【有机化学课件】15 第15章 碳水化合物
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有机化学——碳水化合物
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH
α – D–（+）–吡喃葡萄糖 （ ） 吡喃葡萄糖
m.p. 150 ℃ [α]D +17.5° °
m.p. 146℃ ℃ [α]D +113° °
D–（+）– 葡萄糖 （ ）
[α]D +52.7° °
11
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH
HO HO HO CH2OH O
OH
β – D–（+）– 吡喃葡萄糖的稳定构象： 葡萄糖的稳定构象 （ ） 吡喃葡萄糖
HOH2C HO HO OH
14
O OH
二. 单糖的反应 1. 还原反应
CHO OH HO OH OH
CH 2OH OH
NaBH4
HO OH OH CH 2OH
D–葡萄糖 CH 2 OH 葡萄糖
CHO CH NNHC6H5 NNHC6H5
CH2OH O
C6H5NHNH2
C6H5NHNH2
CH2OH
CH2OH
CH2OH
22
糖脎形成过程： 糖脎形成过程：
RCH OH CH O
C6H5NHNH2 HOAc
RCH OH
CH NNHC6H5
互变异构
RC H O
CH NH NHC6H5
C6H5NH2 1,4-消除
CHO H OH CH2OH
CHO HO H CH2OH
D–(+)–甘油醛 甘油醛
L–(–)–甘油醛 甘油醛
7
己醛糖16种异构体： 个 型 己醛糖 种异构体：8个D–型，8个L–型 种异构体 个 型
CHO
CHO
碳水化合物PPT课件
性质: (1) 具有很强的持水性和膨胀力 (2) 可以鳌合吸附胆酸、胆固醇、化学药物及
有毒物质等有机分子，从而抑制人体对它 们的吸收，促进其排出体外 (3) 改变肠道菌群
2020年9月28日
12
二、碳水化合物的生理功能 第三节 碳水化合物
膳食纤维生理作用: （1）增强肠道功能,预防便秘。
膳食纤维在肠腔中被细菌产生的酶所降解，产生二氧化碳 并使酸度增加、粪便量增加以及加速肠内容物在结肠内的转移 而使粪便易于排出，从而达到预防便秘的作用。 （2）调节肠内菌群和辅助抑制肿瘤作用。 （3）减轻有害物质所导致的中毒和腹泻。
相当于每天摄入约300～400g碳水化合物， 至少为275g
2020年9月28日
16
四、碳水化合物的参考摄入量 第三节 碳水化合物 2.膳食纤维适宜摄入量(AI) 总膳食纤维25～35g
2020年9月28日
17
五、碳水化合物的食物来源 第三节 碳水化合物 1.一般性碳水化合物
• 谷类 65%(麦子)～80%(大米)
膳食纤维可减缓许多有害物质对肠道的损害作用，从而减 轻中毒程度。 （4）降低血胆固醇,调节血脂。 （5）降低血糖,调节血糖。 （6）控制控制体重和减肥。
2020年9月28日
倍健果蔬纤维片
13
三、碳水化合物的消化吸收 第三节 碳水化合物
1. 小肠消化吸收 ① 淀粉：经胰淀粉酶分解为双糖。 ② 双糖：经小肠粘膜细胞麦芽糖酶、 蔗糖酶、乳糖酶分解为单糖。 ③ 单糖：直接吸收入血。
4
一、碳水化合物概述
第三节 碳水化合物
1.概念
碳水化合物： 也称糖类，是由碳、氢、氧三种元素组
成的一大类化合物。 它在人体主要为生命活动提供燃料，是
有毒物质等有机分子，从而抑制人体对它 们的吸收，促进其排出体外 (3) 改变肠道菌群
2020年9月28日
12
二、碳水化合物的生理功能 第三节 碳水化合物
膳食纤维生理作用: （1）增强肠道功能,预防便秘。
膳食纤维在肠腔中被细菌产生的酶所降解，产生二氧化碳 并使酸度增加、粪便量增加以及加速肠内容物在结肠内的转移 而使粪便易于排出，从而达到预防便秘的作用。 （2）调节肠内菌群和辅助抑制肿瘤作用。 （3）减轻有害物质所导致的中毒和腹泻。
