14糖、氨基酸、绿色合成

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1、* *从从化学结构上看，碳水化合物是多羟基醛、酮或化学结构上看，碳水化合物是多羟基醛、酮或多羟基醛酮的聚合物。多羟基醛酮的聚合物。第十四章第十四章 糖类化合物糖类化合物* *糖类又称为碳水化合物糖类又称为碳水化合物, ,是人类（或动植物）的三是人类（或动植物）的三大能源（脂肪、蛋白质、糖）之一。大能源（脂肪、蛋白质、糖）之一。1* *分类：糖依其结构可分为三类分类：糖依其结构可分为三类1 1）单糖：）单糖：不能再水解的糖不能再水解的糖: : 如葡萄糖、果糖、核糖。如葡萄糖、果糖、核糖。2 2）低聚糖：）低聚糖：能水解为几个分子单糖的碳水化合物：如蔗糖、能水解为几个分子单糖的碳水化合物：如蔗糖、

2、 麦芽糖、纤维二糖等。麦芽糖、纤维二糖等。3 3）多糖：）多糖：能水解为几百乃至数千个单糖的碳水化合物：如能水解为几百乃至数千个单糖的碳水化合物：如淀粉、纤维素。淀粉、纤维素。2葡萄糖的构造式为：葡萄糖的构造式为：CH2 CH CH CH CH CHO OHOHOHOHOH果糖的构造式为：果糖的构造式为：CH2 CH CH CH C CH2OHOHOHOHOHO第一节第一节 单糖的结构单糖的结构一、单糖的开链式结构和构型一、单糖的开链式结构和构型（一）单糖的开链式结构（一）单糖的开链式结构己醛糖己醛糖己酮糖己酮糖开链式开链式环式环式C6H12O6C6H12O63（二）单糖构型的表示（二）单糖构

3、型的表示CHOCH2OHOHOHOHHO1 2 3 4 5 6D (+) 葡萄糖葡萄糖CHOCH2OHCCCCCHOCH2OHOHHOHOHHHOHH楔型式楔型式CHOCH2OHOHOHOHHOHHHH1 2 3 4 5 6投影式投影式投影式简式投影式简式（2R，3S，4R，5R) - 2,3,4,5,6-五羟基己醛五羟基己醛4CHOHOH2CHOHHOHHOHHOH6 5 4 3 2 1CHOCH2OHOHOHOHHOHHHH1 2 3 4 5 6费歇尔投影式费歇尔投影式哈武哈武斯（斯（Haworth) 透视式透视式二、单糖的环式结构和构象二、单糖的环式结构和构象4CHOCH2OHOHOHO

4、H123 5 6OHCH2OHCHOOHOHOH1234 5 6OH 型型型型OHOHOHOHOCH2OH16 型型型型OHOHOHOHOCH2OH611、 型和型和 型型:半缩醛羟基与半缩醛羟基与CH2OH在同侧的为在同侧的为 型，型，异侧为异侧为 型型2、 环式和链式异构体的互变（产生变旋现象的原因）环式和链式异构体的互变（产生变旋现象的原因）OHOHOHOCH2OH - D - (+) 葡萄糖葡萄糖OH37%0.1%63%CHOCH2OHOHOHOHHOHHHH1 2 3 4 5 6D (+) 葡萄糖葡萄糖比旋光度比旋光度 +112+19 D52平衡混合物平衡混合物OHOHOHOHOCH

5、2OH - D - (+) 葡萄葡萄糖糖12345663、酮糖的环状结构、酮糖的环状结构 * 酮糖（果糖）也酮糖（果糖）也有变旋有变旋现象。可按上述现象。可按上述方法把果糖的开链式写成哈武斯式。方法把果糖的开链式写成哈武斯式。 * 游离状态的游离状态的D 果糖具有六元环结构，而组成果糖具有六元环结构，而组成蔗糖的果糖是五元环结构。因此，果糖在溶液中可能蔗糖的果糖是五元环结构。因此，果糖在溶液中可能有五种构型。即链状酮式、六元环的有五种构型。即链状酮式、六元环的 型和型和 型，五型，五元环的元环的 型和型和 型。型。 *由于五元环的果糖可以看作是呋喃的衍生物，所由于五元环的果糖可以看作是呋喃的衍

6、生物，所以称为呋喃果糖；相应的六元环的果糖称为吡喃果糖。以称为呋喃果糖；相应的六元环的果糖称为吡喃果糖。OO呋喃呋喃吡喃吡喃7CH2OHCH2OHO1 2 3 4 5 6OCH2OHHO OHOHCH2OH12 3456-D- 呋喃果糖CH2OHOCH2OHHOOHOH123456-D- 呋喃果糖OHHOOHOHOCH2OH123456-D- 吡喃果糖OHHOOHOHOCH2OH123456-D- 吡喃果糖OHOOHHOHHOHCH2OH12365D - (-) - 果糖48(三三) 单糖的构象单糖的构象经经X射线的分析证明，射线的分析证明，D-葡萄糖的空间构型与环己烷相似，葡萄糖的空间构型与

