有机化学糖类市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

国家卫生和计划生育委员会“十二五”规划教材全 国 高 等 医 药 教 材 建 设 研 究 会 规 划 教 材全国中医药高职高专院校教材有机化学有机化学供中药等专业用第第1页页第十三章 糖类化合物第第2页页学习关键点1.糖定义和分类2.单糖结构和理化性质3.二糖、多糖结构单位、结构特点和理化性质4.常见糖在医药学上应用第十三章 糖类化合物第第3页页糖类是组成生物体基本成份之一，是生物体维持生命活动所需能量主要起源，是生物体合成其它有机化合物基本原料 第一节第一节 单糖单糖第二节第二节 二糖二糖第三节第三节 多糖多糖第第4页页6CO2+6H2O C6H12O6+6O2糖起源 日光日光叶绿素叶绿素糖是一类天然有机化合物。是自然界存在最多、分布最广一类主要有机化合物，主要来自绿色植物光合作用 l 定义糖类是多羟基醛或多羟基酮以及它们脱水缩合产物和衍生糖类是多羟基醛或多羟基酮以及它们脱水缩合产物和衍生物物如如:葡萄糖是多羟基醛，果糖是多羟基酮，蔗糖是由葡萄葡萄糖是多羟基醛，果糖是多羟基酮，蔗糖是由葡萄糖和果糖脱水而成缩合物糖和果糖脱水而成缩合物 第第5页页绝大多数糖类分子由C、H、O三种元素组成，大多数化合物含有通式Cn（H2O）元素组成糖分类（依据水解情况分）单糖单糖:不能水解多羟基醛或多羟基酮，如葡萄糖、果糖、不能水解多羟基醛或多羟基酮，如葡萄糖、果糖、核糖核糖低聚糖低聚糖:称寡糖，是水解后能生成称寡糖，是水解后能生成2 21010个单糖分子糖。个单糖分子糖。如蔗糖、麦芽糖、乳糖如蔗糖、麦芽糖、乳糖多糖多糖:称高聚糖，是水解后能生成称高聚糖，是水解后能生成1010个以上单糖分子糖，个以上单糖分子糖，如糖原、淀粉、纤维素如糖原、淀粉、纤维素第第6页页 第一节 单糖常将两种分类结合：如葡萄糖属于己醛糖、果糖属于己酮糖单糖是多羟基醛或多羟基酮据此单糖分为两类：醛糖和酮糖单糖是组成低聚糖和多糖基本单位，了解单糖结构是研究糖类化学基础从结构和性质来看，葡萄糖和果糖可作为单糖代表第第7页页一、单糖结构己醛糖 己醛糖共有24=16个旋光异构体。葡萄糖是其中一个 （一）葡萄糖结构 1.葡萄糖链状结构和构型 分子式：C6H12O6 结构式:第第8页页 葡萄糖费歇尔投影式：以编号最大手性碳原子构型代表单糖构型：编号最大手性碳构型与D甘油醛相同者为D型糖；与L甘油醛相同者为L型糖 单糖构型表示 第第9页页2.变旋光现象和葡萄糖环状结构旋光性化合物溶液旋光度自行改变直至到达恒定值现象称为变旋光现象（1）变旋光现象葡萄糖有两种比旋光度不一样晶体：第第10页页（2）葡萄糖环状结构 葡萄糖变旋光现象表明葡萄糖有互变异构体 葡萄糖环状结构是在开链结构基础上经过分子内羟基对醛基加成形成（环状半缩醛结构）（约（约3636）（微量）（微量）（约（约6464）第第11页页费歇尔投影式中，苷羟基在碳链右边称-异构体（-型），在碳链左边称-异构体（-型）成环时新产生一个半缩醛羟基也称为苷羟基在水溶液中两种环状结构和开链结构可相互转变并到达平衡，这可解释葡萄糖溶液变旋现象+112 +18.7 20D 平衡组成 约36 微量 约64 52.7开链式-D-(+)-吡喃葡萄糖-D-(+)-吡喃葡萄糖 第第12页页（2）葡萄糖环状结构和哈沃斯式 直立费歇尔式 哈沃斯式第第13页页（二）果糖结构分子式：C6H12O6 属于己酮糖己酮糖有8个旋光异构体果糖也有链状结构和环状结构，水溶液中彼此互变 第第14页页二、单糖物理性质溶解性：单糖都是结晶性物质，含有吸湿性，易溶于水难溶于有机溶剂 甜度：单糖都有甜味，但甜度各不相同 旋光性和变旋光现象：凡能发生开链结构和环状结构互变单糖都有变旋光现象三、单糖化学性质-D-环式半缩醛结构-D-环式半缩醛结构（微量）开链醛（酮）式第第15页页（一）差向异构化D-D-葡萄糖与葡萄糖与D-D-甘露糖甘露糖 C C2 2-差向异构体差向异构体 D-D-葡萄糖与葡萄糖与D-D-半乳糖半乳糖 C C4 4-差向异构体差向异构体在多个手性碳原子中只有一个手性碳原子构型不一样在多个手性碳原子中只有一个手性碳原子构型不一样旋旋光异构体光异构体第第16页页差向异构体之间互变异构化称为差向异构化 思索题：为何在碱性溶液中，酮糖可显示一些醛糖性质？