碳水化合物课件.ppt

1、设计制作：隽桂才碳水化合物也叫糖，是多羟基碳水化合物也叫糖，是多羟基醛醛、酮酮或或其缩其缩合物合物，由碳、氢、氧三种元素组成，而且分，由碳、氢、氧三种元素组成，而且分子中氢和氧的比例为子中氢和氧的比例为2：1，可以用通式，可以用通式Cn(H2O)m来表示。来表示。特殊：鼠李糖（特殊：鼠李糖（C6H12O5）属于属于 乙酸（乙酸（C2H4O2）不属于不属于CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCO2H2O光照O2C6H12O6光合作用碳水化合物碳水化合物糖是一切生物能量的主要来源。动物和植物糖是一切生物能量的主要来源。动物和植物通过如下的循环维持了二氧化碳与氧的平衡通过如下的循环维持了二氧化碳

2、与氧的平衡CO2OH2C6H12O6O26+6+6植物光合作用动物呼吸作用单糖单糖：不能水解的多羟基醛酮：不能水解的多羟基醛酮 寡糖寡糖（低聚糖）：能分解为（低聚糖）：能分解为2-102-10个单糖个单糖 多糖多糖：一分子能分解为及百以至几千个单糖：一分子能分解为及百以至几千个单糖 单 糖低聚糖多 糖碳水化合物醛糖酮糖戊醛糖己醛糖AldosesKetosesAldohexoseKetohexoseKetopentoseAldopentose戊酮糖己酮糖(210个单糖)(10个单糖)分类分类13.113.1单糖单糖分为醛糖和酮糖，自然界中五、六个碳原子最普遍分为醛糖和酮糖，自然界中五、六个碳原子

3、最普遍 CHOCHOHCHOHCH2OHCH2OHCHOHCH2OHCOCHOCHOHCHOHCHOHCH2OHCH2OHCHOHCHOHCOCH2OHCHOCHOHCHOHCHOHCHOHCH2OHCH2OHCHOHCHOHCOCHOHCH2OH丁醛糖丁醛糖 丁酮糖丁酮糖 戊醛糖戊醛糖 戊酮糖戊酮糖 已醛糖已醛糖 已酮糖已酮糖 相相应应的的醛醛糖和糖和酮酮糖是同分糖是同分异构异构体体CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCHOOHHOOHOHCH2OHCHOCH2OH13.1.1 13.1.1 单糖的构型和命名单糖的构型和命名用费歇尔投影式表示用费歇尔投影式表示,如如D-葡萄糖葡萄糖旋光异

4、构体的数目：旋光异构体的数目：2n个，个，n为手性碳原子的个数为手性碳原子的个数相对构型相对构型(D,L构型构型)D-甘油醛为标准最简单的单糖甘油醛为标准最简单的单糖是是2,3-二羟基丙醛（甘油醛）。甘油醛有一个手性碳二羟基丙醛（甘油醛）。甘油醛有一个手性碳原子，有一对对映体，其费歇尔投影式和名称如下原子，有一对对映体，其费歇尔投影式和名称如下相对构型与绝对构型相对构型与绝对构型D-（+）-甘油醛甘油醛 L-（-）-甘油醛甘油醛HOHCHOCH2OHOHHCHOCH2OHCOOHOHCH3HCOOHOHCH3HD-(-)-乳酸乳酸 L-（+）-乳酸乳酸由于这种构型是人为规定的由于这种构型是人为

5、规定的,并不是实际测出来的并不是实际测出来的,所以叫做所以叫做相对构型相对构型HYRRD,L构型只适用于具有上述构型只适用于具有上述结构的化合物结构的化合物,即只考虑一即只考虑一个手性碳原子的构型个手性碳原子的构型,近年近年来经常采用来经常采用R,S标记法标记法糖类物质多用俗名。用糖类物质多用俗名。用D、L表示构型时，只表示构型时，只考虑与羰基最远的那个手性碳原子的构型考虑与羰基最远的那个手性碳原子的构型HCHOOHCH2OHHOHCH2OHCHOHOHCH2OHCH2OHOD-甘油醛(CHOH)n(CHOH)nCD-某 醛糖D-某 酮 糖醛糖的旋光异构体个数为：醛糖的旋光异构体个数为：2n-

