第十四章碳水化合物.doc.doc

教 案 学 科 有机化学 章 节 第十六章 碳水化合物 授 课 时 数 3 授课时间 授课班级 教 学 任 务 1. 使学生了解糖的来源和糖的分类。 2. 使学生熟悉糖的变旋现象。 3. 使学生掌握单糖的物理和化学性质。 教学重点和难点 1. 糖的变旋现象。 2. 糖的化学性质。 教 学 方 法 采用多媒体和板书相结合的课堂讲授方法 教 学 内 容 备注 16－1 碳水化合物的定义和分类 碳水化合物又称糖，它是自然界存在最丰富的一类有机化合物。例如、葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素等都是碳水化合物。 按有机化合物的分类,碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮或能水解生成多羟基醛或多羟基酮的一类物质。碳水化合物可分为三类: 1 单糖：简单的碳水化合物,它们不能水解成为更小分子的碳水化合物。如葡萄糖和果糖。 2低聚糖：一分子碳水化合物可水解成为几个分子单糖,称为低聚糖。其中二糖最重要。例如蔗糖和麦芽糖等。 3多糖：一分子碳水化合物可水解成许多分子单糖,称为多糖。例如淀粉、纤维素。 16－2 单糖 单糖分为醛糖和酮糖两类，并按其分子中所含碳原子的数目称为某醛糖和某酮糖。自然界存在的单糖主要是戊糖和己糖。戊糖中最重要的的是核糖，己糖中最重要的的葡萄糖（己醛糖）和果糖（己酮糖）。 单糖分子中都含手性碳原子,都有立体异构体。戊醛糖和己酮糖都有三个不相同的手性碳原子,因此它们各有23=8个立体异构,是四对对映构体。己醛糖有四个不同的手性碳原子,故有24=16个立体异构体,是八对对映异构体。 单糖分子的构型可以可以用R-S标记法把每个碳原子的构型标记出来,分子构型常用D-L标记法表示。 最简单的醛是2,3-二羟基丙醛(俗称甘油醛)，有一对对映体。单糖构型的确定是以甘油醛为标准，单糖分子中距羰基最远的手性碳原子的构型与D-(+)-甘油醛相同,称为D型糖,与L-(-)-甘油醛构型相同,称为L型糖。 自然界存在的单糖大多数是D型的,例如葡萄糖和果糖。 一、葡萄糖的结构 1.开链式结构 天然存在的葡萄糖是D型右旋糖,其结构可用如下模型式或费歇尔投影式表示,书写投影式时,一般将醛基写在上端,碳链编号从醛基开始。 2.氧环式结构 葡萄糖的开链式不能圆满地解释葡萄糖的某些反应和现象。如: (1)从D-(+)-葡萄糖水溶液中,在不同的结晶条件下,可以得到两种物理性质不同的晶体。将两种物质配置成的溶液放置一些时间后再测定,比旋光度都发生变化,直至都变为恒定值。这种比旋光度随时间而变化的现象称为变旋光现象。葡萄糖的开链结构是无法解释变旋现象的。 (2)从D-(+)-葡萄糖不同于普通的醛,在干燥的氯化氢的作用下,它只能与一分子甲醇(而不是两分子甲醇)生成缩醛。 为了解释上述现象,有人提出,糖分子中的羰基并不是游离的,而是与分子中的羟基形成了具有氧环式结构的半缩醛(或半缩酮)。 糖的氧环式结构有三种表示方法:费歇尔投影式、哈沃斯式及构象式。 费歇尔投影式： 哈沃斯式：哈沃斯式是采用平面六元环来表示单糖的环状半缩醛结构,苷羟基与C5上的羟甲基(-CH2OH)在环异侧者为а型,在同侧者为β型。 构象式： 二、果糖的结构 果糖是己酮糖8个立体异构中的一个。天然果糖是D型左旋糖,故称D-(-)果糖。果糖也有变旋现象,以半缩酮形式存在。己酮糖可以五元氧环或六元氧环式存在。果糖在水溶液中有五种互变异构。 三、单糖的物理性质 单糖是无色晶体,有甜味,在水中溶解度很大。稍溶于醇,不溶于醚、氯仿和苯等。 四、单糖的化学性质 单糖分子中的醇羟基显示醇的一般性质,例如成酯成醚等。单糖水溶液中既可以开链式结构发生反应(与费林试剂、托伦试剂反应,成肟反应等),又可以氧环式结构发生反应(成苷反应)。 1.氧化 费林试剂或托伦试剂可被醛糖、酮糖(а-羟基酮)还原,分别生成氧化亚铜砖红色沉淀和银镜。单糖是还原性糖。该反应可用作单糖的定性和定量测定,但不能用于鉴别醛糖和酮糖。 溴水能氧化醛糖，但不氧化酮糖，可以利用这个反应来区别醛糖和酮糖。 稀HNO3氧化作用比溴水强，能使醛糖氧化成糖二酸。 2.还原 单糖采用催化加氢、还原剂还原、或电解还原,生成多元醇。酮糖还原后增加了一个手性碳原子,因此产物是差向异构体(只有一个手性碳原子的构型不同,其它手性碳原子的构型完全相同的立体异构体)的混合物。 3.成脎反应 在乙酸溶液中单糖与苯肼反应生成苯腙,当苯肼过量时则生成脎。 单糖的成脎反应只发生在 C1 和 C2 上，不影响其它手性碳原子,脎是不溶于水的黄色晶体,具有一定的熔点,不同的脎有不同的熔点和晶体形状,常用来鉴定糖。 4.成苷反应 氧环式的醛糖、酮糖,它们的苷羟基能与其它含羟基的