用用稀碱稀碱溶液处理溶液处理D-D-葡萄糖、葡萄糖、D-D-甘露糖和甘露糖和D-D-果糖果糖中任何一中任何一个，都可得到这三种单糖互变平衡混合物个，都可得到这三种单糖互变平衡混合物 （二）氧化反应 1.与弱氧化剂反应 （被托伦试剂、班氏试剂或斐林试剂氧化）第第17页页 酮糖反应原因:互变为醛糖 凡能还原上述弱氧化剂糖称为还原糖。单糖都是还原糖单糖单糖 +Ag+Ag+(配离子配离子)糖酸（混合物）糖酸（混合物）+AgAg单糖单糖 +Cu+Cu2+2+(配离子配离子)糖酸（混合物）糖酸（混合物）+CuCu2 2OO 2.与溴水反应 Br2/H2O是酸性弱氧化剂，能氧化醛糖，但不能氧化酮糖，可用于判别酮糖与醛糖OH-OH-第第18页页 3.与稀硝酸反应稀硝酸是强氧化剂，醛糖、酮糖均能氧化 溴水可选择性地将醛基氧化成羧基因为在酸性条件下糖不因为在酸性条件下糖不发生差向异构化发生差向异构化,所以溴水所以溴水只氧化只氧化醛糖醛糖而不氧化而不氧化酮糖酮糖第第19页页（三）生成糖脎 生成脎是-羟基醛或-羟基酮特有反应。单糖和过量苯肼一起加热即生成糖脎 仅C-1、C-2构型不一样各种糖生成同一个糖脎，所以成脎反应有利于确定一些糖构型第第20页页不一样糖成脎速度不一样，不一样糖脎晶型不一样，熔点也不一样应用：用显微镜观察晶型及结晶速度可判别单糖应用：用显微镜观察晶型及结晶速度可判别单糖第第21页页（四）成苷反应环状结构单糖苷羟基与另一分子化合物中活泼氢脱水，生成化合物称为糖苷，这种反应称为成苷反应第第22页页 糖苷组成（糖苷基-苷键-糖苷配基）糖苷特征：无变旋现象、无还原性、不能成脎第第23页页（五）酯化反应单糖环状结构中全部羟基都能够被酯化，其中含有主要生物学意义反应是形成磷酸酯。人体内葡萄糖在酶作用下能够和磷酸反应生成各种葡萄糖磷酸酯糖磷酸酯是体内糖代谢中间产物,糖磷酸化是体内糖代谢基本步骤之一 第第24页页（六）脱水和显色反应戊糖或己糖在强酸（如盐酸或硫酸）中受热，可发生分子内脱水反应，生成含有呋喃环醛、酮第第25页页单糖、低聚糖和多糖均能发生莫立许反应，反应非常灵敏，惯用于糖类物质判定含有呋喃环醛、酮均可与酚类缩合生成有色化合物，这类显色反应可用于判定糖类 1.1.莫立许（莫立许（MolischMolisch）反应）反应糖糖（水溶液）（水溶液）紫色环紫色环莫立许试剂莫立许试剂莫立许试剂莫立许试剂浓硫酸浓硫酸浓硫酸浓硫酸2.2.塞利凡诺夫（塞利凡诺夫（SeliwanoffSeliwanoff）反应）反应 酮糖酮糖（水溶液）（水溶液）鲜红色鲜红色塞利凡诺夫试剂塞利凡诺夫试剂塞利凡诺夫试剂塞利凡诺夫试剂加热加热据此反应可据此反应可判别醛糖和酮糖判别醛糖和酮糖第第26页页（一）D-核糖 和 D-2-脱氧核糖 四、主要单糖四、主要单糖D-D-核糖和核糖和D-2-D-2-脱氧核糖是两种极为主要戊醛糖，含有左脱氧核糖是两种极为主要戊醛糖，含有左旋光性，它们也含有开链结构和环式结构，通常以呋喃糖形旋光性，它们也含有开链结构和环式结构，通常以呋喃糖形式存在式存在 第第27页页（二）D-葡萄糖（右旋糖）存在于水果、蜂蜜中。是人体能量主要起源；人和动物血液中也含有葡萄糖（血糖），正常人空腹时血糖浓度为3.96.1mmolL-1，保持血糖浓度恒定含有主要生理意义。