6、2；酮糖的旋光异构体个数为；酮糖的旋光异构体个数为2n-3HCHOOHCH2OHHCNHHOHOHCH2OHCNHHOHCH2OHCNHOHHOHOHCH2OHCHOHHOHCH2OHCHOHO+(A)(B)D-甘油醛D-赤 藓 糖D-苏阿糖碳链的增长碳链的增长CHOOHCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHCHOCH2OHD-(+)-甘油醛D-(-)-赤藓糖D-(-)-苏 阿糖D-(-)-核糖D-(-)-阿拉伯糖D

7、-(+)-木 糖D-(-)-来苏 糖丁 醛 糖戊 醛 糖己醛 糖D-(+)-阿洛 糖D-(+)-阿卓糖D-(+)-葡 萄糖D-(+)-甘露 糖D-(-)-古罗 糖D-(-)-艾杜 糖D-(+)-半乳 糖D-(+)-塔 罗 糖表表 13-1醛糖的醛糖的D型异构体型异构体OHOHCH2OHCH2OHOHOHCH2OHCH2OHHOHOOHHCH2OHCH2OHHOHOHOHCH2OHCH2OHHOHHOHOOHHCH2OHCH2OHHOHHOHOHOHCH2OHCH2OHOHHHOHOOHHCH2OHCH2OHOHHHOHCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCD-赤 藓 酮 糖D-核 酮

8、 糖D-木 酮 糖D-阿洛 酮 糖D-果 糖D-山 梨 糖D-塔 格 糖表 132 酮糖的D型异构体 对映异构体和非对映异构体：对映异构体和非对映异构体：CHOCH2OHCHOCH2OHD-(+)-葡 萄糖L-(+)-葡 萄糖 对 映异构 体问题的提出 D-葡萄糖在不同条件下结晶，得到2种晶体a-型 mp 146，aD+112.2b-型 mp 150，aD+18.7 葡萄糖溶液存在变旋光现象a-型 aD+112.2 +52.7 NMR,IR谱没有-CHO的特征峰 可以和Fehling,Tollen 试剂反应，但不与NaHSO3加成。形成缩醛时只需要一分子醇。13.1.2 单糖的环形结构单糖的环

9、形结构CHOOHHHHOOHHOHHCH2OH变旋光现象 一个有旋光性的化合物，在溶液中其旋光发生变化，最终达到一个固定的值。结晶状态的单糖以环形结晶状态的单糖以环形半缩醛半缩醛(或半缩酮或半缩酮)的的形式存在形式存在OHOHOHHOCCHCCH环 形半缩醛成环后，形成一个新的手性碳原子，新形成的成环后，形成一个新的手性碳原子，新形成的羟基羟基若与参若与参与成环的羟基在同一侧，叫做与成环的羟基在同一侧，叫做型，型，若两者在异侧，叫若两者在异侧，叫型型葡萄糖的吡喃环形半缩醛葡萄糖的吡喃环形半缩醛 OHOHHOOHOHCH2OHHHHHOHHOHHOOHOCH2OHHHHHHOHOHHOOHOCH

