? 概述
? 碳水化合物的涵义
? 碳水化合物的分类
? 单糖
? 单糖的结构
? 葡萄糖的结构
? 果糖的结构
? 单糖的化学性质
碳水化合物
? 一、氧化反应
? 二、还原反应
? 三、成脎反应
? 四,成苷反应
? 低聚糖
? 1 蔗糖
? 2 麦芽糖
? 3 纤维二糖
? 多糖
? 1 淀粉
? 2 纤维素
【 本章重点 】
单糖的结构与化学性质。
学习要求：
1,掌握葡萄糖, 果糖的结构 (开链式, 环状哈武斯式 )
及其化学性质 。
2,掌握还原性二糖和非还原性二糖在结构上和性质上
的差异 。
3,掌握淀粉和纤维素在结构上的主要区别和用途 。
概述
碳水化合物的涵义
碳水化合物如：糖、淀粉,纤维
素等，都是天然有机化合物，它们对维
持动植物的生命起着重要的作用。
人类的遗憾 —— 自身没有生产碳
水化合物的本领。
? 植物的骄傲 —— 通过光合作用产生
糖。
6 C O 2 + 6 H 2 O + 太 阳 能 光 合 作 用 C 6 H 1 2 O 6 + O 2
碳水化合物的元素组成 ——C,H,O。
三种元素中 H, O = 2, 1，相当于 H2O中的 H, O
比。
碳水化合物因此而得名，并赋予下面通式：
? Cn(H2O)m
? 事实上，碳水化合物并不是以 C和 H2O的形
式存在的。如：
鼠李糖 —— C6H12O5，其结构与性质均与碳
水化合物相同，但却不符合上面的通式。
HCHO = CH2O； CH3COOH = C2(H2O)2
甲 醛 醋 酸
符合上面的通式，但它们却不是糖。
可见沿用至今的碳水化合物这一名称已失
去了原来的涵义。
碳水化合物现在的涵义：
从结构上看，碳水化合物系指多羟基醛或
多羟基酮以及水解后能生成多羟基醛或多羟基酮
的一类化合物。
碳水化合物的分类：
1,单糖（ monosaccharides）：
不能再水解为更小分子的多羟基醛和多羟基酮。
如
葡萄糖、果糖等。
2,低聚糖（ Oligosaccharides）：
能水解为二、三个或几个单糖的碳水化合物。如：
蔗糖、麦芽糖、棉子糖等。
3,多糖（ polysaccharides）：
水解后能生成若干分子单糖的碳水化合物。如：
淀粉、纤维素。
因含 —CHO，故属 醛糖 因含 C=O，故属 酮糖
按分子中所含碳原子数目还可分为：
四碳糖（丁糖）；五碳糖（戊糖）；六碳糖（己糖）
其中最重要的是：
戊糖,核 糖； 己糖,葡萄糖。
单糖
C H O
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
H O H C = O
D - ( + ) - 甘 油 醛 二 羟 基 丙 酮
最简单的单糖是三碳糖。
单糖的结构
一、葡萄糖的结构
1,开链式结构
A,结构的研究确定：
元素分析得知葡萄糖的分子式为 C6H12O6，
那么分子中这些原子是怎样结合的呢？经典研究
法是这样进行的：
( 1 ) C 6 H 1 2 O 6 N a - H g( o r C 2 H 5 O H + N a ) 己 六 醇 H I + P C H 3 ( C H 2 ) 4 C H 3
证 明, 分 子 中 的 碳 链 为 一 直 链
( 2 ) C 6 H 1 2 O 6 + C H 3 C O C l ( )过 量 五 乙 酸 酯[ o r ( C H 3 C O ) 2 O ]
证 明, 有 五 个 O H, 且 分 别 连 在 五 个 碳 原 子 上
( 3 ) C 6 H 1 2 O 6 N H 2 O H
( o r C 6 H 5 N H N H 2 ) 肟 （ 或 腙 ）
证 明, 有 C = O 存 在
( 4 ) C 6 H 1 2 O 6 B r 2 H 2 O 弱 氧 化 剂
o r T o l l e n s 试 剂 六 碳 羧 酸
证 明, C H O为
结论：为己醛糖。其结构式为：
B,葡萄糖构型的确定：
从结构式看，分子中有四个手性碳原子，应存
在 24 = 16个旋光异构体，那么，哪个是葡萄糖呢？
经典的化学法是这样进行的：
C H 2 C H*
O H O H
C H*
O H
C H*
O H
C H*
O H
C H O
C H O
C H
2
O H
H O H
H C N
C N
C H
2
O H
C N
C H
2
O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
H
2
O
C O O H
C H
2
O H
C O O H
C H
2
O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
[ H ]
C H O
C H
2
O H
C H O
C H
2
O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
赤 藓 糖
苏 阿 糖
然而，又怎么知道－ OH在手性碳的左边还
是右边呢？可通过下面方法确定：
C H O
C H 2 O H
H
H
O H
O H
赤 藓 糖
H N O 3
C O O H
C O O H
H
H
O H
O H
无 旋 光 性
内 消 旋 体
故, O H 在 右 边
苏 阿 糖
C O O H
C H 2 O H
H
H
O H
H O H N O 3
C O O H
C O O H
H
H
H O
O H 有 旋 光 性 故,
O H 在 左 边
依此类推，即可逐个确定。
在这方面的研究，德国化学家 Fischer最为突出，为
此曾获 1902年 Nobel化学奖。经研究确定，葡萄糖具有下
面的构型：
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
1
6
2 R,3 S,4 R,5 R - 2,3,4,5 - 五 羟 基 己 醛
简 写 成
F i s c h e r 投 影 式
那么，若用 D / L 标记法又如何进行标记呢？
其确定方法是：
以 离－ CHO最远的 *C上的－ OH与 甘油醛 比较，若 与
D – 甘油醛构型相同则为 D – 型；与 L – 型甘油醛构型相
同的则为 L – 型。
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H C H 2 O H
C H O
H O H
1
2
3
4
5
6
α
β
γ
δ
D - ( + ) - 葡 萄 糖 D - ( + ) - 甘 油 醛
若为酮糖，则以 离 C=O最远的 *C上的－ OH为标准进
行比较。
2,氧环式结构：
葡萄糖的开链式结构固然可以清楚地表明分子中各
原子的结合次序、解释某些化学性质，然而它无法解释
下面的事实：
在 D – (+) – 葡萄糖中可分离出两种结晶形式，其
物理性质如下：
α
β
( D )
( D )
( + )
( + )
葡 萄 糖
葡 萄 糖
m p ( C )。 溶 解 度 1 0 0 m lg α D
1 4 6
1 5 0
8 2
1 5 4
1 1 2
1 9
。
。
无论哪一种，其水溶
液的旋光度均发生改
变，最后达到一个定
