收稿:2006年10月,收修改稿:2006年12月 3天津市自然科学基金项目(N o.05Y F JM JC09600)资助33通讯联系人 e 2mail :zhang wh1@https://www.doczj.com/doc/bd17842757.html,
非糖类化合物合成碳环糖
3
赵传生 张卫红
33
曾 弦 冯亚青
(天津大学化工学院 天津300072)
摘 要 碳环糖是一类呋喃或吡喃糖环中的氧原子被亚甲基取代后形成的糖类似物。碳环糖作为糖类
化合物的类似物,和糖类化合物有着不同的活性和稳定性,已经引起了人们的广泛关注。本文综述了从非糖类化合物合成五元及六元碳环糖研究的最新进展。重点介绍了以环二烯基硅烷、奎宁酸、降冰片烯等碳环化合物为原料合成碳环糖的进展。
关键词 碳环糖 非糖类化合物 碳环化合物 合成中图分类号:O62911;O621125 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2007)0921357214
C arbasugars Synthesis from N on 2C arbohydrate Sources
Zhao Chuansheng Zhang Weihong
33
Zeng Xian Feng Yaqing
(School of Chemical Engineering ,T ianjin University ,T ianjin 300072,China )
Abstract Carbasugars ,carbocyclic analogues of true sugars ,are com pounds in which the ring 2oxygen of furanoid or pyranoid sugars is replaced by methylene group.As carbohydrate mimics ,carbasugars are currently attracting great interest because their reactivity and stability differs enorm ously from those of carbohydrates.In this paper ,recent development in furanoid and pyranoid carbasugars synthesized from non 2carbohydrate s ources is reviewed.Synthesis with carbocyclic com pounds ,such cyclodienylsilane ,quinic acid and norbornene ,etc ,as starting materials is discussed in detail.
K ey w ords carbasugars ;non 2carbohydrates ;carbocyclic com pounds ;synthesis
1 引言
碳环糖(carbasugars )是一类呋喃或吡喃糖环中的氧原子被亚甲基取代后形成的糖类似物,又称为支链肌醇。它属于pseudosugars 类化合物
[1—3]
,其合
成研究可以追溯到上世纪60年代。自1966年
McCasland 等[4]
首次合成了carba 2β2D L 2古罗吡喃糖和carba 2α2D L 2半乳吡喃糖以来,碳环糖因具有较好的化学稳定性与糖转移酶抑制剂等活性
[3]
,越来越
引起人们的关注,已有综述报道[5,6]
。
N 2脂酰基鞘氨醇的5α2碳环糖类似物是葡萄糖脑苷酶的有效抑制剂;G DP 2岩藻糖的碳环糖类似物
(化合物A )具有明显的抑制α(1→3,4)岩藻糖转移
第19卷第9期2007年9月
化 学 进 展
PROG RESS I N CHE MISTRY
Vol.19No.9
Sep.,2007
酶的活性,其活性高于G DP 2岩藻糖[2]
。一些碳环糖
核苷类化合物(化合物B )[7]
及其含氟不饱和碳环糖衍生物具有抗病毒等生物活性。目前,阿卡波糖(acarbose )和伏格列波糖(Vog 2libose )是已上市的用于治疗糖尿病的有效药物。
Ogawa 研究组对碳环糖的合成研究进行了综述
报道[1,3]
。糖类化合物因其结构相似性,是合成碳环
糖的理想原料,合成综述文献已有报道[8—10]
。近年来,碳环糖的合成研究仍然十分活跃,尤其是从非糖类化合物的合成研究非常迅速,极大地拓展了该类化合物的合成途径,使碳环糖的合成研究呈现了崭新的局面。本文将对近年来以非糖类化合物为起始物合成五元和六元碳环糖的研究进展进行综述。
2 碳环糖的合成方法
糖类化合物狭义的定义是指多羟基的醛或酮;
广义上也包括奎宁酸、莽草酸、环己六醇等。它们都含有相应的碳环而没有醛或酮基,故我们把它们归为非糖类化合物。经过40年的努力,从非糖化合物合成碳环糖的方法不断发展,所采用的非糖化合物原料种类繁多,但大部分为碳环化合物。按照不同的非糖类化合物作为起始原料,主要分为以下7类。211 从环二烯硅烷类化合物合成
Landas 等在研究环二烯基硅烷经不对称合成制备多羟基环烷类化合物[11,12]
的基础上设计了通过控
制C5羟甲基的构型合成碳环糖(Scheme 1)[13,14]
。环二烯基硅烷4的不对称合成研究主要集中在两个
Scheme 1
方面:(1)亲核试剂E +
(包括Sharpless 不对称二羟基化)和对映异构双键反应的差别;(2)非对映面的立体选择性即反应产物和硅基处于anti 面(Scheme 2)[11]
。反应产物中的硅基比较容易通过氧
化得到羟基[15—17]
,同时碳环4或5位的构型可以通过立体控制制备。
Scheme 2
Angeland 等
[14]
以叔丁基二甲基硅基22,52环己
二烯6为原料,经过环丙烷化后开环引入C5羟甲基从而合成碳环糖。以(DH Q )2PY R 为手性配体,化合
物6经Sharpless 不对称二羟基化生成二醇,苄基化
得单一对映体7(71%ee )。在Furukaua 条件下[18]
,环丙烷化生成与硅基anti 面的单一化合物8。用NIS 和NBS 分别使环丙烷开环同时脱去硅基得到9和10。保护C7亚甲基,以OsO 4催化双键合成syn 2二醇化合物,然后Fleming 氧化脱C7保护[16]
得苄基保护的环己烷类化合物12,脱苄基后乙酰化得
carba 2β2L 2阿卓吡喃糖的五乙酰衍生物13
(总收率
23%)(Scheme 3)。作者还通过[2,3]Witting 2
σ重排做为构建C5羟甲基的构型的方法合成了carba 2α2半乳吡喃糖。
Scheme 3
22脱氧葡萄糖基锂和碳环糖中的醛基通过亲
核加成可以合成carba 2C 2二糖,且生成唯一的异头物[19]
。以烯丙基硅烷14为原料,用Cu (Ⅰ)OT f 和重氮乙酸乙酯环丙烷化得单一化合物15。OsO 4催化二羟基化,保护得16a ,16b 。用CsF 处理,脱硅基并
开环生成酯类化合物17。OsO 4催化生成syn 2二醇,保护得二异丙叉酯18。还原酯基成羟甲基,然后
?
8531?化 学 进 展
第19卷
S wern 氧化伯醇得醛19。醛19和22脱氧葡萄糖基锂
(化合物20和n 2Bu Li 制备)亲核加成得3种碳环二
糖混合物(收率74%),不分离直接氧化得酮混合物(1∶1),然后分离得酮21a (总收率15%)和21b (总收
率13%)(Scheme 4)[19,20]
。
Scheme 4
2005年,R oberts on 等
[21]
研究了以环己二烯硅
氧醛化合物为起始物,
经过热烯醛转移反应合成碳环糖的方法。在研究中发现:(1)反应产物具有较高的立体选择性和产物的构型可以预测(syn 2二醇);(2)反应过程是热反应,不需要Lewis 酸作催化剂而且反应底物可以是带有各种官能团的侧链化合物。加热α2硅氧醛22发生热烯醛转移反应制备单一的二醇化合物23(收率86%)。然后经过异丙叉保护,环加成、还原、二苄基化、不对称二羟基化解等反应步骤得化合物30(6步收率44%)。邻二羟基化合物30用NaI O 4氧化断链NaBH 4还原合成了carba 2半乳
吡喃糖的四苄基衍生物31(收率77%)(Scheme 5)
。
Scheme 5
212 从奎宁酸和莽草酸合成
近年来,以奎宁酸和莽草酸为起始化合物合成
碳环糖的研究十分活跃。以奎宁酸和莽草酸为原料合成碳环糖,不需要生成新的碳2碳键,仅仅是改变碳环上碳的氧化态。
Shing 等
[22,23]
以奎宁酸32为原料分别合成了
carba 2α2D 2葡萄吡喃糖和carba 2α2D 2甘露吡喃糖(Scheme 6)。由奎宁酸合成二醇33[24,25],苄基化保护得二苄基醚34。34经过硼氢化反应,H 2O 2氧化,乙酰
化得到酯35。化合物35脱去环亚己基保护,经过
C orey 2W inter 反应[26]
,脱去羟基得烯36。再以OsO 4为
催化剂,选择性二羟基化高收率地合成了cis 2二醇
37,经脱乙酰基,氢解得carba 2α2D 2葡萄吡喃糖38(收
率81%)。另一分支是用过氧甲酸氧化36生成环氧化物,然后以NaOH 水解生成化合物39,氢解得carba 2α2D 2甘露吡喃糖40(收率45%)(Scheme 6)。
2003年,G onz ález 等[28]
以奎宁酸为原料,先合
成关键中间体内酯41[27]
,然后经过环氧化物合成碳环糖。内酯41碳酸钾处理,分离得羟基内酯42(收率65%)。用间氯过氧苯甲酸氧化42得到单一环氧化物43。硼氢化锂还原生成醇44,同时发生硅基1,22迁移(从叔醇迁移到伯醇)。TFA 水解,同时除去伯羟基上的保护基,分离得碳环糖45(收率42%)和
?
