有机化学课件碳水化合物

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有机化学-第十四章碳水化合物

有机化学-第十四章碳水化合物
0.001% 2020/12/19
H OH HO H
*C
*C
OH
OH
HO
O +HO
O
OH
OH
CH2OH
CH2OH
α-D-葡萄糖
β-D-葡萄糖
37%
63% 31
异头物:α-型 β-型,端基异构体
H OH
C
OH
HO
O
OH
C H 2O H
α-D-吡喃葡萄糖
+112 °
结构不同,物性有差异。 2020/12/19
5
CHO H OH
CH2OH
D-(+)-甘油醛
CHO HO H
CH2OH
2020/12/19 L-(-)-甘油醛
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-(+)-葡萄糖
CHO
HO
H
H
OH
HO
H
HO
H
C H 2O H
L-(-)-葡萄糖
C H 2O H
O
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-(-)-果糖
2020/12/19
13
(2)化学性质
①差向异构化
❖差向异构体:只有一个手性碳原子的构型相反,其他手性碳原子构型完全相同。
H
O
C
OH
HO OH
OH
C H 2O H
D-(+)-葡萄糖
2020/12/19
b
H
OH
H
O
OH-

有机化学第十八章 碳水化合物..

有机化学第十八章 碳水化合物..

O CH2OH H OH OH OH H
H
OH
OH OH
O
α-D-吡喃果糖
H O OH H
C O CH2OH
吡喃
CH2OH
D- 果 糖 ( 链 式 )
H HOH2C C OH
H C OH
OH C H
OH CH2OH
OH OH H
β-D-吡喃果糖
HOH2C H H OH
O HO
CH2OH
OH H
O
呋喃
鼠李糖 (C6H12O5),脱氧核糖(C5H10O4)等组成不 符合Cm(H2O)n的通式,但结构和性质与碳水化合 物相似,为碳水化合物。 乙酸(C2H4O2),乳酸(C3H6O3)等,分子组成虽然 符合上述通式,但其结构和性质与碳水化合物相 差甚远,不是碳水化合物。
18.1 概述
nCO2 + nH2O + 太阳能 叶绿素 Cn(H2O)m +nO2
D -构型的醛糖与-L构型的醛糖互为对映体。 例如,D-(+)-葡萄糖与L-(-)-葡萄糖是对映体,它 们的旋光度相同,旋光方向相反。
CHO CHO
CH2OH
D-(+)-葡萄糖
CH2OH
L-(-)-葡萄糖
D-型酮糖,它们的结构一般在2-位上具有酮羰 基,比相同碳数的醛糖少一个手性碳原子,所以 异构体的数目也相应减少。 CH2OH CHO CH2OH C=O
CHO
6 CH OH 2
(I)
CH2OH
H
CH2OH (II) O H OH H H OH
H H OH OH H
(III)
OH H OH CHO
OH
(IV) α -D- 吡喃 葡萄糖

有机化学第十三章碳水化合物PPT课件

有机化学第十三章碳水化合物PPT课件
葡萄糖多(64:36)稳定性与它们的构象有关。 例如β-D-葡萄糖的两种椅型构象如下:
稳定,两者能量差:25kJ/mol
19
α-D-葡萄糖也有两种椅型构象:
在所有D型己醛糖中,只有葡萄糖能有五个取代 基全在e键上因而很稳定的够象。
20
三、 单糖的反应
官能团:羟基与羰基 1、 氧化反应 (1)被硝酸氧化 在硝酸的氧化下,醛糖的醛基和伯醇基都可以被氧化.例 如,D-葡萄糖在稀硝酸中加热,即生成D-葡萄糖二酸。
葡萄糖在溶液中有α-和β-两种半缩醛结构。 因此与甲醇作用所生成的苷也有α-和β-两种。在糖 苷分子中没有苷羟基。这种环状结构没有变旋光现 象,也不具有羰基的特性。
糖苷的酸性水解:
由 α-D-葡萄糖苷水解得到的,不单是α-D-葡萄糖。而是
α-和 β-两种葡萄糖的混合物.
18
4、 吡喃糖的构象 在D-葡萄糖水溶液中,β-D-葡萄糖含量比α-D-
如:在自然界中只有右旋的葡萄糖存在, 左旋的葡萄糖是没有的。
碳水化合物的分类:
碳水化合物根据结构和性质,可以分为单糖、低 聚糖和多糖三类.
3
二、 单糖的结构
葡萄糖——存在于葡萄汁和其他果汁中,以及植物的 根、茎、叶等部位。动物血液中也含有葡萄糖。天然 葡萄糖为右旋糖。 果糖——大量存在于水果和蜂蜜中。天然果糖是左旋 糖,是常见糖中最甜的糖。 核糖、2-脱氧核糖——是核酸的组成部分。
一、 碳水化合物的概念
碳水化合物又称为糖类,是一类重要的天然有机 化合物,含有碳、氢、氧三种元素.
例如,纤维素、淀粉、葡萄糖、果糖、肝糖等等
从化学结构上来看,碳水化合物是多羟基醛或 多羟基酮,或者是通过水解能生成多羟基醛(或酮) 的化合物。

