碳水化合物第四版

第12章碳水化合物根本概念单糖糖苷双糖多糖1精选课件糖：碳水化合物，通式：Cn(H2O)m

碳水化合物：多羟基醛或多羟基酮，以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的一类化合物。C6H12O6C12H22O11C6H12O5CH2O×C2H4O2

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葡萄糖蔗糖鼠李糖甲醛乙酸

葡萄糖2精选课件碳水化合物糖是一切生物能量的主要来源。动物和植物通过如下的循环维持了二氧化碳与氧的平衡植物光合作用动物呼吸作用3精选课件分类：单糖：不能水解的多羟基醛、酮。寡糖〔低聚糖〕：能分解为2-10个单糖。双糖(贰糖)最常见。多糖〔高聚糖〕：能分解为几百、几千个单糖醛糖：葡萄糖酮糖:果糖碳原子数分：丁糖，戊糖，己糖4精选课件一、单糖丁醛糖丁酮糖戊醛糖戊酮糖已醛糖已酮糖

相应的醛糖和酮糖是同分异构体分为醛糖和酮糖，自然界中五、六碳糖最普遍

5精选课件1、单糖的构型和命名用费歇尔投影式表示，如D-葡萄糖旋光异构体的数目：2n个，n为手性碳原子的个数6精选课件D，L构型表示法：人为规定甘油醛的构型，并以其作为参考标准。构型与D-甘油醛相当的，叫D-型；与L-甘油醛相当的，叫L-型。由此确定出的构型叫相对构型。7精选课件D-(-)-乳酸L-(+)-乳酸D,L构型只考虑一个手性碳原子的构型。如结构的化合物。R，S标记法：8精选课件糖类物质多用俗名。D、L表示构型，只考虑与羰基最远的手性碳原子9精选课件碳链的增长10精选课件醛糖的D型异构体11精选课件酮糖的D型异构体12精选课件对映异构体和非对映异构体：13精选课件D-葡萄糖在不同条件下结晶，得到2种晶体a-型—mp146℃，[a]D+112.2°b-型—mp150℃，[a]D+18.7°葡萄糖溶液存在变旋光现象〔旋光性改变的现象，最终到达一个固定的值〕a-型[a]D+112.2°→+52.7°NMR,IR谱没有-CHO的特征峰形成缩醛时只需要一分子醇。2、单糖的环形结构问题的提出14精选课件结晶状态的单糖以环形半缩醛(或半缩酮)的形式存在成环后，形成一个新的手性碳原子。α型：苷羟基与C5(决定构型的C)的羟基同侧β型：苷羟基与C5

的羟基异侧〔苷羟基〕15精选课件α-D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖β-D-(＋)-葡萄糖

苷羟基半缩醛羟基苷羟基[α]D：＋112°＋19°含量：36%极少64%平衡时溶液[α]D=＋52.5°α-D-(＋)-葡萄糖与β-D-(＋)-葡萄糖互为异头物16精选课件β-D-(＋)-葡萄糖α-D-(＋)-葡萄糖

透视式哈武斯(Haworth)式旋转90°弯曲成环状C4－C5键旋转费歇尔投影式17精选课件+-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖or-D-吡喃葡萄糖葡萄糖的哈武斯透视式18精选课件α型，36%β型，64%构象式19精选课件果糖的吡喃环形半缩醛和呋喃环形半缩醛20精选课件果糖的结构有变旋现象。五种构型可相互转化，最终达成平衡。呋喃吡喃α-D-(－)-吡喃果糖β-D-(－)-呋喃果糖α-D-(－)-呋喃果糖β-D-(－)-吡喃果糖D-(－)-果糖(开链式)旋转90。弯曲成环状21精选课件3、单糖的物理性质单糖都是无色晶体，有甜味。水中溶解度大。过饱和溶液：糖浆。变旋现象α-D-葡萄糖溶液：+112o+52.7oβ-D-葡萄糖溶液：+18.7o+52.7o22精选课件4、单糖的化学性质具有醇、醛酮的性质：成醚、酯；氧化；加成等。(1)氧化醛糖、酮糖都能被吐伦试剂、斐林试剂、本尼迪特〔Benedict)试剂〔硫酸铜、碳酸钠、柠檬酸钠混合液〕氧化。本尼迪特试剂：硫酸铜、碳酸钠、柠檬酸钠混合液。氧化亚铜用作单糖的定性和定量鉴定。23精选课件D-葡萄糖酸D-葡萄糖or本尼迪特试剂斐林试剂or土伦试剂24精选课件

