西安科技大学：《有机化学》课程电子教案（PPT教学课件）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。 α、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.理解戊醛糖和己醛糖的对映异构关系。 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。 10. 了解环糊精、杂多糖的概念。 作业P4493,4,5,6,7,8,9

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。 α、β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己醛糖的直链构式。 6．理解戊醛糖和己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。 8．了解糖苷。 9．了解纤维素的加工利用。 10．了解环糊精、杂多糖的概念。 作业 P449 3，4，5，6，7，8，9

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

丙醛糖 醛糖 丁醛糖 单糖 戊醛糖 糖 寡糖 酮糖 己醛糖 多糖 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

葡萄糖的分子式为C6H1206,可表示为C6H20)6, 蔗糖的分子式为C12H22011,可表示为C12(H2O)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。 低聚糖一含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

葡萄糖的分子式为C6H12O6，可表示为C6(H2O)6， 蔗糖的分子式为C12H22O11，可表示为C12(H2O)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 —— 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 ——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 hv Cn(H2O)m 动物 C(H2O)m nO2 nC02+mH20+能量 CHO CH2OH HOH C=0 CH2OH CH2OH 最小的醛糖 最小的酮糖

18.2单糖的结构 来源 植物 nCO2 + m H2O Cn (H2O)m 动物 Cn (H2O)m + nO2 nCO2 + m H2O + 能量 h CH2OH C=O CH2OH 最小的酮糖 CH2OH CHO H OH 最小的醛糖 叶绿素

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 6CO2+6H2O 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

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： 6CO2 + 6H2 O C6 H12 O6 + 6O2 叶绿素 日光 葡萄糖在植物体内还进一步结合生成多糖——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(aworth) 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CH2O 2.经分子量测定，确定分子式为C6H1206. 3.能起银镜反应，能与一分子HCN加成，与一分子NH2OH缩合成 肟，说明它有二个羰基。 4.能酰基化生成酯。，乙酰化后再水解，一分子酰基化后的葡萄糖 可得五分子乙酸，说明分子中有五个羟基。 ● 5,葡萄糖用钠汞齐还原后得己六醇；己六醇用HⅢ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 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：

§ 18.2.1 单 糖的开链结构 • 葡萄糖： • 实验事实： • 1. 碳氢定量分析，实验式CH2O • 2.经分子量测定，确定分子式为C6H12O6. • 3. 能起银镜反应，能与一分子HCN加成，与一分子NH2OH缩合成 肟，说明它有一个羰基。 • 4. 能酰基化生成酯。乙酰化后再水解，一分子酰基化后的葡萄糖 可得五分子乙酸，说明分子中有五个羟基。 • 5. 葡萄糖用钠汞齐还原后得己六醇；己六醇用HI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 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： 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

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： CH2—CH— CH CH CH一 CHO OH OH OH OH OH 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O3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

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： 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HNO3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Ⅱ还原后得正庚酸，这进一步证明葡萄糖 是醛糖。 C○OIH COOH ①HCN 葡萄糖 (CIH○IH)s 五 (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。 CI3 CTH2○I CHCOOH (江H2)3 (HO正H)3 CH3 TH2○I 因此，果糖的羰基是在第二位

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HI还原后得正庚酸，这进一步证明葡萄糖 是醛糖。 同样的方法处理果糖，最后的产物是α-甲基己酸。 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。 米米米 米 米 CH2-CH-CH-CH-CH-CHO CH2-CH-CH-CH-C-CH2 OHOHOHOHOH OHOHOH 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

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 OH OH OH OH OH * * * * CH2 CH CH CH C CH2 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 H HO H OH OH OH OH CH2OH CH2OH CH2OH H左，HO右，D系列 H右，HO左，L系列

H左，HO右，D系列 H右，HO左，L系列 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： HO CHO H H H H OH OH OH CH2OH CHO OH OH OH CH2OH HO CHO CH2OH