7、环己烷相似，也是椅式构象。葡萄糖也是椅式构象。葡萄糖 ， 两种异构体的构象式如下：两种异构体的构象式如下：HOOHHHOHHOoHHHHOOHHHOHHOHHOHCH2OHCH2OH 型型 37% 型型 63%a键键e键键 -D-吡喃葡萄糖稳定构吡喃葡萄糖稳定构象象 -D-吡喃葡萄糖稳定构吡喃葡萄糖稳定构象象9一、还原反应一、还原反应第二节第二节 单糖的化学性质单糖的化学性质或或NaBH4CHOCH2OHD 葡萄糖葡萄糖CHOCH2OHL 古罗糖古罗糖CH2OHCH2OHD 葡萄糖醇葡萄糖醇H2，NiH2，Ni或或NaBH4山梨醇山梨醇用于化妆品和药物生产用于化妆品和药物生产镍催化加氢、镍催化

8、加氢、Na/HOC2H5或或NaBH4为还原剂。为还原剂。 10（i）与溴水反应）与溴水反应 溴水只氧化醛糖不氧化酮糖溴水只氧化醛糖不氧化酮糖CHOCH2OHD 葡萄糖葡萄糖Br2 , H2OCOOHCH2OHD 葡萄糖酸葡萄糖酸*可利用此反应来区别醛糖和酮糖可利用此反应来区别醛糖和酮糖*制备糖酸：制备糖酸：葡萄糖酸钙、葡萄糖酸锌葡萄糖酸钙、葡萄糖酸锌二、二、氧化反应氧化反应11(ii) 与托伦试剂、费林试剂的反应与托伦试剂、费林试剂的反应COOHCH2OH+AgCOOHCH2OH+Cu2O糖酸糖酸Ag(NH3)2+CHOCH2OHCH2OHCH2OHO或或Cu(OH)2醛糖或酮糖醛糖或酮糖还

9、原糖和非还原糖还原糖和非还原糖凡是能被凡是能被托伦试剂、费林试剂托伦试剂、费林试剂氧化的糖，都称为氧化的糖，都称为还原糖还原糖，否则称为否则称为非还原糖。非还原糖。酮酮糖糖（果糖）能被（果糖）能被托伦试剂、费林试剂托伦试剂、费林试剂等弱氧化剂氧化，等弱氧化剂氧化，这是这是 羟基酮羟基酮的特有反应。的特有反应。12（）和）和HNO3反应反应CHOCH2OHD 葡萄糖葡萄糖COOHCOOHD 葡萄糖二酸葡萄糖二酸HNO3酮糖与酮糖与HNO3反应发生碳链断裂，生成相对分子反应发生碳链断裂，生成相对分子质量较低的二酸。质量较低的二酸。13（）和高碘酸反应）和高碘酸反应HIO4可氧化邻二醇和可氧化邻二醇

10、和 -羟基醛、酮，糖作为多羟基羟基醛、酮，糖作为多羟基醛酮很容易遭受氧化，其结果使相邻两个羟基（或羰醛酮很容易遭受氧化，其结果使相邻两个羟基（或羰基）所在的基）所在的CC键断裂。键断裂。D 葡萄糖葡萄糖CHOCH2OHOHOHOHHOHHHH5HIO45HCOOH+HCHO甲酸甲酸甲醛甲醛*反应定量进行，每破坏一个反应定量进行，每破坏一个CC键消耗一摩尔键消耗一摩尔HIO414三、糖脎的生成三、糖脎的生成糖脎糖脎 过量苯肼与糖共热生成的糖的过量苯肼与糖共热生成的糖的1，2-二苯腙二苯腙衍生物。衍生物。CHOCH2OH过量过量NH2 NHC6H5D (+) 葡萄糖葡萄糖C= N NH C6H5C

11、H2OHN NH C6H5D (+) 葡萄糖脎葡萄糖脎糖脎是糖脎是都是不溶于水的黄色结晶。都是不溶于水的黄色结晶。可可根据糖脎的晶型及生成时间来鉴定糖。根据糖脎的晶型及生成时间来鉴定糖。15四、成苷反应四、成苷反应糖苷的生成糖苷的生成 在单糖的环状结构中，在单糖的环状结构中，半缩醛羟基半缩醛羟基（在糖化（在糖化学中又称为学中又称为苷羟基苷羟基）与羟基化合物（如醇、酚）与羟基化合物（如醇、酚）反应生成反应生成缩醛缩醛（又称（又称糖苷糖苷） 。结合形成糖苷的化。结合形成糖苷的化学键称为学键称为苷键苷键。 例如，例如，D-（+）-葡萄糖与甲醇反应，仅苷羟基参与反应生成葡萄糖与甲醇反应，仅苷羟基参与反

