第十九章碳水化合物.ppt

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1、有机化学各章第一章绪论第二章饱和烃：烷烃和环烷烃第三章不饱和烃：烯烃和炔烃第四章二烯烃共轭体系共振论第五章芳烃芳香性第六章立体化学第七章卤代烃相转移催化反应邻基效应第八章有机化合物波普分析第九章醇和酚第十章醚和环氧化合物第十一章醛、酮和醌第十二章羧酸第十三章羧酸衍生物第十四章β-二羰基化合物第十五章有机含氮化合物第十六章有机含硫、含磷和含硅化合物第十七章杂环化合物第十八章类脂类第十九章碳水化合物第二十章氨基酸、蛋白质和核酸第十九章碳水化合物19.1概述与分类19.2单糖19.2.1单糖的结构19.2.2单糖的反应19.3二糖19.3.1蔗

2、糖19.3.2麦芽糖19.3.3纤维二糖19.4多糖19.4.1淀粉19.4.2纤维素Back19.1概述与分类碳水化合物也称为糖，它是由碳、氢和氧三种元素组成的。人们最初发现，这类化合物，除碳原子外，氢与氧原子数之比与水相同，可用通式Cm(H2O)n(m和n为正整数)表示，故统称为碳水化合物。如葡萄糖的分子式为C6H12O6，可用C6(H2O)6表示。但后来发现，这类化合物并不是由碳和水结合而成，如鼠李糖(C6H12O5)，其结构和性质虽与这类化合物相似，但分子是不符合上述通式。还有如乙酸(C2H4O2)等，分子式虽然符合Cm(H2O)

3、n，但其结构和性质与碳水化合物不同。因此，碳水化合物这一名词已失去了原有意义。从结构上看，碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮，以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的一类化合物。碳水化合物按分子大小可分为三大类：(a)单糖：不能水解成更小分子的多羟基醛或多羟基酮叫单糖，如葡萄糖和果糖等。(b)低聚糖：能水解成两、三或几个分子单糖的碳水化合物叫低聚糖，或称寡糖。其中最重要的是二糖，如蔗糖、麦芽糖和纤维二糖等。(c)多糖：水解后能产生较多个分子单糖的碳水化合物叫多糖，如淀粉和纤维素。Back19.2单糖(1)单糖的开链结构葡萄糖存在于葡萄汁和其他果汁中

4、，以及植物的根、茎、叶、花等部位。在动物的血液里也含有葡萄糖。它是人体内新陈代谢不可缺少的营养物质。天然的葡萄糖是右旋的，故又名右旋糖。果糖在水果和蜂蜜中的存在量都相当丰富。天然果糖是左旋的，故又名左旋糖。果糖是常见糖类中最甜的糖。核糖和2-脱氧核糖是核酸的组成部分。凡有生命的地方，都有核酸存在。研究单糖(葡萄糖)的结构又如下化学事实：(1)经分析证明，葡萄糖的分子式是C6H12O6。用钠-汞齐还原，可以生成己六醇；用碘化氢进一步还原，则得到正己烷。这说明葡萄糖的碳链骨架是C—C—C—C—C—C。(2)葡萄糖可以与羟胺、苯肼等羰基试剂作用

5、，说明它含有羰基；葡萄糖用溴水氧化后，生成的含有羧基的化合物，仍有六个碳原子(碳链未断裂)，这说明葡萄糖的羰基是个醛基。(3)葡萄糖与乙酸酐作用，可以生成五乙酰基衍生物，这说明它含有五个羟基。由于两个羟基在同一个碳上的结构是不稳定的，所以这五个羟基应是分别连在五个碳原子上的。由此推知，葡萄糖是开链的五羟基己醛。19.2.1单糖的结构(2)单糖的构型葡萄糖果糖最简单的单糖位2,3-二羟基丙醛(甘油醛)，含有一个手性碳原子当有n个手性碳原子时，其异构体的个数为2n表示方法D-葡萄糖D-甘油醛D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛D-葡萄糖(3)

6、单糖的环状结构、变旋现象和糖苷①葡萄糖在碱性条件下，与硫酸二甲酯作用生成物甲基葡萄糖，但无醛基的性质。②在干燥氯化氢催化下，只与一分子甲醇反应。③比旋光度发生变化，这叫做变旋现象a乙醇和水的混合溶剂中，在常温下结晶，m.p.146℃,[]D+112°降至+52.5°b上述晶体的浓溶液在110℃结晶，m.p.150℃,[]D+19°升至+52.5°(A)环状结构的形成过程实验现象以上事实说明葡萄糖形成了环状结构Harworth式Harworth式α-D-葡萄糖β-D-葡萄糖m.p.146℃,[]D+112°m.p.150℃,[]D+

7、19°(B)变旋现象与构象果糖的Harworth式结构β-D-(-)-吡喃果糖α-D-(-)-吡喃果糖α-D-(-)-呋喃果糖β-D-(-)-呋喃果糖α-D-(+)-葡萄糖36%β-D-(+)-葡萄糖64%D-(+)-葡萄糖平衡混合物α-D-葡萄糖构象转化β-D-葡萄糖构象转化α-D-葡萄糖结构(C)糖苷α-和β构型混合物甲基-α-D-吡喃葡萄糖苷甲基-β-D-吡喃葡萄糖苷苷键葡萄糖五甲基葡萄糖四甲基葡萄糖甲基-α-D-葡萄糖苷α-D-葡萄糖β-D-葡萄糖Back(1)氧化反应(A)被硝酸或溴氧化19.3.1单糖的反应(B)被Tollen

8、s和Fehling试剂氧化:葡萄糖和果糖都能被氧化因为在碱性条件下，发生异构化(C)被高碘酸氧化(2)还原反应(3)成脎反应D-葡萄糖D-葡萄糖苯腙D-葡萄糖脎D-葡萄糖D-葡萄糖醇酮糖也可与