9531?第9期赵传生等 非糖类化合物合成碳环糖
Scheme 6
46(收率45%)(Scheme 7)[28]
。以OsO 4为催化剂处
理内酯42得化合物47和48。内酯47用硼氢化锂还原生成49,然后水解得化合物50(收率99%)。硼氢化锂还原内酯48,得到51a 和51b ,在还原时,因为硅基易发生迁移,得到混合物51a 和51b(延长反应时间,51b 增加)。51a 和Π或51b 脱去保护即得碳
环糖52(收率91%)(Scheme 7)[28]
。在羟基化中,从
si 面反应得到内酯47;而从re 面进攻得到内酯
48
[29]
。实验表明,以OsO 4ΠNM O
为氧化剂主要得产
物内酯47(47∶48=61%∶18%);以OsO 4ΠNaI O 4为氧化剂,主要得产物内酯48(47∶48=12%∶55%)。
2001年S ong 等[30]
报道了以(-)2莽草酸53为原料经过K ellogg ’s 反应、不对称二羟基化等反应合成了carba 2阿卓糖的五乙酰化产物54。莽草酸53经过酯化、异丙叉化生成55(收率91%);羟基和三氟甲磺酸酐反应得到三氟甲磺酸酯56(收率98%),
然后经过K ellogg ’s 反应[31]
生成二烯酯57(
收率
Scheme 7
81%)。二烯酯57经过不对称二羟基化得到二醇58(收率38%),异丙叉保护得二异丙叉化合物59(收
率90%),选择性氢解生成饱和酯60(收率92%),
DI BA LH 还原酯基生成醇61(收率74%)。脱去二异丙叉保护基后乙酰化得carba 2阿卓糖的五乙酰化产
物54(收率89%)(Scheme 8)[30]
。
2005年,Murugan 等[33]
以保护的(-)2莽草酸酯
62(由奎宁酸合成[32]
)为原料,经过C orey 2Winter 反应
[26]
,还原生成62脱氧碳环糖。62以OsO 4ΠNM O 为
氧化剂,经不对称二羟基化得单一的异构体化合物63。M OM 醚选择性保护C 22位的羟基,用LAH 还原
甲酯得三醇64。64经C orey 2Winter [26]
反应生成环外烯65。在40Psi 大气压下,Pd ΠC 催化氢化,分离得到化合物66。在酸性条件下,脱保护得carba 2L 2鼠李
糖67(Scheme 9)[33]
。
?
0631?化 学 进 展
第19卷
Scheme 8
2005年,G onz ález 等
[34]
从奎宁酸出发,通过
RC M 关环反应合成了新的具有限制构象结构的螺
环碳环糖。用奎宁酸作起始原料,经两步反应合成化合物68。从68直接合成二烯丙基酮化合物70,收率比较低(收率30%);若先合成三甲基硅醚酮69
[35]
,可以高收率地合成70(收率65%)。化合物70
在第二代G rubb ’s
催化剂[36]
作用下发生RC M 关环
生成螺酮71。然后以OsO 4为催化剂cis 2二羟基化五元环内双键,接着用2,22二甲氧基丙烷处理得羟基保护的化合物72(收率86%)。催化氢化α,β2不饱和酯72生成饱和酯73,然后用DI BA LH 立体选择性还原合成单一异构体化合物74。酸性水解脱保
护得螺环碳环糖75(Scheme 10)[34]。G onz ález 等[34]
用上述方法同时合成了3个多羟基螺环和两个氨基多羟基螺环化合物。
2006年Zhang 等
[37]
在从莽草酸合成(-)
2
Scheme 9
Z eylenone 过程中合成了一个碳环糖衍生物。莽草酸
53先生成酯76(收率93%),选择性保护trans 2邻二
羟基得到77(收率90%),然后经过Mitsunobu [38]
反应
改变自由羟基的构型生成78(收率91%)。DI BA LH 还原酯基成羟甲基79(收率90%),苯甲酸酯保护裸露羟基生成80(收率99%),在OsO 4ΠNM O 作用下不对称二羟基化生成保护的碳环糖衍生物81(收率
92%)(Scheme 11)[37]
。
213 从(±
)232环己烯212甲酸合成2004年,Y u 等从化合物(±)232环己烯212甲酸82出发,合成了多种D 2构型的碳环糖及其衍生物。
合成思路主要包括两个方面:(1)化合物82用酶处
理得单一构型产物后逐步引入羟基(C1到C4位);
(2)通过区域选择性和立体选择性改变化合物的C 23和C4位羟基构型合成相应的异构体。酸82经过3步反应得酯83,然后用酶nov ozym435处理
[39]
得D 2
构型产物84(90%—95%ee ),LAH 还原生成单一异构体85a (Scheme 12)。化合物85a 中羟基用叔丁基二苯基醚保护生成85b 和85c (85b ∶85c =70%∶
?
1631?第9期赵传生等 非糖类化合物合成碳环糖
Scheme 10
14%),然后用m CPB A 氧化处理得主要产物cis 2环氧
化物86a 。苯甲酰基保护1位羟基,然后经过4步反应得化合物87a ;M OMCl 保护羟基生成87b 。催化不
对称二羟基化[40]
生成化合物carba 2β2阿卓糖的衍生
物88a (Scheme 13)[41]
。苯甲酸酯保护88a 中一个羟基得88b 和88c(88b ∶88c =25%∶75%),然后通过区
域选择性和立体选择性改变88b 和88c 的C3和Π或
C4构型,分别合成了carba 2β2艾杜糖衍生
物90,carba 2β2塔罗糖衍生物92和carba 2β2甘露糖衍生物
94(Scheme 14)[41]
。
2005年,Y u 等在部分合成4个D 2型碳环糖
[41]
的基础上,利用改变C1和C2羟基的构型合成了其他的12种D 2碳环糖
[42]
。90b 用苄醚保护3位和4
位OH ,然后脱M OM 保护基得二醇化合物90e 。依次用BzCl 、Et 3N 和Me 2SnCl 处理生成12O 2苯甲酸酯90f 。PCC 氧化得22酮95,然后用NaBH 4还原生成
carba 2β2D 2古罗糖96衍生物(Scheme 15)。β21,2环氧化物97由二醇90e 合成
[43,44]
,以烯丙醇和p 2TS A
作用下生成的亲核试剂进攻97的C1得产物carba
2
Scheme 11
Scheme 12
α2D 2艾杜糖衍生物98。PCC 氧化98中的自由羟基
得酮99,然后用L 2Selectride T M
还原生成carba 2α2D 2古
罗糖衍生物100(Scheme 15)[42]
。
Carba 2α2D 2阿卓糖,carba 2α2D 2阿洛糖和carba 2β2
D 2阿洛糖衍生物由carba 2β2D 2阿卓糖88a 通过区域选择性保护和氧化Π还原1位OH 和2位OH 生成。
carba 2β2D 2塔罗糖衍生物92分别经过环氧化物Π开环,成烯Π二羟基化和α21,22环氧化物开环生成
carba 2α2D 2塔罗糖衍生物,carba 2α2D 2半乳糖衍生物和carba 2β2D 2半乳糖衍生物。carba 2β2D 2甘露糖衍生物94分别经过Mitsunobu 反应[45]
,去二羟基化Π二羟
基化和环氧化物Π开环反应得carba 2β2D 2葡萄糖衍生
物,carba 2α2D 2葡萄糖衍生物和carba 2α2D 2甘露糖衍
?
2631?化 学 进 展
第19卷
reagents and conditions:(ⅰ)T BDPSCl;(ⅱ)mCP BA;
(ⅲ)
BzCl;(ⅳ)(a)T MS Br,(b)DBU,(c)HCl,(d)NaOMe;(ⅴ) M OMCl;(ⅵ)OsO4,NM O;(ⅶ)(a)triethyl orthobenzoate,
(b)AcOH;(ⅷ)BzCl
Scheme13
Scheme14
生物[42]。
2.4 从二羟基21,32环己二烯类化合物合成
以二羟基21,32环己二烯类化合物为起始物合成碳环糖的关键有两个:(1)通过各种方法引入不同构型C5羟甲基;(2)改变环上碳的氧化态,引入各种构型的羟基。
Scheme15
Scheme16
Ley等从内消旋二醇101合成环氧化物,炔基锂开环引入羟甲基。化合物101经过8步转化为环氧化物102[46,47],然后用HC C Li?EDA复合物开环合成炔类化合物103,脱去一个羟基得104,Lindlar
?
3
6
3
1
?
第9期赵传生等 非糖类化合物合成碳环糖
催化剂催化还原,臭氧化,还原得醇105,脱去保护基得carba 2α2D 2葡萄吡喃糖38(Scheme 16)[48]
。
Pingli 等
[49,50]
用化学酶处理二羟基环己二烯
101生成单酯106,然后与溴甲基2二甲基氯硅烷反
应合成关键中间体溴甲基硅醚107。在n 2Bu 3SnH ΠAI BN 作用下,自由基环化生成环硅醚108,H 2O 2氧化
得二醇109,脱去保护基后乙酰化生成carba 2β2L 2古罗吡喃糖五乙酰衍生物110。化合物109脱去酯基后氧化成酮111,选择性还原生成醇112,脱保护得Scheme 17
carba 2α2L 2古罗吡喃糖113(Scheme 17)。他们还以锡烷114(由化合物106经过4步反应合成)为原料,经过[2,3]Witting 重排生成烯115,然后经过四步反应
合成了carba 2α2D 2甘露吡喃糖五乙酰衍生物117。烯115转化为酮118,还原得醇119,除去保护后全乙酰
化得carba 2β2D 2甘露吡喃糖五乙酰衍生物120
(Scheme 18)
。
Scheme 18
2004年,Parker 等
[51]
从环己二烯类衍生物出
发,经过异丙叉保护、不对称二羟基化、还原、脱保护
等反应合成了carba 2L 2果糖[51]
。2005年,Boyd 等以化合物cis 2(1S ,2S )21,22二羟基21,22二氢232碘环己
21,32二烯121为起始物,通过2次Mitsunobu
[45]
反应
改变碳环上羟基的构型,从而合成相应的碳环糖[52]
。原料121经2步反应生成部分异丙叉保护的
四醇122[53]
。Cis 2二醇缩酮122中的一个手性中心经过Mitsunobu 反应转变成42硝基苯甲酸酯123。碱催化水解123生成trans 2二醇缩酮124,保护得trans 2二苯甲酸酯缩酮125。在酸性条件下脱异丙叉保护生成trans 2二醇二苯甲酸酯126。第二次Mitsunobu
反应生成三酯127,它和carba 2β2L 2葡萄吡喃糖134
的绝对构型完全一致。保护127中的自由羟基得T BDMS 醚128,然后水解生成三醇129。取代129中的碘生成α,β2不饱和酯130,氢解得单一饱和酯131。合成3位T BDMS 醚132后用LiAlH 4还原得部
分保护的3位T BDMS 醚133。酸性条件下脱保护
基,纯化得carba 2β2L 2葡萄吡喃糖134(Scheme
19)[52]。合成过程表明:从四醇122高收率地合成
carba 2β2L 2葡萄吡喃糖134的关键是通过Mitsunobu 反应改变碳环上羟基的构型。同时,还合成了
carba 2β2D 2艾杜吡喃糖,carba 2β2D 2阿卓吡喃糖和
?
