兰州交通大学：《有机化学》课程教学课件（打印版）第十八章 碳水化合物

第十八章 碳水化合物 ·学习要求： ·掌握指定单糖的费歇尔投影式、氧环式、哈沃斯式、椅式。 a、B构型、己醛糖的变旋现象」 ·2.掌握单糖的重要性质：氧化还原，与苯肼反应，酰基 化反应，单糖递升和递降 3.掌握二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖）的哈沃 斯式和椅式、 构象式、性质。 4.掌握多糖（纤维素、淀粉、糖元）的结构特点。 5. 理解利用化学方法证明已醛糖的直链构式。 6.理解戊醛糖和已醛糖的对映异构关系。 7. 了解碳水化合物的涵义、分类和命名。 .了解糖苷。 9 了解纤维素的加工利用。 0.了解环糊精、杂多糖的概念。 作业P4493,4,5,6,7,8,9

18.1糖的定义和分类431页 定义：多羟基的醛或酮或经简单水解能生成这 类醛酮的化合物称为糖 因这类化合物都是由C、H、O三种元素组成，且都符合Cn(H2O)m的通式， 所以称之为碳水化合物。 丙醛糖 醛糖 丁醛糖 单糖 戊醛糖 糖 寡糖 酮糖 己醛糖 多糖

葡萄糖的分子式为C6H1206,可表示为C6(H20)6, 蔗糖的分子式为C12H22011,可表示为C12(H20)11等 ·但有的糖不符合碳水化合物的比例，例如：鼠李糖 C5H12O5(甲基糖)；脱氧核糖C5H10O4。 ·有些化合物的组成符合碳水化合物的比例，但不是糖。 例如甲酸(CH2O)、乙酸(C2H4O2)、乳酸 (C3H6O3)等。因此，最好还是叫做糖类较为合理。 根据其单元结构分为： 单糖 一不能再水解的多羟基醛或多羟基酮。 低聚糖 含2~10个单糖结构的缩合物。以二糖最为多 见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。 多糖一含10个以上单糖结构的缩合物。如淀粉、纤维 素等

18.2单糖的结构 来源植物 叶绿素 nCO2+m H2O Cn(H2O) hv 动物 C(H2O)m+n2 nCO2+mH,0+能量 CHO CH2OH HOH C=0 CH,OH CH2OH 最小的醛糖 最小的酮糖 U

糖类化合物广泛存在于自然界，是植物进行光合作用的 产物。植物在日光的作用下，在叶绿素催化下将空气中 的二氧化碳和水转化成葡萄糖，并放出氧气： 日光 6C02+6H20 →C6H1206+602 叶绿素 葡萄糖在植物体内还进一步结合生成多糖一淀粉及纤维素 地球上每年由绿色植物经光合作用合成的糖类物质达数千亿吨： 它既是构成掌握的组织基础，又是人类和动物赖以生存的物质 基础，也为工业提供如粮、棉麻、竹、木等众多的有机原料。 我国物产丰富，许多特产均是含糖衍生物，具有特殊的药用 功效，有待我们去研究、开发

§18.2.1单糖的开链结构 单糖的构造式葡萄糖、果糖等的结构已在上个世纪由被誉 为“糖化学之父”的费歇尔(Fischer)及哈沃斯(Haworth) 等化学家的不懈努力而确定。 ·葡萄糖： ·实验事实： ·1.碳氢定量分析，实验式CH20 ·2.经分子量测定，确定分子式为C6H1206 ·弟能餐鲷整客个骤家。分子CN加成，与一分子N0H缩合成 ·奇籍整琴华艺整池赞碧查笑羟其分子陡基化后的省萄防 ·5.葡萄糖用钠汞齐还原后得只六醇：己六醇用H彻底还原得正己 烷。这说明葡萄糖是直链化合物。 ·按照经验，一个碳原子一般不能与两个羟基同时结合，因为这样 稳定的，根据上述性质，如果羰基是个醛基，则它的构造式 是

按照经验，一个碳原子一般不能与两个羟基同时结合， 因为这样是不稳定的，根据上述性质，如果羰基是个醛 基，则它的构造式应是： CGH,一CH-CH —CH—CH—CHO OHOHOH OHOH 用醛氧化后得相应得酸，碳链不变。而酮氧化后引起碳链的断裂， 应用这一性质就可确定是醛糖或酮糖。葡萄糖用NO3氧化后生成 四羟基己二酸，称葡萄糖二酸。因此，葡萄糖是醛糖

6.确定羰基的位置。葡萄糖与HCN加成后水解生成六羟 基酸，后者被H还原后得正庚酸，这进一步证明葡萄糖 是醛糖 葡萄糖①HCN COOH COOH (CHOH)s 、 Ⅱ (CH2)5 ②水解 CH2OH CH3 同样的方法处理果糖，最后的产物是-甲基己酸。 CH3 C江H2○I CIC○OH ● =○ (CH2)3 (CHOH)3 CH3 LH2OH 因此，果糖的羰基是在第二位

综合上述反应和分析，就确定了葡萄糖和果糖的构造式。 CH2-CH-CH-CH-CH-CHO CH2-CH-CH-CH-C-CH2 OHOH OH OH OH OH OH OH OH O OH 葡萄糖 果糖 18.2.2单糖的构型 葡萄糖有四个手性碳原子，因此，它有24=16个对映异构体。 所以，只测定糖的构造式是不够的，还必须确定它的构型。 1.相对构型的确定 糖的相对构型(D系列和L系列)是以D-(+)甘油醛和L-()甘油醛作为 标准，将其进行与糖类化合物有关联的一系列反应联系，得到相 应的糖类。这样糖类的相对构型也就可以确定了

18.2单糖的链式结构及表示方法19世纪末，20世纪初， 费歇尔(E-Fischer)首先对糖进行了系统的研究，确定 了葡萄糖的结构。葡萄糖的构型如下： CHO CHO CHO H -OH OH HO 及 HO OH OH -OH OH CH2OH CH2OH CH2OH H左， HO右，D系列 H右，HO左，L系列