《有机化学》课程授课教案（讲义）第十一章 碳水化合物（糖）

第十章糖（碳水化合物）讲课学时：5（6)教学目的：通过课堂教学使学生掌握单糖、二糖和多糖的结构特征、重要的糖的名称与构型、物理性质与主要的化学性质。教学难点：单糖与双糖的结构。教学方式：课堂讲授、多媒体、模型、课堂讨论教学内容：（一）糖的分类（二）单糖（1)单糖的链状结构与异构，重要单糖的名称与构型（葡萄糖、果糖、甘露糖、核糖、半乳糖、木糖）（2）单糖的环状结构与构型：Fischer式、Haworth式、构象多（3）单糖的物理性质与变旋现象（4）单糖的化学性质：成膝反应、差向异构化、Molish反应、成苷反应、氧化、还原、成醚反应、(三) 二糖（1）还原性二糖：麦芽糖、纤维二糖、乳糖（2）非还原性二糖：蔗糖（四）糖苷（五）多糖(1) 淀粉(2)纤维素（3）其他活性多糖、氨基糖课程进程课程题目时间详细内容备注或讨论T形式min辅助手段(一)糖讲授炭水化合物的结构特点是：多羟基的醛多媒体辅助1的结构特酮及它们的衍生物。「教学；

1 第十章 糖（碳水化合物） 讲课学时：5（6） 教学目的 ： 通 过 课 堂 教学 使 学 生 掌 握 单糖 、 二 糖 和 多 糖的 结 构 特征、重要的糖的名称与构型、物理性质与主要的化学性质。 教学难点：单糖与双糖的结构。 教学方式：课堂讲授、多媒体、模型、课堂讨论 教学内容：（一）糖的分类 （二）单糖 （1）单糖的链状结构与异构，重要单糖的名称与构型（葡萄糖、 果糖、甘露糖、核糖、半乳糖、木糖） （2）单糖的环状结构与构型：Fischer 式、Haworth 式、构象 式 （3）单糖的物理性质与变旋现象 （4）单糖的化学性质：成脎反应、差向异构化、Molish 反应、 成苷反应、氧化、还原、成醚反应、 （三）二糖 （1）还原性二糖：麦芽糖、纤维二糖、乳糖 （2）非还原性二糖：蔗糖 （四）糖苷 （五）多糖 （1）淀粉 （2）纤维素 （3）其他活性多糖、氨基糖 课程进程： 课程题目 形 式 时间 min 详细内容 备注或讨论 \ 辅助手段 （一） 糖 的 结构特 讲授 10 碳水化合物的结构特点是：多羟基的醛 酮及它们的衍生物。 多 媒 体 辅 助 教学；

点与分类碳水化合物通常分为单糖：不能水解的多羟基醛酮。低聚糖：也叫寡糖；2-9个单糖连接而成。高聚糖：也叫多糖；10-几千个单糖连接而成。糖苷：糖与配糖体结合的产物。(E)单糖单糖的链 讲授20单糖的分类、命名、构型、异构：多媒体辅助状结构与按官能团可分为醛糖和酮糖。按碳原子」教学；异构数，可分为丁糖、戊糖、已糖等。通常模型辅助教两者结合起来使用学例如：戊醛糖、已酮糖用Fischer 投影式表示结构：CH2OHHCHOHH0-01--OHHHO它们的名称分别是：D-核糖、D-果糖；果糖的异构体 D-葡萄糖、D-甘露糖：CHOCHOICH.OHCH,OH糖的链状结构主要用上面画法表示，这板书演示：由甘油醛开始是简化了的Fischer投影式。六碳醛糖有4个手性碳原子，因此有16碳原子递增个对映与非对映异构体。对映体是构型至六碳糖，不同的同一种糖，非对映体则是不同的 16个异构体糖。的形成。重要单糖讲授20重点分析葡萄糖、果糖、核糖、甘露糖多媒体辅助的名称与教学；半乳糖、木糖的结构，要求记住结构。30构型模型辅助教学单糖的环讲授单糖的环状结构有三种表示方法：多媒体辅助状结构与教学；(1)Fischer式55构型课堂讨论；FH课堂练习；电ECH2OH2