值，这种变化可用右
图表示,时 间
α D
象这种单糖溶液的 [α]D随时间的变化而改变，最后达
到一个定值的现象，叫做 变旋光现象。
既然葡萄糖的开链式结构不能解释这一现象，说明它
不是葡萄糖的唯一结构形式。
葡萄糖分子中存在的－ CHO 和 － OH两个基团，对
结构的研究起了重要作用，它使人们联想到了 羟醛缩合 反
应：
那么，葡萄糖分子中的－ CHO 与 － OH也可在分子内缩
合生成具有五元或六元环的分子内半缩醛，即：
RCHO R'OH
干 HCl
CR O H
H
O R '
R'OH
干 HCl
CR O R '
H
O R '
半 缩 醛 缩 醛
苷 羟 基 与 决 定 构
型 的 羟 基 在 同 侧
苷 羟 基 与 决 定 构
型 的 羟 基 在 异 侧
αβ D ( + ) 葡 萄 糖D ( + ) 葡 萄 糖
差 向 异 构 体 又 称 异 头 物
因为是 δ- C上的－ OH与－ CHO缩合成环，故称 δ- 氧环式。
上式为 Fischer投影式，其另一种表示方法是用
Haworth式来表示 ——即用六元环平面表示氧环式各原子
在空间的排布方式。
Haworth式的形成过程可表示如下：
C H 2 O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
C =
OH
α
β
γ
δ
C H 2 O H
H
H
H
H
O H
O H
H O
C
O HH
α
β
γ
δ
O*
苷 羟 基苷 原 子
C H 2 O H
H
H
H
H
O H
O H
H O
C
H O H
α
β
γ
δ
O
*
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
顺 时 针 旋 转 9 0 。
O H O H
O H
O HH O C H 2
H H
H
H
C H O
弯 曲 成 环 状
O HO H
O H
H O
H
H
H
H C H O
C H 2 O H
固 定 一
个 基 团
顺 次 调
换 其 余
三 个 基
团
O H
O H
O H
H O
H H
H
H C H O
C H 2 O H
O H
O H
H O
H H
H
C H 2 O H
H
O
O H
H
O H
O H
H O
H H
H
C H 2 O H
H
O O H
H
因 δ－ 氧环式的骨架与吡喃环 相似，故又将具有六
元环的糖类称为吡喃糖。同理，将具有五元环的糖类称为呋
喃糖。
O
氧环式结构的确定，对变旋光现象就有了一个令人信服
的解释：
这是因为 α－ 异构体和 β－ 异构体两种晶体在水溶液中可
以通过开链式互变，并迅速建立平衡。
α βD ( + ) 葡 萄 糖 开 链 式 结 构 D ( + ) 葡 萄 糖
平 衡 时, 3 6 %~ 6 4 %~0, 0 1 %
α[ ] D 1 1 2
。 5 2, 5 。 1 9 。
那么又怎样解释平衡体系中 β－异构体的含量较多这一现象呢？
3,构象式
C H
2
O H
C O
HH O
O HH
O HH
C H
2
O H
=
α
β
γ
δ
O H
H O
H O
H
H
H
C H
2
O H
H
O
O H
H
O H
H O
H O
H
H
H
C H
2
O H
H
O
O H
H
O
H
H
H
H O
O H
O H
C H
2
O HH O H
2
C O
H
H
H
H O
O H
O H
C H
2
O H
H O H
2
C
α D ( ) 呋 喃 果 糖 β D ( ) 呋 喃 果 糖
α D ( ) 吡 喃 果 糖 β D ( ) 吡 喃 果 糖
单糖的化学性质
一、氧化反应
单糖可被多种氧化剂氧化，而表现出还原性。其氧化
产物因所用氧化剂的不同而异。
二、果糖的结构
1,溴水氧化 H C H OO H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
H
C O O H
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
B r 2 H 2 O B r 2 H 2 O
C H 2 O H
C
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
= O
D 葡 萄 糖 D 葡 萄 糖 酸 D 果 糖
这一反应实际上是在醛糖的氧环式半缩醛碳（即苷原子）
上进行的：
O H
O H
H O
H
H
H
C H 2 O H
H
O
O H O H
O H
H O
H
H
H
C H 2 O H
H
O
O
B r 2
H 2 O =
H 2 O+
H 2 O
H
C O O H
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
D 葡 萄 糖 酸D 葡 萄 糖 酸 δ 内 酯
证明：在弱酸条件下（ PH = 5.0），溴水可将己醛
糖氧化为醛糖酸的内酯，且 β- D – 葡萄糖的氧化速率为 α-
D – 葡萄糖的 250倍。
2,弱氧化剂 —— Fehling试剂和 Tollens氧化
H
C H O
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
H
C O O H
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
C H 2 O H
C
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
= O
D 葡 萄 糖 D 葡 萄 糖 酸 D 果 糖
A g + O H - A g + O H -
C u 2 + O H
-
或 C u
2 + O H -
或
酮不能与上述试剂作用，而酮糖却可以与 Fehling试剂
和 Tollens作用呢？
C H = O
CH O H
醛 糖
α
CH OH
C OH
烯 二 醇
CH2OH
=OC
酮 糖
如：
CH2OH
C
HHO
OHH
OHH
CH2OH
= O
D 果 糖
OH
C
HHO
OHH
OHH
CH2OH
H O
CHH O
C
HHO
OHH
OHH
CH2OH
O H
CHH O
顺 – 烯醇式
反 – 烯醇式
CHO
HHO
OHH
OHH
CH2OH
HO H
CHO
OHH
OHH
CH2OH
H
HO
OH
H
D – (+) – 甘露糖
D – (+) – 葡萄糖
象这种能还原 Tollens和 Fehling试剂的糖,称之为还原糖。
二、还原反应：
常用的还原剂,Na－ Hg,H2 / Ni,NaBH4等。
还原产物,多元醇。
C H O
C H 2 O H
[ H ]
C H 2 O H
C H 2 O H
葡 萄 糖 醇
又 称 山 梨 醇
C H 2 O H
C H 2 O H
O [ H ]
C H 2 O H
C H 2 O H
+
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
O H N O