4631?化 学 进 展
第19卷
carba 2α2L 2半乳吡喃糖
[52]
。
Scheme 19
2.5 从环己六醇合成
近年来,环己六醇因其特定的结构作为合成碳环糖的起始物也引起了人们的关注。从该类原料合成碳环糖的关键是脱去碳环上的一个羟基和引入一个羟甲基。
2000年,Carpintero
等
[54]
以异丙叉保护的环己六
醇135(可以由甘露醇合成[55]
)为原料经过环砜化合
物,以Witting 反应等步骤合成了碳环糖。化合物135用二甲亚砜、高碘酸钠依次处理生成环砜化合
物136(2步收率86%)。环砜在碱作用下得烯丙基硫酸氢盐137,酸化得酮138(单一组分,两步收率86%)。酮138和Witting 试剂反应生成exo 2亚甲基环己烷139。三氟乙酸水解脱保护得二醇140。以Pd ΠC 作催化剂,乙酸乙酯为溶剂,催化氢化同时发
生氢解生成carba 2L 2海藻糖141和62脱氧2carba 2D 2阿卓糖142(141∶142=016∶1);用BH 3处理后双氧水氧化,氢解得carba 2D 2阿卓糖143和carba 2L 2半乳糖144(143∶144=8%∶92%)(Scheme 20)。
2005年,Ogawa 研究组以化合物(-)2vibo 2
环己
Scheme 20
醇146(可由myo 2肌醇145通过生物转化得到
[56]
)为
原料,通过与重氮甲烷反应引入环外碳得到合成碳
环糖的关键中间体[57]
。醇146在G luconobacter sp.AB 10277菌的作用下氧化生成酮147,化合物147和
CH 2N 2反应得到螺环环氧化物148[58]
(Scheme 21)。148用H Br 酸处理得溴代产物149,然后用锌粉还原
得52O 2乙酰2(-)2β2valiol 150;148用HI 酸处理得
碘代化合物151(收率～100%),然后用锌粉还原得
消除产物exo 2亚甲基化合物152(Scheme 21)[57]
。由于exo 2亚甲基环己烷139被证实是合成5α2碳环吡喃糖的重要中间体[55]
,因而从myo 2环己六醇为原料经过生物转化和传统合成方法得到的亚甲基化合物152,为合成碳环糖及其衍生物提供了一条新的路线。216 从降冰片烯类化合物合成
降冰片烯类化合物是一类结构特殊的二环化合物,可以通过Baeyer 2Villiger 氧化和亲核反应等方法转化为单环化合物,为合成碳环糖提供了一条有效的路线。
?
5631?第9期赵传生等 非糖类化合物合成碳环糖
Scheme 21
早在1995年,Marschner 等
[59]
从降冰片252烯222
酮153出发,在碱或酸催化下发生Baeyer 2Villiger 氧
化开环生成化合物154或155。然后经过3个不同的过程合成碳环五元呋喃糖:(1)154或155中的双键进行二羟基化制备所需的结构;(2)环外羟甲基转化为所需要的构型;(3)通过降解过程减少一个碳原子缩短碳链。以不同的顺序通过不同的方法合成了所有构型的碳环五元呋喃
糖157,159,161,163(Scheme 22)。
1998年,Mehta 等[60]
从降冰片烯类化合物164出发经Baeyer 2Villiger 氧化开环,然后还原得碳环糖。降冰片烯类化合物164经过羟基甲基化,exo 2面二羟基化,保护邻二羟基得酮165(收率45%)。Baeyer 2Villiger 氧化165开环得一对立体异构体的混
合物,分离得内酯166(收率20%)。内酯166用
LAH 还原,再经脱去保护后乙酰化得carba 2α2塔罗
吡喃糖的四乙酰衍生物167(Scheme 23)。
Mehta 研究组[60—63]
以降冰片烯类化合物164为
原料,和甲醇钠发生亲核反应生成单环化合物,进而合成碳环糖。化合物164和对甲苯磺酰氯反应,然后在OsO 4催化下二羟基化合成了exo ,exo 2二醇
168
[60—63]
,异丙叉化生成保护产物169
。在甲醇钠的
Scheme 22
Scheme 23
作用下开环得环己烯酯类化合物170。OsO 4催化二羟基化得二醇酯171。羟基保护后LAH 还原得醇172。172经过对甲苯磺酰化,NaBH 4还原合成了甲基环己四醇173,脱保护得carba 2α2海藻吡喃糖174。
化合物170用LAH 还原,乙酰化得化合物175。再从阻碍较小的α2面选择性地发生环氧化反应得环
氧化物176。酸催化开环,分离得carba 2β2半乳糖
177和carba 2α2塔罗糖178(177∶178=71%∶29%)
(Scheme 24)[64]。二醇酯171经LAH 还原,脱保护得
carba 2α2半乳糖。217 从其他化合物合成
1966年,McCasland 等
[4]
通过Diels 2Alder 环加成
?
6631?化 学 进 展
第19卷
Scheme24
第一次合成了碳环糖[4]。最初16对外消旋体中的10对是通过呋喃179和丙烯酸发生Diels2Alder环加成的产物180作为合成的关键中间体而合成的[65]。酸180用双氧水和甲酸处理,得羟基内酯181,它是合成carba2β2D L2葡萄吡喃糖,carba2α2D L2半乳吡喃糖,carba2β2D L2阿洛吡喃糖和carba2α2D L2古罗吡喃糖的中间体;酸180用H OBr处理生成了溴代内酯182,它是合成carba2α2D L2甘露吡喃糖,carba2β2D L2甘露吡喃糖,carba2β2D L2阿卓吡喃糖,carba2α2D L2艾杜吡喃糖,carba2α2D L2葡萄吡喃糖和carba2α2D L2阿洛吡喃糖的关键中间体[66—68](Scheme25)。
上述方法虽然简单有效,但是反应过程中没有选择性,不能合成单一构型的化合物。T akahashi 等[69]借助手性辅助试剂解决了选择性这一难题。以手性化合物183代替丙烯酸和3,42二(苄氧基)呋喃发生Diels2Alder反应制备对映体纯的二环醚184
。
Scheme25
还原后脱去亚砜基得饱和二环醇185,氧化成酸后和重氮甲烷反应生成了二环酯186。用LH M DS选择性开环,然后用T BDPSCl保护羟基得莽草酸酯187。还原酯基,选择性还原双键得188。专一性地逐步脱去各种保护基,乙酰化生成了carba2α2L2甘露吡喃糖的五乙酰衍生物
189(Scheme26)。
Scheme26
2005年,Lemiègre等[70]从α,β2不饱和醛衍生物出发,通过碱诱导环状缩醛开环生成三烯,然后经分子内Diels2Alder反应合成中环内酯,内酯经二羟基化,还原合成碳环糖衍生物。向环状缩醛衍生物190的THF溶液中依次加T ME DA、t2Bu Li和丙烯酸三氟乙酯,反应完毕后分离得三烯化合物191。三烯191在12×108Pa,50℃下发生分子内Diels2Alder 环加成反应生成endo2产物内酯192(2步收率36%)。用DDQ法除去PM B保护基,接着用化学计量的OsO
4
对三取代的双键进行二羟基化生成193
?
7
6
3
1
?
第9期赵传生等 非糖类化合物合成碳环糖
(收率52%)。保护羟基,LAH 还原内酯得三醇194
(收率52%),催化氢解脱保护生成52甲基2carba 2α2
D L 2葡萄吡喃糖195(Scheme 27)
。同时还合成了52甲
基2carba 2β2D L 2甘露吡喃糖
。
Scheme 27
2000年,Rassu 等
[71]
从呋喃的硅烷衍生物和甘油醛出发,经过分子内亲核反应生成环状化合物,然后合成碳环糖。在三氟硼烷乙醚作用下,呋喃基硅醚196和甘油醛197发生加成反应,分离得化合物198。催化氢化,保护羟基生成199。脱异丙叉保护得三醇201。合成三保护的醇202,选择性脱伯羟基的保护基得二保护的醇203。S wern 氧化生成醛204
。LDA 为碱,发生分子内酮醇缩合生成(5S ,4S )2构型的二环内酯205。保护C42羟基生成硅醚产物206,用LiAlH 4还原得保护的碳环糖207,脱保护得
产物carba 2β2D 2葡萄吡喃糖208(Scheme 28)。同时合
成了carba 2β2D 2呋喃木糖和它们的氮取代衍生物。
2001年,Rassu 等[72]在前面的研究基础上[71]
提出了以杂环化合物的硅烷衍生物F 和醛G 为原料合成五元环类碳环糖及其衍生物的逆合成路线(Scheme 29)。并对前面的研究[71]作了改进,合成了
carba 2β2D 2呋喃木糖,carba 2β2D 2呋喃核糖,carba 2β2L 2
阿拉伯呋喃糖和carba 2β2L 2来苏呋喃糖和相应C1位羟基被巯基取代的硫醇[72]
。基于Scheme 29的反应,他们又合成两个新的22C 2支链2carba 2呋喃糖:2
2
Scheme 28
C 2甲基24α2β2
D 2来苏呋喃糖和22C 2甲基24α2β2D 2阿拉伯呋喃糖
[73]
。
Scheme 29
自从G rubbs 催化剂
[74—76]
出现以来,RC M 关环
反应取得了很大的发展。这个反应为通过建立碳2
碳双键而完成的环化反应提供了一个新的手段,并
?
