有机化学理论课第14章碳水化合物.doc

PAGE  PAGE - 11 - 第十四章 碳水化合物 （Carbohydrate） ? 一、教学目的和要求 掌握典型单糖、低聚糖、多糖定义、结构、性质特征。 二、教学重点与难点 重点是单糖的结构、性质。糖苷。 难点是单糖的结构与表示方法。 三、教学方法和教学学时 （1）教学方法：以课堂讲授为主，结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合，强化课堂效果。 （2）教学学时：4学时 四、教学内容 1、单糖 （1）单糖的分类 （2）单糖的立体异构 （3）单糖的变旋现象和环状结构 （4）单糖的性质 2、单糖的衍生物 （1）糖苷 （2）单糖的磷酸酯 （3）维生素C 3、二糖 （1）蔗糖 （2）麦芽糖 （3）纤维二糖 （4）乳糖 （5）海藻糖 4、多糖 （1）淀粉 （2）糖元 （3）纤维素 （4）半纤维素 （5）果胶质 （6）琼脂 （7）粘多糖（1） 五、总结、布置作业 14.1概述　　 ?????? 从光合作用谈起 ? ?????? 碳水化合物的分类　 　　单糖（醛糖与酮糖）：不能水解的多羟基醛或多羟基酮 　　低聚糖：由2-10个单糖分子失水缩合而成，能水解 　　多糖：由很多个单糖分子失水缩合而成的高分子化合物，能水解 相对构型与绝对构型　　1951年以前人为地规定左、右旋甘油醛用下式表示： ? L-(-)-甘油醛　　　　D-(+)-甘油醛 适用于含一个手性碳的分子。其它旋光化合物的构型可用化学方法与甘油醛相联系而确定，这叫相对构型。 1951年用X射线法明确了上述以甘油醛为标准的构型是正确的，这样用联系法确定的其它旋光物的构型也是正确的，便叫绝对构型。 碳水化合物也沿用这种构型表示法，用距羰基最远的手性碳的D、L代表整个分子的构型。 D-甘油醛　　　　　　D-某醛糖　　　　　D-某酮糖 ? ? 14.2 单糖(Monosaccharide) 14.2.1 葡萄糖的结构 葡萄糖的分子式 C6H12O6 ，结构分析表明：含5 个羟基，6 个碳原子成直链，起银镜反应。据此，它应具有这样的结构： 若写成投影式，应为下式的光学异构体之一，它有4个手性C，应有 24 =16个光学异构体。按糖类构型表示法的规定，下式是D- 构型。　 ? Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ 以上8 个均为D-构型,另有8个L-构型从略。 通过若干化学家多年的不懈努力，终于确定了这16个单糖的绝对构型，Ⅲ式是天然的葡萄糖结构式，这不能不使我们认为这是人类认识自然微观世界的一项重大成就。 ? ? ? 但是葡萄糖结构的探索并未了结。 变旋现象的启示： 从乙醇溶液中结晶的D－葡萄糖[α]=+113° 从吡啶溶液中结晶的D－葡萄糖[α]=＋19° 将二者分别溶于水，它们水溶液的比旋光度都会发生改变，而且都变为＋52°后不再改变，这叫变旋现象。 变旋现象是由直链的醛式结构与半缩醛的环状互变而引起的。 葡萄糖的环状半缩醛结构 ? 37% 1% 63% α-D-葡萄糖 β-D-葡萄糖 113×37%＋19×63%≈52 苷羟基与决定构型的碳原子上的羟基处在同侧的称为α-型，反之为β-型。 （动画：由链式结构写成哈武斯式的方法） α-D-葡萄糖立体结构的二种表示　 ? 哈沃斯式 　 构象式 ? 其他单糖也有类似的变旋现象，例如果糖： ? ? (吡喃式) β-D-果糖 ( 呋喃式) ? 几种其它单糖 ? β-D-(-)-核糖 β-D-(-)-2-脱氧核糖 ? α-D-(+)-甘露糖 β-D-(+)-半乳糖 几种单糖的构象式 ? ? ? ? α-D-葡萄糖 β-D-葡萄糖 ? β-D-半乳糖 β-D-木糖 14.2.2 单糖的化学性质 1、氧化反应 (1)? 在碱性溶液中氧化 所有单糖都能被Tollen试剂或 Fehling 试剂氧化 。 (2)在酸性溶液中氧化 醛糖比酮糖易氧化。 例如：溴水可氧化醛糖而不能氧化酮糖，据此可区分醛糖和酮糖。 ? ? D-葡萄糖