有机化学习题答案碳水化合物

第十四章糖类重点：葡萄糖的结构α、β、D、L构型差向异构糖

葡萄糖、果糖、半乳糖分子式：C6H12O6

蔗糖、淀粉、纤维素Cn(H2O)m

核糖C5H10O5

脱氧核糖C5H10O4

C6(H2O)6C2(H2O)2CH3COOH碳水化合物多羟基醛或多羟基酮以及只能够水解产生多羟基醛或多羟基酮的化合物——糖D-核糖CHOHOHOHHOHHCH2OHD-2-脱氧核糖CHOHOHOHHHHCH2OHCH2OHHOOHOHOHHHHCH2OHCOD-葡萄糖D-果糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OH分类1、单糖2、二糖3、低聚糖4、多糖不能水解水解（2个单糖）蔗糖、麦芽糖、乳糖等水解（3～10个单糖）棉子糖水解（>10个单糖）淀粉、纤维素、糖原等第一节单糖一、分类醛糖酮糖官能团丙糖丁糖戊糖己糖庚糖碳原子数旋光异构体数目 CHO CH2OH CHO CH2OH*CH—OH C=O *CH—OH C=O*CH—OH*CH—OH *CH—OH *CH—OH CH2OH CH2OH *CH—OH *CH—OH CH2OH CH2OH CHO CH2OH *CH—OH C=O *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH CH2OH CH2OH戊醛糖 戊酮糖丁醛糖 丁酮糖旋光异构体数目 CHO CH2OH CHO CH2OH*CH—OH C=O *CH—OH C=O*CH—OH*CH—OH *CH—OH *CH—OH CH2OH CH2OH *CH—OH *CH—OH CH2OH CH2OH CHO CH2OH *CH—OH C=O *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH *CH—OH CH2OH CH2OH己醛糖(24=16)22=4戊醛糖丁醛糖丁酮糖戊酮糖21=223=822=4己酮糖(23=8)二、单糖的开链结构和构型D-(+)-甘油醛

L-(-)-甘油醛CNOHOHHHCH2OHCNOHHHHOCH2OHCHOOHHCH2OHCHOHHOCH2OHCHOOHOHHHCH2OHCHOOHHHHOCH2OHCNOHOHHHCH2OHCNOHHHHOCH2OHD-赤藓糖D-苏阿糖D-(+)-甘油醛D-(-)-赤藓糖D-(-)-苏阿糖D-(-)-来苏糖D-(-)-核糖D-(-)-阿拉伯糖D-(+)-木糖

L-阿洛糖D-阿洛糖L-阿卓糖D-阿卓糖L-葡萄糖D-葡萄糖L-甘露糖D-甘露糖L-古罗糖D-古罗糖L-艾杜糖D-艾杜糖L-半乳糖D-半乳糖L-太罗糖D-太罗糖

自然界中只存在3种己醛糖：D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖，其余的13种都为人工合成品。D-葡萄糖D-甘露糖D-半乳糖CH2OHHOOHOHOHHHHCH2OHCOD-葡萄糖D-果糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OH三、单糖的环状结构CHOHOHOHHHHOOHHCH2OHD-葡萄糖D-葡萄糖D-葡萄糖CHOOHHHHOOHHCH2OHOHHCHOOHHHHOOHHCH2OHHHO1、变旋现象及环状结构[α]=+112°37％[α]=+18.7°63％[α]=+52.7°0.1％10.3醛和酮的化学性质4）与醇加成（1）半缩醛、缩醛的生成：（无水酸催化）OR—C—H+HO—R’干HCl

