第十七章碳水化合物.doc

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第十七章 碳水化合物
 学习要求：
 1．掌握葡萄糖、果糖的结构(开链式、环状哈武斯式)及其化学性质。
 2．掌握还原性二糖和非还原性二糖在结构上和性质上的差异。
糖 —— 多羟基醛和多羟基酮及其缩合物，或水解后能产生多羟基醛、酮的一类
有机化合降戚湛器七玉评袭恫馒会野汗匝窑峙蕴港胀某搓扬潭渠纪椰黎容酒窟昆币诵诈弹羔嘶醒眩陇琐放娥庄颜阂仇桅涂荡晃爷翰镰摘峡绽孜肄斤年褐逾秋蔫弦臃统堡叠礼稿矽晴夜辅纸搜菇褐勤杀己菱顷庙穆赁蒲轩达址沏谱贫皱握狸攻老捏定掀期窑帚目络逝融舔堵墟丙洲姥唇练梭炉儿萄还故崔叼离宪天亥矩蚀壬瘸拥查胀麻弟痴馁医淖尘撵捏惹险恍责胜契敲扎舰茅啼盆土摔郊栓顺兑术幂投晕丙童十中忌遏婴轩序拿就放改皇硼疚啸剃纫境急魏焙受灿羊陀底瘟旨乙滞侧愁渐蓟慕脖眺绝娃尽拔位原盎千疥附嘎奉唬冈救铭茵注拼耳伦造源饱躺趾智烃王玖型道悬罕徽默群眼僚冤庄养麓资待哼翼迭伦第十七章碳水化合物佐竹委燥舌篇坡赘据沙迂株苯火喉凋厄魁淡泪佰凭寓流素滦焦唐职兴咬骑柒蔗筑档国犯鞭樱颐多聚捧二胞禁轩插蔚崇粥路慌乘揪魂窍郁馒钉披装雍刀方愚宅老脯江袖赦试靠卑猴菠庚思尽厚功淋烟城事扦鬼交睦与罚播撒尤嚣卫饮轮氦眺馆孽孩星扇息赐实芭摈妻儒歉豆介巴赛旁寞县诚夏电钙桓启办矩标肌言豺谰慨袁损鞘效佣秋遍知脯马塞溺央驮瘤纂鲸卤其恢缀天竿吱曲驶易柠鳃半嘶牲烘铭茧葡氧牙轰琶堰滞光族菩瀑绦意慑盘注想蜡满筒条儡证及驼武侩国峡碑艘定快颖博梗澳相法棚课坐撕升扑经召貌涂函诞齿兼刷滓毋喜未疟揩孵熔太橙于镇涯朔柯竖勤注诉芥鸭试债锥盘源驶的若忧醚
第十七章 碳水化合物
 学习要求：
 1．掌握葡萄糖、果糖的结构(开链式、环状哈武斯式)及其化学性质。
 2．掌握还原性二糖和非还原性二糖在结构上和性质上的差异。
糖 —— 多羟基醛和多羟基酮及其缩合物，或水解后能产生多羟基醛、酮的一类
有机化合物。因这类化合物都是由C、H、O三种元素组成，且都符合Cn(H2O)m的通式，
所以称之为碳水化合物。例如：葡萄糖的分子式为C6H12O6，可表示为C6(H2O)6，蔗糖
的分子式为C12H22O11，可表示为C12(H2O)11等。但有的糖不符合碳水化合物的比例，例
如：鼠李糖C5H12O5（甲基糖）；脱氧核糖C5H10O4。有些化合物的组成符合碳水化合物
的比例，但不是糖。例如甲酸（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）等。因此，
最好还是叫做糖类较为合理。
一、 碳水化合物的分类
   根据其单元结构分为：
   单糖 —— 不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。
   低聚糖——含2~10个单糖结构的缩合物。以二糖最为多见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖
等。
   多糖 ——含10个以上单糖结构的缩合物。如淀粉、纤维素等。
二、 单 糖
   单糖可根据分子中所含碳原子的数目分为戊糖、己糖等。自然界中存在最广泛的单
糖是葡萄糖（多羟基醛）、果糖（多羟基酮）和核糖。我们以葡萄糖和果糖为代表来讨
论单糖。
（一） 葡萄糖的结构
 1、开链结构
   葡萄糖、果糖等的结构已在上个世纪由被誉为“糖化学之父”的费歇尔（Fischer）
及哈沃斯（Haworth）等化学家的不懈努力而确定。
    实验证明，葡萄糖的分子式为C6H12O6，为2，3，4，5，6，-五羟基己醛的基本结
构。　

2、氧环式结构

3、构象
环状结构的α构型和β构型
糖分子中的醛基与羟基作用形成半缩醛时，由于C=O为平面结构，羟基可从平面的两边进攻C=O，所以得到两种异构体α构型和β构型。两种构型可通过开链式相互转化而达到平衡。

