天然有機化合物和合成高分子化合物

天然有機化合物和合成高分子化合物第1頁/共91頁天然有機化合物

合成高分子化合物第2頁/共91頁第一部分有機天然產(chǎn)物分類：糖類化合物多肽與蛋白質(zhì)脂肪酸與油脂特點：功能團種類、數(shù)目多，分子結(jié)構(gòu)復雜；大多具有手性碳原子；大多能形成高級結(jié)構(gòu)第3頁/共91頁一、糖類化合物光合作用：在日光作用下，通過葉綠素的催化作用，將空氣中的二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為碳水化合物。第4頁/共91頁按能否水解和水解后生成物質(zhì)進行分類：單糖；低聚糖；多糖結(jié)構(gòu)特點：多羥基醛、酮或多羥基醛、酮的縮合物。結(jié)構(gòu)通式：Cn(H2O)m第5頁/共91頁1、單糖：不能水解的多羥基醛、酮根據(jù)羰基結(jié)構(gòu)分類：醛糖；酮糖根據(jù)碳原子數(shù)目及羰基結(jié)構(gòu)分類：某醛糖；某酮糖第6頁/共91頁戊醛糖：己醛糖：

己酮糖：第7頁/共91頁單糖的構(gòu)型

1951年以前人為地規(guī)定左、右旋甘油醛用下式表示：

L-(-)-甘油醛D-(+)-甘油醛這叫相對構(gòu)型，適用于含一個手性碳的分子。碳水化合物也沿用這種構(gòu)型表示法，用距羰基最遠的手性碳的D、L代表整個分子的構(gòu)型。第8頁/共91頁D-甘油醛D-某醛糖D-某酮糖末端羥甲基第9頁/共91頁★單糖的結(jié)構(gòu)

葡萄糖的分子式C6H12O6，

結(jié)構(gòu)分析表明：含5個羥基，6個碳原子成直鏈，起銀鏡反應。據(jù)此，它應具有這樣的結(jié)構(gòu)：第10頁/共91頁若寫成投影式，應為右式的光學異構(gòu)體之一，它有4個手性C，應有24=16個光學異構(gòu)體。按糖類構(gòu)型表示法的規(guī)定，右式是D-構(gòu)型。第11頁/共91頁ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧ以上8個均為D-構(gòu)型,另有8個L-構(gòu)型從略。第12頁/共91頁通過若干化學家多年的不懈努力，終于確定了這16個單糖的絕對構(gòu)型，Ⅲ式是天然的葡萄糖結(jié)構(gòu)式，這不能不使我們認為這是人類認識自然微觀世界的一項重大成就。

但是葡萄糖結(jié)構(gòu)的探索并末了結(jié)……第13頁/共91頁α-D-葡萄糖立體結(jié)構(gòu)的二種表示Haworth式構(gòu)象式第14頁/共91頁D-果糖第15頁/共91頁第16頁/共91頁β-D果糖

(呋喃式)第17頁/共91頁幾種其它單糖

β-D-(-)-核糖β-D-(-)-2-脫氧核糖α-D-(+)甘露糖

β-D-(+)-半乳糖第18頁/共91頁(a)單糖的化學性質(zhì)（1）差向異構(gòu)化(稀堿)

第19頁/共91頁（2）氧化反應

①在堿性溶液中的氧化。與Tollen試劑或Fehling試劑作用。②在酸性溶液中的氧化。

第20頁/共91頁用硝酸氧化：

D-赤蘚糖D-酒石酸第21頁/共91頁（3）還原反應第22頁/共91頁（4）成脎反應(接下頁)第23頁/共91頁糖脎第24頁/共91頁（5）成苷反應第25頁/共91頁（6）成酯反應第26頁/共91頁*維生素C

