有机化学――碳水化合物课件.ppt

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1、碳水化合物（Carbohydrates）1一.单糖的结构、构型和构象二.单糖的反应三.低聚糖四.多糖2碳水化合物（糖）是非常重要的一类天然有机物，广泛存在于自然界。葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、纤维素等都是碳水化合物。在植物中最重要的是纤维素、淀粉、蔗糖。对于一切生物而言，最重要的是葡萄糖。它是植物由二氧化碳和水经光合作用合成的。动物食用的碳水化合物在体内需转化为葡萄糖才可被吸收。葡萄糖以糖元的形式储存于肝脏和肌肉中，在血液中循环于各器官的形式为葡萄糖—血糖。它能给动物以能量，并可通过体内酶的作用转化为脂肪、甾体、蛋白质及其复合物。概述：3这类化合物为什么叫碳水化合物？与它的最初分析有关，初

2、期发现这一类化合物的通式是Cm（H2O）n。后来发现虽然一些化合物符合这个通式，但不属于这类化合物，而不符合这个通式的却属于这类化合物。这类化合物不是碳的水合物，而是多羟基的醛、酮。己醛糖分子式有24=16对映异构体葡萄糖是16种异构体之一4己酮糖分子式果糖是其中异构体之一分类：1).单糖：不能水解的多羟基醛、酮。2).低聚糖：能水解为2–10个单糖分子的多羟基醛、酮。3).多糖：能水解为10个以上单糖分子的多羟基醛、酮。来源：5一.单糖的结构、构型和构象1.单糖的开链结构最简单的是甘油醛己醛糖己酮糖6葡萄糖构型：用Fischer投影式表示糖的习惯命名：根据最高编号手性碳，若羟基在右为D

3、–型，若羟基在左为L–型。D–(+)–甘油醛L–(–)–甘油醛7己醛糖16种异构体：8个D–型，8个L–型D–（+）–阿洛糖D–（+）–阿卓糖D–（+）–葡萄糖D–（–）–古罗糖D–（+）–甘露糖D–（+）–塔洛糖D–（+）–半乳糖D–（–）–艾杜糖82.单糖的环状结构单糖的一些实验现象用单糖的开链结构无法说明：①.变旋光现象D–葡萄糖在50℃以下从水溶液中结晶得α–型葡萄糖，熔点为146℃；在98℃以上从水溶液中结晶得β–型葡萄糖，熔点为150℃；α–型葡萄糖配成的溶液：初比旋光度+113°终比旋光度+52.7°β–型葡萄糖配成的溶液：初比旋光度终比旋光度+17.5°+52.7°9②.

4、一般醛应在干HCl存在下与两分子CH3OH反应生成缩醛，但D–葡萄糖却只与一分子CH3OH作用生成稳定的化合物，叫做苷，它对碱稳定，在酸性溶液中水解成D–葡萄糖和CH3OH。③.D–葡萄糖具有醛基可被吐伦试剂和菲林试剂氧化，但却不与饱和NaHSO3加成。④.单糖在IR中没有νc=o吸收，在1HNMR中也无醛基质子的吸收。10为了解释上述实验现象Fischer提出单糖具有环状半缩醛结构：β–D–（+）–吡喃葡萄糖m.p.150℃[α]D+17.5°α–D–（+）–吡喃葡萄糖[α]D+113°m.p.146℃D–（+）–葡萄糖[α]D+52.7°11α–D–甲基葡萄糖苷β–D–甲基葡萄糖苷H

5、awarth式（哈沃斯提出的环状的透视结构式）90°转向右侧+12旋转C4—C5σ键120°β–D–（+）–吡喃葡萄糖α–D–（+）–吡喃葡萄糖13构象：六元环的稳定构象是椅式。α–D–（+）–吡喃葡萄糖的稳定构象：β–D–（+）–吡喃葡萄糖的稳定构象：14二.单糖的反应1.还原反应D–果糖D–葡萄糖山梨醇山梨醇甘露醇152.氧化反应1).碱性条件下的氧化醛糖具有醛基（或半缩醛羟基），很容易被吐伦试剂、菲林试剂或本尼迪特试剂氧化。16酮糖具有酮羰基，但在碱性条件下易转化为烯二醇中间体，它可异构化为醛式，所以酮糖也易被吐伦试剂、菲林试剂或本尼迪特试剂氧化。17还原性糖：可被吐伦试剂、菲林试

6、剂氧化的糖。呈负反应的糖为非还原性糖。单糖均是还原性糖。含有半缩醛羟基的糖在平衡混合物中具有开链结构，可显示醛基的性质，一般均可被吐伦试剂、菲林试剂或本尼迪特试剂氧化。当这种糖形成苷后失去了半缩醛羟基，而且在碱性溶液中不能变成醛糖或酮糖，所以不被氧化。但在酸性溶液中，苷不稳定能变成原来的醛糖或酮糖，所以苷在酸性溶液中也有变旋光现象。对碱很稳定，不可能有游离的醛基，所以不被氧化。182).酸性条件下的氧化①.溴水氧化醛糖可被溴水氧化，而酮糖不被氧化。19②.硝酸氧化醛糖可被稀硝酸氧化为糖二酸。用于确定糖的结构：D–赤藓糖（有旋光性）无旋光性20D–苏阿糖（有旋光性）有旋光性21③.高碘酸氧

7、化反应定量进行，每一个碳碳键，消耗1摩尔高碘酸。3.糖脎的生成单糖具有醛、酮的羰基，可与苯肼作用，首先生成腙，在过量苯肼作用下α–羟基继续与苯肼作用成脎。22糖脎形成过程：23应用：确定化合物的结构。生成相同的脎。糖脎为不溶于水的黄色晶体，不同糖成脎时间，结晶形状不同。利用此反应可作糖的定性鉴定。互为C2差向异构体（只有一个碳原子构型不同的非对映异构体）244.醛糖的递升和递降递升：25递降：糖酸钙26葡萄糖结构的确定（自学）。在芦