8631?化 学 进 展
第19卷
且已用于从碳水化合物等其他原料合成碳环化合物
的反应中[77—81]
。然而,人们很少有用炔类化合物合
成碳环糖[82—85]
。
2006年,Xue 等[86]
报道了从炔类化合物出发,通过RC M 关环反应合成碳环呋喃糖的新方法。以
醛209(从酒石酸合成[87]
)为起始物,经过5步反应合成炔化合物210。210水解脱保护,乙酰化得211,然后经过RC M 关环反应生成合成碳环糖的关键中
间体环烯212[88]
。OsO 42NaI O 4氧化环外双键生成醛213,NaBH 4还原得醇214。乙酰化伯羟基,在Wilkins on ’s 催化剂催化下氢化生成单一异构体化合物carba 2D 2呋喃木糖的四乙酰衍生物215(Scheme 30)
[86]
。
Scheme 30
3 结束语
本文综述了从非糖类化合物合成碳环糖研究的最新进展。碳环糖因具有特殊的化学和生物学功能,其重要性已经被广泛认识。自1966年McCasland 等首次合成了碳环糖以来,对它的合成研
究一直十分活跃。从非糖类化合物合成碳环糖作为其合成碳环糖路线的重要组成部分,具有重要的理论意义和实用价值,已经取得了很大进展。
但是各种合成方法收率不甚理想,选择性以及提纯分离等方面的问题仍需进一步探讨。国外学者已经对碳环糖的合成和生物活性进行了较多研究,
但国内很少有人对此报道。相信随着新反应和新试剂以及新起始物的出现,从非糖类化合物出发合成碳环糖具有很好的发展前景。
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7
3
1
?化 学 进 展第19卷
山东理工大学教案
第十七章 杂环化合物 杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N 、O 、S 等)的环状化合物。 杂环化合物 非芳香杂环芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如 如 O O NH N N H O , ………… ,, 杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如： NH O , , , O O O O O O 本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 在具有生物活性的天然化合物中，大多数是杂环化合物。例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；一些维生素、抗菌素、植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。 §17.1 杂环化合物的分类和命名 §17.1.1 杂环从结构上大体分为：单杂环和稠杂环两类。
§17.1.2命名 杂环化合物的命名比较复杂，现在一般通用的有两种类型的命名方法。一种是按照化合物的西文名称音译，另一种是根据相应的碳环化合物名称类比命名。杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。 1．单杂环的命名方法 第一步，写出杂环化合物的基本名称 thiophene imidazole oxazole 呋喃 吡咯 噻吩 咪唑 噁唑 噻唑 吡喃 吡啶 嘧啶 吡嗪 第二步， 是将杂环上每个"环节"原子编号，并使杂原子处在最小号数位置，如果一个环上有两个或多个不同种类的杂原子时，则规定按O ，S ，N ，…顺序使其位号由小到大。例如：两个或多个不同种类的杂原子时，则规定按O ，S ，N ，…顺序使其位号由小到大。例如： 第三步，当环上有取代基时，先将取代基的名称放在杂环基本名称（或称主体环名称）的前面，并把主体环的位号写在取代基名称的前面，以表示取代基在主体环上的位置。如果杂环分子上有两个或两个以上取代基时，则按照最低系列原则编号。例如： 3—甲基吡啶 1,3—二甲基吡咯(不是1,4—二甲基吡咯)
第十六章 重氮化合物和偶氮化合物 一、 命名下列化合物： 1 . N 2HSO 4 2. CH 3 CONH N 2Cl 3. CH 3 N=N OH 4.CH 3 N=N N(CH 3)2 5. NHNH CH H C 6. .CCl 2 . 二氯碳烯 二、 当苯基重氮盐的邻位或对位连有硝基时，其偶合反应的活性事增强还是降低？为什么？ 解：偶合反应活性增强。邻位或对位上有硝基使氮原子上正电荷增多，有利于偶合反应。 N N + N =N + N =N + + OH N =N OH 三、 试解释下面偶合反应为什么在不同PH 值得到不同产物？ H 2N OH + C 6H 5N 2+ PH=5 H 2N OH N=NC 6H 5 H 2N OH N=NC 6H 5 解：PH 等于5时，氨基供电子能力强于羟基，偶合反应在氨基的邻位发生。 PH 等于9时，为弱碱性，羟基以萘氧负离子形式存在，氧负离子供电子能力大于氨基，偶合反应发生在羟基的邻位。
四、 完成下列反应式： CH 3 N=N NaNO ,HCl Fe,HCl N 2Cl 2 NO 2 CH 3 CH 3 CH 3 1. 2. OH OCH 3+ CH 2N 2 3.CH 3 3(CH 3)3COK CH 3 Cl Cl 4.CH 3CH 2CH 2 C=C CH 2CH 2CH 3 H H + CH 2 ..CH 2CH 2CH 3 CH 2CH 2CH 3 H 五、 指出下列偶氮染料的重氮组分和偶连组分。 解： 重氮组分 偶连组分
1. N=N HSO 3 N(CH 3)2 HSO 3N 2 + N(CH 3)2 2. N=N N=N OH N=N N 2 + OH 3.CH 3CONH N=N CH 3 CH 3CONH N 2 + HO CH 3 4. NaSO 3N=N HO NaSO 3 N 2 + HO 5. SO 3H NH 2 N=N SO 3H N 2 N=N NH 2 SO 3H N 2 + + NH 2 六、 完成下列合成： 1. NO 2 Cl Cl Cl NO 2 Cl Cl NH 2 NH 2 N 2Cl Fe/HCl 2Cl Cl Cl NaNO 2,HCl Cl Cl Cl H 3PO 2 Cl 2. CH 3 CH 3 Br Br CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 3H 2SO 4 NO 2 NH 2 NH 2 Br [H] 2Br Br CN CN NO 22 NH 2NH 2 2CN CN [O]NaNO 2,HCl 3.
第二章糖类化合物 知识点： 糖类化合物的定义，糖的通式，以葡萄糖为例记忆单糖的分子结构、构型、构象 掌握名词：构型、构象、差向异构体、对映体、异头体 旋光度与变旋现象 单糖的化学性质：Fehling反应、成脎反应、成苷反应、糖苷键、 重要的二糖：还原糖非还原糖，还原端；蔗糖，乳糖、麦芽糖、海藻糖的还原性，糖苷键；棉籽糖、环糊精 多糖：直链淀粉和支链淀粉、糖原、纤维素和几丁质 糖蛋白的结构：O-连接：寡糖链共价连接在蛋白质的Ser和Thr残基的羟基氧上。N-连接：寡糖链共价连接在肽链的Asn残基的酰胺氮上。 名词解释： 糖类化合物、构型、构象、差向异构体、对映体、异头体、糖苷键 填空题 1.纤维素是由________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。 2.乳糖是由一分子________________和一分子________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。 3.蛋白聚糖是由________________和________________共价结合形成的复合物。 4.糖苷是指糖的________________和醇、酚等化合物失水而形成的缩醛(或缩酮)等形式的化合物。 5.判断一个糖的D-型和L-型是以________________碳原子上羟基的位置作依据。 1 D-葡萄糖β-1，4 2 D-葡萄糖D-半乳糖β-1，4 3 糖胺聚糖蛋白质 4 半缩醛（或半缩酮）羟基 5 离羰基最远的一个不对称 是非题 1.[ ]果糖是左旋的，因此它属于L-构型。 2.[ ]从热力学上讲,葡萄糖的船式构象比椅式构象更稳定。 3.[ ]糖原、淀粉和纤维素分子中都有一个还原端,所以它们都有还原性。 4.[ ]同一种单糖的α-型和β-型是对映体。 5.[ ]糖的变旋现象是指糖溶液放置后,旋光方向从右旋变成左旋或从左旋变成右旋。 6.[ ]D-葡萄糖的对映体为L-葡萄糖,后者存在于自然界。 7.[ ]D-葡萄糖,D-甘露糖和D-果糖生成同一种糖脎。 8.[ ]醛式葡萄糖变成环状后无还原性。 1错2错3错4错5错6错7对8错 选择题 1.[ B ]下列哪种糖无还原性? A.麦芽糖； B.蔗糖； C.葡萄糖； D.木糖； E.果糖 2.[D ]环状结构的己醛糖其立体异构体的数目为 A.4； B.3； C.18； D.32； E.64 4.[ C ]下图的结构式代表哪种糖？