3 C O O H
C O O H
+
C O O H
C O O H
C O O H
C O O H
+
山梨醇 甘露醇
酮糖 的氧化较为困难，在强烈条件下，则碳链断裂氧
化成较小分子的羧酸。
三、成脎反应,C H 2 O H
C H 2 O H
O C
6 H 5 N H N H 2
C H 2 O H
C H 2 O H
N N H C 6 H 5 C
6 H 5 N H N H 22
C 6 H 5 N H 2
N H 3, H 2 O
C H
C H 2 O H
N N H C 6 H 5
= N N H C 6 H 5
果 糖 腙 果 糖 脎
该反应实际上是生成果糖腙后，用一分子具有氧化能
力的苯肼 将 C1的伯醇基氧化成－ CHO后，再与另一分子
苯肼作用而成脎的。
再如葡萄糖,C H O
C H 2 O H
C 6 H 5 N H N H 2
N H 3, H 2 O
C H
C H 2 O H
= N N H C 6 H 5
葡 萄 糖 脎
C H
C H 2 O H
OC
6 H 5 N H N H 2
C H
C H 2 O H
N N H C 6 H 5
= N N H C 6 H 5
葡 萄 糖 腙
= N N H C 6 H 5
C 6 H 5 N H N H 2
比较上述成脎反应：
1,两种糖的 成脎反应均发生在 C1,C2两原子上,且成脎
后两种糖的差别消失,生成同一种糖脎 。
2,C3,C4,C5三个手性碳原子的在成脎后 构型保持不变 。
结论,
只是 C1,C2不同的糖，将生成 同一种糖脎 。换言之，
凡生成同一种糖脎的己糖，其 C3,C4,C5的构型相同 。
一般说来,不同的糖将生成不同的糖脎； 即使生成相
同的糖脎，其反应速度、析出脎的时间也不同。
因此，我们可用成脎反应来鉴别糖。
那么，为什么反应待成脎以后就不再与苯肼作用了呢？
这是因为待反应成脎以后，可借助氢键形成一个较为稳定的六元
环螯合物的缘故。
四、成苷反应：
H O OH O
H O HO H
C H 2 O H
CH3O H干 H Cl
H O
O
H O
O
O H
C H 2 O H
C H 3
H O OH O O
O H
C H 2 O H
C H 3有 α, β 两 种 异 构 体
α 甲 基 葡 萄 糖 糖 苷
β 甲 基 葡 萄 糖 糖 苷
环 状 半 缩 醛
相 当 于 缩 醛或 缩 酮 结 构
象这种糖分子中苷羟基上的氢原子被其它原子取代的
产物,叫做苷或配糖体。
根据糖苷的结构，我们可以做出如下判断：
N H C 6 H 5
N
H C
C
N
N
H
C 6 H 5
C H O H 3
C H 2 O H
N H C 6 H 5
N
H C
C
N
H
C 6 H 5
C H O H 3
C H 2 O H
N
1,由于成苷以后，苷羟基消失，故不能再转变为开链式，
因此也就不在具备下列性质：
A,没有变旋光现象；
B,不能成脎；
C,不能被 Tollens,Fehling试剂氧化。
2,正因为糖苷是一种缩醛或缩酮，因此它对碱稳定。但
在酸性条件下，易水解为原来的糖和醇。
H O OH O
O H
C H 2 O H
H O C H 3
H+或 酶
H O
O
H O H O HO H
C H 2 O H
五、成酯和成醚反应：
糖分子中的羟基，除苷羟基外，均为醇羟基，故在适
当试剂作用下，可生成醚或酯：
H O
O
H O H O HO H
C H 2 O H ( C H
3 ) 2 S O 4或 C H
3 I A g2 O
C H 3 O O
H O C H 3
C H 2 O C H 3
C H 3 O
O C H 3
H O
O
H O H O HO H
C H 2 O H
(C H 3C O )2OC
5H 5N
O
O
O H O
O
C H 2 O C H 3
O
C
=
C H 3
O
C
=C H
3
O
C
=
C H 3
O
C=
C H 3
O
C=
低聚糖
低聚糖中最重要的是二糖。
二糖可看成是 两分子单糖的苷羟基彼此间失水 或 一分
子单糖的苷羟基与另一分子单糖的醇羟基之间失水 而形成
的。
蔗糖（ Sucrose）
蔗糖结构的确定：
1,将蔗糖水解，得到两分子单糖 ——一分子葡萄糖和一
分子果糖。
证明蔗糖是有葡萄糖和果糖构成的。
2,蔗糖没有变旋光现象、不能成脎、也不能还原 Tollens
和 Tchling试剂。
说明蔗糖分子已没有苷羟基存在，是一种非还原糖。
苷羟基的消失告诉我们是葡萄糖的苷羟基和果糖的苷羟基
彼此失水的结果。
可见蔗糖既是一个葡萄糖苷，也是一个果糖苷。
3,无论是葡萄糖还是果糖都有 α-,β-两个异构体，那么
构成蔗糖的两分子单糖是哪一种异构体呢？
这只能借助生化法 ——酶来证明（酶对糖的水解具有
选择性）：
麦芽糖酶 ——只能水解 α- 葡萄糖苷（酵母中含有这种
酶）；
苦杏仁酶 ——只能水解 β- 葡萄糖苷；
转化糖酶 ——可水解 β- 果糖苷。
实验结果：
蔗糖可被麦芽糖酶水解,证明蔗糖是一种 α- 葡萄糖苷；
蔗糖又可被转化糖酶水解,证明它又是 β-果糖苷。
因此，可断定蔗糖应具有下面的结构：
O
O H
H O
H O O H
C H 2O H
H
*
O
H O
O H
H O C H 2 O H
H O H 2 C H
*
O O H
C H 2 O H
H O
O H
H O H 2 C
H
*旋 转 180。
α D 葡 萄 糖 β D 果 糖
O
O H
H O
H O O
C H 2 O H
H
*
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H 2 C H
*
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
O H
O H
O
O
*
*
蔗 糖 的 H a w o r t h式 蔗 糖 的 构 象 式α- D-吡喃 葡萄糖基 -β- -
D-呋喃 果糖苷
结论：
蔗糖是由一分子 α- 葡萄糖 和一分子 β-果糖 的苷羟基缩
合失水而成。
蔗糖的 [α]D= + 66。,但其水解后生成的葡萄糖和果糖
的混合物却是左旋的，这是为什么呢？
C 12H 22O 11
蔗 糖
H+ C 6 H 1 2 O 6 + C 6 H 1 2 O 6
葡 萄 糖 果 糖
+ 66。 + 52.5。 92.4。
转 化 糖 α[ ]D2 0 = 2 0 。
由于蔗糖水解时，比旋光度发生了由右旋向左旋的转
化，故蔗糖的水解反应又称为 转化反应,生成的葡萄糖和
果糖混合物称之为 转化糖 。
麦芽糖（ Maltose）
麦芽糖的分子式也是 C12H22O11，其结构证明如下：
1,水解得到两分子葡萄糖；
2,可被麦芽糖酶水解，证明是 α-葡萄糖苷；
3,有变旋光现象、能成脎、能还原 Tollens和 Fehling试剂，
证明它是一个还原糖 ——既分子中 还有苷羟基存在 。
4,那么，葡萄糖的 苷羟基与 另一分子葡萄糖的 哪个醇羟
基 结合的呢？这只能通过下面方法来论证。
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H*
