第14章碳水化合物（课件）《有机化学（第四版）》同步教学（大连理工版·2015）

第 14 章 碳水化合物 14.1　碳水化合物的来源和分类 14.2 单 糖 14.3 二 糖 14.4 多 糖 上 页 下页 末页 首 页 结 束 碳水化合物又叫糖。 初期发现：这类化合物符合通式Cm(H2O)n，故称碳水化合物。后来发现：这一类化合物不完全符合碳水化合物通式。 如：鼠李糖（C5H12O5）、脱氧核糖（C5H10O4） 符合碳水化合物通式的并不都是碳水化合物。 如：甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2） 碳水化合物——多羟基醛、酮及其水解后能生成多羟基醛、 酮及其衍生物的物质。 上 页 下页 末页 首 页 结 束 14.1 碳水化合物的来源和分类 1 碳水化合物的来源 植物光合作用的产物： 碳水化合物在动物体内代谢，释放能量： 上 页 下页 末页 首 页 结 束 2 碳水化合物的分类 单糖： 不能水解成更小分子的多羟基醛、酮。 如：葡萄糖、果糖、半乳糖 低聚糖：能水解为2～10个单糖分子的多羟基醛、酮。 如：蔗糖、麦芽糖 多糖：能水解为10个以上单糖分子的多羟基醛、酮。 如：淀粉、纤维素 上 页 下页 末页 首 页 结 束 14.2 单 糖 单糖 丙醛/酮糖 丁醛/酮糖 戊醛/酮糖 己醛/酮糖 醛糖 酮糖 上 页 下页 末页 首 页 结 束 1. 单糖结构 (1) 单糖的开链结构 用Fischer投影式表示葡萄糖开链式： 上 页 下页 末页 首 页 结 束 葡萄糖构造式如下： 上 页 下页 末页 首 页 结 束 己醛糖的16种异构体：8个D–型，8个L–型 D–（+）– 阿洛糖 D–（+）– 阿卓糖 D–（+）– 葡萄糖 D–（–）– 古罗糖 D–（+）– 甘露糖 D–（+）– 塔洛糖 D–（+）– 半乳糖 D–（–）– 艾杜糖 上 页 下页 末页 首 页 结 束 D–(+)–甘油醛 L–(–)–甘油醛 单糖的构型确定——以甘油醛为标准，规定： 羟基在右为 D –型 羟基在左为 L –型 上 页 下页 末页 首 页 结 束 (2) 单糖的氧环式结构 单糖的一些实验现象用单糖的开链结构无法说明： A.葡萄糖的变旋光现象 D–葡萄糖: 在﹥50 ℃从水溶液中结晶得α–型葡萄糖，熔点为146 ℃ 在﹤ 98℃从水溶液中结晶得 β–型葡萄糖，熔点为150 ℃ α–型葡萄糖配成的溶液： 初比旋光度 +113° 终比旋光度 +52.7° β–型葡萄糖配成的溶液： 初比旋光度 终比旋光度 +17.5° +52.7° 上 页 下页 末页 首 页 结 束 B.葡萄糖的化学性质 在干HCl存在下只与一分子CH3OH作用， 与饱和NaHSO3加成非常缓慢。 结论：开链葡萄糖醛基化学性质不明显 C. 波谱数据 IR： 无νc=o特征吸收峰 1HNMR：无醛基质子的吸收 结论：开链葡萄糖醛基已经消失 上 页 下页 末页 首 页 结 束 Fischer提出上述实验现象的解释——单糖具有环状半缩醛结构： β – D–（+）– 吡喃葡萄糖 m.p. 150 ℃ [α]D +17.5° α – D–（+）–吡喃葡萄糖 [α]D +113° m.p. 146℃ D–（+）– 葡萄糖 [α]D +52.7° 上 页 下页 末页 首 页 结 束 NaHSO3 不反应 β– D–甲基 葡萄糖 上 页 下页 末页 首 页 结 束 Hawarth式(哈沃斯提出的环状的透视结构式)： 顺时针旋转 至水平状 弯曲成环状 上 页 下页 末页 首 页 结 束 旋转C4—C5σ键120° β – D–（+）– 吡喃葡萄糖 α – D–（+）– 吡喃葡萄糖 使C5的－OH与醛基接近 －OH从上方进攻醛基 －OH从下方进攻醛基 上 页 下页 末页 首 页 结 束 (3) 单糖的构象 α – D–（+）– 吡喃葡萄糖的稳定构象 β – D–（+）– 吡喃葡萄糖的稳定构象 β – D–（+）– 吡喃葡萄糖 α – D–（+）– 吡喃葡萄糖 哈武斯式 构象式 上 页 下页 末页 首 页 结 束 (1) 氧化反应 2. 单糖的性质 不发生反应 上 页 下页 末页 首 页 结 束 酮糖可被稀硝酸氧化： 醛糖可被浓硝酸氧化： 上 页 下页 末页 首 页 结 束 上 页 下页 末页 首 页 结 束 酮糖具有酮羰基，但在碱性条件下易转化为烯二醇中间体，