浙江大学有机化学15

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1、第15章碳水化合物碳水化合物是一类与人们的日常饮食密切相关的多官能团天然化合物，我们每天所摄取的糖、纤维和淀粉（如馒头、面包、米饭和土豆等）都是碳水化合物。碳水化合物是植物（包括花、草、蔬菜和树木等）的主要结构成分，占植物干重的80%左右，也是脂肪和核酸的组成单位。它们来源于植物的光合作用，植物中的叶绿素吸收太阳能后被活化，然后将从空气中吸收的二氧化碳还原为碳水化合物，同时使水氧化，放出氧气。碳水化合物把化学能储存在分子结构中，被我们的机体消化吸收后，代谢为水、二氧化碳、热量或其他能量。葡萄糖是我们熟悉的最简单碳水化合物

2、之一，其分子式为C6(H2O)6。果糖、核糖、蔗糖、纤维素和淀粉等所有碳水化合物的经验式都符合通式Cn(H2O)n。从前，由于人们不知道这些化合物的结构，只好把它们看成是碳的水合物，碳水化合物（carbohydrates）因此而得名。通常可根据碳水化合物的结构和性质将它们分为三大类：即单糖（monosaccharides）、寡糖（oligosacchrides）和多糖（polysaccharides）。单糖是简单糖（simplesugar），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

3、多具有甜味。寡糖是指水解时能够生成2~10个单糖的化合物，它们也被称为低聚糖。如蔗糖水解能生成一分子葡萄糖和一分子果糖，被称做二糖。水解时生成10个以上单糖的化合物称为多糖，淀粉和纤维素都属于多糖，它们没有甜味。15.1单糖的结构和命名根据分子中碳原子的数目，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。有些单糖含有醛基，称为醛糖(aldoses)，有些则含有酮基，称为酮糖(ketoses)。通常将这两种分类方法合并使用。例如，葡萄糖含有6个碳和一个醛基，属于己醛糖；果糖是葡萄糖的异构体，含

4、有6个碳和一个酮基，故属于己酮糖。15.1.1单糖的开链式结构和命名甘油醛和1,3-二羟基丙酮属于丙糖，是相对分子质量最小的单糖：CHOCH2OHCHOHCOCH2OHCH2OH甘油醛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)-(-)-甘油醛由于单糖分子中常有多个手性碳原子，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

5、结构。按规定，糖分子的羰基必须写在投影式的上端，碳链的编号从羰基一端开始。单糖的构型常用D/L来表示，这样可以将单糖分为D型系列和L型系列。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。如D-(-)-赤藓糖中的3-位碳、D-(-)-核糖中的4-位碳和D-(+)-葡萄糖中的5-位碳都与D-(+)-甘油醛的构型一致，因此它们都是D型糖：1CHO

6、CHOHOHCHOHOHHOHCHOHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHD-(+)-甘油醛D-(-)-赤藓糖D-(-)-核糖D-(+)-葡萄糖通常在表示糖的结构时，可以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：CHOCHOCHOHOHHOHOHOHHOHOHCH2OHCH2OHCH2OH常见的D型醛糖的结构和命名如下：CHOCH2OHD-(+)-甘油醛(D)-(+)-GlyceraldehydeCHOCHOCH2OHCH2OHD

7、-(-)-赤藓糖D-(-)-苏阿糖D-(-)-ErythroseD-(-)-ThreoseCHOCHOCHOCHOCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHD-(-)-核糖D-(-)-阿拉伯糖D-(+)-木糖D-(-)-来苏糖D-(-)-RiboseD-(-)-ArabinoseD-(+)-XyloseD-(-)-LyxoseCHOCHOCHOCHOCHOCHOCHOCHOCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHCH2OHD-(+)-阿洛糖D-(+)-阿卓糖D-(+)-葡萄糖D-(+)-甘露糖

8、D-(-)-古罗糖D-(-)-艾杜糖D-(+)-半乳糖D-(+)-塔罗糖D-(+)-AlloseD-(+)-AltroseD-(+)-GlucoseD-(+)-MannoseD-(-)-GuloseD-(-)-IdoseD-(+)-GalactoseD-(+)-Talose15.1.2单糖的环状结构2o上述单糖的开链