11 第十四章 碳水化合物.pptx

第1页：第十四章碳水化合物

第十四章碳水化合物

第十四章碳水化合物

第2页：目的要求

• 目的要求：1.掌握碳水化合物的定义、分类和命名方法
• ；3.掌握单糖的重要性质
• ；2.了解单糖的开链式结构、氧环式结构及其互变和变旋光现象
• ；4.了解蔗糖、麦芽糖、纤维二糖等双糖及淀粉、纤维素等多糖

第3页：碳水化合物

碳水化合物：糖，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×葡萄糖蔗糖鼠李糖甲醛乙酸葡萄糖

第4页：碳水化合物是植物光合作用的产物

碳水化合物是植物光合作用的产物：在自然界分布最为广泛，植物干重的85%~90%是碳水化合物。是人类和动物的三大能源（脂肪、蛋白质、糖类）之一。人类的主食：大米，面粉，土豆，地瓜等都是醣类。来源

第5页：碳水化合物（续）

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(二糖)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，己糖分类：

第6页：Ⅰ单糖丁醛糖丁酮糖戊醛糖戊酮糖已醛糖已酮

Ⅰ单糖丁醛糖丁酮糖戊醛糖戊酮糖已醛糖已酮

Ⅰ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

第7页：用费歇尔投影式表示，如D-葡萄糖•旋光异

用费歇尔投影式表示，如D-葡萄糖•旋光异

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D-葡萄糖1、单糖的构型和命名

第8页：D/L构型表示法

D/L构型表示法：在碳水化合物的Fischer投影式中，离羰基最远的手性碳原子的构型与D－甘油醛相同的其构型属于D型；与L－甘油醛相同的属于L型。自然界存在的单糖绝大部分是D型。D-葡萄糖L-葡萄糖

第9页：糖类物质多用俗名D、L表示构型

糖类物质多用俗名D、L表示构型

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

第10页：醛糖的D型异构体

醛糖的D型异构体

醛糖的D型异构体

第11页：D-葡萄糖在不同条件下结晶

D-葡萄糖在不同条件下结晶，得到2种晶体

• a-型—mp 146℃，[a]D+112.2°
• b-型—mp 150℃，[a]D+18.7°
• 葡萄糖溶液存在变旋光现象（旋光性改变的现象，最终达到一个固定的值）
• 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1）问题的提出

第12页：碳水化合物（续）

[α]D：＋112°＋19°含量：36%极少64%平衡时溶液[α]D=＋52.5°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-(＋)-葡萄糖与β-D-(＋)-葡萄糖互为异头物

第13页：α-D-吡喃葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖注意

α-D-吡喃葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖注意：通常吡喃环中的氧原子写在环的右上角。2)糖的哈武斯式（Haworth）（透视式）

第14页：构象式：碳水化合物

构象式：碳水化合物

α型，36%β型，64%构象式

第15页：单糖都是无色晶体，有甜味。水中溶解度大

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+52.7o3、单糖的物理性质

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第16页：具有醇、醛酮的性质：成醚、酯；氧化

具有醇、醛酮的性质：成醚、酯；氧化；加成等

• 1)氧化（单糖都具有还原性）
• 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。在碱性溶液中，酮糖能够通过酮式-烯醇式互变异构转变为醛糖。4、单糖的化学性质用来区别还原性糖和非还原性糖

第17页：醛糖能被溴水氧化成糖酸

醛糖能被溴水氧化成糖酸，被浓硝酸氧化成糖二酸。酮糖不能被溴水氧化，可用溴水来区别醛糖和酮糖

• 糖具有邻二醇的结构特征，能被HIO4氧化

第18页：2）还原反应

2）还原反应

2）还原反应

第19页：醛糖或酮糖与苯肼作用生成苯腙

醛糖或酮糖与苯肼作用生成苯腙

醛糖或酮糖与苯肼作用生成苯腙，当苯肼过量时则生成一种不溶于水的黄色晶体

脎。鉴别糖的重要反应。3）脎的生成

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第20页：在单糖的氧环式结构中，苷羟基的活性比其他

在单糖的氧环式结构中，苷羟基的活性比其他羟基的活性高，易与醇作用生成缩醛或缩酮。4）苷的生成苷是糖的一种缩醛或缩酮的结构苷的性质：相当稳定。糖苷在水溶液中不能再转化为链式；没有变旋现象和还原性；不发生差向异构化；不能与苯肼成脎；在酸或酶的作用下，可以水解为糖和非糖部分（配基）。

