《有机化学》课程教学资源_有机化学（A）Ⅱ_第十九章

第十九章 碳水化合物 6 o. Uns 9 om Sm Eu Np Gd Am Cm 山东理工大学化学工程学陕 E-mail:huiliul030@sdut.edu.cn

主讲教师：刘 会 山东理工大学化学工程学院 E-mail: huiliu1030@sdut.edu.cn 第十九章 碳水化合物

主要内容 §19-1概论 §19-2单糖的结构 §19-3单糖的化学性质 §19-4二糖 §19-5 多糖

§19-1 概论 §19-2 单糖的结构 §19-3 单糖的化学性质 §19-4 二糖 §19-5 多糖 主要内容

§19-1概述 单糖一一 最简单的糖，不能再被水解的碳水化合物， 如葡萄糖等 特点：白色结晶，一般有甜味，可溶于水。 碳水化合物 低聚糖 水解后能生成210个单糖。以二糖最为 (寡糖) 重要。 如蔗糖 水解 1分子葡萄糖+1分子果糖 麦芽糖 水解2分子葡萄糖 多糖一一 水解后得到10个以上的单糖。 如淀粉、纤维素

碳 水 化 合 物 单糖—— 最简单的糖，不能再被水解的碳水化合物， 如葡萄糖等 特点：白色结晶，一般有甜味，可溶于水。 低聚糖——水解后能生成2~10个单糖。以二糖最为 （寡糖） 重要。 如 蔗糖 1分子葡萄糖+ 1分子果糖 水解 多糖 —— 水解后得到10个以上的单糖。 如 淀粉、纤维素。 麦芽糖 2分子葡萄糖 水解 §19-1 概述

§19-2单糖 CHO CH,OH 醛糖一一 多羟基醛 CHOH 单糖根据所含 -0 CHOH CHOH 羰基部分分为 酮糖一一多羟基酮 CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH CH,OH 大O 含C3糖 一丙糖 OH 甘油糖 (或三碳糖) 单糖根据含 ,羟基丙酮 含C4糖一丁糖（或四碳糖） 碳数可分为 含C糖一戊糖（或五碳糖） 葡萄糖 含C糖一己糖 （或六碳糖) 果糖

单糖根据所含 羰基部分分为 醛糖—— 多羟基醛 酮糖—— 多羟基酮 单糖根据含 碳数可分为 含C3糖—— 丙糖 （或三碳糖） 含C4糖—— 丁糖（或四碳糖） 含C5糖—— 戊糖（或五碳糖） 含C6糖—— 己糖（或六碳糖） 葡萄糖 果糖 §19-2 单糖 CHO CHOH CH2OH CHOH CHOH CHOH C=O CH2OH CH2OH CHOH CHOH CHOH CH2—CH—CHO OH OH CH2—C—CH2 OH O OH = 甘油糖 α,α/ -羟基丙酮

具有C,~C6的糖都有俗名，一般不用系统命名法来命名。 如：葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、木糖、来苏糖等。 一、单糖的构造式（以葡萄糖和果糖为例） 葡萄糖和果糖的开链结构式是由下面的实验事实推导出来的： 1.经元素分析知葡萄糖、果糖分子中有C、H、O三种元素。 实验式为：CH20 相对分子量为：180 分子式为：C6H1206

具有C3~C6的糖都有俗名，一般不用系统命名法来命名。 如：葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、木糖、来苏糖等。 葡萄糖和果糖的开链结构式是由下面的实验事实推导出来的： 1. 经元素分析知葡萄糖、果糖分子中有C、H、O三种元素。 实 验 式 为： CH2O 相对分子量为：180 分 子 式 为：C6H12O6 一、单糖的构造式（以葡萄糖和果糖为例）

2.与NH,OH、HCN、AgNH方反应 一一说明含>C=0 C=0 NH,OH >C-N-OH 肟 C-0+HCN→C<C 羟腈化合物 C=0+AgNH)2*→Ag↓+R-C00 葡萄糖-一反应（证有C-0 3.与5分子(CH3C0)20反应-一说明有5个-0H R-OH+(CH.CO)CH,COOH+R-oC 0 C6H1206+5(CH3CO)20→5CH3C00H+C6H,0(O-C-CH3)5 己糖五乙酸酯

3. 与5分子 (CH3CO)2O 反应—— 说明有5个-OH C=O + Ag (NH3 )2 + Ag ↓ + R-COO - 葡萄糖——反应（证有 H R C=O） R-OH + (CH3CO)2O CH3COOH + R-O-C-CH3 O C6H12O6 + 5(CH3CO)2O 5 CH3COOH + C6H7O(O-C-CH3 )5 O 己糖五乙酸酯 2. 与NH2OH、HCN、Ag(NH3 )2 +反应——说明含 C=O C=O + NH2OH C=N-OH 肟 C=O + HCN C OH CN 羟腈化合物

