1902年诺贝尔化学奖(1)

NH3
CH NHNHC6H5 CHOH + (CHOH)3 CH2OH 醛糖腙 H2NNHC6H5
CH C O
NHNHC6H5 + C6 H5 NH2 + NH3
(CHOH)3 CH2OH
糖类化合物的研究
• 中间产物又和第三分子的苯肼反应，生成二苯腙，因此 ，无论是醛糖或酮糖都只在第一和第二碳原子上发生变化 ，其他碳原子不参加反应。这样，如果已知葡萄糖的结构 ，另外两个糖的构型也可推论出来。他们的关系如图所示 ，其中方框内的部分完全相同。
糖类化合物的研究
1874年 费歇尔在研究糖的过程中发现的苯肼 PhNHNH2.187和烷基肼，发现芳基肼与醛，酮反应可以失去一分 80% 子水生成腙，进一步研究发现用苯肼可以鉴别醛和 55% 酮，这为他以后研究糖类化合物提供了有力的工具。
30%
R C R1 O + PhNHNH2
糖类化合物的研究
费歇尔从下面的试验推测出葡萄糖的链结构的：
1
2
3
4
（1）葡萄糖和乙 酸酐反应，在葡 萄糖分子中引入5 个酰基，因此它 应有5个羟基;
(2)葡萄糖分 别和羟胺及氢氰 酸反应，生成一 元肟及一元羟氰 化物，因此，分 子中含有一个醛 醇基或一个酮醇 基；
（3）用溴水 氧化后，得到一 个羧酸，表明分 子中的羰基是醛 基；
CHO
H OH H OH OH HO
CHO
H H OH OH
CHO
O
HO
H H
HO
H H
HO
H H
H OH OH
CH2OH D-(+)-葡 萄 糖
CH2OH D-(+)-甘 露 糖
CH2OH D-(+)-果 糖
糖类化合物的研究
CH2OH C O CH2OH C O CH2 OH + CHO CHOH CH2OH OH
_
CH2 OH CHO CHOH CH2 OH
• 1877年，费歇尔用 氢氧化钡处理二溴 丙醛或D，L-甘油醛 ，得到己酮糖的混 合物D，L-果糖和D ，L-山梨糖：
D,L-果 糖 和 D,L-山 梨 糖
CHO CHBr CH2Br Ba(OH)2
CHO CHOH CH2OH D,L-甘 油 醛
H C C HOCH2
尿酸的结构研究
O
O
NH
HN
CH3
NH NH
NH
HN
NH
N NH2 N
O
N H
N
O
N H
鸟嘌呤
Cl
CH3
黄嘌呤
O
NH
可可碱
O N
CH3
NH NH
N
CH3
Cl
N Cl
N
NH
NH C NH O
O
O
N
N H
尿酸
三氯嘌呤
CH3
N N
N O
CH3 咖啡碱
NH N
O
NH N
N
CH3 茶叶碱
嘌呤
尿酸的结构研究
• 1886年，费歇尔还发展了一种吲哚合成法，他使用苯腙在酸催化下 加热重排消除一份子氨，得到2-取代和3-取代吲哚衍生物。氯化锌。三 氟化鹏是常用的催化剂，形成苯腙的醛或酮必须具有RCOCH2R的结构 ，反映历程如下：
-H2O
R C R1 NNHPh
糖类化合物的研究
• 费歇尔开始对糖类化合物进行研究时，科学界仅知道有四种分子式为 C6H12O6的单糖（葡萄糖，果糖，半乳糖，山梨糖）以及两种分子式为的 C12H22O 11 二糖（蔗糖和乳糖），知道淀粉和纤维素水解的最终产物也是 糖类，但并不清楚这些糖分子的结构。从1884年起，他用了10年的时间， 系统的研究了各种糖类化合物，阐明了许多糖分子的立体化学结构。
R1 R2 R1 R2
H+
N N H
H NH N H
R1 R2 R1
-NH3
NH2 NH2 N H NH3 R2
尿酸的结构研究
• 1894年，费歇尔通过研究得到结论， 认为酶是一种不对称的催化剂，只能对专 一性几何构型的分子起作用。1902年1907 年，他提出蛋白质具有多肽结构，并且证 明蛋白质是由简单的氨基酸相连而成。 • 费歇尔因合成了一谢列单糖和嘌呤及 其衍生物而获得1902年的诺贝尔化学奖， 成为第二位获得诺贝尔奖的化学家。
CHO (CHOH)4 CH2OH + H2NNHC6 H5 CH NHNHC6H5
(CHOH)4 CH2OH 葡萄糖苯腙
糖类化合物的研究
CH2OH CH NHNHC6 H5 + (CHOH)3 CHOH 酮糖腙 H2NNHC6H5 CHO CH NHNHC6H5 + C6 H5 NH2 + (CHOH)3 CHOH