10、2OHHHHHCCC半缩 醛 式-D-葡 萄糖半缩 醛 式-D-葡 萄糖醛 式-D-葡 萄糖HOOHOHCH2OHHHHOCH2OHHOOHOHCH2HHHOOHHOCH2HOOHOHCH2HHHOCH2OHHOHOOHOCH2OHHHHOHHOCH2HOOHOCH2OHHHHCH2OHHOCCCCC-D-吡喃果糖-D-吡喃果糖-D-呋喃果糖-D-呋喃果糖D-果糖果糖的吡喃环形半缩醛和呋喃环形半缩醛果糖的吡喃环形半缩醛和呋喃环形半缩醛吡喃型葡萄糖的吡喃型葡萄糖的透视式构象透视式构象表示法：表示法：()将碳链将碳链放成水平；放成水平；()水平碳链向后弯；水平碳链向后弯；()C4C5键键轴旋转至羟

11、基处于水平位置；羟基分两个方向对轴旋转至羟基处于水平位置；羟基分两个方向对羰基亲核加成羰基亲核加成 OHOHHOOHOHCH2OHHHHHOHOHHOOHOHHOCH2HHHHCC123456()123456OHOHOHHHHOHHCH2OHHOOHOHOHHHHOHHCH2OHHOOHOHOHHHHOHHOHOHOHOHHHHOHHOHCH2OHCH2OHCCOO()()()()-D-葡 萄糖-D-葡 萄糖ABA以上透视式也称为以上透视式也称为哈武斯哈武斯(Haworth)式式课堂练习课堂练习 写出写出D-果糖吡喃型的透视式果糖吡喃型的透视式HOOHOHCH2OHHHHOCH2OHCD-果糖

12、OHOHHHHOHOHCH2OHOHOHHHHOHOHCH2OHO-D-吡喃果 糖O-D-吡喃果 糖果糖呋喃型异构体的透视式为果糖呋喃型异构体的透视式为OHOHHCH2OHHOHOHCH2OHOHOHHCH2OHHOHOHCH2OHOO-D-呋喃果 糖-D-呋喃果 糖吡喃型葡萄糖的三维空间结构，椅式构象吡喃型葡萄糖的三维空间结构，椅式构象OOHOHHOHOHCH2OHHHHHOOHOHHOHOHCH2OHHHHH-D-葡 萄糖-D-葡 萄糖13.1.3 单糖的物理性质单糖的物理性质单糖都是无色晶体，有甜味，过饱和溶液：糖浆。变旋现象单糖都是无色晶体，有甜味，过饱和溶液：糖浆。变旋现象D葡萄糖溶

13、液：葡萄糖溶液：+112 o +52.7 o D葡萄糖溶液：葡萄糖溶液：+18.7 o +52.7 o13.1.4 单糖的化学性质单糖的化学性质具有醇的性质和醛酮的性质：具有醇的性质和醛酮的性质：成醚、酯；氧化成醚、酯；氧化；加成等。加成等。一一 氧化氧化 酮糖和醛糖均可被托伦试剂、斐林试剂、本酮糖和醛糖均可被托伦试剂、斐林试剂、本尼地试剂氧化，常用作单糖的定性和定量鉴定。溴水只尼地试剂氧化，常用作单糖的定性和定量鉴定。溴水只氧化醛糖氧化醛糖,不氧化酮糖不氧化酮糖,可用来鉴别醛、酮可用来鉴别醛、酮 CHOCH2OHOHOHHOOHHHHHBr2HNO3COOHCH2OHOHOHHOOHHHHH

14、COOHCOOHOHOHHOOHHHHHCHOCOOHOHOHHOOHHHHHH2OD-葡萄糖D-葡萄糖酸D-葡萄糖二酸D-葡萄糖醛酸R CHCH ROHOHHIO4RHOHROHIO3+CC+H2O被被HIO4所氧化所氧化CH2OHCHOCH2OHC=OCH2OHCH2OHC6H5NHNH2C6H5NHNH2CHOHCHCH2OHN NHC6H5C6H5NHNH2CHCH2OHN NHC6H5N NHC6H5CH2OHN-NHC6H5CH2OHCHCH2OHN NHC6H5N NHC6H5C6H5NHNH2(CHOH)n(CHOH)nH2OH2O(CHOH)nH2O(CHOH)nC(CHOH