相当于每天摄入约300～400g碳水化合物， 至少为275g
2020年9月28日
16
四、碳水化合物的参考摄入量 第三节 碳水化合物 2.膳食纤维适宜摄入量(AI) 总膳食纤维25～35g
2020年9月28日
17
五、碳水化合物的食物来源 第三节 碳水化合物 1.一般性碳水化合物
• 谷类 65%(麦子)～80%(大米)
膳食纤维可减缓许多有害物质对肠道的损害作用，从而减 轻中毒程度。 （4）降低血胆固醇,调节血脂。 （5）降低血糖,调节血糖。 （6）控制控制体重和减肥。
2020年9月28日
倍健果蔬纤维片
13
三、碳水化合物的消化吸收 第三节 碳水化合物
1. 小肠消化吸收 ① 淀粉：经胰淀粉酶分解为双糖。 ② 双糖：经小肠粘膜细胞麦芽糖酶、 蔗糖酶、乳糖酶分解为单糖。 ③ 单糖：直接吸收入血。
4
一、碳水化合物概述
第三节 碳水化合物
1.概念
碳水化合物： 也称糖类，是由碳、氢、氧三种元素组
成的一大类化合物。 它在人体主要为生命活动提供燃料，是
有机化学- 碳水化合物ppt课件
无醛基
（6） 能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、HCN、Br2水 等发生反应。（有醛或酮羰基）
葡萄糖的链式结构无法合理解释
1925~1930年，由X射线等现代物理方法 3. 葡萄糖环状结构的提出 证明，葡萄糖主要是以氧环式存在的。
环状半缩醛的启迪 HOCH2CH2CH2CHO
H O OH
H O
H O H C O C H O H 2 C H O H 2
CHO
OHOH OH H OH
②将碳链水平位臵弯成六边形状。
6
H H OH H
5 4 3
H H
CH 2 C C C C CHO OH OH OH H OH
2 1
CH OH 2 OH 1 4 H CHO OH OH3 2 H OH
5
6
1. 5.单糖的哈沃斯（Haworth）式
③ 以C4-C5为轴旋转120°使C5上的羟基与醛基接近，然后成环。
有机化学课件 - 碳水化合物
§18.1 概论 1. 糖的定义
多羟基的醛（或酮）或经简单水解能生成多羟基醛（酮）的化 合物称为糖。
碳水化合物
糖类化合物都是由C、H、O三种元素组成，且大都符合
Cn(H2O)m的通式，称之为碳水化合物。
例如：
葡萄糖: C6H12O6，可表示为C6(H2O)6； 蔗糖: C12H22O11，可表示为C12(H2O)11。
D-(-)-核糖 戊醛糖
(3S,4R,5R)-3,4,5,6-四羟基-2-已酮 D-(-)-果糖 已酮糖
§18.2.4 单糖的环状结构(重点) 1. 葡萄糖的变旋光现象 2. 葡萄糖的其他特性 3. 葡萄糖的环状结构的提出 4. 单糖的哈沃斯（Haworth）式 5. 单糖的构象式
15第十五章 糖类
《有机化学》教学课件 有机化学》
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三 单糖物理性质 物态:具有甜味结晶性物质. 物态:具有甜味结晶性物质. 溶解性:易溶于水,难溶于有机溶剂. 溶解性:易溶于水,难溶于有机溶剂. 单糖具有变旋光现象. 单糖具有变旋光现象. 四 单糖化学性质
《有机化学》教学课件 有机化学》
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差向异构化(碱性条件) 1 差向异构化(碱性条件) a
3
O
OH OH
O
HO OH OH
α-D-吡喃型葡萄糖
β-D-吡喃型葡萄糖
β-D-吡喃型葡萄糖的椅式构象中,所有大基团都位于平伏 吡喃型葡萄糖的椅式构象中, 键上, 吡喃型葡萄糖的椅式构象中, 键上,α-D-吡喃型葡萄糖的椅式构象中,半缩醛羟基位于 直立键上,原子间的非键排斥作用较强,所以β 直立键上,原子间的非键排斥作用较强,所以β-D-葡萄糖 更稳定,是优势构象,因此,平衡混合物中, 更稳定,是优势构象,因此,平衡混合物中, β-D-葡萄糖 含量高. 含量高.
