12.1单糖（课件）《有机化学》（上海交通大学出版社）

有 机 化 学 主讲：xxx 1 第12章 糖类化合物 2 本章导读 糖类化合物是多羟基醛、多羟基酮及其缩聚物的总称。 单糖是糖类化合物的基础，本章将重点介绍单糖的结构、分类和性质，并介绍常见的单糖、二糖和多糖。 3 糖类 根据能否水解及水解后的产物不同 单糖 低聚糖 多糖 学习目标 【知识目标】 熟悉单糖的结构，了解单糖的分类。 掌握单糖的性质。 熟悉单糖、二糖和多糖的主要代表物。 4 学习目标 【素质目标】 激发爱党、爱国、爱社会主义的热情。 树立客观、严谨、细致的工作作风。 培养勤于思考、探索未知、不怕困难的科学精神。 【技能目标】 学会鉴定糖类化合物。 学会使用糖类化合物。 5 12.1单糖 6 想一想 果糖比葡萄糖口感好，甜度高，升糖指数低，被很多厂家视为宣传重点，让很多人一度以为果糖是比较健康的糖，多吃点没事。 但是，研究显示果糖摄入量激增，是现代社会中非酒精性脂肪肝病发病率迅速上升的主要原因。 果糖、葡萄糖属于哪种糖？它们有什么异同点？ 7 指不能水解的多羟基醛或多羟基酮 单糖 葡糖糖 果糖 8 1．单糖的链状结构 12.1.1 单糖的结构 9 单糖的结构 链状 环状 自然界中最常见的链状单糖 D-核糖 D-2-脱氧核糖 D-葡萄糖 D-半乳糖 D-果糖 提 示 （1）通常用D/L标记法表示单糖的构型，即以甘油醛为标准，若单糖分子中距离羰基最远的手性碳原子的构型与D-甘油醛相同，则该单糖为D型；反之，则为L型。 自然界存在的单糖几乎都是D型。 （2） 戊醛糖 D-核糖 D-2-脱氧核糖 己醛糖 D-葡萄糖 D-半乳糖 D-果糖 己酮糖 10 2．单糖的环状结构 单糖的链状结构不稳定，因此，溶液中、结晶状态下和生物体内的单糖，都主要以环状结构的形式存在，即分子中的羰基与羟基发生半缩醛反应，生成五元或六元含氧碳环。 当单糖以六元环存在时，其与杂环化合物吡喃相似，也称吡喃糖； 当单糖以五元环存在时，其与杂环化合物呋喃相似，也称呋喃糖。 提示 12.1.1 单糖的结构 11 2．单糖的环状结构 单糖的α-型和β-型环状结构之间可以通过链状结构相互转化。 例如，D-(+)-葡萄糖的α-型（即α-D-(+)-葡萄糖）和β-型（即β-D-(+)-葡萄糖）两种环状结构之间就可通过链状结构相互转化，即 α-D-(+)-葡萄糖 D-(+)-葡萄糖 β-D-(+)-葡萄糖 12.1.1 单糖的结构 12 单糖的环状结构 α-型 半缩醛羟基与原链状结构5号碳原子上的羟基处于同侧 β-型 半缩醛羟基与原链状结构5号碳原子上的羟基处于异侧 2．单糖的环状结构 以上表示单糖环状结构的方式为费歇尔投影式，它虽然可以表示单糖的环状结构，但不能反映出原子和基团的空间结构，因此常用哈沃斯式来表示单糖的环状结构。 下面以D-葡萄糖为例，介绍哈沃斯式的书写规则，如图所示。 12.1.1 单糖的结构 13 2．单糖的环状结构 （1）将链状结构的碳链顺时针向右水平放置，原基团的位置为右下左上。 （2）将碳链端（6号碳原子）沿顺时针方向转动，使结构式弯成六边形。 （3）5号碳原子上基团互换两次。D-葡萄糖分子中同一手性碳原子上的基团互换偶数次，构型不变。 （4）5号碳原子上OH与CHO成环。D-葡萄糖分子中的醛基碳成为手性碳原子，因此得到两个构型。 （1） （2） （3） （4） 12.1.1 单糖的结构 14 2．单糖的环状结构 哈沃斯式的特点是结构式任意翻转，基团的上下位置随之变化，但构型不变。例如： α-型呋喃果糖和β-型呋喃果糖的哈沃斯式如下。 α-D-吡喃葡萄糖 α-D-呋喃果糖 β-D-呋喃果糖 12.1.1 单糖的结构 15 在对单糖进行命名时，可结合单糖的这两种分类方法，将单糖称为某醛糖或某酮糖，例如，葡萄糖也称己醛糖，果糖也称己酮糖，核糖也称戊醛糖。 结构最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖。自然界存在最多的单糖是戊糖和己糖。 知识角 12.1.2 单糖的分类 16 单糖 根据分子中碳原子数目的不同 三碳糖（又称丙糖） 四碳糖（又称丁糖） 五碳糖（又称戊糖） 六碳糖（又称己糖） 单糖 根据分子结构的不同 醛糖 酮糖 1．物理性质 12.1.3 单糖的性质 常温下为具有甜味的无色晶体，在水中溶解度很大，易形成饱和溶液（即糖浆） 单糖 难溶于有机溶剂，利用该性质，可以在单糖的重结晶实验中使用水-醇混合液 除二羟基丙酮外的单糖都具有旋光性 具有环状结构的单糖有变旋现象 重结晶 指在环状单糖的差向异构体（即α-型和β-型两种构型）趋向平衡的过程中，其旋光度发生变化，并最终达到平衡值的现象 。 17 1．物理性质 12.1.3 单糖的性质 单糖 α-异构体 β-异构体 平衡混合