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O H
H O
O H
C H 2 O H
C H O
Br2 H 2O
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O H
H O
O H
C H 2 O H
C O O H
(C H 3O )2S O 2 O H O
C H 3 O
C H 3 O
C H 3 O
C H 2 O C H 3
O
*
O C H 3
C O O HC H 3 O
C H 2 O C H 3
C H 3 O
H3O+
+
O
C H 3 O
C H 3 O
C H 3 O
C H 2 O C H 3
O H
*
H O O C H 3
C O O HC H 3 O
C H 2 O C H 3
C H 3 O
1
2
3
4
5
6
结论：
麦芽糖是由一分子 α- 葡萄糖 与 另一分子葡萄糖 C4上的
羟基 彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为
α -1,4 – 苷键。
由于麦芽糖分子还有一个自由的苷羟基，所以它存在
着 β- 异头物与 α- 异头物的动态平衡：
2,3,4,6-四甲基 -D-葡萄糖 2,3,6-三甲基 -D-葡萄糖
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O
H O
O H
C H 2 O H
O H*
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O
H O
O H
C H 2 O H
O H
*α
αβ
1,4 苷 键
异 头 物 异 头 物
通 过 开 链 式
纤维二糖
与麦芽糖相似，纤维二糖也是由两分子葡萄糖构成的
一种还原糖。 二者的区别是：
麦芽糖为 α- 葡萄糖苷； 纤维二糖为 β-葡萄糖苷 （因其
可被苦杏仁酶水解）。
因此，纤维二糖应具有下面结构：
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O*
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H*
1
4
β 1,4 苷 键
环糊精
乳糖
多糖
淀粉（ Starch）
淀粉是由若干葡萄糖分子组成的，按结构可分为直
链淀粉和支链淀粉。
1,直链淀粉 （ 20~30 %）
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H
*
O
H O
O H
C H 2 O H
O n
链 端
中 部
链 尾
直链淀粉 虽属线型高聚物，但卷曲成螺旋状，犹如线
圈一样，紧密堆积在一起，水分子难以接近，故 难溶于水。
M约为 15~60万（ 1000个
葡萄糖单位以上）
2,支链淀粉（ 70~80 %）
主链,α- 1,4 苷键； 支链,α- 1,6 苷键。
O
H O
O
O H
C H
2
O H
O
O
H O
O H
C H
2
O
H O
O H
C H
2
O H
O n
O
O
H O
O H
C H
2
O H
O
1
4
1
6
1,4 -苷 键
1,6 -苷 键
M约 100~600万
n = 20~25。 即每隔 20~25
个葡萄糖单位就有一个
分支。
因支链淀粉具有高度的分支，水分子易于接近而 溶于水。
1),水解：
(C6H 1 0O 5)n H2OH+ 糊 精 H2OH+ 麦 芽 糖
异 麦 芽 糖
1,6 - 苷 键
H2OH+ C6H12O6
2),显色反应：
直 链 淀 粉
支 链 淀 粉
+ I 2
兰 色
紫红色
为什么会有这样的颜色变化?
这是因为淀粉二级结构中的
孔穴（每圈为六个葡萄糖单位）
恰好可以络合碘分子，而形成一
个有色络合物的缘故。
3,还原性：
淀粉分子的末端虽有自由的
苷羟基，却不显示还原性。
3,淀粉的性质：
纤维素（ Cellulose）
由葡萄糖以 β-1,4 苷键连接而成。
O
H O
O
O H
C H 2 O H
O
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H
O
O
H O
O H
C H 2 O H
n
* * *
1
4
β 1,4 苷 键
(C6H 1 0O 5)n H 2O H +或 纤 维 素 酶 纤 维 二 糖 H2OH+ C6H12O6
纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子
的连接方式不同。
纤维素及其衍生物有着重要的用途。
1,纤维素酯（又称醋酸纤维素）：
O
H O O H
C H 2 O H
O
n
(C H 3C O )2OH
2S O 4
O
C H 3 C O
O C C H 3
C H 2 O C C H 3
O
n
=
= =
O
O
O
三醋酸纤维素可部分水解得到二醋酸纤维素，后者
溶于丙酮和乙醇，不易燃,可用来制造胶片、人造丝和
塑料等。
纤维素与硝酸和浓硫酸作用，则得到硝酸纤维素。
2,纤维素黄原酸酯：
C OH
纤 维 素 部 分
NaOH(-H2O) C ONa = =SO O C O S N a
S
=C H+H2O C OH
再 生纤 维 素
筛 板 孔, 挤 压
H +H 2 O
黏 胶 纤 维
纤 维 素 黄 原 酸 钠 盐
H +H 2 O
缝, 挤 压 玻 璃 纸
? 人的消化道中没有水解 β -1,4葡萄糖苷键
的纤维素的酶，所以人不能消化纤维素，但
人对纤维素又是必不可少的，因为纤维素可
帮助肠胃蠕动，以提高消化和排泄能力。
乳糖
存在于哺乳动物的乳汁中，人乳中含乳糖 5~8%，牛乳中含乳糖
4~6%。乳糖的甜味只有蔗糖的 70%。
结构,由 β -D-吡喃半乳糖的苷羟基与 D-吡喃葡萄糖 C4上的羟基
缩合而成的半乳糖苷。
O H O
H
H
O HH
O H
C H 2 O H
H
H
H O
H
O HH
O H
C H 2 O H
H
H O HO
D - 吡 喃 葡 萄 糖β - D - 吡 喃 半 乳 糖
- 1,4 - 苷 键β
性质,具有还原糖的通性 。
α -型半乳糖
β -型半乳糖
[ ] D2 0 = + 9 2, 6 °α
[ ] D2 0 = + 3 4, 2 4 °
5 5, 3 °
α
环糊精 (Cyclodextrins)
?-CD结构示意图
6,7,8 个 D-(+)-吡喃葡萄糖 ； ?-1,4-苷键；
α, β, γ 环糊精 。 (α -CD, β -CD, γ -CD )
? 环糊精的结构特点、性能与应用
圆筒状；外缘亲水、内腔蔬水，即具有极性的
外侧和非极性的内侧；有手性。
形成主客体包合物，使环糊精具有一定的选择识别
能力；
用作相转移催化剂；分离旋光异构体；
增加反应的立体选择性与区域选择性被用于有机合成
中；
酶模型、食品添加剂、分析增效剂、电化学分析传
感器、色谱 固定相、提高药物生物利用度、环境中有