有机化学课件第碳水化合物

有机化学课件第碳水化合物

H
1 H~OH
OH 3 2 H
32
H OH
H OH
3.乳糖
乳糖存在于哺乳动物的乳汁中,工业上可从乳清中获得。有变旋现象,是还原糖。
OH65CH2OHO
4
H OH
H
1
H 3 2H
H OH
O
H 65CH2OHO
4
H OH
H
由β-D-半乳糖分子
1 H~OH
与D-葡萄糖分子C4
32
上的非半缩醛羟基
H OH
脱水通过β-1,4-
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。
第十九页,共33页
15.3 单糖的化学性质
一、碱液中的异构化
OH C
H OH HO H
H OH H OH
CH2OH
D-葡萄 糖
HO H C C OH
HO H H OH H OH CH2OH 烯二醇中间体
第二十页,共33页
OH C
HO H HO H
H OH H OH
CH2OH
D -甘 露 糖
CH2OH C=O HO H H OH H OH CH2OH D-果 糖
二、氧化反应
1.在碱性溶液中氧化
醛 ( 酮 ) 糖 +C u 2 +
O H -
△ C u 2 O ↓+ 羧 酸 混 合 物
半缩醛羟 基,因此 它没有变 旋现象,
O
3 OH 第三十二页,共33页
4 H
无还原性
C6H2OH,成也脎不。能

有机化学第十三章 碳水化合物

有机化学第十三章  碳水化合物

醛 糖 (aldose) 羰 基 类 别
酮 糖 (ketose)
H
D -(+)-葡 萄 糖
HO
D -G lucose
H
(己 醛 糖 )
H
CHO OH H OH OH
C H 2O H
CHO
CHO
CHO
HO
H
H
OH HO
H
HO
H
H
OH H
OH
H
OH
H
OH H
OH
H
OH
CH2OH
D(-)核糖
CH2OH
D(-)阿拉伯糖
CH2OH
CHO HO D-(-)-threose
OH CH2OH
CHO
CHO
OH D-(-)-ribose
HO
OH
OH 5C
OH CH2OH
OH D-(-)-arabinose
CH2OH
CHO OH D-(+)-xylose
CHO HO
HO
HO
OH CH2OH
D-(+)-lyxose
OH
CH2OH
Release the Chemical Energy
Respiration
•作为生物分子之一的糖,早在一个世纪前已为人们所 认识,著名的化学家E.Fisher就因为在糖化学领域的 杰 出成就而荣获1902年的诺贝尔化学奖。 •在相当长的时间内,糖仅作为生物体内的能量和结构 物质被认识的。随着研究的深入,人们认识到糖类在 生命过程中也起着十分重要的作用。 •细胞表面密布着糖,糖是细胞与细胞间的通讯的信息 分子。
多糖(polysaccharide):淀粉、纤维素等

14碳水化合物ppt课件(全)

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2.果糖的结构
果糖的分子式为C6H12O6,是重要的己酮 糖,也是最甜的一个糖,主要存在于蜂蜜和
水果中。己酮糖分子中有三个手性碳原子, 因此有23=8个异构体。D-(-)-果糖是其中
之一。
C H 2O H CO
D-(-)-果糖 C H 2O H
返回
D-(-)果糖也具有开链式和氧环式结构。 具有δ-氧环式结构的果糖称为D-(-)吡喃果 糖,具有γ-氧环式结构的果糖称为D-(-)呋喃 果糖。开链式和氧环式D-(-)果糖在水溶液 中处于动态平衡,因此也有变旋光现象。
三、二糖
常见的二糖有麦芽糖、蔗糖、纤维二糖 等。二糖是两个单糖分子间失水生成的产 物。根据失水方式的不同,可将二糖分为 两大类:
1.还原性二糖 2.非还原性二糖
1.还原性二糖
一个单糖的苷羟基与另一个单糖的醇羟 基间失水而生成的二糖为还原性二糖。
产物分子中还存在一个苷羟基,因此也 存在着氧环式和开链式的平衡。在开链式 中,由于羰基的存在,可与托伦和菲林试 剂反应而有还原性,可以成脎,也存在变 旋光现象,所以称这样的二糖为还原性二 糖。
⑵纤维二糖
由纤维素水解而成,自然界中没有游离的 纤维二糖存在。
也是由两个葡萄糖分子组成,但联结两个 葡萄糖分子靠的是β-1.4-苷键。
CH2OH
HH O HO OH H
CH2OH
H
O
H
O
CH OH
OH H
H OH
H OH
-1,4-苷键 -D-葡萄糖 D-葡萄糖(-或-型)
2.非还原性二糖
两个分子单糖的两个苷羟基间失去一分 子水,•而生成的二糖为非还原性二糖。
己醛糖的十六个旋光异构体:
CHO CHO CHO CHO

