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第十八章 碳水化合物 基本要求 1、掌握概念：醛糖、酮糖、Fischer投影式、氧环式、Hawarth结构式、构象式、α，β—构型，变旋现象，异头物，差向异构体等。 2、掌握单糖的化学性质。 3、掌握几种双糖的结构与性质，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。 4、掌握淀粉、纤维素的结构特点及其加工应用。 重点与难点：单糖的各种结构的表示法及其化学性质。  前言（Introduduction）： 碳水化合物即糖类（Saccharides）。糖类是自然界中数量最多，分布最广的重要天然化合物，几乎存在于所有的生物体内，起着重要作用。糖、脂肪、蛋白质是生物体代谢中不可缺少的。 碳水化合物是光合作用的产物，由光合作用生成的有机物占植物干重的95%左右。植物中的叶绿素吸收太阳能，将CO2和H2O经光合作用转化为碳水化合物，同时放出氧气。 糖类在人体经缓慢氧化转化为CO2和H2O，同时放出能量，以供给肌肉活动并保持人正常的体温，如淀粉、葡萄糖、果糖、蔗糖等。 另外，棉、麻织物、木材等的结构是纤维素，糖元是动物的储备粮，甲壳质（壳多糖）是虾蟹等的甲壳的主要成分。脱氧核糖和核糖是生物体内遗传物质的主要组成成分。 观察淀粉、纤维素、蔗糖等的分子式与结构及其水解产物发现这些糖类均具有Cn(H2O)m的通式，故称碳水化合物。但并非所有的糖类都具有Cn(H2O)m的通式，如鼠李糖C6H12O5。而一些符合该通式的化合物如甲醛（CH2O）、乳酸(C3H6O3)、乙酸(C2H4O2)等却不是糖类。严格的讲这个名称并不科学，但由于历史的原因一直沿用。它表示简单和复杂的糖类及其有关物质的总称。 所有糖类其元素组成均含有C、H、O，少数含有N，如氨基糖。从结构上分析均为多羟基醛、酮及其衍生物。因此根据现代化学知识：碳水化合物即糖类——多羟基醛酮及其水解后能生成多羟基醛酮及其衍生物的物质。 单糖：不能水解成为小分子的多羟基醛酮及其衍生物。 结构上： 醛糖（Aldose）：葡萄糖、甘露糖、半乳糖 酮糖（Kelose）：果糖 C数目：三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖…….如：戊醛糖、己酮糖… 低聚糖（寡糖）：能水解成十个以下单糖的糖类。如麦芽糖、蔗糖、棉子糖等。 多糖：能水解成十个以上单糖的糖类，如淀粉、纤维素、肝糖等。 第一节 单糖（Monosaccharides） 一、命名 单糖主要根据来源命名，如葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）等。 类别 丙醛糖 戊醛糖 己酮糖 习惯命名 D-(+)-甘油醛 D-(-)-核糖 D-(-)-果糖 系统命名 （2R）-2,3-二羟基丙醛 (2R,3R,4R)-2,3,4,5-四羟基戊醛 (3S,4R,5R)-3,4,5,6-四羟基已-2-酮 二、葡萄糖结构(structure of glucose)： 葡萄糖是血液中的重要成分，在自然界中以右旋体存在。 1、开链结构 定量定性测定：葡萄糖实验式CH2O，分子量180，分子式C6H12O6。原子在分子中如何排列？ 实验事实： 推知：葡萄糖为直链醛糖，其结构式为： 分子中有四个C*，应有24=16个立体异构体，8对对映体。葡萄糖是其中的一对，其它7对与葡萄糖呈非对映关系。 2、立体构型: Fischer在十九世纪末用了近十年的时间，确定了八种D-己醛糖和四种D-戊醛糖的空间构型，获得了1901年的Nobel奖。 Fischer测定的葡萄糖分子的构型为：2R,3S,4R,5R，其结构表示为： Fischer投影式 简式 可根据R,S构型命名，但累赘不便，故更常用相对构型表示法。即以甘油醛为构型标准，人为规定右旋甘油醛为D-型，羟基在右侧的为D-型。 其它物质的构型可通过化学转化与标准物质相联系而确定。如 后来的实验事实证明了D-(+)-甘油醛的构型与假定的完全相同。因此这种相对构型也即其绝对构型了。 D-苏阿糖 因此，自然界中的右旋葡萄糖为D型。 在确定葡萄糖构型时，许多反应证明了分子中有醛基，如能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、HCN、Br2水等发生反应。（有醛基）；而进一步研究发现许多实验事实不能圆满的解释－CHO的存在。 如：① 与品红醛试剂、NaHSO3不反应。 ② 只与1molCH3OH生成葡萄糖苷，不是1：2形成缩醛。 ③ 单糖在红外光谱中没有羰基C=O的伸缩振动，在NMR中也没有醛氢质子的吸收峰。 ④ 其水溶液有变旋现象： 一个有旋光的化合物，放入溶液中，它的旋光度