机污染物的富集和去除、乳化剂、抗氧剂 等等 。
? 碳水化合物的涵义
? 碳水化合物的分类
? 单糖
? 单糖的结构
? 葡萄糖的结构
? 果糖的结构
? 单糖的化学性质
碳水化合物
? 一、氧化反应
? 二、还原反应
? 三、成脎反应
? 四,成苷反应
? 低聚糖
? 1 蔗糖
? 2 麦芽糖
? 3 纤维二糖
? 多糖
? 1 淀粉
? 2 纤维素
【 本章重点 】
单糖的结构与化学性质。
学习要求：
1,掌握葡萄糖, 果糖的结构 (开链式, 环状哈武斯式 )
及其化学性质 。
2,掌握还原性二糖和非还原性二糖在结构上和性质上
的差异 。
3,掌握淀粉和纤维素在结构上的主要区别和用途 。
概述
碳水化合物的涵义
碳水化合物如：糖、淀粉,纤维
素等，都是天然有机化合物，它们对维
持动植物的生命起着重要的作用。
人类的遗憾 —— 自身没有生产碳
水化合物的本领。
? 植物的骄傲 —— 通过光合作用产生
糖。
6 C O 2 + 6 H 2 O + 太 阳 能 光 合 作 用 C 6 H 1 2 O 6 + O 2
碳水化合物的元素组成 ——C,H,O。
三种元素中 H, O = 2, 1，相当于 H2O中的 H, O
比。
碳水化合物因此而得名，并赋予下面通式：
? Cn(H2O)m
? 事实上，碳水化合物并不是以 C和 H2O的形
式存在的。如：
鼠李糖 —— C6H12O5，其结构与性质均与碳
水化合物相同，但却不符合上面的通式。
HCHO = CH2O； CH3COOH = C2(H2O)2
甲 醛 醋 酸
符合上面的通式，但它们却不是糖。
可见沿用至今的碳水化合物这一名称已失
去了原来的涵义。
碳水化合物现在的涵义：
从结构上看，碳水化合物系指多羟基醛或
多羟基酮以及水解后能生成多羟基醛或多羟基酮
的一类化合物。
碳水化合物的分类：
1,单糖（ monosaccharides）：
不能再水解为更小分子的多羟基醛和多羟基酮。
如
葡萄糖、果糖等。
2,低聚糖（ Oligosaccharides）：
能水解为二、三个或几个单糖的碳水化合物。如：
蔗糖、麦芽糖、棉子糖等。
3,多糖（ polysaccharides）：
水解后能生成若干分子单糖的碳水化合物。如：
淀粉、纤维素。
因含 —CHO，故属 醛糖 因含 C=O，故属 酮糖
按分子中所含碳原子数目还可分为：
四碳糖（丁糖）；五碳糖（戊糖）；六碳糖（己糖）
其中最重要的是：
戊糖,核 糖； 己糖,葡萄糖。
单糖
C H O
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
H O H C = O
D - ( + ) - 甘 油 醛 二 羟 基 丙 酮
最简单的单糖是三碳糖。
单糖的结构
一、葡萄糖的结构
1,开链式结构
A,结构的研究确定：
元素分析得知葡萄糖的分子式为 C6H12O6，
那么分子中这些原子是怎样结合的呢？经典研究
法是这样进行的：
( 1 ) C 6 H 1 2 O 6 N a - H g( o r C 2 H 5 O H + N a ) 己 六 醇 H I + P C H 3 ( C H 2 ) 4 C H 3
证 明, 分 子 中 的 碳 链 为 一 直 链
( 2 ) C 6 H 1 2 O 6 + C H 3 C O C l ( )过 量 五 乙 酸 酯[ o r ( C H 3 C O ) 2 O ]
证 明, 有 五 个 O H, 且 分 别 连 在 五 个 碳 原 子 上
( 3 ) C 6 H 1 2 O 6 N H 2 O H
( o r C 6 H 5 N H N H 2 ) 肟 （ 或 腙 ）
证 明, 有 C = O 存 在
( 4 ) C 6 H 1 2 O 6 B r 2 H 2 O 弱 氧 化 剂
o r T o l l e n s 试 剂 六 碳 羧 酸
证 明, C H O为
结论：为己醛糖。其结构式为：
B,葡萄糖构型的确定：
从结构式看，分子中有四个手性碳原子，应存
在 24 = 16个旋光异构体，那么，哪个是葡萄糖呢？
经典的化学法是这样进行的：
C H 2 C H*
O H O H
C H*
O H
C H*
O H
C H*
O H
C H O
C H O
C H
2
O H
H O H
H C N
C N
C H
2
O H
C N
C H
2
O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
H
2
O
C O O H
C H
2
O H
C O O H
C H
2
O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
[ H ]
C H O
C H
2
O H
C H O
C H
2
O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
赤 藓 糖
苏 阿 糖
然而，又怎么知道－ OH在手性碳的左边还
是右边呢？可通过下面方法确定：
C H O
C H 2 O H
H
H
O H
O H
赤 藓 糖
H N O 3
C O O H
C O O H
H
H
O H
O H
无 旋 光 性
内 消 旋 体
故, O H 在 右 边
苏 阿 糖
C O O H
C H 2 O H
H
H
O H
H O H N O 3
C O O H
C O O H
H
H
H O
O H 有 旋 光 性 故,
O H 在 左 边
依此类推，即可逐个确定。
在这方面的研究，德国化学家 Fischer最为突出，为
此曾获 1902年 Nobel化学奖。经研究确定，葡萄糖具有下
面的构型：
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
1
6
2 R,3 S,4 R,5 R - 2,3,4,5 - 五 羟 基 己 醛
简 写 成
F i s c h e r 投 影 式
那么，若用 D / L 标记法又如何进行标记呢？
其确定方法是：
以 离－ CHO最远的 *C上的－ OH与 甘油醛 比较，若 与
D – 甘油醛构型相同则为 D – 型；与 L – 型甘油醛构型相
同的则为 L – 型。
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H C H 2 O H
C H O
H O H
1
2
3
4
5
6
α
β
γ
δ
D - ( + ) - 葡 萄 糖 D - ( + ) - 甘 油 醛
若为酮糖，则以 离 C=O最远的 *C上的－ OH为标准进
行比较。
2,氧环式结构：
葡萄糖的开链式结构固然可以清楚地表明分子中各
原子的结合次序、解释某些化学性质，然而它无法解释
下面的事实：
在 D – (+) – 葡萄糖中可分离出两种结晶形式，其
物理性质如下：
α
β
( D )
( D )
( + )
( + )
葡 萄 糖
葡 萄 糖
m p ( C )。 溶 解 度 1 0 0 m lg α D
1 4 6
1 5 0
8 2
1 5 4
1 1 2
1 9