抗壞血酸脫氫抗壞血酸重要的單糖和糖的衍生物不飽和的糖酸內(nèi)酯

第27頁/共91頁二糖1分子二糖水解可得2分子單糖，二糖可看成為2個單糖分子形成的糖苷。它們的結(jié)合可有以下二種方式：(1)由一個單糖分子提供半縮醛羥基與另一個單糖分子的普通羥基結(jié)合成苷。這種二糖還保留了1個半縮醛羥基，所以它有變旋現(xiàn)象、能夠成脎、有還原性，叫還原性二糖。第28頁/共91頁(2)由一個單糖分子的半縮醛羥基與另一個單糖分子的半縮醛羥基結(jié)合。這種二糖沒有了半縮醛羥基，所以它沒有變旋現(xiàn)象、不能夠成脎、沒有還原性，叫非還原性二糖。第29頁/共91頁麥芽糖有變旋現(xiàn)象、有還原性、能夠成脎，水解1mol麥芽糖得2molD-葡萄糖，確定結(jié)構(gòu)式如下???第30頁/共91頁α-D-1.4結(jié)合第31頁/共91頁蔗糖沒有變旋現(xiàn)象、無還原性、不能夠成脎，水解1mol蔗糖得1molD-葡萄糖和1molD-果糖,證明有如下結(jié)構(gòu)式???第32頁/共91頁αβ-1.2結(jié)合蔗糖是由一分子α—D—葡萄糖C1上的苷羥基與β—D—果糖C2上的苷羥基失去一分子水，通過1，2—苷鍵連接而成的二糖。

第33頁/共91頁*其它二糖纖維二糖乳糖第34頁/共91頁多糖

多糖由數(shù)百個甚至數(shù)千個單糖分子以苷鍵結(jié)合而成的天然高分子化合物。它沒有甜味，無變旋現(xiàn)象、無還原性、不能成脎。第35頁/共91頁1、淀粉

淀粉可用酸水解，也可在淀粉酶作用下水解，其最終產(chǎn)物為D-葡萄糖，但倒數(shù)第二個產(chǎn)物是麥芽糖，可見淀粉由α–D-葡萄糖以1、4苷鍵結(jié)合而成的高分子化合物，其葡萄糖單位約250－300個。也有以1、6苷鍵結(jié)合成支鏈，構(gòu)成支鏈淀粉的片斷。第36頁/共91頁直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)示意圖第37頁/共91頁支鏈淀粉片斷←1,6-結(jié)合↑1、4結(jié)合第38頁/共91頁（2）纖維素

纖維素的結(jié)構(gòu)由β-D-葡萄糖以1-4苷鍵結(jié)合，一般含8000個葡萄糖單位。第39頁/共91頁二、多肽與蛋白質(zhì)1、氨基酸結(jié)構(gòu)特點：分子中含有氨基的羧酸分類：α-氨基酸，β－氨基酸等第40頁/共91頁α-氨基酸結(jié)構(gòu)通式α-氨基酸按基團分類：中性氨基酸

堿性氨基酸

酸性氨基酸第41頁/共91頁丙氨酸谷氨酸賴氨酸第42頁/共91頁α－氨基酸的結(jié)構(gòu)除甘氨酸外的手性氨基酸L－氨基酸第43頁/共91頁氨基酸的酸堿兩性與偶極離子第44頁/共91頁正離子、負離子與偶極離子第45頁/共91頁等電點

在一定的pH溶液中，正離子和負離子數(shù)量相等，且濃度都很低，而偶極離子濃度最高，此時電解，以偶極離子形式存在的氨基酸不移動，這溶液的pH值就叫做氨基酸的等電點（*等電點不是中性點）。

在強酸性溶液中主要以正離子存在；在強堿性溶液中主要以負離子存在。氨基酸在等電點時溶解度最小。第46頁/共91頁甘氨酸丙氨酸頡氨酸亮氨酸第47頁/共91頁酸性氨基酸與堿性氨基酸天門冬氨酸谷氨酸酸性堿性組氨酸賴氨酸第48頁/共91頁其它兩性離子的例子兩性離子依賴于溶液pH值第49頁/共91頁水合茚三酮反應：生成藍紫色物質(zhì)。