OHR—

C—H

O—R’半缩醛半缩醛羟基三、单糖的环状结构CHOHOHOHHHHOOHHCH2OHD-葡萄糖D-葡萄糖D-葡萄糖CHOOHHHHOOHHCH2OHOHHCHOOHHHHOOHHCH2OHHHO[α]=+112°37％[α]=+18.7°63％[α]=+52.7°0.1％α-D-葡萄糖β-D-葡萄糖OHOH1、变旋现象及环状结构半缩醛羟基（苷羟基）决定构型羟基半缩醛羟基决定构型羟基同侧——α型异侧——β型三、单糖的环状结构CHOHOHOHHHHOOHHCH2OHD-葡萄糖D-葡萄糖D-葡萄糖CHOOHHHHOOHHCH2OHOHHCHOOHHHHOOHHCH2OHHHO[α]=+112°37％[α]=+18.7°63％[α]=+52.7°0.1％α-D-葡萄糖β-D-葡萄糖1、变旋现象及环状结构半缩醛羟基（苷羟基）决定构型羟基2、Haworth透视式D-葡萄糖CHOHOOHHHOCH2OHOHHHHCHOHOOHOHOHHHHHCH2OHCH2OHCHOOHHHOHOHHOHHCH2OHOHHCHOOHHHOHOHHα-D-葡萄糖β-D-葡萄糖OHOH半缩醛羟基羟甲基同侧——β型异侧——α型OHOOHOHOHHHHHCH2OHHOHOOHHOHHHOHHCH2OHHOHOOHOHOHHHHHHOCH2OHOOHOHOHHHHHCH2OH碳链编号顺时针羟甲基上——D型下——L型逆时针结论相反α-D-葡萄糖α-L-葡萄糖H123456123456OHOOHOHOHHHHHCH2OHCH2OHα-D-葡萄糖α-D-葡萄糖HOCH2OHOHOHHHHHHOCH2OHHOHHHHHα-D-核糖α-D-2-脱氧核糖HHHOCH2OHHOHHHHOCH2OHHOCH2OHHCH2OHHHHOOHOHOOHOHOHHHCH2OHHHα-D-吡喃果糖OOOOHOOHCH2OHOHHHOHHHβ-D-吡喃果糖α-D-呋喃果糖β-D-呋喃果糖HH碳链编号顺时针构型羟基下——D型上——L型逆时针结论相反3四、吡喃糖的构象HOOHOHHOCH2OHHOOHOHHOCH2OHα-D-葡萄糖β-D-葡萄糖β-D-葡萄糖α-D-葡萄糖五、单糖的物理性质（自学）六、单糖的化学性质1、差向异构化CH2OHHOOHOHHHHCH2OHCOD-葡萄糖D-果糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OHCHOHOOHHOHHOHHHCH2OHCHOHHOOHOHHHHCH2OHCOHD-甘露糖差向异构体烯二醇OH-OH-OH-D-葡萄糖D-甘露糖D-半乳糖差向异构体?2、氧化反应弱氧化剂A.CuSO4溶液；B.酒石酸钾钠+NaOH溶液(使用前等体积混合)CuSO4+Na2CO3+柠檬酸钠溶液AgNO3的氨溶液Bennedict试剂：Fehling试剂：Tollens试剂：醛糖、酮糖弱氧化剂银镜或Cu2O（1）碱性溶液中的氧化反应（2）酸性溶液中的氧化反应D-葡萄糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OHpH=5～6Br2,H2OD-葡萄糖酸COOHHOOHOHOHHHHHCH2OH酮糖pH=5～6Br2,H2OD-葡萄糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OH稀HNO3D-葡萄糖二酸COOHHOOHOHOHHHHHCOOHD-葡萄糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OH酶D-葡萄糖尾酸CHOHOOHOHOHHHHHCOOH3、还原反应CH2OHHOOHOHHHHCH2OHCOD-葡萄糖D-果糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OHCHOHOOHHOHHOHHHCH2OHD-甘露糖H2,NiD-山梨醇CH2OHHOOHOHOHHHHHCH2OHCH2OHHOOHHOHHOHHHCH2OHD-甘露醇H2,NiH2,NiCHHOOHOHOHHHHCH2OHCNNHC6H5D-葡萄糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OH3C6H5NHNH2NNHC6H5D-葡萄糖4成反应CH2OHHOOHOHHHHCH2OHCOD-葡萄糖D-果糖CHOHOOHOHOHHHHHCH2OHCHOHOOHHOHHOHHHCH2OHD-甘露糖D-葡萄糖5、成酯反应OHOOHOHOHHHHHCH2OHα-D-葡萄糖H5(CH3CO)2OZnCl2Ac=CH3COOAcOOAcOAcOAcHHHHCH2OAcH6、成苷反应OHOOHOHOHHHHHCH2OHα-D-葡萄糖HCH3OH无水HClOHOOHOCH3OHHHHHCH2OHHOHOOCH3OHHHHHCH2OHHOH甲基-α-D-葡萄糖苷甲基-β-D-葡萄糖苷苷羟基苷键糖基配基OHOOHOHHHHCH2OHHOCH3OHOOHOCH3OHHHHHCH2OHHOHOOCH3OHHHHHHOH甲基-α-D-葡萄糖苷甲基-β-D-葡萄糖苷CH2OH甲基-D-葡萄糖苷OHOOHOC2H5OHHHHHCH2OHHH2SO4H2OOHOOHOHOHHHHHCH2OHHOHOOHHOHHHOHHCH2OHHOHOOHOHHHHCH2OHHOH7、呈色反应（1）Molisch反应所有的糖都能与浓硫酸和α-萘酚反应生成紫色物质。（2）Seliwanoff反应酮糖与浓盐酸和间苯二酚作用生成红色物质；（鉴别醛糖和酮糖）（3）Bial反应在浓盐酸存在下，戊糖与5-甲基-1,3-苯二酚作用生成绿色物质；（鉴别戊糖）（4）蒽酮反应碳水化合物能与蒽酮的浓硫酸溶液作用生成绿色物质；（定量测定碳水化合物）21,2第二节二糖一、还原性二糖1、麦芽糖OHOOHOOHHHHHCH2OHHOOHOHOHHHHHCH2OHHα-麦芽糖α-1,4’-苷键苷羟基还原性变旋2、纤维二糖OHOOHOOHHHHHCH2OHHOOHOHOHHHHHCH2OHHα-纤维二糖β-1,4’-苷键α-纤维二糖3、乳糖OHOHOOHHHOHHCH2OHHOOHOHOHHHHHCH2OHHβ-1,4’-苷键α-乳糖α-乳糖二、非还原性二糖1、蔗糖OHOOHOOHHHHHCH2OHHHOCH2OHHCH2OHHHOHβ-D-呋喃果糖α-D-葡萄糖β-2,1’-苷键α-1,2’-苷键还原性？变旋？半缩醛羟基决定构型羟基同侧——α型异侧——β型CH2OHCHOOHHHOHOHHOHHCH2OHOHHCHOOHHHOHOHHα-D-葡萄糖β-D-葡萄糖半缩醛羟基羟甲基同侧——β型异侧——α型OHOOHOHOHHHHHCH2OHHOHOOHHOHHHOHHCH2OHHOHOOHOHOHHHHHHOCH2OHOOHOHOHHHHHCH2OH碳链编号顺时针羟甲基上——D型下——L型逆时针结论相反α-D-葡萄糖α-L-葡萄糖H123456123456碳链编号顺时针构型羟基下——D型上——L型逆时针结论相反OHOOHOHOHHHCH2OHHHα-D-吡喃果糖OHOOHCH2OHOHHHOHHHβ-D-吡喃果糖HH四、吡喃糖的构象HOOHOHHOCH2OHHOOHOHHOCH2OHα-D-葡萄糖β-D-葡萄糖β-D-葡萄糖α-D-葡萄糖

