碳水化合物第四版

第12章碳水化合物根本概念單糖糖苷雙糖多糖1精選課件糖：碳水化合物，通式：Cn(H2O)m

碳水化合物：多羥基醛或多羥基酮，以及能水解生成多羥基醛或多羥基酮的一類化合物。C6H12O6C12H22O11C6H12O5CH2O×C2H4O2

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葡萄糖蔗糖鼠李糖甲醛乙酸

葡萄糖2精選課件碳水化合物糖是一切生物能量的主要來源。動物和植物通過如下的循環(huán)維持了二氧化碳與氧的平衡植物光合作用動物呼吸作用3精選課件分類：單糖：不能水解的多羥基醛、酮。寡糖〔低聚糖〕：能分解為2-10個單糖。雙糖(貳糖)最常見。多糖〔高聚糖〕：能分解為幾百、幾千個單糖醛糖：葡萄糖酮糖:果糖碳原子數(shù)分：丁糖，戊糖，己糖4精選課件一、單糖丁醛糖丁酮糖戊醛糖戊酮糖已醛糖已酮糖

相應(yīng)的醛糖和酮糖是同分異構(gòu)體分為醛糖和酮糖，自然界中五、六碳糖最普遍

5精選課件1、單糖的構(gòu)型和命名用費(fèi)歇爾投影式表示，如D-葡萄糖旋光異構(gòu)體的數(shù)目：2n個，n為手性碳原子的個數(shù)6精選課件D，L構(gòu)型表示法：人為規(guī)定甘油醛的構(gòu)型，并以其作為參考標(biāo)準(zhǔn)。構(gòu)型與D-甘油醛相當(dāng)?shù)?，叫D-型；與L-甘油醛相當(dāng)?shù)?，叫L-型。由此確定出的構(gòu)型叫相對構(gòu)型。7精選課件D-(-)-乳酸L-(+)-乳酸D,L構(gòu)型只考慮一個手性碳原子的構(gòu)型。如結(jié)構(gòu)的化合物。R，S標(biāo)記法：8精選課件糖類物質(zhì)多用俗名。D、L表示構(gòu)型，只考慮與羰基最遠(yuǎn)的手性碳原子9精選課件碳鏈的增長10精選課件醛糖的D型異構(gòu)體11精選課件酮糖的D型異構(gòu)體12精選課件對映異構(gòu)體和非對映異構(gòu)體：13精選課件D-葡萄糖在不同條件下結(jié)晶，得到2種晶體a-型—mp146℃，[a]D+112.2°b-型—mp150℃，[a]D+18.7°葡萄糖溶液存在變旋光現(xiàn)象〔旋光性改變的現(xiàn)象，最終到達(dá)一個固定的值〕a-型[a]D+112.2°→+52.7°NMR,IR譜沒有-CHO的特征峰形成縮醛時只需要一分子醇。2、單糖的環(huán)形結(jié)構(gòu)問題的提出14精選課件結(jié)晶狀態(tài)的單糖以環(huán)形半縮醛(或半縮酮)的形式存在成環(huán)后，形成一個新的手性碳原子。α型：苷羥基與C5(決定構(gòu)型的C)的羥基同側(cè)β型：苷羥基與C5

的羥基異側(cè)〔苷羥基〕15精選課件α-D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖β-D-(＋)-葡萄糖

苷羥基半縮醛羥基苷羥基[α]D：＋112°＋19°含量：36%極少64%平衡時溶液[α]D=＋52.5°α-D-(＋)-葡萄糖與β-D-(＋)-葡萄糖互為異頭物16精選課件β-D-(＋)-葡萄糖α-D-(＋)-葡萄糖

透視式哈武斯(Haworth)式旋轉(zhuǎn)90°彎曲成環(huán)狀C4－C5鍵旋轉(zhuǎn)費(fèi)歇爾投影式17精選課件+-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖or-D-吡喃葡萄糖葡萄糖的哈武斯透視式18精選課件α型，36%β型，64%構(gòu)象式19精選課件果糖的吡喃環(huán)形半縮醛和呋喃環(huán)形半縮醛20精選課件果糖的結(jié)構(gòu)有變旋現(xiàn)象。五種構(gòu)型可相互轉(zhuǎn)化，最終達(dá)成平衡。呋喃吡喃α-D-(－)-吡喃果糖β-D-(－)-呋喃果糖α-D-(－)-呋喃果糖β-D-(－)-吡喃果糖D-(－)-果糖(開鏈?zhǔn)?旋轉(zhuǎn)90。彎曲成環(huán)狀21精選課件3、單糖的物理性質(zhì)單糖都是無色晶體，有甜味。水中溶解度大。過飽和溶液：糖漿。變旋現(xiàn)象α-D-葡萄糖溶液：+112o+52.7oβ-D-葡萄糖溶液：+18.7o+52.7o22精選課件4、單糖的化學(xué)性質(zhì)具有醇、醛酮的性質(zhì)：成醚、酯；氧化；加成等。(1)氧化醛糖、酮糖都能被吐倫試劑、斐林試劑、本尼迪特〔Benedict)試劑〔硫酸銅、碳酸鈉、檸檬酸鈉混合液〕氧化。本尼迪特試劑：硫酸銅、碳酸鈉、檸檬酸鈉混合液。氧化亞銅用作單糖的定性和定量鑒定。23精選課件D-葡萄糖酸D-葡萄糖or本尼迪特試劑斐林試劑or土倫試劑24精選課件