第21页：糖的水溶

6）莫利施(Molish)试验

• 糖的水溶液中加入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应。5)成醚反应（甲基化）稀酸水解，只有C-1上苷键被水解

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第22页：Ⅱ二糖二糖可以看作是一个单糖分子中的苷羟

Ⅱ二糖二糖可以看作是一个单糖分子中的苷羟基和另一个单糖分子中的苷羟基或醇羟基之间脱水后的缩合物。自然界中常见的以游离态存在的二糖有蔗糖、麦芽糖、纤维二糖等。可分为还原性双糖和非还原性双糖。还原双糖：麦芽糖、纤维二糖、乳糖都是半缩醛上-OH（苷羟基）和醇-OH失水成苷，表现的性质有还原性、有变旋现象、能与苯肼成脎。非还原双糖：蔗糖是由两个半缩醛羟基（苷羟基）失水，有效的封闭住羰基的性质，则无还原性、无变旋现象、不与苯肼成脎。

第23页：1、麦芽糖（两分子葡萄糖缩合而成

1、麦芽糖（两分子葡萄糖缩合而成

1、麦芽糖（两分子葡萄糖缩合而成）

第24页：2、纤维二糖（两分子葡萄糖缩合而成

2、纤维二糖（两分子葡萄糖缩合而成

2、纤维二糖（两分子葡萄糖缩合而成）

• 3、乳糖（由一分子半乳糖和一分子葡萄糖缩合形成）

第25页：4、蔗糖（一分子葡萄糖和一分子果糖缩

4、蔗糖（一分子葡萄糖和一分子果糖缩合而成）蔗糖存在于甘蔗、甜菜及水果等农产品中，是自然界中分布最广、产量最大的二糖。无色晶体，熔点180℃，易溶于水，相对甜度为葡萄糖:蔗糖:果糖=1:1.45:1.65。比旋光度为+66°。

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第26页：Ⅲ多糖高分子化合物，性质与单糖、二糖不同

• Ⅲ多糖高分子化合物，性质与单糖、二糖不同，一般不溶于水，都没有甜味，都没有还原性
• 。1、淀粉：由直链和支链淀粉两部分组成直链淀粉约由1000个以上α－D－葡萄糖以α－1,4－苷键聚合形成的链状聚合物，能溶于热水而不成糊状

第27页：支链淀粉与热水作用则膨胀而成糊状

支链淀粉与热水作用则膨胀而成糊状。分子量比直链淀粉高。与直链淀粉类似，也是α－D－葡萄糖主要通过α－1,4－苷键相连，不同的是每隔20～25个葡萄糖单元，就有一个以α－1,6－苷键相连的支链

第28页：2、纤维素纤维素是自然界中贮量最大

2、纤维素纤维素是自然界中贮量最大、分布最广的多糖，是构成植物的主要成分。可看作是由β－D－葡萄糖通过β-1,4’-苷键相连而成的直链分子。纤维素不溶于水，无还原性。在纤维素中，由于每个葡萄糖单元含有三个醇羟基，与醇类似，也能生成酯和醚。

第29页：1）纤维素酯在硫酸催化下

1）纤维素酯在硫酸催化下，乙酐和乙酸混合液与纤维素作用可生成醋酸纤维素酯。纤维素用浓硝酸和浓硫酸处理后生成一种俗称硝化纤维素的硝化纤维素酯。硝化程度不同，含氮量不同，含氮量在11%左右叫胶棉，不溶于水，易燃，但无爆炸性，是制造喷漆、赛璐珞和照相软片等的原料，当纤维素中3个游离的羟基都被硝化时，含氮量达13%左右，此时称硝棉，易燃、有爆炸性，是制造无烟火药的原料。

第30页：2）纤维素醚

2）纤维素醚

羧甲基纤维素纤维素用氢氧化钠处理后再与二硫化碳反应，生成纤维素黄原酸酯的钠盐，然后在稀酸中水解，转变成纤维素——粘胶纤维。这种粘胶纤维可制成长纤维，称为人造丝。羧甲基纤维素可溶于水中形成粘稠液，可用作纺织工业上的浆剂、黏合剂，石油工业的泥浆稳定剂，造纸工业的胶料及合成洗涤剂的填料，牙膏和冰激凌的稳定剂。3）粘胶纤维