第十四章 碳水化合物（课件）-《有机化学》同步教学（武汉大学出版社）

第十四章 碳水化合物 本章要求 1. 了解糖的分类和结构特点； 2. 掌握单糖的主要性质和用途 3. 掌握单糖和二糖的鉴别方法。 14.1碳水化合物的分类 1.1 碳水化合物的结构特点 碳水化合物主要有碳、氢和氧三种元素组成。 碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮，以及水解后能够生成多羟基醛或多羟基酮的一类有机化合物。 1.2 碳水化合物的分类 糖类可分为单糖、低聚糖和多糖三大类。 凡能被托伦试剂和费林试剂氧化的糖称为还原糖，不能被托伦试剂和费林试剂氧化的糖称为非还原糖。单糖都是还原糖。可以用托伦试剂和费林试剂区别还原糖和非还原糖。 14.2 单 糖 2.1单糖的分类及结构 按照分子中含碳原子的数目不同，单糖可以分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖等。分子中含有醛基的称为醛糖，分子中含有酮基的称为酮糖。 糖的表示方法有：（i）糖的费歇尔投影式；（ii）将投影式上的氢原子省略，氢原子的价键和碳链两端保留；（iii）将投影式上的氢原子及价键和羟基省略，羟基的价键碳链两端保留。 糖的表示方法 2.2重要的单糖 1.葡萄糖 物理性质：葡萄糖为无色或白色结晶，易溶于水，微溶于乙酸，不溶于乙醚和苯。广泛存在于葡萄汁和其他果汁、蜂蜜，以及植物的根、茎、叶、花等部位。在人和动物的血液中含有葡萄糖，医学上称为血糖，正常人的血糖含量为80~120mg/100mL血液。 化学性质 氧化反应： 葡萄糖是己醛糖，具有还原性。可被弱氧化剂氧化，生成葡萄糖酸。 用途：溴水褪色，鉴别醛糖和酮糖 葡萄糖可以与费林试剂和托伦试剂反应： 鉴定醛酮和酮糖 还原反应：葡萄糖可以在催化加氢或还原剂（NaBH4、Na-Hg齐等）的作用下，还原为己六醇（又称葡萄糖醇或山梨糖醇）. 成脎反应 葡萄糖与过量的苯肼反应生成糖脎。 糖脎为黄色晶体，不同糖的脎晶形不同，熔点不同，生成时间不同。因此可以根据生成脎的熔点和晶形鉴别糖类。 变旋光现象 像葡萄糖一样，一些具有旋光性的单糖溶于水后，随着时间的延长，它的水溶液的旋光度逐渐变化，最后达到一个稳定的平衡值的现象，称为变旋光现象。 变旋光现象的解释： 2.果糖 物理性质：果糖是白色晶体或结晶粉末，熔点为102℃（分解），可溶于水、乙酸和乙醚。 化学性质：果糖是酮糖，不能被溴水氧化。由于在碱性溶液中果糖可以转变为醛糖，所以它可以被托伦试剂和菲林试剂氧化。果糖与葡萄糖一样，可以经还原得到己六醇，也可以与过量的苯肼作用生成糖脎（与葡萄糖脎构造相同）；果糖还可以与氢氧化钙反应生成难溶于水的配合物C6H12O6·Ca (OH)2·H2O,这一反应可以鉴别果糖。与葡萄糖一样，果糖也具有变旋光现象。 14.3 二 糖 3.1 蔗糖 蔗糖没有还原性，不被托伦试剂或费林试剂氧化，也不与苯肼作用成脎。但蔗糖在酸或酶的催化下可水解为葡萄糖和果糖 。 3.2麦芽糖 麦芽糖是还原糖，可以被托伦试剂和费林试剂氧化，与苯肼作用生成糖脎。在酸或酶的作用下，一分子麦芽糖水解得到两分子葡萄糖。 3.3纤维二糖 纤维二糖与麦芽糖的化学性质。它是还原糖，可以被托伦试剂和费林试剂氧化，与苯肼作用生成糖脎。 14.4 多糖 4.1淀粉 直链淀粉：能溶于热水，得到的溶液与碘呈蓝色反应，分子量约5万。 支链淀粉：支链淀粉难溶于水，又称胶淀粉，相对分子质量较大，一般由几千个葡萄糖残基组成。 4.2 纤维素：是由葡萄糖分子形成的天然高分子化合物。纤维素的纯品无色、无味、无臭。不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。 由于人体内没有能使纤维素水解为葡萄糖的生物酶，因此纤维不能作为人类的营养物质，而食草动物的消化道内存在的微生物能分泌水解纤维素的酶，因此纤维素可以作为食草动物的营养物质。 $$