酮糖不能被溴水氧化，可用溴水來區(qū)別醛糖和酮糖。例：葡萄糖和果糖25精選課件〔2〕復(fù)原D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖醇26精選課件D-山梨醇D-甘露醇D-果糖27精選課件〔3〕成脎反響D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖苯腙D-(＋)-葡萄糖脎28精選課件D-(－)-果糖D-(－)-果糖苯腙D-(－)-果糖脎鑒別糖的重要反響。成糖脎的時間不一樣，糖脎不溶于水，有特定的熔點(diǎn)和晶形。29精選課件30精選課件利用成脎反響可把醛糖轉(zhuǎn)變成酮糖。D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-葡萄糖脎醛酮糖D-(－)-果糖31精選課件〔4〕差向異構(gòu)化只有一個手性碳原子構(gòu)型相反者，彼此成為差向異構(gòu)體：單糖與稀堿共熱那么發(fā)生異構(gòu)化反響。D-(－)-果糖D-(＋)-葡萄糖D-(＋)-甘露糖在稀堿溶液中，酮糖能轉(zhuǎn)變成醛糖，可發(fā)生斐林反響和銀鏡反響。順烯醇式反烯醇式32精選課件〔5〕莫利施(Molish)試驗糖的水溶液中參加α-萘酚的酒精溶液，沿試管壁小心地注入濃硫酸，不要搖動試管，在兩層液面間可形成一個紫色環(huán)。用于鑒別糖類。所有的糖都有這種反響。33精選課件〔6〕成苷反響半縮醛(酮)可繼續(xù)和醇作用形成縮醛(酮)，糖的縮醛(酮)叫糖苷配糖體糖苷鍵34精選課件甲基化法甲基-β-D-葡萄糖苷甲基-2,3,4,6-四-O-甲基-β-D-葡萄糖苷5、半縮醛環(huán)的大小測定2,3,4,6-四-O-甲基-β-D-葡萄糖35精選課件123456123451234CH2OCH3COOH+5636精選課件高碘酸法5HCOOH

+CH2O5HIO437精選課件6、重要的單糖D-核糖及D-2-脫氧核糖

核糖核酸及脫氧核糖核酸的重要組分α-D-核糖D-核糖β-D-核糖

α-D-2-脫氧核糖D-2-脫氧核糖β-D-2-脫氧核糖38精選課件D-葡萄糖(右旋糖)存在于葡萄等水果中。無色結(jié)晶。易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、烴類。甜度約為蔗糖的70%。多以糖苷的形式存在，存在于植物的種子、根、葉、花中。淀粉或纖維水解得到D-葡萄糖。39精選課件3、D-果糖(左旋糖)存在于水果、蜂蜜中。最甜的一個糖無色結(jié)晶。易溶于水，可溶于乙醇、乙醚。40精選課件二、糖苷α-D-(＋)-甲基葡萄糖苷β-D-(＋)-甲基葡萄糖苷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在水溶液中不能轉(zhuǎn)化為鏈?zhǔn)?。沒有復(fù)原性。沒有變旋現(xiàn)象。不能成脎。在酸性條件下，能水解成糖。含羥基的化合物叫配基或苷元。41精選課件三、雙糖兩分子單糖以苷的形式相互結(jié)合而成的化合物。水解生成單糖。分為復(fù)原性雙糖和非復(fù)原性雙糖。一、非復(fù)原性雙糖兩個單糖的半縮醛羥基失水而成。兩個單糖都成苷。沒有變旋現(xiàn)象和復(fù)原性，不能成脎。蔗糖〔C12H22O11〕又稱甜菜糖，因在甘蔗和甜菜中含量很多。無色晶體，熔點(diǎn)：180℃，易溶于水。相對甜度：葡萄糖：蔗糖：果糖=1∶1.45∶1.65白糖、紅糖、砂糖等都為蔗糖。42精選課件D-(＋)-葡萄糖D-(－)-果糖蔗糖[α]20+66.5°＋52°－92°D轉(zhuǎn)化糖[α]20=－20°D蔗糖不是復(fù)原糖。不能復(fù)原斐林試劑和吐倫試劑。不能成脎或肟，沒有變旋現(xiàn)象，說明蔗糖分子中不含苷羥基，不能轉(zhuǎn)變成開鏈?zhǔn)健?3精選課件