酮糖不能被溴水氧化，可用溴水来区别醛糖和酮糖。例：葡萄糖和果糖25精选课件〔2〕复原D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖醇26精选课件D-山梨醇D-甘露醇D-果糖27精选课件〔3〕成脎反响D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖苯腙D-(＋)-葡萄糖脎28精选课件D-(－)-果糖D-(－)-果糖苯腙D-(－)-果糖脎鉴别糖的重要反响。成糖脎的时间不一样，糖脎不溶于水，有特定的熔点和晶形。29精选课件30精选课件利用成脎反响可把醛糖转变成酮糖。D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖脎醛酮糖D-(－)-果糖31精选课件〔4〕差向异构化只有一个手性碳原子构型相反者，彼此成为差向异构体：单糖与稀碱共热那么发生异构化反响。D-(－)-果糖D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-甘露糖在稀碱溶液中，酮糖能转变成醛糖，可发生斐林反响和银镜反响。顺烯醇式反烯醇式32精选课件〔5〕莫利施(Molish)试验糖的水溶液中参加α-萘酚的酒精溶液，沿试管壁小心地注入浓硫酸，不要摇动试管，在两层液面间可形成一个紫色环。用于鉴别糖类。所有的糖都有这种反响。33精选课件〔6〕成苷反响半缩醛(酮)可继续和醇作用形成缩醛(酮)，糖的缩醛(酮)叫糖苷配糖体糖苷键34精选课件甲基化法甲基-β-D-葡萄糖苷甲基-2,3,4,6-四-O-甲基-β-D-葡萄糖苷5、半缩醛环的大小测定2,3,4,6-四-O-甲基-β-D-葡萄糖35精选课件123456123451234CH2OCH3COOH+5636精选课件高碘酸法5HCOOH

+CH2O5HIO437精选课件6、重要的单糖D-核糖及D-2-脱氧核糖

核糖核酸及脱氧核糖核酸的重要组分α-D-核糖D-核糖β-D-核糖

α-D-2-脱氧核糖D-2-脱氧核糖β-D-2-脱氧核糖38精选课件D-葡萄糖(右旋糖)存在于葡萄等水果中。无色结晶。易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、烃类。甜度约为蔗糖的70%。多以糖苷的形式存在，存在于植物的种子、根、叶、花中。淀粉或纤维水解得到D-葡萄糖。39精选课件3、D-果糖(左旋糖)存在于水果、蜂蜜中。最甜的一个糖无色结晶。易溶于水，可溶于乙醇、乙醚。40精选课件二、糖苷α-D-(＋)-甲基葡萄糖苷β-D-(＋)-甲基葡萄糖苷结构稳定，在水溶液中不能转化为链式。没有复原性。没有变旋现象。不能成脎。在酸性条件下，能水解成糖。含羟基的化合物叫配基或苷元。41精选课件三、双糖两分子单糖以苷的形式相互结合而成的化合物。水解生成单糖。分为复原性双糖和非复原性双糖。一、非复原性双糖两个单糖的半缩醛羟基失水而成。两个单糖都成苷。没有变旋现象和复原性，不能成脎。蔗糖〔C12H22O11〕又称甜菜糖，因在甘蔗和甜菜中含量很多。无色晶体，熔点：180℃，易溶于水。相对甜度：葡萄糖：蔗糖：果糖=1∶1.45∶1.65白糖、红糖、砂糖等都为蔗糖。42精选课件D-(＋)-葡萄糖D-(－)-果糖蔗糖[α]20+66.5°＋52°－92°D转化糖[α]20=－20°D蔗糖不是复原糖。不能复原斐林试剂和吐伦试剂。不能成脎或肟，没有变旋现象，说明蔗糖分子中不含苷羟基，不能转变成开链式。43精选课件

