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《有机化学 教学课件 作者 付建龙 李红 主编第十六章 碳水化合物.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第十六章 碳水化合物【本章重点】1、单糖的结构(开链式、环状哈武斯式)2、单糖的化学性质。糖的生物功能生命体（特别是动物）的主要能量来源构成植物的支撑组织为其他有机分子的生物合成提供原料人类的遗憾——自身没有生产碳水化合物的本领。植物的骄傲——通过光合作用产生糖。碳水化合物又称为糖类。如葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、纤维素等。常用Cn(H2O)m表示。如葡萄糖C6H12O6，核糖C5H10O5。并非所有的糖的组成都符合上述通式。如鼠李糖C6H12O5。“碳水化合物”的含义——多羟基醛酮或能水解成多羟基醛酮的化合物。碳水化合物可根据分子的大小分为三类：①单糖：本身为多羟基醛
2、酮，不能水解为更简单的糖。如葡萄糖、果糖等。单糖一般是结晶固体，能溶于水，绝大多数单糖有甜味。②低聚糖：能水解为2－10个单糖的碳水化合物。如麦芽糖、蔗糖等都是二糖。低聚糖仍有甜味，能形成晶体，可溶于水。③多糖：能水解生成10个以上单糖的碳水化合物。一般天然多糖能水解生成100－300个单糖。如淀粉、纤维素等都是多糖。多糖没有甜味，不能形成晶体（为无定形固体），难溶于水。16.1单糖根据单糖所含羰基分为醛糖和酮糖。根据分子中所含碳原子数目又可分为三碳(丙)、四碳(丁)、五碳(戊)和六碳(己)糖。如甘油醛(丙醛糖)，葡萄糖(己醛糖)，果糖(己酮糖)。有些糖的羟基可被氢原
3、子或氨基取代，它们分别被称为去氧糖和氨基糖。甘油醛葡萄糖果糖脱氧核糖H16.1.1单糖的命名及构型标记写糖的结构时，碳链竖置，羰基在上，编号从靠近羰基一端开始。R-2,3-二羟基丙醛S-2,3-二羟基丙醛D-甘油醛L-甘油醛单糖构型的确定是以甘油醛为标准的。即单糖分子中距离羰基最远的手性碳原子与D-(+)-甘油醛的手性碳原子构型相同时(即羟基在竖链右边)，称为D型糖；反之(即羟基在竖链左边)，称为L型。(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛(2S,3R,4S,5S)-2,3,4,5,6-五羟基己醛D-(+)-葡萄糖L-(-)-葡萄糖16.1.2葡萄
4、糖的结构（1）D-（＋）-葡萄糖的开链式结构注意:(1)构型D/L与旋光方向(+)/(-)没有固定的关系：(2)糖分子构型的简化(3)自然界中存在的糖通常是D－型的。例如：葡萄糖和果糖都是D-型的。（2）D-(+)-葡萄糖的氧环式结构实验事实：①葡萄糖有两种晶体：两种晶体溶于水后，比旋光度（[α]D20）都将随着时间的改变而改变，最后逐渐变成[α]D20＝52.5°,发生所谓“变旋光现象”。变旋光现象——随时间的变化，物质的比旋光度逐渐地增大或减小，最后达到恒定值的现象。②以上两种实验现象无法用开链式得到解释。人们从下述反应中得到启发：葡萄糖中醛基碳的γ－或δ－位上也
5、有羟基，也可以五元或六元环状半缩醛形式存在：苷羟基苷羟基Haworth式环的生成使原来的羰基碳变成了手性C（苷原子），生成了苷原子构型不同的两种氧环式结构：α-D-(+)-葡萄糖苷羟基与C5上的－CH2OH位于异侧.-D-吡喃葡萄糖β-D-(+)-葡萄糖苷羟基与C5上的－CH2OH位于同侧。-D-吡喃葡萄糖苷羟基苷羟基Haworth式的书写规律①O在后面，C-1在右边（最常用的写法)，所有D-型糖 的CH2OH均向上，L-型则均向下。②α-D-型糖，C1-OH向下，β-D-型糖，C1-OH向上。③Fischer式中在垂直碳链右边的羟基，在Hawort
6、h式中则向下；Fischer式中在垂直碳链左边的羟基，在Haworth式中则向上；葡萄糖的环状半缩醛结构可以解释变旋现象：α－D－（＋）－吡喃葡萄糖β－D－（＋）－吡喃葡萄糖有苷羟基的单糖由于存在开链式与环氧式的互变异构,α-异构体与β-异构体在水溶液中达成平衡,所以就会有变旋光现象.葡萄糖的环状半缩醛结构还可解释实验事实②：D-果糖L-果糖16.1.3果糖的结构在水溶液中，果糖主要以五元氧环式存在：苷羟基苷羟基16.1.4单糖的构象x-射线研究表明，氧环式葡萄糖通常采取最稳定的椅式构象：问题：上述两种椅式构象能否翻转，进行a-、e-键互换形成另一种椅式构象？答案：不
7、能！因为翻转后，a-键取代多，不稳定。-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖∴D-葡萄糖的构象OHOHO开链式氧环式Haworth式D-葡萄糖葡萄糖的结构H透视式(构象)-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖Haworth式OHOHO16.1.5单糖的化学性质(1)氧化反应单糖具有还原性，多种氧化剂如溴水、硝酸、FehlingorTollen’s试剂等，都能将单糖氧化。(A)被FehlingorTollen’s氧化醛糖和酮糖都能与FehlingorTollen’s反应！单糖与FehlingorTollen’s的反应可用来区别还原糖和非还原糖。还原糖——能
