大学化学上课课件.pptx

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1、大学化学上课课件 自然界中存在得碳水化合物都具有旋光性自然界中存在得碳水化合物都具有旋光性,并且一并且一对对映体中只有一个异构体天然存在。对对映体中只有一个异构体天然存在。如如:在自然界中只有右旋得葡萄糖存在在自然界中只有右旋得葡萄糖存在,左旋得葡萄糖就是没有得。左旋得葡萄糖就是没有得。碳水化合物得分类碳水化合物得分类:碳水化合物根据结构和性质碳水化合物根据结构和性质,可以分为单糖、低聚可以分为单糖、低聚糖和多糖三类、糖和多糖三类、葡萄糖葡萄糖存在于葡萄汁和其她果汁中存在于葡萄汁和其她果汁中,以及植物得以及植物得根、茎、页等部位。动物血液中也含有葡萄糖。天然根、茎、页等部位。动物血液中也含有葡

2、萄糖。天然葡萄糖为右旋糖。葡萄糖为右旋糖。果糖果糖大量存在于水果和蜂蜜中。天然果糖就是左大量存在于水果和蜂蜜中。天然果糖就是左旋糖旋糖,就是常见糖中最甜得糖。就是常见糖中最甜得糖。核糖、核糖、2-2-脱氧核糖脱氧核糖就是核酸得组成部分。就是核酸得组成部分。醛糖醛糖18-2 单糖得结构单糖得结构18-2-1 单糖得开链结构单糖得开链结构葡萄糖就是开链得五羟基己醛葡萄糖就是开链得五羟基己醛(1)分子式为分子式为C6H12O6;用钠汞齐还原生成己六醇用钠汞齐还原生成己六醇;用用HI进进一步还原可得正己烷一步还原可得正己烷;(2)葡萄糖可与羟胺、苯肼等羰基试剂作用葡萄糖可与羟胺、苯肼等羰基试剂作用,证

3、明有羰基证明有羰基;可用溴水氧化为糖酸可用溴水氧化为糖酸(证明为醛基证明为醛基)(3)葡萄糖与乙酸酐作用葡萄糖与乙酸酐作用,可以生成五乙酰基衍生物说明可以生成五乙酰基衍生物说明含有五个羟基含有五个羟基,由于两个羟基若连在同一碳原子上得结由于两个羟基若连在同一碳原子上得结构不稳定构不稳定,所以这五个羟基分别连在五个碳原子上。所以这五个羟基分别连在五个碳原子上。结构得确定结构得确定:酮糖酮糖18-2-2 单糖得构型单糖得构型 最简单得单糖就是最简单得单糖就是2,3-二羟基丙醛俗名甘油醛二羟基丙醛俗名甘油醛含有一个手性碳原子、含有一个手性碳原子、己糖醛则有己糖醛则有24=16种立体异构体、种立体异构

4、体、天然葡萄糖通过化学方法已经确定具有如下得构型天然葡萄糖通过化学方法已经确定具有如下得构型:葡萄糖得名称就是葡萄糖得名称就是(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛五羟基己醛分子构型就常用分子构型就常用D-L标记法表示标记法表示 凡分子中离羰基最远得手性碳原子得构型凡分子中离羰基最远得手性碳原子得构型,与与D-甘甘油醛得构型相同得碳水化合物油醛得构型相同得碳水化合物,其构型属于其构型属于D型。反之型。反之,则属于则属于L型。型。单糖得投影式也常用较简单得式子表示、单糖得投影式也常用较简单得式子表示、例如例如D-葡萄糖葡萄糖:天然存在得单糖大多数就是天然存在得单糖大多数就是D

