有机-碳水化合物讲解

有机化学 2008-2009学年
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己糖醛则有24=16种立体异构体. 天然葡萄糖通过化学方法已经确定具有如下的构型:
1 CHO H 2C OH HO 3C H H 4C OH H 5C OH
6 CH2OH
葡萄糖的名称是（2R，3S，4R，5R）-2,3,4,5,6-五羟基己醛
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第十八章 碳水化合物
1. 概论 2. 单糖的结构 3. 单糖的反应 4. 二糖 5. 多糖
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18-1 碳水化合物的概念
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碳水化合物又称为糖类。它们是一类重要的天然 有机化合物。碳水化合物含有碳、氢、氧三种元素.
（3）葡萄糖与乙酸酐作用，可以生成五乙酰基衍生物 说明含有五个羟基，由于两个羟基若连在同一碳原子 上的结构不稳定，所以这五个羟基分别连在五个碳原 子上。
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2、单糖的构造式 葡萄糖的分子式为C6H12O6，为2，3，4，5，6，-五 羟基己醛的基本结构。 果糖为1，3，4，5，6，-五羟基己酮的基本结构。
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单糖的投影式也常用较简单的式子表示. 例如D-葡萄糖:
CHO H OH HO H H OH H OH
CH2OH
CHO OH
HO OH OH
CH2OH
CHO CH2OH
天然存在的单糖大多数是D型的。例如自然界中 的葡萄糖和果糖都是D型糖。(见课本p434）
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18.2.3 单糖的环状结构、变旋光现象和糖Or苷ganic Chemistry 有机化学
（1）问题的提出
开链结构式虽说明了糖的许多化学性质，但有些 性质与此结构不符：
A：葡萄糖在碱性条件下与硫酸二甲酯作用，即转化 成五甲基葡萄糖，无醛的特性；将其水解，只有一个 甲氧基容易水解掉，从而生成四甲基葡萄糖，其有醛 的特性。
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18.2.1单糖的开链结构
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1、结构的确定： （1）分子式为C6H12O6；用钠汞齐还原生成己六醇； 用HI进一步还原可得正己烷；
（2）葡萄糖可与羟胺、苯肼等羰基试剂作用，证明有 羰基；可用溴水氧化为糖酸（证明为醛基）
H OH
H OH
HO H
H OH
HO H
CH2OH
CH2OH
D-(+) 葡萄糖
L ( ) 葡萄糖
十六个己醛糖都经合得到，其中十二个是Fischer一
个人取得的（于1890年完成合成）。所以Fischer被誉为
“糖化学之父”。也因而获得了1902年的诺贝尔化学奖。
（38岁出成果，50岁获诺贝尔化学奖）
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。
可以用通式Cx(H2O)y来表示 例如:葡萄糖C6H12O6可以写成 C6(H2O)6
蔗糖C12H22O11可以写成 C12(H2O)11
有些不符合上述通式（例如鼠李糖C6H12O5)
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18-2 单糖的结构
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葡萄糖——存在于葡萄汁和其他果汁中，以及植物的 根、茎、页等部位。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。
缩醛的结果。
HO
C1
H C2 OH
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分子构型就常用D-L标记法表示
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凡分子中离羰基最远的手性碳原子的构型，与D甘油醛的构型相同的碳水化合物，其构型属于D型。反 之，则属于L型。
1CHO H 2C OH HO 3C H H 4C OH H 5C OH
CH2OH C=O CHOH CHOH CH2OH
戊醛糖
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CHO CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH
己醛糖
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18-2-2 单糖的构型
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最简单的单糖是2，3-二羟基丙醛俗名甘油醛， 含有一个手性碳原子.
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* *** CH2 CH CH CH CH CHO OH OH OH OH OH
葡萄糖
* ** CH2 CH CH CH C CH2 OH OH OH OH O OH
果糖
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CHO CHOH CHOH CH2OH
丁醛糖
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CHO H C OH
6CH2OH
CH2OH
D-葡萄糖
D-甘油醛
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19世纪末，20世纪初，E•Fischer首先对糖进行了系统 的研究，确定了葡萄糖的结构。葡萄糖的构型如下：
CHO
CHO
H OH
HO H
HO H
B：葡萄糖是具有旋光性的物质，但其新配制的溶液的 旋光性随时间有变化。
C、单糖只能与一分子醇生成缩醛（说明单糖是一个 分子内半缩醛结构）。
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（2）环状结构与开链结构的互变异构 D-葡萄糖的环状结构是C-1醛基和C-5羟基形成半
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自然界中存在的碳水化合物都具有旋光性，并且 一对对映体中只有一个异构体天然存在。
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.