高鴻賓第十九章碳水化合物

1、第十九章第十九章 碳水化合物碳水化合物 19.1 碳水化合物的分類碳水化合物的分類19.2 單糖單糖19.2.1 單糖的構(gòu)型和標(biāo)記法單糖的構(gòu)型和標(biāo)記法19.2.2 單糖的氧環(huán)式結(jié)構(gòu)單糖的氧環(huán)式結(jié)構(gòu)19.2.3 單糖的構(gòu)象單糖的構(gòu)象19.2.4 單糖的化學(xué)性質(zhì)單糖的化學(xué)性質(zhì)(1) 氧化氧化(2) 還原還原(3) 脎的生成脎的生成(4) 苷的生成苷的生成19.3 二糖二糖19.3.1 蔗糖蔗糖19.3.2 麥芽糖麥芽糖19.3.3 纖維二糖纖維二糖19.4 多糖多糖COHOHHOOHOHHHHHCH2OH碳水化合物碳水化合物 (carbohydrates)： 糖糖 (sugars 或或 sacch

2、arides)：由由C、O、H 元素組成。元素組成。多羥基醛或多羥基酮多羥基醛或多羥基酮通式：通式：Cm(H2O)n葡萄糖葡萄糖:(glucose)C6H12O6 C6(H2O)6水解水解圖圖 19.1 葡萄糖的分子模型葡萄糖的分子模型 單糖單糖(monosaccharides, simple sugars) 不能再水解成小分子。如：不能再水解成小分子。如： 葡萄糖、葡萄糖、 果糖果糖(b) 低聚糖低聚糖(oligosaccharides)單糖單糖蔗糖蔗糖 麥芽糖麥芽糖二糖二糖(c) 多糖多糖(polysaccharides) 淀粉淀粉纖維素纖維素19.1 碳水化合物的分類碳水化合物的分類 碳

3、水化合物碳水化合物單糖單糖低聚糖低聚糖(寡糖寡糖)多糖多糖19.2 單糖單糖 按按C原子個(gè)數(shù)分類原子個(gè)數(shù)分類: 丙糖、丁糖、戊糖、己糖丙糖、丁糖、戊糖、己糖按羰基的性質(zhì)分類：按羰基的性質(zhì)分類：醛糖醛糖(aldoses)、酮糖、酮糖(ketoses)丙醛糖丙醛糖 CH2OHCOCH2OH丙酮糖丙酮糖COHOHHCH2OH*CHOCHOHCH2OHD(+)甘油醛甘油醛D-(+)-glyceraldehydeCOHCH2OHHOHL()甘油醛甘油醛相同相同C數(shù)的醛糖和酮糖互為同分異構(gòu)體數(shù)的醛糖和酮糖互為同分異構(gòu)體手性中心手性中心 立體異構(gòu)體立體異構(gòu)體CHOOHOHHHHCH2OHOCH2OH己酮糖己

4、酮糖果糖果糖(fructose)*COCH2OHCH2OHCOHOHHOOHOHHHHHCH2OH己醛糖己醛糖葡萄糖葡萄糖(glucose)*CHOCH2OHD(+)甘油醛甘油醛19.2.1單糖的構(gòu)型和標(biāo)記法單糖的構(gòu)型和標(biāo)記法COHOHHCH2OH*COHCH2OHHOH*L()甘油醛甘油醛距羰基最遠(yuǎn)的距羰基最遠(yuǎn)的手性手性C原子的構(gòu)型原子的構(gòu)型由由D(+)甘油醛甘油醛衍生衍生出出的的糖糖 D(+)甘油醛甘油醛L()甘油醛甘油醛 圖圖19.2 甘油醛分子球棍模型甘油醛分子球棍模型COHOHOHOHHHHCH2OHCOHOHHOOHOHHHHHCH2OHCHOOHOHHHHCH2OHOCH2OHD

5、核糖核糖D葡萄糖葡萄糖D果糖果糖COHOHHOOHOHHHHHCH2OHOHHOHHHCH2OHCOHHOHHOD葡萄糖葡萄糖L葡萄糖葡萄糖CHOOHOHHHHCH2OHOCH2OHCOHHHHCH2OHOCH2OHHOHOD果糖果糖L果糖果糖在在Fischer 投影式中投影式中, 最低的手性中心上最低的手性中心上OH在右側(cè)時(shí)為在右側(cè)時(shí)為D型；在左側(cè)時(shí)為型；在左側(cè)時(shí)為 L型。型。19.2.2 單糖的氧環(huán)式結(jié)構(gòu)單糖的氧環(huán)式結(jié)構(gòu)變旋光現(xiàn)象變旋光現(xiàn)象mp/ 146 150D(+)葡萄糖：葡萄糖：D(+)葡萄糖水溶液：葡萄糖水溶液： D 52.5在水中的溶解度在水中的溶解度(g/100mL)D +11

6、2.2 +19物理性質(zhì)物理性質(zhì) 晶體晶體1 晶體晶體282(25) 154(15 )H2O: D +19 CHOHOHHHOH HOHOHHCH2OHHOHHHOH HOHHCH2OHCOHHOOCH2OHHHOHOHHHOHOHH*HOHHHOH HOHHCH2OHCHOHOOCH2OHHHOHOHHHOHOHH*醛基與醛基與C5上上的羥基形成的羥基形成環(huán)狀半縮醛環(huán)狀半縮醛Fischer投影式投影式Haworth式式環(huán)氧式：環(huán)氧式：D(+)葡萄糖葡萄糖mp 146D = +112D(+)葡萄糖葡萄糖mp 150D= +19COHOHHOOHOHHHHHCH2OHCOHOHHOHOHHHHHO