CHO H OH + 3H NNHph 2 H OH R CH=NNHph C=NNHph H OH R
CHO OH HO
OH OH C H 2O H
HO HO OH OH C H 2O H
黄色 结晶
说明: 说明: 1,鉴别糖 2,只发生在 C1~C2上 C (确定构型) 确定构型)
HO C H 2O H O
COONH4 Ag ↓ + 银镜
Ag(NH3)+2
CHO
Cu(OH)2 (
COO- +Cu2O↓ ↓ 砖红色 CH2OH
CH2OH 非还原糖: 不能…. 非还原糖: 不能 .
CH2OH
chap.15 糖类(有机化学)
常 用
chapter 15
8
单糖的开链结构和构型
D型糖与L型糖是对映体，根据D型糖可写出相应的L型糖
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH HO H HO HO CHO H OH H H CH2OH
O C HO H H CH2OH L-(-)-甘油醛
D-葡萄糖
L-葡萄糖
chapter 15
1）用斐林试剂、托伦试剂、班氏试剂氧化
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH Tollens Fehling Benedict' H HO H H COOH OH H OH OH CH2OH
D-葡萄糖
D-葡萄糖酸
还原糖——能与托伦试剂、班氏试剂或费林试剂反应的糖称为还 原糖。（所有的单糖、具有变旋作用的二糖） 非还原糖——不能与上述试剂反应的糖为非还原糖
21
成苷反应
糖苷中，非糖部分叫配糖基，连接配糖基与糖苷基的键叫苷键
CH2OH O O－CH3 OH OH OH
配糖基
苷键 不同的苷键（α-苷键和β-苷键） 需用不同的酶水解
chapter 15
22
糖苷的特点
无色无味晶体，味苦，水溶性大，有旋光性 无变旋现象，不能成脎反应，无还原性 与醚的性质类似，在碱性条件下稳定，在酸性 或酶的催化下易水解 由α-半缩醛羟基形成的苷键称为α- 苷键 由β-半缩醛羟基形成的苷键称为β-苷键 不同的苷键需不同的酶水解
葡萄糖的六元环Haworth结构并不能解释为什么它的两种异 构体在平衡体系中含量不同。吡喃糖六元环与环己烷相似， 分子不是平面结构，椅式构象是稳定构象。
不等性sp3杂化
O
吡喃环
食品化学碳水化合物(共151张PPT)
D-葡萄糖 +氢氰酸+ 水杨醛 D-葡萄糖 + 异硫氰酸盐丙酯 +
KHSO4
D-葡萄糖 + 5-乙烯-2-硫代恶唑烷，
或是致甲状腺肿物 + KHSO4 各种硫化氢化合物 + H2S + KHSO4
24
（2）、低聚糖及多糖的水解
低聚糖容易被酸和酶水解，但对碱较稳定。
蔗糖水解称为转化，生成等摩尔葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖 （invert suger）。
➢此外，某些多糖以糖复合物或混合物形式存在，例如糖蛋白、
糖肽、糖脂、糖缀合物等糖复合物，它们的分子量大小受影响
因素更多。
文献
16
二、碳水化合物的理化性质
1、溶解性
✓单糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于水的。 ✓糖醇在水中溶解时吸收的热量要比蔗糖高得多，适宜制备 具有清凉感的食品。 ✓糖苷的溶解性能与配体有很大关系。
鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去
✪✪✪ 文献
（四） 多糖
多糖的结构
➢多糖的分子量较大； ➢形状：直链和支链 ➢均多糖（homoglycans），杂多糖（heteroglycans）。 ➢多糖的结构与活性有密切的关系.