12、应生成甲基葡萄糖苷。甲基葡萄糖苷。甲基甲基- - D - (+) 葡萄糖苷葡萄糖苷CHOCH2OHOHOHOHHOHHHH1 2 3 4 5 6D (+) 葡萄糖葡萄糖OHOHOHOHOCH2OH - D - (+) 吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖123456OCH3OHOHOHOCH2OH123456CH3OH干干HCl第四节第四节 双双 糖糖 双糖是由两个单糖通过苷键连接而成的化合物。双糖是由两个单糖通过苷键连接而成的化合物。其连接形式有两种可能：其连接形式有两种可能： （1）通过两个单糖分子的半缩醛羟基（苷羟基）脱去通过两个单糖分子的半缩醛羟基（苷羟基）脱去一分子水互相连接而成双糖：一分子水互相连

13、接而成双糖：CCH2OHO H HO51CCH2OHOHHO51- H2OCCH2OHOHO51CCH2OHHO511,1-苷键苷键17CCH2OHO H HO51CCH2OHOHHO51- H2OCCH2OHOHO51CCH2OHHO511,1-苷键苷键& 以这种形式连接的双糖，分子中不在含有以这种形式连接的双糖，分子中不在含有苷羟基苷羟基，故没，故没有还原性，称为有还原性，称为非还原性双糖非还原性双糖。& 它在水溶液中无变旋现象、不能成脎、不与托伦试剂、它在水溶液中无变旋现象、不能成脎、不与托伦试剂、费林试剂作用。费林试剂作用。& 蔗糖是重要的蔗糖是重要的非还原性双糖非还原性双糖。18 （

14、2）通过一个单糖分子的苷羟基与另一单糖分子的）通过一个单糖分子的苷羟基与另一单糖分子的醇羟基之间脱去一分子水而相互连接的双糖：醇羟基之间脱去一分子水而相互连接的双糖：CCH2OHO HHO51CCH2OHOHHO14HOCCH2OHHO51CCH2OHOHHO14O1，4-苷键苷键- H2OCCH2OHHO51CHOCH2OH14O 以这种形式相连的双糖，仍保留一以这种形式相连的双糖，仍保留一个苷羟基，故它在水溶液中具有变旋个苷羟基，故它在水溶液中具有变旋现象，能生成脎，能与托伦试剂或费现象，能生成脎，能与托伦试剂或费林试剂反应，所以称为林试剂反应，所以称为还原性双糖还原性双糖，如如麦芽糖、纤

15、维二糖、乳糖麦芽糖、纤维二糖、乳糖。OHOHOHOHOCH2OH - D - (+) 吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖1234566CH2OHHOOHOH12345 -D- 呋喃呋喃果糖果糖CH2OH一、蔗糖一、蔗糖OOHOHOHOCH2OH1234566CH2OHOHOH12345CH2OH , - 1,2 苷键苷键蔗糖是非还原性双糖，蔗糖是非还原性双糖，不能生成糖脎，没有不能生成糖脎，没有变旋现象，不和托伦变旋现象，不和托伦试剂及费林试剂作用。试剂及费林试剂作用。20二、麦芽糖二、麦芽糖 由由一一分子分子 -D 葡葡萄糖的苷羟基与另一分萄糖的苷羟基与另一分子子D 葡萄糖葡萄糖C4上的羟上的羟基缩水而形

16、成的。基缩水而形成的。OHOHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHO14 - 1，4 苷键苷键HOOHHHOHOO HHHO HOHHHOHHOO HHHO H麦芽糖是还原性双糖，麦芽糖是还原性双糖，它在水溶液中具有变它在水溶液中具有变旋现象，能生成脎，旋现象，能生成脎，能与托伦试剂或费林能与托伦试剂或费林试剂反应试剂反应21三、纤维二糖三、纤维二糖由一分子由一分子 -D 葡萄糖葡萄糖的苷羟基与另一分子的苷羟基与另一分子D 葡萄糖葡萄糖C4上的羟基缩水上的羟基缩水而形成的。而形成的。OHOHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHO1 - 1，4 苷键苷键4HOOHHHOHOO HHO H

17、OHHHOHHOO HHHO H纤维二糖是还原性双纤维二糖是还原性双糖，它在水溶液中具糖，它在水溶液中具有变旋现象，能生成有变旋现象，能生成脎，能与托伦试剂或脎，能与托伦试剂或费林试剂反应费林试剂反应22四、乳糖四、乳糖 由一分子由一分子 -D 半乳糖的苷羟基半乳糖的苷羟基与另一分子与另一分子D 葡葡萄糖萄糖C4上的羟基缩上的羟基缩水而形成的。水而形成的。HOOHHHOHOO HHO HOHHHOHHOO HHHO HOHOHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHO1 - 1，4 苷键苷键4 - D 半乳糖半乳糖半乳糖是还原性双糖，半乳糖是还原性双糖，它在水溶液中具有变它在水溶液中具有变旋现