7、CH2OH旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 90糖的糖的Haworth透視式透視式:彎曲OHCHOOHOHOHCH2OH旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) C4C5 鍵OHOHOHCH2OHOHCHO反反時(shí)時(shí)針針12345OHOHCH2OHOHOOHH關(guān)關(guān)環(huán)環(huán)OHOHOHCH2OHOHCHOOHOHCH2OHOHOOHH+OHOHCH2OHOHOOHHD(+)吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖異側(cè)異側(cè)同側(cè)同側(cè) D(+)吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖苷原子苷原子差向異構(gòu)體差向異構(gòu)體 異頭體異頭體(anomers)五元環(huán)、六元環(huán)五元環(huán)、六元環(huán)5個(gè)個(gè)C與與1個(gè)氧個(gè)氧六元環(huán)六元環(huán)吡喃糖吡喃糖4個(gè)個(gè)C與與1個(gè)氧個(gè)氧 五元環(huán)五元環(huán)呋喃糖呋喃糖 OD()呋喃果糖呋喃果糖 CH2O

8、HCOHOHOHHOHHCH2OHOHOH2CHOHH HHOHCH2OHOHHOH2C19.2.3 單糖的構(gòu)象單糖的構(gòu)象CHOHOHHHOH HOHOHHCH2OHOCH2OHHOHOHOOHOCH2OHHOHOHOOHD(+)葡萄糖葡萄糖D +112D(+)葡萄糖葡萄糖D +19 平衡混合物平衡混合物D +52.536 : 64異側(cè)異側(cè)同側(cè)同側(cè)D(+)葡萄糖葡萄糖D(+)葡萄糖葡萄糖圖圖19.3 吡喃葡萄糖的分子模型吡喃葡萄糖的分子模型19.2.4 單糖的化學(xué)性質(zhì)單糖的化學(xué)性質(zhì)(1) 氧化氧化Tollens 試劑、試劑、Fehling 試劑或試劑或Benedict 試劑試劑Benedict

9、 試劑：試劑： CuSO4、Na2CO3、檸檬酸鈉、檸檬酸鈉 藍(lán)色溶液藍(lán)色溶液Ag Cu2O (磚紅色磚紅色)CHOOHHHOHOHOHHHCH2OH+ 2Ag+ + 2OHCOOHOHHHOHOHOHHHCH2OH+ 2Ag + H2O還原糖還原糖 非還原糖非還原糖(2) 還原還原 NaBH4, 催化加氫催化加氫D葡萄糖葡萄糖山梨糖醇山梨糖醇CHOOHHHOHOHOHHHCH2OHH2,Ni加加壓壓,CH2OHOHHHOHOHOHHHCH2OH(3) 脎的生成脎的生成醛糖、酮糖與苯肼作用醛糖、酮糖與苯肼作用 苯腙苯腙羥基羥基苯腙苯腙黃色結(jié)晶黃色結(jié)晶 脎脎HCHOHHOHOHHCH2OHN N

10、HC6H5C N NHC6H5+ C6H5NH2 + NH3 + H2OD葡萄糖脎葡萄糖脎COHHOHHOHHOHOHHCH2OHC6H5NHNH2CHHOHHOHHOHOHHCH2OHN NHC6H52 C6H5NHNH2D葡萄糖苯腙葡萄糖苯腙 (4) 苷的生成苷的生成COROH+ ROHH+COROR半縮醛半縮醛(酮酮) 縮醛縮醛(酮酮) OCH2OHHOHOOHOCH3OCH2OHHOHOOHOCH3+D吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖甲基甲基D吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷(66%)甲基甲基D吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷(33%)OCH2OHHOHOOHOH + CH3OHH+苷苷(glycosides)O

11、CH2OHHOHOOHOCO2HOCH2OHHOHOOHOCHOCH3O水楊苷水楊苷香蘭素香蘭素D吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷19.3 二糖二糖 (disaccharides)一分子單糖的苷羥基一分子單糖的苷羥基另一分子單糖的另一分子單糖的苷羥基或苷羥基或羥基羥基脫水的產(chǎn)物脫水的產(chǎn)物蔗糖蔗糖麥芽糖麥芽糖 纖維二糖纖維二糖19.3.1蔗糖蔗糖 (sucrose)C12H22O11OCH2OHHOHOOHOCH2OHOHHOCH2OHO(+)蔗糖蔗糖D吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基呋喃果糖苷呋喃果糖苷C12H22O11 + H2OH+C6H12O6 + C6H12O6蔗糖蔗糖D(+) 葡萄糖葡萄糖D() 果果糖糖19.3.2 麥芽糖麥芽糖麥芽糖麥芽糖(maltose)： C12H22O11OCH2OHHOHOOHOOCH2OHHOOHHOH1,4苷鍵苷鍵4O(D吡喃葡萄糖苷基吡喃葡萄糖苷基)D吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷 圖圖