有机化学课件第碳水化合物

有机化学课件第碳水化合物第1页，共33页，2023年，2月20日，星期五碳水化合物常根据它能否水解或水解后生成的产物分为三类：1．单糖：不能水解的多羟基醛（称醛糖）或多羟基酮（称酮糖）。如葡萄糖、果糖等。2．低聚糖：水解后能生成2～10个分子单糖的糖统称为低聚糖，如蔗糖、麦芽糖等；3．多糖：水解后能生成很多分子单糖的糖称为多糖。如淀粉、纤维素、果胶质等。第2页，共33页，2023年，2月20日，星期五15.1单糖概述与命名一、单糖概述单糖是多羟基醛或酮，是构成低聚糖和多糖的基本单位。单糖中最重要，分布最广的是己醛糖中的葡萄糖和己酮糖中的果糖第3页，共33页，2023年，2月20日，星期五二、单糖的结构1．单糖的开链结构1）用强还原剂（磷和氢碘酸）还原葡萄糖，得正己烷，证明葡萄糖六个碳原子在一条直链上。2）与苯肼、羟胺等羰基试剂能起加成反应，证明葡萄糖的分子中有羰基。3）用溴水氧化，得到一个六碳羧酸，证明葡萄糖分子一端是醛基。（酮羰基不被溴水氧化）。4）葡萄糖与酸酐作用，生成五乙酰葡萄糖，这说明它含有五个羟基。由于两个羟基在同一碳上的结构是不稳定的，所以这五个羟基应是分别连在五个碳原子上的。第4页，共33页，2023年，2月20日，星期五由此推知，葡萄糖是开链的五羟基己醛。

结构式如下：C2、C3、C4、C5都是不对称碳原子，应有24=16个旋光异构体，成为八对对映体。葡萄糖就是这十六个异构体中的一个※※※※第5页，共33页，2023年，2月20日，星期五第6页，共33页，2023年，2月20日，星期五第7页，共33页，2023年，2月20日，星期五【己醛糖】第8页，共33页，2023年，2月20日，星期五【对映体】第9页，共33页，2023年，2月20日，星期五【葡萄糖和果糖】第10页，共33页，2023年，2月20日，星期五2．单糖的环状结构（1）变旋现象

★葡萄糖不与亚硫酸氢钠发生加成反应；★葡萄糖只与一分子醇作用即可生成稳定的缩醛型化合物。

Ｄ－葡萄糖有两种不同的晶体：酒精中结晶出来的葡萄糖，熔点为146℃，比旋光为＋112°；吡啶中结晶出来的葡萄糖，熔点为150℃，比旋光为＋19°。第11页，共33页，2023年，2月20日，星期五（2）单糖的氧环式结构端基差向异构体或异头物第12页，共33页，2023年，2月20日，星期五（3）哈沃斯(N.Haworth)透视式第13页，共33页，2023年，2月20日，星期五第14页，共33页，2023年，2月20日，星期五半缩醛羟基第15页，共33页，2023年，2月20日，星期五Ｄ－果糖也可以用相似的方法由开链式变成哈沃斯式第16页，共33页，2023年，2月20日，星期五哈沃斯式书写规则：ａ．将吡喃型氧环略去碳原子后，写成垂直于纸面的六元环，并把指向前面的三根链用粗线表示，成环碳原子位次以顺时针方向排列。氧通常写在环中的右上角。ｂ．将费歇尔式碳键右侧基团或原子写在哈沃斯式环平面的下方；左侧基团或原子写在环平面上方。ｃ．Ｄ－型糖的羟甲基应写在环平面的上方，Ｌ－型糖的羟甲基则写在环平面下方，在Ｄ－型糖中，半缩醛羟基在环平面下方为α型，在平面上方为β型。在Ｌ－型糖中半缩醛羟基在环平面上方为α型，在环平面下方为β型；第17页，共33页，2023年，2月20日，星期五（4）单糖的构象在变旋平衡体系中β－Ｄ－葡萄糖占比例较大（64％）第18页，共33页，2023年，2月20日，星期五15.2单糖的物理性质单糖都是无色结晶，极易溶于水，可溶于乙醇，不易溶解于乙醚、丙酮、苯等有机溶剂。单糖（除丙酮糖外）都有旋光性及变旋现象。单糖和二糖都有甜味，各种糖的甜度不同，一般以蔗糖的甜度为100来比较其它糖类的相对甜度。如葡萄糖的甜度为74，果糖的甜度为173。果糖是目前已知的甜度最大的糖。第19页，共33页，2023年，2月20日，星期五15.3单糖的化学性质一、碱液中的异构化第20页，共33页，2023年，2月20日，星期五二、氧化反应１．在碱性溶液中氧化能还原费林试剂等碱性弱氧化剂的性质统称为还原性；把具有还原性的糖称为还原糖；所有单糖都是还原糖。银镜反应；第21页，共33页，2023年，2月20日，星期五２．在酸性溶液中氧化酮糖无此性质，可用来区别醛糖和酮糖。第22页，共33页，2023年，2月20日，星期五酸性的强氧化剂（如硝酸）：第23页，共33页，2023年，2月20日，星期五三、还原反应第24页，共33页，2023年，2月20日，星期五四、成脎反应C1、C2相同形成相同的脎；第25页，共33页，2023年，2月20日，星期五五、成酯反应六、成苷反应苷键第26页，共33页，2023年，2月20日，星期五七、成醚反应第27页，共33页，2023年，2月20日，星期五八、显色反应1．莫力许(Molisch)反应所有的糖（包括二糖和多糖）都能与浓硫酸和α－萘酚反应生成紫色物质，这是鉴别碳水化合物常用的方法。2．西列瓦诺夫(Селиванов)反应酮糖与间苯二酚在浓盐酸存在下加热，两分钟内生成有色物质；果糖显红色；醛糖也有类似反应，但比酮糖要慢得多，利用这个反应可区别醛糖和酮糖。３．蒽酮反应所有的糖都能与蒽酮的浓硫酸溶液作用生成兰绿色物质。这个反应可用来定量测定糖。第28页，共33页，2023年，2月20日，星期五15.5二糖一、二糖的概述二糖就是按其性质分为还原性二糖和非还原性二糖两类。第29页，共33页，2023年，2月20日，星期五二、还原性二糖1．麦芽糖麦芽糖是淀粉水解的产物麦芽糖有变旋现象，分子内存在游离的半缩醛羟基，故为还原糖。麦芽糖有两分子葡萄糖通过α-1，4-苷键连接；第30页，共33页，2023年，2月20日，星期五2．纤维二糖

3．乳糖乳糖存在于哺乳动物的乳汁中，工业上可从乳清中获得。有变旋现象，是还原糖。由β-Ｄ-半乳糖分子与Ｄ－葡萄糖分子C4上的非半缩醛羟基脱水通过β-1，4-苷键连接而成的。

第31页，共33页，2023年，2月20日，星期五三、非还原性二糖1、蔗糖一个分子的α－Ｄ－葡萄糖C1上的半缩醛羟基与另一个β－Ｄ－果糖C2上的半