碳水化合物第四版課件

1、碳水化合物第四版,1,第12章 碳水化合物,基本概念 單糖 糖苷 雙糖 多糖,碳水化合物第四版,2,糖：碳水化合物，通式：Cn(H2O)m,碳水化合物：多羥基醛或多羥基酮，以及能水解生成多羥基醛 或多羥基酮的一類化合物。,C6H12O6 C12H22O11 C6H12O5 CH2O C2H4O2 葡萄糖 蔗糖 鼠李糖 甲醛 乙酸,葡萄糖,碳水化合物第四版,3,碳水化合物,糖是一切生物能量的主要來源。動物和植物通過如下的循環(huán)維持了二氧化碳與氧的平衡,植物光合作用 動物呼吸作用,碳水化合物第四版,4,分類： 單糖：不能水解的多羥基醛、酮。 寡糖（低聚糖）：能分解為2-10個單糖。雙糖 (貳糖) 最

2、常見。 多糖（高聚糖）：能分解為幾百、幾千個單糖,醛糖：葡萄糖 酮糖: 果糖,碳原子數(shù)分： 丁糖，戊糖，己糖,碳水化合物第四版,5,一、單糖,丁醛糖 丁酮糖 戊醛糖 戊酮糖 已醛糖 已酮糖,相應(yīng)的醛糖和酮糖是同分異構(gòu)體,分為醛糖和酮糖，自然界中五、六碳糖最普遍,碳水化合物第四版,6,1、 單糖的構(gòu)型和命名 用費歇爾投影式表示，如D-葡萄糖 旋光異構(gòu)體的數(shù)目：2n個，n為手性碳原子的個數(shù),碳水化合物第四版,7,D，L構(gòu)型表示法： 人為規(guī)定甘油醛的構(gòu)型，并以其作為參考標(biāo)準(zhǔn)。,構(gòu)型與D-甘油醛相當(dāng)?shù)?，叫D-型；與L-甘油醛相當(dāng)?shù)?，叫L-型。由此確定出的構(gòu)型叫相對構(gòu)型。,碳水化合物第四版,8,D-(-

3、)-乳酸 L-(+)-乳酸,D,L構(gòu)型只考慮一個手性碳原子的構(gòu)型。如結(jié)構(gòu)的化合物。 R，S 標(biāo)記法：,碳水化合物第四版,9,糖類物質(zhì)多用俗名。 D、L表示構(gòu)型，只考慮與羰基最遠的手性碳原子,碳水化合物第四版,10,碳鏈的增長,碳水化合物第四版,11,醛糖的D型異構(gòu)體,碳水化合物第四版,12,酮糖的D型異構(gòu)體,碳水化合物第四版,13,對映異構(gòu)體和非對映異構(gòu)體：,碳水化合物第四版,14,D-葡萄糖在不同條件下結(jié)晶，得到2種晶體 a-型 mp 146，aD +112.2 b-型 mp 150，aD +18.7 葡萄糖溶液存在變旋光現(xiàn)象 （旋光性改變的現(xiàn)象，最終達到一個固定的值） a-型 aD +11

4、2.2 +52.7 NMR, IR譜沒有-CHO的特征峰 形成縮醛時只需要一分子醇。,2、單糖的環(huán)形結(jié)構(gòu),問題的提出,碳水化合物第四版,15,結(jié)晶狀態(tài)的單糖以環(huán)形半縮醛(或半縮酮)的形式存在,成環(huán)后，形成一個新的手性碳原子。 型：苷羥基與C5 (決定構(gòu)型的C)的羥基同側(cè) 型：苷羥基與C5 的羥基異側(cè),（苷羥基）,碳水化合物第四版,16,- D-()-葡萄糖與- D-()-葡萄糖互為異頭物,碳水化合物第四版,17,碳水化合物第四版,18,+,-D-吡喃葡萄糖,-D-吡喃葡萄糖,or,-D-吡喃葡萄糖,葡萄糖的哈武斯透視式,碳水化合物第四版,19,構(gòu)象式,碳水化合物第四版,20,果糖的吡喃環(huán)形半縮

