有机化学17---碳水化合物

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1、17.碳水化合物17.1碳水化合物的分类17.2单糖*17.3二糖和多糖17.1碳水化合物的分类碳水化合物或称糖，由C、H、O三种元素组成。1）单糖——不能水解成更简单的糖。如葡萄糖、果糖、阿拉伯糖等。它们是结晶性固体，能溶于水，大多具有甜味。2）寡糖——水解时能够生成2~10个单糖的化合物，也称为低聚糖。如蔗糖，水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，又称二糖。3）多糖——水解时生成10个以上单糖的化合物。淀粉和纤维素都属于多糖，它们没有甜味。17.2单糖◇按碳原子的数目，可将单糖分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等，或称三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖等。◇单糖含有醛基，

2、称为醛糖，含有酮基，称为酮糖。例，葡萄糖含有6个碳和1个醛基，属于己醛糖；果糖是葡萄糖异构体，含有6个C和1个酮基，属于己酮糖。◇最重要的戊糖是核糖，己糖是葡萄糖和果糖。17.2单糖17.2.1单糖的开链式结构和命名相对分子质量最小的单糖：CHOCH2OHCHOHCOCH2OHCH2OH丙醛糖（甘油醛）丙酮糖（二羟基丙酮）甘油醛分子中有一个手性碳原子，故存在两种对映异构体：CHOCHOCHOCHOHOCHHOHHOHHOCHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHD-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛(R)-(+)-甘油醛(S)-(-)-甘油醛17.2单糖规定，

3、糖分子的羰基必须写在投影式上端，碳链的编号从羰基一端开始。单糖的构型常用D/L来表示。单糖分子中有多个手性碳原子，立体异构体的数目很多，故常以它们的来源来命名，并以费歇尔投影式来表示它们的结构。由D-构型甘油醛经递升得到的一系列糖称为D-型糖，由L-构型甘油醛经递升得到的一系列糖称为L-构型糖。在递升过程中，与甘油醛相关的手性碳的构型没有改变，因此，单糖中编号最大的手性碳的构型与甘油醛的构型相同，即是决定糖构型的手性碳。17.2单糖CHOCHOHOHCHOHOHHOHCHOHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHD-(

4、+)-甘油醛D-(-)-赤藓糖D-(-)-核糖D-(+)-葡萄糖表示糖结构时，可将费歇尔投影式中手性碳上的氢原子省略，甚至可将手性碳上的氢原子及其所连的键和羟基同时省略：CHOCHOCHOHOHHOHOHOHHOHOHCH2OHCH2OHCH2OH17.2单糖最重要的己醛糖，葡萄糖：CHOCHOHOHHOH或HOHHOHCH2OHCH2OH最重要的己酮糖，果糖：CH2OHCH2OHOOHOH或HOHHOHCH2OHCH2OH17.2单糖17.2.2单糖的环状结构D-葡萄糖逐新配制成水溶液比旋光度渐α型晶体下+112o降熔点146℃比旋光度o+52.7升新配制成

5、水溶液上D-葡萄糖比旋光度渐逐β型晶体+18.7o熔点150℃开链式结构无法解释葡萄糖的变旋现象。实验证明：羟基醛、羟基酮当其可以形成五元或六元环状半缩醛、半缩酮时，在成环和开链的平衡中通常有利于成环。如：HOHCHO(89%)OOHCHOH(94%)OHOOH17.2单糖β-D-(+)-吡喃葡萄糖6CH2OH5OHOHH4OHH11CHO6CHOHH62HOH(iv)HO2CH5CHOH5OH32H2HHOHHO3CHOHHHCOH4OHHCHO4OHHCHO4116CH2OHHOCHHOHO325325OCH2OHHOHHOHHH6H4OHH1(i)(ii

6、)(iii)HOOH32(v)六元环结构的单糖称为吡喃糖，HOH五元环则称为呋喃糖，因为它们分别α-D-(+)-吡喃葡萄糖拥有吡喃和呋喃环系。Haworth式原则上，葡萄糖中5个羟基中任何一个都可以与醛羰基加成，形成半缩醛，但三元环和四元环的张力太大；虽然五元环和七元环也能够形成，但六元环的葡萄糖更容易形成。17.2单糖与葡萄糖不同，在水溶液中，D-果糖以D-呋喃果糖和D-吡喃果糖两种形式存在，达到平衡后二者的比例为32:68。OCH2OHHOHOCH2OCH2OHOHOHHOCH2OHHOHOOHHOOHOHOHOH68%32%D-吡喃果糖D-果糖D-呋喃果

7、糖17.2单糖17.2.3单糖的构象研究表明，吡喃葡糖环上的六个原子不在同一平面上，而是具有椅式构象，其中α-D-(+)-吡喃葡糖的最稳定构象是C位上的羟基占直立键，CHOH和其他羟基均处于平12伏键上，而β-D-(+)-吡喃葡糖的最稳定构象是CHOH和所2有的羟基均处于平伏键上，可见β-D-(+)-吡喃葡糖要比α-D-(+)-吡喃葡糖稳定，在达到平衡的水溶液中，β-D-(+)-吡喃葡糖的含量要高得多。CHOHOHHOHHOHHHOHHOOHOHOHHOHOHHOOHHOHHOHHOHHOHCH2OHHH36.4%0.003%63.6%α-D-(+)-吡喃葡萄

8、糖开链式葡萄糖β-D-(+)-吡喃葡萄