有機化學(xué)碳水化合物

單糖的反響、二糖與多糖單糖的反響1.氧化反響2.復(fù)原反響3.與苯肼反響4.生成醚和脂5.碳鏈的增長與縮短1.氧化反響單糖能被多種氧化劑氧化。硝酸、溴水，甚至更弱的氧化劑都能使單糖氧化。1〕硝酸硝酸是較強的氧化劑，在硝酸的氧化下，醛糖的醛基和伯醇基都可以被氧化，氧化結(jié)果生成糖二酸。例如，D-葡萄糖在稀硝酸中加熱，即生成D-葡萄糖二酸。1〕硝酸硝酸是較強的氧化劑，在硝酸的氧化下，醛糖的醛基和伯醇基都可以被氧化，氧化結(jié)果生成糖二酸。例如，D-葡萄糖在稀硝酸中加熱，即生成D-葡萄糖二酸。寫單糖的化學(xué)反響式時，一般只寫開鏈結(jié)構(gòu)式就可以說明反響的過程2〕溴水溴水也是氧化劑，它可以把醛糖的醛基氧化成羧基，生成糖酸。例如，D-葡萄糖在pH=6的溴水溶液中，即氧化成D-葡萄糖酸。3〕過碘酸過碘酸也能使單糖氧化。氧化結(jié)果，相鄰兩個羥基所在的碳原子之間斷鍵，生成一些碳鏈較短的氧化產(chǎn)物。*拓展過碘酸希夫反響一種檢測糖類存在的化學(xué)反響。帶有鄰位羥基的單糖，經(jīng)過碘酸氧化產(chǎn)生的醛基，與堿性品紅反響，可顯現(xiàn)紅色。4〕托倫斯試劑與費林試劑托倫斯試劑與費林試劑都是弱氧化劑，常用來鑒別醛和α-羥基酮。醛糖具有醛基，酮糖那么都是α-羥基酮，故它們都可以被二者氧化。醛糖的醛基被氧化成羧基，酮糖的α-羥基可被氧化成羰基；此外，糖的碳鏈還可能發(fā)生斷裂。復(fù)原糖---與托倫斯試劑與費林試劑呈正反響的糖非復(fù)原糖----與托倫斯試劑與費林試劑呈負(fù)反響的糖。復(fù)原反響2.復(fù)原反響單糖用復(fù)原劑復(fù)原，或用催化加氫的方法，都可以變成糖醇，例如，D-葡萄糖復(fù)原后生成D-葡萄糖醇。3.與苯肼反響單糖與苯肼作用時，開鏈結(jié)構(gòu)的羰基發(fā)生反響，生成苯腙單糖苯腙能繼續(xù)再與兩分子的苯肼作用，生成含有兩個苯腙集團的化合物。糖脎---糖與苯肼作用生成的這種衍生物叫做糖脎酮糖也能與苯肼作用己糖與苯肼作用生成脎時，只是C-1和C-2的基團發(fā)生反響。因此，凡C-3、C-4、C-5構(gòu)型相同的己糖，所生成的脎都是相同的。思考〔課后第五題〕：怎樣證明D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖這三種糖的C-3、C-4、C-5具有相同的構(gòu)型？將這三種糖與過量苯肼反響，會生成糖脎晶體。通過對糖脎晶體進行熔點等性質(zhì)的測定，會發(fā)現(xiàn)這三種糖生成的脎完全相同，故這三種糖的C-3、C-4、C-5具有相同的構(gòu)型。4.生成醚和酯單堂的羥基除苷羥基外都是醇羥基，與適當(dāng)?shù)脑噭┳饔茫梢缘玫絾翁堑拿押王?。例如：碳水化合物的磷酸脂在生命活動中有特殊的重要性。它們是許多代謝過程的中間體。肝糖的生物合成和降解過程中都含有核糖和2-脫氧核糖都是戊醛糖，它們的磷酸酯是核酸的組成局部。核糖中的核糖和2-脫氧核糖都是D型的。他們的開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和氧環(huán)式結(jié)構(gòu)如下：核糖和2-脫氧核糖與某些堿性雜環(huán)化合物形成的β-糖苷，叫做核苷。5位羥基與磷酸所形成的酯叫做核苷酸。其通式如下：5.碳鏈的增長和縮短醛糖可以通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反響使碳鏈增長與HCN加成醛糖也可以通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反響使碳鏈縮短二糖1.蔗糖2.麥芽糖3.纖維二糖低聚糖中以二糖最為重要。二糖是由兩個單糖單元構(gòu)成的。它們可以看作是一個單糖分子的苷羥基與另一個單糖分子的某一個羥基〔可以是醇羥基，也可以是苷醛基〕之間脫水縮合產(chǎn)物。1.蔗糖蔗糖是自然界最廣的二糖。在所有有光合作用存在的植物中都有蔗糖的存在。甘蔗和甜菜中含量最多，故俗名蔗糖或甜菜糖。結(jié)構(gòu)組成蔗糖水解后得到一分子D－葡萄糖和一分子D－果糖，所以，它是由一分子α-葡萄糖和一分子β-果糖分子間失一分子水而成的轉(zhuǎn)化反響----蔗糖的水解反響轉(zhuǎn)化糖----蔗糖水解后生成的葡萄糖和果糖的混合溶液。C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6