5、醛和呋喃環(huán)形半縮醛,碳水化合物第四版,21,果糖的結(jié)構(gòu),碳水化合物第四版,22,碳水化合物第四版,23,4、單糖的化學(xué)性質(zhì) 具有醇、醛酮的性質(zhì)：成醚、酯；氧化；加成等。 (1)氧化 醛糖、酮糖都能被吐倫試劑、斐林試劑、本尼迪特（Benedict)試劑（硫酸銅、碳酸鈉、檸檬酸鈉混合液）氧化。 本尼迪特試劑：硫酸銅、碳酸鈉、檸檬酸鈉混合液。氧化亞銅 用作單糖的定性和定量鑒定。,碳水化合物第四版,24,碳水化合物第四版,25,酮糖不能被溴水氧化，可用溴水來區(qū)別醛糖和酮糖。 例：葡萄糖和果糖,碳水化合物第四版,26,（2）還原,D-()-葡萄糖,D-()-葡萄糖醇,碳水化合物第四版,27,碳水化合物第

6、四版,28,（3）成脎反應(yīng),D-()-葡萄糖,D-()-葡萄糖苯腙,D-()-葡萄糖脎,碳水化合物第四版,29,D-()-果糖,D-()-果糖苯腙,D-()-果糖脎,鑒別糖的重要反應(yīng)。 成糖脎的時間不一樣，糖脎不溶于水，有特定的熔點和晶形。,碳水化合物第四版,30,碳水化合物第四版,31,利用成脎反應(yīng)可把醛糖轉(zhuǎn)變成酮糖。,D-()-葡萄糖,D-()-葡萄糖脎,醛酮糖,D-()-果糖,碳水化合物第四版,32,（4）差向異構(gòu)化 只有一個手性碳原子構(gòu)型相反者，彼此成為差向異構(gòu)體：,單糖與稀堿共熱則發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)。,D-()-果糖,D-()-葡萄糖,D-()-甘露糖,在稀堿溶液中，酮糖能轉(zhuǎn)變成醛糖，可

7、發(fā)生斐林反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)。,順烯醇式,反烯醇式,碳水化合物第四版,33,（5）莫利施 (Molish) 試驗 糖的水溶液中加入-萘酚的酒精溶液，沿試管壁小心地注入濃硫酸，不要搖動試管，在兩層液面間可形成一個紫色環(huán)。 用于鑒別糖類。所有的糖都有這種反應(yīng)。,碳水化合物第四版,34,（6）成苷反應(yīng) 半縮醛(酮)可繼續(xù)和醇作用形成縮醛(酮)，糖的縮醛(酮)叫糖苷,配糖體,糖苷鍵,碳水化合物第四版,35,甲基化法,甲基-D-葡萄糖苷 甲基-2,3,4,6-四-O-甲基-D-葡萄糖苷,5、半縮醛環(huán)的大小測定,2,3,4,6-四-O-甲基-D-葡萄糖,碳水化合物第四版,36,1 2 3 4 5 6,1 2 3

8、 4 5,1 2 3 4,CH2OCH3,COOH,+,5 6,碳水化合物第四版,37,高碘酸法,碳水化合物第四版,38,6、 重要的單糖,D-核糖及D-2-脫氧核糖 核糖核酸及脫氧核糖核酸的重要組分,-D-核糖 D-核糖 - D-核糖,-D-2-脫氧核糖 D-2-脫氧核糖 - D-2-脫氧核糖,碳水化合物第四版,39,D-葡萄糖 (右旋糖) 存在于葡萄等水果中。 無色結(jié)晶。 易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、烴類。 甜度約為蔗糖的 70%。 多以糖苷的形式存在，存在于植物的種子、根、葉、花中。 淀粉或纖維水解得到D-葡萄糖。,碳水化合物第四版,40,3、D-果糖(左旋糖) 存在于水果、蜂蜜中

9、。 最甜的一個糖 無色結(jié)晶。 易溶于水，可溶于乙醇、乙醚。,碳水化合物第四版,41,二、糖苷,- D-()-甲基葡萄糖苷,- D-()-甲基葡萄糖苷,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在水溶液中不能轉(zhuǎn)化為鏈?zhǔn)健?沒有還原性。 沒有變旋現(xiàn)象。 不能成脎。 在酸性條件下，能水解成糖。 含羥基的化合物叫配基或苷元。,碳水化合物第四版,42,三、雙 糖 兩分子單糖以苷的形式相互結(jié)合而成的化合物。水解生成單糖。 分為還原性雙糖和非還原性雙糖。,一、非還原性雙糖 兩個單糖的半縮醛羥基失水而成。 兩個單糖都成苷。 沒有變旋現(xiàn)象和還原性，不能成脎。 蔗糖（C12H22O11） 又稱甜菜糖，因在甘蔗和甜菜中含量很多。 無色晶體，熔點：

