有机化学第十三章碳水化合物

有机化学第十三章碳水化合物

ID:29970731

大小:516.00 KB

页数:31页

时间:2018-12-25

有机化学第十三章碳水化合物_第1页
有机化学第十三章碳水化合物_第2页
有机化学第十三章碳水化合物_第3页
有机化学第十三章碳水化合物_第4页
有机化学第十三章碳水化合物_第5页
资源描述:

《有机化学第十三章碳水化合物》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在应用文档-天天文库

1、第十三章碳水化合物碳水化合物也称糖,是自然界存在最广泛的一类有机物。它们是动、植物体的重要成分,又是人和动物的主要食物来源。碳水化合物由碳、氢、氧三种元素组成。人们最初发现这类化合物,除碳原子外,氢与氧原子数目之比与水相同,可用通式Cm(H2O)n表示,形式上像碳和水的化合物,故称碳水化合物。从分子结构的特点来看,碳水化合物是一类多羟基醛或多羟基酮,以及能够水解生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物。碳水化合物按其结构特征可分为三类:1.单糖:不能水解的多羟基醛或多羟基酮。是最简单的碳水化合物,如葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、山梨糖等。2.低聚糖:也称为寡糖,

2、能水解产生2~10个单糖分子的化合物。根据水解后生成的单糖数目,又可分为二糖、三糖、四糖等。其中最重要的是二糖,如蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖等。3.多糖:水解产生10个以上单糖分子的化合物。如淀粉、纤维素、糖元等。第一节单糖一、单糖的分类按照分子中的羰基,可将单糖分为醛糖和酮糖两类;按照分子中所含原子的数目,又可将单糖分为丙糖,丁糖,戊糖和己糖等。这两种分类方法常结合使用。例如,核糖是戊醛糖,果糖是己酮糖等。在碳水化合物的命名中,以俗名最为常用。自然界中的单糖以戊醛糖、己醛糖和己酮糖分布最为普遍。例如,戊醛糖中的核糖和阿拉伯糖,己醛糖中的葡萄糖和半乳糖,

3、己酮糖中的果糖和山梨糖,都是自然界存在的重要单糖。一、单糖的结构(一)单糖的链式结构最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖,除丙酮糖外,所有的单糖分子中都含有手性碳原子,因此都有旋光异构体。如己醛糖分子中有四个手性碳原子,有24=16个立体异构体,葡萄糖是其中的一种;己酮糖分子中有三个手性碳原子,有23=8个旋光异构体。单糖构型通常采用D、L构型标记法标记,即以甘油醛为标准,若单糖分子中距羰基最远的手性碳原子(倒数第二个碳原子)的构型和D-甘油醛相同,则该糖为D-构型,反之为L-构型。如:D-(+)-甘油醛D-醛糖D-酮糖L-(-)-甘油醛L-醛糖L-酮糖凡由D-(

4、+)-甘油醛经过逐步增长碳链的反应转变而成的醛糖,其构型为D-构型;由L-(-)-甘油醛经过逐步增长碳链的反应转变成的醛糖,其构型为L-构型。例如,从D-甘油醛出发,经与HCN加成、水解、内酯化、再还原,可得两种D-构型的丁醛糖。在D-(+)-甘油醛与HCN的加成过程中,CN-可以从羰基所在平面的两侧进攻羰基碳原子,从而派生出两个构型相反的新手性碳原子。由于原来甘油醛中手性碳原子的构型在整个转化过程中保持不变,因此两种丁醛糖仍为D-构型,分别称为D-(-)-赤藓糖和D-(-)-苏阿糖。同样,可以导出四种D-型戊醛糖、八种D-型己醛糖。为简便起见,在构型式中

5、可以省去手性碳原子上的氢原子,并以半短线“-”表示手性碳原子上的羟基,用一竖线表示碳链。自然界存在的单糖绝大部分是D-构型。列出了由D-(+)-甘油醛导出的D-型醛糖,其中最重要的是D-(-)-赤藓糖、D-(-)-核糖、D-(-)-阿拉伯糖、D-(+)-木糖、D-(+)-葡萄糖、D-(+)-甘露糖和D-(+)-半乳糖。D-醛糖的链式结构从L-甘油醛出发,也可导出L-构型的醛糖,它们与D-构型的醛糖互为对映体。例如,D-(+)-葡萄糖与L-(-)-葡萄糖是对映体,它们的旋光度相同,旋光方向相反。D-(+)-葡萄糖L-(-)-葡萄糖二、单糖的环状结构1.单糖的

6、变旋现象人们在研究单糖的实践中发现,D-葡萄糖能以两种结晶存在,一种是从酒精溶液中析出的结晶,熔点为146℃,比旋光度为+112.2°;另一种是从吡啶中析出的结晶,熔点为150℃,比旋光度为+18.7°。将其中任何一种结晶溶于水后,其比旋光度都会逐渐变成+52.7°并保持恒定。象这种比旋光度发生变化(增加或减小)的现象称为变旋现象。另外,从葡萄糖的链状结构看,具有醛基,能与HCN和羰基试剂等发生类似醛的反应,但在通常条件下却不与亚硫酸氢钠起加成反应;在干燥的HCl存在下,葡萄糖只能与一分子醇发生反应生成稳定的缩醛。这些事实无法从开链式结构得到圆满地解释。2

7、.单糖的环状半缩醛结构醛与醇能发生加成反应,生成半缩醛。D-葡萄糖分子中,同时含有醛基和羟基,因此能发生分子内的加成反应,生成环状半缩醛。实验证明,D-(+)-葡萄糖主要是C5上的羟基与醛基作用,生成六元环的半缩醛(称氧环式)。对比开链式和氧环式可以看出,氧环式比开链式多一个手性碳原子,所以有两种异构体存在。两个环状结构的葡萄糖是一对非对映异构体,它们的区别仅在于C1的构型不同。C1上新形成的羟基(也称半缩醛羟基)与决定单糖构型的羟基处于同侧的,称为α-型;反之,称为β-型。(环式)(链式)(环式)平衡值[α]=+52.5°由此可见,产生变旋现象是由于α-

8、构型或β-构型溶于水后,通过开链式相互转变,最后α-构型、β-构型

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。