18、象，能生成脎，旋现象，能生成脎，能与托伦试剂或费林能与托伦试剂或费林试剂反应试剂反应23第五节第五节 多多 糖糖 多糖是天然高分子化合物，是由很多单糖多糖是天然高分子化合物，是由很多单糖分子以苷键相连接而成的高聚物。分子以苷键相连接而成的高聚物。 多糖不是一种纯粹的化学物质，而是聚合程度多糖不是一种纯粹的化学物质，而是聚合程度不同的物质的混合物。不同的物质的混合物。 多糖与单糖和低聚糖在性质上有较大差别。一多糖与单糖和低聚糖在性质上有较大差别。一般多糖无还原性和变旋现象，也不具有甜味，大多般多糖无还原性和变旋现象，也不具有甜味，大多数多糖不溶于水。数多糖不溶于水。 多糖广泛存在于自然界，如植物

19、的骨架多糖广泛存在于自然界，如植物的骨架纤维纤维素，植物储备的养分素，植物储备的养分淀粉，及动物体内储备的养淀粉，及动物体内储备的养分分糖元等。糖元等。24HOOHHHOHOOHHOHOHHHOHOHHOHOOHHHOHOOHHOHOHHHOHHOOHHHOHn一、纤维素一、纤维素结构：结构：* 纤维素是由纤维素是由D-葡萄糖以葡萄糖以 - 1，4 苷键苷键结合的链状高聚物。结合的链状高聚物。* 在纤维素结构中不存在支链，链与链之间借助于分子间在纤维素结构中不存在支链，链与链之间借助于分子间的氢键拧成像麻绳一样的结构。的氢键拧成像麻绳一样的结构。*纤维素无变旋现象，不易被氧化，但具有羟基的一般

20、反应，纤维素无变旋现象，不易被氧化，但具有羟基的一般反应，其产物有广泛用途，如制造纸张，人造纤维，纤维素硝酸其产物有广泛用途，如制造纸张，人造纤维，纤维素硝酸酯，醋酸纤维等。酯，醋酸纤维等。25二、淀粉二、淀粉 淀粉是白色无定形粉末，没有还原性，不溶于淀粉是白色无定形粉末，没有还原性，不溶于一般有机溶剂。它是由直链淀粉和支链淀粉两部分一般有机溶剂。它是由直链淀粉和支链淀粉两部分构成的，这两部分在结构和性质上有一定区别。构成的，这两部分在结构和性质上有一定区别。1、直链淀粉、直链淀粉 直链淀粉能溶于热水不成糊状。它是由葡萄糖以直链淀粉能溶于热水不成糊状。它是由葡萄糖以 - 1，4 糖苷键糖苷键结

21、合的结合的链状化合物。链状化合物。但直链淀粉的结构并非直线形，而但直链淀粉的结构并非直线形，而是分子内氢键使链卷曲是分子内氢键使链卷曲成螺旋状成螺旋状。OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHO14 - 1，4 苷苷键键OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHO14On14262、支链淀粉、支链淀粉 支链淀粉不溶于水，支链淀粉不溶于水，在热水中成糊状。在热水中成糊状。 支链淀粉中各葡萄糖支链淀粉中各葡萄糖单位连接方式除单位连接方式除 - 1，4 糖苷键糖苷键外，还存在外，还存在 - 1，6 糖苷键糖苷键。这就使。这就使它的结构具有分支。大它的结构具有分支。大约每约每2025个葡萄糖单个

22、葡萄糖单位就具有一个支链。位就具有一个支链。 OO OOHOHCH2OHOOHOHCH2O14 - 1，4 苷键苷键OOHOHOCH2OH1234566 - 1，6 苷键苷键分支分支O27 （1）水解：水解：（2） 显色反应：显色反应：兰兰 色色紫红色紫红色 为什么会有这样的颜色变化为什么会有这样的颜色变化? 这是因为淀粉二级结构中的孔穴（每圈为六个葡萄糖单这是因为淀粉二级结构中的孔穴（每圈为六个葡萄糖单位）恰好可以络合碘分子，而形成一个有色络合物的缘故。位）恰好可以络合碘分子，而形成一个有色络合物的缘故。（3） 还原性：还原性： 淀粉分子的末端虽有自由的苷羟基，却不显示还原性。淀粉分子的末端

23、虽有自由的苷羟基，却不显示还原性。3 、淀粉的性质：、淀粉的性质：283、环糊精、环糊精(cyclodextrins)淀粉经环糊精糖基转化酶水解得到的一种环状低聚糖。淀粉经环糊精糖基转化酶水解得到的一种环状低聚糖。 一般情况由六、七和八个一般情况由六、七和八个D-吡喃葡萄糖单体通过吡喃葡萄糖单体通过 - 1，4 糖苷键糖苷键连接成环，分别称做连接成环，分别称做 ， ，和，和 -环糊精。环糊精。 环糊精形状像破底的水桶，上端大，下端小。上端外侧是葡环糊精形状像破底的水桶，上端大，下端小。上端外侧是葡萄糖萄糖C2和和C3上的两个羟基，下端是羟甲基。上的两个羟基，下端是羟甲基。C3和和C5上的氢及糖