15、)nC(CHOH)nCH2O脎脎二成脎反应二成脎反应（单糖与苯肼作用）（单糖与苯肼作用）与过量苯肼反应，与过量苯肼反应，C1先生成苯腙；先生成苯腙；C2成脎，黄色晶体，成脎，黄色晶体，用于鉴定用于鉴定CHOCH2OHOHOHHOOHHHHHCHOCH2OHOHOHHOHHHHCH2OHCH2OHOHOHHOHHHHOOCHCH2OHOHOHHOHHHN NHC6H5N NHC6H5D-葡萄糖CD-甘露糖D-果 糖C 三差向异构化三差向异构化只有一个手性碳原子构型相反者，彼此成为差向只有一个手性碳原子构型相反者，彼此成为差向异构体：异构体：CHOCH2OHOHOHHOOHHHHHCH2OHOHO

16、HHOHHHHOHOHCHOCH2OHOHOHHOHHHHHOCH2OHCH2OHOHOHHOHHHOD-葡 萄糖-OHCCC(a)(b)(c)(a)CD-甘露 糖D-果糖(b)(c)四莫利施四莫利施(Molish)试验试验糖的水溶液中加入糖的水溶液中加入萘酚的酒精溶液，沿试管壁小心地注萘酚的酒精溶液，沿试管壁小心地注入浓硫酸，不要摇动试管，在两层液面间可形成一个紫色环。用于入浓硫酸，不要摇动试管，在两层液面间可形成一个紫色环。用于鉴别糖类。鉴别糖类。五成苷反应五成苷反应半缩醛半缩醛(酮酮)可继续和醇作用形成缩醛可继续和醇作用形成缩醛(酮酮)，糖的缩，糖的缩醛醛(酮酮)叫苷叫苷OHHOHHOO

17、HOCH2OHHHHHCH3OHOMeHOHHOOHOCH2OHHHHHC-D-葡萄糖无水HClC-D-甲基葡萄糖苷+OHHOHHOOHOCH2OHHHHHCH3OHOMeHOHHOOHOCH2OHHHHH-D-葡萄糖C无水HClC-D-甲基葡萄糖苷+六甲基化六甲基化OHOHHHHOHHOHCH2OHO-D-葡萄糖OHOHHHHOHHOMeCH2OH(CH3)2SO4NaOHOMeOMeOMeOMeCH2OCH3OO甲基甲基-D-葡萄糖苷葡萄糖苷 甲基甲基-2,3,4,6-四四-O-甲基甲基-D-葡萄糖苷葡萄糖苷OMeOMeOMeOMeCH2OCH3ClHOMeOMeOMeOHCH2OCH3O

18、稀O糖的甲基化在测定结构时极为有用2,3,4,6-四四-O-甲基甲基-D-葡萄糖葡萄糖OMeOMeOMeOHCH2OCH3MeOOMeOCH2OCH3OMeCOHHCHOMeOOMeOHCH2OCH3OMeHNO3COOHMeOOMeCOOHCOOHMeOOMeCOOHOMeO+123456七还原七还原CHOCHOHCH2OHH2PtNaBH4CH2OHCHOHCH2OH()n()n13.1.5 13.1.5 重要的单糖重要的单糖1 D-核糖及核糖及D-2-脱氧核糖脱氧核糖 核糖核酸及脱氧核糖核酸的重要组分CHOOHOHCH2OHOHOOHOHCH2OHOHOOHOHCH2OHOHCHOHOH

