第十三章 碳水化合物讲义教材.ppt

第十三章第十三章 碳水化合物碳水化合物CarbohydratesCarbohydrates 单 糖 MonosaccharidesMonosaccharides 二 糖 DisaccharidesDisaccharides 多聚糖 PolysaccharidesPolysaccharides1植物 nCO2 + m H2O Cn(H2O)m动物Cn(H2O)m + nO2 nCO2 + m H2O + 能量 碳水化合物又称做糖，是自然界存在最广泛 一类有机化合物它们是绿色植物光合作用的主要产物2糖的定义及分类：定义：多羟基醛或酮以及通过水解产生这些醛酮以及通过水解产生这些醛酮的物质葡萄糖Glucose果糖Fructose 3四、多糖(Polysaccharides)Polysaccharides)：水解后生成几百到几千个单糖分子的糖例如淀粉、纤维素等三、低聚糖、寡糖(Oligosaccharides) ) ：水解后生成3-10个单糖分子的糖5、单糖monosaccharidesosaccharides最小的酮糖最小的醛糖单糖醛糖酮糖丙醛糖丁醛糖己醛糖己酮糖6第一节 单糖的结构 一、单糖的构型7(1) 相对构型的确定 凡离羰基最远的C*构型与D-甘油醛相同者为D型，反之为L型。

8要求掌握的单糖 D-葡萄糖与D-甘露糖在构型上只有C2构型不同，称为差向异构多个手性碳的非对映体，彼此间只有一个手性碳原子的构型不同，而其余的都相同者，称为差向异构体9二、环状结构1、单糖的变旋现象（Mutarotation ） 一个有旋光的化合物，放入溶液中，它的旋光度逐渐变化，最后达到一个稳定的平衡值，这种现象称为变旋现象10 (1)D-葡萄糖只能与一个醇（甲醇）形成缩醛 (2)不与NaHSO3反应 (3)能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、HCN、Br2、 水等发生反应葡萄糖的其它特性葡萄糖的链式结构无法合理解释上述各种特性11HOCH2CH2CH2CHOHOCH2CH2CH2CH2CHO12原则：把成环的C、O画成六（五）角环，一般，“O”放 在后右上方：若C顺时针编号，遵循“左上右下”原则；D型糖尾基在上，L型糖尾基在下若C逆时针编号，排列相反2、单糖的环状结构和 Haworth式13Close ring 异头碳63.6%36.4%14葡萄糖的存在形式-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖15163、单糖的构象以葡萄糖为例：类似环己烷：-D-(+)-Glucopyranose -D-(+)-Glucopyranose 17第二节 单糖的构性分析 结构分析 单 糖OH脱水(显色)氧化 酯化氧化还原成脎半OH成苷-H异构化 181、弱氧化剂氧化斐林试剂 or 吐伦试剂 or 本尼迪特试剂 第三节 单糖的性质一、氧化反应D-葡萄糖酸Gluconic acidD-葡萄糖Glucose19还原糖凡是对斐林试剂、吐伦试剂、本尼 迪特试剂呈正反应的糖。

非还原糖呈负反应的糖 单糖都是还原糖202、 用溴水氧化Br2-H2O pH=5D-葡萄糖酸Gluconic acid酮糖不能被氧化D-葡萄糖Glucose213、 用硝酸氧化稀HNO3D-葡萄糖二酸D-Glucaric acidD-葡萄糖Glucose22H2,Ni,or NaBH4D-葡萄糖醇（L-山梨糖醇）二、 加成反应1、单糖的还原Glucose23HCND- arabinose2、与HCN的加成 可以用来确定单糖的相对构型 可以转化为高级糖用途：24差向异构化在弱碱性条件下，糖中与羰基相邻的不对称碳原子的构型发生变化三、异构化反应原因具有H的醛、酮、酮酸在一定条件下存在互变异构在弱碱性条件下， H可以部分转变为烯醇式25差向异构化D-果糖弱碱如吡啶、三级胺等（差向异构化）D-甘露糖烯二醇D-葡萄糖26四、 形成糖脎（Osazone） 一分子糖和三分子苯肼反应，在糖的1,2-位形成二苯腙（称为脎）的反应称为成脎反应27D-GlucoseD-mannose D-Fructose HC=O HOHHOH HOH HOH CH2OH HC=OHOHHOH HOH HOH CH2OH CH2OH C=OHOH HOH HOH CH2OH N-NH CH = C=HOH HOH HOH CH2OHThe same osazone N-NHH2N-NHIn excess28为什么反应成糖脎后就不再反应了？ 反应成脎后，可以借助氢键形成一个较为稳定的六元环螯合物。