5、型得。例如自然界型得。例如自然界中得葡萄糖和果糖都就是中得葡萄糖和果糖都就是D型糖。型糖。三个到六个碳原子得所有三个到六个碳原子得所有D型醛糖得投影式和名称型醛糖得投影式和名称 开链结构式虽说明了糖得许多化学性质开链结构式虽说明了糖得许多化学性质,但有些性但有些性质与此结构不符质与此结构不符:A:葡萄糖在碱性条件下与硫酸二甲酯作用葡萄糖在碱性条件下与硫酸二甲酯作用,即转化成五即转化成五甲基葡萄糖甲基葡萄糖,无醛得特性无醛得特性;将其水解将其水解,只有一个甲氧基容只有一个甲氧基容易水解掉易水解掉,从而生成四甲基葡萄糖从而生成四甲基葡萄糖,其有醛得特性。其有醛得特性。B:葡萄糖就是具有旋光性得物质

6、葡萄糖就是具有旋光性得物质,但其新配制得溶液得但其新配制得溶液得旋光性随时间有变化。旋光性随时间有变化。18-2-3 单糖得环状结构、变旋光现象和糖苷单糖得环状结构、变旋光现象和糖苷(1)问题得提出问题得提出(2)环状结构与开链结构得互变异构环状结构与开链结构得互变异构 D-葡萄糖得环状结构就是葡萄糖得环状结构就是C-1醛基和醛基和C-5羟基形成羟基形成半缩醛得结果。半缩醛得结果。D-葡萄糖有两种葡萄糖有两种:-D-D-葡萄糖和葡萄糖和-D-D-葡萄糖葡萄糖于于50以下得水溶液中结晶以下得水溶液中结晶:-D-葡萄糖葡萄糖,熔点熔点146,比旋光度比旋光度+112-D-葡萄糖葡萄糖,熔点熔点15

7、0,比旋光度比旋光度+18、7水溶液中水溶液中-D-葡萄糖、葡萄糖、-D-葡萄糖和开链结构三者就葡萄糖和开链结构三者就是并存得。是并存得。D-葡萄糖得氧环式可如下表示葡萄糖得氧环式可如下表示:这种互变异构可表示如下这种互变异构可表示如下:36%64%极少 葡萄糖得环状结构没有游离羰基葡萄糖得环状结构没有游离羰基,不能发生羰基得不能发生羰基得典型反应。但当葡萄糖水溶液遇到羰基试剂时典型反应。但当葡萄糖水溶液遇到羰基试剂时,这少量这少量得开链式结构能与试剂发生反应得开链式结构能与试剂发生反应,并由此破坏平衡并由此破坏平衡,使氧使氧环式不断向开链式移动环式不断向开链式移动,所以葡萄糖得水溶液能显示羰

8、所以葡萄糖得水溶液能显示羰基得特性。基得特性。其她单糖得氧环式结构其她单糖得氧环式结构:例如例如,D-果糖在溶液中主要就是以五元氧环结构存在得果糖在溶液中主要就是以五元氧环结构存在得,并且也有并且也有-和和-两种构型。两种构型。(3)糖苷糖苷 醛与醇作用生成得半缩醛在酸得存在下醛与醇作用生成得半缩醛在酸得存在下,很容易再很容易再与一分子醇作用与一分子醇作用,生成缩醛生成缩醛。葡萄糖得环状半缩醛也葡萄糖得环状半缩醛也有这种性质。有这种性质。糖得这种由半缩醛羟基转化而形成得衍生物糖得这种由半缩醛羟基转化而形成得衍生物,叫做糖苷叫做糖苷异头碳上得羟基就叫做苷羟基。异头碳上得羟基就叫做苷羟基。与碳水化