。
。
无论哪一种，其水溶
液的旋光度均发生改
变，最后达到一个定
值，这种变化可用右
图表示,时 间
α D
象这种单糖溶液的 [α]D随时间的变化而改变，最后达
到一个定值的现象，叫做 变旋光现象。
既然葡萄糖的开链式结构不能解释这一现象，说明它
不是葡萄糖的唯一结构形式。
葡萄糖分子中存在的－ CHO 和 － OH两个基团，对
结构的研究起了重要作用，它使人们联想到了 羟醛缩合 反
应：
那么，葡萄糖分子中的－ CHO 与 － OH也可在分子内缩
合生成具有五元或六元环的分子内半缩醛，即：
RCHO R'OH
干 HCl
CR O H
H
O R '
R'OH
干 HCl
CR O R '
H
O R '
半 缩 醛 缩 醛
苷 羟 基 与 决 定 构
型 的 羟 基 在 同 侧
苷 羟 基 与 决 定 构
型 的 羟 基 在 异 侧
αβ D ( + ) 葡 萄 糖D ( + ) 葡 萄 糖
差 向 异 构 体 又 称 异 头 物
因为是 δ- C上的－ OH与－ CHO缩合成环，故称 δ- 氧环式。
上式为 Fischer投影式，其另一种表示方法是用
Haworth式来表示 ——即用六元环平面表示氧环式各原子
在空间的排布方式。
Haworth式的形成过程可表示如下：
C H 2 O H
H
H
H
H
O H
O H
O H
H O
C =
OH
α
β
γ
δ
C H 2 O H
H
H
H
H
O H
O H
H O
C
O HH
α
β
γ
δ
O*
苷 羟 基苷 原 子
C H 2 O H
H
H
H
H
O H
O H
H O
C
H O H
α
β
γ
δ
O
*
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
顺 时 针 旋 转 9 0 。
O H O H
O H
O HH O C H 2
H H
H
H
C H O
弯 曲 成 环 状
O HO H
O H
H O
H
H
H
H C H O
C H 2 O H
固 定 一
个 基 团
顺 次 调
换 其 余
三 个 基
团
O H
O H
O H
H O
H H
H
H C H O
C H 2 O H
O H
O H
H O
H H
H
C H 2 O H
H
O
O H
H
O H
O H
H O
H H
H
C H 2 O H
H
O O H
H
因 δ－ 氧环式的骨架与吡喃环 相似，故又将具有六
元环的糖类称为吡喃糖。同理，将具有五元环的糖类称为呋
喃糖。
O
氧环式结构的确定，对变旋光现象就有了一个令人信服
的解释：
这是因为 α－ 异构体和 β－ 异构体两种晶体在水溶液中可
以通过开链式互变，并迅速建立平衡。
α βD ( + ) 葡 萄 糖 开 链 式 结 构 D ( + ) 葡 萄 糖
平 衡 时, 3 6 %~ 6 4 %~0, 0 1 %
α[ ] D 1 1 2
。 5 2, 5 。 1 9 。
那么又怎样解释平衡体系中 β－异构体的含量较多这一现象呢？
3,构象式
C H
2
O H
C O
HH O
O HH
O HH
C H
2
O H
=
α
β
γ
δ
O H
H O
H O
H
H
H
C H
2
O H
H
O
O H
H
O H
H O
H O
H
H
H
C H
2
O H
H
O
O H
H
O
H
H
H
H O
O H
O H
C H
2
O HH O H
2
C O
H
H
H
H O
O H
O H
C H
2
O H
H O H
2
C
α D ( ) 呋 喃 果 糖 β D ( ) 呋 喃 果 糖
α D ( ) 吡 喃 果 糖 β D ( ) 吡 喃 果 糖
单糖的化学性质
一、氧化反应
单糖可被多种氧化剂氧化，而表现出还原性。其氧化
产物因所用氧化剂的不同而异。
二、果糖的结构
1,溴水氧化 H C H OO H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
H
C O O H
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
B r 2 H 2 O B r 2 H 2 O
C H 2 O H
C
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
= O
D 葡 萄 糖 D 葡 萄 糖 酸 D 果 糖
这一反应实际上是在醛糖的氧环式半缩醛碳（即苷原子）
上进行的：
O H
O H
H O
H
H
H
C H 2 O H
H
O
O H O H
O H
H O
H
H
H
C H 2 O H
H
O
O
B r 2
H 2 O =
H 2 O+
H 2 O
H
C O O H
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
D 葡 萄 糖 酸D 葡 萄 糖 酸 δ 内 酯
证明：在弱酸条件下（ PH = 5.0），溴水可将己醛
糖氧化为醛糖酸的内酯，且 β- D – 葡萄糖的氧化速率为 α-
D – 葡萄糖的 250倍。
2,弱氧化剂 —— Fehling试剂和 Tollens氧化
H
C H O
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
H
C O O H
O H
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
C H 2 O H
C
HH O
O HH
O HH
C H 2 O H
= O
D 葡 萄 糖 D 葡 萄 糖 酸 D 果 糖
A g + O H - A g + O H -
C u 2 + O H
-
或 C u
2 + O H -
或
酮不能与上述试剂作用，而酮糖却可以与 Fehling试剂
和 Tollens作用呢？
C H = O
CH O H
醛 糖
α
CH OH
C OH
烯 二 醇
CH2OH
=OC
酮 糖
如：
CH2OH
C
HHO
OHH
OHH
CH2OH
= O
D 果 糖
OH
C
HHO
OHH
OHH
CH2OH
H O
CHH O
C
HHO
OHH
OHH
CH2OH
O H
CHH O
顺 – 烯醇式
反 – 烯醇式
CHO
HHO
OHH
OHH
CH2OH
HO H
CHO
OHH
OHH
CH2OH
H
HO
OH
H
D – (+) – 甘露糖
D – (+) – 葡萄糖
象这种能还原 Tollens和 Fehling试剂的糖,称之为还原糖。
二、还原反应：
常用的还原剂,Na－ Hg,H2 / Ni,NaBH4等。
还原产物,多元醇。
C H O
C H 2 O H
[ H ]
C H 2 O H
C H 2 O H
葡 萄 糖 醇
又 称 山 梨 醇
C H 2 O H
C H 2 O H
O [ H ]
C H 2 O H
C H 2 O H
+
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
O H N O
3 C O O H
C O O H
+
C O O H
