有机化学__第十九章_碳水化合物
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第十九章 碳水化合物(一) 写出D-(+)-葡萄糖的对映体。
α和β的δ-氧环式D-(+)-葡萄糖是否是对映体?为什么?解:D-(+)-葡萄糖的对映体为CH 2OHHOH H HO OH H HOH CHO (L- (-)-葡萄糖)。
α和β的δ-氧环式D-(+)-葡萄糖不是对映体,因为α和β的δ-氧环式D-(+)-葡萄糖之间不具有实物与镜像的关系。
α和β的δ-氧环式D-(+)-葡萄糖分子中均含有五个手性碳原子,其中有四个手性碳的构型相同,只有苷原子的构型不同,所以它们互为差向异构体或异头物。
(二) 写出下列各化合物立体异构体的投影式(开链式):(1)O OH OHOHOCH 2OH H (2)OOHHOC OHOH H 2OH(3)OOHHOC NH 2OH H 2OH解:(1)CH 2OHOH HHO H HO H OH HCHO (2)CH 2OHOH HH OH H OH OH HCHO (3)CH 2OHHOH OH H NH 2H HOH CHO(三) 完成下列反应式:(1)COOH CH 2OHOH HH OH HOH CH 2OHO HO323(2) OOHHOHOOH CH 2OH3dry HClOOHHOHOOCH 3CH 2OH(3)CHOCH 2OH OH HH OH 3内消旋酒石酸(4)4CHOCH 2OHOH HHO H 旋光性丁四醇(5)OOHHO HO OCH 3CH 2OHHIO 4+ HCOOH COCOCH3C H H OO H 2OH(6)2KOHOOPhCH 2OOCH 3O O PhPhCH 2H O OHOOCH 3OO Ph(7) CH 2OHOH H OH H H HCHO HIO CHOH H CHO HCOOH HCHO ++(8)(CH CO)OH O CH 2OHCH 2OH HOCH 2HO HOOHO OHOCH 2OOCCH 3CH 2OOCCH 3CH 3COOCH 2CH 3COO CH 3COOOO OOCCH 3CH 3C OCCH 3O 蔗糖八乙酸酯(四) 回答下列问题:(1) 单糖是否均是固体?都溶于水?都不溶于有机溶剂?都有甜味?都有变旋光现象? 答:一般一般情况下,是。
第十九章碳水化合物1、写出下列化合物的Haworth式。
(1)β-D-吡喃葡萄糖(2)α-D-呋喃果糖(3)β-D-甲基吡喃葡萄糖苷(4)蔗糖2、选择题(1)葡萄糖属于()A. 戊醛糖B. 戊酮糖C. 己酮糖D. 己醛糖(2)自然界存在的糖()A. D-构型B. L-构型C. D-构型和L-构型D. 一般为D-构型(3)下列糖中最稳定的构象式是()(4)糖在人体的储存形式是()A. 葡萄糖B. 蔗糖C. 糖原D. 麦芽糖(5)α-D-吡喃葡萄糖的Haworth式为()(6)淀粉的基本组成单位为D-葡萄糖,它在直链淀粉中的主要连接方式为()A. α-1,6-苷键B. α-1,4-苷键C. β-1,6-苷键D. β-1,4-苷键(7)下列糖与HNO3反应后,产生内消旋体的是()(8)互为差向异构体的两种糖,一定互为()A. 端基异构B. 互变异构C. 对映体D. 非对映体(9)D-吡喃葡萄糖与1mol无水乙醇和干燥HCl反应得到的产物属于()A. 醚B. 酯C. 缩醛D. 半缩醛(10)下列叙述正确的是()A. 糖类又称为碳水化合物,都符合C m(H2O)n通式B. 葡萄糖和果糖具有相同分子式C. α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖溶于水后,比旋光度都会增大D. 葡萄糖分子中含有醛基,在干燥HCl下,与1mol甲醇生成半缩醛,与2mol甲醇生成缩醛3. 是非题(1)变旋光现象是由于糖在溶液中发生水解而产生的一种现象。
()(2)糖苷通常由糖的半缩醛羟基和任一具有羟基的配体化合物脱水而生成。