➢多糖的聚合度不均一，分子量没有固定值，多呈高斯分布。
➢多糖分子的不均一性主要受体内代谢状态有较大关系。
原糖。
➢苷元的溶解度降低、苦涩味减轻、对食品的色泽及口感都产生重要 影响。
➢糖苷的某些功能消失，有害性的产生或消除。
糖苷酶水解
20
CH2OH
H
O
OH H
O CH2
HO
H
H OH
H
H
O OC
KHSO4
D-葡萄糖 + 5-乙烯-2-硫代恶唑烷，
或是致甲状腺肿物 + KHSO4 各种硫化氢化合物 + H2S + KHSO4
24
（2）、低聚糖及多糖的水解
低聚糖容易被酸和酶水解，但对碱较稳定。
蔗糖水解称为转化，生成等摩尔葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖 （invert suger）。
➢此外，某些多糖以糖复合物或混合物形式存在，例如糖蛋白、
糖肽、糖脂、糖缀合物等糖复合物，它们的分子量大小受影响
因素更多。
文献
16
二、碳水化合物的理化性质
1、溶解性
✓单糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于水的。 ✓糖醇在水中溶解时吸收的热量要比蔗糖高得多，适宜制备 具有清凉感的食品。 ✓糖苷的溶解性能与配体有很大关系。
鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去
✪✪✪ 文献
（四） 多糖
多糖的结构
➢多糖的分子量较大； ➢形状：直链和支链 ➢均多糖（homoglycans），杂多糖（heteroglycans）。 ➢多糖的结构与活性有密切的关系.
➢多糖的聚合度不均一，分子量没有固定值，多呈高斯分布。
➢多糖分子的不均一性主要受体内代谢状态有较大关系。
原糖。
➢苷元的溶解度降低、苦涩味减轻、对食品的色泽及口感都产生重要 影响。
➢糖苷的某些功能消失，有害性的产生或消除。
糖苷酶水解
20
CH2OH
H
O
OH H
O CH2
HO
H
H OH
H
H
O OC
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2．西列瓦诺夫(Селиванов)反应
酮糖与间苯二酚在浓盐酸存在下加热，两分钟内生成有色物 质；果糖显红色；醛糖也有类似反应，但比酮糖要慢得多， 利用这个反应可区别醛糖和酮糖。
３．蒽酮反应
所有的糖都能与蒽酮的浓硫酸溶液作用生成兰绿色物质。这 个反应可用来定量测定糖。 应用化学系
第15章 碳水化合物
第15章 碳水化合物
有机化学2012
第15章 碳水化合物
主讲人：冯志彪
应用化学系
第15章 碳水化合物
有机化学2012
碳水化合物常根据它能否水解或水解后生成的产物分为三类：
1．单糖：不能水解的多羟基醛（称醛糖）或多羟 基酮（称酮糖）。如葡萄糖、果糖等。 2．低聚糖：水解后能生成2～10个分子单糖的糖统 称为低聚糖，如蔗糖、麦芽糖等； 3．多糖：水解后能生成很多分子单糖的糖称为多糖。 如淀粉、纤维素、果胶质等。
应用化学系
第15章 碳水化合物 15.1 单糖概述与命名
有机化学2012
一、单糖概述
单糖是多羟基醛或酮，是构成低聚糖和多糖的基本单位。
单糖中最重要，分布最广的是己醛糖中的葡萄糖和己酮糖中的果糖
应用化学系
第15章 碳水化合物
有机化学2012
二、单糖的结构
1．单糖的开链结构
