碳水化合物第四版

第12章碳水化合物根本概念單糖糖苷雙糖多糖1精選課件糖：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。C6H12O6C12H22O11C6H12O5CH2O×C2H4O2

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葡萄糖蔗糖鼠李糖甲醛乙酸

葡萄糖2精選課件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3精選課件分類：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:果糖碳原子數分：丁糖，戊糖，己糖4精選課件一、單糖丁醛糖丁酮糖戊醛糖戊酮糖已醛糖已酮糖

相應的醛糖和酮糖是同分異構體分為醛糖和酮糖，自然界中五、六碳糖最普遍

5精選課件1、單糖的構型和命名用費歇爾投影式表示，如D-葡萄糖旋光異構體的數目：2n個，n為手性碳原子的個數6精選課件D，L構型表示法：人為規(guī)定甘油醛的構型，并以其作為參考標準。構型與D-甘油醛相當的，叫D-型；與L-甘油醛相當的，叫L-型。由此確定出的構型叫相對構型。7精選課件D-(-)-乳酸L-(+)-乳酸D,L構型只考慮一個手性碳原子的構型。如結構的化合物。R，S標記法：8精選課件糖類物質多用俗名。D、L表示構型，只考慮與羰基最遠的手性碳原子9精選課件碳鏈的增長10精選課件醛糖的D型異構體11精選課件酮糖的D型異構體12精選課件對映異構體和非對映異構體：13精選課件D-葡萄糖在不同條件下結晶，得到2種晶體a-型—mp146℃，[a]D+112.2°b-型—mp150℃，[a]D+18.7°葡萄糖溶液存在變旋光現(xiàn)象〔旋光性改變的現(xiàn)象，最終到達一個固定的值〕a-型[a]D+112.2°→+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)形結構問題的提出14精選課件結晶狀態(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。α型：苷羥基與C5(決定構型的C)的羥基同側β型：苷羥基與C5

的羥基異側〔苷羥基〕15精選課件α-D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖β-D-(＋)-葡萄糖

苷羥基半縮醛羥基苷羥基[α]D：＋112°＋19°含量：36%極少64%平衡時溶液[α]D=＋52.5°α-D-(＋)-葡萄糖與β-D-(＋)-葡萄糖互為異頭物16精選課件β-D-(＋)-葡萄糖α-D-(＋)-葡萄糖

透視式哈武斯(Haworth)式旋轉90°彎曲成環(huán)狀C4－C5鍵旋轉費歇爾投影式17精選課件+-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18精選課件α型，36%β型，64%構象式19精選課件果糖的吡喃環(huán)形半縮醛和呋喃環(huán)形半縮醛20精選課件果糖的結構有變旋現(xiàn)象。五種構型可相互轉化，最終達成平衡。呋喃吡喃α-D-(－)-吡喃果糖β-D-(－)-呋喃果糖α-D-(－)-呋喃果糖β-D-(－)-吡喃果糖D-(－)-果糖(開鏈式)旋轉90。彎曲成環(huán)狀21精選課件3、單糖的物理性質單糖都是無色晶體，有甜味。水中溶解度大。過飽和溶液：糖漿。變旋現(xiàn)象α-D-葡萄糖溶液：+112o+52.7oβ-D-葡萄糖溶液：+18.7o+52.7o22精選課件4、單糖的化學性質具有醇、醛酮的性質：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。23精選課件D-葡萄糖酸D-葡萄糖or本尼迪特試劑斐林試劑or土倫試劑24精選課件

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25精選課件〔2〕復原D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖醇26精選課件D-山梨醇D-甘露醇D-果糖27精選課件〔3〕成脎反響D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖苯腙D-(＋)-葡萄糖脎28精選課件D-(－)-果糖D-(－)-果糖苯腙D-(－)-果糖脎鑒別糖的重要反響。成糖脎的時間不一樣，糖脎不溶于水，有特定的熔點和晶形。29精選課件30精選課件利用成脎反響可把醛糖轉變成酮糖。D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖脎醛酮糖D-(－)-果糖31精選課件〔4〕差向異構化只有一個手性碳原子構型相反者，彼此成為差向異構體：單糖與稀堿共熱那么發(fā)生異構化反響。D-(－)-果糖D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-甘露糖在稀堿溶液中，酮糖能轉變成醛糖，可發(fā)生斐林反響和銀鏡反響。順烯醇式反烯醇式32精選課件〔5〕莫利施(Molish)試驗糖的水溶液中參加α-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響。33精選課件〔6〕成苷反響半縮醛(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34精選課件甲基化法甲基-β-D-葡萄糖苷甲基-2,3,4,6-四-O-甲基-β-D-葡萄糖苷5、半縮醛環(huán)的大小測定2,3,4,6-四-O-甲基-β-D-葡萄糖35精選課件123456123451234CH2OCH3COOH+5636精選課件高碘酸法5HCOOH