2 点与分类 碳水化合物通常分为： 单糖：不能水解的多羟基醛酮。 低聚糖：也叫寡糖；2-9 个单糖连接而成。 高聚糖：也叫多糖；10-几千个单糖连接 而成。 糖苷：糖与配糖体结合的产物。 （二） 单糖 单糖的链 状结构与 异构 讲授 20 单糖的分类、命名、构型、异构： 按官能团可分为醛糖和酮糖。按碳原子 数，可分为丁糖、戊糖、己糖等。通常 两者结合起来使用。 例如：戊醛糖、己酮糖用 Fischer 投影式 表示结构： CHO H OH H OH CH2OH H OH CH2OH O HO H H OH H OH CH2OH 它们的名称分别是：D-核糖、D-果糖； 果糖的异构体 D-葡萄糖、D-甘露糖： CHO CH2OH CHO CH2OH 糖的链状结构主要用上面画法表示，这 是简化了的 Fischer 投影式。 六碳醛糖有 4 个手性碳原子，因此有 16 个对映与非对映异构体。对映体是构型 不同的同一种糖，非对映体则是不同的 糖。 多 媒 体 辅 助 教学； 模 型 辅 助 教 学 板书演示：由 甘 油 醛 开 始 碳 原 子 递 增 至 六 碳 糖 ， 16 个异构体 的形成。 重要单糖 的名称与 构型 讲授 20 30 重点分析葡萄糖、果糖、核糖、甘露糖 半乳糖、木糖的结构，要求记住结构。 多 媒 体 辅 助 教学； 模 型 辅 助 教 学 单糖的环 状结构与 构型 讲授 55 65 单糖的环状结构有三种表示方法： （1）Fischer 式 C H OH H OH CH2OH H O H OH C O CH2OH H OH 多 媒 体 辅 助 教学； 课堂讨论； 课堂练习；

Fischer式比较容易书写，也容易辨认，但离糖的真实空间形象比较远。(2) Haworth式CH2OHOH2C0CH20YOHo带领学生学在大量文献和教材中，糖的环状结构是以」习、熟练三种Haworth 式表示的。环状糖的书（3）构象式写和结构辨1OH2C0认。PHO最接近环状糖真实结构的是构象式。个手性碳，所以又增加环状糖增加了一个手性碳的构型标记；例如构象式中的糖命名为：B-D-吡哺葡萄糖("吡喃"表示是六元环状糖）（4）环状糖的结构与构型判别：辨认与判断环状糖的步骤。a、找到半缩醛或半缩酮羟基（紧邻氧桥碳原子上的羟基），确定羰基碳，从而判断是醛糖还是酮糖b、找到决定构型的羟基所在碳原子，判断是D-型还是L-型糖。c、将半缩醛羟基位置与决定构型的羟基位置进行比较，判断是α-型还是β-型糖。。课堂练习：辨d、根据其他羟基的位置，确定是什么糖。认非标准形（5）辨认非标准形式的单糖：式的单糖：单糖的物自学一般物理性质自学；多媒体辅助15理性质与写讲讲授变旋现象：教学；任何一种构型（α或β）的环状单糖溶变旋现象授于水中，随着时间的变化，旋光度也发生改变，最终达到定值。这是由于其中一部分单糖构型发生改变造成的。最终两种构型的单糖比例在水中达到平衡，旋光度不再发生改变。单糖的这种现象称为变旋现象。β-D链式α-D-

