有机化学--碳水化合物75页PPT

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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：
例外
Cn(H2O)m
鼠李糖——C6H12O5 甲 醛 HCHO = CH2O 醋 酸 CH3COOH = C2(H2O)2
3
◆定义 ：从结构上看，碳水化合物系指多羟基（2个或以上）
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。具有下列结构单元：
1 CHO H 2 α OH HO 3 β H
但单糖存在下列奇怪现象：
H 4 γ OH
1.有变旋现象。
H 5 δ OH
2.不能与NaHSO3反应。 3.只能与1ROH反应。
6CH2OH
D - 葡萄糖
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实验：
D – 葡萄糖以不同方法结晶时，可得到两种晶体，其物 理性质如下：
m.p (。C) 溶解度 g 100 ml
5
CH2OH
D - 核糖
5C糖
1 CHO H 2α H H 3 β OH H 4 γ OH
5
CH2OH
D - 脱氧核糖
6
◆分类：
1. 单糖 ： 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 ：
能水解为2-10个单糖的碳水化合物。如：蔗糖、 麦芽糖、棉子糖等。 3. 多糖 ：
4. 含有半缩醛羟基的糖溶于水时都有变旋现象。
练习：下列化合物哪个会形成半缩醛羟基，有变旋现象？
CHO
CH2OH
HC OH
CO
CH2OH
CH2OH
注：三元环半缩醛不能形成，四元环可以形成但不稳定。 17
3. 单糖的哈沃斯式
用一个平面六边形表示环，O处在右后方，环垂直板面， 前三个键用粗线表示。

CH 2 OH 苷 羟 基 与 决 定 构 型 的 羟 基 在 同 侧
( + )葡 D α 萄 糖
差 向 异 构 体 又 称 异 头 物
上式为Fischer投影式,另一表示方法是用Haworth 式表示—即用六元环平面表示氧环式各原子在空间
的排布方式 2019/2/10
有机化学课件
2、糖的Haworth式
C H O O H H O O H O H C H O H 2 H O C H 2 C H O C H O H 2 C H O
HO R
H
120o
CH2OH
C H 2O H OH CHO
CH 2 OH a OH b H C=O
a b
CH 2 OH O OH OH OH OH CH 2 OH O OH OH OH OH 有机化学课件
HOCH2
H O H
-苷键
有机化学课件
氮苷(胸腺嘧啶核苷)
苦杏仁苷
糖苷具有缩醛结构，相对比较稳定。α -糖苷和β 糖苷在水溶液中不能通过开链式相互转变。 糖苷具有一系列典型的缩醛性质：不易被氧化，不 易被还原，不与苯肼作用(无羰基),不与Fehling or Tollen’s作用(无还原性),对碱稳定，但对稀酸不稳定。 糖苷在稀酸作用下生成原来的糖和苷元(甲醇),在某 些酶作用下，糖苷也可发生水解反应。
材、棉花、大米、小麦、蔗糖、葡萄糖等均是糖类
化合物,它们对维持动植物的生命起着重要作用。 人类的遗憾——自身没有生产碳水化合物的本领。 植物的骄傲——通过光合作用产生糖。 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，通式： Cn(H2O)m

葡萄糖多（64：36）稳定性与它们的构象有关。 例如β-D-葡萄糖的两种椅型构象如下：
稳定，两者能量差：25kJ/mol
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α-D-葡萄糖也有两种椅型构象：
在所有D型己醛糖中，只有葡萄糖能有五个取代 基全在e键上因而很稳定的够象。
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三、 单糖的反应
官能团：羟基与羰基 1、 氧化反应 （1）被硝酸氧化 在硝酸的氧化下，醛糖的醛基和伯醇基都可以被氧化.例 如，D-葡萄糖在稀硝酸中加热，即生成D-葡萄糖二酸。
葡萄糖在溶液中有α-和β-两种半缩醛结构。 因此与甲醇作用所生成的苷也有α-和β-两种。在糖 苷分子中没有苷羟基。这种环状结构没有变旋光现 象，也不具有羰基的特性。
糖苷的酸性水解：
由 α-D-葡萄糖苷水解得到的，不单是α-D-葡萄糖。而是
α-和 β-两种葡萄糖的混合物.
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4、 吡喃糖的构象 在D-葡萄糖水溶液中，β-D-葡萄糖含量比α-D-
如：在自然界中只有右旋的葡萄糖存在, 左旋的葡萄糖是没有的。
碳水化合物的分类：
碳水化合物根据结构和性质，可以分为单糖、低 聚糖和多糖三类.
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二、 单糖的结构
葡萄糖——存在于葡萄汁和其他果汁中，以及植物的 根、茎、叶等部位。动物血液中也含有葡萄糖。天然 葡萄糖为右旋糖。 果糖——大量存在于水果和蜂蜜中。天然果糖是左旋 糖，是常见糖中最甜的糖。 核糖、2-脱氧核糖——是核酸的组成部分。
一、 碳水化合物的概念
碳水化合物又称为糖类，是一类重要的天然有机 化合物，含有碳、氢、氧三种元素.
例如，纤维素、淀粉、葡萄糖、果糖、肝糖等等
从化学结构上来看，碳水化合物是多羟基醛或 多羟基酮，或者是通过水解能生成多羟基醛（或酮） 的化合物。