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（4）用磷和氢 碘酸还原葡萄糖 ，得到正己烷。 在六碳糖的开链 醛式结构中，含 有四个手性碳原 子，应有16个光 学活性异构体，8 对对映体。
糖类化合物的研究
在确定糖的立体结构时，费歇尔选择右旋的甘油醛作为D型，并且把他看作 是一个最简单的醛糖。所有的其他的单糖都以D-(+)-甘油醛为参考确定其构
OH
CH2OH C O
OH
CH2OH
糖类化合物的研究
• 以D-甘油醛为原料制备了D-果糖和D-山梨糖：
CH2 OH CH2OH C O CH2 OH + H CHO OH CH2OH C OH_ HO H H O H OH OH CH2 OH D-果 糖 + H OH H CH2OH C O OH H OH CH2OH D-山 梨 糖
尿酸的结构研究
•
在碳水化合物的研究工作取得重大成 果后，1882年费歇尔又着手研究尿酸类物 质的组成问题。1881年，他通过合成尿酸 取代物确定了尿酸的结构。1895年至1901 年，他不但合成了尿酸，黄嘌呤，可可碱 ，茶叶碱和咖啡碱等物质，而且发现嘌呤 是以上各种物质的的母体化合物，同时提 出了嘌呤的结构。
CH3(CH2)4CH3
NH2OH CH
NOH
(HCOH)4 CH2OH
糖类化合物的研究
费歇尔研究糖的时候，遇到的一个最大的困难是糖经常 成为浆状的物质，从而很难结晶。他成功的用羰基试剂与糖 缩合，形成了结晶物质，各种糖的苯肼衍生物都具有特殊的 结晶形状。生成的苯腙和第二个分子苯肼作用，醛糖腙的第 二个碳原子的二级羟基就变为酮基，若用酮糖腙，则第一个 碳原子上的以及羟基就变为醛基同时苯肼分解成氨和苯胺。
• 1875年，费歇尔看到荷兰年轻化学家范特霍夫出版的小册子（院子在空间 的排列），其中提出了碳原子的四面体构型学说。费歇尔发现普通糖分子中 含有多个手性碳原子，有很多光学活性异构体。1891年，在提出糖分子不 对称的概念后，费歇尔提出用投影式表示糖分子的立体结构，如下图所表示 的D-葡萄糖。这种投影式是将糖分子中的手性碳原子排列成直链状，然后投 影到纸平面上，H原子和OH基位于碳链的两旁，表示在纸面上方，而垂直 方向的基团则表示在纸面下方。
1902年 E.费歇尔
无机化学
杨然
目录
目录
获奖原因 费歇尔简介 糖类化合物的研究
尿酸的结构研究
获奖原因
1 作为生物能源
2 作为其他物质生物合成的碳源
糖类化合物的主 要作用
3 作为生物体的结构物质
4 糖蛋白、糖脂等具有细胞识别、免疫 活性等多种生理活性功能
获奖原因
1902年因合成糖和嘌呤而获奖
CHO HO H OH OH H OH H H CH2OH
尿酸的结构研究
• 1902年，费歇尔和他的学生研究了约 150中嘌呤的衍生物。其中尿酸是核蛋白的 一种代谢物，人的血液中含有少量尿酸， 每日排泄的尿液中也含有少量尿酸。茶叶 中含有少量黄嘌呤，动物的血液，肝脏和 尿液中都含有黄嘌呤。可可碱和咖啡碱存 在于茶叶和可可豆中，少量的咖啡碱可刺 激脑神经，是一种重要物质。1903年他合 成了巴比妥，1912年合成了乙基巴比妥酸 。费歇尔曾合成的含有嘌呤环的部分化合 物如下：
形。
CH2OH H HO H H CHO OH Br2,H2O H OH OH H HO H H CHO OH H OH OH CH2 OH (CH3CO)2O
H(
CHO C
OCOCH3)4
CH2 OCOCH3 HI,P D-(+)-葡 萄 糖 HCN CN CHO H HO H H OH H OH OH CH OH
N
N
N
N H
The Nobel Foundation Hermann Emily Fischer
L-（-）葡萄糖
嘌呤
费歇尔简介
德国化学家费歇尔，1852年10月9日生于德 国，他的父亲是一位商人，他于1869年进入波恩大 学预科，1871年入读波恩大学，一年后转到斯特拉 斯堡大学学习。 1874年他在著名化学家拜耳（1905年因研究有 机燃料和氢化芳香族化合物而获奖）指导下完成了论 文（有色物质的荧光和苔墨素）而获得博士学位，当 时年仅22岁，成为该校创立以来最年轻的博士。 费歇尔获得博士学位后任慕尼黑大学助教，成 为拜耳的助手，1881年后任爱郎根大学，维尔兹 堡 大学教授，1892年被聘为柏林大学教授。