第十八章杂环化合物 1、命名下列化合物： 解：(1) 4-甲基-2-乙基噻唑(2) 糠酸（α-呋喃甲酸） (3) N-甲基吡咯(4) 4-甲基咪唑(5) α，β-吡啶二甲酸（2,3-吡啶二甲酸）(6)β-乙基喹啉（3-乙基喹啉）(7) 5-异喹啉磺酸(8) β-吲哚乙（3-吲哚乙酸）(9) 6-氨基嘌呤(10) 6-羟基嘌呤 2、为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应，而噻吩及吡咯则不能？试解释之。 解：在呋喃、吡啶和噻吩中，杂原子分别是O、N和S。电负性是O＞N＞＞S ,提供电子对构成具有芳香性的芳环的能力与此电负性的关系相反。因此芳香性：呋喃＞吡啶＞噻吩。另一方面，反应出来的共轭二烯性：呋喃＞吡啶＞噻吩。因此，呋喃易与顺—丁烯二酸酐发生环加成反应而吡啶、噻吩则需反应性更强的双烯体，如苯炔、丁炔二酸脂等。 3、为什么呋喃、噻吩及吡咯容易进行亲电取代反应，试解释之。 解：在呋喃、噻吩和吡咯中，具有五原子环六个π电子芳香共轭体系，符合[4n+2]休克尔规则，都具有芳香性。因此芳香性大小是：呋喃＞吡啶＞噻吩。这些芳环又是富电子的芳香共轭体系，易发生亲电取代。
4、吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应，例如可与重氮盐偶合，试写出反应式。 N H C6H5N2 X N N N C6H5 2—吡咯偶氮苯 5、比较吡咯与吡啶两种杂环。从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应及受酸聚合性等角度加以讨论。 解: 吡咯和吡啶分子中的氮原子都是sp2杂化的。在吡啶中，有一对未共用电子对处在未参与共轭的sp2杂化轨道上，因此吡啶的碱性很强；另外吡啶氮上的未共用电子对能与水分子形成氢键，吡啶易溶于水，吡咯不具备与水形成氢键的结构特征，因此难溶于水。在吡咯中，氮原子提供一对未参与杂化的p轨道上电子参与芳香体系的形成，因此其碱性很弱；氮原子上的氢电离后形成的负离子未破坏其芳香性，因此，吡啶的性质类似于硝基苯；为一缺电子芳香性分子，对氧化剂较不稳定，亲电取代反应活性也较高。吡啶和强酸作用可生成盐，不破坏其芳香性；吡咯和酸作用时，氮原子提供一对p轨道上的电子和酸结合，破坏了其芳香性，生成聚合产物。 6、写出斯克劳普合成喹啉的反应。如要合成6-甲氧基喹啉，需用哪些原料？ 解： HC OH CH2OH CH2OH 24CH CH2
第十八章 碳水化合物 学习要求： 1． 掌握指定单糖的费歇尔投影式、氧环式、哈沃斯式、椅式。α、β构 型、己醛糖的变旋现象。 2．掌握单糖的重要性质：氧化还原，与苯肼反应，酰基化反应，单糖递升和递降。 3．掌握二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖）的哈沃斯式和椅式、构象式、性质。 4．掌握多糖（纤维素、淀粉、糖元）的结构特点。 5．理解利用化学方法证明己醛糖的直链构式。 6．理解戊醛糖和己醛糖的对映异构关系。 7．了解碳水化合物的涵义、分类和命名。 8．了解糖苷。 9．了解纤维素的加工利用。 10．了解环糊精、杂多糖的概念。 计划课时数 4课时 重点：单糖的费歇尔投影式、氧环式、哈沃斯式、椅式。α、β构型、己醛糖的变旋现象，单糖的重要性质：氧化还原，与苯肼反应，酰基化反应，单糖递升和递降。 难点：单糖的费歇尔投影式、氧环式、哈沃斯式、椅式。α、β构型 教学方法 采用多媒体课件、模型和板书相结合的课堂讲授方法。 § 18.1 概论 碳水化合物又称为糖类，是植物光合作用的产物，是一类重要的天然有机化合物，对于维持动植物的生命起着重要的作用。 18.1.1碳水化合物的涵义 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C n (H 2O)m 的通式，所以称之为碳水化合物。例如： 葡萄糖的分子式为C 6H 12O 6，可表示为C 6(H 2O)6， 蔗糖的分子式为C 12H 22O 11，可表示为C 12(H 2O)11等。 但有的糖不符合碳水化合物的比例，例如：鼠李糖C 5H 12O 5（甲基糖）；
第十九章 碳水化合物 1．写出下列糖的哈武斯式： (1) (3) (2) H 3C H 3 H (4) H O H 2H 2．写出下列糖的稳定构象 (3) H H (4) H H H H H H (1) (2) 3．写出下列糖的Fischer 投影式： (2) H O O C H 2O H C H 2O H O O H H O O H H O H 2C (1) H H O H H O H 2H H 2O H O H O H (3) (4) H C H 3 H H O C H 2O H O O H H O O H H C H 3O H H O H O O H O C H 2O 4．R-5-羟基庚醛有两种半缩醛形式，写出它们的稳定构象并判断哪一个更稳定？ H H C H 3C H 2H C H 2C H 2C H 2C H O O H R -5-羟基庚醛 更稳定 5．用R ，S 标记下列糖的手性碳的构型： （1）2R ，3S ，4R ，5R （2）2S ，3R ，4S ，5R （3）2R ，3R ，4R （4）3S ，4R ，5R
6．D-葡萄糖在酸催化下与丙酮反应生成不能被还原的1，2；5，6-二丙叉基-D-呋喃葡萄糖。写出这个反应的机理： H+ H H 2 C C H2O H O+ C C H2O H H O H3 H 3 C C H2O H H O 2 H3 H3 + C C H2O H H O H3 3 H+ C H2O H H O H3 3 H C H2O H H O H3 3 同理 与质子化丙酮 生成另环缩醛 2 H3 3 H H H H H D-艾杜糖H H 7. H H 翻转 D-葡萄糖 H H H 8．完成下列反应式： H H (1) C H C H O H/H C l H C2H5 A A c (C H C O)O 吡啶 (2) H H (3) H C H3 H IO C H C H2O H C H O O C H O C H3 C H O +H C O O H
第十八章 杂环化合物 一 写出下列化合物的构造式: 1.α-呋喃甲醇 2.α,β’-二甲基噻吩 3.溴化N,N-二甲基四氢吡咯 4.2-甲基-5乙烯基吡啶 5.2,5-二氢噻吩 二 命名下列化合物： 1. N 3 C 2H 5 2. S N CH 3 3.N H CH 2COOH 4. N CON(CH 3)2 5.N S C SH 三 将下列化合物按碱性强弱排列成序： 1.N 2.N NH 2 3.N CH 3 4. N CN 四 将下列化合物按碱性强弱排列成序: 1. N H 2. N 3. N F 4. O N H 5. N H 五、完成下列反应式,写出主要反应产物： 1. O COOEt COOEt 2. N 4 KOH H 3O 3. S CH 3O HNO 3 H SO 4 4. S COCH 3 3 H SO 4 5.S NO 2 2 6. 2N CH 2OH
7.N COOH COOH8.N CH3 1)PhCHO,OH 2)H2,Ni 9.N NaNH2 10.N KMnO4 NaOH H3O 11.N HNO3 24 12. NaOH O Cl2浓 EtOH 六 化合物 A. B. O C. N H D.S E.N 1.稳定性顺序是： 2。亲电取代反应活性顺序是：
第二十章杂环化合物答案 一.1.O CH2OH 2.S CH3 CH3 3. N CH3CH3 Br 4.N CH 3 5. S 二.1.N－甲基－α－乙基吡咯 2.5－甲基噻唑 3.β－吲哚乙酸 4.N，N－二甲基烟酰胺 5.2－巯基苯并噻唑 三.2＞3＞1＞4 四.5＞4＞2＞3＞1 五.1. 2.N COOH 3. S O2N OCH3 4. S COCH3 O2N 5.S NO2 Br 6. N H Br CH2OH 7.N COOH 8. N H CH2CH2Ph9.N NH2 10.N COOH COOH 11. N NO2 ， N NO2 12. O Cl CH2OH ， O Cl COOH 六1.E＞A＞D＞C＞B 2.B＞C＞D＞A＞E
第十八章碳水化合物 学习要求： 1．掌握指定单糖的费歇尔投影式、氧环式、哈沃斯式、椅式。α、β构型、己醛糖的变旋现象。 2．掌握单糖的重要性质：氧化还原，与苯肼反应，酰基化反应，单糖递升和递降。 3．掌握二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖）的哈沃斯式和椅式、构象式、性质。4．掌握多糖（纤维素、淀粉、糖元）的结构特点。 5．理解利用化学方法证明己醛糖的直链构式。 6．理解戊醛糖和己醛糖的对映异构关系。 7．了解碳水化合物的涵义、分类和命名。 8．了解糖苷。 9．了解纤维素的加工利用。 10．了解环糊精、杂多糖的概念。 计划课时数4课时 重点：单糖的费歇尔投影式、氧环式、哈沃斯式、椅式。α、β构型、己醛糖的变旋现象，单糖的重要性质：氧化还原，与苯肼反应，酰基化反应，单糖递升和递降。 难点：单糖的费歇尔投影式、氧环式、哈沃斯式、椅式。α、β构型 教学方法采用多媒体课件、模型和板书相结合的课堂讲授方法。 §18.1 概论 碳水化合物又称为糖类，是植物光合作用的产物，是一类重要的天然有机化合物，对于维持动植物的生命起着重要的作用。 18.1.1碳水化合物的涵义 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C n(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。 18.1.2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。 18.1.3存在与来源 糖类化合物广泛存在于自然界，是植物进行光合作用的产物。植物在日光的作用下，在叶绿素催化下将空气中的二氧化碳和水转化成葡萄糖，并放出氧气： 日光 6CO2+C6H12O6 + 6O2 6H2O 叶绿素