24、上的氢及糖苷键的氧伸向内侧。苷键的氧伸向内侧。OOOCH2OHCH2OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOH 环糊精为晶体，具有旋光性。分环糊精为晶体，具有旋光性。分子中不具有半缩醛羟基，因此无还原子中不具有半缩醛羟基，因此无还原性。对酸有一定稳定性。性。对酸有一定稳定性。环糊精具有环糊精具有一定孔径（分别为一定孔径（分别为0.6,0.8和和1nm ),可可以包含适当大小的有机物而溶于水中，以包含适当大小的有机物而溶于水中，此性质已广泛用于有机物的分离，合此性质已广泛用于有机物的分离，合成和医药工业等中成和医药工业等中。29一一. 氨基酸的结构和命名氨基酸的结构和命名二二. 氨基酸

25、的性质氨基酸的性质三三. 氨基酸的合成氨基酸的合成四四. 多多 肽肽五五. 核核 酸酸第十五章第十五章 氨基酸、蛋白质和核酸氨基酸、蛋白质和核酸(Amino acids、proteins and nucleic acids)30氨基酸：氨基酸： 羧酸分子中烃基上的氢被氨基取代羧酸分子中烃基上的氢被氨基取代生成的化合物。生成的化合物。氨基酸氨基酸天然氨基酸主要是天然氨基酸主要是氨基酸。氨基酸。肽：肽： 氨基酸分子中的羧基与另一分子氨基酸分子中的羧基与另一分子氨基氨基酸的氨基生成的酰胺。酸的氨基生成的酰胺。 多多肽：肽：多个多个氨基酸分子用肽键连接而生成的化氨基酸分子用肽键连接而生成的化合物。合物

26、。肽键肽键蛋白质蛋白质：由多种：由多种氨基酸用肽键连接起来的、氨基酸用肽键连接起来的、分子量很大的多肽。分子量很大的多肽。 31一一. 氨基酸的结构和命氨基酸的结构和命名名分类：分类：根据氨基和羧基的相对位置不同，可分为根据氨基和羧基的相对位置不同，可分为、或或氨基酸。组成蛋白质的几乎都是氨基酸。组成蛋白质的几乎都是 氨基氨基酸。酸。自然界存在的自然界存在的 氨基酸（天然氨基酸）目前已知氨基酸（天然氨基酸）目前已知有一百多种，但组成蛋白质氨基酸的仅有二十多有一百多种，但组成蛋白质氨基酸的仅有二十多种。种。32常见氨基酸：常见氨基酸：33根据分子中氨基和羧基个数，可分为：根据分子中氨基和羧基个数

27、，可分为：& 中性氨基酸：氨基和羧基数目相等。中性氨基酸：氨基和羧基数目相等。& 酸性氨基酸：羧基数目大于氨基数目。酸性氨基酸：羧基数目大于氨基数目。& 碱性氨基酸：氨基数目大于羧基数目。碱性氨基酸：氨基数目大于羧基数目。中性氨基酸中性氨基酸 （甘氨酸）（甘氨酸）碱性氨基酸碱性氨基酸 （赖氨酸）（赖氨酸）酸性氨基酸酸性氨基酸 (谷氨酸谷氨酸) 味精味精34命名：由来源、性质命名。命名：由来源、性质命名。氨基酸构型习惯用氨基酸构型习惯用D、L标记，主要看标记，主要看 位手性碳，位手性碳， NH2在右为在右为D 型，型， NH2在左为在左为L 型。型。L 丙氨酸丙氨酸自然界存在的氨基酸一般都是自然

28、界存在的氨基酸一般都是 氨基酸，而且是氨基酸，而且是L L型。型。35二二. 氨基酸的性质氨基酸的性质1. 氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性 氨基酸为两性化合物，与强酸或强碱作用成盐。氨基酸为两性化合物，与强酸或强碱作用成盐。 氨基酸的物理性质说明它具有内盐的结构，即为氨基酸的物理性质说明它具有内盐的结构，即为 两性离子：两性离子： 36用用酸酸、碱碱改改变变溶溶液液的的酸酸碱碱性性。当当溶溶液液中中正正离离子子浓浓度度和和负负离离子子浓浓度度相相等等时时，此此时时溶溶液液的的pH值值就就是是该该氨氨基基酸酸的的等电点（等电点（PI）。（。（相当于氨基酸在纯水中的相当于氨基酸在纯水中的pH值）值）