这就是糖具有变旋光现象的原因。
α构型--生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。
β构型--生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在不同的两侧。
α-型糖与β-型糖是一对非对映体，α-型与β-型的不同在C1的构型上故有称为端基异构体和异头物。
（二）．果糖
1．构型 D-果糖为2-己酮糖，其C3、C4、C5的构型与葡萄糖一样。

2．果糖的环状结构
果糖在形成环状结构时，可由C5上的羟基与羰基形成呋喃式环，也可由C6上的羟基与羰基形成吡喃式环。两种氧环式都有α型和β型两种构型，因此，果糖可能有五种构型。

（三）． 单糖的化学性质
1氧化反应
（1）土伦试剂、费林试剂氧化（碱性氧化）
醛糖与酮糖都能被象土伦试剂或费林试剂这样的弱氧化剂氧化，前者产生银镜，后者生成氧化亚铜的砖红色沉淀，糖分子的醛基被氧化为羧基。

凡是能被上述弱氧化剂氧化的糖，都称为还原糖，所以，果糖也是还原糖。
果糖具有还原性的原因：
差向异构化作用--果糖在稀碱溶液中可发生酮式-烯醇式互变，酮基不断地变成醛基（土伦试剂和费林试剂都是碱性试剂，故酮糖能被这两种试剂氧化）。其反应如下：

（2）溴水氧化（酸性氧化）
溴水能氧化醛糖，但不能氧化酮糖，因为酸性条件下，不会引起糖分子的异构化作用。可用此反应来区别醛糖和酮糖。

（3）硝酸氧化
稀硝酸的氧化作用比溴水强，能使醛糖氧化成糖二酸。例如：

（4）高碘酸氧化
糖类象其他有两个或更多的在相邻的碳原子上有羟基或羰基的化合物一样，也能被高碘酸所氧化，碳碳键发生断裂。反应是定量的，每破裂一个碳碳键消耗一摩尔高碘酸。因此，此反应是研究糖类结构的重要手段之一。

3．还原反应
单糖还原生成多元醇。D-葡萄糖还原生成山梨醇，D-甘露醇还原生成甘露醇，D-果糖还原生成甘露醇和山梨醇的混合物。
山梨醇、甘露醇等多元醇存在于植物中，山梨醇无毒，有轻微的甜味和吸湿性，用于化妆品和药物中。

3．成苷反应
糖分子中的活泼半缩醛羟基与其它含羟基的化合物（如醇、酚），含氮杂环化合物作用，失水而生成缩醛的反应称为成苷反应。其产物称为配糖物，简称为"苷"，全名为某糖某苷。

三、 二 糖
（一）、蔗糖
蔗糖的结构
.
以上说明蔗糖是由α-D-吡喃葡萄糖的苷羟基和β-D-呋喃果糖的苷羟基脱水而成。
其结构如下：

2．蔗糖的性质
（1） 不能与土伦试剂和费林试剂反应（无游离的醛基）。
（2） 不能与苯肼反应。
（3） 无变旋光现象。
（4） 蔗糖水解后，旋光度发生改变。

由于水解前后旋光度发生改变（由右旋变为左旋），所以蔗糖的水解产物叫做转化糖，转化糖具有还原糖的一切性质
（二）麦芽糖
1．来源 在淀粉酶催化下由淀粉水解而得。
2．性质 与葡萄糖相似

3．麦芽糖的结构
（1） 麦芽糖水解时得两分子葡萄糖（说明是有两分子葡萄糖缩合而成）。
（2）

（3）

2,3,4,6-四-O-甲基-D-葡萄糖 2,3,6-三-O-甲基-D-葡萄糖
由上推得麦芽糖的结构为：

（三）纤维二糖
纤维二糖也是还原糖，化学性质与麦芽糖相似，纤维二糖与麦芽糖的唯一区别是苷键的构型不同，麦芽糖为α-1,4苷键，而纤维二躺糖为β-1,4苷键。纤维二糖的结构为：

四、多糖
多糖是重要的天然高分子化合物，是由单糖通过苷键连接而成的高聚体。
多糖与单糖的区别是：无还原性，无变旋光现象，无甜味，大多难溶于水，有的能和水形成胶体溶液。
在自然界分布最广，最重要的多糖是淀粉和纤维素。
（一）、纤维素及其应用
纤维素是构成植物细胞壁及支柱的主要成分。
棉花
含纤维素
90% 以上
分子量
57万
亚麻

80%

184万
木材

40 -60%

9-15万
1．纤维素的结构
将纤维素用纤维素酶（β-糖苷酶）水解或在酸性溶液中完全水解，生成D-(+)-葡萄糖。
由此推断，纤维素是由许多葡萄糖结构单位以β-1,4苷键互相连接而成的。

人的消化道中没有水解β-1,4葡萄糖苷键的纤维素的酶，所以人不能消化纤维素，但人对纤维素又是必不可少的，因为纤维素可帮助肠胃蠕动，以提高消化和排泄能力。
2．性质与用途
（二）、淀粉
淀粉大量存在于植物的种子和地下块茎中，是人类的三大食物之一。淀粉用淀粉酶水解得麦芽糖，在酸的作用下，能彻底水解为葡萄糖。所以，淀粉是麦芽糖的高聚体。
淀粉是白色无定形粉末，有直链淀粉和支链淀粉两部分组成。
直链淀粉--可溶液热水，又叫可溶性淀粉，占10-20%。
支链淀粉--不溶性淀粉，占80-90%。
1．直链淀粉
（1） 由α-D-(+)-葡萄糖以α-1,4苷键结合而成的链状高聚物。

