第十八章碳水化合物.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,【,主要内容,】,第一节 单糖,（本章重点）,第二节 双糖和多糖,第十八章 碳水化合物,教 学 目 的,1,、,掌握糖类化合物的结构、单糖的物理性质、单糖的化学性质。,2,、,了解糖类化合物在自然界的分布、来源。,3,、了解二糖的结构和性质，变旋现象，还原糖与非还原糖的概念。,前言：,碳水化合物,(carbohydrate,又称糖类,)(saccharide),，是由于早期发现这类物质的化学式为,C,n,(H,2,O),m,而得名。后来发现这个名称并不确切，如鼠李糖,(C,6,H,12,O,5,),不符合以上通式，乙酸符合通式但不是糖。,糖不仅是动、植物的结构组分，而且是重要的信息物质，在生命过程中发挥着重要的生理功能。,糖可分为：,单糖,（不能再水解）、,双糖,（含两分子单糖）、,寡糖,（含三到十个）和,多糖,（含十个以上）。,糖类化合物的定义,(,按化学结构,):,是多羟基的醛、酮或其聚合物。,分类：,从结构上，,分为醛糖,(,aldoses)(,葡萄糖,),和酮糖,(,ketose)(,果糖,);,按碳原子数目，,分为三碳（丙）、四碳（丁）、五碳（戊）和六碳（己）糖。,第一节 单糖,一、单糖的开链结构和构型,单糖的,Fisher,投影式：,竖线表示碳链，羰基具有最小编号；将编号最大的,手性碳,（离羰基最远）的构型与,D-,甘油醛比较，相同的为,D,构型，反之为,L,构型。,如何判断单糖具有开链结构？,(,书,432),D-,果糖,D-,山梨糖,D-2,脱氧核糖,1,、单糖的环状结构,(Haworth,式,),实验事实：,(,葡萄糖）,（,1,）只与,1mol,的醇反应形成糖苷；,（,2,）,在不同条件下可得两种结晶,旋光度不一样,?,（,3,）,IR,中没有,C=O,的吸收峰，,1,H NMR,中也见不到醛基质子的信号；,二、单糖的变旋光现象和环状结构,自然界的一些酮糖,:,实验证实：,葡萄糖是环状半缩醛结构。,葡萄糖通常以六元环或五元环存在，分别称为,吡喃糖,(,glycopyranose,),和,呋喃糖,(,glycofuranose,),。,-,异构体：半缩醛羟基与,C,6,羟基,位于,异,侧。,-,异构体：半缩醛羟基与,C,6,羟基,位于,同,侧。,端基异构体,(,anomer,),：,分子中半缩醛羟基的两种空间取向形成两种异构体（,、,异构体），称为端基异构体。,-,D,-,吡喃葡萄糖,-,D,-,吡喃葡萄糖,Fischer投影式转变为Haworth式：,D-呋喃葡萄糖,如何由,Haworth(,哈沃斯,),式判断糖的构型？,在,Haworth,式结构式中：,D-,型：,CH,2,OH,在环上方；,L-,型：,CH,2,OH,在环下方。,半缩醛羟基构型未定时的表示：,-D-,吡喃葡萄糖,-L-,吡喃葡萄糖,酮糖的环状结构,2,、变旋光现象,其化学本质是：,一种环状结构可通过开链结构转变为另一种环状结构。,变旋光现象：,一种构型的糖其旋光度在溶液中会发生改变，最终达到一恒定值的现象。,3,、,D-,吡喃葡萄糖的稳定构象,（,优势构象）,吡喃糖椅式构象中，取代基,(OH,CH,2,OH,等,),占平键,e,位置越多，其构象越稳定。