·209· 第十八章 糖类化合物 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。 3． 掌握淀粉和纤维素在结构上的主要区别和用途。 § 19-1 碳水化合物的涵义及分类 碳水化合物又称为糖类，是植物光合作用的产物，是一类重要的天然有机化合物，对于维持动植物的生命起着重要的作用。 一、碳水化合物的涵义 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C n (H 2O)m 的通式，所以称之为碳水化合物。例如： 葡萄糖的分子式为C 6H 12O 6，可表示为C 6(H 2O)6， 蔗糖的分子式为C 12H 22O 11，可表示为C 12(H 2O)11等。 但有的糖不符合碳水化合物的比例，例如：鼠李糖C 5H 12O 5（甲基糖）；脱氧核糖C 5H 10O 4。 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（CH 2O ）、乙酸（C 2H 4O 2）、乳酸（C 3H 6O 3）等。因此，最好还是叫做糖类较为合理。 二、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。 三、存在与来源 糖类化合物广泛存在于自然界，是植物进行光合作用的产物。植物在日光的作用下，在叶绿素催化下将空气中的二氧化碳和水转化成葡萄糖，并放出氧气： 葡萄糖在植物体内还进一步结合生成多糖——淀粉及纤维素。地球上每年由绿色植物经光合作用合成的糖类物质达数千亿吨。它既是构成掌握的组织基础，又是人类和动物赖以生存的物质基础，也为工业提供如粮、棉麻、竹、木等众多的有机原料。 我国物产丰富，许多特产均是含糖衍生物，具有特殊的药用功效，有待我们去研究、开发。 6H 2O 6C O 2+C 6H 12O 6 + 6O 2叶绿素 日光
第十八章杂环化合物 1.命名下列化合物： 答案：解：（1）4-甲基-2-乙基噻唑（2）2-呋喃-甲酸或糠酸（3）N-甲基吡咯（4）4-甲基咪唑 （5）α，β-吡啶二羧酸（6）3-乙基喹啉 （7）5-磺酸基异喹啉（8）β-吲哚乙酸 （9）腺嘌呤（10）6-羟基嘌呤 ２.为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应，而噻吩及吡咯则不能？试解释之。． 答案： 解：五元杂环的芳香性比较是：苯>噻吩>吡咯>呋喃。 由于杂原子的电负性不同，呋喃分子中氧原子的电负性（3，
5）较大，π电子共扼减弱，而显现出共扼二烯的性质，易发生双烯合成反应，而噻吩和吡咯中由于硫和氮原子的电负性较小（分别为2.5和3），芳香性较强，是闭合共扼体系，难显现共扼二烯的性质，不能发生双烯合成反应。 ３. 为什么呋喃、噻吩及吡咯容易进行亲电取代反应，试解释之。 答案： 解：呋喃、噻吩和吡咯的环状结构，是闭合共扼体系，同时在杂原子的P轨道上有一对电子参加共扼，属富电子芳环，使整个环的π电子密度比苯大，因此，它们比苯容易进行亲电取代反应。 ４. 吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应，例如可与重氮盐偶合，试写出反应式。 答案： 解： ５. 比较吡咯与吡啶两种杂环。从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应及受酸聚合性等角度加以讨论。 答案： 解：吡咯与吡啶性质有所不同，与环上电荷密度差异有关。它们与苯的相对密度比较如下：
吡咯和吡啶的性质比较：
与环上电荷密度有关， 性有关。与环上电荷密度及稳定 ６. 写出斯克劳普合成喹啉的反应。如要合成6-甲氧基喹啉，需用哪些原料？ 答案： 解：Skramp法合成喹啉的反应： ７. 写出下列反应的主要产物：
第十五章 糖类化合物 勘误： 1. P478 思考题15-6中的酮改成酮糖。 思考题15-1 试写出甲基-α-D-吡喃葡萄糖苷、β-D-吡喃甘露糖的哈沃斯式和最稳定的构象式。 答： C H 23 C OH 甲基- -D- 吡喃葡萄糖苷β-D-吡喃甘露糖 α 思考题15-2 试说明苷键和醚键的异同。 答：醚键和苷键中都含有C －O －C 键，它们的化学性质相对较稳定，一般对碱性试剂、氧化剂、还原剂、活泼金属都稳定，在中性或碱性中不易水解。但二者都对酸不稳定，在酸中都易水解。二者的差别在于酸性水解的难易，醚键断裂需要在浓强酸（如HI ）中才能进行，而苷键在稀酸溶液中就很容易水解。 思考题15-3 乙基-β-D-吡喃葡萄糖苷在酸性水溶液中有变旋光现象吗？为什么？ 答：有。因为在酸性水溶液中，乙基-β-D-吡喃葡萄糖苷可水解成β-D-吡喃葡萄糖，后者在水溶液中可通过开链式与α-D-吡喃葡萄糖发生互变异构，因而有变旋光现象。 思考题15-4 从构象式上说明为什么所有的单糖中葡萄糖在自然界存在量最多？ 答：因为β-D-吡喃葡萄糖的构象式中，所有的取代基（羟基和羟甲基）都处于平伏键，是最稳定的构象式；而在其它单糖的构象式中，会有一个或几个取代基处于直立键上，不是最稳定的构象，因此，具有最稳定构象式的葡萄糖在自然界存在量最多。 思考题15-5 写出下列糖分别用硝酸氧化后的产物，并说明它们是否有旋光性。 D-葡萄糖 D-甘露糖 D-半乳糖 D-阿拉伯糖 D-核糖 D-赤藓糖 COOH H OH HO H H OH H OH COOH COOH HO H HO H H OH H OH COOH COOH H OH HO H HO H H OH COOH COOH H OH H OH H OH COOH HO H H OH H OH COOH H OH H OH COOH 有旋光性 无旋光性 无旋光性 无旋光性有旋光性 有旋光性 思考题15-6 试说明酮糖也能还原托伦斯试剂的原因。 答：酮糖也能被氧化，是因为酮糖是一个α-羟基酮，而托伦斯试剂和费林试剂都是稀碱溶液。α-羟基酮在稀碱溶液中能够发生酮式——烯醇式互变异构，这种互变异构的结果，使酮糖在稀碱溶液中变成了醛糖，然后才被氧化。如下面的D-果糖在稀碱中通过互变异构可转变成D-葡萄糖和D-甘露糖。
第十三章碳水化合物 碳水化合物也称糖，是自然界存在最广泛的一类有机物。它们是动、植物体的重要成分，又是人和动物的主要食物来源。 碳水化合物由碳、氢、氧三种元素组成。人们最初发现这类化合物，除碳原子外，氢与氧原子数目之比与水相同，可用通式C m(H2O)n表示，形式上像碳和水的化合物，故称碳水化合物。从分子结构的特点来看，碳水化合物是一类多羟基醛或多羟基酮，以及能够水解生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物。碳水化合物按其结构特征可分为三类：1．单糖：不能水解的多羟基醛或多羟基酮。是最简单的碳水化合物，如葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、山梨糖等。 2．低聚糖：也称为寡糖，能水解产生2～10个单糖分子的化合物。根据水解后生成的单糖数目，又可分为二糖、三糖、四糖等。其中最重要的是二糖，如蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖等。 3．多糖：水解产生10个以上单糖分子的化合物。如淀粉、纤维素、糖元等。 第一节单糖 一、单糖的分类 按照分子中的羰基，可将单糖分为醛糖和酮糖两类；按照分
子中所含原子的数目，又可将单糖分为丙糖，丁糖，戊糖和己糖等。这两种分类方法常结合使用。例如，核糖是戊醛糖，果糖是己酮糖等。在碳水化合物的命名中，以俗名最为常用。自然界中的单糖以戊醛糖、己醛糖和己酮糖分布最为普遍。例如，戊醛糖中的核糖和阿拉伯糖，己醛糖中的葡萄糖和半乳糖，己酮糖中的果糖和山梨糖，都是自然界存在的重要单糖。 二、单糖的结构 （一）单糖的链式结构最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖，除丙酮糖外，所有的单糖分子中都含有手性碳原子，因此都有旋光异构体。如己醛糖分子中有四个手性碳原子，有24=16个立体异构体，葡萄糖是其中的一种；己酮糖分子中有三个手性碳原子，有23=8个旋光异构体。单糖构型通常采用D、L构型标记法标记，即以甘油醛为标准，若单糖分子中距羰基最远的手性碳原子（倒数第二个碳原子）的构型和D-甘油醛相同，则该糖为D-构型，反之为L-构型。如： CHO C H OH CH2OH C H OH CH2OH (CHOH)n CHO (CHOH)n C O CH2OH C H OH CH2OH D-（+）-甘油醛D-醛糖D-酮糖
第十八章 杂环化合物 教学目的： 掌握杂环化合物的分类和命名及掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质；理解杂环化合物的结构与芳香性，理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系；了解嘧啶、喹啉、嘌呤及吲哚，了解几种重要生物碱（麻黄素、烟碱、阿托品、咖啡碱和茶碱）。 教学重点： 杂环化合物的结构与芳香性、亲电取代反应的活性及所用试剂的选择性。 教学难点： 杂环化合物的结构与芳香性、化学性质。 引言 杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N 、O 、S 等)的环状化合物。 杂环化合物 非芳香杂环芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如 如 O O NH N N H O , ………… ,, 杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如： NH O , , , O O O O O O 本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 在具有生物活性的天然化合物中，大多数是杂环化合物。例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；一些维生素、抗菌素、植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。