19、HCH2OHOHOHOHCH2OHOHOHOHCH2OHOH-D-核糖核糖 D-核糖核糖 -D-核糖核糖-D-2-脱氧核糖脱氧核糖 D-2-脱氧核糖脱氧核糖 -D-2-脱氧核糖脱氧核糖2.D-葡萄糖葡萄糖(右旋糖右旋糖)甜度约为蔗糖的甜度约为蔗糖的 70%3.D-果糖果糖(左旋糖左旋糖)最甜的一个糖最甜的一个糖 CHOCH2OHCH2OHCH2OHOHOHHOHHHOD-(+)-葡萄糖CD-(-)-果糖13.2.113.2.1还原性双糖还原性双糖一分子单糖的一分子单糖的半缩醛羟基半缩醛羟基和另一分子单糖的和另一分子单糖的醇醇羟基成苷，保留半缩醛羟基。这种糖苷仍具有羟基成苷，保留半缩醛羟基。这种

20、糖苷仍具有单糖的性质：变旋现象、还原性、成脎。单糖的性质：变旋现象、还原性、成脎。13.2 13.2 双糖双糖一分子单糖的半缩醛和另一分子单糖的羟基形一分子单糖的半缩醛和另一分子单糖的羟基形成的成的糖苷糖苷,分为分为还原性双糖还原性双糖和和非还原性双糖非还原性双糖重要的还原性双糖有重要的还原性双糖有:麦牙糖和纤维二糖麦牙糖和纤维二糖;乳乳糖糖OHOHOHOHOHOHCH2OHCH2OHOOO-D-葡萄糖-D-葡萄糖145612345623-1,4-糖苷键-(+)-麦芽糖OHOHOHCH2OHOHOHCH2OHHOOOO231234561564-D-葡萄糖-D-葡萄糖-1,4-糖苷键-(+)-纤

21、 维 二糖一一 麦牙糖和纤维二糖麦牙糖和纤维二糖二二 乳糖乳糖 葡萄糖和半乳糖形成的糖苷葡萄糖和半乳糖形成的糖苷OHOHOHCH2OHOHOHCH2OHHOOOO231234561564-D-半乳糖-D-葡萄糖-1,4-糖苷键-(+)-乳糖13.2.2 13.2.2 非还原性双糖非还原性双糖两个单糖的半缩醛羟基失水成苷，两个单糖的半缩醛羟基失水成苷，分子中不再含半缩醛羟基分子中不再含半缩醛羟基,如如蔗糖蔗糖OHCH2OHOHOHCH2OHHOOHOCH2OHOO23123456154-D-葡萄糖-D-果糖(+)-蔗糖13.3 13.3 多糖多糖(淀粉、糖原、纤维素、半纤维素淀粉、糖原、纤维素、

22、半纤维素)13.3.1 淀粉淀粉葡萄糖以葡萄糖以-1,4-糖苷键结合而成，分子内氢键使直链卷成螺旋状糖苷键结合而成，分子内氢键使直链卷成螺旋状 OHOHOHOHOHCH2OHCH2OHOOHOHOHOHCH2OHCH2OHOOOHOOOOn直链淀粉的结构-1,4-糖苷键OHOHOHOHCH2OHCH2OHOOHOHOHOHCH2OHOOOHOHOHOHCH2OHCH2OHOCH2OHOOOOOOOOO-1,4-糖苷 键-1,6-糖苷 键支 链淀粉的 结 构 13.3.2 糖元：糖元：动物淀粉，存在与肝和肌肉中，遇碘显红色动物淀粉，存在与肝和肌肉中，遇碘显红色。13.3.3 纤维素：纤维素：葡萄糖以葡萄糖以1,4糖苷键结合而成：糖苷键结合而成：OHOHOHOHCH2OHCH2OHOOHOHOHOHCH2OHCH2OHOOOHHOOOOOn-1,4-糖苷键纤维素的结构 13.3.3 半纤维素：半纤维素：分子比纤维素小的一类多糖，如木聚糖，分子比纤维素小的一类多糖，如木聚糖，CH2OH被被H取代的纤维素：取代的纤维素：OHOHOHOHOOHOHOHOHOOOHHOOOOOn-1,4-糖苷键木聚糖设计制作：隽桂才