4.证明是支链或直链糖 CHO CH2OH NaBH4 CH3 CHOH）4 (CHOH) (CH2)4 说明是 P 直桂糖 CH,OH CH,OH CH3 葡萄糖 CHO 正己烷 CHOH 故初证葡萄糖为： CHOH CHOH CHOH CH,OH 5·进一步证明是醛糖或是酮糖 醛氧化后得相应的酸，糖链不变 CHO COOH HNO3 (CHOH)4 (CHOH) CH,OH COOH

5. 进一步证明是醛糖或是酮糖 4. 证明是支链或直链糖 (CH2 )4 CH3 HI CH3 P 正己烷 说明是 直链糖 故初证葡萄糖为： CHO CHOH CH2OH CHOH CHOH CHOH 醛氧化后得相应的酸，糖链不变 CHO (CHOH)4 CH2OH (CHOH)4 COOH COOH HNO3 CHO (CHOH)4 CH2OH (CHOH)4 CH2OH CH2OH NaBH4 葡萄糖

酮氧化后引起碳链的断裂 CH,OH C=0 HNO→ (CHOH) 复杂的产物 CH,OH 6.证明℃=0的位置 葡萄糖与HCN加成后水解生成六羟基酸，再被H还原后 得正庚酸 证明葡萄糖是醛糖。 HO CN HO COOH CHO CH CH HCN (CHOH) H20 (CHOH) (CHOH) CH,OH CH,OH H+ CH,OH 葡萄糖 COOH 羟腈化合物 庚糖酸 HI CH2 (CH2)4 (说明葡萄糖C=0在第一位) 正庚酸

6. 证明 C=O 的位置 葡萄糖与HCN加成后水解生成六羟基酸,再被HI还原后 得正庚酸——证明葡萄糖是醛糖。 正庚酸 HI P CH2 (CH2 )4 CH3 COOH CH (CHOH)4 CH2OH H2O H + HO COOH 庚糖酸 （说明葡萄糖 C=O 在第一位） 酮氧化后引起碳链的断裂 HNO3 复杂的产物 C=O CH2OH CH2OH (CHOH)3 CHO (CHOH)4 CH2OH HCN CH (CHOH)4 CH2OH HO CN 葡萄糖 羟腈化合物

果糖用同祥方法处理，其产物不是正庚酸，而是 甲基己酸 一一 证明果糖是酮糖。 CH,OH CH,OH CH2OH HCN OH C=0 FCOH (CHOH) (CHOH)3 H+ (CHOH)3 CH,OH CH,OH CH,OH 果糖 羟腈化合物 CH3 综合上述反应和分析 HI CH-COOH 确定结构式为： P (CH2)3 CHO CH,OH CH; CHOH C=0 Q-甲基己酸 CHOH CHOH (说明果糖℃=0在第二位) CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH CH,OH 葡萄糖 果糖

果糖用同样方法处理，其产物不是正庚酸，而是α- 甲基己酸——证明果糖是酮糖。 （说明果糖 C=O 在第二位） α-甲基己酸 HI P (CH2 )3 CH3 CH-COOH CH3 (CHOH)3 CH2OH H2O H + COOH C OH CH2OH 综合上述反应和分析 确定结构式为： CHO CHOH CH2OH CHOH CHOH CHOH C=O CH2OH CH2OH CHOH CHOH CHOH 葡萄糖 果糖 HCN C (CHOH)3 CH2OH OH CN 果糖 C=O CH2OH CH2OH (CHOH)3 CH2OH 羟腈化合物

二、单糖的空间构型 糖都是具有手性碳原子，分子有旋光性。 已醛糖共有4个C*,有2=24=16个光学异构体。组成 8对对映体。 CHO CHO CHOH H-C-OH HO- C-H *CHOH 如其中一对映体： H-C-OH H0- C-H *CHOH H-C-OH HO-C-H *CHOH H-C-OH HO-C-H CH,OH CH,OH CH,OH CHO CHO 对映体 为了书写方便， 一般可以写为： 二二 CH,OH CH.OH 对映体 对映体

己醛糖共有4个C*，有2 n=24=16个光学异构体。组成 8 对对映体。 糖都是具有手性碳原子，分子有旋光性。 CHO CHOH CH2OH CHOH CHOH CHOH * * * * 如 其中一对映体： CHO H-C-OH CH2OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH 对映体 CHO HO-C-H CH2OH HO-C-H HO-C-H HO-C-H 为了书写方便， 一般可以写为： CHO CH2OH CHO CH2OH 对映体 △ △ 对映体 二、单糖的空间构型