C O O H
C O O H
C O O H
+
山梨醇 甘露醇
酮糖 的氧化较为困难，在强烈条件下，则碳链断裂氧
化成较小分子的羧酸。
三、成脎反应,C H 2 O H
C H 2 O H
O C
6 H 5 N H N H 2
C H 2 O H
C H 2 O H
N N H C 6 H 5 C
6 H 5 N H N H 22
C 6 H 5 N H 2
N H 3, H 2 O
C H
C H 2 O H
N N H C 6 H 5
= N N H C 6 H 5
果 糖 腙 果 糖 脎
该反应实际上是生成果糖腙后，用一分子具有氧化能
力的苯肼 将 C1的伯醇基氧化成－ CHO后，再与另一分子
苯肼作用而成脎的。
再如葡萄糖,C H O
C H 2 O H
C 6 H 5 N H N H 2
N H 3, H 2 O
C H
C H 2 O H
= N N H C 6 H 5
葡 萄 糖 脎
C H
C H 2 O H
OC
6 H 5 N H N H 2
C H
C H 2 O H
N N H C 6 H 5
= N N H C 6 H 5
葡 萄 糖 腙
= N N H C 6 H 5
C 6 H 5 N H N H 2
比较上述成脎反应：
1,两种糖的 成脎反应均发生在 C1,C2两原子上,且成脎
后两种糖的差别消失,生成同一种糖脎 。
2,C3,C4,C5三个手性碳原子的在成脎后 构型保持不变 。
结论,
只是 C1,C2不同的糖，将生成 同一种糖脎 。换言之，
凡生成同一种糖脎的己糖，其 C3,C4,C5的构型相同 。
一般说来,不同的糖将生成不同的糖脎； 即使生成相
同的糖脎，其反应速度、析出脎的时间也不同。
因此，我们可用成脎反应来鉴别糖。
那么，为什么反应待成脎以后就不再与苯肼作用了呢？
这是因为待反应成脎以后，可借助氢键形成一个较为稳定的六元
环螯合物的缘故。
四、成苷反应：
H O OH O
H O HO H
C H 2 O H
CH3O H干 H Cl
H O
O
H O
O
O H
C H 2 O H
C H 3
H O OH O O
O H
C H 2 O H
C H 3有 α, β 两 种 异 构 体
α 甲 基 葡 萄 糖 糖 苷
β 甲 基 葡 萄 糖 糖 苷
环 状 半 缩 醛
相 当 于 缩 醛或 缩 酮 结 构
象这种糖分子中苷羟基上的氢原子被其它原子取代的
产物,叫做苷或配糖体。
根据糖苷的结构，我们可以做出如下判断：
N H C 6 H 5
N
H C
C
N
N
H
C 6 H 5
C H O H 3
C H 2 O H
N H C 6 H 5
N
H C
C
N
H
C 6 H 5
C H O H 3
C H 2 O H
N
1,由于成苷以后，苷羟基消失，故不能再转变为开链式，
因此也就不在具备下列性质：
A,没有变旋光现象；
B,不能成脎；
C,不能被 Tollens,Fehling试剂氧化。
2,正因为糖苷是一种缩醛或缩酮，因此它对碱稳定。但
在酸性条件下，易水解为原来的糖和醇。
H O OH O
O H
C H 2 O H
H O C H 3
H+或 酶
H O
O
H O H O HO H
C H 2 O H
五、成酯和成醚反应：
糖分子中的羟基，除苷羟基外，均为醇羟基，故在适
当试剂作用下，可生成醚或酯：
H O
O
H O H O HO H
C H 2 O H ( C H
3 ) 2 S O 4或 C H
3 I A g2 O
C H 3 O O
H O C H 3
C H 2 O C H 3
C H 3 O
O C H 3
H O
O
H O H O HO H
C H 2 O H
(C H 3C O )2OC
5H 5N
O
O
O H O
O
C H 2 O C H 3
O
C
=
C H 3
O
C
=C H
3
O
C
=
C H 3
O
C=
C H 3
O
C=
低聚糖
低聚糖中最重要的是二糖。
二糖可看成是 两分子单糖的苷羟基彼此间失水 或 一分
子单糖的苷羟基与另一分子单糖的醇羟基之间失水 而形成
的。
蔗糖（ Sucrose）
蔗糖结构的确定：
1,将蔗糖水解，得到两分子单糖 ——一分子葡萄糖和一
分子果糖。
证明蔗糖是有葡萄糖和果糖构成的。
2,蔗糖没有变旋光现象、不能成脎、也不能还原 Tollens
和 Tchling试剂。
说明蔗糖分子已没有苷羟基存在，是一种非还原糖。
苷羟基的消失告诉我们是葡萄糖的苷羟基和果糖的苷羟基
彼此失水的结果。
可见蔗糖既是一个葡萄糖苷，也是一个果糖苷。
3,无论是葡萄糖还是果糖都有 α-,β-两个异构体，那么
构成蔗糖的两分子单糖是哪一种异构体呢？
这只能借助生化法 ——酶来证明（酶对糖的水解具有
选择性）：
麦芽糖酶 ——只能水解 α- 葡萄糖苷（酵母中含有这种
酶）；
苦杏仁酶 ——只能水解 β- 葡萄糖苷；
转化糖酶 ——可水解 β- 果糖苷。
实验结果：
蔗糖可被麦芽糖酶水解,证明蔗糖是一种 α- 葡萄糖苷；
蔗糖又可被转化糖酶水解,证明它又是 β-果糖苷。
因此，可断定蔗糖应具有下面的结构：
O
O H
H O
H O O H
C H 2O H
H
*
O
H O
O H
H O C H 2 O H
H O H 2 C H
*
O O H
C H 2 O H
H O
O H
H O H 2 C
H
*旋 转 180。
α D 葡 萄 糖 β D 果 糖
O
O H
H O
H O O
C H 2 O H
H
*
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H 2 C H
*
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
C H 2 O H
C H 2 O H
O H
O H
O
O
*
*
蔗 糖 的 H a w o r t h式 蔗 糖 的 构 象 式α- D-吡喃 葡萄糖基 -β- -
D-呋喃 果糖苷
结论：
蔗糖是由一分子 α- 葡萄糖 和一分子 β-果糖 的苷羟基缩
合失水而成。
蔗糖的 [α]D= + 66。,但其水解后生成的葡萄糖和果糖
的混合物却是左旋的，这是为什么呢？
C 12H 22O 11
蔗 糖
H+ C 6 H 1 2 O 6 + C 6 H 1 2 O 6
葡 萄 糖 果 糖
+ 66。 + 52.5。 92.4。
转 化 糖 α[ ]D2 0 = 2 0 。
由于蔗糖水解时，比旋光度发生了由右旋向左旋的转
化，故蔗糖的水解反应又称为 转化反应,生成的葡萄糖和
果糖混合物称之为 转化糖 。
麦芽糖（ Maltose）
麦芽糖的分子式也是 C12H22O11，其结构证明如下：
1,水解得到两分子葡萄糖；
2,可被麦芽糖酶水解，证明是 α-葡萄糖苷；
3,有变旋光现象、能成脎、能还原 Tollens和 Fehling试剂，
证明它是一个还原糖 ——既分子中 还有苷羟基存在 。
4,那么，葡萄糖的 苷羟基与 另一分子葡萄糖的 哪个醇羟
基 结合的呢？这只能通过下面方法来论证。
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H*