3 Fischer 式比较容易书写，也容易辨认， 但离糖的真实空间形象比较远。 （2）Haworth 式 O CH2OH OH O HOH2C CH2OH H OH 在大量文献和教材中，糖的环状结构是以 Haworth 式表示的。 （3）构象式 HOH2C O HO HO OH OH 最接近环状糖真实结构的是构象式。 环状糖增加了一个手性碳，所以又增加 了一个手性碳的构型标记；例如构象式 中的糖命名为：β-D-吡喃葡萄糖（“吡喃” 表示是六元环状糖）。 （4）环状糖的结构与构型判别： 辨认与判断环状糖的步骤： a、找到半缩醛或半缩酮羟基（紧邻氧桥 碳原子上的羟基），确定羰基碳，从而判 断是醛糖还是酮糖。 b、找到决定构型的羟基所在碳原子，判 断是 D-型还是 L – 型糖。 c、将半缩醛羟基位置与决定构型的羟基 位置进行比较，判断是-型还是-型糖。 d、根据其他羟基的位置，确定是什么糖。 （5）辨认非标准形式的单糖； 带 领 学 生 学 习、熟练三种 环 状 糖 的 书 写 和 结 构 辨 认。 课堂练习：辨 认 非 标 准 形 式的单糖； 单糖的物 理性质与 变旋现象 自 学 与 讲 授 15 一般物理性质自学； 讲授变旋现象： 任何一种构型（ 或 ）的环状单糖溶 于水中，随着时间的变化，旋光度也发 生改变，最终达到定值。这是由于其中 一部分单糖构型发生改变造成的。最终 两种构型的单糖比例在水中达到平衡， 旋光度不再发生改变。单糖的这种现象 称为变旋现象。 O CH2OH O CH2OH CH2OH CHO -D- 链式  -D- 多 媒 体 辅 助 教学；

[α]=+18.7[α]-+112 °63%0.1%37%（吡啶中）（乙醇中）在水溶液中平衡时比旋光度[α]=+52.7.°该数值是手册上葡萄糖的比旋光度，是葡萄糖的物理常数之一单糖的化讲授50单糖具有醇的性质，能成酯、成醚。多媒体辅助学性质也有某些羰基化合物的性质。教学；（1）氧化课堂讨论；a.Fehling溶液和Tollen试剂可以氧化醛糖和酮糖，有明显的现象产生。糖被氧化成糖酸盐；b.溴水可以将醛糖氧化，生成糖酸，溴水褪色。.硝酸可以将醛糖氧化为二酸。1.可以将醛糖氧化为醛酸，醛基保留。（2）还原用催化氢化或硼氢化钠可以把糖的羰基还原为羟基：CHOCH,OHH2CH,OHH,OH（3）成膝反应单糖与苯肼试剂作用，最终产物叫作膝。都是黄色结晶。CHOCHNHPRh-NH-NHCH,OHCH,OH（4）差向异构化含有多个手性碳原子的旋光异构体中，如果只有一个手性碳原子的构型不同，其它手性碳原子的构型都相同，这两个异构体就是差向异构体。例如：CHOCHOCH,OHCH,OH单糖在碱性水溶液中分子发生重排而发

4 []=+18.7º []=+112 º 63% 0.1% 37% （吡啶中） （乙醇中） 在水溶液中平衡时比旋光度[]=+52.7 º 该数值是手册上葡萄糖的比旋光度，是 葡萄糖的物理常数之一。 单糖的化 学性质 讲授 50 单糖具有醇的性质，能成酯、成醚。 也有某些羰基化合物的性质。 （1）氧化 a. Fehling 溶液和 Tollen 试剂 可以氧化醛糖和酮糖，有明显的现象 产生。糖被氧化成糖酸盐； b. 溴水 可以将醛糖氧化，生成糖酸，溴水褪色。 c. 硝酸 可以将醛糖氧化为二酸。 d. 酶 可以 将醛糖氧化为醛酸，醛基保留。 （2）还原 用催化氢化或硼氢化钠可以把糖的羰基 还原为羟基： （3）成脎反应 单糖与苯肼试剂作用，最终产物叫作脎。 都是黄色结晶。 （4）差向异构化 含有多个手性碳原子的旋光异构体中， 如果只有一个手性碳原子的构型不同， 其它手性碳原子的构型都相同，这两个 异构体就是差向异构体。例如： 单糖在碱性水溶液中分子发生重排而发 多 媒 体 辅 助 教学； 课堂讨论；

