中山大学：《有机化学》课程教学资源（课件讲稿）第十八章 糖 Carbohydrates

第十八章 糖 Carbohydrates

第十八章 糖 Carbohydrates

本章主要内容 一、概述(定义、分类及生物功能) 二、单糖(重点讲述) (一)结构(构型和构象) (二)化学性质 三、糖苷 四、二糖(简述) 五、多糖(简述)

本章主要内容 一、概述（定义、分类及生物功能） 二、单糖（重点讲述 ） （一）结构（构型和构象） （二）化学性质 三、糖苷 四、二糖（简述 ） 五、多糖（简述 ）

概述( Introduction) 糖的生物功能 ●生命体(特别是动物)的主要能量来源 ●构成植物的支撑组织 ●为其他有机分子的生物合成提供原料 C and o cycle in Nature Photosynthesis Capture the sun's energy CO,+H,o Carbohydrates +O Release the chemical energy Respiration

一、概述（Introduction) 糖的生物功能 z 生命体（特别是动物）的主要能量来源 z 构成植物的支撑组织 z 为其他有机分子的生物合成提供原料 CO2 + H2O Carbohydrates + O2 C and O Cycle in Nature Capture the Sun's Energy Photosynthesis Respiration Release the Chemical Energy

概述( Introduction) 糖的化学组成与定义 cn(H2O)n一碳水化合物( Carbohydrates) 并非所有的糖的组成都符合上述通式 o Carbohydrates- are polyhydroxy aldehydes or ketones, or substanced that yield such compounds on hydrolysis ● Other names Saccharide, Sugar

一、概述（Introduction) 糖的化学组成与定义 z Cn(H2O)m —— 碳水化合物（Carbohydrates） z 并非所有的糖的组成都符合上述通式 z Carbohydrates —— are polyhydroxy aldehydes or ketones, or substanced that yield such compounds on hydrolysis. z Other names —— Saccharide, Sugar

概述( Introduction) 分类( Classifications) Carbohydrates Oligosaccharide Monosaccharide Polysaccharide Starch cellulose other Disaccharide other aldose ketose triose tetrose pentose hexose 醛糖酮糖丙糖丁糖戊糖己糖

一、概述（Introduction) 分类（Classifications） Carbohydrates Oligosaccharide Monosaccharide Polysaccharide Disaccharide other Starch Cellulose other aldose ketose 醛糖 酮糖 triose tetrose pentose hexose 丙糖 丁糖 戊糖 己糖

二、单糖( Monosaccharides) (一)结构( Structures) 1.在同一分子中含有羟基和羰基是糖的基本结构特 征,这是糖的物理性质以及化学性质的结构基础 比如:糖可以发生氧化还原反应 亲核加成反应 成醚和酯化反应等 2.绝大多数具有一个或一个以上的手性中心,因此具 有多种立体异构体和旋光活性,这也是糖的生命功 能的重要结构基础 The number of stereoisomers 2 (n=number of chiral carbon)

二、单糖（Monosaccharides） （一）结构（Structures） 1. 在同一分子中含有羟基和羰基是糖的基本结构特 征，这是糖的物理性质以及化学性质的结构基础 比如：糖可以发生氧化还原反应 亲核加成反应 成醚和酯化反应 等 2. 绝大多数具有一个或一个以上的手性中心，因此具 有多种立体异构体和旋光活性，这也是糖的生命功 能的重要结构基础 The number of stereoisomers = 2n (n = number of chiral carbon)

二、单糖( Monosaccharides) (一)结构( Structures) 糖一般使用俗名,并常用 Fischer投影式表示糖的结 构,采用D-和L-表示构型异构 mirror CHO CHO CHOH HO--H H DH cHOH CH2OH CHOH L-glyceraldehyde D-glyceraldehyde dihydroxyacetone L甘油醛 D甘油醛 羟基丙酮 Fischer projection formulas D——相距醛(酮)基最远的手性碳上的羟基处在 右边;L——一相距醛(酮)基最远的手性碳上的羟 基处在左边