O OCH3 CHOH
H3CO
OCH3
四甲基葡萄糖
由于葡萄糖的环状半缩醛结构含有吡喃环（ 所以葡萄糖的六元氧环式结构的全称为：
O
）结构，
α－D－（＋）－吡喃葡萄糖
β－D－（＋）－吡喃葡萄糖
在水溶液中，果糖主要以五元氧环式存在：
6
1
HOH2C O CH2OH
5
H
4
HO
2
OH
3
OH
a-D-(-)-果糖
(二) 单糖
(1) 单糖的构型和标记 (2) 单糖的氧环式结构 (3) 单糖的构象 (4) 单糖的化学性质 (5) 脱氧糖 (6) 氨基糖
(二) 单糖
根据分子中所含碳的个数，单糖可分为己糖、戊糖等。
分子中含醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。
例：
1CHO 2CHOH
1CH2OH
2 C=O
1CHO
顺时针转 成水平
H 。 弯成环状 120 OH
CH2OH CHO
CH2OH
OH
H
CHO
氧环式 （Haworth（（
CH2OH OH
OH
a-mD.-p(=+1)4-6葡。C萄糖
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。
[a] D =+112
开链式Βιβλιοθήκη CH2OHOHH
CHO
-OH从上面进攻羰基碳得 a-OH从下面进攻羰基碳得 b-
氧环式 （Haworth（（
碳水化合物可根据分子的大小分为三类：
①单糖：本身为多羟基醛酮，不能水解为更简单的糖。 如葡萄糖、果糖等。 单糖一般是结晶固体，能溶于水，绝大多数单糖有 甜味。
②低聚糖：能水解为2－10个单糖的碳水化合物。如麦芽 糖、蔗糖等都是二糖。 低聚糖仍有甜味，能形成晶体，可溶于水。

无醛基
（6） 能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、HCN、Br2水 等发生反应。（有醛或酮羰基）
葡萄糖的链式结构无法合理解释
1925~1930年，由X射线等现代物理方法 3. 葡萄糖环状结构的提出 证明，葡萄糖主要是以氧环式存在的。
环状半缩醛的启迪 HOCH2CH2CH2CHO
H O OH
H O
H O H C O C H O H 2 C H O H 2
CHO
OHOH OH H OH
②将碳链水平位臵弯成六边形状。
6
H H OH H
5 4 3
H H
CH 2 C C C C CHO OH OH OH H OH
2 1
CH OH 2 OH 1 4 H CHO OH OH3 2 H OH
5
6
1. 5.单糖的哈沃斯（Haworth）式
③ 以C4-C5为轴旋转120°使C5上的羟基与醛基接近，然后成环。
有机化学课件 - 碳水化合物
§18.1 概论 1. 糖的定义
多羟基的醛（或酮）或经简单水解能生成多羟基醛（酮）的化 合物称为糖。
碳水化合物
糖类化合物都是由C、H、O三种元素组成，且大都符合
Cn(H2O)m的通式，称之为碳水化合物。
例如：
葡萄糖: C6H12O6，可表示为C6(H2O)6； 蔗糖: C12H22O11，可表示为C12(H2O)11。
D-(-)-核糖 戊醛糖
(3S,4R,5R)-3,4,5,6-四羟基-2-已酮 D-(-)-果糖 已酮糖
§18.2.4 单糖的环状结构(重点) 1. 葡萄糖的变旋光现象 2. 葡萄糖的其他特性 3. 葡萄糖的环状结构的提出 4. 单糖的哈沃斯（Haworth）式 5. 单糖的构象式