α－氨基酸的特有反應第50頁/共91頁與亞硝酸反應

定量放出氮氣，定量測定氨基酸或蛋白質(zhì)的水解程度第51頁/共91頁α－氨基酸受熱反應3，6-二甲基-2，5-哌嗪二酮

第52頁/共91頁半胱氨酸與胱氨酸半胱氨酸胱氨酸第53頁/共91頁α－氨基酸的制備1、蛋白質(zhì)水解2、鹵代酸氨解第54頁/共91頁3、由丙二酸酯制備第55頁/共91頁2、多肽某氨酰某氨酸第56頁/共91頁第57頁/共91頁第58頁/共91頁3、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是由氨基酸以酰胺鍵形成的高分子化合物。由C、H、O、N、S等元素組成，有些含有P、Fe、I。單純蛋白和結(jié)合蛋白：非蛋白部分叫輔基（糖、脂肪、色素等）。第59頁/共91頁蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連結(jié)順序，叫做一級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)－氫鍵第60頁/共91頁二級結(jié)構(gòu)－α螺旋第61頁/共91頁蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)－β折疊片狀第62頁/共91頁A－T堿基對中的氫鍵第63頁/共91頁堿基中的烯醇互變第64頁/共91頁第65頁/共91頁

蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)四種不同蛋白質(zhì)第66頁/共91頁蛋白質(zhì)的性質(zhì)兩性電解質(zhì)電泳法：等電點不同，在一定pH值中所帶電荷不同，在電場中移動的方向和速度也不同。具有膠體性質(zhì)：在水溶液中的顆粒直徑在1－100nm。第67頁/共91頁鹽析

在蛋白質(zhì)的膠體溶液中加入鹽類、有機溶劑或某些酸可使蛋白質(zhì)沉淀。

蛋白質(zhì)的變性

如果在蛋白質(zhì)的膠體溶液中加入的酸、堿或重金屬鹽或加熱使其高級結(jié)構(gòu)被破壞（并不是蛋白質(zhì)的水解），其活性消失。

蛋白質(zhì)的水解第68頁/共91頁第69頁/共91頁三、脂肪酸與油脂1、脂肪酸：長直鏈單羧酸

C12－C24（偶數(shù)碳原子）飽和不飽和（一至多個雙鍵）第70頁/共91頁常見脂肪酸俗名系統(tǒng)名結(jié)構(gòu)式熔點月桂酸十二酸CH3(CH2)10COOH44硬脂酸十八酸CH3(CH2)16COOH71.2油酸9－十八碳烯酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH16.3第71頁/共91頁第72頁/共91頁第73頁/共91頁2、油脂油脂是指豬油、牛油、花生油、豆油、桐油等動植物油主要成分為三分子高級脂肪酸與甘油形成的酯第74頁/共91頁皂化：將油脂用氫氧化鈉（或氫氧化鉀）水解，就得到脂肪酸的鈉鹽（或鉀鹽）和甘油。高級脂肪酸的鈉鹽就是肥皂。第75頁/共91頁

親水基團和疏水基團：一個既具有親水基，又具有親油基的分子叫兩親分子，肥皂分子在水中時許多分子的烴基鏈彼此靠色散力絞在一起，形成一個球形而將親水部分露在球面上，叫膠束。

肥皂及表面活性劑肥皂：70%高級脂肪酸鈉，30%水第76頁/共91頁膠束油水第77頁/共91頁蠟與磷脂第78頁/共91頁腦苷脂：存在于神經(jīng)組織中第79頁/共91頁第二部分高分子化合物

一般分子量大于1000，化合物的物理性質(zhì)，化學性質(zhì)不因分子量再稍有不同而變化，該化合物就叫高分子化合物。第80頁/共91頁單體：構(gòu)成高分子化合物重復結(jié)構(gòu)單元的低分子化合物。

聚合反應：使單體變?yōu)榫酆衔锏姆磻?。按反應類型分為加聚反應和縮聚反應。第81頁/共91頁加聚反應

不飽和烯烴類單體經(jīng)加成聚合而形成高分子的反應稱為加聚反應第82頁/共91頁天然橡膠：