有机化学第十九章:碳水化合物PPT课件

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对映体的构型可用R、S标记 如 D-(+)-葡萄糖
CHO H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH
1
2R 3S 4R 5R
CH2OH 6
2R,3S,4R,5R-2,3,4,5,6-五羟基己醛
相对构型(D系列和L系列):
以甘油醛为标准
CHO *CHOH
CH2OH
甘油醛
CHO H-C-OH
单糖根据含 碳数可分为
§19-2 单糖
醛糖—— 多羟基醛
酮糖—— 多羟基酮
CHO CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH
CH2OH C=O
CHOH CHOH CHOH CH2OH
CH2—CH—CHO
含C3糖—— 丙糖 (或三碳糖)
OH OH 甘油糖 CH2—C—CH2
=
OH O OH
含C4糖—— 丁糖(或四碳糖) α,α/-羟基丙酮
D-葡萄糖
CH2OH
D-葡萄糖苯腙
CH=N-NHC=O
H2N-NH-
-NH3,-C6H5NH2
CH=N-NHC=N-NH-
CH2OH
-H2O
CH2OH
D-葡萄糖脎
21
反应是在羰基和具有羟基的α- 碳上进行,单糖一般在 C1和C2上发生,若糖只是C1或C2构型或羰基不同,其它手 性碳都相同,则生成的脎也相同。
所有的单糖都属于还原性糖
24
② 与溴水反应 溴的水溶液含有次溴酸,能将醛糖氧化成糖酸。由于
在酸性条件下糖不发生差向异构体,因此溴水只氧化醛糖
不氧化酮糖。这一反应可用于醛和酮糖的鉴别。
CHO
COOH
Br2 H2O
CH2OH
D-葡萄糖

高教版 有机化学 第十三章 碳水化合物 课件 ppt

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O
HO OH
CH3OH

HCl
H2 O
+ H
CH 3OH 干 HCl
CH2OH HO HO
O
OC H
OH
HO
3
CH2OH
O
HO OCH 3
HO
20 33 D
β-甲基葡萄糖苷 m.p 107℃,
20 158 D
α-甲基葡萄糖苷 m.p 165℃,
糖苷: 苷羟基上的氢原子被其它基团取代后的产物 苷的非糖部分(聚糖中均为糖)叫苷元,也叫配基。 糖苷的命名: 通常称为某配基某糖苷,同时还必须指出它们的构型 和旋光方向。
CH 2OH
L-(-) -葡 萄糖
CH 2OH
L-(-) -甘油醛
天然葡萄糖 葡萄糖的名称为: (2R, 2S, 4R, 5R) - (+) – 2,3,4,5,6-五羟基己醛
2. 葡萄糖的氧环式结构 两个问题:
1. 变旋光现象 比旋光度: +112° 放置 +52 .7°
溶液的比旋光度随着时间变化(逐渐增大 或缩小),最后达到恒定值, 这种现象叫做 变旋光现象 2. 葡萄糖的水溶液不与NaHSO3 发生加成; 葡萄糖 + 甲醇(一分子)生成醚键 不具有独立的醛基特征
NNHC6 H5 NNHC6 H5 H OH)2
HO (H
C
C
CH2 OH
D-果糖脎 (不溶 于 水 )
4. 苷 的 生 成 单糖可以再与含羟基的化合物(如醇、酚)反应生成缩醛或缩酮。
CHO
CH2OH HO HO
H2 O
H +
H
OH OH
OH H OH OH CH 2OH