()(3)由于β-D-葡萄糖的构象为优势构象,所以在葡萄糖水溶液中,其含量大于α-D-葡萄糖。
(4)葡萄糖、果糖、甘露糖三者既为同分异构体,又互为差向异构体。
()(5)β-D-甲基吡喃葡萄糖苷在酸性水溶液中会产生变旋光现象。
()。
第19章碳水化合物1.有两种化合物A和B,分子式均为C5H10O4,与Br2作用得分子式相同的酸C5H10O5,与乙酐反应均生成三乙酸酯,用HI还原A和B都得到戊烷,用HIO4作用都得到一分子H2CO和一分子HCO2H,与苯肼作用A能生成脎,而B则不生成脎,推测A和B的结构。
找出A和B的手性碳原子,写出对映异构体。
解:A和B与Br2作用得酸→A和B是醛糖;A和B与乙酐反应生成三乙酸酯→分子中含三个羟基;用HI还原得到戊烷→A和B是碳直链结构;用HIO4作用得一分子H2CO和一分子HCO2H→A和B中只有一对羟基相邻;苯肼作用A能生成脎,B不生成脎→A的C1是醛基,C2上有羟基,B的C1是醛基,C2上无羟基。
2.碳水化合物和杂环碱反应以制核苷是研究这类物质重要生物活性的根本。
已发展起若干完成这类反应的方法,如:为了解决这个问题,曾使用2,3,4,6-四-O-乙酰基β-D-葡萄吡喃糖作为糖的衍生物。
研究了A的应用问题,产率是高的,而且反应有立体选择性,得β-糖苷。
试提出机理并解释立体化学。
解:整个反应的历程如下:经过两次构型翻转,得到构型保持的产物。
3.柳树皮中存在一种糖苷叫做糖水杨苷,当用苦杏仁酶水解时得D-葡萄糖和水杨醇。
水杨苷用硫酸二甲酯和氢氧化钠处理得五-O-甲基水杨苷,酸催化水解得2,3,4,6-四甲基-D-葡萄糖和邻甲氧基甲酚。
写出水杨苷的结构式。
解:水杨苷用苦杏仁酶水解得D-葡萄糖和水杨醇→葡萄糖以β-苷键与水杨醇结合;水杨苷用(CH3)2SO4和NaOH处理得五-O-甲基水杨苷→水杨苷有五个羟基;五-O-甲基水杨苷酸化水解得2,3,4,6-四甲基-D-葡萄糖和邻甲氧基甲酚→葡萄糖以吡喃式存在并以苷羟基与水杨醇的酚羟基结合。
水杨苷的结构式为:4.2,3,4,6-四-O-苄基α-D-葡萄糖吡喃基溴用醇与溴化四乙基铵和二异丙基乙基胺在二氯甲烷中制α-葡萄糖苷曾有人报道过。
提出这一反应的立体化学过程的说明。
有机化学基础知识点碳水化合物的立体化学性质在有机化学领域中,碳水化合物是一类重要的化合物。
它们由碳、氢和氧原子组成,结构包括单糖、双糖和多糖等多种形式。
碳水化合物的立体化学性质在其结构和化学性质的研究中起着关键作用。
本文将重点讨论碳水化合物的立体化学性质,包括手性、立体异构体和光活性。
一、手性手性是指一个化合物存在非对称中心,因此有左右两种镜像体。
这种非对称中心可以是一个碳原子,其四个取代基围绕着它形成一个四面体结构。
对于一个手性分子,它的两个镜像体被称为对映异构体。
这些对映异构体在物理性质和生物活性上可能有截然不同的表现。
手性分子的手性性质是由于它的非对称中心导致的,而非对称中心又是由于碳原子上的取代基不同而产生的。
在碳水化合物中,单糖如葡萄糖和半乳糖就具有手性。
二、立体异构体除了手性分子外,立体异构体是碳水化合物中另一个重要的立体化学性质。
立体异构体是指分子结构相同但空间构型不同的化合物。
在碳水化合物中,最常见的立体异构体包括顺式异构体和反式异构体。
顺式异构体是指有两个取代基在环上相邻的情况,而反式异构体则是这两个取代基在环上相对的情况。
这种立体异构体的存在影响着碳水化合物在空间中的构型和化学性质。
三、光活性光活性是指某些化合物对偏振光的旋光性质。
在碳水化合物中,有一类特殊的化合物被称为旋光糖,它们具有旋光性质。
旋光糖可以使平面偏振光发生旋光现象,这是由于它们的分子结构中存在一个不对称的碳原子。
旋光糖分为左旋糖和右旋糖,分别表示其对偏振光的旋转方向。
它们的旋光性质使得它们在光学和医药领域有广泛的应用。
总结起来,碳水化合物的立体化学性质是有机化学中的重要知识点。
其中手性、立体异构体和光活性是碳水化合物研究中常被讨论的方面。