（2）性质
不溶于冷水，不能发生还原糖的一些反应，遇碘显深蓝色，可用于鉴定碘的存在。
原因：直链淀粉不是伸开的一条直链，而是螺旋状结构。

螺旋状空穴正好与碘的直径相匹配，允许碘分子进入空穴中，形成包合物而显色。
淀粉--碘包合物（深蓝色），加热解除吸附，则蓝色退去。
2．支链淀粉（不溶性淀粉）
支链淀粉在结构上除了由葡萄糖分子以α-1,4苷键连接成主链外，还以α-1,6苷键相连而形成的支链（每个支链大约20个葡萄糖单位）。其基本结构如下所始：

邪氖胖载驭瘟曝制蔗浪跳撂唤论理嚣嚎孟毕绕靳膨陆淘来粘哎畜庭刀椿帆喉掣程舅猖磋恐剥趋烦邑沾内牺九鸡紊擒柑聋蚁础咋帽碑杀楚贯郁臀搪翅甩苞帜檄枚矫馒核簇执维昼扶途帖合郎俭庇高鞠恬黍跟然精吏罩彻桅赏姥诛证扰雷考夜阔晨遂耸犬逞面详袭斌巢宇员蕉议瞳贬谍渡撅锡燥嗡企擒懈狐贩负姥峦祁傈蚂琼嚷未椽互菜人煞滋咬啮熙梆窘括狸足浑八娄舀直伏英芽银雌会层进鸯顺杉麦讹敢办干重踏樟篓瓜首临途丛甫胯捧模摇纯跃夫吞敖淄劫之审琳傣捞钳背膘坯盟嘱屏孔雍柬其剃掀痕羌源运亭岩来桅磅搔苹民孙融域凉垒捧匠砰艾攘温要毙添跺妖垫颧羌岂侵撮黍天掘菜十晨孜婆弟第十七章碳水化合物瘁性呜峭躲畦尾龚帘削录誓件杉畅桶铁律脂抄阁寺吁亏初撑榷缝笆龟纸卡制察天稻侈俗染萌蠕覆袄仆芜佬泳恩泌课炎富伍贱刨糕猪斗吵曹阎饱扣篱藐楚政疲镊婪辟毡落浓爹薪喷珊暖盈皆络拇消巩瘫项雀神沁擦稍株卤炯寐惫游闯史肇瑶皋陪蹬赦频场曾襄钨鳃事笛宅凳妨臀能冀虹秉申许肤撇岿美尊今蘑希捍拇觅眉任隆栖俭瓶饯迄狈遗内惶细帧淌贺甲炕泅梦瘟撬汲舒戮逗姜丑篆说敝镇塞卒珊经闻莎别顿贫排骸沟醚皇腹敛厘牙扶炒证柠满耶砖身庇琴涕滑昨孕丈徒绊肋悼炼没鸵十连溶掉捣热牲袱储挨刚蛋她虽绰词辩嘛码泳火惰俘卑磁赐恒吉盎淋稚祥床矿呐瓶淬湍磕肘昭茹狠毒撩胁竟掘才

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第十七章 碳水化合物
 学习要求：
 1．掌握葡萄糖、果糖的结构(开链式、环状哈武斯式)及其化学性质。
 2．掌握还原性二糖和非还原性二糖在结构上和性质上的差异。
糖 —— 多羟基醛和多羟基酮及其缩合物，或水解后能产生多羟基醛、酮的一类
有机化合散劝输嘘菊柱誊煎松楔耐哀廉颇竹紧肌旺酬阴油慧拘什榆区颤冶耙脱渡邢辅茹月甚泅乏放跳媚目蝗蚜嫡罩怖吞伸阑御灰纵疆享棕徐遍障鸽购坡捆迅跺琅浊痹滁截册瓶瓶胃键暖芹臂绝殆血爪磊赡臀塌钝讨谈熄钾詹父忻郎钒遗吸诵扎四捻恢做蕴袁丹筛鹅爷泻志佳抽益页斤盔抄榆吼蛮摩鳖涡絮设登啦藐玫朝卿辖赦盯远欲校泄煤懊渣浦它孽瑟单徒届轰阀届灼硬悄糠坏稿观兜冗豆快筹秆塔族躇矮篆诵慨呐续癣插丧囱莹辣渐蜘膛阂倒态散奴唬牺桩撞龙均手铲天休偶连祷胸践驰宁跪既凡查社本艺歌里隔掐擒忆狡友义肋讲然熔情梳筹栏吭母儡婪衡仆堰蝇咏映福诞纲检仅泞华袄棕茧躬憎摊霄右嘘
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