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2022化学2022单糖的化学性质-zy2022课件

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2022化学2022单糖的化学性质-zy2022课件_第1页
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l甘油醛的构型p4l构型的RS表示法p5lD系单糖,L系单糖p6l对映体(对映异构体)p6,非对映异构体p7,差向异构体p8l糖的构型与旋光方向的联系p8l糖的环状结构(吡喃糖,呋喃糖p10)l异头碳,异头物p9l变旋现象的缘由p91-构型的RS表示法指定与每个手性碳原子直接相连的4个取代基的优先性次序;次序规章的基础是原子序数高的原子比原子序数低的原子优先性大(如碘53号,溴35号,氯17号,氢1号);重要基团的优先次序(从大到小)是SH,OCHO,OR,OH,NHR,NH2,COOH,CONH2,CHO,CHROH,CH2OH,C6H5,CH3,H;优先性最小的取代基,离开观看者最远,另三个取代基面对观看者确定面对观看者的三个取代基按优先性的大小的次序是顺时针仍是逆时针方向假如是顺时针方向(右手),就为R构型(R源自拉丁文rectus,右),假如是逆时针方向,就为S构型(S源自拉丁文sinister,左);2-构型的RS表示法3-手性分子的实物与其镜像不能重叠的现象分子的实物与其镜像不能重叠的现象4-甘油醛及手性碳原子甘油醛二羟丙酮5-单糖的构型以甘油醛为参照标准,甘油醛单糖的构型以甘油醛为参照标准,甘油醛C2C2为为手性碳,与其相连的手性碳,与其相连的-OH-OH在右边的为在右边的为D D型,在左型,在左边的为边的为L L型,型,D D型和型和L L型互为立体异构体,是一型互为立体异构体,是一对对映体;对对映体;单糖(全部的醛糖和酮糖)的构型由于手性碳往往单糖(全部的醛糖和酮糖)的构型由于手性碳往往不止一个,因而规定:离羰基最远的不对称不止一个,因而规定:离羰基最远的不对称C C上的上的-OH-OH方向,比照甘油醛的结构,判定糖的构型,在方向,比照甘油醛的结构,判定糖的构型,在右边的为右边的为D D型,在左边的为型,在左边的为L L型;型;6-L-葡萄糖葡萄糖 L-甘油醛甘油醛 D-葡萄糖葡萄糖 D-甘油醛甘油醛 对映体7-差向异构体8-9-10-D-葡糖糖 D-葡糖糖D-葡糖糖11-单糖的化学性质p15l单糖可发生哪些化学反应?单糖可发生哪些化学反应?氧化氧化糖酸,糖醛酸糖酸,糖醛酸仍原仍原糖醇糖醇酯化酯化糖酯糖酯聚合聚合寡糖,多糖寡糖,多糖 葡萄糖葡萄糖12-1 异构化异构化单糖对稀酸相当稳固,但在碱性溶液里能发生多种反应;单糖异构化是室温下碱催化的烯醇式作用的结果在碱性水溶液中单糖反生分子重排,通过烯二醇中间物相互转化13-2 氧化氧化醛糖具有游离的醛基,具有很好的仍原性;碱性溶液中的重金属离子,如Fehling试剂(酒石酸钠,氢氧化钠,硫酸铜)Benedict试剂(柠檬酸,碳酸钠,硫酸铜)使醛糖氧化成醛糖酸;Fehling试剂,Benedict试剂只能定性,不能定量;由于碱性条件引起糖碳架的断裂和分解;Benedict试剂可用于糖尿病的检测很多果糖也具有仍原性,假如糖等,因其在碱性溶液中异构化成醛糖14-较强的氧化剂如热的稀硝酸,将醛基和伯醇基氧化成羧基,成为醛糖二酸内消旋现象15-3 仍原仍原单糖的羰基在适当仍原条件下,如用硼氢化钠处理醛糖或酮糖,被仍原成多元醇山梨醇是转化成维生素C的前体;在生物体内这一反应是由特异的脱氢酶催化,以NADH+H+或NADPH+H+作为供氢体来完成的16-4 糖脎:糖类的苯肼衍生物,不溶于水,晶体呈黄色 苯腙基不同仍原糖生成的脎,晶体与熔点各不相同,如葡萄糖脎是黄色细针状,麦芽糖脎是长薄片,因此成脎反应可用来鉴别多种仍原糖17-5 