+CH2O5HIO437精選課件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α-D-核糖D-核糖β-D-核糖

α-D-2-脫氧核糖D-2-脫氧核糖β-D-2-脫氧核糖38精選課件D-葡萄糖(右旋糖)存在于葡萄等水果中。無色結晶。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。39精選課件3、D-果糖(左旋糖)存在于水果、蜂蜜中。最甜的一個糖無色結晶。易溶于水，可溶于乙醇、乙醚。40精選課件二、糖苷α-D-(＋)-甲基葡萄糖苷β-D-(＋)-甲基葡萄糖苷結構穩(wěn)定，在水溶液中不能轉化為鏈式。沒有復原性。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。41精選課件三、雙糖兩分子單糖以苷的形式相互結合而成的化合物。水解生成單糖。分為復原性雙糖和非復原性雙糖。一、非復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)象和復原性，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：180℃，易溶于水。相對甜度：葡萄糖：蔗糖：果糖=1∶1.45∶1.65白糖、紅糖、砂糖等都為蔗糖。42精選課件D-(＋)-葡萄糖D-(－)-果糖蔗糖[α]20+66.5°＋52°－92°D轉化糖[α]20=－20°D蔗糖不是復原糖。不能復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，不能轉變成開鏈式。43精選課件

由α-D-(＋)-葡萄糖和β-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44精選課件二、麥芽糖〔C12H22O11〕白色結晶，熔點：160～165℃，溶于水，甜味不如蔗糖。比旋光度：＋136°。麥芽糖葡萄糖二、復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，另一單糖仍保存半縮醛羥基，可以形成開鏈式。具有單糖的性質：變旋現(xiàn)象和復原性，成脎。45精選課件麥芽糖有變旋現(xiàn)象，能復原斐林試劑和吐倫試劑，能成腙和脎，是復原糖。說明麥芽糖分子中含有苷羥基，能轉變成開鏈式。由兩個α-D-(＋)-葡萄糖通過α-1,4-糖苷鍵結合而成。α-1,4-糖苷鍵未成苷部分成苷部分(＋)-麥芽糖46精選課件三、纖維二糖〔C12H22O11〕白色晶體，熔點：225℃，可溶于水，具有右旋性。纖維素的結構單位，可通過纖維素水解得到。一種復原糖。由兩個β-D-(＋)-葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵結合而成。β-1,4-糖苷鍵未成苷部分成苷部分(＋)-纖維二糖47精選課件10-6多糖一般不溶于水，或在水中形成膠體溶液，無甜味。沒有復原性和變旋現(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物。普通淀粉由直鏈淀粉〔10～20%〕和支鏈淀粉〔80～90%〕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α-D-(＋)-葡萄糖48精選課件由α-D-(＋)-葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵結合而成。分子內氫鍵使直鏈卷成螺旋。

鏈端中部鏈尾直鏈淀粉的結構49精選課件50精選課件

支鏈淀粉分子比直鏈淀粉大，是由600～6，000個α-D-葡萄糖連接而成的枝狀化合物。每個支鏈約含有20～25個葡萄糖單位，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100，000～1，000，000之間。51精選課件纖維素纖維四糖纖維三糖纖維二糖β-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。無復原性，很難水解，一般在濃酸或稀酸加壓下進行。52精選課件

由β-D-(＋)-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵結合而成。

人不能消化吸收纖維素，食草動物可以。53精選課件

纖維素是由1，000—l0，000個β—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構。54精選課件纖維素比淀粉的化學性質穩(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狀結構。這種結構使纖維素具