29、负离子（碱）负离子（碱）正离子（酸）正离子（酸）两性离子两性离子37在等电点时，在等电点时，以两性离子形式存在的氨基酸浓度最大以两性离子形式存在的氨基酸浓度最大（在水溶液中）。（在水溶液中）。在等电点时，氨基酸的溶解度最小。在等电点时，氨基酸的溶解度最小。等电点是每一种氨基酸的特定常数，氨基酸不同，等电等电点是每一种氨基酸的特定常数，氨基酸不同，等电点不同。所以点不同。所以可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸酸。中性氨基酸的等电点：中性氨基酸的等电点：pH=6.26.8酸性氨基酸的等电点：酸性氨基酸的等电点：pH=2.83.2 碱性氨基酸的等电点：碱性氨基

30、酸的等电点：pH=7.610.8382. 氨基酸的反应氨基酸的反应成盐成盐成成酰氯酰氯成酯成酯成酰胺成酰胺还原还原成盐成盐与与亚硝酸反应亚硝酸反应与与甲醛反应甲醛反应酰化酰化烃基化烃基化39水合茚三酮水合茚三酮兰兰紫色紫色与水合茚三酮反应：与水合茚三酮反应：茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮茚茚-氨基酸可以和水合茚三酮发生呈紫色的反应：氨基酸可以和水合茚三酮发生呈紫色的反应：可用来鉴别可用来鉴别 氨基酸氨基酸40三三. 氨基酸的合成氨基酸的合成1. 卤代酸的氨解卤代酸的氨解 2. 盖布瑞尔法盖布瑞尔法制备比较纯的氨基酸。制备比较纯的氨基酸。413. 从醛、酮合成从醛、酮合成4. 从丙二酸酯合成从

31、丙二酸酯合成42四四. 多肽多肽肽：肽： 氨基酸分子中的羧基与另一分子氨基酸分子中的羧基与另一分子氨基酸的氨基酸的氨基生成的酰胺。氨基生成的酰胺。多肽：多肽：多个多个氨基酸分子用肽键连接而生成的化合物。氨基酸分子用肽键连接而生成的化合物。分子量超过一万的多肽实际上就是蛋白质。多肽和蛋分子量超过一万的多肽实际上就是蛋白质。多肽和蛋白质没有明显的界限。白质没有明显的界限。二肽二肽1.多肽的结构和命名多肽的结构和命名43肽的肽的命名从命名从N端端开始，称开始，称“某氨酰某氨酸某氨酰某氨酸”。丙氨丙氨酰酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酸苯丙氨酸（丙（丙甘甘苯丙）苯丙）（AlaGlyPhe）命名：命名：开链状的肽总

32、有两个末端，一般游离开链状的肽总有两个末端，一般游离NH2写在写在左左 边，称边，称N端，游离端，游离COOH写在右边，称写在右边，称C端。端。 44性质：性质：多肽和氨基酸一样，是两性离子。它们的性质同氨基多肽和氨基酸一样，是两性离子。它们的性质同氨基酸有许多相似之处。酸有许多相似之处。例：例：多肽也有等电点。在等电点时溶解度最小。氨基酸和多肽也有等电点。在等电点时溶解度最小。氨基酸和多肽都可以用离子变换层析法进行分离。多肽都可以用离子变换层析法进行分离。452. 多肽和蛋白质的结构测定多肽和蛋白质的结构测定多肽（或蛋白质）的结构与其生物功能密切相关。多肽（或蛋白质）的结构与其生物功能密切相

33、关。多多肽肽与与氨氨基基酸酸的的关关系系相相当当于于英英文文单单词词和和字字母母的的关关系系，字字母母的的特特点点排排列列得得到到特特定定含含义义的的词词。各各种种氨氨基基酸酸（约约二二十十种种）在在肽肽链链中中的的排排列列顺顺序序可可以以决决定定一一个个肽肽（或或蛋蛋白白质质）的生物功能。的生物功能。确定多肽结构确定多肽结构氨基酸种类氨基酸种类氨基酸数目氨基酸数目氨基酸在肽链中的排列顺序氨基酸在肽链中的排列顺序463. 蛋白质的结构蛋白质的结构蛋蛋白白质质的的结结构构相相当当复复杂杂，通通常常用用一一级级结结构构、二二级级结结构构、三三级级结结构构、四四级级结结构构四四种种不不同同的的层层次

34、次来来描描述述。蛋蛋白白质质的的一一级级、二二级级、三三级级、四四级级结结构构又又统统称称为为空空间间结结构构，指指的的是蛋白质分子中原子和基团在三维空间的排列和分布。是蛋白质分子中原子和基团在三维空间的排列和分布。一级结构：一级结构： 表示的是组成蛋白质分子的表示的是组成蛋白质分子的氨基酸残基排列氨基酸残基排列 顺序顺序。各种蛋白质的生物活性首先是由一级结构决定的。各种蛋白质的生物活性首先是由一级结构决定的二二级级结结构构：蛋蛋白白质质的的二二级级结结构构涉涉及及肽肽链链在在空空间间的的优优势势构构象象和和所所呈呈现现的的形形状状。在在一一个个肽肽链链中中的的羰羰基基和和另另一一个个肽肽链链

