一、引言

（一）、糖类的存在与来源

糖类物质按干重占植物85%_{90%，占细菌的10%}30%，动物的小于2%。

（二）、糖类的生物学作用

1. 作为生物体的结构成分
2. 作为生物体内的主要能源物质
3. 在生物内转变为其他物质
4. 作为细胞识别的信息分子

（三）、糖类的元素组成和化学本质

糖类是多羟醛、多羟酮或其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质。大多数糖类物质只由碳、氢氧三种元素组成。

（四）、糖的命名与分类

个别糖的命名，多数是根据糖的来源给通俗名称。
糖类根据它们的聚合度分类为单糖、寡糖、多糖（水解时产生20个以上单糖，包括同多糖和杂多糖）。而糖类与其他分子形成的共价结合物总称复合糖或糖复合物。

二、旋光异构

（一）有关旋光异构的几个概念

1. 异构现象：同分异构或称异构，是指存在两个或多个具有相同数目和种类的原子并因而具有相同相对分子质量的化合物的现象。
   

2. 旋光性
   平面偏振光通过旋光物质的溶液时,则光的偏振面会向右旋转或向左旋转。
   

   在一定条件下旋光度与待测液的浓度和偏振光通过待测液的路径长度的乘积成正比,而比例常数称比旋或旋光率,即单位浓度和单位长度下的旋光度,比旋是旋光物质的特征物理常数。
   对映体

3. 不对称碳原子
   不对称碳原子是指与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称
   性的四面体碳,也称手性碳原子、不对称中心或手性中心,常用C*表示。
   分子这种不能与自己的镜像叠合的关系,犹如人的左右手关系,因此称这种分子具有手性或称它为手性分子。手性与旋光性是一对孪生子。

（二）Fischer投影式

透视式子的虚线键伸向纸面背后,楔形键凸出纸面,伸向读者,各个价键与纸面约取 + 19°28'的倾斜角。投影式中两直线的交叉点相当于一个碳原子,水平方向的键伸向纸面前方,垂直方向的键伸向纸面后方。书写投影式时,通常规定碳键处于垂直方向,羰基写在链的上端,羟甲基写在下端,氢原子和羟基位于链的两侧。

（三）构型的RS表示法

应用 RS 表示法的第一步是指定与每个手性碳原子直接相连的立体结构的4个取代基的优先性顺序。顺序规则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。第二步是旋转手性四面体碳,使那个优先性最小的取代基,离开观察者最远,另二个取代基面向观察者。后一步,看一看,面向观察者的三个取代基按优先性大小的顺序是顺时针方向还是逆时针方向,如果是顺时
针方向(右手),则为R构型,如果是反时针方向(左手),则为S构型。

三、单糖的性质

（一）单糖的物理性质

1. 旋光性
2. 甜度
   甜度是一种感觉，常以蔗糖100为参考物。

• 糖醇类在体内比其他糖吸收慢,代谢途径也不同,并且不易被口腔细菌所利用,因此是一类低热量防齿的增甜剂。
• 糖精,天冬苯丙二肽,蛇菊哲和应乐果盘蛋白是一类低热量或无热量的非糖增甜剂。
  其中糖精和天冬苯丙二脉是人工合成的。糖精问世至今已有百余年,相继出现过多种合成增甜剂,由于发现不少合成增甜剂对哺乳动物有致癌和致畸作用,多数已被禁用。现在只有少数几种还在有争议地被使用,包括邻苯甲酰磺酰亚胺(糖精)和环己胺磺酸钠后者的甜度为蔗糖的30倍。天冬苯丙二肽,即L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯,是天然物的衍生物,一般认为是安全的,但不适用于遗传性苯丙酮尿患者。蛇菊普和应乐果甜蛋白是无毒的非糖天然增甜剂;前者是存在于原产南美洲巴拉圭的一种菊科植物茎、叶中的一种二萜烯类糖苷,后者是存在于原产西非尼日利亚的一种植物果肉中的一种蛋白质,非糖增甜剂可作为糖尿病、心血管病、肥胖病和高血压患者的医疗食品添加剂。

3. 溶解度
   单糖分子有多个羟基，增加了它的水溶性。且微溶于乙醇，不溶于乙醚、丙酮等非极性有机溶剂。

（二）单糖的化学性质

1. 异构化（弱碱的作用）
   单糖对烯酸相当稳定，但在弱碱中能发生多种反应，异构化是其中一种。

   
   
   
   