由α-D-(＋)-葡萄糖和β-D-(－)-呋喃果糖通过苷羟基脱水而成。费歇尔投影式哈武斯透视式44精选课件二、麦芽糖〔C12H22O11〕白色结晶，熔点：160～165℃，溶于水，甜味不如蔗糖。比旋光度：＋136°。麦芽糖葡萄糖二、复原性双糖一分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的羟基失水而成。一个单糖成苷，另一单糖仍保存半缩醛羟基，可以形成开链式。具有单糖的性质：变旋现象和复原性，成脎。45精选课件麦芽糖有变旋现象，能复原斐林试剂和吐伦试剂，能成腙和脎，是复原糖。说明麦芽糖分子中含有苷羟基，能转变成开链式。由两个α-D-(＋)-葡萄糖通过α-1,4-糖苷键结合而成。α-1,4-糖苷键未成苷部分成苷部分(＋)-麦芽糖46精选课件三、纤维二糖〔C12H22O11〕白色晶体，熔点：225℃，可溶于水，具有右旋性。纤维素的结构单位，可通过纤维素水解得到。一种复原糖。由两个β-D-(＋)-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合而成。β-1,4-糖苷键未成苷部分成苷部分(＋)-纤维二糖47精选课件10-6多糖一般不溶于水，或在水中形成胶体溶液，无甜味。没有复原性和变旋现象。常见的多糖有淀粉、糊精、纤维素等。一、淀粉淀粉主要存在于植物的种子和根中，如玉米、小麦、马铃薯等。是绿色植物光合作用的产物。普通淀粉由直链淀粉〔10～20%〕和支链淀粉〔80～90%〕组成。直链淀粉溶于热水，遇碘变成蓝色。支链淀粉不溶于水，在热水中膨胀成糊状，遇碘变成紫色。淀粉糊精麦芽糖α-D-(＋)-葡萄糖48精选课件由α-D-(＋)-葡萄糖以α-1,4-糖苷键结合而成。分子内氢键使直链卷成螺旋。

链端中部链尾直链淀粉的结构49精选课件50精选课件

支链淀粉分子比直链淀粉大，是由600～6，000个α-D-葡萄糖连接而成的枝状化合物。每个支链约含有20～25个葡萄糖单位，它们相互间亦是以l,4-糖苷键连接的。支链淀粉的分子量约在100，000～1，000，000之间。51精选课件纤维素纤维四糖纤维三糖纤维二糖β-D-(＋)-葡萄糖二、纤维素及其衍生物1.纤维素〔C6H10O5〕植物细胞壁的重要成分。棉花、亚麻、木材和其它植物的骨干等都是由纤维素构成的。白色固体，不溶于水和有机溶剂，能溶于氢氧化铜的氨溶液，加酸又重新沉淀出来。无复原性，很难水解，一般在浓酸或稀酸加压下进行。52精选课件

由β-D-(＋)-葡萄糖以β-1,4-糖苷键结合而成。

人不能消化吸收纤维素，食草动物可以。53精选课件

纤维素是由1，000—l0，000个β—D一葡萄糖通过1，4－糖苷键连接成的一条没有分支的长链。不卷成螺旋状。链间借分子间氢键形成麻绳状结构。54精选课件纤维素比淀粉的化学性质稳定并且机械强度较高：纤维素是由许多直链的纤维素分子组成，其中还存在数目众多的羟基，能形成许多氢键，纤维素分子间依靠这些氢键彼此相连形成牢固的纤维胶束，每一胶束约由60个纤维素分子所组成。胶束再定向排列形成网状结构。这种结构使纤维素具