有强心、利尿、解毒作用（三）D-果糖（左旋糖）存在于水果、蜂蜜、蔗糖中 最甜糖，甜度为蔗糖170 第第28页页（四）半乳糖（五）氨基糖D-半乳糖是D-葡萄糖C4差向异构体，二者结合形成乳糖，存在于哺乳动物乳汁中。半乳糖含有右旋光性，其甜度仅为蔗糖30 存在于甲壳类动物外壳、人体结蹄组织、血型物质第第29页页葡萄糖在维持生命活动中有哪些主要作用葡萄糖在维持生命活动中有哪些主要作用?课堂互动 第第30页页二糖是由两分子单糖脱水而成化合物二糖分子中是否还保留苷羟基，在性质上差异很大二糖是一个二糖是一个特殊特殊糖苷糖苷，连接两个单糖苷键能够是，连接两个单糖苷键能够是一分子单糖苷羟基与另一分子单糖醇羟基脱水，也能一分子单糖苷羟基与另一分子单糖醇羟基脱水，也能够是两分子单糖都用苷羟基脱水而成够是两分子单糖都用苷羟基脱水而成 第二节第二节 二二 糖糖常见二糖有常见二糖有麦芽糖、乳糖和蔗糖麦芽糖、乳糖和蔗糖，分子式均为：，分子式均为：C C1212HH2222OO1111。都有甜味，广泛存在于自然界。都有甜味，广泛存在于自然界第第31页页一、麦芽糖一个一个D-D-葡萄糖葡萄糖C C1 1上上苷羟基苷羟基与另一个与另一个D-D-葡萄糖葡萄糖C C4 4上上醇羟基醇羟基脱水而形成脱水而形成a-a-葡萄糖苷葡萄糖苷,二者以二者以a-1,4-a-1,4-苷键苷键结合。存在于麦芽结合。存在于麦芽中中 麦芽糖麦芽糖仍保持单糖普通化学性质，如含有仍保持单糖普通化学性质，如含有变旋光现象变旋光现象和和还原性还原性，是，是还原性二糖；还原性二糖；易溶于水，在酸或酶作用下可水解易溶于水，在酸或酶作用下可水解生成两分子葡萄糖生成两分子葡萄糖第第32页页二、乳二、乳 糖糖乳糖是由一分子乳糖是由一分子-D-D-吡喃吡喃半乳糖半乳糖C C1 1上上苷羟基苷羟基与另一分子与另一分子D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖C C4 4上醇羟基脱水，经过上醇羟基脱水，经过-1,4-1,4-苷键苷键连接而成糖连接而成糖苷。存在于乳汁中苷。存在于乳汁中 乳糖乳糖有有变旋光现象变旋光现象，有单糖普通化学性质，是，有单糖普通化学性质，是还原性二糖还原性二糖。乳糖是右旋糖，没有吸湿性，微甜，可溶于水。水解生成一分乳糖是右旋糖，没有吸湿性，微甜，可溶于水。水解生成一分子葡萄糖和一分子半乳糖子葡萄糖和一分子半乳糖 第第33页页没有变旋光现象、没有成脎、成苷反应、非还原性二糖蔗糖蔗糖是由一分子是由一分子-D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖C C1 1上上苷羟基苷羟基与另一分子与另一分子-D-D-呋喃果糖呋喃果糖C C2 2上上苷羟基苷羟基脱水，经过脱水，经过-1 1，2-2-苷键苷键连接而成糖苷。连接而成糖苷。存在于甘蔗、甜菜中存在于甘蔗、甜菜中 三、蔗糖三、蔗糖第第34页页第三节 多 糖结构：结构：多糖是由多糖是由1010个以上单糖或单糖衍生物经过糖苷键个以上单糖或单糖衍生物经过糖苷键结合而成高分子化合物结合而成高分子化合物通性：通性：大多为无定形粉末，无甜味，不溶于水，个别能与大多为无定形粉末，无甜味，不溶于水，个别能与水形成胶体溶液；无变旋现象；无还原性，不能成脎；能水解水形成胶体溶液；无变旋现象；无还原性，不能成脎；能水解 多糖主要苷键：多糖主要苷键：直链多糖（直链多糖（-1-1，4-4-苷键苷键 or-1or-1，4-4-苷键苷键）支链多糖（支链多糖（-1-1，4-4-苷键苷键 or-1or-1，4-4-苷键苷键）（分支点是（分支点是-1-1，6-6-苷键）苷键）第第35页页一、淀粉热水热水天然淀粉可溶性部分10-20 直链淀粉不溶而膨胀成糊状 支链淀粉 2.天然淀粉组成：直链淀粉和支链淀粉 两种淀粉结构单位都是D-葡萄糖，但结构有差异 概述概述 1.1.