一、杂环化合物的分类 1.分类 杂环从结构上大体分为：单杂环和稠杂环两类。 二、命名 杂环化合物的命名比较复杂，现在一般通用的有两种类型的命名方法。一种是按照化合物的西文名称音译，另一种是根据相应的碳环化合物名称类比命名。杂环的命名常用音译法，是按外文名称的音译，并加口字旁，表示为环状化合物。 1. 单杂环的命名方法 ①写出杂环化合物的基本名称，如下： thiophene imidazole oxazole
第十六章 糖类化合物 一、本章的要点 碳水化合物指多羟基醛或多羟基酮，以及它们的脱水缩合物和衍生物。 1、单糖 单糖是最重要的糖，也是其他糖的基本结构单位。 根据分子中碳原子数目分为：丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。 根据羰基的位置不同分为：醛糖、酮糖。 单糖的构型和标记法 相对构型：规定了以甘油醛为标准，其他的单糖与甘油醛比较，如编号最大的手性碳原子的构型与D-甘油醛相同，就属D 型，反之为L 型。 CHO CH 2OH OH HO OH OH H H H H CH 2OH CH 2OH O HO OH OH H H H D-(+)-葡萄糖 D-(-)-果糖 CHO CH 2OH OH H D-(+)-甘油醛 CHO CH 2OH HO OH HO HO H H H H CH 2OH CHO OH HO HO H H H L-(-)-葡萄糖 L-(+)-树胶糖 CHO CH 2OH HO H L-(-)-甘油醛 注意：① D 、L 只表示单糖的相对构型与甘油醛的关系，与旋光方向无关。 ②自然界中存在的糖都是D 型，L 型多为人工合成的。 构型的表示和标记方法 构型的表示：常用费歇尔投影式表示糖的构型，可以做一些简化。 CHO CH 2OH OH HO OH OH H H H H CHO CH 2OH OH HO OH OH CHO CH 2OH D-葡萄糖 构型的绝对标记：用R/S 标记出每一个手性碳原子的构型，但较为复杂。 （2）单糖的氧环式结构 单糖溶液存在变旋现象。糖的结构不是开链式的，而是形成环状半缩醛结构，且都是以五元或六元环的形式存在。 用Haworth 透视式能比较真实的表现糖的氧环式结构。
第十八章糖类化合物 (P266) 1.写出D-(+)-甘露糖与下列化合物的反应、产物及其名称： 解：D-（+）-甘露糖在溶液中存在开链式与氧环式（α型和β型）的平衡体系，与下列物质反应时有的可用开链式表示，有的必须用环氧式表示，在用环氧式表示时，为简单起见，仅写α-型。
2.D-(+)-半乳糖怎样转化成下列化合物的？写出其反应式。
3.解：推导过程。 （1） 戊糖与胲反应生成肟，说明有羰基存在。 （2） 戊糖与4NaBH 反应生成（5124C H O ）说明是一个手性分子。
（3）5124C H O 与乙酐反应得四乙酸酯说明是四元醇（有一个碳原子上不连有羟基）。 （4） 5104C H O 与3CH OH 、HCl 反应得糖苷6124C H O ，说明有一个半缩醛羟基与之反应。糖苷被4HIO 氧化得5104C H O ，碳数不变，只氧化断链，说明糖苷中只 有两个相邻的羟基，为环状化合物，水解得和，说明甲基在 分子末端，氧环式是呋喃型。 递推反应如下： C 5H 10O 4可能的结构式为： 4．解：推导过程： （1）蜜二糖是还原性双糖，说明它有游离的半缩醛羟基。 （2）蜜二糖是（+）-乳糖的异构物，能被麦芽糖酶水解，说明它是由半乳糖和葡萄糖以α-苷键结合的双糖。 (3)
5．解： （1）糖水杨苷用苦杏仁酶水解得D-葡萄糖和水杨醇，说明葡萄糖以β-苷键与水杨醇结合。 (CH)SO和NaOH处理得五甲基水杨苷，说明糖水杨苷有五个（2）水杨苷用324 羟基，产物酸化水解得2，3，4，6-四甲基-D-葡萄糖和邻甲氧基甲酚（邻羟基苄甲醚），说明葡萄糖以吡喃式存在并以苷羟基与水杨醇的酚羟基结合。此糖水杨苷的结构如下：
第十六章糖类化合物 一、本章的要点 碳水化合物指多羟基醛或多羟基酮，以及它们的脱水缩合物和衍生物。 1、单糖 单糖是最重要的糖，也是其他糖的基本结构单位。 根据分子中碳原子数目分为：丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。 根据羰基的位置不同分为：醛糖、酮糖。 单糖的构型和标记法 相对构型：规定了以甘油醛为标准，其他的单糖与甘油醛比较，如编号最大的手性碳原子的构型与D-甘油醛相同，就属D型，反之为L型。 注意：① D、L只表示单糖的相对构型与甘油醛的关系，与旋光方向无关。 ②自然界中存在的糖都是D型，L型多为人工合成的。 构型的表示和标记方法 构型的表示：常用费歇尔投影式表示糖的构型，可以做一些简化。 构型的绝对标记：用R/S标记出每一个手性碳原子的构型，但较为复杂。 （2）单糖的氧环式结构 单糖溶液存在变旋现象。糖的结构不是开链式的，而是形成环状半缩醛结构，且都是以五元或六元环的形式存在。 用Haworth透视式能比较真实的表现糖的氧环式结构。 注意：①α型—生成的半缩醛羟基与C5上的羟甲基处于环的两侧； β构型—生成的半缩醛羟基与C5上的羟甲基处于环的同侧。 ②α-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。 ③六元环的又称为吡喃糖，五元环的又称为呋喃糖。 （3）单糖的构象 吡喃型葡萄糖的半缩醛环具有椅式构象。 在溶液中α-型和β-型可以通过开链式相互转化。 β－葡萄糖的构象中，所有大基团都处于e键，所以比α－葡萄糖稳定。 （4）单糖的化学性质 氧化 Tolling试剂、Fehling试剂和Benedict试剂 能被这些氧化剂氧化的糖称为还原糖，否则为非还原糖。 酮糖也能被Tolling试剂、Fehling试剂或Benedict试剂氧化。 酮糖如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（Tolling试剂、Fehling试剂和Benedict试剂都是碱性试剂）—差向异构化作用，所以酮糖也能被氧化。 溴水 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。 硝酸 稀硝酸的氧化作用比溴水强，能使醛糖氧化成糖二酸。 稀硝酸氧化酮糖时导致C1-C2键断裂。
《有机化学》课程实验报告 姓名学号成绩 日期同组姓名指导教师 实验名称：糖类化合物的化学性质 一、实验目的： 加深对糖类化合物的化学性质的认识。 二、仪器与药品 仪器：试管、胶头滴管、酒精灯 药品：（1）试剂：5%α-萘酚乙醇溶液、浓硫酸、10%硫酸溶液、Benedict 试剂、10%氢氧化钠溶液、红色石蕊试纸、苯肼试剂、1%碘溶液等。 （2）样品：2%葡萄糖溶液、2%蔗糖溶液、2%淀粉溶液、2%果糖溶液、2%麦芽糖溶液、糖尿病病人尿液、10%乳糖溶液、10%葡萄糖溶液、10%果糖溶液、10%麦芽糖溶液、1%糊精溶液、0.5%糖原溶液 三、实验原理及主要反应方程式 糖类化合物又称碳水化合物，通常分为单糖、双糖和多糖。 糖类物质与α-萘酚都能起呈色反应（Molish反应）。单糖、双糖、多糖均具有这个性质（苷类也具有这一性质）。因此，它是鉴定糖类物质的一个常用方法。 单糖及含有半缩醛羟基的二塘都具有还原性，多糖一般无还原性。具有还原性的糖叫做还原糖，能还原Fehling试剂、Benedict试剂和Tollens 试剂。 蔗糖是二塘没有还原性，但在酸或酶的催化下，可水解为等分子的葡萄糖和果糖，因此其水解液具有还原性。蔗糖水解前后旋光方向发生改变，
因此蔗糖水解反应又称转化反应。用旋光仪可观察到旋光方向改变的情况。 还原糖存在变旋光现象，其原因在于α、β两种环状半缩醛结构通过开链结构互相转化，最终达到动态平衡。用旋光仪也可观察到变旋光现象。 单糖及具有半缩醛羟基的二糖，可与苯肼生成糖脎。糖脎有良好的黄色结晶和一定的熔点，根据糖脎的形状、熔点及形成的速度，可以鉴别不同的糖。 部分的多糖和碘（I2）液可起颜色反应，一般淀粉遇碘呈蓝色，而糊精遇碘呈蓝色、紫色、红色、黄色或不显色，糖原与碘一般呈红棕色，纤维素与碘不显颜色。 四、实验步骤
第十八章杂环化合物 一、教学目的和要求 （1）掌握杂环化合物的分类和命名。 掌握呋喃、噻吩、吡咯、咪唑、噻唑、吲哚、吡啶、嘧啶、喹啉、嘌呤等母体结构及性质特征（芳香性、环稳定性、碱性） （2）掌握糠醛的制法、性质及用途。 （1）掌握Skraup合成法。 （4）了解生物碱的含义、存在、结构、提取方法及生理作用。 二、教学重点与难点 （1）杂环化合物的命名及性质。 （2）Skraup合成法。 三、教学方法和教学学时 1、教学方法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合。 2、教学学时：6学时 四、教学内容 第一节杂环化合物的分类和命名 第二节五元杂环化合物 一、呋喃、噻吩、吡咯的结构 二、呋喃、噻吩、吡咯的性质 三、α-呋喃甲醛 四、呋喃、噻吩、吡咯的制法 五、咪唑、噻唑 六、吲哚 七、卟啉环化合物叶绿素，血红素，维生素B12. 第三节六元杂环化合物 一、吡啶的结构、性质和制备方法 二、嘧啶 三、喹啉的结构和性质，Skraup合成法；异喹啉 四、嘌呤 第四节生物碱 第五节改变人行为的药物 一、兴奋剂 二、幻觉剂 三、抑制剂