第三节多糖

多糖是由许多单糖分子通过苷键连接而成的高分子化合物。由于连接的方式不同，可以形成直链多糖，支链多糖，有时也能形成环状的多糖。苷键类型：a-1,4’-苷键、b-1,4’-苷键和a-1,6’-苷键等。

物理性质：多糖无固定熔点、无甜味、大多难溶于水，也难溶于有机溶剂，多糖的长链末端虽然仍有苷羟基，但一般无变旋光现象，也不显还原性。。

匀多糖（水解后只生成一种单糖，如淀粉、糖元、纤维素等）；杂多糖（水解产物是两种以上的单糖或单糖衍生物如阿拉伯胶、粘多糖等）。多糖的分类：一、淀粉(starch)

以不同含量存在于植物的茎、块和种子中，如大米中约含75~80%，小麦约含60~65%，玉米约含65%，马铃薯约含20%。将这些原料干燥磨碎，使细胞破裂，然后用水冲洗，淀粉在水中混悬下沉，过滤后干燥即得。淀粉为白色、无臭、无味粉状物质，它是由a-D-葡萄糖单位组成的多聚体，是植物中D-葡萄糖的主要储存形式。淀粉是由直链淀粉(amylose)和支链淀粉(amylopectin)所组成的混合物，前者的含量为10~30%，后者的含量为70~90%。

1、直链淀粉：由a-D-吡喃葡萄糖通过a-1,4’-苷键连接而成的直链多糖，它可由数百个到3000个葡萄糖单位组成。

a-1,4’-苷键amylose

直链淀粉不易溶于冷水，能溶于热水。直链淀粉分子卷曲成螺旋状，每一圈螺旋有六个D-葡萄糖结构单位。

淀粉溶液与碘产生深蓝色反应，目前认为是直链淀粉螺旋状结构中的空穴恰好适合碘分子的进入，依靠分子间引力使碘形成深蓝色

的包结物。I-3I-3I-3

支链淀粉也称胶淀粉，存在于淀粉的外层，组成淀粉的皮质，它不溶于冷水或热水，但可在水中膨胀成糊状。支链淀粉的主链也是由a-D-吡喃葡萄糖通过a-1,4’-苷键连接而成，此外它还含有a-1,6’-苷键连接的支链。2、支链淀粉在支链淀粉分子的直链上，每隔20~30个D-葡萄糖单元就有一个以a-1,6’-苷键连接的分支。a-1,6’-苷键a-1,4’-苷键支链淀粉与碘生成紫红色

的包合物。直链和支链淀粉均可在酸催化下加热水解。(C6H10O5)n (C6H10O5)n-x C12H22O11 C6H12O6

淀粉紫糊精 红糊精无色糊精麦芽糖 D-葡萄糖碘液：紫兰色

紫兰色

红色无色无色 无色

根据淀粉的水解产物与碘液呈现的颜色，可判断淀粉水解的程度。二、糖原

糖原(glycogen)又称动物淀粉，人体中约含400g糖原，以颗粒形式存在于肝细胞(肝糖原)和肌肉(肌糖原)中。糖原也是由a-D-葡萄糖通过a-1-4’-苷键和a-1,6’-苷键连接成的多糖，支点之间仅有8~12个D-葡萄糖单位，分子量更大(可含5.6×106个葡萄糖单位)。

糖原为无定形粉末，不溶于冷水，易溶于热水，其水溶液与碘显棕红色

反应。为a-淀粉酶水解。淀粉和糖原都可形成颗粒，其所占的空间小，非常适合于细胞内储存，并不会干扰细胞的渗透平衡。当生物体一旦不能从外界获得营养物质时，储存的淀粉或糖原就可在酶的作用下，释放出葡萄糖以供生物体能量消耗的需要。三、纤维素

纤维素是由β-D-葡萄糖经b-1,4’-苷键连接而成的线状多聚体，通常可由300~15000个D-葡萄糖单位组成，其结构中没有分支。b-1,4’-苷键

由b-1,4’-苷键连接的纤维素趋向形成直链，每100~200条彼此平行的分子长链通过氢键