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相關科目:830生物化學 相關知識點:糖類
#1、糖的化學性質 (1) 與酸反應 戊糖與強酸共熱,可脫水生成糠醛(呋喃醛);己糖與強酸共熱分解成甲酸、二氧化碳、乙酰丙酸以及少量羥甲基糠醛。 糠醛和羥甲基糠醛能與某些酚類作用生成有色的縮合物。利用這一性質可以鑒定糖。①莫利西試驗:α-萘酚與糠醛或羥甲基糠醛生成紫色。這一反應用來鑒定糖的存在。②西利萬諾夫試驗:間苯二酚與鹽酸遇酮糖呈紅色,遇醛糖呈很淺的顏色,這一反應可以鑒別醛糖與酮糖。
(2) 酯化作用 單糖可以看作多元醇,與酸作用生成酯。較重要的糖酯是磷酸酯,糖代謝的中間產物。
(3) 堿的作用 ① 弱堿烯醇式:醇羥基可解離,是弱酸。在弱堿作用下,葡萄糖、果糖和甘露糖三者可通過烯醇式而相互轉化,稱為烯醇化作用。 ② 在體內酶的作用下也能進行類似的轉化。 ③ 強堿分解:單糖在強堿溶液中很不穩(wěn)定,分解成各種不同的物質。
(4) 形成糖苷(glycoside) ① 結構:單糖的半縮醛羥基很容易與醇或酚的羥基反應,失水而形成縮醛式衍生物,稱糖苷。天然存在的糖苷多為β-型。 ②化學性質:苷與糖的化學性質完全不同。 非糖部分叫配糖體,如配糖體也是單糖,就形成二糖,也叫雙糖。 A 穩(wěn)定的原因:苷是縮醛,糖是半縮醛。半縮醛很容易變成醛式,因此糖可顯示醛的多種反應。苷需水解后才能分解為糖和配糖體。 B 穩(wěn)定的表現:不與苯肼發(fā)生反應(不會成剎),不易被氧化,也無變旋現象。糖苷對堿穩(wěn)定,遇酸易水解。
(5) 糖的氧化作用 ① 原因:單糖含有游離羥基,因此具有還原能力。 ② 表現: A 某些弱氧化劑(如銅的氧化物的堿性溶液)與單糖作用時,單糖的羰基被氧化,而氧化銅被還原成氧化亞銅。測定氧化亞銅的生成量,即可測定溶液中的糖含量。實驗室常用的費林(Fehling)試劑就是氧化銅的堿性溶液。Benedict試劑是其改進型,用檸檬酸作絡合劑,堿性弱,干擾少,靈敏度高。 B 除羰基外,單糖分子中的羥基也能被氧化。在不同的條件下,可產生不同的氧化產物。 C 醛糖的氧化特點:醛糖可用三種方式氧化成相同原子數的酸:I在弱氧化劑,如溴水作用下形成相應的糖酸(醛糖酸);II在較強的氧化劑,如硝酸作用下,除醛基被氧化外,伯醇基也被氧化成羧基,生成葡萄糖二酸(醛糖二酸);III有時只有伯醇基被氧化成羧基,形成糖醛酸。 D 酮糖的氧化特點:酮糖對溴的氧化作用無影響,因此可將酮糖與醛糖分開。在強氧化劑作用下,酮糖將在羰基處斷裂,形成兩個酸。
(6) 還原作用 ① 原因:單糖有游離羰基,所以易被還原。 ② 條件:在鈉汞齊及硼氫化鈉類還原劑作用下,醛糖還原成糖醇,酮糖還原成兩個同分異構的羥基醇。如葡萄糖還原后生成山梨醇。
(7) 糖脎的生成 單糖具有自由羰基,能與3分子苯肼作用生成糖脎。糖脎是黃色結晶,難溶于水。各種糖生成的糖脎形狀與熔點都不同,因此常用糖脎的生成來鑒定各種不同的糖。
#2、糖的鑒別
①鑒別糖與非糖: Molisch試劑,α-萘酚,生成紫紅色。丙酮、甲酸、乳酸等干擾該反應。該反應很靈敏,濾紙屑也會造成假陽性。蒽酮(10-酮-9,10-二氫蒽)反應生成藍綠色,在620nm有吸收,常用于測總糖,色氨酸使反應不穩(wěn)定。
②鑒別酮糖與醛糖: 用Seliwanoff試劑(間苯二酚),酮糖在20-30秒內生成鮮紅色,醛糖反應慢,顏色淺,增加濃度或長時間煮沸才有較弱的紅色。但蔗糖容易水解,產生顏色。
③鑒定戊糖: Bial反應,用甲基間苯二酚(地衣酚)與鐵生成深藍色沉淀(或鮮綠色,670nm),可溶于正丁醇。己糖生成灰綠或棕色沉淀,不溶。
④單糖鑒定: Barford反應,微酸條件下與銅反應,單糖還原快,在3分鐘內顯色,而寡糖要在20分鐘以上。樣品水解、濃度過大都會造成干擾,NaCl也有干擾。
糖的結構 1、 異構:指存在2個或多個具有相同數目的原子,但是結構不一致的現象。 2、 對映體:具有程度相等而方向相反的旋光性,其他物理和化學性質完全相同的2種旋光異構 非對映體:不是對映體的旋光異構體。 差向異構體:僅有一個C原子構型不同的非對映異構體。
α、β異頭物: 單鏈變環(huán)狀,羰基碳是手性中心;羰基碳上形成的差向異構體稱異頭物;半縮醛碳原子也稱異頭碳原子或異頭中心。 異頭碳的羥基與最末端手性碳原子羥基同向:α;異向:β。
變旋現象: 許多單糖、新配制的糖液會發(fā)生旋光度的改變。 差向異構化:異頭物在水溶液中通過開鏈形式互變(差向異構化),經一段時間達到平衡。(產生變旋現象的原因)
單糖構型分D、L型 離羰基碳最遠的那個羥基,在右,D;在左,L。
旋光方向是由整個分子的立體結構決定的。 葡萄糖六元環(huán)上的碳原子不在一個平面上,因此有船式和椅式兩種構象。椅式構象比船式穩(wěn)定,椅式構象中β-羥基為平鍵,比α-構象穩(wěn)定,所以吡喃葡萄糖主要以β-型椅式構象C1存在。
常見單糖的fisher投影式 單糖有鏈式和環(huán)式結構,溶液和晶體中的單糖和寡糖、多糖中的單糖單位都是環(huán)式結構。形成環(huán)式結構時(醛或酮基與分子內OH加成反應,形成半縮醛、酮),根據半縮醛基的-OH與最末端手性碳原子上-OH取向相同或相反分別用α和β區(qū)分。 關于a-和β-構型的判斷規(guī)則:半縮醛(或酮)羥基與環(huán)上編號最大的手性碳原子(*)上的羥甲基(CH20H) 在異側,則為c-構型,如果處于同側,則為β構型。Haworth透視式折疊成環(huán)后,鏈式結構中右側基團在下,左側在上,則L-型糖末端CH20H在下,半縮醛羥基在上的為a-構型
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