五、课后作业、思考题 习题：1、7、8、9、10。 杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N 、O 、S 等)的环状化合物。 杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物，例如： 本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 杂环化合物是一大类有机物，占已知有机物的三分之一。杂环化合物在自然界分布很广、功用很多。例如，中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环；部分维生素，抗菌素；一些植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。 §18~1 杂环化合物的分类和命名 一、分类 （略） 二、命名 杂环的命名常用音译法，是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。 NH O , , , O O O O O O 杂环化合物非芳香杂环芳杂环（符合休克尔规则的杂环）如 如 O O NH N N H O ,…… …… ,, N H O S N N N (pyrrole)(furan)(thiophene) (pyridine)(pyrimidine) N N N N H N N H (quinoline)(indole)(purine)吡咯 呋喃 噻吩 吡啶 嘧啶喹啉 吲哚 嘌呤
第十四章糖类化合物 1. 是写出D-(+)-葡萄糖与下列试剂反应的主要产物: 1) 羟胺2) 苯肼 3) 溴水4) 硝酸 5) 高碘酸6) 乙酐 7) 苯甲酰氯/吡啶8)甲醇/盐酸 9) 甲醇/盐酸, 然后(CH3)2SO4/氢氧化钠 10) 9的产物用稀盐酸处理 11) 10的产物再强氧化 12) 氢气/镍 13) NaBH4 14)HCN,H2O/H+ 2. 写出下列两种单糖的氧环构象式: 它们的构象哪一种比较稳定? 3. HIO3在1,2-键上氧化a-吡喃葡萄糖比氧化β-吡喃葡萄糖快,说明理由。 4. 用简单的化学方法区别下列各组化合物： (1) 葡萄糖和蔗糖 (2) 麦芽糖和蔗糖 (3) 蔗糖和淀粉 (4) 淀粉与纤维素 5. 下列那些碳水化合物有还原性? 那些没有还原性? 1) D-甘露糖2) D-阿拉伯糖 3) 甲基-β-D-葡萄糖苷 4) 淀粉5) 蔗糖6) 纤维素
6. 写出下列糖类的Haworth投影式: A. a-D-吡喃半乳糖 B. 甲基-β-D-葡萄糖苷 C. a-麦芽糖 D.β-纤维素二糖 7. 写出从D-赤藓糖合成D-核糖和D-甘油醛的反应步骤。 8. 在甜菜糖蜜中有一种三糖叫做棉子糖。棉子糖部分水解后得到一个双糖叫做蜜二糖。蜜二糖是个还原性双糖，是（+）-乳糖的异构物，能被麦芽糖酶水解但不能为苦杏仁酶水解。蜜二糖经溴水氧化后彻底甲基化再酸化水解，得2，3，4，6-四-O-甲基-D-半乳糖。写出蜜二糖的构造式及其反应式。棉子糖是个非还原糖，它部分水解后除得蜜二糖外，还生成蔗糖。写出棉子糖的结构式。 9. 回答下列问题 (1) 所有的单糖都符合CnH2nOn通式吗?举例说明。 (2) 在下列反应中A.B.C各是什么结构? A 在HNO3的作用下,得内消旋酒石酸 B 在NaBH4的作用下,得旋光性丁四醇 (3) 完成下列转变: (4) 两个具有旋光性的丁醛糖A和B; 它们与苯肼作用后生成相同的糖脎;用HNO3氧化A 和B时都生成含4个碳原子的二元酸；但前者有旋光性，后者无旋光性。试推测A和B的结构式。
第十八章杂环化合物 1命名下列化合物： 解：(1) 4-甲基-2-乙基噻唑(2) 糠酸（α-呋喃甲酸） (3) N-甲基吡咯(4) 4-甲基咪唑(5) α,β-吡啶二甲酸（2,3-吡啶二甲酸）(6)β-乙基喹啉（3-乙基喹啉）(7) 5-异喹啉磺酸 (8)β-吲哚乙（3-吲哚乙酸）(9) 6-氨基嘌呤(10) 6-羟基嘌呤 2、为什么呋喃能与顺丁烯二酸酐进行双烯合成反应，而噻吩及吡咯则不能？试解释之。 解：在呋喃、吡啶和噻吩中，杂原子分别是O、N和S。电负性是O＞N＞＞S ,提供电子对构成具有芳香性的芳环的能力与此电负性的关系相反。因此芳香性：呋喃＞吡啶＞噻吩。另一方面，反应出来的共轭二烯性：呋喃＞吡啶＞噻吩。因此，呋喃易与顺—丁烯二酸酐发生环加成反应而吡啶、噻吩则需反应性更强的双烯体，如苯炔、丁炔二酸脂等。 3、为什么呋喃、噻吩及吡咯容易进行亲电取代反应，试解释之。 解：在呋喃、噻吩和吡咯中，具有五原子环六个π电子芳香共轭体系，符合[4n+2]休克尔规则，都具有芳香性。因此芳香性大小是：呋喃＞吡啶＞噻吩。这些芳环又是富电子的芳香共轭体系，易发生亲电取代。
4、吡咯可发生一系列与苯酚相似的反应，例如可与重氮盐偶合，试写出反应式。 N H C6H5N2 X N N N C6H5 2—吡咯偶氮苯 5、比较吡咯与吡啶两种杂环。从酸碱性、环对氧化剂的稳定性、取代反应及受酸聚合性等角度加以讨论。 解: 吡咯和吡啶分子中的氮原子都是sp2杂化的。在吡啶中，有一对未共用电子对处在未参与共轭的sp2杂化轨道上，因此吡啶的碱性很强；另外吡啶氮上的未共用电子对能与水分子形成氢键，吡啶易溶于水，吡咯不具备与水形成氢键的结构特征，因此难溶于水。在吡咯中，氮原子提供一对未参与杂化的p轨道上电子参与芳香体系的形成，因此其碱性很弱；氮原子上的氢电离后形成的负离子未破坏其芳香性，因此，吡啶的性质类似于硝基苯；为一缺电子芳香性分子，对氧化剂较不稳定，亲电取代反应活性也较高。吡啶和强酸作用可生成盐，不破坏其芳香性；吡咯和酸作用时，氮原子提供一对p轨道上的电子和酸结合，破坏了其芳香性，生成聚合产物。 6、写出斯克劳普合成喹啉的反应。如要合成6-甲氧基喹啉，需用哪些原料？解： HC OH CH2OH CH2OH 24CH CH2 NO 2CHO N H CH2 CH2 CHO N H 2 CH2 CHOH 烯醇化
第十八章食用动物油脂和副产品 的加工卫生与检验 讲授重点:食用动物油脂的卫生检验,食用副产品的卫生检验,油脂原料的收集、保存与加工卫生监督; 食用油脂的变质; 肠衣的加工卫生与检验。 难点:食用动物油脂的卫生检验,食用油脂的变质。 思考题: 1. 油脂变质分解的主要形式有哪些～主要的变化是什么, 2.油脂的卫生检验方法有哪些,常用的检验指标。 3.副产品的分类。 授课学时:2学时 教学方式:课堂讲授 食用动物油脂(edible animal fats)在炼制前称为脂肪，在猪背部的皮下脂肪又叫肥膘，是我国广大人民群众喜爱食用的一种油脂，具有独特的风味，具有很高的营养价值。但是，来自患病动物的脂肪对消费者的身体健康有很大的危害;动物油脂保藏不当或保藏时间过长，油脂则会发生变质，食用变质油脂也会对食用的健康产生一定的影响。因此，必须对动物油脂进行卫生检验和卫生监督。 第一节食用动物油脂的加工与卫生检验 一、生脂肪的理化学特性 生脂肪又称贮脂，是屠宰肉用动物时从其皮下组织、大网膜、肠系膜、肾周围等处摘取下的脂肪组织。就其组织结构而言，生脂肪是由脂肪细胞及起支持作用的结缔组织基架构成。生脂肪的理化学特性与动物的品种、年龄、性别、生活条件、饲料种类、肥育程度及脂肪组织在动物体内蓄积的位置有关。 (一)生脂肪的化学组成
生脂肪中含有甘油酯、水分、蛋白质、碳水化合物、维生素、胆固醇、类脂化合物及矿物质等，其中甘油酯含量在70,,86,之间。脂肪组织中的甘油酯是由脂肪酸和甘油组成，脂肪酸一般分为饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸两类，来自牛羊的脂肪多为饱和脂肪酸，而来自鱼类的脂肪多为不饱和脂肪酸。在饱和脂肪酸中软脂酸[CH(CH)COOH]和硬脂酸[CH(CH)COOH]的含量最32143216多;而不饱和脂肪酸中，最常见的是油酸[CH(CH)CH=CH(CH)COOH] 和亚油酸 32727[CH(CH)CH=CHCHCH=CH(CH)COOH]，其次是十六碳烯酸、二十二碳烯酸等。动物性油脂324227 是人体必需脂肪酸的重要来源。近年来研究认为，海水鱼类脂肪中所含的二十碳五烯酸和二十碳六烯酸具有降低人血脂的功能，对防治人的心血管疾病由特殊效果。 (二)生脂肪的理化特性 生脂肪的理化特性，主要取决于混合甘油酯中脂肪酸的组成。饱和脂肪酸熔点较高，如花生酸的熔点为77.0?，硬脂酸为71.5,72?，软脂酸(棕榈酸)为63.0?，因此，在常温下它们呈9,12固体状态。而不饱和脂肪酸的熔点比较低，如亚油酸(9，12- 十八碳二烯酸，CHCOOH?)17319,12,15为,12?，亚麻酸(9，12，15- 十八碳三烯酸，CHCOOH?)为,11.3?，在常温条件下1729 呈液体状态。脂肪中硬脂酸的含量:牛脂肪为25,，羊脂肪为25,,30,，猪脂肪为9,,15,。显然，牛、羊脂肪中硬脂酸的含量比猪脂肪高。所以，牛脂肪的熔点为42,50?，羊脂肪的熔点为44,55?，猪脂肪熔点则为36,46?。此外，脂肪组织在动物体内蓄积的部位不同，其熔点也由差异。一般肾周围脂肪熔点较高，皮下脂肪熔点较低，胫骨、系骨和蹄骨的骨髓脂肪熔点更低些。通常熔点高的脂肪比熔点低的脂肪难于被人体消化吸收。除了脂肪酸的熔点外，脂肪