生差向异构化：课堂讨论：其CHO他糖的差向CH.OH异构体；CH,OHCH,OHCHOHCHOH(5) Molish 反应糖的水溶液+α-萘酚的乙醇溶液+浓硫酸课堂练习：糖两相溶液交界处出现紫色环。所有糖都 与其他物质有这个颜色反应的鉴别。（6）成苷反应成苷反应也就是形成缩醛的反应：CH,OHCH,OH0+CH,OHNOMe（7）甲基化（成醚反应）糖分子中的醇羟基可以通过甲基化生成课堂练习：全醚化糖的水CH,OCH,解；CH,OH(CHa),SOOMONOMOMCH,OCHOMO+CH,OHOMOOMe(三)二糖还原性=讲授20通过麦芽糖和乳糖、纤维二糖认识还原多媒体辅助糖性二糖。要求掌握：教学；（1）能通过结构判断还原性二糖；（2）确定两个单糖的链接关系；（3）辨认非标准形式单糖（4）还原性二糖的所有化学性质：a.可以还原 Fehling 溶液和 Tollens 试剂；b.有变旋现象；c.可以与苯肼作用生成糖膝；d.在碱性溶液中可以发生差向异构化；S

5 生差向异构化： （5）Molish 反应 糖的水溶液+-萘酚的乙醇溶液+浓硫酸 两相溶液交界处出现紫色环。所有糖都 有这个颜色反应。 （6）成苷反应 成苷反应也就是形成缩醛的反应： （7）甲基化（成醚反应） 糖分子中的醇羟基可以通过甲基化生成 醚： 课堂讨论：其 他 糖 的 差 向 异构体； 课堂练习：糖 与 其 他 物 质 的鉴别。 课堂练习：全 醚 化 糖 的 水 解； （三）二糖 还原性二 糖 讲授 20 30 通过麦芽糖和乳糖、纤维二糖认识还原 性二糖。要求掌握： （1）能通过结构判断还原性二糖； （2）确定两个单糖的链接关系； （3）辨认非标准形式单糖； （4）还原性二糖的所有化学性质： a.可以还原 Fehling 溶液和 Tollens 试剂； b.有变旋现象； c.可以与苯肼作用生成糖脎； d.在碱性溶液中可以发生差向异构化； 多 媒 体 辅 助 教学；

e.在酸催化下可以发生水解；非还原性讲授通过蔗糖的结构分析，认识非还原性二多媒体辅助15二糖糖。要求掌握：教学：（1）能通过结构判断非还原性二糖；（2）确定两个单糖的链接关系；课堂练习：判（3）辨认非标准形式单糖（4）非还原性二糖的化学性质：断二糖的链a.不可以还原Fehling 溶液和 Tollens 试接关系，二糖剂；的还原性；b.没有变旋现象；c.不可以与苯肼作用生成糖膝；d.不能发生差向异构化反应；e.在酸催化下可以发生水解；（1）糖苷的概念：糖与配糖体形成的化多媒体辅助讲授15(四)糖苷合物。教学；例如：CH2OH课堂练习：分OH析几个自然OCH-CM界存在的糖台上面是苦杏仁苷，2个β-D吡喃葡萄糖以β1,6糖苷键连接，第二个葡萄糖以β-苷键与α-羟基苯乙腈链接。（2）糖苷的性质：a.不可以还原 Fehling 溶液和 Tollens 试剂；b.没有变旋现象；c.不可以与苯肼作用生成糖膝；d.不能发生差向异构化反应；e.在酸催化下可以发生水解；多糖（Posaccharide）是由10个以上单多媒体辅助（五）多糖讲授糖通过糖苷键连接而成。一般多糖都是教学；由一百至几千个单糖基组成的。它的性质与单糖有很大不同。例如，多糖都无甜味和还原性。多糖分为均多糖和杂多糖。均多糖（Homosaccharide）是由一种单糖聚合而成的。杂多糖（Heterosaccharide）是由两种以