35、中中的的氨氨基基之之间间可可形形成成氢氢键键，正正是是由由于于这这种种氢氢键键的的存存在在维维持了蛋白质的二级结构。持了蛋白质的二级结构。在在蛋白质分子中有两种类型的二级结构：蛋白质分子中有两种类型的二级结构：螺旋型螺旋型 折叠型折叠型47三三级级结结构构： 蛋蛋白白质质分分子子很很少少以以简简单单的的螺螺旋旋型型或或折折叠叠型型结结构构存存在在，而而是是在在二二级级结结构构的的基基础础上上进进一一步步卷卷曲曲折折叠叠，构构成成具具有有特特定定构构象象的的紧紧凑凑结结构构，称称为为三三级级结结构构。维维持三级结构的力来自氨基酸侧链之间的相互作用。持三级结构的力来自氨基酸侧链之间的相互作用。四级

36、结构：四级结构： 蛋白质分子作为一个整体所含有的不止一蛋白质分子作为一个整体所含有的不止一 条肽链，条肽链，由多条肽链聚合而形成特定构象由多条肽链聚合而形成特定构象 的分子叫做蛋白质的四级结构。的分子叫做蛋白质的四级结构。48酶酶作为生物催化剂有以下几个特点：作为生物催化剂有以下几个特点：1). 催化效力高，比一般无机或有机催化剂高催化效力高，比一般无机或有机催化剂高1081010倍。倍。2). 有高度的化学选择和立体专一性。有高度的化学选择和立体专一性。3). 反应条件温和，常温、常压、反应条件温和，常温、常压、pH值近于值近于7的条件下起的条件下起 作用。作用。4. 酶酶酶是对酶是对特定的

37、生物化学反应有催化作用的蛋白质。特定的生物化学反应有催化作用的蛋白质。49五五. 核酸核酸从从细胞核中分离出的具有酸性的物质叫核酸。细胞核中分离出的具有酸性的物质叫核酸。核核酸酸对对遗遗传传信信息息的的储储存存和和蛋蛋白白质质的的合合成成起起着着决决定定性性的的作用。它是一类非常重要的生物高分子化合物。作用。它是一类非常重要的生物高分子化合物。核酸的组成成分：核酸的组成成分：核酸核酸水解水解核苷酸核苷酸水解水解磷酸磷酸核苷核苷水解水解戊糖戊糖杂环碱杂环碱50第第18章章 绿色合成绿色合成18.1 绿色化学绿色化学18.2 选择绿色合成原料或反应起始物选择绿色合成原料或反应起始物18.3 选择使

38、用无毒无害的溶剂和助剂选择使用无毒无害的溶剂和助剂18.4 选择原子经济性反应选择原子经济性反应18.5 合理选择合成技术合理选择合成技术5118.1 绿色化学绿色化学18.1.1 “核心科学核心科学”的贡献及带来的危害的贡献及带来的危害1. 对人类贡献对人类贡献: 疾病的消除疾病的消除 农药粮食问题农药粮食问题 衣食住行衣食住行2. 带来的危害带来的危害: 治理消耗了大量人力、物力治理消耗了大量人力、物力 农药食物链中使人中毒农药食物链中使人中毒 10000名新生儿缺肢致残（名新生儿缺肢致残（“反应停反应停”） 臭氧层的破坏臭氧层的破坏 CO2全球变暖全球变暖5218.1.2 原子经济性反应

39、原子经济性反应 A + B 1. 加加 成成 反反 应应 2. 周周 环环 反反 应应 3. 重重 排排 反反 应应C 5318.1.3 绿色化学的原理绿色化学的原理1. 防止优于治理防止优于治理2. 尽可能接近原子经济尽可能接近原子经济性反应性反应3. 使用无害原料，生产使用无害原料，生产无害的产品无害的产品4. 产品无毒性产品无毒性5. 少使用辅助性物质，少使用辅助性物质，如溶剂如溶剂 6. 节省能源节省能源7. 使用再生原料使用再生原料8. 不衍生化不衍生化9. 催化反应优于化学催化反应优于化学剂量反应剂量反应10. 产品为可生物降解产品为可生物降解的物质的物质11. 对有害物质跟踪对有

40、害物质跟踪12. 安全生产安全生产绿色化学要求将导致化学学科基础的变革绿色化学要求将导致化学学科基础的变革5418.1.4 绿色有机合成绿色有机合成 1. 合成引入绿色化学方法和原理合成引入绿色化学方法和原理 2. 用无害的原料用无害的原料 3. 简单、安全、环境友好的资源简单、安全、环境友好的资源 4. 有效的操作、低能耗过程有效的操作、低能耗过程 5518.2 选择绿色合成原料或反应起始物选择绿色合成原料或反应起始物 18.2.1 18.2.1 选择可再生性原料选择可再生性原料选择可再生性原料选择可再生性原料 18.2.2 18.2.2 选择危害低物质为原料选择危害低物质为原料选择危害低物