第十九章碳水化合物ppt课件

第十九章碳水化合物ppt课件
(1)非还原性糖——两个单糖以半缩醛羟基相连 。如蔗糖
事实上,碳水化合物并不是以C和H2O的形式 存在的。 鼠李糖——C6H12O5,其结构与性质均与碳水 化合物相同,但却不符合上面的通式。 HCHO = CH2O;CH3COOH = C2(H2O)2 符合 上面的通式,但它们却不是糖。 可见沿用至今的碳水化合物这一名称已失去了 原来的涵义。
糖的分类
αD(+ )葡 萄 糖
差 向 异 构 体 又 称 异 头 物
上式为Fischer投影式,另一表示方法是用Haworth 式表示—即用六元环平面表示氧环式各原子在空间 的排布方式
2、糖的Haworth式
CHO OH
HO OH OH
CH2OH
HOCH2
CHO
HO H 120o CH2OH
R
CH2OH CHO
O
三. 环缩醛、环缩酮的生成
OH
HO
O
HO
OH
OH + PhCH
ZnCl2 O
H
Ph
O
O
HO
O
+ H2O
OH OH
OH
HO HO
cis-1,2-glycol
O H
OH OH
cis-1,2-glycol
O +
Me Me
Me
Me OH
ZnCl2 H3PO4
O O
Me
O
H O
O
+ H2O
Me
四、糖的差向异构化
1、链的增长——Kiliani氰化增碳法
CHO
H
OH
CHOH D-甘油醛
HCN
CN
H
OH
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H
OH
C H 2 OH
CHO
H
OH
H
OH
H
OH
C H 2 OH
CHO
O
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
系统命名法 习惯命名法 类别
(2R)-2,3-二羟基丙醛 D-(+) -甘油醛 丙醛糖
(2R,3R,4R)-2,3,4,5-四羟基戊醛 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
§18.2.5 单糖的反应
(1) 单糖的氧化反应
d. 用高碘酸氧化
C H =O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
HIO4
5 HCOOH + CH2O
§18.2.5 单糖的反应
(2) 单糖的还原反应
糖→糖醇
C H= O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
H2 ,兰尼Ni , or NaBH4
§18.4 多糖
1、 纤维素 构成植物细胞壁及支柱的主要成分
将纤维素用纤维素酶(β-糖苷酶)水解或在酸性溶液中完全水解, 生成D-(+)-葡萄糖。
纤维素是由许多葡萄糖结构单位以β-1,4苷键互相连接而成的。
C2O HH O
-D-(+)-葡萄糖 mp 148-150oC
浓缩 H2O
H2O
() -D-(+)-葡萄糖
水溶液
放置
[]D = + 112o
[]D = +52.7o 放置
() -D-(+)-葡萄糖 水溶液
[]D = + 18.7o
变旋光现象:一个有旋光的化合物,放入溶液中,旋光度逐渐变化,
最后达到一个稳定的平衡值,该现象称为变旋光现象。
呋喃型
-D-呋喃葡萄糖
1 CHO
2 3
4 5
向右倒下
HO C H 2
6
54
2
3
1
CHO
绕成环
6 CH 2 OH
HO
H
4
OH
3
O 1H
H 5 OH
2
OH
CH 2 OH
6
C3-C4键旋转
6
CC6HH 22OOHH HHOO 55 HH
44 OOHH OO
OOHH
11
+
HH 33
22
OOHH
6
CH 2 OH
OH
1 2
OH
葡萄糖的存在形式
63%
37%
1 CHO
2 3
4 5
6 CH 2 OH
<0.01%
-D-呋喃葡萄糖
<1%
C H 2 OH
H
OH
H OH H
OH
OH
H
OH
-D-吡喃葡萄糖
6
CH 2 OH HO H
5
O 4 OH
H3
1
2 OH OH
-D-呋喃葡萄糖
5.单糖的哈沃斯(Haworth)式
①将碳链向右放成水平,使原基团处于左上右下的位置。
有机化学课件碳水化合物
§18.1 概论
2. 糖的分类
本章重点
单糖 —— 不能再水解的多羟基醛或多羟基酮,如葡萄糖、果糖。 低聚糖 —— 含2~10个单糖结构的缩合物,以二糖最为多见,如蔗糖、
麦芽糖、乳糖等。
多糖 ——含10个以上单糖结构的缩合物,如淀粉、纤维素。
§18.2 单糖的结构
§18.2.1 单糖的开链式结构 §18.2.2 单糖的构型 §18.2.3 单糖的命名 §18.2.4 单糖的环状结构 §18.2.5 单糖的构象式
§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
