有機化學課件碳水化合物

有機化學課件碳水化合物第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五有的糖不符合碳水化合物的比例，例如：鼠李糖C5H12O5；脫氧核糖C5H10O4。有些化合物的組成符合碳水化合物的比例，但不是糖。例如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等。特殊的例子§18.1概論“碳水化合物”沿用已久，至今仍普遍采用。第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五單糖

——不能再水解的多羥基醛或多羥基酮,如葡萄糖、果糖。低聚糖

——含2~10個單糖結構的縮合物，以二糖最為多見，如蔗糖、麥芽糖、乳糖等。多糖

——含10個以上單糖結構的縮合物，如淀粉、纖維素。2.糖的分類本章重點§18.1概論第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五§18.2單糖的結構§18.2.1單糖的開鏈式結構§18.2.2單糖的構型§18.2.3單糖的命名§18.2.4單糖的環(huán)狀結構§18.2.5單糖的構象式第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五1.碳氫定量分析，實驗式CH2O。2.經分子量測定，確定分子式為C6H12O6。3.能起銀鏡反應，能與一分子HCN加成，與一分子NH2OH縮合成肟，說明它有一個羰基。4.能?；甚?。乙?；笤偎猓环肿吁；蟮钠咸烟强傻梦宸肿右宜?，說明分子中有五個羥基。5.葡萄糖用鈉汞齊還原后得己六醇；己六醇用HI徹底還原得正己烷。這說明葡萄糖是直鏈化合物。6.確定羰基的位置：葡萄糖與HCN加成后水解生成六羥基酸，后者被HI還原后得正庚酸，這進一步證明葡萄糖是醛糖。

§18.2.1單糖的開鏈式結構（葡萄糖）費歇爾及哈沃斯第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五以D-(+)－甘油醛和L-(-)－甘油醛作為標準

葡萄糖有四個手性碳原子，有24=16個對映異構體。

相對構型的確定：D或L構型離羰基最遠的手性碳的構型與之對照?！?8.2.2單糖的構型第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五天然葡萄糖：D-(+)-葡萄糖

(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羥基己醛§18.2.2單糖的構型第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

系統(tǒng)命名法習慣命名法類別(2R)-2,3-二羥基丙醛D-(+)-甘油醛

丙醛糖(2R,3R,4R)-2,3,4,5-四羥基戊醛 D-(-)-核糖戊醛糖

(3S,4R,5R)-3,4,5,6-四羥基-2-已酮

D-(-)-果糖已酮糖§18.2.3單糖的命名第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五§18.2.4單糖的環(huán)狀結構(重點)葡萄糖的變旋光現象葡萄糖的其他特性葡萄糖的環(huán)狀結構的提出單糖的哈沃斯（Haworth）式單糖的構象式第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五D-(+)-葡萄糖-D-(+)-葡萄糖（無結晶水）-D-(+)-葡萄糖乙醇重結晶吡啶重結晶HOAc重結晶mp146oCmp148-150oCH2OH2O濃縮()-D-(+)-葡萄糖水溶液()-D-(+)-葡萄糖水溶液[]D=+112o放置[]D=+18.7o放置[]D=+52.7o變旋光現象：一個有旋光的化合物，放入溶液中，旋光度逐漸變化，最后達到一個穩(wěn)定的平衡值，該現象稱為變旋光現象。1.葡萄糖的變旋光現象第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

（1）D-葡萄糖只能與一分子甲醇形成縮醛。（說明單糖是一個分子內半縮醛結構）（2）不與NaHSO3反應。（3）IR圖譜中沒有羰基的伸縮振動。（4）與硫酸二甲酯的作用產物的性質。（5）1HNMR圖譜中沒有醛基質子的吸收峰。（6）能與斐林試劑、土倫試劑、H2NOH、HCN、Br2水

等發(fā)生反應。（有醛或酮羰基）無醛基葡萄糖的鏈式結構無法合理解釋2.葡萄糖的其他特性第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五環(huán)狀半縮醛的啟迪HOCH2CH2CH2CHOHOCH2CH2CH2CH2CHO1925~1930年，由X射線等現代物理方法證明，葡萄糖主要是以氧環(huán)式存在的。3.葡萄糖環(huán)狀結構的提出第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五環(huán)狀結構的α構型和β構型3.葡萄糖環(huán)狀結構的提出第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五葡萄糖的存在形式-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖63%37%<0.01%<1%旋光現象的解釋第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五將碳鏈向右放成水平，使原基團處于左上右下的位置。②將碳鏈水平位置彎成六邊形狀。5.單糖的哈沃斯（Haworth）式第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五③以C4-C5為軸旋轉120°使C5上的羥基與醛基接近，然后成環(huán)。-異構體-異構體5.單糖的哈沃斯（Haworth）式第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

