《第十三章-碳水化合物》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十三章-碳水化合物（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第十三章 碳水化合物 Carbohydrates, 单 糖 Monosaccharides 二 糖 Disaccharides 多聚糖 Polysaccharides,2,植物 nCO2 + m H2O Cn(H2O)m 动物 Cn(H2O)m + nO2 nCO2 + m H2O + 能量,碳水化合物又称做糖，是自然界存在最广泛 一类有机化合物。它们是绿色植物光合作用的主要产物。,3,糖的定义及分类：,定义：多羟基醛或酮以及通过水解产生这些醛酮的物质。,葡萄糖 Glucose,果糖 Fructose,4,一、单糖（monosaccharides） ： 不能水解的糖。例如葡萄糖、果糖等。
2、二、二糖(Disaccharides) ：水解后生成二个单糖分子的糖。 例如蔗糖、麦芽糖等。,分类：,5,四、多糖(Polysaccharides)：水解后生成几百到几千个单糖分子的糖。例如淀粉、纤维素等。,三、低聚糖、寡糖(Oligosaccharides) ：水解后生成3-10个单糖分子的糖。,6,、单糖monosaccharides,最小的酮糖,最小的醛糖,单糖,醛糖,酮糖,丙醛糖,丁醛糖,己醛糖,7,第一节 单糖的结构,一、单糖的构型,8,(1) 相对构型的确定,凡离羰基最远的C*构型与D-甘油醛相同者为D型，反之为L型。,9,要求掌握的单糖,D-葡萄糖与D-甘露糖在构型上只有C2构型
3、不同， 称为差向异构。,多个手性碳的非对映体，彼此间只有一个手性碳原子的构型不同，而其余的都相同者，称为差向异构体。,10,二、环状结构,1、单糖的变旋现象（Mutarotation ）,一个有旋光的化合物，放入溶液中，它的旋 光度逐渐变化，最后达到一个稳定的平衡值，这 种现象称为变旋现象。,11,(1)D-葡萄糖只能与一个醇（甲醇）形成缩醛。 (2)不与NaHSO3反应。 (3)能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、HCN、Br2、 水等发生反应。,葡萄糖的其它特性,葡萄糖的链式结构无法合理解释上述各种特性,12,HOCH2CH2CH2CHO,HOCH2CH2CH2CH2CHO,13,原则：把
4、成环的C、O画成六（五）角环，一般， “O”放 在后右上方：,若C顺时针编号，遵循“左上右下”原则；D型糖尾基在上，L型糖尾基在下。若C逆时针编号，排列相反。,2、单糖的环状结构和 Haworth式,14,异头碳,63.6%,36.4%,15,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,16,17,3、单糖的构象,以葡萄糖为例：类似环己烷：,b-D-(+)-Glucopyranose,a-D-(+)-Glucopyranose,18,第二节 单糖的构性分析,结构分析,单 糖,OH,脱水(显色),氧化,酯化,氧化,还原,成脎,半OH,成苷,-H,异构
5、化,19,1、弱氧化剂氧化,第三节 单糖的性质,一、氧化反应,D-葡萄糖酸 Gluconic acid,D-葡萄糖 Glucose,20,还原糖凡是对斐林试剂、吐伦试剂、本尼 迪特试剂呈正反应的糖。 非还原糖呈负反应的糖。 单糖都是还原糖。,21,2、 用溴水氧化,D-葡萄糖酸 Gluconic acid,酮糖不能被氧化,D-葡萄糖 Glucose,22,3、 用硝酸氧化,D-葡萄糖二酸 D-Glucaric acid,D-葡萄糖 Glucose,23,D-葡萄糖醇 （L-山梨糖醇）,二、 加成反应,1、单糖的还原,Glucose,24,D- arabinose,2、与HCN的加成, 可以用来
6、确定单糖的相对构型, 可以转化为高级糖,用途：,25,差向异构化在弱碱性条件下，糖中与羰 基相邻的不对称碳原子的构型发生变化。,三、异构化反应,原因具有H的醛、酮、酮酸在一定条 件下存在互变异构。在弱碱性条件下， H 可以部分转变为烯醇式。,26,差向异构化,D-果糖,弱碱如吡啶、三级胺等（差向异构化）,D-甘露糖,烯二醇,D-葡萄糖,27,四、 形成糖脎（Osazone）,一分子糖和三分子苯肼反应，在糖的1,2-位形成二苯腙（称为脎）的反应称为成脎反应。,28,D-Glucose,D-mannose,D-Fructose,29,为什么反应成糖脎后就不再反应了？,反应成脎后，可以借助氢键形成一