u分离提纯（晶形好，易提纯）u鉴别糖的类型（有特定的熔点）u研究糖的构型u(C-2差向异构体及互变异构体形成相同脎)29五、 形成糖苷（GlycosideGlycoside） 糖苷(也称为配糖体): 环状糖的半缩醛羟基能与另一分子化合物中的羟基、氨基或硫羟基等失水，生成的失水产物 葡萄糖苷由葡萄糖衍生的糖苷;失水时形成的键叫苷键30（1）生成（2）性质31六、羟基的反应单糖分子中的羟基与酸反应生成酯反应 -D-吡喃葡萄糖五乙酸酯 -D-吡喃葡萄糖1,2,3,4,6-五乙酰基-D-吡喃葡萄糖Penta-O-acetyl-D-glucopyranose1、酯化（EsterEster）3233 - -D-1-D-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 - -D-6-D-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 - -D-1-D-1-磷酸果糖磷酸果糖 - -D-1,6-D-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖34 (CH3O)2SO2/NaOH，CH3I/Ag2O甲基-2,3,4,6-四-O-甲基-D-吡喃葡萄糖苷2、成醚（ether）35酚/浓H2SO4蒽醌/浓H2SO41、所有的糖紫色物质蓝色物质2、酮糖间苯二酚浓HCl红色物质快3、醛糖间苯二酚浓HCl两分钟内不显色36 二糖 (Disaccharides）定义：由两分子相同或不同单糖通过苷键连接而成的化合物。

还原性二糖：麦芽糖，纤维二糖，乳糖 非还原性二糖：蔗糖，海藻糖37（1）麦芽糖是淀粉水解的产物麦芽糖水解产生一 分子-D-吡喃葡萄糖和一分子D-吡喃葡萄糖2） 麦芽糖分子中保留了一个半缩醛羟基,是还原糖一、 麦芽糖（MaltoseMaltose）成苷部分未成苷部分38（1）纤维二糖是纤维素水解的产物纤维二糖水解产生一 分子-D-吡喃葡萄糖和一分子D-吡喃葡萄糖2）因为整个分子中保留了一个半缩醛的羟基,能与吐伦、 斐林,本尼迪特试剂反应,所以是还原糖(reducing sugar)D-吡喃葡萄糖D-吡喃葡萄糖二 、纤维二糖（CellobioseCellobiose） -1,4 -苷键39（1） 乳糖 -D-吡喃半乳糖 + D-吡喃葡萄糖（2）有变旋现象，是还原糖（reducing sugar） 三、 乳糖 (Lactose)Lactose) -1,4 -苷键H3O+40（1）蔗糖 -D-吡喃葡萄糖+-D-呋喃果糖（2）无变旋现象，所以是非还原糖四、 蔗糖 (SucroseSucrose)-1,2-苷键 -2,1-苷键H3O+41 多糖 (Polysaccharides)Polysaccharides) 均多糖杂多糖一一种单糖两种以上单糖或单糖衍生物水 解4.性质: 多糖没有甜味，没有变旋现象，没有 还原性，亦无成脎反应。

1. 定义：由数百上千个单糖分子以苷键连结聚 合而成 的高分子化合物2. 水解： 多糖 单糖（最终产物） 3. 分类 42一、淀粉 (Starch)Starch)I2进入螺旋圈生成蓝色物质I2进入螺旋圈生成紫红色物质2. 结构： 初级 螺旋状结构 高级 立体结构1. 直链淀粉（Amylose） 200980个-D-葡萄糖，通过-1,4苷键连结成直链状（非线形），靠氢键维持，每周有6个葡萄糖分子组成43直链淀粉 -1,4 glycosidic linkage442. 支链淀粉（Amylopectin）45 支链淀粉是支链淀粉是-葡萄糖的聚合物葡萄糖的聚合物 ，分子中有1,4- ,1,6- 两种糖苷键 -1,4 linkage-1,6 linkage-1,4 linkage461、水解淀粉的性质：2、与碘显色直链淀粉与碘反应呈蓝色，支链淀粉与碘反应成紫色47二、纤维素（CelluloseCellulose） -1,4 linkage 自然界分布最广的天然高分子化合物，构成所有活的植物的细胞壁纤维组织结构：以-1，4苷键连结-D-葡萄糖成线状结构48结构特点：无分支，60个纤维素分子 胶束 网状结构 麻绳状氢键定向排列49性质：稳定，机械强度大，不溶于水，不溶于弱碱、弱酸，难水解，无还原性。

50H3O+ partially hydrolysis H3O+ 纤维二糖（Cellobiose） D-(+)-葡萄糖D-(+)-Glucose 51 纤维素也可变成某些衍生物加以利用 根据混酸的组成和反应时间的不同，生成物中平均每个葡萄糖单元含有的ONO2个数也有差异若为2.12.5，则为胶棉(collodion)；若为2.52.7，则为火棉(guncotton, celloidin)52醋酸纤维素： 酯化的程度随试剂的浓度和反应条件的不同而异工业上一般使用二醋酸酯来制造人造丝、胶片、塑料等53 羧甲基纤维素钠为白色粉状物，俗称化学浆糊粉对热和光很稳定，在水中能形成透明的粘性胶状物用于纺织、印染、造纸、橡胶、医药等工业羧甲基纤维素钠：54 三、糖原（Glycogen)Glycogen) 动物淀粉 人体含量：400 g，颗粒形式存在于肝细胞和肌肉 组织，由食物消化的葡萄糖转化而成 鉴 别： I2 + 糖原(白色粉末) 紫红色55。