短鏈相連形成支鏈，支鏈上每隔67個D-葡萄糖殘基再形成分支、呈樹狀分支結(jié)構(gòu)。 支鏈淀粉結(jié)構(gòu)示意圖支鏈淀粉結(jié)構(gòu)示意圖 科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-3-1 12-3-1 淀粉淀粉3.3.淀粉的性質(zhì)淀粉的性質(zhì)（1 1）與碘的作用）與碘的作用 直鏈淀粉遇碘顯深藍(lán)色，加熱至沸則褪色，冷卻后顏色復(fù)現(xiàn)。此反應(yīng)非常靈敏，常用于淀粉與碘的相互檢驗(yàn)。對于支鏈淀粉遇碘顯藍(lán)紫色。（2 2）水解反應(yīng)）水解反應(yīng) 淀粉在酸

19、的作用下水解生成與其結(jié)構(gòu)相似、相對分子質(zhì)量比其小得多的多糖片段，稱為糊精。糊精具有還原性。遇碘顯紅色的稱為紅糊精，紅糊精再水解為分子量更小的糊精，遇碘不變色的稱為無色糊精，無色糊精進(jìn)一步水解為麥芽糖，麥芽糖水解生成葡萄糖。 淀粉淀粉藍(lán)糊精藍(lán)糊精紅糊精紅糊精無色糊精無色糊精麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖 人體中淀粉在淀粉酶的作用下先水解成麥芽糖，麥芽糖進(jìn)一步水解生成葡萄糖?？茖W(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社科學(xué)出版社衛(wèi)生職業(yè)教育出版分社12-3-2 12-3-2 糖原糖原二、糖原 糖原又稱動物淀粉，是人和動物體內(nèi)糖的一種儲存形式，是葡萄糖在體內(nèi)縮合而成的一種多糖。它主要存在于肝臟和肌肉中，因此又有肝糖原和肌糖原之分。糖原的結(jié)構(gòu)示意圖糖原的結(jié)構(gòu)示意圖 糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，只是其支鏈更多、更稠密，相對分子質(zhì)量更大。糖原是無定形粉末，不溶于冷水，較易溶于熱水，