二、单糖（Monosaccharides） （一）结构（Structures） 糖一般使用俗名，并常用Fischer投影式表示糖的结 构，采用D- 和 L- 表示构型异构 D —— 相距醛（酮）基最远的手性碳上的羟基处在 右边; L —— 相距醛（酮）基最远的手性碳上的羟 基处在左边 HO H CHO CH2OH H OH CHO CH2OH L-glyceraldehyde D-glyceraldehyde mirror C O CH2OH CH2OH dihydroxyacetone Fischer projection formulas 1 2 3 1 2 3 L-甘油醛 D-甘油醛 二羟基丙酮

CHO The Family C3C OHD-(+)-Glyceraldehyde of d-aldoses CH2OH bsolute configuration) CHO CHO OH HO 4 C D-(r-erythrose OH D-()-threose OH CH,OH CHOH CHO CHO CHO CHO OHLD-()-ribose ho OH xYlose HO OH HO HO H OH D-(+)-lyxose OH CH2OH D-()-arabinose CHOH CH2OH CH2OH CHO CHO CHO CHO CHO CHO CHO CHO OH HO OH HO OH HO OH HO OH OH//HO HO 6C oh OH HO HO OH OH oh OH HO HO HO OH OH OH OH OH OH OH OH CH2OH CH2OH CHoH CHOH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-(+)-alloseD-(+)-alrose D-(+)-glucoseD(+)-mannose D-()-gulose D-()-idoseID-(-galactoseD-(+)-talosel

The Family of D-aldoses CHO OH CH2OH D-(+)-Glyceraldehyde (absolute configuration) 3 C CHO CH2OH OH OH CHO CH2OH HO OH 4 C D-(-)-erythrose D-(-)-threose CHO CH2OH OH OH OH CHO HO OH OH CH2OH D-(-)-ribose D-(-)-arabinose CHO OH HO OH CH2OH CHO HO HO OH CH2OH D-(+)-xylose 5 C D-(+)-lyxose CHO CH2OH OH OH OH OH CHO HO OH CH2OH OH OH D-(+)-allose D-(+)-alrose CHO CH2OH OH OH HO OH CHO CH2OH OH OH HO HO D-(+)-glucose D-(+)-mannose 6 C CHO CH2OH OH HO OH OH CHO CH2OH OH HO OH HO D-(-)-gulose D-(-)-idose CHO CH2OH OH HO HO OH CHO CH2OH OH HO HO HO D-(+)-galactose D-(+)-talose

二、单糖( Monosaccharides) )结构( Structures) 差向异构体( Epimers)— Distereomers that differ in configuration at only one chirality center are called epimers HC=O HC=O HC=O HC=O HO-H HO H-oh HoH H-OH HO OH H-OH HO→H HO HHH H-OH H-OH H-OH H-OH CH,OH CH,OH CH,OH CHoO D-ribose D-arabinose D-idose D-talose C-2 epimers C-3 epimers

二、单糖（Monosaccharides） （一）结构（Structures） 差向异构体 ( Epimers ) ——Distereomers that differ in configuration at only one chirality center are called epimers

二、单糖( Monosaccharides) )结构( Structures) 3.环状结构和变旋现象 Cyclic Structures and Mutarotation 实验事实 (1)IR中没有C=O的吸收峰,HNMR中也 见不到醛基质子的信号; (2)只与1mo的醇反应形成糖苷; (3)变旋现象

二、单糖（Monosaccharides） （一）结构（Structures） 3. 环状结构和变旋现象 （Cyclic Structures and Mutarotation） 实验事实： （1）IR中没有C=O的吸收峰，1H NMR中也 见不到醛基质子的信号； （2）只与1mol的醇反应形成糖苷； （3）变旋现象