糖可引起不良反应 。
另外，机体肝糖元丰富则对某些细菌毒素抵抗能增强，动物实
验显示肝糖元不足则对酒精、砷等毒素解毒作用下降。葡萄糖
醛酸是葡萄糖的代谢产物，它对某些药物如吗啡，水杨酸，磺
胺类药物由解毒作用，生成微生物排出体外。
龋齿是一种表面的牙周疾病，这种疾病是由寄生在口腔中
的能形成噬菌斑的微生物的生长和产酸后引起的。这些微生
感观性状和安全的影响。
•
淀粉的糊化、老化作用的机理、影响因素
及作用；果胶凝胶的形成机理、影响因素
及应用。碳水化合物在食品加工储藏过程
中的变化及其对食品营养，感观性状和安
全的影响。
•
糖类化合物的结构与功能间的关系。
➢熟话说“民以食为天”。糖类
化合物是自然界分布广泛、数量最
多的有机化合物，是绿色植物光合
H
H
OH
OHቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OH
H
D—半乳糖
H
OH
OH
H
D—果糖
➢
蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蔗糖
（sucrose） 、D-果糖（ D -fructose）、 D-葡萄糖
（ D- glucose）的含量。

是一个相对值，以蔗糖作为基准物，一般以10%或
15%的蔗糖水溶液在20℃时的甜度为1。

果糖>蔗糖>葡萄糖>麦芽糖>半乳糖
差向异构体。因此，一个6碳醛糖有16种异构体，其中8种为D异构系
列，另外8个为L异构系列。
常见的单糖含有5或6个碳原子，分子式为
，已知的单
糖非常容易从
导出。以Fisher投影式表示：
•
按不对称碳原子分为： D-型、L-型，

对映体的构型可用R、S标记 如 D-(+)-葡萄糖
CHO H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH
1
2R 3S 4R 5R
CH2OH 6
2R,3S,4R,5R-2,3,4,5,6-五羟基己醛
相对构型（D系列和L系列）：
以甘油醛为标准
CHO *CHOH
CH2OH
甘油醛
CHO H-C-OH
单糖根据含 碳数可分为
§19-2 单糖
醛糖—— 多羟基醛
酮糖—— 多羟基酮
CHO CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH
CH2OH C=O
CHOH CHOH CHOH CH2OH
CH2—CH—CHO
含C3糖—— 丙糖 （或三碳糖）
OH OH 甘油糖 CH2—C—CH2
=
OH O OH
含C4糖—— 丁糖（或四碳糖） α,α/-羟基丙酮
D-葡萄糖
CH2OH
D-葡萄糖苯腙
CH=N-NHC=O
H2N-NH-
-NH3，-C6H5NH2
CH=N-NHC=N-NH-
CH2OH
-H2O
CH2OH
D-葡萄糖脎
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反应是在羰基和具有羟基的α- 碳上进行，单糖一般在 C1和C2上发生，若糖只是C1或C2构型或羰基不同，其它手 性碳都相同，则生成的脎也相同。
所有的单糖都属于还原性糖
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② 与溴水反应 溴的水溶液含有次溴酸，能将醛糖氧化成糖酸。由于
在酸性条件下糖不发生差向异构体，因此溴水只氧化醛糖
不氧化酮糖。这一反应可用于醛和酮糖的鉴别。
CHO
COOH
Br2 H2O
CH2OH
D-葡萄糖

O
HO OH
CH3OH
干
HCl
H2 O
+ H
CH 3OH 干 HCl
CH2OH HO HO
O
OC H
OH
HO
3
CH2OH
O
HO OCH 3
HO
20 33 D
β-甲基葡萄糖苷 m.p 107℃，
20 158 D
α-甲基葡萄糖苷 m.p 165℃，
糖苷: 苷羟基上的氢原子被其它基团取代后的产物 苷的非糖部分(聚糖中均为糖)叫苷元，也叫配基。 糖苷的命名: 通常称为某配基某糖苷,同时还必须指出它们的构型 和旋光方向。
CH 2OH
L-（-） -葡 萄糖
CH 2OH
L-（-） -甘油醛
天然葡萄糖 葡萄糖的名称为: (2R, 2S, 4R, 5R) - (+) – 2,3,4,5,6-五羟基己醛
2. 葡萄糖的氧环式结构 两个问题:
1. 变旋光现象 比旋光度: +112° 放置 +52 ．7°
溶液的比旋光度随着时间变化(逐渐增大 或缩小)，最后达到恒定值, 这种现象叫做 变旋光现象 2. 葡萄糖的水溶液不与NaHSO3 发生加成； 葡萄糖 + 甲醇(一分子)生成醚键 不具有独立的醛基特征
NNHC6 H5 NNHC6 H5 H OH)2
HO (H
C
C
CH2 OH
D-果糖脎 （不溶 于 水 ）
4. 苷 的 生 成 单糖可以再与含羟基的化合物(如醇、酚)反应生成缩醛或缩酮。
CHO
CH2OH HO HO
H2 O
H +
H
OH OH
OH H OH OH CH 2OH