存在：植物种子和块茎中存在：植物种子和块茎中第第36页页1.结构单元：-D-葡萄糖2.空间形象：3.特征：直链淀粉溶液遇碘显深蓝色，受热时蓝色消失（一）直连淀粉第第37页页（二）支链淀粉-1,6-苷键-1,4-苷键1.结构单元：-D-葡萄糖第第38页页(C6H10O5)n H2O 酸或酶(C6H10O5)n-XC12H22O11C6H12O6葡萄糖 淀粉 紫糊精 麦芽糖 红糊精 无色糊精淀粉水解2.空间形象：3.特征：支链淀粉遇碘显紫红色 第第39页页 用化学方法判别以下各组化合物用化学方法判别以下各组化合物 1.葡萄糖、蔗糖和淀粉葡萄糖、蔗糖和淀粉 2.葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖 课堂互动第第40页页二、糖原糖原又称动物淀粉，肝脏中糖原含量为1020，肌肉中糖原含量约为4。糖原是白色无定形粉末，遇碘显棕红色或紫红色 1.组成和结构：是由-1，4-苷键和-1，6-苷键相连而成，糖原水解最终产物是D-葡萄糖，类似于支链淀粉（分支短而密）2.生理意义：糖原是葡萄糖在动物体内贮存形式。肌糖原是肌肉收缩所需主要能源；而肝糖原在维持血糖正常浓度方面起主要作用 第第41页页三、纤维素1.存在：植物细胞壁主要组分,植物体支撑物质，棉花中含纤维素达98，木材中为502.结构单元：D-葡萄糖 3.空间形象4.水解5.生理意义第第42页页四、右旋糖酐右旋糖酐是人工合成葡萄糖多聚物，又称葡聚糖，分子式为(C6H10O5)n右旋糖酐分子中D-葡萄糖单位间主要以-1，6-苷键连接成长链，杂有少许-1，3-苷键和-1，4-苷键连接分支右旋糖酐是临床上惯用血浆代用具第第43页页五、黏多糖黏多糖又称为氨基多糖，普通是由N-乙酰氨基己糖和己糖醛酸组成二糖结构单位聚合而成直链高分子化合物，因其中很多含有黏性，故称黏多糖（一）透明质酸 透明质酸存在于一切结缔组织。它与水形成黏稠凝胶，有黏合、润滑和保护细胞作用（二）肝素（最初在肝中发觉）肝素肝素广泛存在于动物各种组织广泛存在于动物各种组织第第44页页（三）硫酸软骨素 硫酸软骨素主要含于软骨和骨骼中在肌体中，硫酸软骨素与蛋白质结合形成糖蛋白。动脉粥样硬化病变时，硫酸软骨素A含量降低。所以，可用硫酸软骨素A治疗动脉粥样硬化肝素含有阻止血液凝固特征，是动物体内一个天然抗凝血物质，是凝血酶反抗物第第45页页 1.1.单糖结构单糖结构 构型：开链式与环式构型：开链式与环式互变异构互变异构学习小结 第第46页页 2.2.单糖性质单糖性质 （1 1）差向异构化：差向异构体间相互转化称为）差向异构化：差向异构体间相互转化称为差向异构化差向异构化 （2 2）氧化反应：单糖（醛糖和酮糖）都能被弱氧化剂氧化，）氧化反应：单糖（醛糖和酮糖）都能被弱氧化剂氧化，如如托伦试剂托伦试剂（银镜反应银镜反应）、）、班氏试剂班氏试剂和和斐林试剂斐林试剂（生（生成砖红色成砖红色CuCu2 2OO沉淀沉淀）（3 3）成脎反应：单糖与过量苯肼加热即生成）成脎反应：单糖与过量苯肼加热即生成糖脎糖脎 （4 4）成苷反应：单糖）成苷反应：单糖环状环状结构中结构中苷羟基苷羟基与含有活泼氢化合与含有活泼氢化合物脱水，生成物脱水，生成环状缩醛环状缩醛或或缩酮缩酮（糖苷）反应（糖苷）反应 第第47页页 (5)(5)酯化反应：酯化反应：单糖环状结构中全部羟基均可被酯化单糖环状结构中全部羟基均可被酯化 (6)(6)显色反应：显色反应：莫里立许反应、塞利凡诺夫反应。可用于莫里立许反应、塞利凡诺夫反应。可用于判判别糖类别糖类 3.3.二糖二糖（苷键类型）（苷键类型）还原性二糖：还原性二糖：麦芽糖、乳糖麦芽糖、乳糖 非还原性二糖：非还原性二糖：蔗糖蔗糖 4.4.多糖多糖（苷键类型）（苷键类型）淀粉（直链、支链）；糖原；纤维素；右旋糖酐；黏多糖淀粉（直链、支链）；糖原；纤维素；右旋糖酐；黏多糖第第48页页