7、个较为 稳定的六元环螯合物。,分离提纯（晶形好，易提纯） 鉴别糖的类型（有特定的熔点） 研究糖的构型 (C-2差向异构体及互变异构体形成相同脎)。,30,五、 形成糖苷（Glycoside）,糖苷(也称为配糖体): 环状糖的半缩醛羟基能与另一分子化合物中的羟基、氨基或硫羟基等失水，生成的失水产物 葡萄糖苷由葡萄糖衍生的糖苷;失水时形成的键叫苷键。,31,（1）生成,（2）性质,32,六、羟基的反应,单糖分子中的羟基与酸反应生成酯反应, -D-吡喃葡萄糖五乙酸酯, -D-吡喃葡萄糖,1,2,3,4,6-五乙酰基-D-吡喃葡萄糖 Penta-O-acetyl-D-glucopyranose,1、酯
8、化（Ester）,33,34,-D-1-磷酸葡萄糖,-D-6-磷酸葡萄糖,-D-1-磷酸果糖,-D-1,6-二磷酸果糖,35,(CH3O)2SO2/NaOH，CH3I/Ag2O,甲基-2,3,4,6-四-O-甲基-D-吡喃葡萄糖苷,2、成醚（ether）,36,酚/浓H2SO4,蒽醌/浓H2SO4,1、所有的糖,紫色物质,蓝色物质,2、酮糖,红色物质,快,3、醛糖,两分钟内不显色,37, 二糖 (Disaccharides）,定义：由两分子相同或不同单糖通过苷键连接而成的化合物。, 还原性二糖：麦芽糖，纤维二糖，乳糖 非还原性二糖：蔗糖，海藻糖,38,（1）麦芽糖是淀粉水解的产物。麦芽糖水解产
9、生一 分子-D-吡喃葡萄糖和一分子D-吡喃葡萄糖。 （2） 麦芽糖分子中保留了一个半缩醛羟基,是还原糖。,一、 麦芽糖（Maltose）,成苷部分,未成苷部分,39,（1）纤维二糖是纤维素水解的产物。纤维二糖水解产生一 分子-D-吡喃葡萄糖和一分子D-吡喃葡萄糖。 （2）因为整个分子中保留了一个半缩醛的羟基,能与吐伦、 斐林,本尼迪特试剂反应,所以是还原糖(reducing sugar)。,-D-吡喃葡萄糖,D-吡喃葡萄糖,二 、纤维二糖（Cellobiose）,-1,4 -苷键,40,（1） 乳糖 -D-吡喃半乳糖 + D-吡喃葡萄糖 （2）有变旋现象，是还原糖（reducing sugar
10、） 。,三、 乳糖 (Lactose),-1,4 -苷键,41,（1）蔗糖 -D-吡喃葡萄糖+-D-呋喃果糖 （2）无变旋现象，所以是非还原糖。,四、 蔗糖 (Sucrose),-1,2-苷键,-2,1-苷键,42, 多糖 (Polysaccharides),均多糖 杂多糖,一种单糖 两种以上单糖 或单糖衍生物,水 解,4.性质: 多糖没有甜味，没有变旋现象，没有 还原性，亦无成脎反应。,定义：由数百上千个单糖分子以苷键连结聚 合而成 的高分子化合物,3. 分类,43,一、淀粉 (Starch),I2进入螺旋圈 生成蓝色物质,I2进入螺旋圈 生成紫红色物质,1. 直链淀粉（Amylose） 2
11、00980个-D-葡萄糖，通过-1,4苷键连结成直链状（非线形），靠氢键维持，每周有6个葡萄糖分子组成,44,直链淀粉,45,2. 支链淀粉（Amylopectin）,46,支链淀粉是a-葡萄糖的聚合物 ，分子中有1,4- ,1,6- 两种糖苷键。,-1,4 linkage,47,1、水解,淀粉的性质：,2、与碘显色,直链淀粉与碘反应呈蓝色， 支链淀粉与碘反应成紫色。,48,二、纤维素（Cellulose）,自然界分布最广的天然高分子化合物，构成所有活的植物的细胞壁纤维组织 结构：以-1，4苷键连结-D-葡萄糖成线状结构,49,结构特点： 无分支，60个纤维素分子 胶束 网状结构 麻绳状,氢键
12、,定向排列,50,性质： 稳定，机械强度大，不溶于水，不溶于弱碱、弱酸，难水解，无还原性。,51,纤维二糖（Cellobiose）,D-(+)-葡萄糖 D-(+)-Glucose,52,纤维素也可变成某些衍生物加以利用。,根据混酸的组成和反应时间的不同，生成物中平均每个葡萄糖单元含有的ONO2个数也有差异。若为2.12.5，则为胶棉(collodion)；若为2.52.7，则为火棉(guncotton, celloidin)。,53,醋酸纤维素：,酯化的程度随试剂的浓度和反应条件的不同而异。工业上一般使用二醋酸酯来制造人造丝、胶片、塑料等。,54,羧甲基纤维素钠为白色粉状物，俗称化学浆糊粉。对热和光很稳定，在水中能形成透明的粘性胶状物。用于纺织、印染、造纸、橡胶、医药等工业。,羧甲基纤维素钠：,55,三、糖原（Glycogen) 动物淀粉 人体含量：400 g，颗粒形式存在于肝细胞和肌肉 组织，由食物消化的葡萄糖转化而成。 鉴 别： I2 + 糖原(白色粉末) 紫红色,