9、合物形成苷得非糖物质叫做苷元与碳水化合物形成苷得非糖物质叫做苷元;糖和苷元之间得键叫做苷键。糖和苷元之间得键叫做苷键。所以葡萄糖与甲醇生成得化合物就叫做甲基葡萄糖苷所以葡萄糖与甲醇生成得化合物就叫做甲基葡萄糖苷糖苷得酸性水解糖苷得酸性水解:葡萄糖在溶液中有葡萄糖在溶液中有-和和-两种半缩醛结构。两种半缩醛结构。因此与甲醇作用所生成得苷也有因此与甲醇作用所生成得苷也有-和和-两种。在糖两种。在糖苷分子中没有苷羟基。这种环状结构没有变旋光现苷分子中没有苷羟基。这种环状结构没有变旋光现象象,也不具有羰基得特性。也不具有羰基得特性。由由-D-葡萄糖苷水解得到得葡萄糖苷水解得到得,不单就是不单就是-D-

10、葡萄糖。而葡萄糖。而就是就是-和和-两种葡萄糖得混合物、两种葡萄糖得混合物、五甲基葡萄糖得水解五甲基葡萄糖得水解:稳定稳定具有醛得特性具有醛得特性18-2-4 吡喃糖得构象吡喃糖得构象稳定稳定,两者能量差两者能量差:25kJ/mol 在在D-葡萄糖水溶液中葡萄糖水溶液中,-D-D-葡萄糖含量比葡萄糖含量比-D-D-葡葡萄糖多萄糖多(64:36)(64:36)稳定性与她们得构象有关。稳定性与她们得构象有关。例如例如-D-葡萄糖得两种椅型构象如下葡萄糖得两种椅型构象如下:-D-葡萄糖也有两种椅型构象葡萄糖也有两种椅型构象:在所有在所有D型己醛糖中型己醛糖中,只有葡萄糖能有五个取代基只有葡萄糖能有五

11、个取代基全在全在e键上因而很稳定得够象。键上因而很稳定得够象。18-3 单糖得反应单糖得反应官能团官能团:羟基与羰基羟基与羰基1、被硝酸氧化、被硝酸氧化18-3-1 氧化反应氧化反应在硝酸得氧化下在硝酸得氧化下,醛糖得醛基和伯醇基都可以被氧化、例醛糖得醛基和伯醇基都可以被氧化、例如如,D-葡萄糖在稀硝酸中加热葡萄糖在稀硝酸中加热,即生成即生成D-葡萄糖二酸。葡萄糖二酸。2、溴水氧化、溴水氧化将醛糖得醛基氧化成酸将醛糖得醛基氧化成酸3、过碘酸氧化、过碘酸氧化相邻得两个羟基所在得相邻得两个羟基所在得C之间断键之间断键4、费林试剂和托伦斯试剂、费林试剂和托伦斯试剂(弱氧化剂弱氧化剂)氧化氧化对醛、对

12、醛、-羟基酮氧化羟基酮氧化,分别氧化成分别氧化成:羧基和羰基。羧基和羰基。还原糖还原糖凡与凡与费林试剂和托伦斯试剂成正反应得费林试剂和托伦斯试剂成正反应得;非还原糖非还原糖凡与凡与费林试剂和托伦斯试剂成负反应得。费林试剂和托伦斯试剂成负反应得。18-3-2 还原反应还原反应糖醇糖醇18-3-3 与苯肼反应与苯肼反应若过量若过量1、醛糖、醛糖若过量2、酮糖、酮糖 己糖与苯肼作用生成脎时己糖与苯肼作用生成脎时,只就是只就是C-1HE C-2得基得基团发生反应。因此团发生反应。因此,凡凡C-3、C-4、C-5构型相同得己糖构型相同得己糖,所生成得脎都就是相同得。所生成得脎都就是相同得。18-3-4

13、生成醚和酯生成醚和酯成醚成醚成酯成酯 碳水化合物得磷酸脂在生命活动中有特殊得重要性。碳水化合物得磷酸脂在生命活动中有特殊得重要性。她们就是许多代谢过程得中间体她们就是许多代谢过程得中间体,在肝糖得生物合成和在肝糖得生物合成和降解过程中降解过程中 核糖和核糖和2-脱氧核糖都就是戊醛糖脱氧核糖都就是戊醛糖,她们得磷酸酯就是她们得磷酸酯就是核酸得组成部分。核酸得组成部分。核糖和核糖和2-脱氧核糖与某些碱性杂环化合物形成得脱氧核糖与某些碱性杂环化合物形成得-糖苷糖苷,叫做核苷。叫做核苷。5 5位羟基与磷酸所形成得酯叫做核苷酸。位羟基与磷酸所形成得酯叫做核苷酸。1、碳链得增长、碳链得增长18-3-5 碳

