碳水化合物

有机化学课程教案编写日期：2009 年 12月 28日

章、节（或课题、单元）名称第十九章碳水化合物

授课学时 3

目的要求

1、掌握糖类化合物的涵义、分类和命名方法。

2、掌握葡萄糖和果糖的构造式、构型式(Fischer式、Haworth式)和构象式以及确定葡萄糖构型的方法及其推导过程。

3、了解葡萄糖在水溶液中的存在形式(环状半缩醛)，掌握变旋现象和半缩醛羟基的涵义，并能够解释产生变旋现象的原因和α,β-异头物在结构上的差别。

4、掌握糖苷、苷元、吡喃型糖和呋喃型糖的涵义，学会把单糖开链的Fischer 投影式转换成Haworth透视式的方法。

5、掌握单糖的化学性质，并且要注意每个性质的具体用途，比如在化学鉴别方面。

7、掌握双糖中蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖的糖苷键类型和苷键形成的过程。

8、了解淀粉和纤维素的组成及结构特征以及它们在结构、性质上的主要区别和它们不具有还原性的原因；

重点：

葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、纤维素的结构和性质。

难点：

1、单糖开链式的Fischer投影式与Haworth透视式的转换

2、糖苷、苷元、α-1,4-糖苷键和β-1,4-糖苷键的形成

3、蔗糖的结构

教学组织

教学方法：课堂教学采用多媒体教学，以ppt为主。

作业：P609二、三(6、7、8除外)、五（2、4）、六、十（选做）

参考书目文献：

1、汪小兰编，有机化学(第三版) ，北京：高等教育出版社，1997, 213~239

2、徐寿昌编，有机化学(第二版) ，北京：高等教育出版社，1993, 431~449

3、刘庄、丁辰元主编，普通有机化学，北京：高等教育出版社，1993. 300~312

4、袁履冰主编，有机化学，北京：高等教育出版社，1999, 393~420

5、甘景镐等.天然高分子化学. 北京：很内行教育出版社，1993. 163~242

6、杜灿屏等主编. 21世纪有机化学发展战略. 北京：化学工业出版社，2002. 217~220

授课小结

授课情况基本正常。蔗糖的结构处学生感觉比较难。

第十九章 碳水化合物

19.1 碳水化合物的分类

碳水化合物又称为糖类。如葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、纤维素等。 碳水化合物在自然界中分布广泛，是重要的轻纺原料。 “碳水化合物”一词的由来分子式符合C x (H 2O)y 。 “碳水化合物”的含义多羟基醛酮或能水解成多羟基醛酮的化合物。 碳水化合物可根据分子的大小分为三类：

①单糖：本身为多羟基醛酮，不能水解为更简单的糖。如葡萄糖、果糖等。 单糖一般是结晶固体，能溶于水，绝大多数单糖有甜味。

②低聚糖：能水解为2－10个单糖的碳水化合物。如麦芽糖、蔗糖等都是二糖。 低聚糖仍有甜味，能形成晶体，可溶于水。

③多糖：能水解生成10个以上单糖的碳水化合物。一般天然多糖能水解生成100－300

个单糖。如淀粉、纤维素等都是多糖。

多糖没有甜味，不能形成晶体（为无定形固体），难溶于水。

本章应重点了解：

葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、纤维素的结构和性质。

19.2 单糖

根据分子中所含碳的个数，单糖可分为己糖、戊糖等。

分子中含醛基的糖称为醛糖，分子中含有酮基的糖称为酮糖。例：

CHO CHOH

CHOH

CHOH CHOH CH 2OH

12

34

5

6

5

432

1

CHOH

CHOH

CHOH

CHO CH 2OH

CH 2OH

CHO

CHOH

1

2

3

6

5

4

321CH 2OH

CHOH CHOH

CHOH

CH 2OH 己醛糖

己酮糖

戊醛糖

丙醛糖

4个 C

*16个对映异构

3个 C

*8个对映异构

8个对映异构

3个 C

*2个对映异构

写糖的结构时，碳链竖置，羰基朝上，编号从靠近羰基一端开始。

19.2.1 单糖的构型和标记

单糖构型的确定是以甘油醛为标准的。即单糖分子中距离羰基最远的手性碳原子与D-(+)-甘油醛的手性碳原子构型相同时，称为D型糖；反之，称为L型。下面是D-醛糖的构型和名称：

代表-CHO；代表-CH2OH；代表-OH。

“ ”“ ”“ ”

D-(-)-阿拉伯糖D-(+)-木糖

D-(-)-来苏糖

D-(-)-

古罗糖

D-(+)-D-(-)-

艾杜糖

D-(+)-

阿洛糖

D-(+)-

阿卓糖

D-(+)-

甘露糖

D-(+)-

半乳糖

D-(+)-

塔罗糖构型D/L与旋光方向(+)/(-)没有固定的关系：

D-(+)-甘油醛

D-(+)-葡萄糖

D-(-)-核糖

自然界中存在的糖通常是D －型的。例如，果糖也是一种D-型糖：

果糖是一种己酮糖，开链式为：

C=O

果糖分子中有3 个*C ，23＝8个对映异构体。

由于C 5的构型与D-(+)-甘油醛相同，天然果糖是D －型的；实验测量得，果糖是左旋的。所以，果糖的全称为：D-(-)-果糖。

19.2.2 单糖的氧环式结构

实验事实：

D 第一种 低于50℃水溶液中析出 146 82 +112° 第二种 高于98℃水溶液中析出 150 154 ＋19°

两种晶体溶于水后，比旋光度（[α] D 20）都将随着时间的改变而改变，最后逐渐变成[α]D 20＝52.5°,发生所谓“变旋现象”：

变旋现象随时间的变化，物质的比旋光度逐渐地增大或减小，最后达到恒定值

的现象。 ②

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以上两种实验现象无法用开链式得到解释。但人们从下述反应中得到启发：