第十九章：碳水化合物

酮氧化后引起碳链的断裂
CH2OH C=O (CHOH)3 CH2OH
HNO3
复杂的产物
葡萄糖与HCN加成后水解生成六羟基酸，再被HI还原 得正庚酸—— 证明葡萄糖是醛糖。 CHO (CHOH)4 CH2OH HO
HCN
葡萄糖
CN CH (CHOH)4 CH2OH
HO
H2O
H+
COOH CH (CHOH)4 CH2OH
O
H
HO
C C-OH
H
C HO-C-H
O
H
CH2OH 烯醇式 （ c） CH2OH C=O
CH2OH D-果糖（31%）
=
CH2OH D-甘露糖 （3%）
2. 生成糖脎反应 醛或酮的羰基与苯肼反应生成苯腙: C=O + H2N-NH苯肼
C=N-NH苯腙
醛糖或酮糖与苯肼反应生成糖脎。 CHO + 3 H2N-NHCH2OH
D-葡萄糖
CH=N-NHC=N-NH-
CH2OH
D-葡萄糖脎
糖脎为淡黄色晶体，不同的糖成脎时间、结晶形状不 同，结构上完全不同的糖脎熔点不同，利用该反应可鉴定 糖。
单糖在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。
CHO CHO OH HO
CH2OH C=O
D-果糖
OH CH2OH
D-葡萄糖
CHO HCN H-C-OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
CN CHO COOH * H-C-OH H3O+ H-C-OH Na-Hg H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH D-（+）-赤藓糖 CN COOH CHO * HO-C-H Na-Hg H3O+HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH D-（+）-苏阿糖
CH=N-NHH2N-NH-
C=N-NH-
CH2OH
D-葡萄糖
CH2OH
D-甘露糖
CH2OH
D-果糖
CH2OH
D-葡萄糖脎
3. 氧化反应
① 与托伦(Tollens)试剂及斐林(Fehlieg)试剂反应 CHO COOH
+ Ag(NH3)2
CH2OH
D-葡萄糖
+
OH -
+ Ag ↓
（银镜）
CH2OH
三、单糖的化学反应
1.差向异构化
在碱性水溶液中，D-葡萄糖可以转化为D-甘露糖和 D-果糖的混合物。(通过羰基-烯醇式互变)
这三种糖有三个手性碳构型完全相同，只有C2中的
碳原子不同，称为差向异构体。
CHO CHO
CH2OH C=O
CH2OH D-葡萄糖
CH2OH D-甘露糖
CH2OH
D-果糖
C H-C-OH （a） CH2OH D-葡萄糖 （64%）
碳水化合物依水解性质可分为三类： 单糖——不能再被水解的碳水化合物， 如葡萄糖等 特点：白色结晶，一般有甜味，可溶于水。 低聚糖—— 水解后能生成2~10个单糖。以二糖最为 重要。 如 蔗糖
多糖 —— 水解后得到10个以上的单糖。 如 淀粉、纤维素。
自然界中存在的糖类是由绿色植物通过光合作用合成 的。在日光的作用下，绿色植物利用体内的叶绿素将自然 界中的CO2和H2O经过一系列复杂的反应过程变为糖类。 6 CO2 + 6 H2O
D-葡萄糖酸
CHO + Cu(OH)2 CH2OH
D-葡萄糖 OH -
COOH
+ Cu2O ↓ CH2OH
D-葡萄糖酸
（砖红色）
果糖虽然为酮糖，但也能被托伦试剂和斐林试剂氧化。 原因是由于反应在碱性条件下进行，糖会发生异构化，变为 醛糖。
CH2OH C=O
Ag(NH3)2+ OH
HI P
COOH CH2 (CH2)4 CH3 正庚酸
CHO CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH 葡萄糖
CH2OH C=O CHOH CHOH CHOH CH2OH
果糖
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 CH2OH
第十九章
碳水化合物
§19-1
概述
§19-2
§19-3 §19-4
单糖
双糖 多糖
§19-1
概述
碳水化合物是自然界中分布最广的一类有机化合物，几 乎存在于所有生物体中，与人类有着十分密切的关系。
组成包括： C、H 、O 三种元素 其 中： H : O = 2 : 1 通式表示： Cm(H2O)n
如：葡萄糖：C6H12O6 = C6(H2O)6 蔗 糖：C12H22O11 = C12(H2O)11
hν 叶绿素
C6H12O6 + 6 O2
葡萄糖
反应为一吸收能量的过程，将太阳能储存在糖的分子 中。当糖的分子进入人体体内，经过一系列复杂的分解过 程，最后变为CO2和水，释放出能量，作为生命的能源。 C6H12O6 + O2
葡萄糖 代谢
CO2 + H2O + Q
Байду номын сангаас
§19-2
醛糖—— 多羟基醛
单糖
CHO CHOH CHOH CHOH CHOH CH2OH CH2OH C=O CHOH CHOH CHOH CH2OH
2. 与Ag(NH3)2+反应—— 说明含羰基 C=O + Ag (NH3)2+ Ag ↓ + R-COO -
3. 与5分子 (CH3CO)2O 反应—— 说明有5个-OH 4. 证明是支链或直链糖 CHO CHOH 故初证葡萄糖为： CHOH CHOH CHOH CH2OH
5. 进一步证明是醛糖或是酮糖 醛氧化后得相应的酸，糖链不变 COOH CHO HNO3 (CHOH)4 (CHOH)4 COOH CH2OH
1 2 R 3 S 4 5
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）： CHO *CHOH CH2OH
甘油醛
以甘油醛为标准
CHO H-C-OH CH2OH
D-（+）-甘油醛
CHO HO-C-H CH2OH
L-（－）-甘油醛
单糖分子中距离羰基最远的一个手性碳原子上的羟基构 型和D-甘油醛构型相同时（羟基在右侧）确定为D 构型，反 之（羟基在左侧）为L 构型。 CHO CH2OH C=O OH CH2OH
酮糖—— 多羟基酮
C3糖—— 丙糖 （或三碳糖）
单糖根据含 碳数可分为 C4糖—— 丁糖（或四碳糖） C5糖—— 戊糖（或五碳糖） C6糖—— 己糖（或六碳糖）
一、单糖的构造式（以葡萄糖和果糖为例）
（以葡萄糖和果糖为例）
1. 经元素分析知葡萄糖、果糖分子中有C、H、O三种元素。 分子式：C6H12O6