6 e.在酸催化下可以发生水解； 非还原性 二糖 讲授 15 20 通过蔗糖的结构分析，认识非还原性二 糖。要求掌握： （1）能通过结构判断非还原性二糖； （2）确定两个单糖的链接关系； （3）辨认非标准形式单糖； （4）非还原性二糖的化学性质： a.不可以还原 Fehling 溶液和 Tollens 试 剂； b.没有变旋现象； c.不可以与苯肼作用生成糖脎； d.不能发生差向异构化反应； e.在酸催化下可以发生水解； 多 媒 体 辅 助 教学； 课堂练习：判 断 二 糖 的 链 接关系，二糖 的还原性； （四）糖苷 讲授 15 20 （1）糖苷的概念：糖与配糖体形成的化 合物。 例如： 上面是苦杏仁苷，2 个 β-D 吡喃葡萄糖 以 β1,6 糖苷键连接，第二个葡萄糖以 β- 苷键与 α-羟基苯乙腈链接。 （2）糖苷的性质： a.不可以还原 Fehling 溶液和 Tollens 试 剂； b.没有变旋现象； c.不可以与苯肼作用生成糖脎； d.不能发生差向异构化反应； e.在酸催化下可以发生水解； 多 媒 体 辅 助 教学； 课堂练习：分 析 几 个 自 然 界 存 在 的 糖 苷； （五）多糖 讲授 5 多糖（Posaccharide）是由 10 个以上单 糖通过糖苷键连接而成。一般多糖都是 由一百至几千个单糖基组成的。它的性 质与单糖有很大不同。例如，多糖都无 甜味和还原性。 多糖分为均多糖和杂多糖。 均多糖（Homosaccharide）是由一种单 糖聚合而成的。 杂多糖（Heterosaccharide）是由两种以 多 媒 体 辅 助 教学；

上单糖聚合而成。淀粉讲授淀粉的存在与结构：多媒体辅助15白色无定型粉末。构成它的单糖是α-D教学；葡萄糖。含有α-1，4-糖苷键和α-1，6-糖苷键。淀粉的空间结构；CH-OHLEE.淀粉的性质：（1）淀粉在酶作用下的分步水解：淀粉一兰糊精→红糊精无色糊精—麦芽糖—葡萄糖（2）淀粉遇碘变蓝。纤维素多媒体辅助讲授10纤维素的存在与结构；教学；其他活性讲授（1）调节免疫功能、抗肿瘤、抗病毒、多媒体辅助多糖抗衰老：教学：杜仲多糖、黄芪多糖——增强免疫力。香菇多糖、茯苓多糖、云芝糖肽一—抑制肿瘤细胞。香菇多糖、甘草多糖抗病毒天冬多糖、黄精多糖一清除肌体自由抗衰者具（2）抗凝血作用：褐藻昆布多糖、肝素。（3）降血糖作用：人参多糖、灵芝多糖、桑多糖、苍术多糖、南瓜多糖等。（4）降血酯作用：果胶、海带多糖、类肝素等。（5）抗溃疡作用：白发葡萄糖甘露聚糖（6）阻抗放射性元素和毒素的吸收：褐藻酸钠、纤维素

7 上单糖聚合而成。 淀粉 讲授 15 淀粉的存在与结构： 白色无定型粉末。构成它的单糖是 -D 葡萄糖。含有 -1，4-糖苷键和 -1，6- 糖苷键。淀粉的空间结构； 淀粉的性质： （1）淀粉在酶作用下的分步水解： 淀粉 兰糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖 （2）淀粉遇碘变蓝。 多 媒 体 辅 助 教学； 纤维素 讲授 10 纤维素的存在与结构； 多 媒 体 辅 助 教学； 其他活性 多糖 讲授 10 （1）调节免疫功能、抗肿瘤、抗病毒、 抗衰老： 杜仲多糖、黄芪多糖——增强免疫力。 香菇多糖、茯苓多糖、云芝糖肽——抑 制肿瘤细胞。 香菇多糖、甘草多糖——抗病毒。 天冬多糖、黄精多糖——清除肌体自由 基，抗衰老。 （2）抗凝血作用：褐藻昆布多糖、肝素。 （3）降血糖作用：人参多糖、灵芝多糖、 桑多糖、苍术多糖、南瓜多糖等。 （4）降血酯作用：果胶、海带多糖、类 肝素等。 （5）抗溃疡作用：白芨葡萄糖甘露聚糖。 （6）阻抗放射性元素和毒素的吸收：褐 藻酸钠、纤维素。 多 媒 体 辅 助 教学；