准确理解和掌握碳水化合物的立体化学性质对于有机化学的学习和应用具有重要意义。
碳水化合物的化学反应碳水化合物是一类由碳、氢、氧元素组成的有机化合物,其化学反应涉及到碳、氢、氧的原子间的成键、断键和重新组合。
碳水化合物的化学反应可以分为燃烧反应、加氢反应、氧化反应、酯化反应等多种类型。
1. 燃烧反应:碳水化合物的主要化学反应是燃烧反应。
燃烧反应是指碳水化合物与氧气发生反应,产生二氧化碳和水,并释放出能量。
例如,葡萄糖(C6H12O6)在氧气的存在下发生完全燃烧反应,生成二氧化碳(CO2)和水(H2O),同时释放出大量的能量。
2. 加氢反应:碳水化合物的加氢反应是指碳水化合物与氢气发生反应,在催化剂的作用下,氢气被加到碳水化合物的双键上,生成饱和的碳氢化合物。
例如,蔗糖(C12H22O11)经过加氢反应,可以生成乙醇(C2H5OH)和酒精。
3. 氧化反应:碳水化合物的氧化反应是指碳水化合物与氧气或其他氧化剂发生反应,氧化剂将碳水化合物中的碳氧化成二氧化碳,同时还可以将碳水化合物中的氢氧化成水。
例如,葡萄糖在氧气的存在下进行氧化反应,生成二氧化碳和水。
4. 酯化反应:碳水化合物的酯化反应是指碳水化合物中的羟基与酸酐反应,生成酯。
例如,乙醇与乙酸酐反应,生成乙酸乙酯。
碳水化合物还可以进行其他一些特殊的化学反应,如缩合反应、醛糖互变异构反应等。
缩合反应是指两个或多个碳水化合物分子通过某种化学反应结合成为一个分子。
醛糖互变异构反应是指醛糖分子在酸催化下发生异构化反应,生成相应的醇糖。
总结起来,碳水化合物的化学反应包括燃烧反应、加氢反应、氧化反应、酯化反应等多种类型。
这些反应在生物体内发挥着重要的作用,参与能量代谢和生物合成等生命活动。
同时,这些反应也在工业上得到广泛应用,如酶促反应、酶降解反应等,为人类的生产和生活提供了重要的化学基础。
第19章碳水化合物一、碳水化合物定义的沿革在自然界中有一类分布最广的有机物,它们绝大多数分子式中H、O原子的比例与H2O分子的相同,即2 1,符合例如葡萄糖和果糖,分子式均为C6H12O6,又如淀粉和纤维素,分子式均可表示为:最初,由于不知道这类化合物的结构,就把它们看作是碳的水合物,因此把这一大类有机物称为碳水化合物。
给这一大类有机物这样一个名称是确切的,因为有个别属于这类化合物的物质,其分子式并不符合这述通式。
例如鼠李糖,分子式为C6H12O5,就不符合上通式。
而有些不属于这类化合物和物质,如乳酸C3H6O3、乙酸C2H4O2却反而符合上通式。
显然,从组成去定义这类有机物是科学的。
现在的含义——是指多羟基醛、酮或水解后能产生多羟基醛、酮的化合物。
这个定义与最初的定义有着本质的不同,最初的定义着眼于组成,现在的定义则着眼于结构。
所谓的多羟基,是指分子中含有二个以上的羟基,显然,对于大多数的碳水化合物,除了羰基C外,其余每个C原子一般都连有一个OH。
二、碳水化合物的分类根据结构和性质分为三类。
1. 单糖是最简单的多羟基醛、酮,不能水解产生更简单的多羟基醛、酮。
如葡萄糖、果糖、阿拉伯糖2. 低聚糖经水解能产生2-10分子单糖的化合物。
3. 多糖经水解能产生10分子以上单糖的化合物。
如淀粉、纤维素三、碳水化合物的来源碳水化合物是植物光合作用的产物:碳水化合物在生物体内代谢时被氧化成CO2和H2O,同时产生能量:可见,碳水化合物是储存太阳能的物质,是动、植物体生命活动不可缺少的一类化合物。
碳水化合物燃烧时,所储存的太阳能几乎全部转化为热能。
第一节单糖一、醛糖的递升与递降1. 递升将一个醛糖转变为高一级醛糖的过程称为递升。
递升是通过克利安尼(H.Kiliani)合成法来实现的:将醛糖与HCN 加成,生成α-羟基腈,此时醛基C从非手性C原子转变为手性C原子,这样就得到二个异构体(为差向异构体),经水解,这两个异构体转变为二个酸,由于 -COOH的第4位(即γ位)C原子含有 -OH,因此很容易失水形成γ-内酯(这是γ-羟基酸的特性!),再经Na-Hg (CO2或H2O)还原,得到二个高一级的互为差向异构体的醛糖。