α-D-(+)-吡喃葡萄糖5.單糖的哈沃斯（Haworth）式吡喃型(即以環(huán)狀結構存在的葡萄糖)β-D-(+)-吡喃葡萄糖該六元環(huán)與呋喃區(qū)別，與吡啶聯(lián)系！第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五向右倒下繞成環(huán)C3-C4鍵旋轉-D-呋喃葡萄糖5.單糖的哈沃斯（Haworth）式呋喃型-D-呋喃葡萄糖第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖穩(wěn)定性（1）>（3）>（4）>（2）(1)(2)(3)(4)5、單糖的構象式第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（1）單糖的氧化反應還原糖和非還原糖：凡是對斐林試劑、土倫試劑呈正反應的糖稱為還原糖，呈負反應的糖稱為非還原糖。費林試劑：硫酸酮和堿性酒石酸鉀鈉土倫試劑：硝酸銀的氨水溶液§18.2.5單糖的反應第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五a.用斐林試劑、土倫試劑氧化形成糖酸（區(qū)別酮糖和醛糖）斐林試劑or土倫試劑D-葡萄糖酸（1）單糖的氧化反應§18.2.5單糖的反應第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五b.用溴水氧化-形成糖酸（區(qū)別酮糖和醛糖）Br2-H2OpH=6D-葡萄糖酸（1）單糖的氧化反應§18.2.5單糖的反應第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（1）稀硝酸氧化酮糖時導致C1-C2鍵斷裂，區(qū)別醛糖和酮糖。（2）濃硝酸能使二級醇氧化，進一步導致C-C鍵斷裂，不能使用。c.用硝酸氧化稀HNO3D-葡萄糖二酸（1）單糖的氧化反應§18.2.5單糖的反應第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（1）單糖的氧化反應§18.2.5單糖的反應d.用高碘酸氧化HIO45HCOOH

+CH2O第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五糖→糖醇H2

，蘭尼Ni,orNaBH4D-葡萄糖醇（D-山梨醇）（2）單糖的還原反應§18.2.5單糖的反應第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（3）與苯肼反應－成脎反應一分子糖和兩分子苯肼反應，在糖的1,2-位形成二苯腙（稱為脎）的反應?！?8.2.5單糖的反應第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

糖脎為黃色結晶不同的糖脎晶形、熔點，生成的速度不同用來鑒別各種糖（3）與苯肼反應－成脎反應§18.2.5單糖的反應第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五D-葡萄糖五甲基-D-葡萄糖（4）生成醚和酯D-葡萄糖與硫酸二甲酯或碘甲烷作用，生成五甲基-D-葡萄糖。a、醚化反應§18.2.5單糖的反應第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（4）生成醚和酯§18.2.5單糖的反應D-葡萄糖與乙酸或乙酸酐作用，生成五乙酸葡萄糖酯。D-葡萄糖五乙酸-D-葡萄糖酯b、酯化反應第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五

糖苷:

環(huán)狀糖的半縮醛羥基能與另一分子化合物中的-OH、-NH2

或-SH等失水生成的產物苷元：形成苷的非糖物質苷鍵：失水時形成的鍵（比一般的醚鍵易形成，也易水解。）（5）糖苷的形成§18.2.5單糖的反應糖苷沒有變旋光現象沒有還原糖的反應

——區(qū)別單糖與多糖的特征反應糖苷的特點第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五甲基--D-葡萄糖苷甲基--D-葡萄糖苷CH3OHH+CH3OHH+-苷鍵-苷鍵（5）糖苷的形成§18.2.5單糖的反應第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（1）

由

-D-吡喃葡萄糖和-D-呋喃果糖的兩個半縮醛羥基失水而成的。（2）蔗糖中已無半縮醛羥基，非還原糖。（半縮醛羥基在水中可以水解，而醚需要在強酸性條件下才能水解）1、蔗糖的結構-1,2-苷鍵

-2,1-苷鍵§18.3二糖一般醚鍵與糖苷醚鍵的區(qū)別第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（1）纖維素水解的產物；纖維二糖水解產生一分子β-D-吡喃葡萄糖和一分子D-吡喃葡萄糖。（2）整個分子中保留了一個半縮醛的羥基，能與土倫、斐林、試劑反應,為還原糖。β-D-吡喃葡萄糖D-吡喃葡萄糖2、纖維二糖的結構β-1,4-苷鍵§18.3二糖第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五（1）淀粉水解的產物；麥芽糖水解產生一分子-D-吡喃葡萄

糖和一分子D-吡喃葡萄糖。（2）分子中保留了一個半縮醛羥基，是還原糖。3、麥芽糖的結構成苷部分未成苷部分-1,4-苷鍵§18.3二糖第34頁，共36頁，2023年，2月20日，星期五多糖是重要的天然高分子化合物，是由單糖通過苷