二、单糖的性质

[b](一)物理性质[/b] 单糖都是无色晶体,味甜,有吸湿性。极易溶于水,难溶于乙醇,不溶于乙醚。单糖有旋旋光性,其溶液有变旋现象。 [b](二)化学性质[/b] 单糖主要以环状结构形式存在,但在溶液中可与开链结构反应。因此,单糖的化学反应有的以环式结构进行,有的以开链结构进行。 1.差向异构化 葡萄糖用稀碱液处理时,会部分转变为甘露糖和果糖,成为复杂的混合物。这咱变化是通老祖宗醇式中间体来完成的。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue867.jpg[alt][/alt][/img] D-果糖、D-甘露糖和D-葡萄糖的C-3、C-4,C-5和C-6的结构完全相同,只有C-1和C-2的结构不同,但是它们的C-1,C-2的结构互变成烯醇型时,其结构完全相同的。因此,不单是D-葡萄糖,而D-果糖或D-甘露糖在稀碱催化下,都能互变为三者的混合物。 在含有多个手性碳原子的具有旋光性的异构体之间,凡只有一个手性碳原子的构型不同时,互称为差向异构体。D-葡萄糖和D-甘露糖就是C-2差向异构体。因此,用稀碱处理D-葡萄糖得到D-葡萄糖、D-果糖三种物质的平衡混合物的反应叫做差向异构化。 2.氧化作用 单糖无论是醛糖或酮糖都可与弱的氧化剂叶伦试剂、费林试剂和本尼迪特试剂作用,生成金属或金属的低价氧化物。上述三种试剂都是碱性的弱氧化剂。单糖在碱性溶液中加热,生成复杂的混合物。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue868.jpg[alt][/alt][/img] 单糖易被碱性弱氧化剂氧化说明它们具有还原性,所以把它们叫做还原糖。 单糖在酸性条件下氧化时,由于氧化剂的强弱不同,单糖的氧化产物也不同。例如,葡萄糖被溴水氧化时,生成葡萄糖酸;而用强氧化剂硝酸氧化时,则生成葡萄糖二酸。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue869.jpg[alt][/alt][/img] 溴水氧化能力较弱,它把醛糖的醛基氧化为羧基。当醛糖中加入溴水,稍加热后,溴水的棕色即可褪去,而酮糖则不被氧化,因此可用溴水来区别醛糖和酮糖。 3.成苷作用 单糖环状半缩醛结构中的半缩醛羟基与另一分子醇或羟基作用时,脱去一分子水而生成缩醛。糖的这种缩醛称为糖苷。例如α-和β-D-吡喃葡萄糖的混合物,在氯化氢催化下同甲醇反应,脱去一分子水,生成α-和β-D-甲基吡喃葡萄糖苷的混合物。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue123.gif[alt][/alt][/img] α-和β-D-吡喃葡萄混合液 β-D-甲基吡喃葡萄糖苷 α-D-甲基吡喃葡萄糖苷 苷由糖和非糖部分组成。非糖部分称为糖苷配基或苷元。糖和糖苷配基脱水后通过过“氧桥”连接,这种键称为苷键。由于单糖的环式结构有α-和β-两种构型,所以可生成α-和β-两种没构型的苷。天然苷多为β-构型。苷的名称是按其组成成分而命名的,并指出苷键和糖的构型。天然苷常按其来源而用俗名。 糖苷结构中已没有半缩醛羟基,在溶液中不能再转变成开链的醛式结构,所以糖工苷无还原性,也没有变旋现象。糖苷在中性或碱性环境中较稳定,但在酸性溶液中或在酶的作用下,则水解生成糖和非糖部分。 糖苷是中草药的有效成分之一,多为无色、无臭、有苦涩味的固体,但黄酮苷和蒽醌苷为黄色。 苷中含有糖部分,所以在水中有一定的溶解性。苷类都有旋光性,天然苷多为左旋体。 4.成酯作用 单糖分子中含多个羟基,这些羟基能与酸作用生成酯。人体内的葡萄糖在酶作用下生成葡萄糖磷酸酯,如1-磷酸吡喃葡萄糖和6-磷酸吡喃葡萄糖等。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue870.jpg[alt][/alt][/img] 单糖的磷酸酯在生命过程中具有重要意义,它们是人体内许多代谢的中间产物。 5.成脎反应 单糖分子与三分子苯肼作用,生成的产物叫做糖脎。例如葡萄糖与进量苯肼作用,生成葡萄糖脎。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue871.jpg[alt][/alt][/img] 无论是醛糖还是酮糖都能生成糖脎,成脎反应可以看作是α-羟基醛或α-羟基酮的特有反应。 糖脎是难溶于水的黄色晶体。不同的脎具有特征的结晶形状和一定的熔点。常利用糖脎和这些性质来鉴别不同的糖。 成脎反应只在单糖分子的C-1和C-2上发生,不涉及其它碳原子,因此除了C-1和C-2以外碳原子构型相同的糖,都可以生成相同的糖脎。例如:D-葡萄糖和D-果糖都生成相同的脎。 [img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/yiyonghuaxue/yiyonghuaxue872.jpg[alt][/alt][/img]