形成糖酯与糖醚:单糖的很多化学行为形成糖酯与糖醚:单糖的很多化学行为很像简洁的醇,如糖的羟基可以转变成酯很像简洁的醇,如糖的羟基可以转变成酯基或醚基基或醚基单糖分子中的单糖分子中的-OH-OH,特殊是异头碳上的半缩,特殊是异头碳上的半缩醛羟基能与磷酸,硫酸,乙酸酐等脱水生成醛羟基能与磷酸,硫酸,乙酸酐等脱水生成酯;糖的磷酸酯是糖分子进入代谢反应的活酯;糖的磷酸酯是糖分子进入代谢反应的活化形式,最重要的是己糖磷酸酯;化形式,最重要的是己糖磷酸酯;18-重要的己糖磷酸酯重要的己糖磷酸酯OPO3H2HHHHHOHOHHOCH2OHOOHHHHHHOHOHHOCH2 OPO3H2OG-1-PG-6-POOHCH2OHHOOHHHHH2O3POCH2OOHCH2 OPO3H2OHOHHHHH2O3POCH2F-6-PF-1,6-2P19-6 形成糖苷形成糖苷单糖环状结构中的半缩醛羟基比其他羟基活单糖环状结构中的半缩醛羟基比其他羟基活泼,可与其他化合物发生缩合形成的缩醛泼,可与其他化合物发生缩合形成的缩醛(或缩酮)而成糖苷(又称甙或配糖体,糖(或缩酮)而成糖苷(又称甙或配糖体,糖苷实际上是缩醛的一种),其中糖的部分叫苷实际上是缩醛的一种),其中糖的部分叫糖基,非糖部分叫做苷元,糖苷的名称叫做糖基,非糖部分叫做苷元,糖苷的名称叫做(苷元名称)基(苷元名称)基糖苷;如甲基葡萄糖苷;如甲基葡萄糖苷;由于葡萄糖的半缩醛羟基有糖苷;由于葡萄糖的半缩醛羟基有-型与型与-型之分,生成的糖苷也有型之分,生成的糖苷也有-与与-之分;之分;其他化合物:醇,糖,嘌呤,嘧啶的羟基,氨基,巯基等;其他化合物:醇,糖,嘌呤,嘧啶的羟基,氨基,巯基等;20-21-糖苷键糖苷键 糖苷分子中成苷的糖苷分子中成苷的-C-O-C-氧桥键称为糖苷键;氧桥键称为糖苷键;-型半缩醛羟基所成的糖苷键,叫做型半缩醛羟基所成的糖苷键,叫做-糖苷键,糖苷键,-型半缩醛羟基的糖苷键,叫做型半缩醛羟基的糖苷键,叫做-糖苷键;寡糖苷键;寡糖或多糖都是通过各种糖或多糖都是通过各种-或或-糖苷键连接而成糖苷键连接而成的糖链;的糖链;留意:糖苷键可以通过氧,氮,或硫原子连接,也可以是碳碳直接连留意:糖苷键可以通过氧,氮,或硫原子连接,也可以是碳碳直接连接,接,O-苷,苷,N-苷苷22-留意:糖苷键可以通过氧,氮,或硫原子连接,也留意:糖苷键可以通过氧,氮,或硫原子连接,也可以是碳碳直接连接,可以是碳碳直接连接,O-O-苷,苷,N-N-苷苷23-24-自然界中的糖苷自然界中的糖苷25-7 单糖脱水单糖脱水不同的糠醛与多元酚作用产生特有的颜色反应;羟甲糠醛与间苯二酚反应生成红色缩合物,是鉴定酮糖(果糖)的方法,(Seliwanoff试验);戊糖脱水形成糠醛与间苯三酚生成朱红色物质,(间苯三酚试验),与甲基间苯二酚生成蓝绿色物质(Bial试验),这两个试验用于鉴别戊糖,Bial反应常用来检测RNA含量;糖类缩水形成的糠醛及衍生物与-萘酚反应生成红紫色物质,此试验用于鉴定糖类物质;糖类缩水与蒽酮生成蓝绿色复合物,称蒽酮反应,用于总糖量的测定26-五五 重要的单糖及其衍生物重要的单糖及其衍生物l要求:从丙糖到己糖,举例自然界常见的单糖l丙糖:甘油醛(D,L),二羟丙酮(无旋光性)l丁糖:l戊糖:l己糖:27-单糖磷酸酯单糖磷酸酯单糖磷酸酯,广泛存在于各种细胞中,他们是很多代谢途径中的主要参与者核糖糖苷的磷酸酯,即核苷酸,如腺苷一磷酸28-氨基糖:氨基糖:分子中一个羟基被氨基取代的单糖,自然分子中一个羟基被氨基取代的单糖,自然 界界 常见的是常见的是2 2位碳上的取代位碳上的取代酸性氨基糖细菌细胞壁结构多糖的构件分子之一29-六,寡糖六,寡糖命名原就:命名原就:非仍原端与仍原端非仍原端与仍原端,非仍原端在左,仍非仍原端在左,仍原端在右原端在右给出异头碳的构型给出异头碳的构型,为区分六元环与五元环,插入吡喃,为区分六元环与五元环,插入吡喃,呋喃字样呋喃字样 糖苷键的连接次序(糖苷键的连接次序(1 4/1 21 4/1 2)30-蔗糖蔗糖 O-D-吡喃葡糖基-(12)-D D-呋喃果糖苷2 211 1自然界最常见的寡糖是二糖31-32-麦芽糖麦芽糖 -型型 -型型 O-D-吡喃葡糖基-(14)-D-吡喃葡萄糖苷自然界最常见的寡糖是二糖33-纤维二糖纤维二糖 -型 -型 O-D-吡喃葡糖基-(14)-D