1）用强还原剂（磷和氢碘酸）还原葡萄糖，得正己烷，证明葡萄 糖六个碳原子在一条直链上。 2）与苯肼、羟胺等羰基试剂能起加成反应，证明葡萄糖的分子中 有羰基。 3）用溴水氧化，得到一个六碳羧酸，证明葡萄糖分子一端是醛基。 （酮羰基不被溴水氧化）。 4）葡萄糖与酸酐作用，生成五乙酰葡萄糖，这说明它含有五个羟 基。由于两个羟基在同一碳上的结构是不稳定的，所以这五个羟基 应用化学系 应是分别连在五个碳原子上的。
H 6 H H OHH HOH2C 5 4 3 2 1 C OHOHH OH O
（Ⅱ）
有机化学2012
H 4 OH
6CH OH 2 5 OH H OH 3 H H 2 OH
（Ⅳ）
a
H 6 5 CH2OH H CH2OH H OH 4 C O H OH 1 O H H2 OH 3 H OH H OH OH （Ⅲ）
CH2OH D-(+)阿卓糖
CH2OH D-(+)葡萄糖
CH2OH D-(+)甘露糖
CH2OH D-(-)古罗糖
CH2OH D-(-)艾杜糖
CH2OH D-(+)半乳糖
CH2OH
D-(+)应用化学系 塔罗糖
第15章 碳水化合物 【己醛糖】
CHO
有机化学2012
CHO
CHO
CH2OH D-葡萄糖
CH2OH D-甘露糖
H OH H OH α - D-葡萄糖 CH2OH O H H OH H
有机化学2012
+
OH
CH3CO O CH3CO
HClO4 30~35℃
H CH3COO
CH2OCOCH3 O H H OCOCH3 H OCOCH3 H OCOCH3
六、成苷反应
CH2OH H OH H OH α - D 葡萄糖 O H OH H OH H + CH3OH OH H
第15章 碳水化合物 三、还原反应
CHO [H] [H] CH2OH D-葡萄糖 CHO [H] [H] CH2OH 甘露糖 CH2OH 甘露醇 CH2OH 山梨醇 CH2OH CH2OH
有机化学2012
CH2OH C=O
CH2OH D-果糖
应用化学系
第15章 碳水化合物 有机化学2012 四、成脎反应 C1、C2相同形成相同的脎；
OH
第15章 碳水化合物
（3）哈沃斯(N.Haworth)透视式
O C1 2 H OH 3 HO H 4 H OH 5 H OH 6CH OH 2
D-葡萄糖 (Ⅰ)
有机化学2012
H
H 6 H H OHH HOH2C 5 4 3 2 1 C OHOHH OH O
（Ⅱ）
应用化学系
第15章 碳水化合物
２．在酸性溶液中氧化
CHO Br2-H2O COOH
有机化学2012
CH2OH D-葡萄糖
CH2OH D-葡萄糖酸
酮糖无此性质，可用来区别醛糖和酮糖。
应用化学系
第15章 碳水化合物
酸性的强氧化剂（如硝酸）：
CHO COOH
有机化学2012
HNO3 CH2OH D-葡萄糖 COOH D-葡萄糖二酸
应用化学系
应用化学系
第15章 碳水化合物
（2）单糖的氧环式结构
HO C O H H C O H
有机化学2012
CH2OH β - D-(+)-葡萄糖 [α ]D=+19 ° 64%
CH2OH D-(+)-葡萄糖 极少量
平衡混合物 [α ]D=+52°
端 C 基 差 O 向 异 CH2OH 构 α - D-(+)-葡萄糖 体 [ α ]D=+112° 或 36% 异 头 物 应用化学系
OH
OH
OH
H
α - D-呋喃-果糖（Ⅱ） H H
5 6
α - D-吡喃-果糖 （Ⅳ） OH O OH C CH2OH 2
1 3
H H
4
OH
6
OH CH2OHO H
4
H （I '） H
5
H
6
OH HO
3 2
O OH
4 3
OH
2
1
5
H H
H
OH
H
CH2OH
1