,1,、物理性质,单糖是具有甜味的结晶性物质，易溶于水，难溶于有机溶剂，易形成过饱和溶液糖浆。,具有环状结构的单糖有变旋光现象。,2,、化学性质,除具有一般醛酮和醇的性质，还有一些特殊性质：,（,1,）成苷反应,单糖的,半缩醛羟基与其他含羟基或活性氢的化合物脱水,，生成的产物称为,糖苷,(glycoside),。,此反应称为,成苷反应,。,三、单糖的物理、化学性质,-D-,甲基,葡萄糖苷,-D-,甲基,葡萄糖苷,糖苷基与配基之间连接的键称为,苷键。,氧苷,氮苷,（,2,）氧化反应,A,、与,Tollens,、,Fehling,试剂,(,碱性,),反应,-,羟基酮糖也能被氧化。,（通过烯二醇可转化为醛糖）,还原糖：,凡是对,Tollens,、,Fehling,试剂呈正反应的糖称还原糖，显负反应的称为非还原糖。,单糖都是还原糖。,醛糖,的氧化,差向异构化：,在碱性条件下相互转化的反应。,差向异构体,：,只有相对应的一个手性碳的构型相反的异构体。,B,、与,溴水的反应,选择性地将醛基氧化成羧基。,由于在酸性条件下，糖不发生差向异构化，因此溴水不氧化酮糖。,可用于鉴别酮糖和醛糖。,C,、与,稀硝酸的反应,酮糖在此条件下发生,C,2,-C,3,键的断裂，生成小分子的醇酸。,(3),成,脎反应 （与过量苯肼作用）,反应发生在,C-1,和,C-2,上。,D-,葡萄糖、,D-,果糖、,D-,甘露糖都生成同样的糖脎,第二节 双糖和多糖,双糖和多糖都是单糖分子通过分子间脱水后以苷键连接而成的化合物。,一、双糖,还原性双糖：,分子中有半缩醛羟基。,麦芽糖、纤维二糖、乳糖为还原糖。,非还原性双糖：,分子中没有半缩醛羟基。,蔗糖为非还原糖。,单糖有,-,和,-,两种构型，苷键也有,-,苷键和,-,苷键之分,1.(+)-,麦芽糖,(maltose),2.(+)-,纤维二糖,(,cellobiose,),-,1,4,4-O-(,-D-,吡喃,葡萄糖,基,)-D-,吡喃,葡萄糖,-,1,4,4-O-(,-D-,吡喃,葡萄糖,基,)-D-,吡喃,葡萄糖,(+)-,纤维二糖与,(+)-,麦芽糖结构上的区别：,苷键构型不同。,3.(+)-,乳糖,(lactose),-,1,4,4-O-(,-D-,吡喃,半乳糖,基,)-D-,吡喃,葡萄糖,4.(+)-,蔗糖,(sucrose),-,1,4,-,1,4,-D-,呋喃,果糖,基,-,-D-,吡喃,葡萄糖,苷,二、多糖,直链多糖一般以,-1,4,和,-1,4,苷键连接，支链多糖以,-1,6,苷键连接。,多糖没有还原性和变旋光现象。大多数不溶于水，个别多糖能与水形成胶体溶液。,1.,淀粉,(starch),：,直链和支链,-1,4-,苷键,直链淀粉,支链处：,-1,6,苷键,主链处：,-1,4,-,苷键,支链,淀粉,支链,淀粉可与碘生成,紫红色,的配合物。,直链,淀粉具有螺旋状结构，每一个螺旋含,6,个,D-,葡萄糖。,遇碘变,蓝,，是淀粉的定性鉴定反应。,2.,肝糖,(,糖元,)(glycogen,),糖元,是无色粉末，易溶于水，遇淀粉呈,紫红色,。由大量葡萄糖连接而成，结构与支链淀粉相似，但分支更密。,P449,3.,纤维素,(cellulose),纤维素是由,D-,葡萄糖以,-1,4,苷键结合的链状聚合物，不存在支链，由于分子链间氢键的作用而扭成绳索状。,作业,P449,4,（,1,2,），,7(,3,4,7,),