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O H
H O
O H
C H 2 O H
C H O
Br2 H 2O
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O H
H O
O H
C H 2 O H
C O O H
(C H 3O )2S O 2 O H O
C H 3 O
C H 3 O
C H 3 O
C H 2 O C H 3
O
*
O C H 3
C O O HC H 3 O
C H 2 O C H 3
C H 3 O
H3O+
+
O
C H 3 O
C H 3 O
C H 3 O
C H 2 O C H 3
O H
*
H O O C H 3
C O O HC H 3 O
C H 2 O C H 3
C H 3 O
1
2
3
4
5
6
结论：
麦芽糖是由一分子 α- 葡萄糖 与 另一分子葡萄糖 C4上的
羟基 彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为
α -1,4 – 苷键。
由于麦芽糖分子还有一个自由的苷羟基，所以它存在
着 β- 异头物与 α- 异头物的动态平衡：
2,3,4,6-四甲基 -D-葡萄糖 2,3,6-三甲基 -D-葡萄糖
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O
H O
O H
C H 2 O H
O H*
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
*
O
H O
O H
C H 2 O H
O H
*α
αβ
1,4 苷 键
异 头 物 异 头 物
通 过 开 链 式
纤维二糖
与麦芽糖相似，纤维二糖也是由两分子葡萄糖构成的
一种还原糖。 二者的区别是：
麦芽糖为 α- 葡萄糖苷； 纤维二糖为 β-葡萄糖苷 （因其
可被苦杏仁酶水解）。
因此，纤维二糖应具有下面结构：
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O*
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H*
1
4
β 1,4 苷 键
环糊精
乳糖
多糖
淀粉（ Starch）
淀粉是由若干葡萄糖分子组成的，按结构可分为直
链淀粉和支链淀粉。
1,直链淀粉 （ 20~30 %）
O
H O
H O
O H
C H 2 O H
O
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H
*
O
H O
O H
C H 2 O H
O n
链 端
中 部
链 尾
直链淀粉 虽属线型高聚物，但卷曲成螺旋状，犹如线
圈一样，紧密堆积在一起，水分子难以接近，故 难溶于水。
M约为 15~60万（ 1000个
葡萄糖单位以上）
2,支链淀粉（ 70~80 %）
主链,α- 1,4 苷键； 支链,α- 1,6 苷键。
O
H O
O
O H
C H
2
O H
O
O
H O
O H
C H
2
O
H O
O H
C H
2
O H
O n
O
O
H O
O H
C H
2
O H
O
1
4
1
6
1,4 -苷 键
1,6 -苷 键
M约 100~600万
n = 20~25。 即每隔 20~25
个葡萄糖单位就有一个
分支。
因支链淀粉具有高度的分支，水分子易于接近而 溶于水。
1),水解：
(C6H 1 0O 5)n H2OH+ 糊 精 H2OH+ 麦 芽 糖
异 麦 芽 糖
1,6 - 苷 键
H2OH+ C6H12O6
2),显色反应：
直 链 淀 粉
支 链 淀 粉
+ I 2
兰 色
紫红色
为什么会有这样的颜色变化?
这是因为淀粉二级结构中的
孔穴（每圈为六个葡萄糖单位）
恰好可以络合碘分子，而形成一
个有色络合物的缘故。
3,还原性：
淀粉分子的末端虽有自由的
苷羟基，却不显示还原性。
3,淀粉的性质：
纤维素（ Cellulose）
由葡萄糖以 β-1,4 苷键连接而成。
O
H O
O
O H
C H 2 O H
O
O
H O
O H
C H 2 O H
H O H
O
O
H O
O H
C H 2 O H
n
* * *
1
4
β 1,4 苷 键
(C6H 1 0O 5)n H 2O H +或 纤 维 素 酶 纤 维 二 糖 H2OH+ C6H12O6
纤维素与淀粉在结构上的差异仅在于两个葡萄糖分子
的连接方式不同。
纤维素及其衍生物有着重要的用途。
1,纤维素酯（又称醋酸纤维素）：
O
H O O H
C H 2 O H
O
n
(C H 3C O )2OH
2S O 4
O
C H 3 C O
O C C H 3
C H 2 O C C H 3
O
n
=
= =
O
O
O
三醋酸纤维素可部分水解得到二醋酸纤维素，后者
溶于丙酮和乙醇，不易燃,可用来制造胶片、人造丝和
塑料等。
纤维素与硝酸和浓硫酸作用，则得到硝酸纤维素。
2,纤维素黄原酸酯：
C OH
纤 维 素 部 分
NaOH(-H2O) C ONa = =SO O C O S N a
S
=C H+H2O C OH
再 生纤 维 素
筛 板 孔, 挤 压
H +H 2 O
黏 胶 纤 维
纤 维 素 黄 原 酸 钠 盐
H +H 2 O
缝, 挤 压 玻 璃 纸
? 人的消化道中没有水解 β -1,4葡萄糖苷键
的纤维素的酶，所以人不能消化纤维素，但
人对纤维素又是必不可少的，因为纤维素可
帮助肠胃蠕动，以提高消化和排泄能力。
乳糖
存在于哺乳动物的乳汁中，人乳中含乳糖 5~8%，牛乳中含乳糖
4~6%。乳糖的甜味只有蔗糖的 70%。
结构,由 β -D-吡喃半乳糖的苷羟基与 D-吡喃葡萄糖 C4上的羟基
缩合而成的半乳糖苷。
O H O
H
H
O HH
O H
C H 2 O H
H
H
H O
H
O HH
O H
C H 2 O H
H
H O HO
D - 吡 喃 葡 萄 糖β - D - 吡 喃 半 乳 糖
- 1,4 - 苷 键β
性质,具有还原糖的通性 。
α -型半乳糖
β -型半乳糖
[ ] D2 0 = + 9 2, 6 °α
[ ] D2 0 = + 3 4, 2 4 °
5 5, 3 °
α
环糊精 (Cyclodextrins)
?-CD结构示意图
6,7,8 个 D-(+)-吡喃葡萄糖 ； ?-1,4-苷键；
α, β, γ 环糊精 。 (α -CD, β -CD, γ -CD )
? 环糊精的结构特点、性能与应用
圆筒状；外缘亲水、内腔蔬水，即具有极性的
外侧和非极性的内侧；有手性。
形成主客体包合物，使环糊精具有一定的选择识别
能力；
用作相转移催化剂；分离旋光异构体；
增加反应的立体选择性与区域选择性被用于有机合成
中；
酶模型、食品添加剂、分析增效剂、电化学分析传
感器、色谱 固定相、提高药物生物利用度、环境中有
机污染物的富集和去除、乳化剂、抗氧剂 等等 。