OH
CH2OH
β -D-呋喃-果糖（Ⅲ）
OH H （Ⅴ） β - D-吡喃-果糖
有机化学2012
15.5
一、二糖的概述
二 糖
二糖就是按其性质分为还原性二糖和非还原性二糖两类。
应用化学系
第15章 碳水化合物 二、还原性二糖
1．麦芽糖
6CH OH 2 5 H OH 3 H
有机化学2012
麦芽糖是淀粉水解的产物
麦芽糖有两分子葡萄糖通过α-1，4-苷键连接；
H 4 α - 1,4-苷键 O 6CH OH 2 5 H OH 3 H O H 2 OH
有机化学2012
OH H
OH
α - D-葡萄糖
β - D-葡萄糖
在变旋平衡体系中β－Ｄ－葡萄糖占比例较大（64％） 应用化学系
第15章 碳水化合物 15.2 单糖的物理性质
有机化学2012
单糖都是无色结晶，极易溶于水，可溶于乙醇，不 易溶解于乙醚、丙酮、苯等有机溶剂。单糖（除丙酮糖 外）都有旋光性及变旋现象。 单糖和二糖都有甜味，各种糖的甜度不同，一般以 蔗糖的甜度为100来比较其它糖类的相对甜度。如葡萄 糖的甜度为74，果糖的甜度为173。果糖是目前已知的 甜度最大的糖。
CN
H2O
H C O
有机化学2012
COOH
成酯 Na-Hg还原
CHO
HCN
CH2OH
D-(+)-甘油醛
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-(-)-赤藓糖
CN
H2O
COOH
成酯 Na-Hg还原
CHO
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-(-)-苏阿糖
应用化学系
CHO
第15章 碳水化合物
CH2OH D-(+)-甘油醛 CHO CHO
应用化学系
第15章 碳水化合物 15.3 单糖的化学性质
一、碱液中的异构化
O
有机化学2012
H C H H OH OH CH2OH
O C H HO H H
H OH H OH OH CH2OH
HO
C C
H O H
HO HO H H
HO H H
H OH OH CH2OH
D-甘露糖 CH2OH C=O HO H H OH H OH CH2OH D应用化学系 果糖
有机化学2012
CH2OH D-(-)-赤藓糖
CH2OH D-(-)-苏阿糖
CHO
CHO
CHO
CHO
CH2OH D-(-)-核糖 CHO CHO
CH2OH D-(-)-阿拉伯糖 CHO CHO
CH2OH D-(+)-木糖 CHO CHO
CH2OH D-(-)-莱苏糖 CHO CHO
CH2OH D-(+)阿洛糖
第15章 碳水化合物
由此推知，葡萄糖是开链的五羟基己醛。 结构式如下：
※ ※ ※ ※
有机化学2012
CH2 OH
CH OH
CH OH
CH OH
CH OH
CHO
C2、C3、C4、C5都是不对称碳原子，应有24=16 个旋光异构体，成为八对对映体。 葡萄糖就是这十六个异构体中的一个
应用化学系
第15章 碳水化合物
D-葡萄糖
烯二醇中间体
第15章 碳水化合物 二、氧化反应
１．在碱性溶液中氧化
醛（酮）糖 OH-
有机化学2012
+ Cu2+
△
Cu2O↓
+ 羧酸混合物
能还原费林试剂等碱性弱氧化剂的性质统称为还原性； 把具有还原性的糖称为还原糖；
所有单糖都是还原糖。
银镜反应；
应用化学系
第15章 碳水化合物
H OH
H
OH
α -D-吡喃-葡萄糖（Ⅴ）
H C O 1
CH2OH b H OH O H OH H H OH
H OH 应用化学系 （Ⅵ） β -D-吡喃-葡萄糖