41、质为原料选择危害低物质为原料 18.2.3 18.2.3 选择对环境有害的物质为原料选择对环境有害的物质为原料选择对环境有害的物质为原料选择对环境有害的物质为原料56 18.2.1 选择可再生性原料选择可再生性原料可再生性原料：在人类生存期内能容易再生的物质，可再生性原料：在人类生存期内能容易再生的物质，CO2、CH4、糖等、糖等葡萄糖为原料转化成苯二酚、己二酸葡萄糖为原料转化成苯二酚、己二酸5718.2.2 选择危害低物质为原料选择危害低物质为原料1. H2O2反应生成无害反应生成无害 H2O582.碳酸二甲酯碳酸二甲酯DMC（CH3O）2CO做反应物做反应物代替卤甲烷、硫酸二甲酯和光气作为

42、甲基化和羰化试剂代替卤甲烷、硫酸二甲酯和光气作为甲基化和羰化试剂5918.2.3 选择对环境有害的物质为原料选择对环境有害的物质为原料CO2引起温室效应，可用做反应物如超临界引起温室效应，可用做反应物如超临界CO26018.3 选择使用无毒无害的溶剂和助剂选择使用无毒无害的溶剂和助剂18.3.1 18.3.1 超超超超 临临临临 界界界界 流流流流 体（体（体（体（SCFSCF）做）做）做）做 溶溶溶溶 剂剂剂剂18.3.2 18.3.2 水水水水 做做做做 溶溶溶溶 剂剂剂剂18.3.3 18.3.3 离离离离 子子子子 液液液液 体体体体 为为为为 溶溶溶溶 剂剂剂剂18.3.4 18.3

43、.4 碳碳碳碳 酸酸酸酸 二二二二 甲甲甲甲 酯酯酯酯 为为为为 溶溶溶溶 剂剂剂剂18.3.5 18.3.5 无无无无 溶溶溶溶 剂剂剂剂6118.3.1 超临界流体（超临界流体（Supereritieal fluid, SCF）做溶剂）做溶剂1. 超临界液体的特性超临界液体的特性无气液界面，兼有液体和气体的性质的流体无气液界面，兼有液体和气体的性质的流体6218.3.2 水做溶剂水做溶剂631. 离子液体：离子液体：室温下为液体的离子化合物，有特室温下为液体的离子化合物，有特殊的性质，可溶解有机物、无机物、金属有机化殊的性质，可溶解有机物、无机物、金属有机化合物合物2.离子液体组成：离子液

44、体组成：3.阳离子：阳离子：N 烷基吡啶、烷基吡啶、N,N 二烷基咪唑离子、二烷基咪唑离子、铵离子、鏻离子、锍离子铵离子、鏻离子、锍离子阴离子阴离子 ： 18.3.3 离子液体为溶剂离子液体为溶剂64解决白色污染解决白色污染（次要）（次要）（主要）（主要）6518.3.4 碳酸二甲酯（碳酸二甲酯（DMC）为溶剂）为溶剂6618.3.5 无溶剂无溶剂 在各类反应中都可不用溶剂进行反应在各类反应中都可不用溶剂进行反应6718.4 选择原子经济性反应选择原子经济性反应重排反应、加成反应、双烯合成反应是原子经济反应重排反应、加成反应、双烯合成反应是原子经济反应6818.5 合合 理理 选选 择择 合合

45、 成成 技技 术术18.5.1 18.5.1 光光光光 化化化化 学学学学 反反反反 应应应应 技技技技 术术术术18.5.2 18.5.2 微微微微 波波波波 化化化化 学学学学 技技技技 术术术术18.5.3 18.5.3 超超超超 声声声声 波波波波 化化化化 学学学学 技技技技 术术术术18.5.4 18.5.4 高高高高 效效效效 无无无无 毒毒毒毒 液液液液 化化化化 技技技技 术术术术18.5.5 18.5.5 两两两两 相相相相 催催催催 化化化化 技技技技 术术术术18.5.6 18.5.6 相相相相 转转转转 移移移移 液液液液 化化化化 技术技术技术技术18.5.7 18

46、.5.7 生生生生 物物物物 催催催催 化化化化 技技技技 术术术术6918.5.1 光化学反应技术光化学反应技术7018.5.2 微波化学技术微波化学技术(82%)(92%)7118.5.3 超声波化学技术超声波化学技术(100%)95%7218.5.4 高效无毒催化技术高效无毒催化技术产率产率93%，内型，内型100%镧系元素试剂镧系元素试剂7318.5.5 两相催化技术两相催化技术效率效率93%，选择性，选择性99%氟相氟相7418.5.6 相转移催化技术相转移催化技术7518.5.7 生物催化和生物过程技术生物催化和生物过程技术糖为原料生物催化反应合成新型抗氧化剂糖为原料生物催化反应合成新型抗氧化剂DHS76