14、链得增长和缩短碳链得增长和缩短2、碳链得减短、碳链得减短18-4 二糖二糖18-4-1 蔗糖蔗糖一分子蔗糖水解生成一分子一分子蔗糖水解生成一分子D-葡萄糖和一分子葡萄糖和一分子D-果糖。果糖。二糖就是由两个单糖单元构成得。她们可以看作就是二糖就是由两个单糖单元构成得。她们可以看作就是一个单糖分子得苷羟基与另一个单糖分子得某一个羟一个单糖分子得苷羟基与另一个单糖分子得某一个羟基基(可以就是醇羟基可以就是醇羟基,也可以就是苷醛基也可以就是苷醛基)之间脱水缩合之间脱水缩合产物产物,即构成二糖得两个单糖就是通过苷键互相连接得。即构成二糖得两个单糖就是通过苷键互相连接得。蔗糖得水解蔗糖得水解18-4-2

15、 麦芽糖麦芽糖 麦芽糖就是淀粉在淀粉糖化酶作用下麦芽糖就是淀粉在淀粉糖化酶作用下,部分水解得部分水解得产物。一分子麦芽糖水解后产物。一分子麦芽糖水解后,生成两分子生成两分子D-葡萄糖。葡萄糖。麦芽糖可以看作就是一个葡萄糖分子得麦芽糖可以看作就是一个葡萄糖分子得-苷羟基苷羟基,与另一个葡萄糖分子得与另一个葡萄糖分子得4-4-羟基之间失去一分子水而形成羟基之间失去一分子水而形成得。麦芽糖有变旋光现象得。麦芽糖有变旋光现象,可以生成脎可以生成脎,还原糖。还原糖。18-4-3 纤维二糖纤维二糖与麦芽糖得不同点与麦芽糖得不同点:她就是她就是-葡萄糖得苷。固态时葡萄糖得苷。固态时,纤纤维二糖就是维二糖就是

16、 型得。型得。纤维二糖就是纤维素部分水解所生成得二糖。纤维二糖就是纤维素部分水解所生成得二糖。像麦芽糖一样像麦芽糖一样,一分子纤维二糖水解后也生成两分子一分子纤维二糖水解后也生成两分子D-葡萄糖。葡萄糖。18-5-1 淀粉淀粉直直链链淀淀粉粉18-5 多糖多糖 淀粉就是白色、无臭、无味得粉状物质淀粉就是白色、无臭、无味得粉状物质,她们都含她们都含有直链淀粉和支链淀粉两部分。普通淀粉中有直链淀粉和支链淀粉两部分。普通淀粉中,直链淀粉直链淀粉含量为含量为1020%,支链淀粉含量为支链淀粉含量为8090%。她们完全水。她们完全水解都生成解都生成D-葡萄糖葡萄糖,部分水解都可生成麦芽糖。部分水解都可生成麦芽糖。支链淀粉支链淀粉纤维素纤维素:完全水解也生成完全水解也生成D-葡萄糖葡萄糖,但部分水解则生成但部分水解则生成纤维二糖纤维二糖(就是就是 -D-葡萄糖得苷葡萄糖得苷)。所以所以,纤维素得构成单元就是纤维素得构成单元就是 -D-葡萄糖葡萄糖;淀粉得构成单元就是淀粉得构成单元就是 -D-葡萄糖。葡萄糖。纤维素分子就是纤维素分子就是D-葡萄糖通过葡萄糖通过 -1,4-苷键相连而苷键相连而成得直链