1. 葡萄糖的变旋光现象
乙醇重结晶
D-(+)-葡萄糖
吡啶重结晶
HOAc重结晶 -D-(+)-葡萄糖(无结晶水)
mp 146oC
C H 2O H
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
D-葡萄糖醇 (D-山梨醇)
§18.2.5 单糖的反应
(3) 与苯肼反应-成脎反应
一分子糖和两分子苯肼反应,在糖的1,2-位形成二苯腙(称为脎) 的反应。
C H= N NH C 6 H 5
N NH C 6 H 5
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
O H
or CH 3I, Ag2O
CH 3O O CH 3
O CH 3
O H
O CH 3
D-葡萄糖
五甲基-D-葡萄糖
§18.2.5 单糖的反应
(4) 生成醚和酯
b、酯化反应
D-葡萄糖与乙酸或乙酸酐作用,生成五乙酸葡萄糖酯。
C H 2O H O
O H H O
O H
(C H 3C O )2O 吡啶
C H 2O C O C H 3 O
§18.2.1 单糖的开链式结构(葡萄糖) 费歇尔及哈沃斯
1. 碳氢定量分析,实验式 CH2O。 2. 经分子量测定,确定分子式为C6H12O6。 3. 能起银镜反应,能与一分子HCN加成,与一分子NH2OH缩合成肟, 说明它有一个羰基。
4. 能酰基化生成酯。乙酰化后再水解,一分子酰基化后的葡萄糖可得五 分子乙酸,说明分子中有五个羟基。
C H 3C O OO C O C H 3 O C O C H 3
O H
O C O C H 3
D-葡萄糖
五乙酸-D-葡萄糖酯
§18.2.5 单糖的反应
(5) 糖苷的形成
➢ 糖苷: 环状糖的半缩醛羟基能与另一分子化合物中的-OH、-NH2
或-SH等失水生成的产物
➢ 苷元:形成苷的非糖物质
➢ 苷键:失水时形成的键(比一般的醚键易形成,也易水解。)
以D-(+)-甘油醛和L-(-)-甘油醛作为标准
§18.2.2 单糖的构型 天然葡萄糖:D-(+)-葡萄糖
CHO
H HO
H H
OH H OH OH
CH2OH
CHO
HO
OH
OH OH
CH2OH
CHO CH2OH
(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛
§18.2.3 单糖的命名
CHO
H OOH
H
OHH
OH
H
H OH
-异构体
5.单糖的哈沃斯(Haworth)式
吡喃型(即以环状结构存在的葡萄糖)
CH2O H
H
OH
H
OH H
OH
OH
H OH
α-D-(+)-吡喃葡萄糖
C H 2O H
H
O OH
H
OH H
OH
H
H OH
β-D-(+)-吡喃葡萄糖
该六元环与呋喃区别,与吡啶联系!
5.单糖的哈沃斯(Haworth)式
2. 葡萄糖的其他特性
(1) D-葡萄糖只能与一分子甲醇形成缩醛。
(说明单糖是一个分子内半缩醛结构)
(2) 不与NaHSO3反应。 (3) IR图谱中没有羰基的伸缩振动。
无醛基
(4) 与硫酸二甲酯的作用产物的性质 。
(5) 1HNMR图谱中没有醛基质子的吸收峰。
(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)
要在强酸性条件下才能水解)
6
CH2OH 5O
1
HO2HC
O
4
OH
2
1
2
HO5
HO3
O
OH
3
CH2OH
46Hale Waihona Puke OH-1,2-苷键
-2,1-苷键
一般醚键与糖苷醚键的区别
§18.3 二糖
2、 纤维二糖的结构
(1)纤维素水解的产物;纤维二糖水解产生一分子β-D-吡喃葡萄糖和 一分子D-吡喃葡萄糖。 (2)整个分子中保留了一个半缩醛的羟基,能与土伦、斐林、试剂反 应,为还原糖。
糖苷的特点
✓ 糖苷没有变旋光现象 ✓ 没有还原糖的反应 ——区别单糖与多糖的特征反应
§18.2.5 单糖的反应 (5) 糖苷的形成
C H= O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
C H 2 OH
H
O
H
OH H
OH
O H CH3OH
H
H+
H
OH
C H 2OH
H
O
H
OH H
OH
OCH3
H -苷键
H
§18.2.5 单糖的反应 (3) 与苯肼反应-成脎反应
糖脎为黄色结晶 不同的糖脎晶形、熔点,生成的速度不同
用来鉴别各种糖
§18.2.5 单糖的反应
(4) 生成醚和酯
a、醚化反应
D-葡萄糖与硫酸二甲酯或碘甲烷作用,生成五甲基-D-葡萄糖。
CH 2O H O
O H H O
CH 2O CH 3
O
(CH 3)2SO 4, NaO H
HO 5 H
OH 4 OH
3
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