有机化学第十四章糖类化合物

《有机化学第十四章糖类化合物》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十四章碳水化合物【基本要求】1、了解碳水化合物的分类和概念。2、了解单糖的旋光异构体及构型。了解葡萄糖和果糖的开链结构、环状结构及哈武斯式。3、掌握单糖化学性质。4、了解非还原性及还原性二糖的结构特征掌握其化学性质。5、了解多糖的概念及生物大分子的结构特点。了解重要的多糖结构及化学性质。碳水化合物的元素组成——C、H、O。三种元素中H:O=2:1，相当于H2O中的H:O比。碳水化合物因此而得名，并赋予下面通式：Cn(H2O)m事实上，碳水化合物并不是以C和H2O的形式存在的。如：鼠李糖——C6

2、H12O5，其结构与性质均与碳水化合物相同，但却不符合上面的通式。HCHO=CH2O；CH3COOH=C2(H2O)2符合上面的通式，但它们却不是糖。可见沿用至今的碳水化合物这一名称已失去了原来的涵义。碳水化合物如：糖、淀粉、纤维素等，都是天然有机化合物，它们对维持动植物的生命起着重要的作用。人类自身没有生产碳水化合物的本领。植物可通过光合作用产生糖。碳水化合物碳水化合物现在的涵义：从结构上看，碳水化合物系指多羟基醛或多羟基酮以及水解后能生成多羟基醛或多羟基酮的一类化合物。1.单糖（monosa

3、ccharides）：不能再水解为更小分子的多羟基醛和多羟基酮。如葡萄糖、果糖等。2.低聚糖（Oligosaccharides）：能水解为二、三个或几个单糖的碳水化合物。如：蔗糖、麦芽糖、棉子糖等。3.多糖（polysaccharides）：水解后能生成若干分子单糖的碳水化合物。如：淀粉、纤维素。§14-1碳水化合物的分类§14-2单糖因含—CHO，故属醛糖因含C=O，故属酮糖按分子中所含碳原子数目还可分为：四碳糖（丁糖）；五碳糖（戊糖）；六碳糖（己糖）其中最重要的是：戊糖：核糖；己糖：葡萄糖,

4、果糖。最简单的单糖是三碳糖。一、单糖的结构1、葡萄糖的结构（1）开链式结构若用D/L标记法又如何进行标记呢？以离－CHO最远的*C上的－OH与甘油醛比较，若与D–甘油醛构型相同则为D–型；与L–型甘油醛构型相同的则为L–型。若为酮糖，则以离C=O最远的*C上的－OH为标准进行比较。元素分析得知葡萄糖的分子式为C6H12O6，那么分子中这些原子是怎样结合的呢？经典研究法是这样进行的：葡萄糖结构的研究确定过程：（2）氧环式结构：葡萄糖的开链式结构固然可以清楚地表明分子中各原子的结合次序、解释某些化学

5、性质，然而它无法解释下面的事实：结论：为己醛糖。其结构式为：①不与品红醛试剂反应、与NaHSO4反应非常迟缓（这说明单糖分子内无典型的醛基）。②单糖只能与一分子醇生成缩醛（说明单糖是一个分子内半缩醛结构）。③变旋光现象，如：在D–(+)–葡萄糖中可分离出两种结晶形式，其物理性质如下：新配溶液放置[α]D逐渐减少至52°[α]D逐渐增高至52°象这种单糖溶液的[α]D随时间的变化而改变，最后达到一个定值的现象，叫做变旋光现象。既然葡萄糖的开链式结构不能解释这一现象，说明它不是葡萄糖的唯一结构形式，

6、还有其它的存在形式，1925~1930年，由X射线等现代物理方法证明，葡萄糖主要是以氧环式（环状半缩醛结构）存在的。a．结构式b．环状结构的α构型和β构型葡萄糖分子中存在的－CHO和－OH两种基团，对结构的研究起了重要作用，它使人们联想到了羟醛缩合反应。那么，葡萄糖分子中的－CHO与－OH也可在分子内缩合生成具有五元或六元环的分子内半缩醛，即：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

7、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。c．环状结构的哈沃斯式（Haworth）透视式糖的半缩醛氧环式结构不能反映出各个基团的相对空间位置。为了更清楚地反映糖的氧环式结构，哈沃斯透视式是最直观的表示方法。将链状结构书写成哈沃斯式的步骤如下：将碳链向右放成水平，使原基团处于左上右下的位置。②将碳链水平位置弯成六边形状。③以C4-C5为轴旋转120°使C5上的羟基与醛基接近，然后成环（因羟基在环平面的下面，它必须旋转到环平面上才易与C1成环）。β-型α

8、-型因δ－氧环式的骨架与吡喃环相似，故又将具有六元环的糖类称为吡喃糖。同理，将具有五元环的糖类称为呋喃糖。（3）构象式那么又怎样解释平衡体系中β－异构体的含量较多这一现象呢？2、果糖a．构型b．果糖的环状结构二、单糖的化学性质1、氧化反应单糖可被多种氧化剂氧化，而表现出还原性。其氧化产物因所用氧化剂的不同而异。a.溴水氧化b.弱氧化剂——Fehling试剂和Tollens氧化酮不能与上述试剂作用，而酮糖却可以与Fehling试剂和Tollens作用呢？如：顺–烯醇式反–烯醇式D–(+)–葡萄糖果