由α-D-(＋)-葡萄糖和β-D-(－)-呋喃果糖通過苷羥基脫水而成。費(fèi)歇爾投影式哈武斯透視式44精選課件二、麥芽糖〔C12H22O11〕白色結(jié)晶，熔點(diǎn)：160～165℃，溶于水，甜味不如蔗糖。比旋光度：＋136°。麥芽糖葡萄糖二、復(fù)原性雙糖一分子單糖的半縮醛羥基與另一分子單糖的羥基失水而成。一個單糖成苷，另一單糖仍保存半縮醛羥基，可以形成開鏈?zhǔn)?。具有單糖的性質(zhì)：變旋現(xiàn)象和復(fù)原性，成脎。45精選課件麥芽糖有變旋現(xiàn)象，能復(fù)原斐林試劑和吐倫試劑，能成腙和脎，是復(fù)原糖。說明麥芽糖分子中含有苷羥基，能轉(zhuǎn)變成開鏈?zhǔn)?。由兩個α-D-(＋)-葡萄糖通過α-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。α-1,4-糖苷鍵未成苷部分成苷部分(＋)-麥芽糖46精選課件三、纖維二糖〔C12H22O11〕白色晶體，熔點(diǎn)：225℃，可溶于水，具有右旋性。纖維素的結(jié)構(gòu)單位，可通過纖維素水解得到。一種復(fù)原糖。由兩個β-D-(＋)-葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。β-1,4-糖苷鍵未成苷部分成苷部分(＋)-纖維二糖47精選課件10-6多糖一般不溶于水，或在水中形成膠體溶液，無甜味。沒有復(fù)原性和變旋現(xiàn)象。常見的多糖有淀粉、糊精、纖維素等。一、淀粉淀粉主要存在于植物的種子和根中，如玉米、小麥、馬鈴薯等。是綠色植物光合作用的產(chǎn)物。普通淀粉由直鏈淀粉〔10～20%〕和支鏈淀粉〔80～90%〕組成。直鏈淀粉溶于熱水，遇碘變成藍(lán)色。支鏈淀粉不溶于水，在熱水中膨脹成糊狀，遇碘變成紫色。淀粉糊精麥芽糖α-D-(＋)-葡萄糖48精選課件由α-D-(＋)-葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。分子內(nèi)氫鍵使直鏈卷成螺旋。

鏈端中部鏈尾直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)49精選課件50精選課件

支鏈淀粉分子比直鏈淀粉大，是由600～6，000個α-D-葡萄糖連接而成的枝狀化合物。每個支鏈約含有20～25個葡萄糖單位，它們相互間亦是以l,4-糖苷鍵連接的。支鏈淀粉的分子量約在100，000～1，000，000之間。51精選課件纖維素纖維四糖纖維三糖纖維二糖β-D-(＋)-葡萄糖二、纖維素及其衍生物1.纖維素〔C6H10O5〕植物細(xì)胞壁的重要成分。棉花、亞麻、木材和其它植物的骨干等都是由纖維素構(gòu)成的。白色固體，不溶于水和有機(jī)溶劑，能溶于氫氧化銅的氨溶液，加酸又重新沉淀出來。無復(fù)原性，很難水解，一般在濃酸或稀酸加壓下進(jìn)行。52精選課件

由β-D-(＋)-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成。

人不能消化吸收纖維素，食草動物可以。53精選課件

纖維素是由1，000—l0，000個β—D一葡萄糖通過1，4－糖苷鍵連接成的一條沒有分支的長鏈。不卷成螺旋狀。鏈間借分子間氫鍵形成麻繩狀結(jié)構(gòu)。54精選課件纖維素比淀粉的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且機(jī)械強(qiáng)度較高：纖維素是由許多直鏈的纖維素分子組成，其中還存在數(shù)目眾多的羥基，能形成許多氫鍵，纖維素分子間依靠這些氫鍵彼此相連形成牢固的纖維膠束，每一膠束約由60個纖維素分子所組成。膠束再定向排列形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使纖維素具