10、180，易溶于水。 相對甜度： 葡萄糖：蔗糖：果糖 = 11.451.65 白糖、紅糖、砂糖等都為蔗糖。,碳水化合物第四版,43,蔗糖不是還原糖。不能還原斐林試劑和吐倫試劑。 不能成脎或肟，沒有變旋現(xiàn)象，說明蔗糖分子中不含苷羥基， 不能轉(zhuǎn)變成開鏈?zhǔn)健?碳水化合物第四版,44,由- D-()-葡萄糖和- D-()-呋喃果糖通過苷羥基脫水而成。,費歇爾投影式,哈武斯透視式,碳水化合物第四版,45,二、麥芽糖（C12H22O11） 白色結(jié)晶，熔點：160165，溶于水，甜味不如蔗糖。 比旋光度：136。,二、還原性雙糖 一分子單糖的半縮醛羥基與另一分子單糖的羥基失水而成。 一個單糖成苷，另一單糖仍保

11、留半縮醛羥基，可以形成開鏈?zhǔn)健?具有單糖的性質(zhì)：變旋現(xiàn)象和還原性，成脎。,碳水化合物第四版,46,麥芽糖有變旋現(xiàn)象，能還原斐林試劑和吐倫試劑，能成腙和脎， 是還原糖。說明麥芽糖分子中含有苷羥基，能轉(zhuǎn)變成開鏈?zhǔn)健?由兩個- D-()-葡萄糖通過-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。,碳水化合物第四版,47,三、纖維二糖（ C12H22O11） 白色晶體，熔點： 225，可溶于水，具有右旋性。 纖維素的結(jié)構(gòu)單位，可通過纖維素水解得到。 一種還原糖。 由兩個- D-()-葡萄糖通過-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。,碳水化合物第四版,48,10-6 多 糖 一般不溶于水，或在水中形成膠體溶液，無甜味。 沒有還原性和變旋

12、現(xiàn)象。 常見的多糖有淀粉、糊精、纖維素等。,一、淀粉 淀粉主要存在于植物的種子和根中，如玉米、小麥、馬鈴薯等。 是綠色植物光合作用的產(chǎn)物。 普通淀粉由直鏈淀粉（1020%）和支鏈淀粉（8090%）組成。 直鏈淀粉溶于熱水，遇碘變成藍色。 支鏈淀粉不溶于水，在熱水中膨脹成糊狀，遇碘變成紫色。,淀粉 糊精 麥芽糖 -D-()-葡萄糖,碳水化合物第四版,49,由- D-()-葡萄糖以-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。 分子內(nèi)氫鍵使直鏈卷成螺旋。,碳水化合物第四版,50,碳水化合物第四版,51,支鏈淀粉分子比直鏈淀粉大，是由6006，000個-D-葡萄糖連接而成的枝狀化合物。每個支鏈約含有2025個葡萄糖單位

13、，它們相互間亦是以l,4-糖苷鍵連接的。支鏈淀粉的分子量約在100，0001，000，000之間。,碳水化合物第四版,52,纖維素 纖維四糖 纖維三糖 纖維二糖 - D-()-葡萄糖,二、纖維素及其衍生物 1. 纖維素（C6H10O5） 植物細胞壁的重要成分。 棉花、亞麻、木材和其它植物的骨干等都是由纖維素構(gòu)成的。 白色固體，不溶于水和有機溶劑，能溶于氫氧化銅的氨溶液， 加酸又重新沉淀出來。 無還原性，很難水解，一般在濃酸或稀酸加壓下進行。,碳水化合物第四版,53,由- D-()-葡萄糖以-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。,人不能消化吸收纖維素，食草動物可以。,碳水化合物第四版,54,纖維素是由1，000l0，000個D一葡萄糖通過1，4糖苷鍵連接成的一條沒有分支的長鏈。 不卷成螺旋狀。 鏈間借分子間氫鍵形成麻繩狀結(jié)構(gòu)。,碳水化合物第四版,55,纖維素比淀粉的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且機械強度較高： 纖維素是由許多直鏈的纖維素分子組成，其中還存在數(shù)目眾多的羥基，能形成許多氫鍵，纖維素分子間依靠這些氫鍵彼此相連形成牢固的纖維膠束，每一膠束約由60個纖維素分子所組成。膠束再定向排列形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使纖維素具有很好的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性。,碳水化合物第四版,56,2. 纖維素的重要