H+蔗糖D-葡萄糖D-果糖由蔗糖的結(jié)構(gòu)可看出，蔗糖分子中沒有苷基，在水溶液中不能變成開鏈結(jié)構(gòu)，因此蔗糖沒有變旋光現(xiàn)象，不能生成脎，也沒有復(fù)原性，是一個非復(fù)原糖。2.麥芽糖制備：淀粉在淀粉糖化酶〔麥芽中含有〕作用下局部水解。結(jié)構(gòu)：可以看做是一個葡萄糖分子的α-苷羥基與另一個葡萄糖分子的4-羥基之間失去一分子水而形成的。結(jié)晶狀態(tài)下，麥芽糖的含有苷羥基異頭碳是β-型的在麥芽糖分子中，第二個葡萄糖分子仍留有苷羥基性質(zhì)：麥芽糖分子中有苷羥基，有開鏈?zhǔn)脚c氧環(huán)式間的相互轉(zhuǎn)換，所以麥芽糖有變旋光現(xiàn)象，能與Fehling’sorTollen’s反響，能成脎，是復(fù)原糖，能發(fā)生單糖能發(fā)生的大多數(shù)反響。3.纖維二糖制備：纖維素局部水解結(jié)構(gòu)：纖維二糖也是一個葡萄糖的苷羥基與另一個葡萄糖的4-羥基之間形成的苷鍵而形成的二糖。但是它是β-葡萄糖的苷。固態(tài)時，纖維二糖是β-型的。性質(zhì)：纖維二糖分子內(nèi)有苷羥基，所以它是復(fù)原糖，與麥芽糖性質(zhì)相似，具有一般單糖的的性質(zhì)。多糖1.淀粉2.纖維素3.肝糖多糖是高分子化合物。一分子多糖水解后生成幾百甚至上千個單糖分子。可以看作是多個單分子的苷羥基和醇羥基脫水縮合的產(chǎn)物。沒有復(fù)原性。有的雖然末端含有苷羥基，但分子數(shù)很大，故不顯復(fù)原性。1.淀粉簡介：淀粉可以看作是葡萄糖的高聚體。淀粉除食用外，工業(yè)上用于制糊精、麥芽糖、葡萄糖、酒精等，也用于調(diào)制印花漿、紡織品的上漿、紙張的上膠、藥物片劑的壓制等?？捎捎衩?、甘薯、野生橡子和葛根等含淀粉的物質(zhì)中提取而得。物理性質(zhì)：白色、無臭無味的粉末狀物質(zhì)分類：分為直鏈淀粉和支鏈淀粉*拓展：直鏈淀粉遇碘呈藍色，支鏈淀粉遇碘呈紫紅色。這并非是淀粉與碘發(fā)生了化學(xué)反響，而是產(chǎn)生相互作用。淀粉螺旋中央空穴恰能容下碘分子，通過范德華力，兩者形成一種藍黑色錯合物。實驗證明，單獨的碘分子不能使淀粉變藍，實際上使淀粉變藍的是碘分子離子。直鏈淀粉：約由1000個以上的D-吡喃葡萄糖通過α-1，4-苷鍵相連而成，相對分子質(zhì)量約為150000--600000支鏈淀粉：相對分子質(zhì)量為1000000—600000，主要通過α-1，4-苷鍵相連，不過每隔20-25個葡萄糖單元，就有一個以α-1，6-苷鍵相連的支鏈。2.纖維素簡介：是植物細胞壁的主要成分。是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。無論一年生或多年生植物，尤其是各種木材都含布大量的纖維素。自然界中，植物體內(nèi)約有50％的碳存在于纖維素的形式。棉花、亞麻、芋麻和黃麻部含有大量優(yōu)質(zhì)的纖維素。棉花中的纖維素含量最高，達90%以上。木材中的纖維素那么常與半纖維素和木質(zhì)素共同存在。物理性質(zhì)：無色、無味、無臭的具有纖維狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。性質(zhì)：全部水解得D-葡萄糖，局部水解得纖維二糖。淀粉----構(gòu)成單元：α-葡萄糖纖維素----構(gòu)成單元：β-葡萄糖區(qū)別纖維素分子是D-葡萄糖通過β-1，4-苷鍵相連而成的直鏈分子。含有約10000~15000個葡萄糖分子。相對分子質(zhì)量：1600000~2400000性質(zhì)1〕與濃硫酸與濃硝酸的混合物作用纖維素與濃硫酸和濃硝酸的混合物作用，生成纖維素的硝酸酯。例：與三硝酸酯的生成，如下式表示：膠棉2〕與醋酸酐與硫酸作用分子中的醇羥基發(fā)生乙?；错?，生成纖維素的醋酸酯。例如三醋酸酯的生成，表示如下：酯化的程度隨試劑的濃度和反響條件的不同而不同。應(yīng)用：工業(yè)上一般使用的是二醋酸酯，可用以制造人造絲、膠片塑料等。3〕與氯乙酸作用纖維素在氫氧化鈉溶液中與氯乙酸作用,羥基中的氫可以被羧甲基取代，生成羧甲基纖維素的鈉鹽,反響可表示為：應(yīng)用：羧甲基纖維素鈉鹽是白色粉狀物，俗成化學(xué)漿糊粉。在紡織、印染等工業(yè)中可代替淀粉用以上漿。還用于造紙、橡