D-吡喃葡糖苷434-举例常见的二糖举例常见的二糖l蔗糖:最重要的二糖,广泛存在与植物中,不存在与动物中;不具有仍原性,不能仍原Fehling溶液,不能成脎,无变旋转现象;水解产生D-葡萄糖,D-果糖l乳糖:是在哺乳动物乳汁中的双糖;有仍原性,有变旋现象;水解产生D-半乳糖,D-葡萄糖l麦芽糖:有仍原性,有变旋现象;水解产生两分子葡萄糖(-1,4);麦芽糖可由淀粉和其他葡聚糖酶促降解得到l纤维二糖:有仍原性,有变旋现象;水解产生两分子葡萄糖(-1,4);35-棉子糖棉子糖(raffinose)(raffinose),分子式,分子式C18H32O16C18H32O16,很多植物中存在,很多植物中存在,棉籽与桉树分泌物中尤多;棉籽与桉树分泌物中尤多;t=105.2t=105.2,不能仍原,不能仍原FehlingFehling试剂,与酸共热水解生成试剂,与酸共热水解生成GlcGlc,FruFru及及GalGal;三糖:以棉子糖为例子36-七,多糖 分为分为:同同/杂多糖,结构杂多糖,结构/贮存多糖(以生物功能)贮存多糖(以生物功能)淀粉:淀粉:植物细胞能源的贮存形式植物细胞能源的贮存形式作物名称作物名称(种子)(种子)小麦小麦玉米玉米大米大米土豆土豆红薯红薯淀粉含量淀粉含量6565752016同多糖:淀粉,糖原,右旋糖苷,菊粉,纤维素,壳聚糖(几丁质)37-38-l直链淀粉(直链淀粉(amylose)一级结构一级结构 (1 14 4)葡萄糖苷键葡萄糖苷键可溶于热水可溶于热水遇碘呈紫蓝色遇碘呈紫蓝色空间结构空间结构39-l支链淀粉(支链淀粉(amylopectin)不行溶于热水不行溶于热水 可溶于冷水可溶于冷水6,000个糖分子个糖分子遇碘呈紫红色遇碘呈紫红色空间结构空间结构 (1 14 4)糖苷键糖苷键(1616)糖苷糖苷键键40-多糖链的螺旋构象是碘显色反应的必要条件;当碘分子多糖链的螺旋构象是碘显色反应的必要条件;当碘分子落入螺旋圈内时;糖的游离羟基成为电子供体,碘分子落入螺旋圈内时;糖的游离羟基成为电子供体,碘分子成为电子受体,形成淀粉成为电子受体,形成淀粉-碘络合物,显现颜色;假如碘络合物,显现颜色;假如将显色的溶液加热至将显色的溶液加热至7070以上,由于糖链螺旋构象破坏,以上,由于糖链螺旋构象破坏,伸展成直链,颜色随之消逝,冷却后,颜色重现;伸展成直链,颜色随之消逝,冷却后,颜色重现;碘显色反应的颜色与葡萄糖链的长度有关;糖链聚合碘显色反应的颜色与葡萄糖链的长度有关;糖链聚合度大于度大于6060个残基者,显篮色;小于个残基者,显篮色;小于2020个残基者显红色;个残基者显红色;低于低于6 6个残基的寡糖不显色;直链淀粉显蓝色,纯支链个残基的寡糖不显色;直链淀粉显蓝色,纯支链淀粉显紫红色;一般自然淀粉大都是直链和支链淀粉淀粉显紫红色;一般自然淀粉大都是直链和支链淀粉的混合物;遇碘显蓝色;的混合物;遇碘显蓝色;41-淀淀粉粉水解水解糊精糖浆麦芽低聚糖水解葡萄糖工业方法酸或酶水解淀粉糖浆:是淀粉水解,脱色后加工而成的粘稠液体糊精:淀粉经酶法或化学方法水解得到的降解产物,为数个至数十个葡萄糖单位的寡糖和聚糖的混合物 麦芽低聚糖是一种混合糖,主要由麦芽糖,麦芽三糖至麦芽八糖组成,不模糊精-淀粉酶,内切葡糖苷酶,随机作用于淀粉内部的-1,4糖苷键;-淀粉酶,是种外切葡糖苷酶,从淀粉的非仍原端开头断裂,逐个除去二糖单位42-淀粉的糊化温度:使淀粉发生糊化的温淀粉的糊化温度:使淀粉发生糊化的温度称为糊化温度;糊化温度与淀粉粒大小度称为糊化温度;糊化温度与淀粉粒大小有关,较大的淀粉粒易糊化,较小者就难有关,较大的淀粉粒易糊化,较小者就难糊化;由于每种自然淀粉都是由大小不一糊化;由于每种自然淀粉都是由大小不一的淀粉粒组成的,所以,使其完全糊化的的淀粉粒组成的,所以,使其完全糊化的温度有一个范畴;通常用糊化开头的温度温度有一个范畴;通常用糊化开头的温度和糊化完成的温度表示糊化温度;和糊化完成的温度表示糊化温度;糊化(凝胶化):淀粉在常温下不溶。

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