   在强碱溶液中单糖发生降解以及分子内的氧化和还原反应。

2. 单糖的氧化
   (1)氧化成醛糖酸
   醛糖含游离醛基,具有很好的还原性。碱性溶液中重金属离子，如Fehling 试剂(酒石酸钾钠,氢氧化钠和 CuSO4) Benedict 试剂(柠檬酸,碳酸钠和 CuSO4)中的二价铜离子是一种弱氧化剂,能使醛糖还原剂)的醛基氧化成羧基,产物称醛糖酸,金属离子自身被还原。所有的醛糖都是还原糖，许多酮糖也是还原糖，例如果糖,因为它在碱性溶液中能异构化为醛糖。 Fehling 试剂或 Benedict 试剂常用于检测还原糖。试剂中的酒石酸钾钠或柠檬酸用作螯合剂,与铜离子络合以防止形成 Cu(OH)2,而使铜离子沉淀。
   Benedict 试剂由于较稳定且不易受其他物质如肌酸和尿酸等的干扰,临床上常被用作尿糖(葡萄糖)的定性与半定量测试。药房出售的某些家庭用糖尿病自测试剂盒就是应用 Benedict 反应。尿中含有不少于0.1%葡萄糖,测试能给出阳性反应(黄红色)。未经治疗的糖尿病患者尿中的葡萄糖可达百分之几。
   (2)氧化成醛糖二酸
   

   如果使用较强的氧化剂如热的稀硝酸，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成的二羧酸称醛糖二酸。
   
   （3）氧化成糖醛酸
   某些醛在特定的脱氢酶作用下可以只氧化它的伯醇基而保留醛基。

3. 单糖的还原
   

   单糖的羰基在适当的还原条件下,例如用硼氢化钠处理醛糖或糖,则被还原成多元醇,称糖醇,D-葡萄糖还原生成D-葡萄醇，常称山梨醇,D-山梨醇或L-山梨醇。反应式如下:

4. 形成糖脎
   

   苯肼与醛、酮反应时,发现许多还原糖生成含有两个苯基的衍生物,称为糖的苯脎或脎，即糖脎。

5. 形成糖酯与糖醚
   （1）成酯
   

   糖的酯化通常是在碱催化下酰氯或酸酐进行的。所有的羟基,包括异头碳羟基都能被酯化,例如
   
   （2）成醚 在甲基亚磺酰甲基钠存在下用碘甲烷或在碱性条件下用
   硫酸二甲酯处理糖或糖苷可得到它的甲醛衍生物,此反应也常称为糖的甲基化。例如

6. 形成糖苷
   

   环状单糖的半缩醛(或半缩酮)羟基与另一化合物发生缩合形成的缩醛(或缩酮》称为糖苷或甘。糖苷分子中提供半缩醛羟基的糖部分称糖基,与之缩合的“非糖”部分称糖苷配基或配基,这两部分之间的连键称糖苷键。糖苷键可以是通过氧、氮(或硫原子)是连接作用,也可以使碳碳直接相连,它们的糖苷分别称为0-苷,N-苷,S-苷或C - 苷,自然界中最常见的是0-苷,其次是N-昔(如核苷)。
   
   糖苷与糖的性质很不相同。糖是半缩醛,容易变成游离醛,从而给出醛的各种反应。糖苷属缩醛,一般不显
   

   示醛的性质,例如不与苯肿发生反应,不能还原 Fehing 试剂,也无变旋现象。糖苷对碱溶液稳定,但易被酸
   水解成原来的糖和配基。

7. 单糖脱水（无机酸的作用）

   
   

8. 糖的高碘酸氧化

   
   

9. 单糖链的延长与缩短

   
   

五、重要的单糖和单糖衍生物

(一)、单糖

（二）、单糖磷酸酯

（1）山梨醇
也称D-葡萄醇。它是植物中最普遍的一种糖醇。它是最重要的一种糖醇，工业上用葡萄糖催化加氢获得。产品主要用于合成维生素C，我国这项合成工艺在国际上处于领先地位。其次用于表面活性剂、食品、化妆品、制药以及其他多种工业。糖尿病患者的眼球晶状体内发现积累山梨醇,并导致白內障的形成。
(2) D-甘露醇
广泛分布于多种陆地和海洋植物中:橄榄树,糖梣等的树皮上常分泌出大量的甘露醇,形成所谓甘露蜜的干性渗出物,柿饼表面上的白色柿霜就是甘露醇;藻类和真菌中含量也很丰富,D-甘露醇化学上可由D-甘露糖和D-果糖还原获得。D-甘露醇在临床上用来降低颅内压和治疗急性肾功能衰竭。
(4)核糖醇是核糖的还原产物。它参与核黄素(维生素B)的组成。
(5) 木糖醇可由木糖还原获得。木糖醇的甜度为D-木糖的两倍,是葡糖-6-磷酸经糖醛酸途径代谢的一个中间物。
(6)肌醇
肌肌醇或称肌醇,首次从心肌的提取液中分离获得。肌肌醇是肌醇中唯一具有生物活性的异构体,是酵母和某些动物(如白鼠)的重要生长因子(归属B族维生素),但人体能合成它,因此对人和某些动物为非必需维生素。肌肌醇是某些磷脂的组成成分,肌肌醇的磷酸酯,肌醇-1,4,5-三磷酸,是人及动物体内的第二信使。肌肌醇在生物界广泛存在,以游离的状态存在于动物的肌肉、心、肝、肺等组织中。在植物中主要以六磷酸酯形式存在,称植酸。后者常与钙、镁形成复盐,即植酸钙镁,商品名为菲丁
。菲丁多从生产玉米淀粉时的浸液中以不溶性的钙镁盐获得,。